抚育间伐调控针叶人工林凋落物分解机制研究

针叶人工林占我国人工林面积的三分之二以上，由于针叶凋落物分解缓慢，给针叶人工林质量带来不利影响，因而受到普遍关注。抚育间伐是解决这一问题的有效措施之一，但其内在机理尚不十分清楚。以往研究主要集中在间伐对凋落物分解速率、养分归还量以及对土壤肥力影响等直接效果方面，而对间伐引起这些变化的原因涉及较少。本项目以系统思想为指导，以油松和华北落叶松人工林为研究对象，经抚育间伐以后，按人工林年龄、密度系列设立固定样地，进行凋落物分解试验。研究针叶凋落物性质、林下植被、林内小气候、土壤性质等的变化情况，运用轮置分解法定量研究凋落物性质和生境对凋落物分解的贡献率，建立凋落物分解与制约因子的数量模型，揭示抚育间伐调控针叶人工林凋落物分解的内在机制。结果发现，抚育间伐可改善凋落物自身性质，提高凋落物初始N和P含量，进而提高凋落物失重率，促进了凋落物分解。利用3年动态监测，探明了凋落物分解过程中氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）元素固定-释放模式。通过轮置分解法，发现同一凋落物基质在不同间伐强度下，凋落物分解速率显著差异，其中不同龄级油松林和不同立地条件华北落叶松林下，适度间伐均可促进其凋落物分解系数的增大。抚育间伐还可促进林下植被生长发育，进而改善凋落物组成，加速分解。此外，抚育间伐后土壤质量有所提高，土壤酸化得到一定缓解，土壤有机质和酶活性提高，进而促进养分循环利用。根据油松和华北落叶松凋落物分解快慢，确立了最优间伐强度，其中28和36年油松，均应进行中度抚育间伐，间伐后保留密度分别为1700株/hm-2和1325株/hm-2，43年油松则应进行强度间伐，保留密度为1050株/hm-2。2种立地条件下华北落叶松均以强度间伐为最优，保留密度分别为1325株/hm-2、1150株/hm-2。本项目研究为造林生产实践提供科学依据，为完善抚育间伐机理做出了贡献。