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

1、本研究于2004～2005年在我國西南典型酸雨和大氣污染區(qū)重慶選擇了馬尾松(PinusmassonianaLamb.)林為對象，進行森林土壤營養(yǎng)、林木地上地下生長和針葉營養(yǎng)、森林健康的綜合監(jiān)測，提出馬尾松林木生長的健康評價閾值；布設(shè)馬尾松人工林的土壤營養(yǎng)環(huán)境調(diào)控的定位試驗，研究調(diào)控測試對林木營養(yǎng)和生長的作用，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；進行較大范圍的植物受害和敏感性實地調(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)勢木針葉損失率與土壤營養(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，土壤嚴重酸化，緩沖能力已十分有限。 2)馬尾松優(yōu)勢木針葉損失率與細根生長、針葉營養(yǎng)和生長指標的關(guān)系 在馬尾松林中，馬尾松優(yōu)勢木樹冠下不同土層的各項細根密度指標總體上為隨土層加深而遞減。馬尾松優(yōu)勢木樹冠下相同土層的各項細根密度指標隨葉量損失率的差異不大，但腐殖質(zhì)層和0～60cm土層的單位土體細根干重密度呈現(xiàn)出隨葉量損失率增加而減少的趨勢，

5、因而導(dǎo)致細根的質(zhì)量降低，表現(xiàn)為細根變細和根尖數(shù)增多。葉量損失率較高的馬尾松的細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明顯差異。S含量均屬于“極高”級，P含量均屬于“極低”級，不同葉量損失率的馬尾松優(yōu)勢木樹冠下腐殖質(zhì)層和各層土壤中全P也同樣含量低，P元素含量

6、是營養(yǎng)限制因子，Al含量均高。有理由推斷，如果樹木營養(yǎng)狀況不能得到改善，目前葉量損失率低的馬尾松優(yōu)勢木的前途也同樣令人擔憂。 根據(jù)馬尾松優(yōu)勢木的各地上生長因子開始出現(xiàn)顯著性差異時的葉量損失率和權(quán)重分析，確定了馬尾松優(yōu)勢木的葉量損失率對各地上生長因子的傷害閾值。1年生單枝的枝干重、長度和直徑對應(yīng)的針葉損失率閾值均為20～40％；而樹高和胸徑的年生長量、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度對應(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馬尾松優(yōu)勢木生長和健康的影響 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)，比較分析對優(yōu)勢木針葉元素含量和生長的影響。與對照相比，撒施石灰石粉165天后，b、c、d處理的馬尾松優(yōu)勢木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，樹高和胸徑生長量增加，針葉損失率下降，頂

8、梢長度和1年生針葉長度增大。盡管研究期很短，但從1年生針葉的重要營養(yǎng)元素Mg和P的含量變化及林木生長變化綜合來看，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養(yǎng)及生長指標的比較 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土層的細根各項指標(干重、長度、表面積、體積和根尖數(shù))的總量大小的順序為：木荷林＞香樟林＞馬尾松林，如單位面積的根長，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根根量高可能是由于林木密度較大所致。三個不同樹種林分的單位林地面積腐殖質(zhì)層和0～60cm土層的死亡細根總長度大小順序為：馬尾松林＞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，生長優(yōu)勢更明顯。 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根各項指標(干重、長度、表面積、體積和根尖數(shù))均大于馬尾松樹下的馬尾松細根，如單位面積的根長，在腐殖質(zhì)層和0～20、20～40cm土層，香樟細根分別是馬尾松細根的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土層的香樟細根各項指標(干重、長度、表面積、體積和根尖數(shù))均大于香樟樹下的馬尾松細根，如單位面積的根長，在腐殖質(zhì)層和0～20、20～40cm土層，香樟細根分別是馬尾松細根的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、樟細根各項指標的平均值均大于馬尾松細根，如單位面積的根長，香樟細根分別是馬尾松細根的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根和馬尾松細根各項指標的總和均大于馬尾松樹下的對應(yīng)數(shù)值，如單位面積的根長，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、馬尾松林進行細根生長比較時

15、，發(fā)現(xiàn)香樟×馬尾松林單位面積腐殖質(zhì)層和0～60cm土層的香樟細根和馬尾松細根各項指標的平均總量均降低了，如單位面積的根長，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根總長度比香樟林高10.24％，比馬尾松林低760.00％。 對于香樟林、木荷林、馬尾松林、香樟×馬尾松林，它們的樹木細根隨土壤深度的分布，無論是以單位土體的細根干重、長度、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、馬尾松林的細根密度的各項指標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和較強的樹種和植物 基于野外集中調(diào)查和分散調(diào)查相結(jié)合的方法和對多達74樹種和植物的廣泛調(diào)查，按照在葉量損失率指標方面的反映，篩選出一些對酸雨和大氣污染抗性很強和較強的植物，包括常用造林樹種、經(jīng)濟林樹種、綠化樹種、綠化植物等?？剐院軓姷闹参镉?3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