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沙棘人工林衰败机理的研究

作　者: 李玉新
导　师: 赵忠
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 森林培育
关键词: 沙棘林龄生长状况物种多样性微生物功能多样性衰败
分类号: S793.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

沙棘(Hippophae rhamnoides)是黄土高原重要的水土保持树种和经济林树种。近年来我国北方许多地区的沙棘人工林出现了大面积衰败或死亡现象,给当地的区域生态环境、经济发展造成了重大的危害,已经引起了人们的高度重视,许多学者对此进行了相关的研究,但对其原因和机理仍无定论。本研究以陕西省永寿县渡马乡马莲滩流域不同生长发育阶段(8a、13a、18a)沙棘人工林为对象,通过对林地土壤理化性质、根系活力、林分径阶结构、林下物种多样性特征、土壤微生物功能多样性、天然更新情况等研究,期望从中揭示沙棘衰败的机理。主要结果如下:1. 8a生沙棘人工林为灌木状,树高、直径均最小。虽然郁闭度较大(88%左右),但透光性较好,林木长势好,林木径阶结构呈现“增长型”,林下植物种最丰富且最为集中,活根瘤虽然比例较高(85%左右),但根瘤个体最小(横径<0.95cm,纵径>0.60cm);13a生沙棘人工林长势最好,树高、直径居中,林分郁闭度适中(77%左右),林木径阶结构呈现“稳定型”,林下植物种较丰富且较集中,活根瘤个体较大(横径>1.40cm,纵径>0.85cm)且比例最高(93%左右);18a生沙棘人工林树高直径最大且林分郁闭度较大(86%左右),透光性最差,林木长势最差,林木径阶结构呈现“衰退型”,林下植物种较少,且较分散,活根瘤虽然个体最大(横径>1.80cm,纵径>1.15cm),但比例最低(63%左右)。2.不同林龄沙棘人工林吸收根、萌蘖根都主要集中在表层。吸收根(0.5-2mm)生物量均是18a>13a>8a,分蘖根系的生物量均是13a>18a>8a。每一层的吸收根(0.5-2mm)表面积均是13a>18a>8a,分蘖根系的表面积均是18a>13a>8a。8a生沙棘人工林萌蘖根系较多,老根较少,根系趋向于分蘖,故根系生物量最小,但根系活力较18a生沙棘强,根系集中,林下萌生苗密度最大(1566株/hm2) ;13a生沙棘人工林萌蘖根系最多,老根较多,根系趋向于分蘖和增粗,根系生物量最大,根系活力最强,天然更新能力(833株/hm2)较强;18a生沙棘人工林萌蘖根系较少,老根较多,根系趋向于增粗,但由于部分粗根腐烂,故根系生物量次之,根系活力和天然更新能力出现衰退。3. 18a生沙棘人工林虫株率极显著高于8a、13a生,说明18a生沙棘人工林树体抵抗力衰退,病虫害感染率明显加剧。8a、13a、18a沙棘人工林土壤含水量差异性不显著。4.林龄对表层土中微生物群落的碳源利用特性没有产生太大影响。不同林龄表层土中微生物群落利用的主要碳源有:胺/氨基化合物类1种、氨基酸类3种、醣类4种、羧酸类7种、双亲化合物类2种、聚合物3种。在利用单一碳源底物能力达到稳定的状态下,平均吸光度(AWCD)值13a>8a>18a,说明13a沙棘表层土微生物利用单一碳源底物能力最强,微生物群落总数最高,8a沙棘表层土微生物利用单一碳源底物能力较强,微生物群落总数居中,18a沙棘表层土微生物利用单一碳源底物能力最弱,微生物群落总数最低,说明微生物的差异跟沙棘林衰败存在一定的关系。5.13a生沙棘沙棘人工林表层土微生物利用羧酸类化合物能力较强,8a、18a生沙棘人工林表层土微生物利用醣类化合物能力较强,但在其他化合物利用能力上不同林龄沙棘人工林表层土微生物没有表现出很大的差异性。说明不同林龄的沙棘人工林表层土共同具有多数种类的微生物,单独具有少数特定功能的微生物。6.13a生沙棘人工林表层土微生物多样性(数目,种类)最高,而8a、18a生沙棘人工林表层土微生物多样性有差异但差异不大.说明8a、18a生沙棘人工林表层土微生物群落特定功能菌群的数量不稳定,而13a生沙棘人工林表层土微生物群落特定功能菌群的数量较稳定,从侧面反映了沙棘林的生长状况(13a沙棘林生长状况最好)。总之,随林龄增大,特别是13a以后,林内植株间竞争加剧,导致沙棘人工林密度减少,根系活力降低,更新能力衰退,土壤微生物群落总数降低,林下植物多样性降低,径阶结构呈“衰退”趋势,虫害及根瘤腐烂程度加剧。综合以上结果,总结出导致衰败机理是上述多种因子综合作用的结果,最终造成沙棘林出现衰败或死亡。对于已进入衰败期的沙棘林,应采取合理疏伐或平茬措施进行林分改造,改善林内温度及光照条件,促进萌生更新和复壮。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章文献综述  12-18
  1.1 研究的目的和意义  12
  1.2 沙棘死亡定义  12-13
  1.3 沙棘衰败相关因子  13-18
    1.3.1 单因子导致沙棘衰败  13-16
    1.3.2 综合因子导致沙棘衰败  16-18
第二章研究内容和方法  18-21
  2.1 研究区概况  18
  2.2 研究内容和方法  18-21
    2.2.1 研究内容  18-19
    2.2.2 研究方法  19-21
第三章不同林龄沙棘人工林结构与林下物种多样性  21-36
  3.1 不同林龄沙棘人工林林分结构  21-22
  3.2 不同林龄沙棘林林下植物多样性  22-25
    3.2.1 林下植物种组成  22-24
    3.2.2 物种重要值比较分析  24-25
    3.2.3 物种多样性比较分析  25
  3.3 不同林龄沙棘人工林根系结瘤状况  25-26
  3.4 不同林龄沙棘林土壤理化性质的差异  26-27
  3.5 不同林龄沙棘人工林根系活力分析  27-29
  3.6 不同林龄沙棘人工林林分根系生物量及表面积分析  29-32
  3.7 不同林龄沙棘人工林土壤含水量分析  32
  3.8 不同林龄沙棘人工林虫株率分析  32-33
  3.9 林下天然更新  33
  3.10 讨论  33-36
第四章沙棘林土壤微生物多样性的研究  36-44
  4.1 不同林龄沙棘林土壤微生物利用碳源的动力学特征  36-37
  4.2 不同林龄沙棘林土壤微生物利用不同种类碳源的动力学特征  37-39
  4.3 不同林龄沙棘林土壤微生物群落功能多样性  39-40
  4.4 不同林龄沙棘林土壤微生物多样性  40-41
  4.5 结论  41-42
  4.6 讨论  42-44
第五章总结  44-45
参考文献  45-50
致谢  50-51
作者简介  51

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