杉木是浙江省栽培面积最大的用材林树种,其蓄积量占我省森林总蓄积量的26%。本项目针对杉木人工林结构简单、土壤质量退化、综合效益不高、碳汇功能不强等突出问题,系统开展了以林分结构优化调控为主的杉木人工林提质增效关键技术的研究与应用工作。取得了以下重要创新成果:
(1)创新了杉木人工林植被控制、密度控制和轮伐期控制技术,提出了杉木速生材质量提升优化技术模式,显著提高了林分生产力。研发的幼林地无纺布覆盖控制杂草技术比传统抚育模式降低成本50%;量化了完整轮伐期内不同造林密度下林地期望值与最佳轮伐期的关系,提出了不同林分密度下最佳轮伐期;明确了在一个轮伐期内,累计间伐强度50%以内不会对林分蓄积产生显著影响,提出了不同培育目标下杉木人工林林分密度优化调控技术。
(2)揭示了杉木-微生物互作对林木生长和土壤养分有效性调控机制,创建了杉木人工林土壤质量提升技术新模式,为杉木人工林长期生产力维持和提高奠定了基础。探明了杉木叶际、根际微生物群落多样性和功能基因随林龄的动态变化规律,明确了菌根真菌和病原菌共同作用下植物竞争与演替规律,发现土壤病原菌积累是导致杉木连栽生长量下降的重要因素之一;研发了以生态位互补和土壤菌群结构优化为主的杉木复层林地力维护技术模式,土壤养分循环指数比杉木纯林增加了22%以上。
(3)突破了混交林伴生树种筛选和配置技术,构建了多目标多效益的杉木低效人工林改造模式,显著提高了林分综合效益。揭示了典型伴生树种对异质生境的适应机制,提出了评价林木耐阴性的关键指标,筛选了一批优良伴生树种;集成创新了造林密度、抚育间伐、伴生树种筛选和配置、地力维护等关键技术,构建了3大类杉木低效人工林改造技术模式,改造后林分比杉木纯林综合效益增加了20%以上。
(4)首次阐明了林木功能性状和林分结构变化对林分碳储量和土壤有机碳稳定性的调控机制,研建了杉木人工林高效固碳增汇技术模式,显著提升了林分碳汇能力。提出了立地与树种精准耦合匹配技术、种间互补(或互惠)的树种配置技术、引入固氮树种和抚育间伐等促进林下植被恢复技术,研建的杉木人工林高效固碳增汇技术模式林分碳储量比杉木纯林增加24%以上。
项目发表研究论文41篇,其中SCI/EI 收录14篇,制定地方标准1项,出版专著1部,授权发明专利1项,实用新型专利4项。在浙江、江西等地推广5万多亩,产生了显著的生态和经济效益。