论文部分内容阅读
本文以北京山地7种人工纯林（油松、侧柏、华山松、杂木林、白皮松、山杨、阔叶混交林）为对象，对其不同林分枯落物及土壤水文效应、土壤理化性质及生物效应、灌草多样性、林木生长状况与生产力、森林生态服务功能进行了研究，以为石佛寺森林健康评价提供理论依据。主要结论如下：（1）枯落物总储量变化范围在9.47t·hm-2～20.82t·hm-2之间，最大持水量的变化范围为15.96t·hm-2～51.97t·hm-2，阔叶混交林有效拦蓄能力最强，为40.48t·hm-2，有效拦蓄能力在12.35t·hm-2～40.48t·hm-2之间；枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系；枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系。（2）山杨纯林水源涵养能力最强。土壤容重均值变化范围为0.91g·cm-3～1.24g·cm-3，总孔隙度的变动范围为39.39%～58.94%；土壤层有效持水能力山杨纯林最强，为86.03t·hm-2，华山松纯林持水能力最弱，为22.23t·hm-2，土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系。（3）7种不同林分的土壤pH值均为弱酸性，其变化范围为4.70～7.55；不同土层土壤有机质表现为表层（0cm-10cm）＞中层（10cm-20cm）＞下层（20cm-40cm），有机质均值在24.28g·kg-1～58.15g·kg-1之间；土壤全磷含量均值为2.94g·kg-1～6.58g·kg-1；土壤全氮含量均值为1.20g·kg-1～2.83g·kg-1；壤速效钾含量均值为69.39mg·kg-1～227.70mg·kg-1；土壤速效磷含量均值在4.25mg·kg-1～8.02mg·kg-1之间；土壤硝态氮含量均值在3.30mg·kg-1～12.10mg·kg-1之间；土壤铵态氮含量均值在0.65mg·kg-1～1.91mg·kg-1之间。综合来看，随土层厚度增加土壤养分含量减少；阔叶林土壤养分含量大于针叶林。（4）不同林分土壤微生物数量的大小顺序为：细菌＞真菌＞放线菌，其中细菌占微生物总数的98.21%-99.74%，真菌数量占0.02%～1.18%，放线菌数量占0.23%～1.23%。不同林分类型微生物排序为阔叶混交林＞华山松纯林＞杂木林＞侧柏纯林＞白皮松纯林＞山杨纯林＞油松纯林。（5）不同林分类型的土壤酶活性在垂直分布上表现出0cm-10cm土层酶活性相对较大，随土层深度的增加酶活性相对减弱。阔叶混交林的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性均最大，油松纯林过氧化氢酶活性最大。（6）开展多样性研究，灌木数目在6～10种之间，草本数目在9～19种之间，灌木Menhinick值介于1.02～2.04之间，草本Menhinick值在1.27～2.32之间，灌木Simpson指数值介于0.67～0.83之间，草本Simpson指数值在0.71～0.90之间，灌木Shannon-Wiener指数在2.69～3.13之间，草本Shannon-Wiener指数在3.41～4.58之间，灌木Jsw值变化范围为1.28～1.60，草本Jsw值变化范围在1.38～1.84之间。油松纯林多样性指数最大，阔叶混交林均匀度指数最大。（7）应用相对生长法对其乔木层（干、枝、叶、根和整株）生物量和生产力进行了定量研究，并分析了生物量回归关系。结果表明：树干、树枝和整株生物量与树高、胸径呈幂函数关系，树根和树叶生物量与树高、胸径呈二次多项式关系；不同树种各器官生物量有差异；乔木层平均生物量在29.56t·hm-2～135.09t·hm-2之间，排序为杂木林＞油松纯林＞阔叶混交林＞华山松纯林＞白皮松纯林＞山杨纯林＞侧柏纯林；净生产力范围为2.06t·hm-2·a～9.44t·hm-2·a，从大到小依次为阔叶混交林＞油松纯林＞杂木林＞白皮松纯林＞华山松纯林＞山杨纯林＞侧柏纯林。不同林分各器官生物量的积累以树根和树干为主，生产力的积累以树干和树枝为主。（8）生态服务功能单位面积总价值量生物多样性最大，积累营养物质最小。排序为生物多样性（9.00万元·hm-2·a-1）＞涵养水源（5.78万元·hm-2·a-1）＞固碳释氧（5.49万元·hm-2·a-1）＞保育土壤（0.80万元·hm-2·a-1）＞积累营养物质（0.75万元·hm-2·a-1）。单位面积生态服务功能总价值量油松纯林最大，侧柏纯林最小。排序为油松纯林＞华山松纯林＞阔叶混交林＞白皮松纯林＞山杨纯林＞杂木林＞侧柏纯林。森林生态系统健康等级处于很健康和健康状态的林地较少，仅占当地森林面积的20.46%；亚健康和不健康林地最多，占当地森林面积的80.54%。采用将森林生态系统服务功能和森林健康相拟合的方式方法，得出森林生态服务功能的高低与森林健康等级呈现一致性。即不健康林分单位面积生态服务功能总价值量小于2.0万元·hm-2·a-1；亚健康和健康林分单位面积生态服务功能总价值量分别在2.0万元·hm-2·a-1～3.5万元·hm-2·a-1之间和3.5万元·hm-2·a-1～4.5万元·hm-2·a-1之间；很健康林分单位面积生态服务功能总价值量大于4.5万元·hm-2·a-1。