变薄和收获类型对存储和磷的损失松果体taedal .种植园在亚热带阿根廷

文摘

本研究的目的是评估稀释的影响强度和不同产量类型保护生态系统P在20岁松果体taeda人工林生态系统在计划,阿根廷。庄园成立于1985年,在三个intensities-0变薄,33岁和66%的基底面积控制图在2005年被稀疏和收获。收获的养分含量决定了树,灌木、草本层,森林地板和上层土壤矿物。两种收获模拟类型:干,整个树。总P含量为56.8,46.8和38.6公斤·哈⁻¹分别为0,33岁和66%变薄。P总出口中收获不同的治疗,最高在0%稀释治疗。磷稳定指数的值表明,P 66%变薄最保守的管理选项,只收获茎和保留森林地面的林下叶层,收获残留。

1。介绍

松果体taedal .(厚皮刺果松)是世界上种植最广泛的树种在阿根廷1]。计划,亚热带湿润气候,是该省最大的种植面积300000公顷(2]。种植园的建立主要是订单的深红色土壤老成土(3)的主要生育问题与低可用性的P和K (4,5]。

稀释降低林分密度有利于主导树和那些有更好的形式,增加保留树的生长速率,结果在树站在统一的直径。这些都是重要的功能在管理快速增长的种植园(6)并提供残余站断面积的增加获得更多体积质量木最后的旋转7,8]。

变薄也会影响生态系统开发(9),包括修改的可用性和使用的光,营养,和水树(10),同时也影响下层植被(11]。尽管总生物量的林下叶层代表了一小部分,依赖于种植园底面积(12),它可以作为一个重要的营养库种植园里的生态系统(13]。这是由观察显示生态系统养分含量差异unthinned和变薄的情节14)的旋转。

集中减少情节有更高的太阳能输入森林地板,修改网站的分解者条件和加速分解15- - - - - -21]。结果是一个减少有机物在森林地面上堆积。收割造成最大的营养损失(22),可以改变C平衡(23),包括分解条件的变化。此外,营养损失可以增加与管理不善的植物残留在现场准备一个新的种植园(24]。这些损失影响残留养分含量(25和营养的松树26)因为土壤不能供应high-nutrient-demanding快速增长的物种(27),因此,网站的产能减少在接下来的几位旋转28]。

营养出口高密度20岁的收获p . taeda种植园在种植园计划结果稳定指数的值表明P后不足1.2旋转(25]。这个结果表明,营养管理决策是至关重要的维持网站的生产能力在连续旋转。

在计划,unthinned 15岁p . taeda站可以积累最多518米³·哈⁻¹(茎茎的木+)树的平均胸径24.4厘米。强烈的变薄(底面积的66%)减少总量(433米³·哈⁻¹)提高产品质量通过平均胸径增加到46.1厘米(29日]。

在计划中,第一个旋转的松果体物种是建立在高生产率网站(30.]。目前,种植在这些网站完成第二旋转,因此需要技巧可以维持这些土壤的生产力和潜在的高增长的表达新的松树类型通过遗传改良(31日]。

本研究的目的是评估三个稀释的影响强度和两种不同的收获在20岁的磷(P)的保护松果体taeda种植园。

2。材料和方法

2.1。网站描述,站

现场工作在一个私人庄园位于省计划,阿根廷(25°59′年代,54°24′W)。土壤是一个Kandiudult [3),一个红色的土壤m深度剖面,视野A-Bt-C序列,没有冷漠或大的岩石碎片,温和渗透,排水良好。年平均温度是21°C,降水政权等氢离子的ca。2000毫米·y⁻¹(32]。

p . taeda (Marion起源)成立于1644年使用pl·哈⁻¹在1985年。1991年,种植密度减少减少站894 pl·哈⁻¹。1993年,一个强度稀释试验安装使用一个随机的完整块实验设计和3块3 low-thinning治疗:控制(0%)、中等强度(33%),和强大的强度(66%)的底面积控制(29.2,40.8,46.6,和47.2 m²·哈⁻¹8、12、16、20 y,职责)。从下面稀疏处理重复在1997年和2001年,离开植物树冠残留在现场和收获茎。茎的P,出口在变薄,是3.3和5.3公斤·哈⁻¹间伐强度分别为33个和66%。每个9块的最终尺寸测量是806平方米。2005年,收获是在情节密度为711,364年和122年pl·哈⁻¹变薄的治疗0,33个和66%,分别平均胸径(DBH)为28.7,34.6,和45.9厘米。每个收获树清点和胸径测量与hypsometers卡钳和高度。

磷含量计算出每一层(树、灌木和草本),森林地面和土壤矿物在每个治疗情节。

un-thinned情节的林下叶层主要是禾本科的主导地位Olyra latifolial .此外,有一些乌毛brasilienseDesv。蕨类植物。减少土地的减少66%低heliophilous草层(雀稗sp)和上层下层植被主要Setaria poiretiana(Schult)肯,Cecropia pachystachyaTrecul小树和藤本植物的属Mikania。

2.2。地上部生物量

树是通过量纲分析得到的重量33]。总共45树被砍伐,15在每个治疗,5 /情节复制。树被分为以下隔间:干(没有树皮),stembark,分支> 5厘米直径,分支< 5厘米直径、枯枝、树叶和锥。树干的长度和直径测量和部分获得总额。最常见的部分的长度是3.5米。然而,较低的部分较宽直径是4.3米据商业产品的目的地。茎生物量每棵树被乘以体积计算木材密度的不同部分并添加他们。木材密度是由体积法采用9544年族长的修改版本。我们用木头探针2×2×(X)厘米的高度(X)探测器根据截面的大小不同的领域所取得的样本单位。样本单位获得的主干部分。 A total of 2700 probes were employed with around 60 probes per tree from axial and longitudinal positions. The probes were saturated with water and its volume determined according to the Archimedes principle submerging the probes in distilled water into precipitation flasks and employing a precision balance. Finally, the probes were dried in an oven at 100 ± 3°C and the density was determined as the quotient dry weight/volume. Bark dry weight was calculated taking into account its mass percentage in different stem sections. Branches, needles, and cones were separated and weighted fresh in the field. Samples of these compartments were obtained and dried at 70°C before weighing. Dry weight/fresh weight ratios were applied to field obtained fresh weights to obtain the dry weight of each felled tree compartment. Double-logarithmic regressions were developed (lnB = a + b  * ln DBH) for each tree compartment. Later, they were applied to each inventoried tree individual to estimate the aboveground tree layer biomass.

灌木层的地上部生物量收获90 - 2 m²样,10每一个9块树。灌木被分为叶子和伍迪隔间。草本层的地上部生物量收获90 - 1 m²样,10每一个9块树。灌木和草本隔间干重前在70°C。

2.3。森林地面Necromass

森林地面垃圾收集在90 - 0.25²样,10每9块树。好垃圾收集在L和H + F层(美国标准普里切特引用的1926年赫塞尔曼,(34])。伍迪碎屑也收集作为第三室。所有样品都是干在70°C恒重。

2.4。土壤采样

一个混合样品由8使获得了在每个情节从地平线(清廉厘米)和BA(10 - 30厘米),分别。五个单样本收集每个情节从地平线B(30 - 60厘米)(35]。

每个土层容重是由气缸方法(36]。原状土样本92年用钢圆柱体,37厘米³体积和干103±2°C恒重。体积密度计算的干重/体积比。我们使用8个样品从地平线,英航和5样品从地平线B (37]。

2.5。植物和土壤的化学分析和P含量

树生物样本从每个工厂:获得的小隔间,整除得到的总舱和支离破碎的伍迪和努力(如锥),和树干和大分支不同直径的整除,部分是没有精确的比例混合质量加权和支离破碎的小芯片。干草本植物和灌木均质,整除被进行分析。每个舱的植被和垃圾样品在威利磨机使用0.5毫米的网。共有370个树样品进行了化学分析。磷提取和混合使用酸性消化nitric-percloric酸释放无机和有机p .磷浓度是通过诱导等离子体发射光谱法使用icp - aes”(38]。磷含量在每个隔间、层和情节相乘得到的生物量或necromass意味着P浓度的隔间。

可用P在土壤矿物的视野是由布雷和库尔茨方法(39]。磷含量为60厘米深度计算的总和的产品在每个土壤容重/ P浓度的视野。

2.6。磷出口和指数

估计P出口最终收获两种类型,生物量和P矿石质量(等于P含量相应的生物量)的参与隔间工作:(1)干细胞只(所以):内容的总和在树杆+ stembark层和(2)整个树(WT):和所有地上隔间的乔木层的内容。

对收获的类型、磷出口指数(EI)计算收获生物量/ P mineralmass比率(40]。种植园(SIP)的营养稳定指数是按照出口的比例计算P含量/土壤有效P含量(41]。两个计算考虑存储不同的P立即应用于植物:选项(1):矿物土壤速效磷和选项(2):可用的矿质土和P, P在森林地面,P在下层植被生物量和收获乔木层的残留物。

2.7。统计数据

隔间的生物量和层,necromass森林地面的隔间,土层容重,和P浓度和植被层的内容,森林地面和矿物质的土壤从治疗,通过方差分析比较。差异显著时,治疗手段比较图基测试。在这两种分析,显著性水平是95%42]。我们报告概率结果分为三个类别:,(当和< . 05)。使用的软件是2010年INFOSTAT版本。

3所示。结果

3.1。植被生物量和P的内容层

和阀杆,树皮和树枝< 5厘米生物量、枯枝的质量明显不同(治疗(图)在稀疏的强度1)。叶生物量差异不显著变薄治疗()。下降趋势时观察叶生物量间伐强度增加(图1)。磷浓度在树间没有显著差异()在稀疏的治疗。(车厢之间的比较测试手段树)定义的三组按照以下顺序:针>锥>分支< 5厘米+干细胞+分支> 5厘米+树皮+枯枝。

乔木层中磷含量明显不同((表)中稀疏的治疗1)。阀杆间积累的主要比例P 75年,73年,和68%,0,33岁,分别为和66%稀释强度。

灌木层生物量为0.26,0.70和5.29 Mg·哈⁻¹分别为0,33岁和66%变薄。66%稀释明显不同的值(从其他两个)。磷浓度并不是不同的()在治疗,因此P生物量积累比例(表内容改变1)。

草本层生物量(1.33,1.25,和1.07 Mg·哈⁻¹为0,33岁,66%的变薄,resp)和P浓度(1.27,1.37,和1.61 mg·g⁻¹为0,33岁,66%的变薄,resp)和内容处理间没有显著差异(;表1)。

3.2。磷含量的森林地面土壤和矿物

森林地面necromass总计25.0(±8.2),18.3(±5.5),和16.6 (±4.1)Mg·哈⁻¹为0,33岁和66%的稀释,分别没有显著差异()在治疗还为P浓度和显示内容(;表1)。磷浓度在森林地面箱内增加自上而下:好伍迪碎屑(0.19、0.20和0.31)< L层(0.32、0.30和0.26)< H + F层(0.55、0.44和0.52),为0,33岁和66%的稀释,分别。比较同一隔间,P在治疗浓度差异不显著()。

可用P的矿物土壤容重和浓度之间没有不同的治疗()。意味着所有的治疗可用P的浓度为2.16,0.83,和0.40 ppm,英航,分别和B的视野。可用P 60厘米深度报道在表的内容1和土壤容重在表2。

3.3。磷含量和人工林生态系统的管理

旋转,年底总生态系统P含量显示与间伐强度成反比关系。差异显著()在66%变薄区和0和33%减少治疗(表1)。

的林下叶层,由于灌木,增加了百分比的P存储与间伐强度的增加。P含量在66%变薄块五倍(P)总额的16.3%的0%减少情节(控制治疗可用P总数的3.3%;表1)。

磷质量出口在最后收获收获类型(WT)不同治疗((所以和WT))。现场剩余磷收获后变薄强度没有明显变化((所以和WT));表3)。收获系统WT出口10.9、9.5和8.1公斤·哈⁻¹P比同样减少从收获系统,分别为稀释治疗0,33岁和66%,显示三种治疗方法的显著差异()。

最高的木生物量收获单位P出口获得的收获类型和间伐强度为66%,如图所示,EI表4。网站最P保守的场景时获得66%变薄,所以收获是结合有机残骸的保留在地面森林地板,受损的林下叶层,和收获残留SIP的选择(2)所示。

4所示。讨论

4.1。在人工林生态系统生物量和P的内容

的更高密度un-thinned(控制)种植园青睐的种内竞争的增加。因此,树木non-thinned治疗附近的旋转结束了(1)一个较低的平均胸径(28.7、34.8和45.9厘米0,33岁和66%变薄,强度resp),(2)抑制个人,(3)降低树树冠大小,和(4)叶的生物量比例较低(2.6,3.7,4.3%,0,33岁和66%变薄,强度resp)。。类似的结果也被报道(其他地方43,44]。例如,一个17岁的p . taeda种植园从西海湾海岸平原站点在路易斯安那州,这是变薄ca。英航在7和14 y的15%,增加了种植园平均胸径和树冠长度表明林分密度管理是重要的诱发活力和增长潜力的树木44]。此外,叶片在树冠高百分比减少种植比例增加4.6%,17岁的44]。在另一个网站,不同的环境和更低的增长率,种植园减少40%的英航显著增加其生物量和树冠组件控制,变薄(12 y后7]。

对面,中间值和强烈的竞争变薄块(33和66%)允许一个更好的表达的遗传工厂架构物种个体树冠的更大发展,附近的一个更大的平均胸径树最终剪辑时间和最高的种植树冠生物量。几项研究在这些趋势一致44- - - - - -47]。例如,总结7对集中管理的生产动态研究p . taeda从美国南部报道薄作为一个最好的策略来提高生产率和货币价值的站(47]。在这个意义上,变薄的情节显示特性non-full-stocked森林网站(48,49]。相对于P, P不同内容在变薄块和控制在其他研究(已报告14]。

虽然不重要,但一致的趋势较低的叶生物量(然后LAI)稀疏的增加表明低容量的强烈变薄non-full-stocked站获取可用阳光旋转时,在另一项研究发现(47]。从营林的角度来看,66%稀释可能过度使用木材生产,因为它导致不完整的可用资源和较低的收益率(29日]。在另一个极端,最高比例的枯枝观察到0%的减少可能是由于较低的半衰期,早期死亡率,和时间延迟分支秋天树树冠由于激烈的竞争条件下生长。减少树冠un-thinned种植园报告了其他地方的参数(43,44]。

磷浓度值发现树在地上生物量隔间是类似于其他报道计划(50]。因此,P浓度通过同一浓度的趋势:树叶、细树枝,果实有P浓度高于茎和粗树枝一般在木本植物(17,25,51- - - - - -53]。然而,在离开本研究P浓度低于相同的车厢和物种对不同网站报道在美国(54]。这可能与低P在此处土壤地区的可用性研究[5),考虑到稀释强度并不影响土壤密度(表2),因此,P内容类似的治疗方法之一。低P浓度在树叶和树枝< 5厘米影响P含量两个隔间增加最多29%的总P含量在乔木层。其他研究报告,都可以总结树(P含量总量的50%18]。

松果体taeda树皮有2到3%的P含量地上生物量、树的值被认为是低舱。Stembark分离只要收获类型离开树皮在该领域被认为是一个重要的养分保守实践这些物种具有高养分含量在树皮55]。stembark在目前的研究中,P含量为4.1,4.5和3.3%的总P质量杆仅为0%,33%,和66%的稀释治疗,分别。然后,避免树皮保留在网站似乎是一个小P与收获损失出口(49]。虽好,但不可能离开一边树皮作为覆盖物和营养来源土壤生态管理考虑一个适当的使用收获的残留物和树皮的相对贡献P返回可用对土壤P。

创建树冠差距通过稀疏促进增长和下层植被组成的变化(11,56,57]。我们发现灌木强烈的变薄最受益的如图所示的灌木生物量和P mineralmass间伐强度增加。正如前面提到的,更高的阳光可用性较低的层可能触发下层植被生长的主要因素之一(43]。6.3公斤P·哈⁻¹存储在林下的最大不远ca。8公斤·哈⁻¹在文献中报道(58]。收获后的林下叶层可能是一个潜在来源P (16)通过皆伐或变薄,也从生态系统[P水槽减少损失59]。

necromass越高的森林地面un-thinned控制可能是部分由于较低的树冠半衰期树叶。叶质量产生的封闭结构,这些站60)降低光可用于植物器官在较低的位置43,61年),因此有利于垃圾,垃圾堆积在密集的种植园62年]。强烈的低密度变薄块允许更高的能源输入在森林地面,连同其他环境变量,修改网站的分解者条件和刺激更快的分解率(15- - - - - -21]。因此,它可以减少有机物储存在森林里地板上。趋势发现在这项研究中,归结原因被其他作者(类似报道63年- - - - - -67年]。

L和H + F层结果几个过程的输入,输出,和物理化学转换的物质在森林里地板上。最高的P H +浓度F层相比,L层可能是由于营养固定化微生物分解一个贫瘠垃圾。在H + F层有机质分解的时间也要超过最近材料形成L层和下降,作为微生物组织较低C / P比垃圾;他们逐渐改变营养化学计量学的有机particles-microorganisms复杂(68年]。其他的研究获得了类似的结果(25,69年,70年]。

可用土壤中P只有总数的0.5%,但是,总P P补给通量是未知的,不可能推断出土壤P浓度的稀释治疗的效果和内容。此外,可能会丢失一些营养物质,通过浸滤或固定在复杂的分子或竞争对手(71年]收割后或一个新的种植园建立[24]。事实上,更好的林业实践应该减少网站的修改,包括避免土壤养分损失维持生育和长期生产力。

4.2。人工林生态系统的管理对P含量的影响

由于分数较高的营养包含在树冠中,整棵树(WT)收获类型导致出口质量最高的P作为其他森林物种的报道(72年,73年]。P是至关重要的对植物生长和土壤的主要营养限制的地区25),有必要使用收获实践与产品提取P损失最小化。

总P P的百分比,对生态系统,导出与WT收获类型,高(71、67和0 55%,33岁和66%的变薄,职责),表明大多数生态系统P在树上,损失百分比取决于种植密度。P的百分比高于另一个报道p . taeda种植密度较低(437 pl·哈⁻¹)P输出与收获ca。P(总额的50%74年]。

期间和之后,磷损失发生在短时间内收获和依赖都收获类型和间伐强度在旋转。剩下的P质量生态系统中的主要取决于收获类型和保守的采后管理。比较等效SIP收获类型之一p . taeda表明营养出口与WT收获2 - 3倍,所以,据报道在别处(75年]。

林下植物集中和暂时保留土壤养分吸收。此外,他们是一个不稳定的来源在分解有机物能够释放营养物质。事实上,保护有机质的林下叶层的正面影响,森林地板,收获残留的P和其他营养物质来源是明显与SIP期权(表的值4)。实践的最佳组合更有效使用P包括66%稀释强度,收获茎,和保留现场的有机物necromass和狼狈的生物质隔间。这种结合导致了SIP 12倍低于相反的极端的组合治疗(0%变薄,树形收获,收获和消除残留)。

不管稀释治疗和收获类型,P在土壤有效磷(矿物的视野在森林地面+ P + P收获残留物)可能不足以供应同一物种的另一个旋转的需要。然而,由于没有考虑使用的指数P输入或输出从生态系统中旋转(除了那些与变薄和最终收获),我们不能准确估计的旋转数是可持续的。一项研究计划确定旋转时,P是种植园的限制因素之一p . taeda(25]。旋转的数量可以种植,无需更换营养不仅取决于树丰收和物种的宽容对土壤养分补给机制的变化还不考虑的土壤和其他损失指数用于这项工作。如果我们假设补给土壤速效磷的总总P P是连续的,直到变得精疲力尽,和考虑P是出口在变薄和收成,P在网站的可用性可能是足够的为86(所以)到61 (WT)旋转,独立于稀疏的强度。这个计算表明残留保护的重要性在收成(变薄和最终)有关的变化,强调研究的必要性和可用的P, P总周期在这些站在旋转。

5。结论

这项研究表明营林决定关于薄强度,收获类型、森林地板,收获残留保护影响树木和灌木植被生物量积累和P的内容,但是不会影响P浓度在植被箱内或能力来维持未来的旋转松果体taeda这个地区的种植园。只要收获是一个更好的选择比树形收获可能关于P和其他营养物质。保护森林地面的有机物,下层植被,收获残留有助于供应P土壤和减少损失。因此,采后实践的选择准备一个新的土地种植应包括考虑影响上述隔间。

我们的研究表明,简单的和敏感的指标可以用于评估营养稳定对P和管理实践的选择,保护木材生产和营养平衡。

承认

作者感谢LIPSIA SA当地支持房地产和本研究的许可使用他们的种植园。

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