不同改造及更新模式对柏木人工林虫口密度影响及机理研究

摘要

森林是陆地生态系统的主体,森林生态系统在维持生物多样性,调节水文,净化环境,维持土壤肥力等方面都有不可替代的功能。近年来收到森林病虫危害的森林面积不断增加,严重影响了森林的生态健康,因此研究森林病虫害的防治以及对受到病虫害的林地进行可持续改造和生态恢复具有重要的意义。本文通过对三峡库区的重庆云阳县柏木人工林不同带宽改造和更新模式的研究,从小气候环境、生物多样性、土壤性质、柏木叶蜂虫口密度四个方面,对采取不同带宽改造带和不同树种更新模式改造后的柏木人工林进行研究分析,获得了以下结论:
　　 (1)柏木林进行人工改造和更新后对林内柏木叶蜂虫口密度产生影响,四种带宽改造带的虫口密度具有一定的差异,20m带宽改造带的虫卵总数最少,但是虫网内死幼虫数量却是10m带宽最多,25m带宽最少。更新模式不同对虫卵数量的影响不明显,人工更新模式中刺桐改造带柏木叶蜂虫口密度高于刺槐改造带。
　　 (2)不同带宽改造带对土壤温度产生了影响,不同带宽之间的土壤月温度差异显著。20m带宽改造带在2月-4月土壤月均温度都高于柏木林和其他带宽改造带,在2月与3月变幅土壤温度的月变幅最小。四种不同带宽改造带土壤温度的日变化相比,25m带宽改造带的日较差最小,20m和25m带宽改造带土壤温度的日变幅都小于柏木林。同时20m带宽改造带的空气的温度降低,但改造措施在增加空气湿度这一方面的作用不明显。
　　 (3)四种带宽改造带其生长健康的柏木比例都有所增加,20m带宽改造带的四个区域生长健康的柏木的比例都高于其他三种带宽改造带。自然更新模式和人工更新模式相比,不同区域自然更新的健康树木比例较高。刺槐改造带四个区域健康树木比例都高于刺桐改造带,刺桐改造带在四个区域内的健康树木比例在42.1％到66.7％之间,但是刺槐改造带比例是在18.7％到80％之间,所以从整体考虑刺桐改造带的效果相对较好。
　　 (4)进行不同带宽带状改造后,改造带内以及上下林缘的光照、温度、水分及土壤养分的变化使得柏木幼苗能够很好的生长,使得幼苗数量上多于柏木林内,20s带宽改造带的幼苗总数量最高,不同带宽改造带之间柏木幼苗数量的差异不显著。自然更新模式改造带的柏木幼苗数量低于人工更新模式改造带,人为的引入不同树种改造带柏木幼苗的数量较高,两种不同树种改造带内和上林缘柏木幼苗的数量明显高于其他区域,刺槐改造带内的柏木幼苗数量远远多于刺桐改造带。
　　 (5)通过不同带宽改造带的改造和不同树种改造带的人工更新,改造带物种数量与为改造之前有所增加。与柏木林内相比,几种带宽改造带灌木层的Simpson指数和Shannon-Wiener指数都有所提高,带宽对改造带及上林缘的Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数影响显著。从草本层来说,25m带宽改造带草本层的Simpson指数、Shannon—Wiener指数和Pielou均匀度指数为最高,不同带宽同一区域的Shannon-Wiener指数差异显著,同一带宽不同区域间的Shannon-Wiener指数差异显著。自然更新改造带内灌木层和草本层的生物多样性低于人工更新改造带,人工更新模式的不同树种改造带的灌木层和草本层的Simpson指数、Shannon—Wiener指数和Pielou均匀度指数差别不明显,但刺槐改造带的改造带内灌木层Simpson指数和Shannon—Wiener指数,Pielou均匀度指数比柏木林内高。
　　 (6)随着改造年限的增长,改造后2年进行了调查,其科属种的数量比改造之前增长了53.84％、34.78％、11.47％,改造后4年进行了调查发现比未改造之前科属种分别增加了77.5％,83.87％和79.41％。各个带宽改造带的灌木层物种丰富度与改造措施实施的年限成反比,改造措施年限的增加对草本层的影响较为明显,改造年限的增加有利于草本层物种丰富度的提高。自然更新模式的物种丰富度和生物多样性的增加都低于人为更新模式,人工更新的不同树种改造带中,刺桐刺槐改造带灌木层的物种丰富度改造后4年比改造后2年分别增加了35.7％,16.7％,草本层物种丰富度的增长幅度分别为281％,192％,Pielou均匀度指数都有提高,草本层各种指数变化有一定的波动性,刺槐改造带多样性指数增长幅度高于刺桐改造带。
　　 (7)经过实验分析,不同宽度和不同树种的改造带土壤物理及化学性质发生了变化。与柏木林相比,四种带宽改造带0～20cm土层的土壤孔隙度有所增加,四种带宽改造带0～20cm和20～40cm层土壤容重呈现整体下降的变化趋势,土壤有机质含量呈明显升高的趋势,土壤的pH值降低。四种带宽改造带0～20cm和20～40cm层全P含量降低,有效P含量增加,20m带宽改造带土壤全N、水解N含量增加,四种带宽改造带全K与速效K含量有所降低。整体考虑20m带宽改造带的改造效果较好。
　　 自然更新模式的改造带与人工更新模式的改造带土壤容重、孔隙度、pH值差异不明显,土壤的速效P、水解N和有效P含量差异显著。与柏木林相比,刺桐、刺槐两树种改造带土壤孔隙度都有所增大,土壤的pH值都有所提高,土壤容重都成下降趋势。刺桐改造带土壤有机质的含量明显提高,土壤全N、全P、全K、有效P含量都有所提高,水解N、速效K含量下降。刺槐改造带土壤有机质含量下降,土壤养分的变化较大,比较两种不同树种的人工更新模式,在改造带中种植刺桐树种对土壤性质的影响更明显。