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闽北不同类型毛竹林生态功能研究

作　者: 张昌顺
导　师: 范少辉
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 森林培育
关键词: 生态功能 毛竹林 群落结构 土壤性质 水源涵养 土壤抗侵蚀性
分类号: S718.55
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


毛竹（Phyllostachys edulis）是我国分布最广、面积最大、经济价值最高的竹种。毛竹林不仅具有较高的经济和社会价值,而且在涵养水源、保持水土等方面具有重要的生态功能。闽北山区是我国毛竹分布和种植的主要地区,也是南方典型的丘陵区。由于竹林集约经营强度大,该地区的山坡度大,降雨量及强度大且集中,水土流失和地力维护等方面的生态问题突出。因此,如何在大规模高效培育和利用毛竹林资源的同时,提高毛竹林生态系统服务功能成为目前亟待解决的重大科学问题。本文以闽北常绿阔叶林（CKK）和南方速生丰产的杉木林（CKS）为对照,以闽北山区主要毛竹林类型——毛竹纯林(TZC)、8竹2阔林(TZK1)、6竹4阔林(TZK2)和杉竹混交林(TZS)为研究对象,分析评价6种林分结构特征及主要生态功能—群落结构、生物多样性、土壤性质维持、水源涵养和土壤抗侵蚀性,旨在比较不同毛竹林综合生态功能差异,为南方丘陵区发展毛竹林培育、水土流失防治及竹林可持续经营提供理论依据和技术指导,同时,为竹林生态功能野外观测积累经验。主要研究结论如下:（1）对不同类型毛竹林群落结构研究表明:6种群落植物隶属86科166属231种,其中蕨类植物13科21属30种,裸子植物2科2属2种,被子植物71科143属199种;科以单种科和寡种科为主,占总科数的80.40%;属内种数变化范围为17,其中单种属最多,占总属数的78.31%。TZC、TZK1、TZK2、TZS、CKS和CKK的植物分别隶属55科90属118种、76科128属156种、68科120属148种、38科54属60种、42科57属64种和73科109属129种。β分布对于拟合试验林分胸径、树高和年龄分布较好。（2）不同类型林分物种多样性研究表明:群落物种数呈现随阔叶树比例增加而增加的态势,其中乔木层以CKK物种最丰富,多样性指数最高,分布最均匀,均优多度最高;灌木层以TZK1物种丰富度、多样性和均优多度最高,CKK均匀度最高,TZS和CKS生态优势度最高;草本层TZK2物种丰富度和均优多度最高,多样性和均匀度以CKK最高,生态优势度TZS最高。群落总体物种丰富度TZK1最高,多样性和均匀度CKK最高,均优多度TZK2最高,生态优势度CKS最高。生物多样性指数与生物量相关性不显著。（3）采用多指标、多种分析方法研究林地土壤性质,结果表明:土壤物理性质状况CKK最佳,TZK1次之,CKS最差;CKK土壤养分状况最佳,其众多土壤养分含量最高,TZS最低;土壤酶活性以TZK1最佳,6种酶中4种酶活性最高,CKS土壤酶活性最差,其所有酶活性均最低。土壤细菌占土壤微生物总量比例最大,达96.20%以上,放线菌数量次之,真菌数量最少。聚类分析和土壤性质综合评价得出各林分土壤性质综合指数依次为:CKK>TZK1>TZC>TZK2>TZS>CKS,说明TZK1在竹林中土壤性质最佳。土壤微团聚体与众多土壤理化性质、土壤生物活性因子间存在极显著或显著的负相关关系,说明土壤微团聚体分形维数在作为土壤质量诊断指标方面具有较好的应用潜力。整体上,各林分土壤分形维数大小状况如下:CKK<TZK2<TZK1<TZC<CKS<TZS。（4）不同林分水源涵养功能研究表明:林冠截留量和截留率均以CKK最高,分别为408mm和18.09%,CKS次之,分别为391.19mm和17.33%,竹林以TZS最高,分别为366.95mm和16.26%,TZK1最低,分别为325mm和14.41%。林冠截留量和林冠截留率与降雨量和林内降雨的曲线关系显著;不同林地不同类型枯落物储量及总储量差异较大,其中未分解层、半分解层和已分解枯落物均以CKS最高,TZC最低,林地枯落物总储量以CKK次之,TZC最低。林地枯落物持水量和吸水速率不仅与枯落物状态相关,还与浸水时间相关,并建立了它们分别与浸水时间的曲线模型,土壤贮水量随土层增加而减小。土壤最大贮水量以CKK最高,TZK1次之,CKS最低,其三层平均贮水量分别为:1125.67 t·hm-2、1100.60 t·hm-2和1008 t·hm-2。水源涵养总量以CKK最高,CKS次之,TZC最低,分别为:747.20mm、696.53mm和641.17mm,毛竹林中以TZS最高,为683.26mm,TZK1次之,为656.73mm。（5）土壤抗侵蚀性指标研究表明:土壤有机质、水稳性指数、结构系数、入渗速率（初渗速率、稳渗速率、平均速率和渗透总量）、根重、根长和抗冲性指数随土层增加而降低,而结构体破坏率团聚度、分散率和分散系数等随土层增加而增加,表明林地土壤抗侵蚀性能随土层增加而减弱。因子分析和主分量分析表明,土壤水稳性指数、抗冲性指数、土壤有机质含量与众多土壤理化性质、生物活性、土壤抗侵蚀性指标之间存在极显著或显著的相关关系,在土壤抗侵蚀性第一主分中具有较大的负荷,可作为表征林地土壤抗侵蚀性的综合参数。各林分土壤抗侵蚀性综合指数大小次序依次为:TZS>TZK2>TZK1>CKK>CKS>TZC,说明竹林尤其毛竹混交林林地土壤具有较强的抗侵蚀性能。（6）对各林分主要生态功能综合定量评价表明,各林分生态功能综合指数大小为:CKK>TZK1>TZK2>TZC>TZS>CKS。说明森林生态功能随阔叶树比例增加而呈现增强的态势。因此,在南方山区、丘陵区发展和经营毛竹林时,可适当增加阔叶树比例,提高竹林整体生态功能,达到发展竹林种植和治理水土流失相结合。

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 林业基础科学 > 森林生物学 > 森林生态学 > 森林生态系统
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