近自然经营对南亚热带马尾松人工林土壤氮磷耦合作用的影响机制

Recent studies have demonstrated that Close-to-nature forest management is widely adopted for plantation and many successful examples are achieved. However, the effects of Close-to-nature forest management on the interactions between soil N and P in subtropical plantation are rarely reported. Based on previous studies, this study would focus on the key problem which is influence of closed-to-nature forest management on the interactions mechanism between soil nitrogen and phosphorus in Masson plantation in subtropical China. The contents of this study are: (1) to explore the contents of N and P and their ecological stoichiometry characteristics; (2) to quantify the factors effects on the interactions between supplies of N and P in soil in managed and unmanaged forests, and (3)reveal the Influence of closed-to-nature forest management on the coupling mechanism between N and P in Masson plantation in subtropical China. The expected results will not only enrich the theory basis of Close-to-nature research, offer a supplement for understanding of Masson plantation soil improvement mechanism in the aspect of ecological stoichiometry, but can contribute to provide scientific evidences for forest sustainable management.

近年来的研究证实，近自然经营的人工林在土壤肥力、立地质量、林分的稳定性都得到显著的提升。然而对改造成功的近自然林，经营措施是如何影响马尾松人工林土壤氮磷耦合作用，以及利用这种机制，如何通过调控该土壤氮磷性状长期维持人工林地力的研究鲜有报道。本研究以南亚热带马尾松近自然人工林为研究对象，主要开展：（1）近自然经营人工林氮磷化学计量特征；（2）通过对比近自然经营和同区域未经营马尾松人工林，利用相关性分析法探究人工林氮磷耦合作用对经营措施的响应及其影响因素;（3）阐明人工林土壤氮磷的化学计量特征对土壤地力的反馈作用和影响机制，做出经营措施对人工林地力影响评价的评估和变化趋势预测。预期研究成果可用于分析近自然经营后未来人工林地力维持或改善的方向和目标，弥补以人工林外在林分改造判断经营目标的传统方法的局限性，更有助于掌握马尾更有助于掌握马尾松人工林地力维持机制，从而为森林的可持续经营提供科学依据。

本项目以对我国木材生产具有举足轻重作用的主要树种——马尾松人工林生态系统为主要研究对象，紧紧围绕近自然经营人工林氮磷化学计量特征规律、人工林氮磷耦合作用对经营措施响应机制，以及经营措施对人工林地力影响评价开展科学研究。1）完成马尾松人工林树种在不同采伐强度、不同林分结构及不同经营措施下的土壤氮磷的化学计量特征和分配规律。揭示马尾松人工林土壤中各养分库之间的属性特征和转化规律，分析人工林土壤氮磷耦合作用机制。2）完成人工林氮磷耦合作用对经营措施的响应，通过人工林经营措施（树种结构调整、林龄结构调整、密度管理等）改变土壤氮磷的输入状况，土壤的氮磷生态化学计量比特征对林分结构调整、林下植被管理、残落物管理的响应机制，阐释马尾松人工林地力低下的制约原因。3）完成经营措施对人工林地力影响评价，不同经营管理措施的人工林地力观测指标体系，对马尾松人工林现实地力的综合评估和变化趋势预测，提出改善人工林地力可持续经营对策与综合管理措施。取得以下重要结果：1）马尾松人工林树种在不同采伐强度、不同林分结构及不同经营措施下的土壤氮磷的化学计量特征和分配规律。2）马尾松人工林氮磷耦合作用对经营措施的响应。3）间伐效应的这些差异可以通过以下事实来解释：C:N和C:P比率与植物生长率相关，这表明间伐可以促进植物生长。项目的研究对于森林经营可能会触发植物养分策略，并可能改变植物养分利用效率水平，以及植物生长对土壤养分的依赖程度。这些间伐引起的C:N:P化学计量的变化在调节植物-土壤-植物的反馈和维持植物化学计量平衡方面起着关键作用，将间伐对C:N:P化学计量的影响整合到森林管理和恢复人工林中，可以提高马尾松人工林的生产力。