杈干现象对南方红豆杉树冠形态、生长和形质的影响

【目的】探明杈干对南方红豆杉树冠形态、生长和形质的影响,揭示杈干作用于树木生长、树冠形态的分级机制,分析树冠形态与生长和形质间关系的杈干效应,明确杈干木和未杈干木类型的树冠形态调控措施。【方法】在福建省明溪县南方红豆杉15年生人工林分中设置标准地,调查分析杈干木、未杈干木的树冠形态及生长、形质间差异,统计不同杈干木类型红豆杉胸径、树高、冠幅、冠形率、树冠率的分级分布,通径分析不同杈干木类型红豆杉树冠形态特征与生长形质间的关系。【结果】杈干显著抑制南方红豆杉的冠长、冠形率、树冠率,但对冠幅无显著性影响;杈干显著促进南方红豆杉地径、胸径、树高、单株材积、枝下高以及生长形质总体表现,但对树干尖削度、圆满度无显著性影响。不同杈干木类型间胸径、树高、冠形率、树冠率的分级分布明显不同,胸径、树高、单株材积、总体表现与树冠形态特征间关系也明显不同。【结论】杈干明显改变南方红豆杉胸径、树高、冠形率、树冠率的分级分布,杈干对胸径、树高、冠形率、树冠率的影响是通过改变高、低分级区间的分布比例来实现。杈干改变南方红豆杉胸径、单株材积、总体表现与树冠形态特征间关系,其相应的树冠形态调控措施不同。促进总体表现时...     

幼龄南方红豆杉人工林树冠形态特征与生长形质通径分析

【目的】了解南方红豆杉人工林分树冠形态特征对生长形质的影响程度,明确南方红豆杉树冠形态调控重点与方向。【方法】运用通径分析方法,分析了福建省明溪县15年生南方红豆杉人工林中冠幅、冠形率和树冠率与单株材积、胸径、无节材长度、尖削度以及生长形质综合评价值等5个因子之间的关系; 利用多目标决策方法进行生长形质综合表现评价。【结果】15年生南方红豆杉冠幅、冠形率对单株材积具有极显著的正向作用,但树冠率对单株材积具有极显著的负向作用; 冠幅、冠形率对胸径有极显著的正向作用,但树冠率对胸径有极显著的负向作用; 冠幅、冠形率对无节材长度具有极显著的正向作用,但树冠率对无节材长度具有极显著的负向作用; 冠形率对树干尖削度有极显著负向作用,树冠率对树干尖削度有极显著正向作用,冠幅对树干尖削度有弱度负向作用。树冠特征因子间对南方红豆杉生长形质性状影响作用与重要性排序不尽相同。冠幅、冠形率对生长形质综合表现具有极显著的正向作用,但树冠率对生长形质综合表现具有极显著的负向作用。综合来看,影响因子相对重要性由大到小依次为树冠率、冠形率、冠幅。【结论】速生丰产优质干材南方红豆杉的理想树冠形态是:有着较小树冠率,狭长的冠形,以及在较小树冠率和狭长冠形前提下较大冠幅的树冠形态结构。树冠形态调控的重点与方向是降低树冠率。     

乳源木莲冠层特性与生长的相关及通径分析

对17年生杉木×乳源木莲混交试验林中的乳源木莲冠层特性与材积生长进行相关分析,结果表明:乳源木莲材积指数(VI)与各冠层因子间的相关系数不同,除叶面积指数(LAI)、冠层密度(CLD)外,单株总叶面积(TLA)、树冠表面积(TCA)及冠形率(CSR)与材积指数均达极显著正相关。通径分析表明:TCA对材积生长的直接作用最大(Pyxi=1.201 3),是木莲材积生长的主导因子,TLA、CLD、CSR通过TCA起作用,5个主要冠层参数对乳源木莲材积生长相对重要性的大小顺序依次为TCA,LAI,TLA,CSR,CLD。在分析冠层空间结构对材积生长的影响中发现:垂直方向上,冠层中、下层的叶面积对材积生长有决定性作用;水平方向上,以叶面积多分布于内部、外部的结构有利于乳源木莲材积生长,而中部叶面积的作用较小。     

南方红豆杉修枝经营措施优化及评价

【目的】提出一种全新的修枝经营措施优化评价方法即综合修枝效应速度最大化的方法,以期为连续、充分发挥修枝促进植株生长与改良干材品质效应提供参考。【方法】在田间修枝试验基础上,通过修枝效应速度转换与显著性分析,构建修枝效应的评价指标体系,然后利用主成分分析法建立修枝效应速度的综合得分值数学模型,最后通过比较修枝措施的综合得分值优化修枝措施与验证,实现修枝经营措施优化。 运用此法在福建明溪开展南方红豆杉修枝强度试验并验证此方法成效,优化南方红豆杉修枝强度与间隔期组合。【结果】修枝强度与间隔期组合显著影响南方红豆杉生长及干形形质性状,进行修枝经营措施优化是必要的。采用综合修枝效应速度最大化的方法,南方红豆杉修枝优化组合为从地面起相对全树高30%的修枝强度与间隔期4 a,优化组合的材积与胸高形数的修枝效应速度分别为每年4.11%、0.48%,修枝优化组合的材积显著增长15.94%,胸高形数显著提高2.04%,促进生长与改良干材品质效果理想。【结论】综合修枝效应速度最大化的方法作为修枝经营措施优化评价方法具有操作性强、精确度高等特点,可极大地提高林木的生长并改良干材品质。     

竹阔混交林的水文效应

对竹阔混交林不同类型的地上部分截留降水能力和土壤贮水性能等水文效应进行了研究。结果表明，在各混交类型中，随着阔叶树比例的增加，上述指标基本上呈增强的趋势。混交比例为25％－35％类型的各项指标值均较高，其土壤贮水能力最强，林分的总涵水量最高，表现出较好的水源涵养功能。     

桉树优良无性系选育研究

【目的】通过对39个桉树(Eucalyptus)无性系多品质性状的综合评价,筛选出速生、干形好的优良无性系,为桉树的良种选育提供科学参考。【方法】运用方差分析、主成分分析等方法,对各桉树无性系品质进行综合比较与优劣排序。【结果】方差分析结果表明39个无性系的树高(H)、胸径(DBH)、单株材积(SV)、枝下高(LBH)、干形(SF)等性状差异显著。主成分分析结果显示:在39个无性系中,综合分值排前五的无性系分别是567-4,629-3,631-2,600-5和645-4,这5个无性系具有生长快、干形好等优良聚合性状;而649-9,623-3,664-2和628-3在单一性状(如单株材积或材性)表现优秀。【结论】综合筛选出的5个优良无性系可用于大面积推广,而单一性状优秀的4个无性系对未来桉树育种及定向性状改良具有重要价值。     

套种华盖木、亮叶木莲、红豆杉对杉木生长和土壤理化性质的初期影响

以杉木间伐后补植珍贵树种华盖木、亮叶木莲、红豆杉的混交林为研究对象,分析杉木纯林与混交林生长及林地土壤理化性质、土壤酶活性.结果表明:3种混交类型提高杉木生长因子的程度依次为杉木×华盖木杉木×亮叶木莲杉木×红豆杉.杉木×华盖木可以显著提高土壤中全氮、全磷、全钾、水解氮含量及酸性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶的活性;杉木×亮叶木莲可以提高全钾、水解氮含量及酸性磷酸酶、蔗糖酶活性;杉木×红豆杉对土壤改良效果较弱,但在全氮含量上仍显著高于杉木纯林.总体上看,木兰科树种与杉木异龄混交表现为互相促进的种间关系,有利于改良林地化学环境,对土壤持水量、孔隙度和通气性能的改善作用显著,有利于提高林地生产力,可为杉木人工纯林逐渐改造为异龄混交复层林提供参考.     

西南桦红椎混交林的生长动态及林木形质分析

【目的】探索西南桦与红椎"丛状行间"同龄混交林的生长动态和树干形质特征,为其大径材培育提供参考。【方法】以11年生西南桦与红椎"丛状行间"同龄混交林为对象,选取9株西南桦和10株红椎样木进行树干解析,分析混交林不同树种的生长动态、径阶蓄积构成、干形、冠高比和树干分杈率等。【结果】西南桦平均木和优势木的胸径生长速生期(连年生长量>1.0 cm)分别在第3~7年和第3~9年;红椎平均木的胸径生长速生期在第4~8年,优势木胸径生长速生期从第3年开始,直至第11年仍未结束。西南桦平均木和优势木的树高生长速生期(连年生长量>1.0 cm),分别在第1~7年和第1~8年;红椎平均木的树高生长速生期主要在第3~7年,优势木树高的生长速生期在第1~7年。西南桦平均木和优势木单株材积的生长速生期(连年生长量>0.01 m;)起始时间分别在第6年和第5年,二者直到第11年仍未结束。在造林后11年内,红椎平均木单株材积的生长量仍处于缓慢增长期。从第4年起,西南桦平均木胸径、树高和单株材积的总生长量开始显著高于红椎平均木对应生长量(P<0.05);西南桦优势木胸径、树高和单株材积的总生长量分别从第5、8、5年开始显著高于红椎优势木对应总生长量(P<0.05)。二元材积模型(V=a×10^-4×D^b×H^c)对西南桦与红椎的单株材积拟合及预测效果较好。在11年生混交林中,西南桦和红椎的径阶蓄积分布近似正态分布,西南桦和红椎优良级干形的林木比率分别为67.71%和97.31%,两树种树干分杈率均低于6.0%。【结论】在中幼龄期,西南桦处于混交林上层。西南桦与红椎的"丛状行间"同龄混交经营,有利于塑造西南桦与红椎的优良树干形质和林木生活力。西南桦与红椎优势木的胸径和树高生长速生期比其平均木的速生期长。     

西南桦红椎混交林的生长动态及林木形质分析

【目的】探索西南桦与红椎"丛状行间"同龄混交林的生长动态和树干形质特征,为其大径材培育提供参考。【方法】以11年生西南桦与红椎"丛状行间"同龄混交林为对象,选取9株西南桦和10株红椎样木进行树干解析,分析混交林不同树种的生长动态、径阶蓄积构成、干形、冠高比和树干分杈率等。【结果】西南桦平均木和优势木的胸径生长速生期(连年生长量>1.0 cm)分别在第3~7年和第3~9年;红椎平均木的胸径生长速生期在第4~8年,优势木胸径生长速生期从第3年开始,直至第11年仍未结束。西南桦平均木和优势木的树高生长速生期(连年生长量>1.0 cm),分别在第1~7年和第1~8年;红椎平均木的树高生长速生期主要在第3~7年,优势木树高的生长速生期在第1~7年。西南桦平均木和优势木单株材积的生长速生期(连年生长量>0.01 m;)起始时间分别在第6年和第5年,二者直到第11年仍未结束。在造林后11年内,红椎平均木单株材积的生长量仍处于缓慢增长期。从第4年起,西南桦平均木胸径、树高和单株材积的总生长量开始显著高于红椎平均木对应生长量(P<0.05);西南桦优势木胸径、树高和单株材积的总生长量分别从第5、8、5年开始显著高于红椎优势木对应总生长量(P<0.05)。二元材积模型(V=a×10^-4×D^b×H^c)对西南桦与红椎的单株材积拟合及预测效果较好。在11年生混交林中,西南桦和红椎的径阶蓄积分布近似正态分布,西南桦和红椎优良级干形的林木比率分别为67.71%和97.31%,两树种树干分杈率均低于6.0%。【结论】在中幼龄期,西南桦处于混交林上层。西南桦与红椎的"丛状行间"同龄混交经营,有利于塑造西南桦与红椎的优良树干形质和林木生活力。西南桦与红椎优势木的胸径和树高生长速生期比其平均木的速生期长。     

红松半同胞家系生长性状变异分析与优良家系选择

【目的】分析红松(Pinus koraiensis)半同胞家系生长性状的遗传变异,选择优良家系,为红松高世代遗传改良提供材料。【方法】以吉林露水河国家红松良种基地内红松半同胞家系子代测定林为研究对象,对34个家系(包括对照1个)不同林龄(18、23、27 a)时期的生长性状进行家系间差异性比较、遗传参数估算、表型相关与遗传相关分析,综合各林龄阶段家系生长表现,以材积和育种值为主要指标进行优良家系选择。【结果】不同林龄时期,树高、胸径、材积的家系间差异均达到极显著水平。材积家系间差异主要受遗传效应影响,随林龄增长,作用逐渐加强。树高与胸径主要受遗传效应、遗传与环境互作效应共同影响,冠幅主要受环境效应影响。4个性状中,树高变异相对较小,材积变异较大。树高、胸径、材积受较强遗传控制,冠幅受中低遗传控制。林龄18~23 a时,树高、胸径、材积的家系遗传力呈下降趋势;林龄23~27 a时,遗传力变幅较小,表现趋于稳定。遗传进展变化趋势与遗传变异系数变化趋势一致,表现为树高、胸径、材积随林龄增长有所下降,林龄23 a后变幅缩小,基本稳定。生长性状间表型相关与遗传相关均表现为正相关关系。胸径与材积遗传相关达到极显著水平;树高与材积遗传相关随林龄增长逐渐减弱;冠幅与材积遗传相关随林龄增长逐渐加强。对参试家系3个林龄时期的生长表现进行综合分析与评价,筛选出优良家系2个,二者材积均值高出对照25.84%,高出参试家系平均值50.00%,高出表现较差的1331号家系114.29%。【结论】所选1302号、1046号优良家系材积现实增益显著,可为红松高世代育种提供基础材料,对今后红松生长性状的遗传改良以及大径材定向培育等具有积极意义。     

基于空间结构的杉木枝下高可视化模拟研究

【目的】定量研究林分空间结构对杉木枝下高的影响,构建基于空间结构的枝下高模型,结合杉木生长模型,应用三维可视化技术,实现杉木枝下高可视化模拟。【方法】利用湖南省黄丰桥国有林场6块杉木人工林临时样地的调查数据,选择5个常用枝下高基础模型,分析水平空间结构参数(P_H)、垂直空间结构参数(P_V)和空间结构单元平均距离(d_DIS)及其组合对枝下高的影响,构建综合指标较好且变量少的枝下高模型。基于林分三维模型实时生成方法,建立一种枝干可控的杉木三维模型;结合单木胸径连年生长量模型、树高-曲线模型和冠幅面积估计模型,模拟林木的生长状态。【结果】Logistic模型综合指标较好且模型参数可解释,可选为基础模型;3个空间结构参数中垂直空间结构影响较为显著,将P_V加入到Logistic模型中,改善了枝下高模型的拟合效果,决定系数(R²)从0.717提升到0.741,估计值的标准差从1.407 m减小到1.321 m,并使各项模型检验误差指标有所减小;构建的杉木三维模型可以动态调节枝干,实现了杉木枝下高模拟。【结论】构建的枝下高模型可以应用于林木年龄和部分林分信息未知的杉木林中,体现了林木间的相互竞争影响;结合枝干可控的杉木三维模型,模拟杉木生长过程,形象直观地表现了杉木枝下高的变化,为进一步研究林分生长动态可视化模拟和森林经营可视化模拟提供支持。     

基于广义非线性混合效应的华北落叶松天然次生林枝下高模型

【目的】立木枝下高模型的构建是森林经营的核心内容,利用非线性混合效应模型方法构建华北落叶松枝下高模型,可为森林生长与收获研究提供理论依据。【方法】基于112块华北落叶松天然次生林样地单木数据,从7个备选的枝下高-树高模型中选出一个最优基础模型; 分析9个不同单木或林分因子及其因子之间的组合对枝下高的影响,将影响显著的因子作为模型预测变量以提高模型精度。在此基础上,考虑区组以及嵌套在区组里的样地对枝下高的影响,即构建嵌套两水平的非线性混合效应枝下高模型。【结果】Logistic模型预测精度较高并且模型参数可解释,因此选为基础模型。除树高之外,立木胸径、样地内所有大于对象木胸径的立木断面积总和、平均冠幅和林分密度与枝下高相关显著,故作为模型预测变量。与传统模型相比,所构建的两水平嵌套非线性混合效应模型对应的决定系数提高了53.26%,均方根误差降低了24.73%,因此明显提高了模型预测精度。【结论】区组和嵌套在区组里的样地对立木枝下高随机干扰较大,当考虑这些随机效应对枝下高的影响时能明显提高模型的预测精度。     

初植密度对4个落叶松无性系生长与干形的影响

目的 探究落叶松优良无性系生长、干形与初植密度的关系,为落叶松无性系人工林的合理经营提供科学依据,促进落叶松良种的推广与应用。方法 以辽宁清原大孤家林场2006年营造的4个落叶松优良无性系3种初植密度(A.2.0 m×3.0 m;B.2.0 m×2.0 m;C.2.0 m×1.5 m)的试验林为研究对象,基于连年测定的树高、胸径、冠幅、树干通直度和圆满度等数据,分析遗传和密度效应对生长和干形特征的影响。结果 4个无性系的胸径、冠幅和单株材积生长量受初植密度影响显著,随密度的减小而增大,13年生时各无性系在低密度A林分比高密度C林分的胸径、单株材积和冠幅分别提高16.4%、28.8%和19.0%;而蓄积量和高径比则表现出相反的规律,蓄积量降低了29.3%。树高、树干通直度和圆满度受初植密度的影响较小。生长特征受遗传效应影响显著,在不同密度下从大到小均为无性系2>无性系1>无性系3>无性系4,在密度A林分中无性系2的胸径、冠幅、单株材积生长量和蓄积量分别比无性系4高出24.5%、21.2%、47.8%和42.8%。无性系间的生长和干形特征受密度影响不同,胸径、单株材积和高径比的分化均随着初植密度增大而加剧,而树高生长、树干通直度和圆满度在无性系间的差异较弱,无性系2在生长和干形变异上综合表现较为稳定。4个无性系在3种密度下抚育间伐起始期均不同,在密度A下无性系1、2、3、4的起始间伐期分别为7、9、11、11 a,在密度B下分别为7、9、9、11 a,在密度C下均为7 a。结论 遗传和密度效应对树木生长和干形均有显著影响,但交互作用不显著。生长比干形特征更易受到遗传和密度效应的影响,在树木生长前期遗传效应大于密度效应。遗传改良林分提早了抚育间伐期,需针对该林分制订相应的经营措施。4个无性系中无性系1和2属于速生型无性系,无性系3和4属于匀速型无性系,若培育大径材,无性系1和2适宜匹配A密度(2.0 m×3.0 m)营造人工林;若培育纸浆材,无性系2和4适宜匹配C密度(2.0 m×1.5 m)营造人工林,无性系3受造林密度影响较小,适宜匹配B密度(2.0 m×2.0 m)营造人工林。综合生长和干形特征来看,无性系2(日永8×长混4-14)由于其速生性和稳定性较好可在辽东山区大力推广造林,将能收获最大的林分蓄积量。     

不同林龄杉木径向变化及其对气象因子的响应

【目的】研究树木的生长机制能够为树木年轮学以及重建高分辨率环境演变历史提供重要途径和基础,在高分辨率的基础上分析不同林龄树木径向生长对气候的响应特征,能更好地规划被监测树种在不同林龄的生存策略。【方法】利用带状树干径向测量仪于2017年7月—2018年7月对福建省将乐国有林场不同林龄的杉木(Cunninghamia lanceolata)进行监测,以最大值法提取日径向生长量,用Gompertz模型对累积径向变化值进行模拟,利用偏相关分析研究不同林龄杉木的年内径向变化特征及其对气象因子的响应。【结果】在生长季,不同林龄杉木的日径向变化都呈现相似的周期性(包括收缩期、膨胀恢复期和生长期3个阶段)。不同林龄的日径向变化程度不同,日振幅随着林龄增加而增大。杉木的年生长期较长,且不同林龄的年生长期随林龄增加逐渐缩短,生长季开始的时间却随着林龄增大而向后推移。幼龄林、中龄林、近熟林生长期分别为:2月初—10月末、2月末—9月末、3月初—7月末,且分别在5月末、5月初、4月末达到生长速率最大值。不同林龄杉木径向生长对于气象因子的敏感性呈下降趋势:幼龄林杉木生长主要受到降水、最低温度、平均温度、平均相对湿度的影响;中龄林杉木生长主要受到降水、最小相对湿度的影响;而在近熟林和成熟林中,气象因子与杉木生长没有显著的相关关系。【结论】在未来气候变化的背景下,气象因子的变化可能会逐渐影响到林龄较小的林分,因此对将乐杉木人工林进行经营时要因地制宜,针对不同林龄的杉木林应采取不同的营林措施。     

带状采伐对毛竹地上生物量分配及异速生长的影响

【目的】 毛竹林带状采伐可实现竹林机械化经营,研究不同采伐宽度毛竹立竹生物量分配及其异速生长,为毛竹林带状采伐经营提供科学依据。【方法】 2019年12月模拟机械采伐对不同宽度条带内的毛竹林实施全林皆伐,2020年8月统计试验毛竹林不同采伐宽度带(0、3、9、15 m)内新竹数量、胸径、枝下高和竹高。调查新竹枝、叶、秆生物量,分析伐后新竹地上构件生物量分配特征及其异速生长关系。【结果】 随着带状采伐宽度的增加,新竹数量先增加后减少,9 m采伐宽度带新竹数量最多,新竹竹高降低,胸径减小,枝下高及相对枝下高降低,立竹鲜枝质量、鲜叶质量、鲜秆质量及总生物量均显著降低。带状采伐可以提高立竹出叶强度、相对竹高,尤其增加叶分配占比和叶相对生物量。带状采伐未改变立竹秆-总生物量的等速生长关系,但对枝-总生物量、叶-总生物量相对生长速率产生显著影响,由异速生长关系转变为等速生长关系。【结论】 带状采伐致使毛竹通过生理整合作用权衡各构件资源分配关系,改变其异速生长关系,诱发新竹形态可塑性变化,9 m采伐宽度的新竹数量达到最大值。     

帽儿山针阔混交林及纯林土壤碳代谢微生物群落特征研究

【目的】评价帽儿山地区纯林与混交林(红皮云杉纯林、长白落叶松纯林、胡桃楸和红皮云杉混交林、胡桃楸和长白落叶松混交林、水曲柳和红皮云杉混交林、水曲柳和长白落叶松混交林)土壤生态系统中参与土壤碳代谢的微生物群落特征。【方法】借助Biolog^MT技术,比较了纯林与混交林之间根际土壤微生物对不同碳源类型的利用情况。【结果】不同林型土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)呈现阔叶林高于针叶林,胡桃楸针-阔混交林型中针叶林土壤微生物AWCD值优于与水曲柳混交林型。胡桃楸针-阔混交林中,针叶林的Shannon指数显著地高于水曲柳针-阔混交林。Simpson优势度指数与Shannon多样性指数变化趋势较为相似。羧酸、氨基酸和糖类这3类碳源是导致微生物代谢呈现差异的主要碳源。长白落叶松、红皮云杉与水曲柳混交后对糖类、羧酸和氨基酸3种主要碳源的利用程度均有所下降,可能是导致AWCD值较低的原因之一。【结论】胡桃楸针-阔混交林比水曲柳针-阔混交林以及针叶纯林更有利于土壤微生物群落的碳代谢功能发挥。