Effects of thinning on growth and soil organic carbon of Cryptomeria fortunei Plantation in Western Sichuan

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2020.06.016

Abstract

Abstract:

This paper takes the 9-year-old Cryptomeria fortunei Plantation in Ya'an of Sichuan Province as the research object and sets up four kinds of thinning intensities,including control (CK,0%),light (T1,21.1%),medium (T2,36.9%) and heavy (T3,49.0%) thinning,with the aim to study the effects of thinning on tree growth and soil organic carbon.The results show that the average annual growth of DBH,height and volume of stands were thinned plot>CK after 4 years of thinning,and there was significant difference between both (P<0.05).The annual average growth of DBH was T3>T2>T1>CK,and there was significant difference between all treatments (P<0.05),but there was no significant difference between the annual average growth of height and volume of thinning sample plot (P>0.05).The number of trees in the DBH class tends to the higher DBH class concentration in T2 and T3 treatments.The mean values of soil organic carbon (SOC) content and carbon density T2 and T3 in 0-40 cm soil layer are significantly higher than CK (P<0.05).Thinning significantly reduces the soil bulk density and improves capillary water holding capacity.T2 and T3 are significantly different from CK at the mean value of soil total N (P<0.05).After thinning,the SOC content and density (0-20 cm) are significantly correlated to total N and P nutrient content of soil (P<0.01).The results show that medium thinning intensity (T2) could obtain greater ecological and economic benefits.

Key words: Cryptomeria fortunei, tending thinning, tree growth, soil organic carbon, physicochemical property

CLC Number:

GONG Yingyun, WANG Ruihui, ZHANG Bin, LIU Kaili, DONG Kaili, LIU Juntao, ZHAO Suya, ZHOU Yuhuai. Effects of thinning on growth and soil organic carbon of Cryptomeria fortunei Plantation in Western Sichuan[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2020, (6): 96-104.

Figures/Tables 10

Tab.1

Tab.2

Tab.3

Tab.4

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Tab.5

Tab.6

Tab.7

References 36

[1]	王江, 刘军, 黄永强, 等. 柳杉起源及天然分布[J]. 四川林业科技, 2007(4):92-94.
[2]	国家林业局. 中国森林资源报告——第七次全国森林资源清查[J]. 北京: 中国林业出版社, 2009.
[3]	郝建锋, 李艳, 王德艺, 等. 雅安市谢家山两种密度柳杉人工林群落结构和物种多样性研究[J]. 生态环境学报, 2015,24(2):217-223.
[4]	汤景明, 孙拥康, 冯骏, 等. 不同强度间伐对日本落叶松人工林生长及林下植物多样性的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2018,38(6):90-93.
[5]	马双娇, 王庆成, 崔东海, 等. 抚育间伐对水曲柳天然林群落结构及植物多样性的影响[J]. 东北林业大学学报, 2019,47(2):1-7.
[6]	Ares A, Neill A R, Puettmann K J. Understory abundance,species diversity and functional attribute response to thinning in coniferous stands[J]. Forest Ecology and Management, 2010,260:1104-1113. doi: 10.1016/j.foreco.2010.06.023
[7]	周全, 王瑞辉, 钟呈, 等. 抚育间伐对不同龄林杉木人工林土壤理化性质和固土保水的影响研究[J]. 林业资源管理, 2018(4):47-54.
[8]	段梦成, 王国梁, 史君怡, 等. 间伐对油松人工林碳储量的长期影响[J]. 水土保持学报, 2018,32(5):190-196.
[9]	丁波, 丁贵杰, 李先周, 等. 短期间伐对杉木人工林生态系碳储量的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2016,36(8):66-71.
[10]	明安刚, 张治军, 谌红辉, 等. 抚育间伐对马尾松人工林生物量与碳贮量的影响[J]. 林业科学, 2013,49(10):1-6. doi: 10.11707/j.1001-7488.20131001
[11]	Settineri G, Mallamaci C, Mitrovi M, et al. Effects of different thinning intensities on soil carbon storage in Pinus laricio forest of Apennine South Italy[J]. European Journal of Forest Research, 2018,137(2):131-141.
[12]	董凯丽, 张国湘, 王瑞辉, 等. 抚育间伐对湿地松人工林生长及林下植被多样性的影响[J]. 林业资源管理, 2019(4):59-68.
[13]	资源环境[EB/OL].[2020-08-27]. http://www.yayc.gov.cn/yucheng/d308b022d7e749a385d77dea66732c9e.html.
[14]	刘琪璟. 中国立木材积表[M]. 北京: 中国林业出版社, 2017: 1036.
[15]	LY/T1215-1999,森林土壤水分-物理性质的测定[S].
[16]	LY/T1228-2015,森林土壤氮的测定[S].
[17]	LY/T1232-2015,森林土壤磷的测定[S].
[18]	LY/T1234-2015,森林土壤钾的测定[S].
[19]	马履一, 李春义, 王希群, 等. 不同强度间伐对北京山区油松生长及其林下植物多样性的影响[J]. 林业科学, 2007(5):1-9.
[20]	温晶, 张秋良, 韩胜利, 等. 不同抚育间伐强度对兴安落叶松林分平均直径和树高生长的影响[J]. 西北林学院学报, 2018,33(5):163-166.
[21]	李春明, 杜纪山, 张会儒. 抚育间伐对森林生长的影响及其模型研究[J]. 林业科学研究, 2003(5):636-641.
[22]	徐金良, 毛玉明, 郑成忠, 等. 抚育间伐对杉木人工林生长及出材量的影响[J]. 林业科学研究, 2014,27(1):99-107.
[23]	吴建强, 王懿祥, 杨一, 等. 干扰树间伐对杉木人工林林分生长和林分结构的影响[J]. 应用生态学报, 2015,26(2):340-348.
[24]	周焘, 王传宽, 周正虎, 等. 抚育间伐对长白落叶松人工林土壤碳、氮及其组分的影响[J]. 应用生态学报, 2019,30(5):1651-1658.
[25]	Nilsen P, Strand L T. Thinning intensity effects on carbon and nitrogen stores and fluxes in a Norway spruce (Piceaabies (L.) Karst.) stand after 33 years[J]. Forest Ecology and Management, 2008,256(3):201-208. doi: 10.1016/j.foreco.2008.04.001
[26]	殷博, 董鹏飞, 党坤良. 抚育间伐对红桦林生态系统碳密度的影响[J]. 西北林学院学报, 2019,34(1):105-112.
[27]	孙志虎, 王秀琴, 陈祥伟. 不同抚育间伐强度对落叶松人工林生态系统碳储量影响[J]. 北京林业大学学报, 2016,38(12):1-13.
[28]	戎建涛, 张晓红, 郜爱玲, 等. 不同间伐强度经营对柳杉人工林土壤理化性质的影响[J]. 西北林学院学报, 2019,34(4):206-211.
[29]	陈蕾, 董希斌. 抚育间伐强度对兴安落叶松林初冬时期土壤呼吸及理化性质的影响[J]. 东北林业大学学报, 2020,48(6):146-151.
[30]	彭信浩, 韩海荣, 徐小芳, 等. 间伐和改变凋落物输入对华北落叶松人工林土壤呼吸的影响[J]. 生态学报, 2018,38(15):5351-5361. doi: 10.5846/stxb201703160449
[31]	吕竟斌, 张秋良, 于楠楠, 等. 蛮汉山油松及华北落叶松抚育间伐对土壤理化性质及微生物影响[J]. 林业资源管理, 2012(4):74-79.
[32]	徐雪蕾, 孙玉军, 周华, 等. 间伐强度对杉木人工林林下植被和土壤性质的影响[J]. 林业科学, 2019,55(3):1-12.
[33]	赵朝辉, 方晰, 田大伦, 等. 间伐对杉木林林下地被物生物量及土壤理化性质的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2012,32(5):102-107.
[34]	Thorn K A, Mikita M A. Ammonia fixation by humic substances:a nitrogen-15 and carbon-13 NMR study[J]. Science of the Total Environment, 1992,113(1):67-87. doi: 10.1016/0048-9697(92)90017-M
[35]	Nommik H, Vahtras K. Retention and fixation of ammonium and ammonia in soils[J]. Nitrogen in Agricultural Soils, 1982: 123-171.
[36]	方华军, 耿静, 程淑兰, 等. 氮磷富集对森林土壤碳截存的影响研究进展[J]. 土壤学报, 2019,56(1):1-11.

处理	间伐强度 /%	海拔 /m	坡度 /(°)	坡位	坡向	平均胸径 /cm	平均树高 /cm	断面积/ (m²/hm²)	蓄积量/ (m³/hm²)	保留密度/ (株/hm²)
CK	0	1501	18	中坡	东南	12.8	7.8	41.94	176.26	2733
T1	21.1	1569	15	中坡	东	14.8	10.8	36.87	151.78	2156
T2	36.9	1556	15	中坡	东	17.2	11.6	47.09	156.98	1725
T3	49.0	1549	17	中坡	东	18.6	13.1	40.35	141.31	1395

间伐处理	抚育后1年	抚育后2年	抚育后3年	抚育后4年	胸径年平均生长量
CK	0.20	0.51	0.60	0.54	0.46d
T1	1.14	1.50	1.16	1.10	1.23c
T2	1.52	1.99	1.65	1.58	1.69b
T3	2.01	2.13	1.72	1.70	1.89a

间伐处理	抚育后1年	抚育后2年	抚育后3年	抚育后4年	树高年平均生长量
CK	0.23	0.64	0.47	0.45	0.45b
T1	0.53	1.44	1.12	1.04	1.03a
T2	0.51	1.72	1.10	1.12	1.11a
T3	0.67	2.03	1.17	1.20	1.25a

间伐处理	抚育后1年	抚育后2年	抚育后3年	抚育后4年	蓄积年平均增长量
CK	0.7800	1.5352	0.9138	1.0987	1.0819b
T1	2.0068	5.4909	1.3324	2.4087	2.8097a
T2	1.9823	5.8902	2.2292	2.5184	3.1550a
T3	2.2013	6.0089	2.0313	2.3235	3.1412a

间伐处理	土层/ cm	容重/ (g/cm³)	毛管持水量/ (g/kg)	总孔隙度/%	TN/ (g/kg)	TP/ (g/kg)	TK/ (g/kg)
CK	0~20	0.89±0.05a	611.34±41.47d	59.02±6.66a	2.63±0.24c	0.89±0.13a	10.12±2.07a
	20~40	0.96±0.03a	708.21±28.77c	64.29±6.83a	2.31±0.15b	0.86±0.10a	9.75±1.68a
	0~40(均值)	0.93±0.01A	659.78±35.12C	61.65±6.75A	2.47±0.20C	0.88±0.09A	9.94±1.18A
T1	0~20	0.57±0.14b	1230.18±47.84a	72.83±7.51a	3.59±0.31b	0.64±0.01b	5.41±0.61b
	20~40	0.66±0.05b	1046.48±38.28b	72.44±8.32a	2.27±0.26b	0.59±0.02b	4.93±0.67b
	0~40(均值)	0.62±0.10B	1138.33±43.06A	72.64±7.91A	2.93±0.29BC	0.62±0.01B	5.17±0.12B
T2	0~20	0.72±0.10ab	857.50±37.37c	65.41±5.19a	4.35±0.29a	0.42±0.02c	3.73±0.29b
	20~40	0.55±0.06b	1165.88±53.85a	72.36±6.05a	3.14±0.22a	0.39±0.01c	3.34±0.57b
	0~40(均值)	0.64±0.02B	1011.69±45.61B	68.89±5.62A	3.75±0.20A	0.41±0.01C	3.54±0.41B
T3	0~20	0.62±0.04b	1076.15±46.73b	71.28±7.41a	3.51±0.27b	0.56±0.03b	5.02±1.02b
	20~40	0.64±0.12b	1028.70±29.91b	71.42±9.15a	2.80±0.24ab	0.52±0.03bc	4.33±0.34b
	0~40(均值)	0.63±0.08B	1052.43±38.32AB	71.35±8.28A	3.15±0.26B	0.54±0.03B	4.68±0.46B