酸沉降條件下的重慶鐵山坪森林健康監(jiān)測(cè)及調(diào)控技術(shù)研究.pdf

1、本研究于2004～2005年在我國(guó)西南典型酸雨和大氣污染區(qū)重慶選擇了馬尾松(PinusmassonianaLamb.)林為對(duì)象，進(jìn)行森林土壤營(yíng)養(yǎng)、林木地上地下生長(zhǎng)和針葉營(yíng)養(yǎng)、森林健康的綜合監(jiān)測(cè)，提出馬尾松林木生長(zhǎng)的健康評(píng)價(jià)閾值；布設(shè)馬尾松人工林的土壤營(yíng)養(yǎng)環(huán)境調(diào)控的定位試驗(yàn)，研究調(diào)控測(cè)試對(duì)林木營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)的作用，提出恢復(fù)提高馬尾松林健康水平的調(diào)控措施；選擇香樟(Cinnamomumcamphora(L.)T.Nees&C.H.Eberm.)

2、和木荷(SchimasuperbaGardn.etChamp.)兩個(gè)闊葉樹種的純林，以及香樟和馬尾松的混交林，比較不同樹種的抗酸能力，探討利用抗酸樹種香樟改良馬尾松林酸化土壤和提高森林健康水平的效果；進(jìn)行較大范圍的植物受害和敏感性實(shí)地調(diào)查，篩選抗酸雨和抗大氣污染植物。主要結(jié)果如下： 1)馬尾松優(yōu)勢(shì)木針葉損失率與土壤營(yíng)養(yǎng)的關(guān)系 在馬尾松林中，葉量損失率分別為0～20％、20～40％、40～60％和＞60％的馬尾松優(yōu)勢(shì)木樹冠

3、下腐殖質(zhì)層和0～20、20～40、40～60cm土層的pH值分別為2.99～3.06、3.59～3.60、3.77～3.80和3.75～3.80，鹽基飽和度分別為16.70～20.68％、6.15～8.58％、4.74～6.14％和2.96～5.47％，交換性K+、Na+、Ca+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Mn2+和H+，以及全N、全P和有機(jī)質(zhì)含量相同層次間差異不大，Al3+、Fe3+、Mn2+、H+和全硫含量高。不同葉量損失率的馬

4、尾松優(yōu)勢(shì)木樹冠下相同層次的化學(xué)性質(zhì)基本相似，pH值均很低且差異極小，鹽基飽和度均很低，土壤嚴(yán)重酸化，緩沖能力已十分有限。 2)馬尾松優(yōu)勢(shì)木針葉損失率與細(xì)根生長(zhǎng)、針葉營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)指標(biāo)的關(guān)系 在馬尾松林中，馬尾松優(yōu)勢(shì)木樹冠下不同土層的各項(xiàng)細(xì)根密度指標(biāo)總體上為隨土層加深而遞減。馬尾松優(yōu)勢(shì)木樹冠下相同土層的各項(xiàng)細(xì)根密度指標(biāo)隨葉量損失率的差異不大，但腐殖質(zhì)層和0～60cm土層的單位土體細(xì)根干重密度呈現(xiàn)出隨葉量損失率增加而減少的趨勢(shì)，

5、因而導(dǎo)致細(xì)根的質(zhì)量降低，表現(xiàn)為細(xì)根變細(xì)和根尖數(shù)增多。葉量損失率較高的馬尾松的細(xì)根明顯地更集中在腐殖質(zhì)層，在下層土壤中的比例明顯降低，這可能導(dǎo)致樹木抵抗干旱脅迫的能力下降，不利于林木健康和森林穩(wěn)定性。 馬尾松優(yōu)勢(shì)木1年生針葉中的K、Na、Ca、Mg、Al、P、S、N等元素含量隨葉量損失率增加無(wú)明顯差異。S含量均屬于“極高”級(jí)，P含量均屬于“極低”級(jí)，不同葉量損失率的馬尾松優(yōu)勢(shì)木樹冠下腐殖質(zhì)層和各層土壤中全P也同樣含量低，P元素含量

6、是營(yíng)養(yǎng)限制因子，Al含量均高。有理由推斷，如果樹木營(yíng)養(yǎng)狀況不能得到改善，目前葉量損失率低的馬尾松優(yōu)勢(shì)木的前途也同樣令人擔(dān)憂。 根據(jù)馬尾松優(yōu)勢(shì)木的各地上生長(zhǎng)因子開始出現(xiàn)顯著性差異時(shí)的葉量損失率和權(quán)重分析，確定了馬尾松優(yōu)勢(shì)木的葉量損失率對(duì)各地上生長(zhǎng)因子的傷害閾值。1年生單枝的枝干重、長(zhǎng)度和直徑對(duì)應(yīng)的針葉損失率閾值均為20～40％；而樹高和胸徑的年生長(zhǎng)量、1年生單枝的葉干重和枝葉總干重、1年生百針葉干重及針葉長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的針葉損失率閾值均

7、為40～60％。 3)林地撒施石灰石粉的不同劑量對(duì)馬尾松優(yōu)勢(shì)木生長(zhǎng)和健康的影響 在2004年6月5日于馬尾松純林的酸化土壤上分別撒施了0、1、2、3和4t/hm2石灰石粉(表示為處理a、b、c、d、e)，比較分析對(duì)優(yōu)勢(shì)木針葉元素含量和生長(zhǎng)的影響。與對(duì)照相比，撒施石灰石粉165天后，b、c、d處理的馬尾松優(yōu)勢(shì)木1年生針葉中的Mg、P含量增加，各處理的N含量增加；撒施石灰石粉一年以后，樹高和胸徑生長(zhǎng)量增加，針葉損失率下降，頂

8、梢長(zhǎng)度和1年生針葉長(zhǎng)度增大。盡管研究期很短，但從1年生針葉的重要營(yíng)養(yǎng)元素Mg和P的含量變化及林木生長(zhǎng)變化綜合來(lái)看，一次施用量以每公頃撒施2噸石灰石粉的效果最佳。 4)馬尾松林與典型闊葉林和混交林的土壤營(yíng)養(yǎng)及生長(zhǎng)指標(biāo)的比較 與馬尾松林相比，香樟林、木荷林和香樟×馬尾松混交林均可增加腐殖質(zhì)層和土壤的有機(jī)質(zhì)積累，其中木荷林的作用最為明顯。香樟林和香樟×馬尾松林可提高腐殖質(zhì)層及土壤的pH值和Ca2+、Mg2+含量。木荷林各土層的

9、pH值低于馬尾松林，也沒有表現(xiàn)出提高腐殖質(zhì)層和土壤中Ca2+、Mg2+含量的效果。 與馬尾松林相比，香樟林腐殖質(zhì)層和0～40cm土層Fe3+含量明顯減少，腐殖質(zhì)層和各層土壤的Mn2+含量明顯增加，H+和Al3+含量明顯減少。香樟×馬尾松林的腐殖質(zhì)層和0～40cm土層Fe3+含量明顯減少，腐殖質(zhì)層和0～20、40～60cm土層的Mn2+含量增加，20～40cm土層Mn2+含量減少，各層的H+和Al3+含量明顯減少。木荷林腐殖質(zhì)層F

10、e3+、H+含量較低，各層土壤的Fe3+、H+含量高，腐殖質(zhì)層和各層土壤的Al3+含量高，腐殖質(zhì)層Mn2+含量高，各層土壤的Mn2+含量低。香樟林和香樟×馬尾松林的腐殖質(zhì)層和各土層的鹽基飽和度高于馬尾松林，而木荷林則表現(xiàn)相反。 與馬尾松林相比，香樟林可提高各土層的全P含量，香樟×馬尾松林可提高各層土壤的全N含量及腐殖質(zhì)層和各層土壤的全P含量，而木荷林的腐殖質(zhì)層和0～40cm土層的全P含量降低。 單位林地面積腐殖質(zhì)層和0～

11、60cm土層的細(xì)根各項(xiàng)指標(biāo)(干重、長(zhǎng)度、表面積、體積和根尖數(shù))的總量大小的順序?yàn)椋耗竞闪郑鞠阏亮郑抉R尾松林，如單位面積的根長(zhǎng)，木荷林是香樟林的162.18％，香樟林是馬尾松林155.05％。木荷林單位林地面積的細(xì)根根量高可能是由于林木密度較大所致。三個(gè)不同樹種林分的單位林地面積腐殖質(zhì)層和0～60cm土層的死亡細(xì)根總長(zhǎng)度大小順序?yàn)椋厚R尾松林＞木荷林＞香樟林。由于研究的香樟林和馬尾松林的立地條件相似、密度接近、林齡相同，香樟林較高的細(xì)根根量

12、和較好的林木健康情況，表明香樟比馬尾松更能適應(yīng)酸化的土壤，抗酸能力更強(qiáng)，生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)更明顯。 在香樟×馬尾松林中，香樟樹下單位面積腐殖質(zhì)層和各土層的的香樟細(xì)根各項(xiàng)指標(biāo)(干重、長(zhǎng)度、表面積、體積和根尖數(shù))均大于馬尾松樹下的馬尾松細(xì)根，如單位面積的根長(zhǎng)，在腐殖質(zhì)層和0～20、20～40cm土層，香樟細(xì)根分別是馬尾松細(xì)根的370.49％、252.47％和286.30％，在馬尾松樹下40～60cm土層未發(fā)現(xiàn)馬尾松細(xì)根。 在香樟×馬尾

13、松林中，馬尾松樹下單位面積腐殖質(zhì)層和0～20、20～40cm土層的香樟細(xì)根各項(xiàng)指標(biāo)(干重、長(zhǎng)度、表面積、體積和根尖數(shù))均大于香樟樹下的馬尾松細(xì)根，如單位面積的根長(zhǎng)，在腐殖質(zhì)層和0～20、20～40cm土層，香樟細(xì)根分別是馬尾松細(xì)根的7567.50％、244.59％和3222.50％，在馬尾松樹下40～60cm土層未發(fā)現(xiàn)香樟細(xì)根。 在香樟×馬尾松林中，香樟樹和馬尾松樹下單位面積腐殖質(zhì)層和0～20、20～40、40～60cm土層的香

14、樟細(xì)根各項(xiàng)指標(biāo)的平均值均大于馬尾松細(xì)根，如單位面積的根長(zhǎng)，香樟細(xì)根分別是馬尾松細(xì)根的489.87％、250.30％、411.61％和343.42％。與之類似，香樟樹下單位面積腐殖質(zhì)層和各土層的香樟細(xì)根和馬尾松細(xì)根各項(xiàng)指標(biāo)的總和均大于馬尾松樹下的對(duì)應(yīng)數(shù)值，如單位面積的根長(zhǎng)，在腐殖質(zhì)層和0～20、20～40cm土層，前者分別是后者的163.54％、151.05％和119.39％。 在香樟×馬尾松林、香樟林、馬尾松林進(jìn)行細(xì)根生長(zhǎng)比較時(shí)

15、，發(fā)現(xiàn)香樟×馬尾松林單位面積腐殖質(zhì)層和0～60cm土層的香樟細(xì)根和馬尾松細(xì)根各項(xiàng)指標(biāo)的平均總量均降低了，如單位面積的根長(zhǎng)，分別比香樟林和馬尾松林低50.47％和23.20％，但單位面積的死亡細(xì)根總長(zhǎng)度比香樟林高10.24％，比馬尾松林低760.00％。 對(duì)于香樟林、木荷林、馬尾松林、香樟×馬尾松林，它們的樹木細(xì)根隨土壤深度的分布，無(wú)論是以單位土體的細(xì)根干重、長(zhǎng)度、表面積、根體積還是以根尖數(shù)表示，都是隨土壤深度呈現(xiàn)出指數(shù)型遞減。香

16、樟林、木荷林、馬尾松林的細(xì)根密度的各項(xiàng)指標(biāo)隨土層深度的遞減速度依次減小。 5)篩選了抵抗酸雨與大氣污染危害能力很強(qiáng)和較強(qiáng)的樹種和植物 基于野外集中調(diào)查和分散調(diào)查相結(jié)合的方法和對(duì)多達(dá)74樹種和植物的廣泛調(diào)查，按照在葉量損失率指標(biāo)方面的反映，篩選出一些對(duì)酸雨和大氣污染抗性很強(qiáng)和較強(qiáng)的植物，包括常用造林樹種、經(jīng)濟(jì)林樹種、綠化樹種、綠化植物等?？剐院軓?qiáng)的植物有33種，其中可用于造林提高森林抵抗酸雨與大氣污染危害能力的常用造林樹種