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人工诱导落叶松纯林形成混交林的早期更新研究

刚群

人工诱导落叶松纯林形成混交林的早期更新研究

刚群1
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作者信息

  • 1. 中国科学院大学
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摘要

由于长期追求木材产量,东北林区大面积的天然次生林被人工林取代,落叶松(Larix spp.)是东北林区人工造林面积最大的树种。落叶松人工林除能够提供大量的木材,还具有重要的涵养水源等生态功能;但是,目前落叶松人工林存在群落结构单一、林下植被发育差、生物多样性低以及严重的地力衰退等问题,严重影响了落叶松人工林木材生产功能和生态功能的正常发挥。将落叶松人工纯林诱导形成落叶松-阔叶混交林可能是解决这些问题的重要途径之一。但是,对于周边缺少次生林种源的落叶松人工纯林,需要遵循自然规律进行人工诱导(包括林分结构调控、人工添加次生林树种种源、人工栽植次生林树种幼苗等)促进阔叶树种更新。 本文以森林更新过程的早期、敏感阶段(种子持久性、种子萌发与幼苗早期存活、生长)为重点,在林分结构调控(间伐)后的落叶松人工纯林内,采用野外模拟、林内定位与室内实验、测试分析相结合的技术手段,以次生林主要阔叶树种(胡桃楸(Juglans mandshurica)、水曲柳(Fraxinus mandshurica))为研究对象,采用人为埋藏法确定种子持久性、人为模拟种子脱落后的命运确定种子萌发特征、人工栽植幼苗确定不同结构(不同间伐强度)林分内的幼苗存活、生长特性;最终确定间伐(林分结构调控)对次生林主要阔叶树种早期更新能力的影响机制,为改变现有大面积落叶松人工纯林经营模式,实现落叶松人工林生态系统功能可持续发展提供参考。主要结果如下: (1)林分结构与种子库持久性关系:埋藏1年后胡桃楸种子平均存活率为82.0±1.6%,属于持久种子库类型;埋藏1年后水曲柳种子平均存活率为12.0±1.8%,属于短暂种子库类型。埋于对照样地(林冠开阔度11±1%,下同)、5cm土层的胡桃楸种子更利于活性保存;水曲柳种子埋藏6个月活性保存较高,为50.6±1.8%。可见,在种子贮藏过程中,应充分考虑种子自身生理特性和萌发特性,对于硬皮种子(胡桃楸)应增加林分光环境,易于种子打破自身休眠而萌发;而对于软皮种子的水曲柳,由于种子易于萌发和腐烂,应缩短贮藏时间。 (2)林分结构与种子萌发/幼苗早期存活关系:落叶松人工林50%间伐强度(林冠开阔度25±1%,下同)、埋于土壤下的胡桃楸和水曲柳种子更易于萌发与幼苗早期存活。胡桃楸种子在干藏储存过程中能够接触更多光照,进而提高种子萌发/幼苗早期存活率;冷藏的水曲柳种子萌发/幼苗存活率较低,最高仅为34.7±2.0%。 (3)林分结构与幼苗存活、生长关系:①二年生幼苗的存活率显著大于一年生幼苗。②两种幼苗在25%间伐强度(林冠开阔度21±1%,下同)下的存活率、叶质比、茎质比均较高;胡桃楸幼苗呈现出叶片大而厚、根粗而长的形态特征,通过根的伸长作用最大限度的利用水分,使幼苗达到最优生长状态;水曲柳幼苗通过增加比叶面积和茎的高生长,最大限度利用光资源,维持幼苗存活与生长。③随着间伐强度增大,幼苗各器官非结构性碳含量(NSC)呈逐渐上升趋势,叶片水分利用效率增加。不同树种幼苗通过调节自身非结构性碳分配,维持自身存活与生长:胡桃楸幼苗NSC主要储存于根部,水曲柳幼苗NSC主要储存于叶片和根。

关键词

间伐/胡桃楸/水曲柳/天然更新/持久种子库/水分利用效率/落叶松人工纯林

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授予学位

硕士

学科专业

生态学

导师

闫巧玲

学位年度

2014

学位授予单位

中国科学院大学

语种

中文

中图分类号

S7
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