基于C-Plan系统保护规划软件的长白山阔叶红松林保护效率

阔叶红松林(Broadleaved Korean pine forest)是北温带物种最丰富的地带性群落之一,是极危动物东北虎(Panthera tigris altaica)的重要栖息地。长白山地区是阔叶红松林在中国范围内的中心分布区,中国政府建立了由24个自然保护区组成的网络来保护阔叶红松林及其他自然生态系统。以长白山地区为研究区域,在系统保护规划方法流程框架下,选择阔叶红松林生态系统中具有代表性的物种和群落做为优先保护对象,并制定量化保护目标,利用系统保护规划软件C-Plan,计算了研究区域规划单元的不可替代性值、各保护对象在保护网络中实现其保护目标的贡献值(Ti)及包含多个保护对象的保护区域的保护效率值(C),以此在多角度评估保护网络及其中各自然保护区的保护效率。结果显示:现有保护网络涵盖了本研究确立保护对象种类的90.4%,已达到保护目标的保护对象占其总数的25.3%。以保护阔叶红松林为"标尺"衡量各保护区的保护效率,长白山国家级自然保护区与松花江三湖省级自然保护区保护效率值最高,其余各保护区保护效率值不足10,整个保护网络保护效率值为59.99。不可替代性分析结果显示:仍有79.97%的高保护价值规划单元未被现有保护网络覆盖,空间上存在明显空缺。将空缺纳入保护网络后,新保护网络的保护效率值将提高到96.32,提高了36.33,77种保护对象达到保护目标(占保护对象总数的92.8%),5种保护对象仍未能达到保护目标,但保护对象贡献值Ti均不同程度提高,保护成效显著。     

长白山北坡3个森林群落主要树种种间联结性

长白山是东亚大陆在我国境内唯一具有高山冻原的山地,分析长白山北坡3个群落乔木种的种间关联性尚未见报道。调查了长白山北坡海拔700—1700m的森林群落,根据调查资料,进行了TWINSPAN分类和种间联结性分析。结果表明:(1)35个样方被分为3个群落类型,即原始阔叶红松林、天然次生林和云冷杉林。34个树种被分为五类,第一类和第二类主要为阴性或中性偏阴性的硬阔叶树种,第三类和第四类主要为阳性或中性偏阳的软阔叶树种,第五类主要为针叶树种。(2)原始阔叶红松林建群种总体关联性呈不显著负相关,天然次生林和云冷杉林呈不显著正相关。(3)原始阔叶红松林、天然次生林和云冷杉林分别有89%、76%、47%的种对间关联程度紧密,植物群落稳定性与种间关系并非趋于正相关。     

长白山阔叶红松林生态系统的呼吸速率

利用Li-6400便携式CO₂分析系统测定长白山原始阔叶红松林生态系统土壤呼吸、乔灌木的枝干呼吸和叶呼吸; 同步监测森林小气候气象因子;建立土壤、树干、叶与环境因子间的模型.根据阔叶红松林植被群落的特性,估算阔叶红松林生态系统不同组分呼吸速率.结果表明,阔叶红松林生态系统呼吸具有明显的成熟林特征,生态系统总呼吸量为1602.8 g C·m^-2.整个生态系统年平均呼吸速率为（4.37±2.98）μmol·m^-2·s^-1 (24 h平均数).其中,土壤呼吸、枝干和叶呼吸分别占整个森林生态系统呼吸的63%、16%和21%.乔木、灌木和草本叶呼吸速率分别占阔叶红松林生态系统植物呼吸的89.82%、5.57%和4.61%.阔叶红松林生态系统呼吸速率与大气和土壤温度之间呈显著的指数关系.大气和土壤温度能分别反映阔叶红松林生态系统呼吸的87%和95%.     

中国主要五针松群落学特征及其生物量的研究

本文根据现有的文献资料,系统地分析了中国五针松的分布．群落学特征,按不同分布区、不同群落类型探讨了中国五针松的群落生物量和年净生产量及在群落的不同层次上的分布．比较分析了不同分布区五针松的年干物质累积速度（ＮＰ／Ｂ）．结果表明：１１５─１３５ａ生的阔叶红松林群落生物量在９７．０９─１２０．５１ｔ／ｈｍ￣２之间,年净生产量在８．６９８─１０．３４ｔ／ｈｍ￣２．ａ之间,年净生产量长白山山脉沙松、鹅耳枥红松林＞小兴安岭南坡枫桦、水曲柳红松林＞小兴安岭北坡云杉、冷杉红松林;３０─３６ａ生的华山松林群落生物量在７８．７５─９４．７３ｔ／ｈｍ￣２之间,年净生产量在４．９９３─５．５３７ｔ／ｈｍ￣２．ａ之间,年净生产量贵州山地常绿阔叶华山松林＞秦岭中山地阔叶华山松林＞甘肃小陇山针阔叶华山松林．ＮＰ／Ｂ值：长白山山脉的阔叶红松林＞小兴安岭山脉的阔叶红松林;秦岭中山地阔叶华山松林＞甘肃小陇山针阔华山松林＞贵州中山地常绿阔叶华山松林．     

长白山阔叶红松林的生态价位

森林生态系统的众多服务功能在近年来受到国际社会的广泛关注,生态系统服务评价方法和案例在国内外也有很多研究.在我国实施天然林保护工程的背景下,基于生态系统服务评价的思路,提出生态价位的相关概念和等级划分方法,并以长白山阔叶红松林为对象,进行了初步研究.生态价位是某生态系统的生态系统服务价值的大小程度,根据现实情况和研究目的不同,具体可以衍生出基本生态价位、现实生态价位、潜在生态价位及生态价位差的概念.应用这一组概念,不通过直接评价某一类型或某一地区的生态系统的各种服务价值,而是以相对比较的方式说明研究对象的生态价值的大小程度和分布特征.在长白山自然保护区和森林资源保护较好的两个林场范围内,选取不同群落和物理环境特征的典型阔叶红松林生态系统样地进行了调查,并对劲松林场进行区域性生态系统调查.研究结果表明在自然状态下,阔叶红松林的生态价位可以用基本生态价位表示,采用群落生物量作为基本生态价位的划分标准,分为4级BEVL Ⅰ,群落生物量0～120 t/hm2;BEVL Ⅱ,群落生物量120～240 t/hm2; BEVL Ⅲ, 群落生物量240～360 t/hm2; BEVL Ⅳ, 群落生物量>360 t/hm2;对受到人为干扰的阔叶红松林,则根据其所处物理环境、群落结构组成及人为干扰程度3方面8个主要因子,采用层次分析法得到森林生态系统服务价值综合指数(EI),据此将现实生态价位划分为3级REVL Ⅰ,综合指数1.000～1.874,REVL Ⅱ,综合指数1.874～2.749;REVL Ⅲ,综合指数2.749～3.623;对于由于人为干扰造成的生态系统质量下降的阔叶红松林,在计算综合指标的过程中假定群落结构组成处于最佳状态而无人为干扰,根据上面标准,可划分潜在态价位等级PEVL并计算生态价位差DEVL,据此分析造成生态价位下降的原因及相应的管理技术;在区域尺度,通过趋势面分析技术,将样地点的现实和潜在生态价位等级扩展到整个调查区域,从而可以分析区域生态系统服务下降的程度并提出相应的经营规划和管理对策.对典型样地的计算表明生态价位差与现实生态价位评价指数的比值最高达28.9%,该类型的生态系统服务价值可提高的空间巨大;对区域生态价位变化的分析表明,由于不合理人为干扰的存在,40%以上立地的生态价位等级发生改变,大大降低了该地区的森林生态系统的服务功能.对生态价位假说的初步研究为长白山阔叶红松林的保护和经营提供了一条新思路.     

长白山自然保护区阔叶红松林林隙干扰状况的研究

 本文研究了长白山自然保护区阔叶红松林林隙干扰的基本规律,得到了描述林隙干扰状况的一些重要参数。结果表明扩展林隙在阔叶红松林中所占的面积比例是27.36％,而实际林隙所占的面积比例为13.05％,林隙干扰的频率每年约为0.15％;林隙的分布格局是均匀式的。形成林隙最重要的方式是掘根风倒,其次为干基折断;大多数的林隙都是由1～4株形成木形成的,林隙形成木主要是由红松、水曲柳、蒙古栎和紫椴组成;阔叶红松林的主林层乔木在直径为40～60cm和高度为25～30m时,形成林隙的可能性最大。     

海口市建设用地生态适宜性研究

选取海口市建设用地作为研究对象, 基于2010 年Alos 遥感影像数据, 利用层次分析法和GIS 空间叠加分析法对研究区建设用地生态适宜性进行评价。结果显示: 研究区生态适宜性评价等级为“最适宜”和“适宜”用地仅占全区总面积的14.06%, 所占比例较小, 主要分布在城镇建成区及周边临近区域;“基本适宜”用地占全区总面积的19.77%, 面积较大分布不集中且范围较广;“不适宜”和“很不适宜”两者总比例占整个研究区总面积的44.64%, 所占比例较大, 主要分布在偏远郊区及植被茂密的区域; “不可用地”为21.54%, 主要分布在红树林自然保护区、基本农田保护区、高速公路沿线、海岸带、特殊用地及风景名胜区。研究区建设用地生态适宜性整体比较低, 总体分布规律呈现为南低北高; 依照生态适宜性分析结果, 提议在不同区域合理开发土地资源; 建议加强对区域生态环境的保护并严格控制“禁建区”和“限建区”的开发行为。     

长白山区阔叶红松林残留片段木本植物物种组成与群落结构

阔叶红松林是我国东北东部山区的地带性植被,长白山区是阔叶红松林的核心分布区.由于人类活动的干扰,目前天然阔叶红松林只在长白山和小兴安岭地区残留了一些面积不等的片段.为比较分析阔叶红松林在不同分布区的异同,以广义长白山区阔叶红松林残留片段为研究对象,依照巴拿马Barro Colorado Island(BCI)50 hm2热带雨林样地的技术规范,于2012年在吉林长白山自然保护区和辽宁东部山区阔叶红松林残留片段分别建立了3个固定样地,对6个样地内胸径≥1 cm的木本植物进行定位调查.结果表明:6个样地共记录到木本植物69种,隶属于24科42属,其中槭树科为6个样地物种最丰富的科,区系组成均以北温带成分为主,同时混有亚热带成分;从物种多度、平均胸径、胸高断面积和重要值看,各样地优势种明显;6个样地所有独立个体的径级结构均呈倒"J"型,但各样地不同径级个体比例有很大差异,表明6个样地群落处于不同的演替阶段.各样地中重要值位于前3位物种的径级结构可分为倒"J"型、"L"型、单峰型和偏峰型4种类型;各样地主要树种随物种、径级的变化呈现出不同的空间分布格局,同一物种在不同样地的分布格局也表现出一定的差异.     

长白山自然保护区阔叶红松林林隙更新的研究

通过对林隙及非林隙林分组成树种数量特征的对比分析,研究了长白山自然保护区阔叶红松林中主要树种对林隙的更新反应特点,阐述了林隙在阔叶红松林结构与多样性维持中的作用．随着林隙与非林隙的交替变化,红松和阔叶树以及主林层和中下层树种的相对优势（或重要性）亦呈现出交替变化的规律．林隙提高了阔叶红松林的物种丰富度,增加了其多样性,为不同特性物种的共存提供了可能,从而保持了阔叶红松林的整体稳定性．     

气候变化对阔叶红松林潜在地理分布区的影响

物种地理分布主要取决于它对气候、地形等环境因子的适应性。基于22个环境因子和阔叶红松林的4类主要建群树种——红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎的地理分布数据,采用最大熵模型模拟了阔叶红松林的潜在分布区域,并分析决定阔叶红松林地理分布的主要气候和地形因子,最后利用政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的3种排放场景(SRES-A2、SRES-A1B、SRES-B1)下2020、2050、2080年的气候数据预测阔叶红松林的未来潜在分布区。结果表明:各树种的受试者工作特征曲线下面积(AUC值)都大于0.8,说明模型有很好的预测能力;影响阔叶红松林分布的主导环境因子是年降雨量、季节性降雨量、海拔、年平均温度、最湿季度的平均温度。在基准气候条件下,阔叶红松林的高度适宜分布区主要分布在长白山和小兴安岭地区,占研究区总面积的11.69%,低度适宜区面积、不适宜区面积分别占研究区总面积的23%和65.31%。模型预测结果显示,未来在A2、A1B和B1气候情景下,阔叶红松林高度适宜区的南界与北界都向北移动,其面积有缩减的趋势,而低度适宜区的面积有增加的趋势。     

二道白河河岸带植物群落最小面积与物种丰富度

河岸带是森林小流域单元的重要组成部分之一。由于河水的影响和边缘效应等因素的综合作用,河岸带植物群落与远离河岸带的森林群落在组成,结构和分布格局等方面存在较大差异,其如落最小面积也不同。本文对长白山原始阔叶红松林河岸带植物群落最小面积和物种丰富度进行了探讨。结果表明,河岸带植物群落的最小面积均小于远离河岸带的森林群落的最小面积,在河岸带,阔叶红松林群落的60,80和90％植物在时的平均最小面积分别约为80,180和320m^2;而远离河岸带的森林内部,相应的平均最小面积分别为260,380和480m^2左右。河岸带植物群落的物种丰富度普遍高于森林群落。     

东北阔叶红松林群落类型划分及物种多样性

运用TWINSPAN分类方法,对我国东北阔叶红松林群落类型进行划分,对乔木层树种进行聚类,并对东北地区长白山、大秃顶子山、平顶山和丰林保护区4个样点的物种多样性进行对比研究.结果表明:24个样地中共记录到维管束植物264种,隶属于64科147属.经过聚类,将阔叶红松林划分为3个群落类型组和7个群落类型;同时,将33个乔木树种间的关联性划分为8组.阔叶红松林群落的物种丰富度和多样性为草本层>灌木层>乔木层.在4个样点中,长白山的样地平均物种丰富度最高,为63.长白山和大秃顶子山乔木层和灌木层的物种多样性略高于平顶山和丰林保护区;丰林保护区草本层的物种多样性为2.83,高于其它3个样点.平顶山灌木层和长白山草本层的均匀度最低,分别为0.71和0.80.     

长白山自然保护区黑熊和棕熊种群数量动态分析

1986～2010年冬季采用路线调查方法,对吉林省长白山国家级自然保护区阔叶红松林和针叶林中的黑熊(Ursus thibetanus)及棕熊(U.arctos)的相对种群数量和幼年个体比例进行了长期调查。调查面积分别为4万和3万hm2。调查期间累计遇到黑熊65头次(2.6头/年)、棕熊46头次(1.8头/年)。各年度黑熊和棕熊的数量变动很大,总体呈下降趋势。黑熊的数量较20世纪80年代下降了93.4%,幼体所占比率从17.2%下降为0%;棕熊种群数量下降了38.8%,幼体所占比率仅为7.1%。黑熊和棕熊的种群幼体所占比例极低,说明长白山自然保护区黑熊和棕熊自然繁殖力很低,2种熊种群均处于极度濒危状态。栖息地减少和盗猎可能是导致熊类数量急剧下降的主要因素。     

长白山阔叶红松林样地槭属树木木生真菌的群落组成和分布

阔叶红松林是中国东北地区具有代表性的森林植被,为查明该林型中木生真菌的群落组成和分布状况,以长白山自然保护区阔叶红松林的大样地为平台,2009年对样地中主要建群种槭属树木上生长的木生真菌进行了调查,并对其群落组成结构和分布特征进行了分析。共采集到木生真菌79种,分属于14科45属,总个体数为690。综合相对多度、相对频度和重要值的分析,结果表明该群落优势种明显,以淡黄丝齿菌,白囊耙齿菌,杨锐孔菌,扁韧革菌和云芝栓孔菌为主,5种个体数之和占样地总个体数的45.2%,而个体数为1的26种,个体数之和仅占总个体数的4%。长白山阔叶红松林样地中槭属树木上的木生真菌中,有4种生长于活立木上,其中齿白木层孔菌和杨锐孔菌为病原真菌。其余75种均营腐生生活,其中有55.7%的种类分布于寄主倒木的初始腐烂阶段,属于先锋物种,这对该生态系统中槭属倒木的降解起到非常重要的作用。     

长白山北坡主要森林群落凋落物现存量月动态

以长白山北坡4种主要森林群落类型为研究对象,于2006年群落生长季节(5-10月)每月初采用直接收获法对森林凋落物现存量进行连续定位调查研究。结果表明:各群落内凋落物现存量大小依次为阔叶红松林(6.43 t/hm²)>白桦林(6.02 t/hm²)>云冷杉林(5.51 t/hm²)>山杨林(5.50 t/hm²);凋落叶和枝现存量占现存凋落物总量的比例最大,达50%以上,其次为半分解物(>35%),花果皮等所占比例较少,各占总量的10%和5%以下。凋落物现存量月动态阔叶红松林、白桦林和山杨林呈双峰型变化,峰值出现在5月和7月;云冷杉林则呈单峰型变化,峰值仅出现在7月。位于相近海拔高度的阔叶红松林、白桦林和山杨林,凋落物各组分现存量月动态变化趋势相似,其中白桦林和山杨林变化趋势基本相同,凋落枝、皮及半分解物现存量5月和7月较高,凋落叶则呈现下降趋势,而阔叶红松林凋落叶和枝现存量5月和7月较高,而位于较高海拔的云冷杉林,则与前者呈现不同变化趋势,8月前波动较大,从5月开始明显上升,7月达到峰值,8月后曲线渐趋平缓或略有下降。进一步对阔叶红松林和云冷杉林内凋落叶现存量月动态进行比较得出,阔叶红松林7月份凋落叶现存量高不完全取决于红松叶现存量,主要由色木槭、紫椴和水曲柳等阔叶树种叶凋落物现存量变化决定,而云冷杉林则取决于红松和云冷落叶的凋落物的量。     

长白山原始阔叶红松（Pinus koraiensis）林及其次生林细根生物量与垂直分布特征

以我国东北长白山自然保护区内同一海拔梯度的原始阔叶红松林及其次生林——白桦山杨成熟林和白桦山杨幼林为对象,采用土钻取样法对不同演替阶段细根生物量的变化、细根垂直分布规律及其影响因子进行系统地研究。研究结果表明,在原始阔叶红松林的正向演替过程中,林地细根的总生物量逐渐增加,其中主要乔木细根的生物量逐渐增加,而灌木和草本细根的生物量则逐渐降低。在演替过程中,细根的垂直分布逐渐加深。在长白山地区,3块林地中细根生物量的组成分布受林分植被组成的影响;细根的垂直分布与土壤容重、水分含量以及不同土层中C、N含量存在一定的相关性,但与土壤温度则不存在相关关系。     

东北地区阔叶红松林的群落结构及其物种多样性比较

利用在长白山、小兴安岭、张广才岭设置的 9个样方的调查资料 ,对我国东北地区阔叶红松林的群落结构及其物种多样性进行了对比分析。结果表明 ,在 9个样方共记录到物种 137种 ,隶属于 5 3科 98属。利用TWINSPAN将 9个样方分为 3组 4个类型 ;同时 ,TWINSPAN还将 2 7个乔木种划分为 7个群落类型。不同样方的群落结构指标相差较大 ,这与群落所处的环境、地理位置以及年龄有关。平均胸径与立木密度之间呈幂函数关系 ,后者随前者增加而递减。群落结构特征之间存在显著的关系 ,但与物种丰富度的关系不显著。对于多样性(H′)和均匀度 (E)来说 ,一般有草本层 >灌木层 >乔木层的趋势 ;而在各自的取样面积内 ,物种丰富度 (S)差异不大。对所有调查区域内的植物而言 ,长白山的阔叶红松林在三地中拥有最高的丰富度 ,并且这主要来源于草本层和灌木层的贡献 ,乔木层的丰富度在三地并没有明显差异。     

长白山阔叶红松林样地(CBS)：群落组成与结构

 阔叶红松(Pinus koraiensis)林是中国东北地区的地带性植被,长白山区是阔叶红松林的核心分布区。参照巴拿马Barro Colorado Island (BCI) 50 hm² 热带雨林样地的技术规范,于2004年在长白山自然保护区的阔叶红松林内建立了一块25 hm²的固定样地（简称CBS）,这是目前中国科学院生物多样性委员会中国森林多样性动态研究网络中最北端的一块,也是全球温带地区最大的一块森林样地。2004年夏的第一次调查结果表明,样地内胸径≥1 cm的木本植物有52种,隶属于18科32属。总的独立个体数为38 902,包括分枝的总个体数为59 121。植物组成上属典型的长白山植物区系,同时混有一些亚热带和亚寒带成分。群落优势种明显,个体数最多的前3个种的个体数占到总个体数的60%,前14个种占到95%,而其余38个种只占到5 %。从物种多度、 胸高断面积、平均胸径和重要值来看,群落成层现象显著,具有比较明显的优势种。主要树种的径级结构近似于正态分布或双峰分布,而次林层和林下层树种则表现出倒 “J" 形或 “L"形。红松、紫椴(Tilia amurensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、 水曲柳(Fraxinus mandshurica)、色木槭(Acer mono)和春榆(Ulmus japonica )几个主要树种的空间分布随物种、径级的变化表现出不同的分布格局,其它一些树种的分布格局也表现出一定的空间异质性。     

长白山原始阔叶红松林不同演替阶段地下生物量与碳、氮贮量的比较

以我国东北长白山自然保护区内同一海拔水平的原始阔叶红松林及其次生林--白桦山杨成熟林和幼林为对象,对不同演替阶段林地地下生物量与碳、氮贮量进行了研究.结果表明,随着演替的进行,白桦山杨幼林、成熟林和阔叶红松林根系生物量分别为2.437、2.742和4.114 kg·m^-2,根系碳贮量分别为1.113、1.323和2.023kg·m^-2,土壤碳贮量分别为11.911、11.943和12.87 kg·m^-2,林地地下碳贮量分别为13.024、13.266和14.610kg·m^-2.3块林地中根系氮贮量分别为0.035、0.032和0.039 kg·m^-2,土壤氮贮量分别为1.207、1.222和0.915kg·m^-2,林地地下氮贮量分别为1.243、1.254和0.955 kg·m^-2.在长白山地区次生林演替和恢复过程中林地地下部分是潜在的碳汇,而土壤氮贮量则没有明显的变化规律.     

长白山原始林红松径向生长及林分碳汇潜力

长白山地处温带针阔混交林的中心地带,其植物生长对气候变化反映较为敏感。运用树木年代学的基本原理与方法,以该区保存完好的地带性顶级群落阔叶红松林为研究对象,探讨了红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候变化的响应,以期揭示全球气候变化对阔叶红松林及红松树木生长的影响。以长白山自然保护区北坡为研究地点,建立红松树轮年表,计算年均生物量生长量,与逐月各气候因子进行相关和响应函数分析,以期揭示红松径向生长与气候变化的关系。同时利用多元逐步回归分析方法分别建立了红松树轮指数、年均生物量生长量与主要气候因子的模拟回归方程。主要结论如下:(1)长白山红松年表特征分析表明其生长对气候变化敏感,适用于进行树轮气候学分析;(2)红松径向生长受当年生长季前期温度影响较大;(3)温度是限制红松径向生长的主要因子,气候变暖将促进红松的径向生长;(4)目前林分单位面积地上生物量为310.88t/hm~2,单位面积林分生物量生长量约为5.077t hm~(-2)a~(-1),即每公顷每年固碳约2.539t,表明该地区老龄阔叶红松林仍具有较强的固碳能力。