大兴安岭山杨低质林不同改造模式效果的研究

作     者：毛波 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董喜斌

授予年度：2016年

学科分类：090704[农学-森林经理学] 0907[农学-林学] 09[农学] 

主      题：大兴安岭 山杨低质林 3S改造模式 主成分分析法 综合评价 

摘      要：本文以大兴安岭山杨低质林为研究对象,通过3S带状改造,改造带宽10m (Sl-S3)、20m (S4-S6)、30m (S7-S9),将每条改造带分成四段,分别种植西伯利亚红松、樟子松、落叶松和云杉,对各改造样地枯落物持水性能、土壤理化性质、植被物种多样性、林分冠层、光合作用和更新苗木生长状况等指标进行研究,建立不同改造模式的综合评价模型,利用主成分分析法对不同改造模式进行综合评价。研究结果能够体现大兴安岭岭地区山杨低质林3S带状改造初期的改造效果,有利于提高山杨低质林的生态经营水平和生态功能,为大兴安岭地区山杨低质林经营提供理论基础。(1)在不同改造模式中,S2、S4、S5、S6改造样地枯落物蓄积量、最大持水量、有效拦蓄量枯落物各指标都高于对照样地,经方差分析,差异性显著(P0.05)。实验表明,改造样地中S2枯落物总蓄积量(11.69 t·hm-2)、总最大持水量(***-2)、总有效拦蓄量(47.31t·hm-2)最高。各改造样地在改造3年后(2015年),枯落物半分解层的持水性能高于未分解层。山杨低质林各改造样地枯落物持水量与浸泡时间满足对数关系。枯落物吸水速率与浸泡时间进行拟合,满足乘幂关系。(2)低质山杨林改造时对土壤有一定的影响,改造带越宽,土壤影响越大。大兴安岭山杨低质林试验区土壤呈现弱酸性,各改造样地的pH值与照样地CK比较,经方差分析,差异性不显著(P≥0.05)。各改造样地,S6改造样地土壤有机质(23.08 g-kg-)、土壤全氮(9.67 g-kg-1)、全磷(2.36g·kg-1)、全钾(9.78g·kg-1)、速效钾(58.62mg·kg-1)含量最高;S2改造样地土壤中有效磷(14.58mg·kg-1)含量最高;S9改造样地土壤中水解氮(469.70mg·kg-1),经方差分析,差异性显著(P0.05)。(3)采用样方法进行林分调查,结果表明,各改造样地乔木层物种丰富度指数、Shannon-wiener多样性指数、Pielou均匀度指数低于对照样地。S3、S6和S7样地灌木层Pielou均匀度指数较高,方差分析表明灌木层物种多样性指数较高的样地与其余样地差异显著(P0.05);S4样地草本Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数最高。利用Winscanopy冠层分析仪采集图像,各样地的林隙分数、叶面积指数、总体定点因子和冠上辐射通量经方差分析无显著性差异(P≥0.05);冠下辐射通量经方差分析存在显著性差异(P0.05)。利用LCpro+便携式光合作用测定仪对选定的树木进行测定,各样地林分蒸腾速率经方差分析差异性显著(P0.05),S3样地林分蒸腾速率最高;除S9样地外,其余样地林分净光合速率均大于对照样地;S2样地林分环境C02摩尔分数明显高于其他样地,S3样地胞间CO2摩尔分数最高;各样地叶片温度均大于对照样地,经方差分析,各样地差异性显著(P0.05);随着改造带宽的增加气孔导度呈现先增加后减少的趋势,经方差分析各样地差异性显著(P0.05),S3样地气孔导度高于其他样地,有利于光合作用。S1、S2、S5样地更新苗木红松的成活率较高,S3样地西伯利亚红松的生长率最高;S1和S2样地樟子松的成活率和生长率明显优于其他样地,S8和S9样地樟子松的成活率和生长率均低于对照样地;S2、S3和S6样地兴安落叶松更新苗木生长状况优于其他样地;S1、S2、S3样地云杉更新苗木生长状况优于其他样地。(4)应用主成分分析法综合评价大兴安岭地区山杨低质林3S带状改造后的改造效果,筛选出反映生态改造效果的38项评价指标,利用主成分分析法计算各改造样地的综合得分,以此评价山杨低质林各改造模式的改造效果。综合结果发现,S2(0.653)样地的综合得分最高,说明S2样地改造效果最好。