在Brink修正式基础上建立了杉木人工林广义干曲线模型。该模型可以很好地描述不同立地、不同密度、不同年龄杉木人工林林木干形的变化。广义干曲线方程参数i与胸径相关,随胸径的增大而增加;参数q与树高相关,随树高的增加而减小,验证了Gadow等人的研究结论;参数p与树高、胸径均无关,证实了Steingass的研究结果。另外,参数p与密度呈负弱相关,随密度的增加而略为减小;参数q则相反,与密度呈正向弱相关,随密度的增加而略为增大;参数q还与立地有关,立地指数高时,参数q也大。在模拟干形时,带皮与去皮广义干曲线模型需要分别模拟。

1984～1996年在江西分宜县中国林科院亚热带林业实验中心的3个林场,分别对杉木人工林幼龄林、中龄林及近熟林进行了8组水土保持及养分循环方面多点的试验观测,对杉木人工林水土流失及养分损耗作了研究。结果表明,杉木人工林水土流失以幼林阶段为最大,其次中龄林阶段,最小是近熟林阶段。幼龄林地表迳流量为546.0m3·hm-2,土壤侵蚀总量为1005.0kg·hm-2,土壤侵蚀量尤为明显;中龄林地表迳流量为506.98m3·hm-2,土壤侵蚀总量为180.7kg·hm-2;而近熟林地表迳流量为477.25m3·hm-2,土壤侵蚀量可略而不计。幼龄林流失有机质50.049kg·hm-2,养分为31.508kg·hm-2;中龄林流失有机质为6.080kg·hm-2,养分流失量为2.096kg·hm-2,而近熟林养分流失量为10.784kg·hm-2,无有机质流失。幼龄林阶段土壤侵蚀量以造林当年为最大,以后逐年减少,第4年及以后随着林分郁闭度加大,流失量很少,而地表迳流量与林龄关系不密切。在板页岩发育的土壤条件下,土壤有较强的抗蚀能力,在杉木人工林经营的25a中,水土流失不严重,养分损耗很少。总的迳流量为1530.23m3·hm-2,侵蚀量为1185.7kg·hm-2,流失有机质为56.28kg·hm-2,流失养分44.383kg·hm-2,其中以流失钾肥为最多。因此在杉木人工林经营中,仅就地表迳流及侵蚀量而论,在板页岩发育的土壤上不会导致土壤退化。

将选自江西分宜大岗山地区相同立地条件和发育阶段的 1、2代林样地的林龄变为与 1代林主样地的林龄一致, 利用“杉木人工林生长与收获模型系统”中的部分模型, 计算林龄变换后样地的平均优势高, 以便实现 1、2代林之间以优势高表示的生产力在同林龄、同立地的比较。用假设检验比较 1、2代林生产力的差异。而后根据实测生物量计算的数据, 用假设检验比较 1、2代林树干、树根及枝叶在生物量中占百分比的差异。结果表明:在各种立地条件下, 幼龄林 1、2代林的生产力无显著差异;中龄林 1代林的生产力要普遍高于 2代林, 立地条件越差差异越明显;4～12年生林分, 1代林树干占生物量百分比要普遍高于 2代林, 1代林树根占生物量百分比要普遍低于 2代林, 立地条件越差上述差异越明显;1代林与 2代林枝、叶占生物量百分比无显著差异。

本文系统地研究并综合了有关杉木及其人工林自身特性对长期立地生产力的影响的研究资料,认为杉木及其人工林自身的特性存在许多对地力维护不利的因素:(1)杉木凋落物发生晚,大量凋落物发生在1415a前后;(2)杉木枯死枝叶具宿存特性,10-15a期间大部分枯死枝叶在树上,影响枯死枝叶的分解;(3)杉木凋落物养分含量低,如N含量只有阔叶树的30%50%,因此枯落物营养元素积累低;(4)凋落物分解速率慢,分解速度在45%以下,而宿存于树上的枯死枝叶分解速率更慢;(5)杉木为速生树种,尤其在15a年前生长量大,吸收养分多,而养分归还少,杉木人工林养分循环速率不及40%;(6)杉木人工林培育密度较大,在15a前很少有林下植物生长,在20a后才有较好的林下植被发育,人工林长期处在单一的群落结构,很难发挥林下植被对地力的维护和改良作用。从现有的研究资料看,杉木及其人工林自身对地力维护有不利影响,是引起杉木林地土壤肥力及长期生产力下降的重要因素之一。

国内外普遍关注人工林的稳定性问题,人工林长期生产力能否维护是当前人工林研究上的一个重要方面。特别是关于人工林是否导致地力退化,针叶林是否引起土壤酸化,一直是国际上争论的焦点。本文收集了国内外大量资料,全面反映了国内外人工林长期生产力研究现状,包括研究策略、研究方法、生态系统基本过程研究、实施人工林后立地质量变化,包括采伐剩余物处理、整地、抚育、间伐、森林收获、人工林树种本身、人工林群落结构对立地生产力的影响,对各种研究结果与结论作简要概括,同时反映不同观点,并对人工林长期立地生产力研究趋势也作了扼要阐述。

调查了9个群体的14个表型性状,采用巢式方差分析、变异系数、相关分析和聚类分析等方法,分析了群体间和群体内表型多样性。结果表明:白花树表型性状在群体间和群体内都存在丰富的变异,群体间表型分化系数为59.08%,大于群体内变异;侧枝、叶片、果实和种子4类表型性状的平均变异系数分别为31.02%、16.85%、8.2%和6.6%,表明种子的稳定性较高,侧枝稳定性最低;种子千粒质量多与侧枝、叶片、果实和种子的单个性状间呈显著或极显著正相关,而与叶片、果实和种子的形状指数呈极显著负相关;14个表型性状中仅有叶长、叶面积和种子长、种子长宽比呈现纬度和经度的单向变异模式;通过表型性状的聚类分析将白花树9个天然群体划分为3类。

为了保持我国人工林的长期生产力和提高森林质量，达到可持续经营的目的。作者在以往研究工作的基础上，广泛收集了国内外有关成果与资料，概括论述了我国人工林森林生产力的现状、不能保持生产力的原因与机理以及长期保持人工林生产力的技术对策。按第八次清查的全国森林资源数据，每公顷蓄积量为89.79 m³，其中天然林为104.6 m³，人工林为52.76 m³，人工林森林生产力明显低于天然林；我国优势树种人工林每公顷蓄积量也不高，如杉木为69.8 m³，马尾松为56.2 m³，落叶松为58.6 m³，这些数据比日本2002年3月公布的人工林相似树种的数据低很多，如日本针叶树蓄积量为227.97 m³· hm^-2，柳杉为295.83 m³ ·hm^-2，落叶松为189.88 m³ ·hm^-2。关于年生长量，按全国第七次资源清查的中龄林与近熟林的数据做统计：杉木人工林5.2~4.2 m³ ·hm^-2，马尾松为3.2~1.8 m³· hm^-2，柏木为3.4~3.2 m³ ·hm^-2；但按作者掌握的我国重点或示范性、试验性小面积人工林生长量看，却很高，按我国编制的速生丰产林标准的生长量数据看比较高。我国大面积人工林生产力不高，短周期经营的杨树、桉树人工林也不高，主要原因是：（1）纯林化与针叶化严重。按第八次全国森林资源统计，纯林占人工林的85%，而且针叶化明显，人工乔木林10个优势树种中针叶林比例高达56.9%。人工纯林结构简单，生物多样性低，生物学上缺乏稳定性。人工纯林特别是针叶纯林，抗性低，抗自然灾害和大气污染能力均差，人工纯林维护地力的能力也弱。（2）集约育林的技术措施：立地控制技术未得到推广，适地适树适品种原则在育林中未能认真贯彻；密度、植被、地力控制技术也执行不力，大面积上的人工林仍属于粗放经营；连作引起林地土壤理、化、生物特性恶化，土壤质量衰退，导致林木生长不良，林分生产力逐代下降；造林作业造成水土流失，如杉木造林，传统的育林技术未得到明显改进，福建尤溪炼山后进行的3年观测结果表明，炼山和水土流失损失的有机质高达989.35 kg·hm^-2，养分586.26 kg·hm^-2。桉树在砖红壤进行的机耕整地，水土流失也很严重，不合理的造林作业，最终导致土壤质量与森林生产力下降。短周期培育人工林带来了2个重要问题，一是对林地肥力要求高，二是如何利用无性系才能保持长期生产力。短周期经营采用的无性系，生长速度快，生长量大，轮伐期短，养分需求量大，如刚果12号W5无性系，通常利用地上部分，以5~7 a的轮伐期计，消耗的养分达571.75 kg·hm^-2，我国培养短周期人工林的土壤质量本底原本普遍不高，如果采取连作，土壤有机质养分会明显下降，土壤质量衰退，并对其功能产生危害。我国杨树、桉树等人工林要达到短周期持续经营，还需要实行多无性系造林。我国人工林长期生产力保持的技术对策，应采取先进的集约育林措施，包括遗传控制、立地控制、密度控制、植被控制与地力控制。

系统研究和分析了不同代、不同发育阶段杉木林的土壤物理性质、化学性质和生物特性的变化过程,揭示了杉木人工林随着栽植代数增加(2～3代),土壤物理性质变劣,pH值下降,养分含量降低,速效P和水解N的下降尤为明显,微生物区系及酶活性也朝着生物活性下降的方向变化,也反映出杉木人工林不同发育阶段土壤肥力的差别。一般从幼龄林到中龄林土壤肥力呈下降趋势,到了成熟林阶段土壤肥力稍有上升,但不能恢复到原来的状态。在现行栽培制度下,杉木人工林连作能导致土壤功能衰退,这是杉木人工林不能保持长期生产力的主要原因之一。