长白山阔叶红松林不同强度择伐后关键树种的竞争关系

天然林择伐改变了林分的树种组成和结构,导致林木竞争关系发生变化,进而影响树木的生长和种群的动态.关键树种在维持群落结构和生态系统功能方面具有至关重要的作用.为了弄清长白山区阔叶红松林典型林型关键树种竞争关系的特点,本研究以红松、紫椴和水曲柳为研究对象,运用Hegyi竞争指数分析了受不同程度采伐干扰后形成的原始林(未受干扰)、轻度择伐林、中度择伐林和重度择伐林的林分结构和竞争关系.结果表明: 与原始林相比,轻度择伐林中关键树种的种群结构没有显著变化;中度择伐林和重度择伐林中3个关键树种大树(胸径DBH≥20 cm)的密度和平均胸径均显著减少,但幼树(2 cm≤DBH<10 cm)的数量增加.所有样地中关键树种的竞争指数均随径级的增加而减小,且二者服从幂函数分布,而林木胸径生长到20 cm后,竞争指数进入稳定状态.在原始林、轻度和中度择伐林中,3个树种的幼树的竞争指数受到非冠层树种的影响最大,而红松小树(10 cm≤DBH<20 cm)和大树主要受红松种内和非冠层树种的影响;水曲柳主要受红松和非冠层树种的影响,紫椴主要受种内和红松的影响.重度择伐林中,白桦是3个树种的主要竞争来源,贡献率均超过50%.根据以上关键树种竞争关系的特点,抚育非冠层树种有利于3个关键种幼树的更新和生长;对于小树来说,还需要根据树种类型来采取相应措施,而大树不需要采用抚育措施.本研究对关键树种培育和天然林择伐后快速恢复具有指导意义.     

择伐对阔叶红松林碳密度和净初级生产力的影响

准确量化森林碳密度和净初级生产力(NPP)对于评价森林生态系统在全球碳循环中的作用至关重要.本研究以小兴安岭原始阔叶红松林和择伐(择伐强度30%,择伐对象为大径级红松)34年后的阔叶红松林为对象,采用样地清查和异速生长方程法测定了不同林分的碳密度和NPP.结果表明: 原始林和择伐林的碳密度总量分别为(397.95±93.82)和(355.61±59.37) t C·hm^-2,其中植被碳密度、碎屑碳密度、土壤碳密度分别占总碳库的31.0%、3.1%、65.9%和31.7%、2.9%、65.4%,两者的总碳密度和各组分的分配比例均无显著差异. 原始林和择伐林的NPP总量分别为(6.27±0.36 )和(6.35±0.70) t C·hm^-2·a^-1,乔木层、灌木和草本层、细根所占比例分别为60.3%、2.0%、37.7%和66.1%、2.0%、31.2%,两者的总NPP和各组分的贡献率均无显著差异.而原始林和择伐林中针、阔叶的NPP比例分别为4724∶52.76和20.48∶79.52,两者差异显著.择伐34年后阔叶红松林的碳密度和NPP均达到了择伐前水平.     

森林生态系统健康评估Ⅱ.案例实践

结合样地调查和他人对阔叶红松林生态系统相关指标的研究资料数据,利用健康距离(HD)评估法和上文建立的阔叶红松林生态系统健康评估指标体系框架,对不同人为干扰影响的长白山阔叶红松林生态系统进行系统健康的评估实践.结果按顺序依次为20%强度择伐林0.21<50%强度择伐林0.44<白桦中成林0.67<白桦中幼林0.72<红松人工林0.74<人工落叶松林0.77.     

森林生态系统健康评估Ⅱ.案例实践

结合样地调查和他人对阔叶红松林生态系统相关指标的研究资料数据,利用健康距离(HD)评估法和上文建立的阔叶红松林生态系统健康评估指标体系框架,对不同人为干扰影响的长白山阔叶红松林生态系统进行系统健康的评估实践.结果按顺序依次为20%强度择伐林0.21<50%强度择伐林0.44<白桦中成林0.67<白桦中幼林0.72<红松人工林0.74<人工落叶松林0.77.     

长白山水曲柳种群动态

通过对长白山水曲柳种群的调查,以种群径级结构代替年龄结构,采用空间代替时间的方法,对水曲柳种群的年龄结构、静态生命表以及种群时间动态预测进行了分析。结果显示:长白山水曲柳种群幼龄个体偏少,中老龄个体较多。其中阔叶红松林中水曲柳种群主要依靠中老龄植株维持,幼龄个体缺乏;白桦次生林中水曲柳植株龄级较阔叶红松林幼龄,但仍然存在幼树缺乏现象。长白山水曲柳种群的存活曲线基本属于偏正态DeeveyⅢ型,总体呈现衰退趋势。种群时间动态预测显示,随着水曲柳老龄个体短暂增多后的逐渐减少,水曲柳种群逐渐衰退。因此建议在立足现有种群的维持保护上,研究水曲柳濒危机制,采取适当人工抚育措施,保证种群持续稳定发展。     

择伐干扰后长白山阔叶红松林乔木竞争强度变化

以长白山区阔叶红松林为研究对象,采用空间代替时间的方法,对于不同年度进行中度择伐后形成的天然次生林进行群落学调查,并应用GIS软件将林木树干点位置及树冠投影数字化,得出树干点坐标及树干投影面积.运用Hegyi的竞争指数模型计算择伐干扰后不同恢复阶段红松阔叶林的竞争强度,从林分整体出发,分析和探讨了择伐干扰后28年恢复期间阔叶红松林乔木竞争强度变化.结果表明,中等强度择伐对阔叶红松林主林层竞争强度影响不大,择伐干扰后林分竞争主要发生在次林层,林分的竞争强度随时间推移不断增加,在28年后达到最大,树冠投影面积中重叠面积与非重叠面积比例的变化趋势与林分整体竞争强度的变化趋势相类似,从减弱林分对红松及其它珍贵阔叶树种的竞争角度看来,阔叶红松林的择伐周期至少应该在15年或更长一点,并应该在第一次择伐后15年时开始对次林层进行有针对性的抚育.     

不同采伐强度对阔叶红松林主要树种空间分布格局和物种空间关联性的影响

分析采伐后森林群落中物种的空间格局有助于认识该格局形成的生态学过程、种群的生物学特性及其与环境因子之间的相互关系,并对制定可持续的森林经营方案具有重要意义。以长白山地区经历不同采伐方式形成的阔叶红松林次生林为研究对象,利用空间点格局分析的研究方法,探讨了采伐对阔叶红松林主要树种空间分布格局、种间关联性以及更新的影响。研究结果显示:较低强度的择伐对阔叶红松林主要树种的空间分布格局、种间关联性的改变较小,群落可以在较短时间内恢复。中等强度的择伐减少了成年树种对幼树的抑制作用,可以促进森林的天然更新。皆伐后,森林的群落结构,物种的空间分布格局、种间关联性都发生显著变化,尽管更新状况良好,但要恢复到伐前水平仍需要较长时间。择伐不仅通过改变主要树种的密度对阔叶红松林群落结构产生影响,还通过改变物种空间关联性改变群落的结构动态。因此,在制定森林生态系统经营管理方案时,不仅要选择适合的采伐强度,还要综合考虑采伐时物种的选择以及种间关系。     

择伐对阔叶红松林资源可持续利用的影响

科学评估目前的择伐方式对森林结构与功能的影响对区域森林资源的可持续利用具有重要意义。以择伐过的阔叶红松林为研究对象,并以原始林为对照,分析了择伐对物种组成、林分结构以及对木材生产的影响。结果表明,低强度择伐(≤20%)对物种组成和蓄积结构均没有显著影响,而高强度择伐则显著改变了物种组成和蓄积结构。择伐后林分蓄积量均显著小于原始林,不同择伐强度间没有显著差异。择伐显著影响了用材树种的数量和质量,导致择伐后样地中用材树种的株数和蓄积量均显著减少,严重影响了林分的木材持续生产能力。因此,从阔叶红松林木材可持续利用角度来看,需要重新思考红松不作为采伐树种的用材林经营技术模式。     

天然林内红松种群数量变化的波动性

以阔叶红松林为顶极植被的小兴安岭林区,红松在原始林下天然更新不良,幼树生长缓慢,往往老龄个体远多于中、幼树个体数量,人们称为“红松林下无红松”。因而有人认为红松是衰退种,要在群落的演替中淘汰掉。本文从红松的生物学和生态学特性出发,探讨其种群动态的规律。以逐步认识这一自然实体发展变化的本质。     

长白山区阔叶红松林经营历史与研究历程

长白山区位于中国东北东部的山地森林区,地带性植被是阔叶红松林,是我国珍贵木材生产和东北森林带的重要载体,孕育着丰富的物种资源.短短120年来,长白山区广袤的原始森林几乎消失殆尽,被次生林、过伐林和人工林等替代.建国以来,东北的阔叶红松林经营理论与技术在红松更新规律、皆伐与择伐的争论中,在人们对阔叶红松林结构和功能认识不断深入的过程中逐渐完善.但目前红松更新问题依然存在,森林经营依然十分粗放.本文梳理了过去70年来阔叶红松林的经营历史及研究历程,分析当前森林资源类型和经营制度的形成过程,以期为该区天然林可持续经营和质量的精准提升等提供借鉴.     

洮河上游紫果云杉种群结构特征

该研究以洮河上游尕海-则岔自然保护区、卡车林区和冶力关林区的紫果云杉(Picea purpurea)天然种群为研究对象, 通过样地调查和数据统计, 绘制种群结构图, 编制静态生命表, 拟合并分析存活曲线, 运用数量化方法研究种群动态, 揭示种群生存现状, 预测种群发展趋势, 以期为该物种的保护、管理及结构恢复提供理论依据。结果显示: 3个林区紫果云杉种群自然更新能力强, 幼苗、幼树储量丰富, 幼小龄期死亡率普遍偏高; 尕海-则岔种群存活曲线符合Deevey-III型, 种群稳定结构完整, 卡车林区和冶力关林区种群存活曲线均符合Deevey-II型, 且均出现了局部衰退; 3个林区种群动态指数均大于0, 说明种群均属于增长型, 增长潜力为尕海-则岔>卡车>冶力关; 受随机干扰时卡车林区紫果云杉最敏感, 冶力关次之, 尕海-则岔种群最稳定。该研究表明: 竞争和自疏作用是造成紫果云杉幼小龄级个体存活率偏低的普遍因素, 3个林区不同的生存状况反映了紫果云杉种群在不同生境及生活史下生存能力的差异, 保护幼苗生存环境并提高幼苗质量和存活率是种群更新和发展的关键。尕海-则岔紫果云杉生存良好, 种群生存状况主要受自身生物学特性和环境因子的影响; 卡车林区主要受人为影响, 种群结构遭到破坏; 冶力关林区受分布限制, 造成种群结构不稳定, 须采取一定的人工措施来促进种群更新与增长。     

Multiple stages of tree seedling recruitment are altered in tropical forests degraded by selective logging

Tropical forest degradation is a global environmental issue. In degraded forests, seedling recruitment of canopy trees is vital for forest regeneration and recovery. We investigated how selective logging, a pervasive driver of tropical forest degradation, impacts canopy tree seedling recruitment, focusing on an endemic dipterocarp Dryobalanops lanceolata in Sabah, Borneo. During a mast‐fruiting event in intensively logged and nearby unlogged forest, we examined four stages of the seedling recruitment process: seed production, seed predation, and negative density‐dependent germination and seedling survival. Our results suggest that each stage of the seedling recruitment process is altered in logged forest. The seed crop of D. lanceolata trees in logged forest was one‐third smaller than that produced by trees in unlogged forest. The functional role of vertebrates in seed predation increased in logged forest while that of non‐vertebrates declined. Seeds in logged forest were less likely to germinate than those in unlogged forest. Germination increased with local‐scale conspecific seed density in unlogged forest, but seedling survival tended to decline. However, both germination and seedling survival increased with local‐scale conspecific seed density in logged forest. Notably, seed crop size, germination, and seedling survival tended to increase for larger trees in both unlogged and logged forests, suggesting that sustainable timber extraction and silvicultural practices designed to minimize damage to the residual stand are important to prevent seedling recruitment failure. Overall, these impacts sustained by several aspects of seedling recruitment in a mast‐fruiting year suggest that intensive selective logging may affect long‐term population dynamics of D. lanceolata. It is necessary to establish if other dipterocarp species, many of which are threatened by the timber trade, are similarly affected in tropical forests degraded by intensive selective logging.     

吕梁山南端白皮松幼林种群结构的研究

在吕梁山南端乔家湾、黑虎沟、郭家洼3个地段分别设置了3个样地,用样方法对白皮松幼林种群进行了调查,并做样方272个。分析了白皮松的群落学特征、径级结构及其密度变化规律;绘制了存活曲线和死亡曲线,从多角度研究了白皮松幼林种群的动态变化规律。结果表明：乔家湾白皮松幼林种群生长最好,基本接近于增长型种群。存活曲线表现为5－7．5cm径级后存活曲线显著下降,该种群的变化趋势接近Deevey I型。死亡曲线在7．5－10cm径级之间存在一个死亡高峰。黑虎沟和郭家洼的种群属于下降型种群,幼年个体补充不足严重影响着该种群的生存和发展。     

陕西子午岭北桑寄生的种群生命表与生存分析

陕西旬邑县子午岭的北桑寄生(Loranthus tanakae)寄生于子午岭优势种和建群种辽东栎(Quercus liaotungensis)上。该文通过调查子午岭北桑寄生的年龄结构, 编制了北桑寄生的静态生命表, 绘制了存活曲线、死亡率曲线、消失率曲线和生存函数曲线, 分析了种群的动态变化。结果表明: 子午岭北桑寄生种群存活曲线属于Deevey II型, 有较为稳定的死亡率, 消失率曲线和死亡率曲线变化趋势基本一致, 均有两个高峰, 一个出现在5龄, 另一个出现在10龄, 危险率曲线在6龄出现一个波动, 生存率曲线和累计死亡率曲线分别呈下降趋势和上升趋势, 均表现为前期高于后期, 北桑寄生在8龄后进入衰老期。由生存函数曲线年龄阶段看出, 子午岭北桑寄生种群具有前期、中期稳定, 后期衰退的特点。     

择伐对思茅松自然种群结构和空间分布格局的影响

思茅松是云南省重要的材脂兼用树种,而择伐是思茅松天然林管理的有效手段,也是获取木材的重要途径。基于对云南省景谷县思茅松天然林的样地调查数据,采用种群径级结构代替年龄结构、Ripley的L函数点格局等方法,对思茅松天然林在不同强度择伐10a后的种群结构和空间分布格局及其不同发育阶段在不同尺度下的相互关系进行了系统研究和分析。结果表明:择伐10a后3种类型的思茅松自然种群的胸径、树高之间呈显著的正相关且可用幂指数模拟预测模型。未择伐的思茅松种群呈衰退型,轻度择伐(12.9%)后种群呈稳定型,中度择伐(29.3%)后的种群属增长型,适当的中度择伐有利于自然种群的更新;未择伐与中度择伐后的思茅松种群分布格局整体呈随机型,但后者较前者更趋向于均匀分布,轻度择伐后的思茅松种群分布格局随着尺度的增加由随机转向聚集分布。择伐对不同径级思茅松天然林种群空间分布格局有重要影响,未择伐的思茅松自然种群随着发育阶段的发展,多数尺度上由随机分布逐渐转变为聚集分布,至大树则又以随机分布为主;轻度择伐和中度择伐的思茅松自然种群则随着发育阶段的发展而由完全的随机分布逐渐转变为聚集分布,中度择伐的聚集分布则更为明显。思茅松不同发育阶段间在所有尺度上基本都呈显著正相关,表明思茅松种群种内竞争弱,有利于种群的维持。     

伐区采育结合作业优化模式的选择

在定量计算和分析闽北地区马尾松林各伐区采育结合作业系统的经济和生态效益的基础上,应用“系统集对分析方法”对其综合效益进行评价,结果表明,由40%择伐强度、原木人力集材、归带清理采伐迹地和人工促进天然更新等组合而成的作业模式是福建北部马尾松林的优化作业模式,适合于就近类似本试验自然条件的林区.     

福建东山岛海岸带潺槁树种群生命表分析

为揭示海岸带天然植被中潺槁树种群生命过程,对东山岛海岸带风积沙地潺槁树林进行调查和数据统计,通过编制种群生命表,绘制存活曲线、死亡率曲线、亏损度曲线、死亡密度函数曲线、积累死亡函数曲线和危险率函数曲线,分析了其种群的年龄结构。结果表明,该种群的年龄结构呈反J分布型、属于增长型种群。其存活曲线介于Deevey-Ⅱ型和Deevey-Ⅲ型之间,呈现2个死亡高峰。4个生存函数值(生存率、积累死亡率、死亡密度、危险率)均说明该种群具有前期增长、后期稳定的特点。潺槁树是南亚热带季风常绿阔叶林优势种之一,对土壤、光的适应性强且生长迅速的一种优良前顶极种。研究结果对海岸带天然植被的恢复和重建提供了早期研究基础。     

塔里木河上游胡杨种群结构与动态

采用样带调查法对塔里木河上游3个断面8.5 hm2天然胡杨林进行野外调查,绘制了胡杨种群年龄结构图和存活曲线,结合种群动态量化方法与时间序列预测,分析种群结构与动态特征。结果表明:塔里木河上游胡杨种群密度随径级增大而减小,自疏指数接近-3/2,个体胸径达24 cm后种群密度保持相对稳定。中、下段胡杨种群年龄结构呈金字塔型,幼龄级所占比例较大、林分年轻;存活曲线为Deevey C型,且动态指数0,为增长种群。受所处生境条件影响,上段不同生境胡杨种群年龄结构差异明显。阿瓦提县胡杨种群结构呈金字塔型,幼龄级比例高达77.2%,存活曲线属Deevey C型,为增长种群;南口镇与托海乡胡杨种群结构呈壶型,幼龄级比例极低、中大龄级比例高达84.7%,存活曲线属Deevey A型,为衰退种群;沙黑里克镇胡杨种群结构呈钟型,存活曲线属Deevey A型,为暂时稳定种群。种群数量动态与时间序列分析表明,中、下段胡杨更新资源丰富,未来种群能够稳定增长;上段南口镇、托海乡与沙黑里克镇幼龄级数量随时间推移减少,种群向大老龄级发展,未来种群将走向衰退。总之,上段胡杨种群因更新资源不足而趋于衰退,未来保持适当的人工辅助恢复措施和加强保护现有植株及其生境是保持胡杨种群自然更新和进行种群恢复的关键。     

红松种子园种群表型多样性研究

为揭示红松（Pinus koraiensis Sieb.et Zucc.）不同种群的表型分化程度和变异规律,以吉林省露水河红松种子园6个种群红松为研究对象,采用巢式方差分析、多重比较、变异系数和聚类分析等方法对红松的叶片、球果和种子共15个表型性状进行了系统分析。结果表明：（1）红松15个表型性状在种群间和种群内均存在着极显著的差异,红松种群遗变异比较丰富,在松属植物中属于中等水平,其中纬度最低的露水河种群在其中10个表型性状均值上表现出最高值;（2）红松种群间的表型分化系数（Vst）均值为12.39%,种群内的变异（87.61%）大于种群间的变异（12.39%）,种群内的变异是主要变异来源;（3）各表型性状平均变异系数为13.28%,变幅为6.16%-31.48%,叶片、球果、种子的平均变异系数依次为：球果17.86% > 针叶11.19% > 种子9.87%,种子性状最小,成为最稳定的表型性状,带岭和丰林种群表型性状遗传多样性要高于其他种群;（4）利用欧氏平均距离对红松种群进行UPGMA聚类分析,红松种群的表型性状按照地理距离而聚类,可将红松种子园6个种群分为4类,其表型性状跟地形（东北山脉）有一定的契合。红松种群具有中等水平的表型遗传多样性,种群间和种群内均存在丰富的表型变异,研究结果为顺利开展红松种质资源收集、保存,以及良种选育等工作提供依据。     

Survival of transplanted nests of the red wood ant Formica aquilonia （Hymenoptera： Formicidae）： The effects of intraspecific competition and forest clear-cutting

The fitness and survival of ant colonies depend on the resources near their nests. These resources may be limited due to poor habitat quality or by intra- and interspecific competitions, which in extreme cases may cause the ant colony to perish. We tested the effect of intraspecific competition and habitat degradation （forest clear-cutting） on colony survival by transplanting 26 nests of the red wood ant （Formica aquilonia Yarrow, 1955） in 26 different forest areas that contained 0-11 conspecific alien nests per hectare. F. aquilonia is highly dependent on canopy-dwelling aphids, thus the removal of trees should cause food limitation. During the course of the 4-year experiment, 9 of the forests were partially clear- cut. We found that while forest clear-cutting significantly decreased the colonies＇ survival, intraspecific competition did not. As a highly polygynous and polydomous species, E aquilonia seems to tolerate the presence of alien conspecific colonies to a certain extent.