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油松刺槐混交林生长及其效应研究

日期:2014-09-23 14:35 | 来源:未知 | 浏览:

摘要:对油松、刺槐人工混交林和油松纯林的水土保持指标、生长状况、土壤因子、小气候因子的测试分析表明,混交林能有效改善土壤理化性质,提高土壤肥力,促进林木生长,增加经济效益。混交林比油松纯林林冠截留量提高8.66%,饱和持水量增加315.8%,相对湿度提高2.5%,有机质含量提高11.7%,减轻容重0 . 2 g/ cm3,林分病虫害明显减少。油松树高、胸径生长量分别提高14.9%,22.9%.
    油松(Pines tabulaeformis)是辽西地区荒山造林的主要树种之一,辽西地区现有油松纯林53万hm2,约占全区有林面积的50%,油松纯林对涵养水源,控制水土流失,改善生态环境,促进山区经济发展起到了积极的推动作用。但由于树种单一,结构简单,松毛虫危害严重,已有相当部分林分出现早期退现象,林木生长缓慢、质量低下,形成了大面积的“小老树”,直接影响了森林综合效益的发挥。刺槐(Robinia pseudoacacia)生长迅速,是辽西地区的优良用材、水土保持、薪炭林、蜜源和“四旁”绿化树种,根部含有固氮菌,很适合做伴生树种。
1、自然概况:
    试验区设在辽西地区的凌源市,位于北纬40°20‘一42°20‘,东经119。一122,海拔530 m,年平均气温8 . 1  °C,绝对最低温一27. 7 °C,年均降水量477. 5  mm,年蒸发量1 850 mm。土壤为山地褐土,土层较薄,多在10一30 cm之间。有机质含量1.3%, pH值7. 4。该区属温带干旱地区,植被主要有荆条、白草、百里香等,盖度在30%一50%。
 
2、测定内容及方法:
2.1、不同林分水文效应测定:
    林冠对降雨截留测定,选择纯林及混交林设置标准地,在标准地内均匀布设to个雨量筒,在林冠郁闭度适中处安置自记雨量计。在林外旷野安置雨量筒和自记雨量计做对照。
    枯落物吸水量测定,选择纯林和混交林,在其上、中、下各取3个样方,测定总厚度,半分解层、未分解层,用质量法测定枯落物饱和持水量。
2.2、不同林分小气候因子的测定
    选择纯林及混交林设置标准地,进行温度、湿度、光照等小气候因子的测定。
2.3、不同林分土壤理化性质的测定
    选择混交林与纯林设置标准地,测定土壤容重、孔隙度、有机质、各种酶活性(比色法)。
2.4、不同林分生长测定
    选择混交林与纯林设置标准地,测定林木的树高、胸径等测树因子。
3、测定结果与分析:
3.1纯林与混交林生态效益
3.1.1不同林分水文效应林分的水文效应主要由林冠截留、枯枝落叶层吸水,以及根系的活动来实现的。大气降水落在林分表面时,首先被林冠层截留引起降水的第一次分配(见表1)。从表1可以看出,混交林由于形成立体林冠结构,林冠层次多,面积大,截留作用大。混交林林冠截留量与截留率分别比纯林提高8.66%和8.69%。
表1混交林与纯林林冠对降雨的截留
表2混交林与纯林林地枯落物蓄水能力
表3混交林与纯林土壤肥力及理化性质
    降雨经过林冠截留,仍有一部分穿过枝叶空隙落到地面,引起降水的第二次分配,这种再分配持续的时间和各层所能容纳的降水量对于枯落叶层来说,除了降水条件外,主要与枯枝落叶层厚度、质量及分解状态有关(见表2)。由表2可以看出,混交林枯落物不仅总量大,而且分解量也大,蓄水量能力也强。据测定,混交林枯落物饱和持水量是油松纯林的4.2倍。
3.1.2不同林分对土壤肥力及理化性质的影响
    由表3可以看出,油松纯林土壤有机质含量明显低于混交林,主要是因为纯林枯落物中含有较多的木素、树脂、单宁等物质,阻滞了枯落物的分解和转化,结果造成大量枯落物在地表积累,从而导致有机酸积累,使土壤难以形成良好的团粒结构。影响了其改善土壤理化性质作用的发挥。而混交林土壤中枯落物较多,氮素和灰分元素含量也较多。有利于枯落物分解和转化,使得混交林土壤中有机质含量增加,促进了土壤团粒结构的形成,使土壤容重减小、空隙度增大、土壤理化性质得到改善,土壤酶的活性也有所提高,混交林土壤服酶、磷酸酶和蔗糖酶与纯林相比,分别提高6.4%.73 .9%和128.2%。
表4混交林与纯林小气候因子
    混交林由于结构复杂,叶量大,能扩散更多的水分,同时由于林冠分布层次和互相镶嵌比纯林好,阳光直射林地少,减少地表蒸发,降低林内温度,提高了相对湿度(见表4)。混交林与纯林相比,林内温度下降0.8°C,相对湿度增加1.6%,
表5  20年生混交林与纯林油松生长对比
表6  20年生不同林分经济效果分析
光照强度降低1 770 lx。
3.1.4不同林分对松毛虫的抗性效益经多年研究表明,松毛虫的生存需要一定的环境条件,混交林内地被植物数量较多,林内捕食性、寄生性天敌种类及种群密度较纯林明显增加,改变了松毛虫的适生环境,加上不同树种相互间的阻隔作用及食料异质性的影响,虫害明显减轻。据调查,混交林虫密度为1.3头/株、有虫株率仅占30%,而油松纯林虫口密度为8.2头/株、有虫株率占60%混交林纯林分别降低84%和50%。表明混交林对松毛虫危害有明显的抑制作用。
3.2不同林分经济效益
3.2. 1林木生长效益由于混交林改善了林分的生态条件,油松的生理作用也发生了明显的变化,光合强度增强,蒸腾强度下降,松毛虫危害减轻,油松生长量明显提高(见表5 混交林中油松的树高、胸径与纯林相比分别提高14. 9%和22.9%,说明混交林不仅可以改善林分生态条件,而且能有效提高油松生长量。
    由于林木生长量的增加,林分的经济效益也随之增加。为了便于比较,将油松刺槐的年龄均换算成标准年龄20 a,并按下列公式计算
(见表6)。
表6 换算公式
    由表6可知,混交林中的油松无论在利润、利润率和产投比均高于油松纯林,20年生混交林中的油松,年均利润为17 771. 80元/hm2,而油松纯林年均利润仅为2 621.99 元// hm2,混交林是油松纯林的6. 78倍,如果把辽西地区现有的53万hm2油松纯林改造成混交林,每年可增加纯利润802 944.7万元。
  3.2.2不同林分节省防虫费效益据调查,辽西地区1990一1994年,松毛虫防治面积年平均为5. 0万 hm2,每年每公顷松毛虫防治费用〕40.0元,每年需防虫费200万元,如果将现有的油松纯林改造成混交林,不再进行人为防治而达到有虫不成灾,每年可节省防虫费200万元。即使隔年防治,每年也可节省防治经费100万元。
5、小结:
    1.油松刺槐混交林较油松纯林截留量和截留率分别提高8 . 66%和8 .69%。
    2.混交林枯落物质量、半分解量及饱和持水量分别是纯林的2. 5倍、3.6倍和4.2倍。
    3.混交林土壤有机质、全氮,服酶、磷酸酶、蔗糖酶活性分别比纯林提高11.7%,55.8%,6.4%.73.9%和128.2%。
    4.混交林对松毛虫的抗性明显优于油松纯林,虫口密度、有虫株率比纯林分别降低84%和50%
    5.混交林中油松树高、胸径分别比油松纯林提高14.9%,22.90%。

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