江西杉木人工林生物量分配格局及其模型构建

在省级尺度上分析不同林龄杉木生物量数据,以探索江西省杉木人工林生物量的动态分配格局及其准确估算方法。结果表明:江西省杉木人工林生物量变化范围为55.64～165.22 t/hm²,其乔木层生物量占94.2%以上。杉木林及其乔木层生物量随林龄先增加后略微下降,而各林龄的灌木层、草本层和凋落物层生物量均没有显著差异。幼龄林、近熟林、成熟林各组分生物量大小排序均为乔木层>凋落物层>灌木层>草本层,而在中龄林和过熟林中则为乔木层>凋落物层>草本层>灌木层。幼龄林各器官生物量大小排序为树干>叶>根>枝,而其他林龄中的排序均为树干>根>枝>叶。以胸径(D)为单变量的杉木单株生物量(W)模型(W=0.266D^2.069)及以胸径(D)和树高(H)为变量的模型(W=0.046 9(D²H)^{0.906 4})预测值小于测量值,且预测精度R²均为0.84,其精度和预测能力均低于以胸径、林龄(A)、密度(N)为自变量的生物量模型(W=11.497D^1.847A^0.082N^-0.478)。     

亚热带常绿阔叶林更新为杉木人工林后土壤质量性状的生态评价

森林的人为更新从根本上改变了亚热带森林生态系统养分循环的模式和平衡的状态,从而影响土壤的质量性状.实地对比研究表明,在现行林业生产的技术水平下天然常绿阔叶林在人为更新为后,其表层350kg/m2土壤的物理性状、有机质、N素和CEC等质量性状产生极显著退化,杉木人工林下这些土壤质量性状的取值在天然常绿阔叶林的自然变化范围之外.毫无疑问这种退化一方面会影响森林生态系统的可持续性,另一方面增加了土壤C库的消耗和温室气体的释放;研究还表明,土壤全P、全K、碱解N、速效P、BS等土壤质量性状未园林木的更新而出现具有统计意义的变化,但是,土壤养分的异地迁移和富集作用对于异地环境的影响是一个不可以漠视的现实问题.     

粤西黑石顶自然保护区杉木林与次生常绿阔叶林群落特征比较

研究了粤西黑石顶相近年龄的杉木(Cunninghamia lanceolata)林与次生性常绿阔叶林的物种多样性及群落结构特征，并与中生性常绿阔叶林进行比较．结果表明，杉木人工林在16龄及24龄时物种多样性水平均较低，而次生性常绿阔叶林在演替过程中物种数目迅速增加并超过中生性常绿阔叶林，物种多样性在16龄及26龄时均达到较高水平．杉木林在16龄至24龄期间群落密度变化不大，始终稍低于中生性常绿阔叶林，群落始终以杉木占据优势，生物量与基面积逐渐积累增加．次生林在演替初期，群落密度远高于中生性常绿阔叶林，但随演替的进程而逐渐下降并趋于稳定，在16龄到26龄的10a间优势种的组成发生很大变化，而生物量与基面积增加很少，群落演替发生迟滞．在生物量分配方面，次生林地下生物量所占比例最高，杉木林最低，中生性常绿阔叶林居于两者之间。     

辽东山区3种林型林下草本层生物量及生态位特征

以辽东山区红松林、杂木次生林、针阔混交林为研究对象,调查其林下草本层的生物量及物种多样性,结果表明:杂木次生林的林下草本层生物量最大,为0.241kg/m2,针阔混交林次之,红松林最小;针阔混交林的物种多样性最大,多样性指数为2.806,杂木次生林的物种多样性最小;假升麻的重要值最大,委陵菜的生态位宽度最大,委陵菜与益母草及假升麻与蕨菜的生态位重叠值最大.     

南亚热带杉木、红锥人工林碳储量及分配特征

明确南亚热带杉木(Cunnighamia lanceolata)、红锥(Castanopsis hystrix)人工林碳储量及分配特征,可为应对全球气候变化研究提供基础数据,为碳汇林业发展提供科学依据。以我国亚热带地区广泛栽培的杉木人工林和红锥人工林为研究对象,以相对生长方程计算林木生物量,实测林下植被生物量、林木和林下植被各组分含碳率、土壤含碳率等,进而分析不同人工林的碳储量及分配规律。结果表明:(1)人工林生态系统不同组分的含碳率存在一定差异,虽然杉木和红锥的全株含碳率相差无几,分别为48.04%和47.80%,但林下植被和土壤表层的含碳率差别较大,林下植被含碳率为40.84%—47.73%(杉木林)、36.69%—43.76%(红锥林);土壤表层含碳率为2.28%—3.30%;(2)杉木人工林乔木层碳储量(71.48t/hm~2)、林下植被碳储量(1.533t/hm~2)显著高于红锥人工林乔木层碳储量(51.82t/hm~2)和林下植被碳储量(1.185t/hm2),而红锥人工林枯落物层碳储量(0.673t/hm2)显著高于杉木人工林(0.386t/hm~2);(3)杉木人工林的皮、叶、根碳储量显著高于红锥人工林,相反,红锥人工林的枝碳储量(8.04t/hm~2)显著高于杉木人工林(6.00t/hm~2);(4)杉木人工林生态系统碳储量(217.56t/hm~2)与红锥人工林生态系统碳储量(195.05t/hm~2)无显著差异,土壤和乔木层是人工林生态系统的主要碳库,分别占生态系统碳储量的66.37%—72.81%和26.59%—32.93%。杉木人工林乔木层、林下植被和生态系统碳储量均高于红锥人工林,红锥人工林枯落物碳储量显著高于杉木人工林,杉木是发展碳汇林的较好树种。     

广西不同气候条件下马尾松人工林生物量模型构建及分配格局

为科学地理解马尾松Pinus massoniana人工林地上生物量的分配格局及随气候带的变化,以广西中亚热带、南亚热带和北热带不同气候条件下马尾松人工林幼龄林、中龄林和过熟林为研究对象,构建生物量模型,并基于所得的模型比较分析不同气候条件下马尾松人工林生物量分配特征。结果表明:(1)灌木层立木生物量模型中,干和整株地上部分生物量的拟合效果较好,且模型Ⅱ:W=a×Db×Hc的各项评价指标最好;(2)马尾松中龄林的群落及乔木层各部分生物量的积累均表现为南亚热带北热带中亚热带,灌木层的叶和枝生物量积累均表现为北热带南亚热带中亚热带,干和地上生物量均表现为南亚热带中亚热带北热带;幼龄林和过熟林(除叶生物量外)群落各部分生物量积累分别均为南亚热带最少;(3)中龄林叶生物量表现为南亚热带北热带中亚热带,枝、干和地上生物量均表现为北热带南亚热带中亚热带,马尾松各部分生物量(除叶生物量外)在群落中占比以及乔木层马尾松各部分生物量占比均表现为北热带中亚热带南亚热带。幼龄林和过熟林生物量积累分别均为南亚热带最少,马尾松各部分占比均为南亚热带最低。气候条件变化对马尾松不同阶段各部分均有着明显的影响,不同气候条件下马尾松生物量有明显不同。     

广西龙胜县里骆林场杉木人工林生态系统的水量结构、分配与平衡

根据１９８０～１９９０年的定位观测．广西龙胜县里骆林场２３～３３年生杉木人工林生态系统的自然贮水量结构为：乔木层１７．２ｍｍ．灌木层０．１ｍｍ．草本层０．９ｍｍ．枯枝落叶层０．２ｍｍ．土壤层３５４．７ｍｍ；依次占系统总贮水量的４．６１％、０．０３％、０．２４％、０．０５％、９５．０７％。系统对大气降水的年分配为：林冠截留１９８．５ｍｍ，灌草截留２７．２ｍｍ，枯枝落叶截留７８．０ｍｍ，地表径流１４．７ｍｍ，地下渗透６５．９ｍｍ，土壤持水３５４．７ｍｍ，蒸散量８７０．１ｍｍ；依次占年降水量的１２．９１％、１．７７％、５．０７％、０．９６％、４．２９％、２３．０６％和５６．５８％。     

红壤丘陵区不同地类活性有机碳分布特征及与草本生物量关系

以南方红壤丘陵区荒地、松林、草地坡地小区为研究对象,在研究了土地利用方式对土壤活性有机碳和草本生物量分布特征影响规律的基础上,深入探讨了不同土地利用方式下土壤活性有机碳与草本生物量的定量关系.结果表明不同土地利用方式对土壤易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)以及草本生物量的分布特征均有重要影响,其中草地坡面小区的活性有机碳各组分和草本生物量均高于荒地和松林小区;定量关系研究表明,影响荒地、松林和草地草本生物量的活性有机碳组分分别为DOC,ROC,DOC和MBC,其中荒地坡面DOC主要通过土壤有机碳(SOC)对草本生物量产生影响.     

亚热带常绿阔叶林不同林龄细根生物量及其养分

通过对安徽池州老山自然保护区的肖坑常绿阔叶林细根生物量和细根养分进行研究,发现细根生物量和细根养分及养分储量呈明显的垂直分布规律,即随着土层加深而逐渐减少。在表土层,0~10 cm土层中细根生物量最多,氮、磷、钾含量及其养分储量也是最高。对不同年龄阶段的常绿阔叶林比较发现,细根的生物量有随着林分年龄的增加而增加的趋势,而不同年龄林分细根中氮、磷、钾的含量也存在一定差异。     

基于Sentinel‑1和Sentinel‑2数据的杉木林地上生物量估算

雷达和光学遥感数据可以提供不同方面的信息，利用Sentinel?1与Sentinel?2联合估算亚热带地区森林地上生物量，探索光学数据与合成孔径雷达（SAR）数据结合对于提高森林地上生物量估测的优势。     

不同岩性上马尾松、杉木生长的比较

采用实验生态学的方法,并通过方差分析,对6类不同岩性发育的土体上11年生马尾松、杉木生长和生物量研究,以揭示岩性-土壤与马尾松、杉木生产力的关系,为系统培育马尾松、杉木速生丰产林奠定基础。研究结果表明:6类不同岩性发育的土体对马尾松、杉木的高、胸径生长及单株生物量效应影响不同,但有类似的变化规律,即高生长和单株生物量均为长石石英砂岩>玄武岩>石英砂岩>变余砂岩>第四纪红色黏土>煤系硅质砂页岩,胸径生长为长石石英砂岩>玄武岩>石英砂岩>变余砂岩>煤系硅质砂页岩>第四纪红色黏土,马尾松的生长略好于杉木;马尾松、杉木各自的高生长、胸径生长以及去皮干、干皮、叶、根、和全株的生物量差异极显著(P<0.01),带皮枝的生物量差异显著(P<0.05),而在两树种之间则均差异不显著。     

天然林生物量结构特征及林下土壤层持水性能研究

在对信阳市天然次生林典型林分生物量及林下土壤持水性能进行测定的基础上，比较了具有不同植物群落结构的天然林生物量分配特征、水源涵养功能的差异，并初步分析了形成这些差异的部分原因，为加强信阳市天然林保护工作、制定天然林保护措施提供了必要的科学依据。     

间伐施肥对杉木中龄林生长和材种结构的影响

【目的】探讨不同间伐保留密度和施用不同比例N、P肥对杉木中龄林生长和材种结构的影响。【方法】在福建省洋口国有林场9年生立地指数22的杉木人工林中设置9块标准地,采用正交试验设计进行间伐和施肥的配套试验,间伐保留密度为1 200、1 500和2 250株/hm²,N肥施用量为0、100、200 g/株,P肥施用量为0、250、500 g/株,连续观测4 a。【结果】不同间伐密度和N、P肥施用量对杉木树高生长影响不显著,不同间伐保留密度对杉木林平均胸径增长有较大影响,最小密度与最大密度处理间存在显著差异。N肥施用量和P肥施用量对杉木林平均胸径增长影响较小,不同N、P肥施用量间差异不显著。不同间伐保留密度间平均单株材积增量存在显著差异,N、P肥施用量对平均单株材积增量影响较小。不同密度林分间蓄积量增量并不显著,但较高水平N、P肥施用量能促进林分蓄积量增量显著提高。低间伐保留密度显著影响杉木大径材出材量,而1 200株/hm²保留密度下大径材出材量最高,1 500和2 250株/hm²保留密度下能够获得较高的中径材出材量。高水平...     

坡位对毛竹林下黄花远志生物量积累与分配及其异速生长关系的影响

【目的】林药复合经营是提高毛竹林经济效益的重要途径。分析毛竹林下黄花远志(Polygala fallax)生长、生物量积累与分配的坡位效应,旨在为毛竹黄花远志复合经营提供理论指导。【方法】以毛竹林下2年生扦插苗造林后1年的黄花远志为调查对象,分析了不同坡位黄花远志生长状况、生物量积累与分配规律及其异速生长关系。 【结果】毛竹林下黄花远志造林成活率均超过92%,且坡位间无显著差异。随坡位下降,黄花远志地径、苗高呈现出波动性上升趋势,根、茎、叶各器官及总生物量总体上均呈显著升高的变化趋势;叶生物量分配比例降低,而茎、根生物量分配比例则总体升高,中坡位黄花远志根生物量及其分配比例、根与总生物量异速生长指数均最高。【结论】黄花远志能适应毛竹林下环境,并生长良好,可以实施毛竹-黄花远志复合经营。试验区中坡位毛竹林下黄花远志生长较好,而且其入药主要部位根生物量及其分配比例较高,根与总生物量异速生长指数较大,是试验区毛竹林下黄花远志复合经营的适宜坡位。     

不同碳补贴机制下杉木人工林最优轮伐期和碳汇成本分析

【目的】探讨不同碳补贴机制下最优轮伐期及碳汇成本的变动规律,为提高碳汇供给和降低碳汇成本提供理论依据。【方法】实地调研福建洋口国有林场杉木人工林经营和营林实践,推导不同碳补贴情境下杉木最优轮伐期和碳汇成本模型,分析立地条件、碳价格、贴现率对最优轮伐期和碳汇成本的影响。【结果】理想情境下,贴现率由2%上涨至7%时,优、中和劣等立地的碳汇成本分别下降了31.42%、32.03%和33.15%,最优轮伐期均缩短4 a。碳价格由20元/t增加至350元/t时,优、中和劣等立地碳汇成本上涨了19.24、19.43和19.38倍,最优轮伐期分别延长了8、9和10 a。年给付情境下,贴现率由2%上涨至7%时,优、中和劣等立地的碳汇成本分别下降了70.35%、70.66%和71.14%,最优轮伐期均缩短4 a。碳价格由20元/t增加至350元/t时,优、中和劣等立地的碳汇成本上涨了15.79、15.82和16.50倍,中等立地和优等立地最优轮伐期均延长1 a,劣等立地最优轮伐期维持不变。【结论】两种碳补贴情境下,碳汇成本和最优轮伐期均与贴现率负相关,与碳价格正相关。在理想情境下,中等立地碳汇成本对碳价格变动的敏感性最强,但在年给付情境下,劣等立地碳汇成本对碳价格变动敏感性最强。总之,在研究区,理想情境更有利于发挥森林生态功能,实现森林生态效益。     

间伐对杉木人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响

【目的】探究大径材培育目标下间伐对杉木人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响,为缓解杉木人工林地力衰退问题和大径材定向培育提供指导。【方法】以16年生杉木人工林为对象,采用完全随机区组设计,设置3种间伐强度,分别为强度间伐(32%,编号HIT)、弱度间伐(23%,编号LIT)、对照组(0%,编号CK),研究不同间伐条件下杉木人工林的土壤微生物生物量碳(SMBC)、生物量氮(SMBN)含量的变化及其化学计量特征[土壤微生物生物量碳、氮含量比,土壤微生物生物量碳、氮与土壤全碳(TC)、全氮(TN)含量比,即SMBC/SMBN、SMBC/TC、SMBN/TN]之间的差异。【结果】在不同间伐强度下,杉木人工林不同土层SMBC、SMBN含量及SMBN/TN的值从大到小依次为HIT、LIT、CK;SMBC/TC的值除在≥10~20 cm土层以强度间伐(HIT)最高之外,其他土层均以弱度间伐(LIT)最高;SMBC/SMBN的值除在≥20~40cm土层,以CK最高外,其他土层均以LIT处理最高;从土壤的垂直分布特征来看,杉木人工林SMBC、SMBN含量从大到小依次为0~10、≥10~20、≥20~40 cm,即呈现出SMBC、SMBN含量随土层加深而降低的趋势。【结论】强度间伐对SMBC、SMBN含量影响明显,可能有利于提高土壤肥力;加强对土壤地力的维护,从而改善杉木大径材的培养。     

基于光学-ALS变量组合和非参数模型的天然次生林地上生物量估算

【目的】通过组合机载激光雷达(airborne laser scanning, ALS)数据和Sentinel-2A数据提取特征变量,探讨估算天然次生林地上生物量(aboveground biomass, AGB)最佳的变量组合方式和估算方法。【方法】以2015年ALS数据、2016年Sentinel-2A数据和黑龙江帽儿山林场森林资源连续清查固定样地数据为数据源,通过ALS数据提取高度特征变量(all the LiDAR variables, 记为A_L),Sentinel-2A数据提取若干植被指数变量(all the optical variables, 记为A_O),然后将光学-ALS结合变量(combined optical and LiDAR index, COLI,记为I_COL)结合成为新的变量 I_{\mathrm{CO}{\mathrm{L}}_1} 和 I_{\mathrm{CO}{\mathrm{L}}_2} ,以6组特征变量组合方式(A_O+A_L、 I_{\mathrm{CO}{\mathrm{L}}_1} 、 I_{\mathrm{CO}{\mathrm{L}}_2} 、 I_{\mathrm{CO}{\mathrm{L}}_1} +A_O+A_L、 I_{\mathrm{CO}{\mathrm{L}}_2} +A_O+A_L、 I_{\mathrm{CO}{\mathrm{L}}_1} + I_{\mathrm{CO}{\mathrm{L}}_2} +A_O+A_L)作为输入变量,分别使用多元线性逐步回归(stepwise multiple linear regression,SMLR)、K-最近邻法(K-nearest neighbor,K-NN)、支持向量回归(support vector regression,SVR)、随机森林(random forest, RF)和堆叠稀疏自编码器(stack sparse auto-encoder,SSAE)共5种方法构建了天然次生林AGB估算模型,探讨I_COLs变量以及不同模型对生物量估测精度的影响。【结果】结合变量I_COLs对于森林AGB的估算十分有效,加入I_COLs变量能够很大提高森林AGB模型的估算精度;与其他4种模型相比,无论使用哪些变量作为输入数据,SSAE模型的精度最高;当使用SSAE模型,以光学和ALS变量组合 ( I_{\mathrm{CO}{\mathrm{L}}_1} + I_{\mathrm{CO}{\mathrm{L}}_2} +A_O+A_L)作为输入特征变量时,模型的准确性最高:R²=0.83,均方根误差为11.06 t/hm²,相对均方根误差为8.23%。【结论】结合变量COLIs能够有效地提高天然次生林AGB的估算精度,而且深度学习模型(SSAE)在估算天然次生林AGB方面优于其他预测模型。总体而言,利用ALS和Sentinel-2A数据组合变量的SSAE模型可以较准确地估算森林AGB,为天然次生林地上生物量的估算和碳储量评估提供技术支持。