该项目属于林业科学技术领域。福建省森林覆盖率全国第一,加快林业转型升级在深入实施生态省战略,加快建设生态文明先行示范区中具有极为重要的地位,也是全面落实"绿水青山就是金山银山”理念的生动实践。杉木是中国南方种植面积最大的人工林,但是杉木连栽存在生产力下降、土壤肥力退化严重、生态系统服务功能退化等突出问题。如何维持高生产力、可持续且具有较高生态效益的人工林是森林土壤学和森林培育学研究的最根本的科学问题之一。鉴于此,项目组历经10年研究,率先明确了退化人工林地力恢复的关键机制,开发了乡土阔叶树种代替杉木造林提升土壤肥力的关键技术,构建了基于数量与质量的凋落物评价新体系,取得了以下创新性成果:(1)率先明确了阔叶树替代杉木造林后,凋落物和细根碳源输入增加,提高了硝态氮异化还原成铵有关功能微生物丰度,增加了土壤氮的保留是土壤肥力提升的关键机制。(2)系统评价了杉木林采伐剩余物管理技术对土壤肥力提升的影响,对比了各种乡土阔叶树种代替杉木造林技术,为杉木采伐迹地再造林肥力的维持与提升提供了科学参考,为人工林转型升级提供了新途径。(3)构建了基于数量与质量的凋落物评价新体系,拓展了凋落物评价的视角和深度,为系统评估不同树种凋落物和细根对土壤肥力的影响提供了新思路和新方法。
该成果所建立的利用乡土阔叶树种替代杉木造林的关键技术在福建省南平、龙岩等地区推广。近5年,营造试验示范林达30余万亩,人工林土壤碳储量增加50万吨,土壤氮储量增加2.4万吨。年增收达6453万元,解决当地1万余人就业问题。所推广的造林地的水源涵养效益达1629.1万元/年,固土保肥效益达1525.6万元/年,取得了巨大的生态、社会和经济效益。
相关理论成果在国际著名土壤学、林学和生态学SCI期刊Soil Biology and Biochemistry,Plant and Soil,Forest Ecology and Management等发表13篇论文,以及国内核心期刊《林业科学》、《应用生态学报》、《土壤学报》等发表11篇论文,被SCI论文他引达246次。相关理论成果与技术在2015年国际森林土壤有机质大会(福州),第13届北美森林土壤大会(2018年加拿大魁北克),第9届热带亚热带国际地球化学国际研讨会(2019年澳大利亚黄金海岸),第三届全国杉木学术研讨会(2018年广西柳州)和2020年植物生态学论坛(北京)等许多国际国内重要学术研讨会上作特邀汇报。以该成果为基础,主要完成了2016年获得国家自然科学基金委杰出青年项目资助,培养博士、硕士研究生20多名。经同行专家鉴定,该项目所取得的成果总体上达到国际同类研究领先水平。
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