维持森林生产力:一项为期30年的研究

土壤冲击式螺旋钻-取完整的土壤核心长度为1米,这告诉我们土壤中的养分储备。

Scion研究人员完成了一项为期30年的森林生态系统养分水平和森林生产力的完整轮作试验监测。结果表明,土壤养分水平和森林生产力可以通过特定立地管理来维持,特别是通过在低肥力立地保留森林收获残留物和森林地面。

大约15%的新西兰种植的辐射松林现在处于第三或第四轮。持续不断的营养供应对于确保这些森林的长期生产力、健康和可持续性至关重要。这不是一个新问题,40多年前就有人提出过担忧。

去除收获残留物的效果

砍伐森林包括去除主干,但也可以包括去除收获残留物(slash),甚至森林地面,随着生物燃料作为生物能源和生物燃料作为减少我们对化石燃料依赖的方式出现,这种情况正变得越来越可信。了解这些做法的后果,从一个轮作到下一个是必要的,以确保我们的森林在未来保持生产力。

新西兰是“长期立地生产力”试验全球网络的一部分,调查密集森林管理、采伐做法的可持续性和对土壤资源所施加的压力。现在已经报告了新西兰周围森林的第一个全轮伐结果。

1986年至1994年间,在新西兰进行了六次试验。采伐处理包括只移除树干、移除所有森林残留物(或整棵树)以及移除整棵树和森林地面。所有试验点在收获前和轮作中采集土壤样本。然而,Burnham和Kinleith的森林在中期轮作时被清除,用于乳品转换,而Golden Downs的场地由于严重的风破坏而被放弃。伍德希尔、塔拉维拉和贝里克的森林都达到了采伐年龄,并再次采集了土壤样本。

土壤中的大部分养分都保存在土壤中,但不同地点的养分含量差异很大。例如,Woodhill的沙土含有1000 N kg/ha,而Berwick的肥沃土壤含有12000 N kg/ha,土壤深度为1 m。在像伍德希尔这样的地点,低土壤氮水平意味着森林地面凋落物中总氮的比例要大得多,因此破坏森林地面的影响可能更大。

正如预期的那样,当森林地面受到干扰时,更多的碳和营养物质被移走了,这可能发生在收割和种植准备期间。

但是,到轮换结束时,森林地面已经恢复。唯一的例外是伍德希尔地区的森林地面被移除,那里的土壤是沙质的,营养物质很低。在那里,移除森林地面对土壤碳和氮有长期影响。然而,去除大量的营养物质在收获残留物和森林地面对木材质量没有影响。这些结果表明,土壤和森林地面一般能够提供足够的养分,并随着时间的推移,养分储量得到补充。

施肥效果

施肥也是试验的一部分,目的是消除收获处理造成的任何营养限制。因此,多年来施用了大量的氮。这与不施肥的典型做法相反,如果树木被认为缺氮,则最高可达200氮公斤/公顷。

增肥提高了早期轮作的生产力,减轻了整树和整树加林地的影响。在伍德希尔和塔拉维拉等碳氮储量最初较低的地区,化肥尤其有效。虽然添加的氮可以用来抵消森林地面清除的负面影响,但需要进一步研究以确定抵消森林地面清除所需的量。

预测营养水平

营养平衡模型NuBalM是这项工作的一部分。NuBalM可以预测多次轮作期间的营养水平,并被用于支持精确的营养管理、提高生产力和支持可持续森林管理。该模型还具有广泛的应用前景。例如,它还可以用来预测氮,然后在新的土地利用情景下可能被过滤,这种方法支持与OverseerFM土地利用模型(主要的农业建模系统)合作的途径。

森林地面取样是为了了解养分循环。Alexa Byers正在用剪枝夹剪出大约0.5米的正方形。她会把最上面的一层拿下来,包在袋子里,用烤箱烘干,然后测量干物质。

运用我们所学的知识

这项工作的结果已经被林业工业用于制定和实施特定地点的营养管理计划。了解去除林业残留物对某些敏感地点的潜在影响,就可以制定特定地点的采收(和准备)计划,确保残留物得到保留并均匀分布。

NuBalM还被用于预测重复收割的累积效应,并计算如何利用精确的营养来维持或提高生产力。一些公司也开始进行土壤取样和施肥试验。

NuBalM可用于确定肥力更大、有能力处理大量去除收获残留物的地点和应保留收获残留物的地点。在新西兰规划新的森林和新的加工厂,以利用林业生物质向碳中和生物经济发展的过程中,了解哪些地方可以利用林业残留物至关重要。

微生物群落

这些试验还提供了支持新西兰人工森林土壤微生物群落以及它们的活动如何影响树木健康和生产力的若干新探索的框架。移除森林地面和在养分含量低的地方添加肥料的立地处理被认为减少了微生物的多样性。这些发现有助于扩大研究范围,探索利用微生物群——与树木密切相关的微生物——提高人工林抵御疾病、干旱和其他压力的能力的潜力。

可持续的未来森林

新西兰是第一个完成和报告全面轮作的长期场地生产力收获迁移实验的国家,这在很大程度上是由于辐射松树在这个国家的生长速度。随着全球对木材和纤维的需求给森林土壤带来更大的压力,这项工作为实现更可持续的森林工业提供了支持。

这项开创性的工作增加了我们对森林生态系统养分库在一次和多次循环中如何变化的理解。森林地面已被证实是一个重要的营养储存和来源,特别是在低营养点,在那里保留森林地面对维持长期营养供应至关重要。制定和实施的监测战略(NuBalM)使该工业有了新的能力,在达到关键的土壤肥力阈值之前预测它们,并制订特定场址管理办法,以保持土壤肥力和维持森林生产力。

这项工作也证明了新西兰种植林业的可持续性,这对公众接受商业林业以及满足森林管理委员会等外部机构的要求至关重要。

资助者包括森林种植者征费信托基金、新西兰森林所有者协会和新西兰农场林业协会,在建立和早期管理试验时,新西兰林业局和许多森林公司提供了历史资料。

有关森林采伐试验的进一步信息,请联系

洛雷塔加勒特


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