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本文以冀北山地六种不同密度的华北落叶松人工林为研究对象,研究了不同林分密度及其林缘处的林木生长、草本多样性、枯落物及土壤水文效应、土壤理化性质及生物效应,为确定华北落叶松人工林合理的抚育密度提供理论依据。主要结论如下:
(1)林分密度与胸径、冠幅存在着极显著的负相关性,与树高存在着显著的负相关性,与枝下高存在着负相关性,与海拔和坡度存在着正相关性。密度对各林分生长因子影响的重要程度依次为:胸径>冠幅>树高>枝下高。在600~2250株/hm2的6个林分密度中,600株/hm2下林木生长的最好。
(2)林下草本植物多样性指数随林分密度的增大而减小,即600株/hm2密度的林分林下草本植物物种数、Menhinick丰富度指数、Simpson和Shannon-Wiener多样性指数及Pielou均匀度指数均最大。
(3)林下枯落物蓄积量及最大持水量均随密度增大而增加。不同密度林分枯落物持水量和吸水速率在浸泡初期最快,12h时均达到饱和。持水量与浸泡时间呈明显对数关系,吸水速率与时间呈显著幂函数关系。枯落物未分解层的有效拦蓄量均大于半分解层,且随密度增大而增加,即2250株/hm2的拦蓄能力最强。
(4)同一密度林分,随土壤深度加深,土壤容重增大,总孔隙度减小。不同密度林分土壤饱和持水量和有效持水量大小顺序一致,1650株/hm2密度林分的持水能力最强。不同密度林分入渗速率与入渗时间存在较好的幂函数关系。
(5)同一密度林分,随土壤深度增加pH值增大,而有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效钾含量则减少,其中600株/hm2密度的有机质、碱解氮含量最高,1650株/hm2全氮、全磷、全钾及速效钾贮量总水平最高,即土壤养分含量相对较高。
(6)不同密度林分土壤微生物数量的大小顺序为:细菌>放线菌>真菌,其中细菌占微生物总数的76.72%~92.48%,放线菌占6.47%~21.96%,真菌占0.38%~2.17%。其中2250株/hm2密度林分的微生物数量最多。不同密度及不同土层之间的微生物数量差异均不显著,即林分密度及土层(0-30cm)不是影响微生物数量的主要因素。
(7)1650株/hm2密度林分的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性均最大,1200株/hm2过氧化氢酶活性最大。土壤蔗糖酶活性各密度及各深度差异均不显著;脲酶活性各密度差异极显著,各深度差异显著;酸性磷酸酶活性各密度及各深度差异均极显著;过氧化氢酶活性各密度的差异不显著,而各深度差异极显著。
(8)利用主成分分析法对不同密度林分进行综合评价,其中,950株/hm2密度林分综合评价效果最好,其次是1650株/hm2,2250株/hm2效果最差。
(9)600株/hm2密度林分的林缘处相对光照度并未随林缘距离的增大而显著变化,基本呈水平直线分布;其余密度先减小后趋于稳定,稳定值分别出现在距林缘20~21m、15~16m、12~13m、10~11m、7~8m之间。
(10)600株/hm2密度林分的草本植物Menhinick丰富度指数并未随林缘距离的增大而显著变化,其余密度先减少后趋于稳定,稳定值与相对光照度趋于稳定时基本相同。说明通过相对光照度及丰富度指数可较好的反映林缘效应。
(11)除950株/hm2密度林分,其余密度林分林缘处土壤容重均随林缘距离的增大而减小。此外,林缘处土壤容重各密度及距林缘不同距离均极显著;总孔隙度各密度的差异极显著,而距林缘的不同距离差异不显著。
(12)不同密度林分林缘处土壤pH值、有机质、全量养分及速效养分含量差异均极显著,而这些养分含量距林缘不同距离的差异均不显著,说明随林缘距离的增加,土壤养分含量并未表现出明显的林缘效应。
(13)不同密度林分林缘处土壤微生物数量大小顺序为:细菌>放线菌>真菌。此外,微生物总数、细菌、放线菌、真菌数量各密度的差异均极显著,而前两者距林缘的不同距离差异不显著,放线菌差异显著,真菌差异极显著。因此,土壤中放线菌和真菌数量可较好的反映林缘效应。
(14)不同密度林分林缘处土壤蔗糖酶活性差异显著,距林缘的不同距离差异极显著;脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性各密度均极显著,而距林缘的不同距离差异不显著。因此,蔗糖酶活性可较好的反映林缘效应。