兴安落叶松林火干扰后土壤有机碳含量变化

在大兴安岭兴安落叶松林区,选择不同恢复年限各种火烧强度(重度、中度、轻度)的火烧迹地进行调查并采集土壤样品,对火后有机层和矿质层有机碳含量变化进行研究,以期为进一步开展森林火灾对区域碳平衡影响的定量评估提供科学依据。研究结果表明:火干扰对土壤有机碳含量变化的影响包括火烧即时影响和火后生境条件变化带来的间接影响。火干扰样地有机层的积累与转化主要是通过火后林冠郁闭度的变化影响的,其有机碳总储量低于对照样地。对于矿质层土壤,重度和中度火干扰后,如果样地发生植被序列演替,即阔叶林植被入侵,样地郁闭度增加迅速,凋落物积累量增大,土壤有机碳含量将随着过火年限的增加而增加;如果样地发生自我更新,样地郁闭度增加缓慢,凋落物分解量大于积累量,土壤有机碳含量将会在一定时间内随着过火年限的增加而减少;但是,无论样地发生植被序列演替还是自我更新,土壤有机碳含量短时间内均无法恢复到火前水平。轻度火干扰后,土壤有机碳含量短期内先增加,随着植被更新情况的发展最终趋于平衡。     

火烧强度和火后恢复时间对大兴安岭森林土壤有机碳含量的影响

在大兴安岭针叶林生态系统中,林火是驱动森林结构与功能变化的主要因子之一,对土壤碳循环过程产生了深刻影响.本研究在大兴安岭林区选择不同火烧强度(轻度、中度、重度)和火烧年份(1987-2012年)的火烧迹地开展野外调查,分土壤发生层(O层、A层、AB层、BC层、C层)采集样品,采用双因素方差分析和多重比较法,分析了火烧强度和火后恢复时间对森林土壤有机碳含量的影响.结果表明: 中度和重度火烧后,土壤O层有机碳含量呈逐年上升趋势;A、B层土壤有机碳含量在轻、中度火烧后呈逐年下降趋势,其随时间的变化情况为火后3年>火后5年>火后10年>火后10年以上,在重度火烧后的10年之内呈逐年上升趋势,但在火后10年以上又迅速下降;BC层有机碳含量变化无明显规律.     

黑龙江省大兴安岭林区火烧迹地森林更新及其影响因子

林火干扰是大兴安岭森林更新的影响因子之一,研究火烧迹地森林更新的影响因子(立地条件、火前植被、火干扰特征)对理解生态系统的结构、功能和火后演替轨迹具有重要意义。选取呼中及新林林业局55个代表性火烧样地,利用增强回归树分析法分析了火烧迹地森林更新的影响因素。结果表明:(1)立地条件是影响针、阔叶树更新苗密度的主要因素;海拔对针叶树更新苗密度的影响最大;坡度对阔叶树更新苗密度影响最大;(2)距上次火烧时间对针叶树更新苗比重影响最大,其次是林型;(3)中度林火干扰后森林更新状况好于轻度和重度火烧迹地。根据火烧迹地森林更新调查分析可知:林型影响火后演替模式,火前为针叶树或阔叶树纯林,火后易发生自我更新(火后树种更新组成与火前林型相同),而针阔混交林在火干扰影响下易于发生序列演替(火后初期以早期演替树种更新为主)。     

基于3PGS-MTCLIM模型模拟根河林区火后植被净初级生产力恢复及其影响因子

林火是大兴安岭林区主要的干扰因子,且对森林生态系统的碳平衡有着重要影响.火干扰强度以及不同地形条件所导致的山地气候差异是影响火后植被净初级生产力恢复过程的主导因素.本研究以内蒙古根河林区为例,使用多时相的Landsat TM遥感数据(2008—2012年)和1980—2010年间的气象资料,结合山地小气候模型MTCLIM与光能利用效率模型3PGS,模拟森林火后植被净初级生产力(NPP)的时空恢复过程,并探讨不同火烧强度和地形因子对NPP恢复进程的影响.结果表明: 3PGS-MTCLIM模型能够较准确地在小尺度范围内模拟NPP的空间分布格局,模拟结果与样地具有较好的对应关系,R²=0.828;3PGS-MTCLIM模型模拟火后NPP下降百分比在43%~80%,相对于火前NPP水平该区域的平均恢复周期大约为10年;火烧强度对火后恢复具有显著影响,火烧强度越强,NPP恢复所需要的周期越长,火后NPP恢复速度呈现先快后慢的增长趋势;地形因子中,海拔对火后NPP恢复程度的影响最明显,其次为坡度,而坡向的影响最小.     

兴安落叶松林火烧迹地土壤有效磷与土壤微生物生物量磷时空演变特征

野火是大兴安岭活跃的生态干扰因子，显著影响火烧迹地土壤有效磷(AP, Available Phosphorus)和土壤微生物生物量磷(MBP, Microbial Biomass Phosphorus),本文旨在了解兴安落叶松林火烧迹地AP、MBP的时空演变特征，并在此基础上探究两者间的偶联机制。采用“以空间换时间”的研究方法，于大兴安岭塔河地区兴安落叶松林火烧迹地选取实验样地，于未过火兴安落叶松林选取对照样地，踏查每个样地的海拔、坡度、坡向、坡位信息，测定火烧迹地土壤AP、MBP含量，分析兴安落叶松林火烧迹地AP与MBP的时空演变特征。火干扰后，火烧迹地土壤AP、MBP含量均随恢复时间表现出先减少后增加的趋势，恢复初期火烧迹地MBP含量显著低于未过火样地，AP含量显著高于未过火样地(P<0.05);不同海拔火烧迹地AP、MBP含量差异显著(P<0.05),不同海拔未过火样地AP、MBP含量均无显著差异(P>0.05)。火烧迹地土壤MBP、AP的随机森林回归模型的模型总解释度约为84%,而未过火样地的模型总解释度约为60%,两个模型均达到了极显著水平(P<0.0...     

火干扰对小兴安岭白桦沼泽温室气体排放的短期影响

利用静态箱-气相色谱法,研究了火干扰对小兴安岭白桦沼泽生长季CH4、CO2和N2O排放的季节变化、源/汇功能的影响,以及其与环境因子的关系.结果表明:轻度火干扰使白桦沼泽的气温和地表温度升高1.8℃～3.9℃,水位下降6.3 cm;重度火干扰使气温和0～40 cm土壤温度升高1.4 ℃～3.8℃,水位下降33.9 cm.轻度火烧、未火烧样地CH4呈春季吸收、夏秋季排放,重度火烧样地则呈春夏季吸收、秋季排放;未火烧样地CO2呈夏季>秋季≈春季,火干扰样地呈夏季>秋季>春季;未火烧样地N2O呈春季>夏季>秋季,轻度火烧样地呈秋季>春季>夏季,重度火烧样地呈夏季>秋季≈春季.未火烧样地CO2通量与气温、地表温度呈显著正相关,轻度火烧样地CO2通量与气温、5～10 cm土壤温度和水位呈显著正相关,重度火烧样地CO2通量与5～40 cm土壤温度呈显著正相关.火干扰使其CHM4排放量提高169.5%(轻度)或转变为弱吸收汇(重度),CO2和N2O排放量分别下降21.2%～34.7%和65.6%～95.8%,全球温暖潜势下降22.9%～36.6%.火干扰能够减少白桦沼泽温室气体排放,湿地管理实践中可适当开展有计划的火烧.     

兴安落叶松种群的稳定性与火干扰关系的研究

从种群生态学和干扰生态学的角度出发,采用火史重建的方法,研究了大兴安岭北部兴安落叶松种群的稳定性与火干扰的关系。结果表明：研究区内历史上火干扰频繁,平均间隔期为２８．９年,火烧强度较低。兴安落叶松依靠较强的耐火力、火力恢复力及自我恢复力具一定的稳定性。种群耐火力与长期火状况密切相关,表现为：低频类〈中频类〈高频类,高强类〈中强类〈低强类。火后恢复力与自我恢复力和最近一次火烧强度及距今时间密切相关：     

白桦种群的稳定性与火干扰关系的研究

从种群生态学和干扰生态学的角度出发,在火史重建的基础上,采用种群世代划分的方法,研究了大兴安岭北部白桦群的稳定性与火干扰的关系,结果表明：白桦种群的耐火力与自我恢复力都较差,主要依靠很强的火后恢复力维持其稳定性,种群耐火力与长期火状况密切相关,表现为：低频类〈中频类〈高频类。高强类〈中强类〈低强类。火后恢复力与自我恢复力和最近一次火烧强度及距今时间密切相关,火后恢复力与自我恢复力都以低强类〉高强类     

大兴安岭北坡火烧迹地自然与人工干预下的植被恢复模式初探

针对大兴安岭北坡林区森林植被在不同火烧强度、火烧时间的火烧迹地上的恢复状况进行了调查研究。结果表明,轻度火烧区的植被自然更新恢复良好;中度火烧区的森林植被依靠人工促进更新要比自然更新更早达到预期目标;重度火烧区的森林植被如果完全依靠自然更新,恢复到预期目标会非常缓慢,而通过人工更新则可跨越几个演替阶段,较快接近本地的顶极群落。     

大兴安岭重度火烧迹地地表土壤节肢动物群落特征

火是生态系统的主要干扰因子之一,直接影响地表土壤动物群落多样性。为了解大兴安岭火烧迹地地表土壤动物群落恢复状况,于2016年6月和8月,选取松岭区南瓮河国家级自然保护区内2006年落叶松白桦混交林重度火烧迹地为实验样地、未受干扰的混交林为对照样地,采用陷阱法研究地表土壤节肢动物群落组成与多样性。本研究共捕获地表土壤节肢动物17 460只,隶属5纲14目57科85属。其中大型土壤节肢动物隶属4纲11目36科55属,优势类群为铺道蚁属（Tetramorium）;中小型土壤节肢动物隶属2纲3目18科30属,优势类群为球角跳属（Hypogastrura）。整体而言,重度火烧迹地地表土壤节肢动物总个体数多于对照样地,而总类群数低于对照样地,但仅大型地表土壤节肢动物个体数明显低于对照样地（P < 0.05）。研究时段,8月份中小型土壤节肢动物的个体数明显高于6月份（P < 0.05）。群落多样性分析表明,重度火烧迹地与对照样地的地表土壤节肢动物群落多样性指数差异性不显著（P > 0.05）,其中6月份中小型地表土壤节肢动物Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数与Margalef丰富度指数明显低于8月份（P < 0.01）,而6月份Simpson优势度指数高于8月份（P < 0.01）。火烧迹地与对照样地土壤节肢动物群落相似性系数为0.78,不同月份之间地表土壤节肢动物群落相似性均为0.43,表明地表土壤节肢动物群落总体变化较小,但地表土壤节肢动物群落随时间发生改变。地表土壤节肢动物对研究区域资源的利用存在明显的差异（P < 0.01）,重度火烧迹地可共同利用资源增多,对照样地可共同利用资源少而优势现象明显。重度火烧迹地地表主要土壤动物类群因可利用资源增加而导致生态位重叠指数增加。典型判别分析显示,地表土壤节肢动物群落受火烧干扰影响,且存在明显的季节变化。     

气候变化和林火干扰对大兴安岭林区地上生物量影响的动态模拟

预测森林地上生物量对气候变化和林火干扰的响应是陆地生态系统碳循环研究的重要内容,气温、降水等因素的改变和气候变暖导致林火干扰强度的变化将会影响森林生态系统的碳库动态.东北森林作为我国森林的重要组成部分,对气候变化和林火干扰的响应逐渐显现.本文运用LANDIS PRO模型,模拟气候变化对大兴安岭森林地上生物量的影响,并比较分析了气候变暖对森林地上生物量的直接影响与通过林火干扰强度改变所产生的影响.结果表明: 未来气候变暖和火干扰增强情景下,森林地上生物量增加;当前气候条件和火干扰下,研究区森林地上生物量为(97.14±5.78) t·hm^-2;在B1F2预案下,森林地上生物量均值为(97.93±5.83) t·hm^-2;在A2F3预案下,景观水平第100～150和150～200年模拟时期内的森林地上生物量均值较高,分别为(100.02±3.76)和(110.56±4.08) t·hm^-2.与当前火干扰相比,CF2预案(当前火干扰增加30%)在一定时期使景观水平地上生物量增加(0.56±1.45) t·hm^-2,CF3预案(当前火干扰增加230%)在整个模拟阶段使地上生物量减少(7.39±1.79) t·hm^-2.针叶、阔叶树种对气候变暖的响应存在差异,兴安落叶松和白桦生物量随气候变暖表现为降低趋势,而樟子松、云杉和山杨的地上生物量则随气候变暖表现出不同程度的增加;气候变暖对针阔树种的直接影响具有时滞性,针叶树种响应时间比阔叶树种迟25～50年.研究区森林对高CO₂排放情景下气候变暖和高强度火干扰的共同作用较为敏感,未来将明显改变研究区森林生态系统的树种组成和结构.     

黄土高原子午岭大披针苔草能量与养分特征

森林地表死可燃物是引起森林火灾的重要原因,掌握森林地表死可燃物载量的分布,对预防火灾和可燃物管理有重要意义.依据1 h、10 h和100 h分类标准,对呼中林区的不同林型内的地表死可燃物载量进行了对比分析.结果表明:樟子松林内死可燃物总载量最高,偃松林内的最低;对不同类型兴安落叶松林群落的地表死可燃物进行比较,发现笃斯越桔-兴安落叶松林内死可燃物总载量最高,而泥炭藓-杜香-兴安落叶松林的最低;此外,相关分析表明,兴安落叶松死可燃物总载量与平均胸径、平均树高、草本盖度、凋落物厚度呈显著的正相关,与坡向、腐殖质厚度等因子呈显著负相关;多元线性回归分析表明,用兴安落叶松林的凋落物厚度、草本盖度、平均树高因子可较好地估算地表死可燃物总载量,进而为森林可燃物的管理和指导森林防火提供科学的依据.     

落叶松毛虫对大兴安岭呼中林区森林的景观长期影响模拟

应用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了落叶松毛虫对呼中林区森林景观的长期影响,利用统计软件APACK计算了落叶松毛虫、代表性树种的分布面积以及反映物种分布格局的聚集度指数和森林斑块的平均面积,模拟了300年(1990—2290年)内有无落叶松毛虫干扰预案下大兴安岭呼中林区森林景观的动态变化.结果表明:研究区落叶松毛虫的分布面积呈先增加后降低的趋势;在落叶松毛虫干扰预案下,落叶松在模拟前150年的分布面积、平均斑块面积均低于无干扰预案,聚集度指数在前190年低于无干扰预案;干扰预案下白桦的分布面积和平均斑块面积百分比均高于无干扰预案,聚集度指数只在模拟的80～190年高于无干扰预案;樟子松的分布面积、聚集度指数和平均斑块面积在干扰预案下略低于无干扰预案.落叶松毛虫在一定程度上导致森林景观的破碎化.     

火烧迹地木炭对兴安落叶松种子萌发的影响

通过对大兴安岭兴安落叶松火烧迹地木炭的野外调查和取样,分别选取不同来源（兴安落叶松,白桦,灌木,草本）的木炭,以及不同火烧时间（当年,1年,4年,5年）的木炭,研究不同种类木炭浸提液,以及相同种类不同火烧时间木炭浸提液对兴安落叶松种子萌发的影响。研究结果发现,不同来源、不同时间的木炭对兴安落叶松种子的萌发均有显著性的影响,但作用力的方向和大小也各不相同,这说明木炭对种子萌发的影响因素非常复杂。     

自然火干扰对新疆喀纳斯旅游区森林景观树种结构的影响

 自然火干扰是森林生态系统的正常行为, 是决定森林物种构成、群落结构和生物多样性的主要因素。该研究将新疆喀纳斯旅游区作为研究对象, 把自然火干扰和树种结构作为不可分割的整体, 就喀纳斯旅游区树种结构对自然火干扰的响应进行了分析。结果表明, 受自然火干扰林分和长期未受干扰林分的树种结构之间存在明显的差异, 自然火干扰对阔叶针叶树种比、树种丰富度(Ma)和Shannon-Wiener多样性指数(H′)存在极显著的影响, 受自然火干扰后, 三者均表现出增大的特征。此外, 所调查范围内曾发生8次自然火干扰事件, 并且不同时期发生的自然火干扰对以阔叶针叶树种比为特质的季相结构和树种丰富度存在极显著的影响。自然火干扰是影响新疆喀纳斯旅游区季相结构和组成结构的主要因素之一。     

长白山暗针叶林林隙一般特征及干扰状况

对长白山暗针叶林林隙一般特征和干扰状况进行了研究。结果表明：长白山暗针叶林林隙的线状密度为２１．１５个／ｋｍ,扩展林隙所占的面积比例为２９．４５％,冠空隙所占的面积比例为１５．８１％;冠空隙的年干扰频率为０．２４％,干扰轮回期为４１６．７ａ左右;冠空隙的大小变化在１７．９—３４０．３ｍ＾２之间,＜１００ｍ＾２的冠空隙个数较多,冠空隙的平均面积为９３．６０ｍ＾２;扩展林隙的大小变化在４３．６—４８２．３ｍ＾２之间,５０一２００ｍ＾２之间的扩展林隙个数较多,扩展林隙的平均面积为１７４．３４ｍ＾２;暗针叶林林隙形成的主要方式是风倒;在长白山暗针叶林中,大多数林隙是由２—６株形成木形成,其中由３株形成木形成的林隙员多,单株或７株以上形成木形成的林隙数量很少;在暗针叶林中,１０一４０ａ前这段时间形成的林隙较多,特别是２０一３０ａ期间形成的林隙员多。其它阶段形成的林隙较少;暗针叶林的林隙大多是由臭冷杉、落叶松和鱼鳞云杉形成。径级在１０一３０ｃｍ之间,高度在２５—３０ｍ之间的主林层树木形成林隙的可能性最大。暗针叶林林分组成、林隙干扰方式和程度随海拔高度的变化而变化。     

基于气象因子的森林火灾面积预测模型

通过统计分析理论研究了黑龙江省林火发生规律,并建立了基于气象因子的森林火灾面积预测模型．结果表明：兴安落叶松林区林火主要发生在4-6月和10月,阔叶红松林区林火主要发生在3-6月和10月;利用林火发生当日的平均风速、相对湿度和平均温度的取值范围可知,兴安落叶松林区发生高等级林火概率较大的月份依次为4月、5月和6月,阔叶红松林区则依次为5月、4月和3月．所建模型的平均精度达到63．3％,能够较精确地预测林火发生后林地可能的过火面积．     

大兴安岭兴安落叶松森林不同林型AMF分布特性

为了初步了解内蒙古大兴安岭兴安落叶松森林生态系统丛枝菌根真菌(AMF)多样性状况, 调查了5种落叶松林型和火烧迹地土壤中AMF状况。从90份土样中共分离到AMF 4属53种, 其中无梗囊霉属Acaulospora 25种(47.17%), 球囊霉属Glomus 23种(43.40%), 此二属为优势属, 内养囊霉属Entrophospora 4种(7.55%), 巨孢囊霉属Gigaspora 1种(1.89%)。杜香落叶松林的优势种为浅窝无梗囊霉A. lacunosa; 草地落叶松林没有优势种, 最常见种为浅窝无梗囊霉A. lacunosa; 柴桦落叶松林的优势种为一种无梗囊霉Acaulospora sp. 3和缩球囊霉G. constrictum; 落叶松皆伐林的优势种为刺无梗囊霉A. spinosa; 落叶松渐伐林的优势种为一种球囊霉Glomus sp. 3; 火烧迹地的优势种为刺无梗囊霉A. spinosa。5种林型中以柴桦落叶松林的孢子密度(41.00个/50 g 风干土)、物种丰富度(12.66种/土样)、多样性指数(H = 2.12, D = 0.85)都为最高。孢子密度与有机质含量呈明显正相关(r = 0.956*), 物种丰富度与速效磷含量呈明显的负相关(r = -0.899*)。     

The influence of fire on carbon distribution and net primary production of boreal Larix gmelinii forests in north-eastern China

The boreal larch forest of Eurasia is a widespread forest ecosystem and plays an important role in the carbon budget of boreal forests. However, few carbon budgets exist for these forests, and the effects of wildfire, the dominant natural disturbance in this region, on carbon budgets are poorly understood. The objective of this study was to quantify the effects of wildfire on carbon distribution and net primary production (NPP) for three major Dahurian larch (Larix gmelinii Rupr.) forest ecosystems in Tahe, Daxing'anling, north‐eastern China: Larix gmelinii–Ledum palustre, Larix gmelinii–grass and Larix gmelinii–Rhododendron dahurica forests. The experimental design included mature forests (unburned), and lightly and heavily burned forests from the 1.3‐million‐ha 1987 wildfire. We measured carbon distribution and above‐ground NPP, and estimated fine root production from literature values. Total ecosystem carbon content for the mature forests was greatest for Larix–Ledum forests (251.4 t C ha^?1) and smallest for Larix–grass forests (123.8 t C ha^?1). Larix–Ledum forests contained the smallest vegetation carbon (13.5%), while Larix–Rhododendron contained the largest vegetation carbon (63.1%). Fires tended to transfer carbon from vegetation to detritus and soil. Total NPP did not differ significantly between the lightly burned and unburned stands, and averaged 1.58, 1.29 and 1.01 t C ha^?1 year^?1 for Larix–grass, Larix–Rhododendron and Larix–Ledum lightly burned stands, respectively. Above‐ground net primary production (ANPP) of heavily burned stands was 92–95% less than unburned and lightly burned stands. The estimated carbon loss during the 1987 fire showed substantial variability among forest types and fire severity levels. Depending upon the assumptions made about the fraction of the landscape occupied by the three larch forest types, the 1987 conflagration in north‐east China released 2.5 × 10⁷?4.9 × 10⁷ t C to the atmosphere. This study illustrates the need to distinguish between the different larch forests for developing general carbon budgets.