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抚育间伐对人工林生态环境影响的研究进展

更新时间:2009-03-28

在全球森林消失逐步加剧的背景下,人工造林已成为恢复森林的最重要措施。在全球范围内,我国的人工林增加速度最快,据第八次全国森林资源清查结果,我国人工林面积6900万hm2,蓄积24.83亿m3,均居世界首位[1]。人工林除提供木材供给外,还发挥着重要的生态功能,如涵养水源、保持水土等。随着人工林面积的增加,人工林在森林生态系统中的地位也在逐渐上升。但由于人工林存在的各种生态问题(人工林树种单一,群落结构简单等),造成人工纯林病虫害严重,抗干扰能力弱,而且相关研究表明人工林土壤地力衰退趋势明显[2-3]。因此,如何提高人工林生态系统的生态功能是当前人工林培育的关键问题。

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抚育间伐是人工林培育的一项重要措施,其目的是降低林分密度,改善林木生存环境,促进林木生长。研究表明:间伐后,树枝和树干的生物量占总生物量的比例要大于未间伐林的比例[4],而且,随着间伐强度的增加,胸径、树高、材积生长量均有明显增加,相同龄组在不同间伐强度条件下,人工林树干、树皮、树枝、树叶、树根生物量及总生物量均随间伐强度增大而增加[5]。抚育间伐对于促进人工林生长、缩短林木成材期等方面的作用十分明显,同时其在改善林下生境,促进林下植被更新,改善土壤理化性质、土壤酶活性和土壤微生物等方面的作用也十分明显[6]。本文通过综述抚育间伐对人工林生态环境的影响,以期为人工林可持续经营提供理论与技术支撑。

1 抚育间伐对林下植被的影响

抚育间伐后林分密度降低,林内微环境得到一定程度的改善,有利于林下植被更新,改善林下植物多样性等[7-9]。有研究认为:间伐对林下植被更新的影响主要取决于间伐后环境因子的改变,从而影响了幼苗的存活、定植和生长等[10-11]。间伐处理增加了红松Pinus koraiensis人工林下草本和灌木的种类与数量,植物多样性与物种丰富度明显提高[7];不同间伐处理对日本黑松P.thunbergii种子萌发率无显著差异,但一定强度的间伐促进了更新幼苗的存活和生长[12]。可见,间伐改善林分的群落结构,有利林下植被更新,有利于人工林纯林转化为乔、灌、草结合的复层林。

2 抚育间伐对林下环境因子的影响

人工林抚育间伐后引起林分结构的变化,进而影响人工林生态系统微环境(光照、温度、水分)。间伐后由于郁闭度降低,有利于光照进入,可增加地表的光照强度,从而引起地表温度上升。很多研究一致认为:间伐有利于地表光照、温度的增加[7]。但是间伐对土壤湿度的影响尚无一致的结论,有研究认为:间伐后地表光照和温度的变化以及林分通风状况改善有利于土壤水分蒸发,引起土壤含水量降低;但也有研究认为:间伐后郁闭度降低,使林冠对雨水的截留减少,增加地表降雨量,造成土壤湿度增加[7]。同时,不同强度的间伐对林下环境的影响不同:随着对照、20%间伐、30%间伐和50%间伐,林冠开阔度逐渐增大,到达地表的直射光和散射光依次增多,而土壤含水量与间伐强度一致,50%间伐样地含水量最高,对照土壤含水量最低[13]。对辽宁省清原地区落叶松Larix spp.人工林间伐后微环境的研究表明:随着间伐强度增加,地表可利用光增加,土壤温度也随着间伐强度增加而增加,各处理间在温度最高时(8月份)温度差异显著,不同土层土壤含水量变化规律一致,均为最大间伐强度含水量最高,而对照含水量最低[8];而台湾地区日本柳杉Cryptomeria japonica人工林的土壤温度随间伐强度增加显著提高,但是这种差异在夏季显著而冬季不显著,间伐对土壤湿度没有显著影响[14]

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3 抚育间伐对土壤理化性质的影响

抚育间伐对人工林土壤物理、化学性质产生的直接影响比较小,但由于间伐后林分结构和环境因子的变化,造成人工林生态系统物质循环和能量转换的变化,进而间接影响土壤理化性质的变化。

土壤容重和土壤孔隙度是土壤重要的物理性质,研究表明:间伐会引起人工林土壤容重降低、土壤孔隙度增大[15-19]。间伐后土壤容重和孔隙度的变化可能与林分环境条件变化有关,间伐后林下微环境得到改善,有利于土壤酶活性和微生物活性增强,促进土壤有机质的分解和合成以及土壤团聚体的形成等,从而改善土壤结构,影响土壤的容重和孔隙度;另外,间伐后有利于林下草本植物的更新,林下植物的根系活动以及根系腐烂形成的孔隙等,增加了土壤孔隙度。但是也有研究表明:间伐过程中的人为干扰,会破坏土壤结构,造成土壤容重增加、孔隙度减少。如间伐后蒙古栎Quercus mongolica林土壤物理性质明显不如对照[20]

抚育间伐对土壤化学性质没有直接影响,土壤化学性质改变是由于间伐后保留木数量和林下植被更新状况改变凋落物的数量和质量,有利于凋落物养分的释放和归还[21]。同时,间伐后环境条件的改善,有利于土壤生物活性(酶、微生物)的提高,加速土壤内物质循环和养分周转[15]。间伐后杉木Cunninghamia lanceolata、马尾松P.massoniana、建柏 Fokienia hodginsii、柳 杉 C.fortunei和 木 荷Schima superba人工林的土壤微生物数量增加、酶活性增强提高了土壤养分循环速率,从而引起土壤速效养分水平的提高,间伐后各林分土壤0~10 cm土层水解N、速效P和速效K含量均有不同程度的提高;10~20 cm土层,各林分土壤水解N、速效P含量也有不同程度的增加,但增加幅度较小[15]。随着间伐强度增加,欧洲云杉Picea abies人工林土壤中有机碳、总氮和总磷显著降低,其中,在土壤肥力条件差的地点有机碳、总氮和总磷随间伐强度降低,其下降的幅度越大[22]

4 抚育间伐对土壤酶活性的影响

土壤酶是土壤中对环境条件变化敏感的活性物质,抚育间伐后林分内环境条件的变化(光照、温度、水分以及凋落物数量和质量的改变)会影响土壤酶活性的变化。有研究认为:随着间伐强度的增加,林内土壤孔隙度升高,有利于土壤微生物增加及活性增强,从而提高土壤酶活性[17]。间伐增加杉木、马尾松、建柏、柳杉和木荷人工林土壤酶活性,有利于土壤物质循环和养分周转[15];间伐引起油松P.tabulaeformis人工林土壤过氧化氢酶活性显著增加[23];间伐显著增加火炬松林P.taeda土壤酸性磷酸酶、几丁质酶[24]。但也有研究认为:抚育间伐对土壤酶活性的影响不大,甚至起反作用,如对德国东北部62年生完全郁闭的松林间伐5年后各种酶活性与对照样地相比并未出现显著差异[25];与对照相比间伐后沙地樟子松P.sylvestris人工林土壤过氧化氢酶和中性磷酸酶活性均有所下降[26]。另外,有研究认为:间伐对土壤酶活性的影响与间伐强度有关,适度的间伐有利于土壤酶活性增加,但是强度过大土壤酶活性降低[16,27]

5 抚育间伐对土壤微生物的影响

抚育间伐后林下植被的大量生长和繁衍,提高了林下植物多样性,以及间伐后林内光照、水分条件的变化,促进了土壤有机物质的分解,诱发了地下部分微生物多样性和微生物量的增加。杉木人工林间伐4~5年后,有效提高了土壤营养元素的含量,增加土壤三大微生物数量[2];德国东北部人工针叶纯林间伐5年后,间伐和未间伐土壤微生物量没有明显的不同,但是微生物群落结构发生明显的变化[25]

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参考文献:

6 抚育间伐对土壤肥力的综合影响

土壤肥力是森林生产力的基础,抚育间伐后林下环境的变化影响土壤物质循环和养分周转,进而引起土壤养分的变化。但是,目前关于间伐对人工林土壤养分影响没有一致的结论。有研究表明:间伐提高土壤微生物活性,增加土壤物质循环和能量流动速率,促进土壤表层凋落物的分解,有利于腐殖质的形成,从而提升土壤肥力[15];但是也有研究表明:间伐促进土壤微生物活动及增强酶活性,引起土壤中物质分解作用加快,造成土壤有机质大量消耗,导致土壤养分含量降低[22,28]。在德国针叶树间伐5年后的研究表明,间伐没有引起土壤养分的变化,但是有证据显示,间伐促进土壤纤维素等有机物质的分解,其认为间伐对土壤养分的影响是一个长期的过程,短期内虽然对土壤养分有一定的影响,但是差异并没有表现出来[25]。很多研究一致认为:间伐后环境条件改变有利于土壤酶和微生物活性,促进土壤有机质和凋落物的分解。

根据竖炉炉况及检测数据分析,导致竖炉炉体整体倾斜的主因:烘炉或熔化时,炉内温度场不均匀,炉体受热面受热不均匀;安装时水平度不合格;炉壳长期被氧化、腐蚀,易烧红、烧穿或变形,使其强度削弱;炉体偏离中心后,其自重重心与炉体中心会产生一个力矩,使炉体整体倾斜约5°。

7 建议与对策

随着人工林面积的不断增加,人工林将在生态文明建设过程中发挥重要作用,而抚育间伐就是要充分发挥人工林的生产与生态功能,提高人工林生态系统的稳定性与多样性等,基于上述抚育间伐对人工林生态功能的影响,提出以下建议:

7.1 开展长期抚育间伐对人工林生态功能影响的研究,短期内很难反映出抚育间伐对林下植被和生物多样性的影响,建议设立不同间伐措施的长期固定观测样地,研究、评价抚育间伐对生物多样性等的影响。

7.2 在河流上游、水库周边地区,人工林的水源涵养功能占主导地位,应加强不同间伐措施对人工林的水源涵养功能及流域水文效应的影响研究,为提高人工水源涵养林可持续经营提供科学依据。

7.3 开展不同区域、不同立地、不同类型、不同密度等条件下的人工林抚育间伐试验,确定人工林抚育间伐的周期和最佳间伐强度,可以有效指导森林经营管理,提高人工林生态系统的生态服务功能。

国内情况:上周,国内各地区尿素价格周环比涨跌互现。其中上海、福建、湖北、广东、云南、陕西、新疆7省区市尿素批发和零售价格分别上涨1-94元/吨;北京、河北、山西、安徽、江西、山东、河南、海南8省区市尿素批发和零售价格分别下跌9-100元/吨,其余地区价格持稳。

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张雷[28]等对比分析了HFO-1234ze、R417A和R22这3种制冷剂的热力性能和环保性能,并以理论计算的方式初步分析了HFO-1234ze在空气源热泵热水器上应用的可行性,以实验的方式测试了3种制冷工质的性能。研究结果表明,以HFO-1234ze为制冷剂替代R417A和R22在热泵热水器中的应用是完全可行的。

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变更或转移登记时,申请划分房屋定着物单元,即分割或合并房屋的,由于涉及房屋原设计的改变和内部结构的改造,关乎房屋住用、消防安全和其他强制性标准是否达到,也需经规划等部门按程序进行审查。规划等管理部门对房屋分割合并审查的批准文件和图纸,才能客观反映经合法程序变更后的房屋状况。

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曾辉
《辽宁林业科技》 2018年第02期
《辽宁林业科技》2018年第02期文献

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