长白山云冷杉林幼苗幼树空间分布格局及其更新特征

长白山云冷杉针阔混交林是我国东北主要的森林类型之一,其乔木树种幼苗幼树的结构和动态决定着未来林分的结构和生长动态。在长白山地区设置一块具有代表性的云冷杉针阔混交林幼苗幼树更新样地,统计分析幼苗幼树更新特征,绘制地径结构图、树高结构图及其空间分布图。运用点格局分析中的单变量O-ring统计方法,分析更新树种的空间分布格局;用双变量O-ring统计方法,分析更新树种种间的空间关联性。研究结果表明:(1)更新树种组成有冷杉(Abies nephrolepis)、色木槭(Acer mono)、紫椴(Tilia amurensis)、红皮云杉(Picea koraiensis)、红松(Pinus koraiensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、春榆(Ulmus japonica)7种,其中以冷杉、色木槭为主,更新幼苗幼树的地径近似呈倒J型分布,树高结构近似呈双峰分布;(2)所有更新树种、冷杉、色木槭在小尺度1—10 m的范围内呈聚集分布,随着尺度增加,聚集程度减弱,逐渐趋于均匀分布和随机分布,紫椴、云杉和红松在空间所有尺度上以随机分布为主;(3)更新树种之间的空间关联性在小尺度范围上正关联性比较多,较大尺度范围上负关联性比较多,随着尺度增加,空间关联性减弱。     

小兴安岭阔叶红松林物种组成及主要种群的空间分布格局

研究了黑龙江省凉水国家自然保护区阔叶红松林的物种组成和径级结构,并应用点格局分析方法对其主要种群的空间分布格局及空间关联性进行了研究.结果表明: 该保护区内阔叶红松林中胸径≥1 cm的乔木共有16种,种群密度差异性很大,针叶树种红松和冷杉处于明显的优势地位;种群的径级结构近似倒“J”形,林分更新良好;主要种群的分布格局多呈聚集分布,只有红松在19～21 m和44 m尺度上以及青楷槭在接近所研究的最大尺度上时才呈现出随机分布.其中,红松在所研究尺度上一直都接近于随机分布,聚集强度也最小,冷杉、紫椴和青楷槭的分布格局都呈现出随机分布的趋势;除红松和冷杉在2～3 m的小尺度上,以及冷杉和青楷槭在37～81 m尺度上呈显著正相关外,其余种群的空间关联性均不显著.所有树种的总体联结关系均表现为不显著的正关联.
     

长白山阔叶红松林乔木树种幼苗组成及其年际动态

为了解阔叶红松(Pinus koraiensis)林乔木树种幼苗的组成及其年际动态, 以长白山阔叶红松林25 ha动态监测样地为平台, 在样地内150个种子收集器周围设置了600个5 m×5 m幼苗样方。基于2006–2008年连续3年的幼苗样方调查数据, 对乔木幼苗的树种组成、数量组成、空间分布特征、年际动态、新增和死亡幼苗组成等进行了分析。结果表明: (1)从树种组成来看, 该群落乔木树种的幼苗组成种类较为丰富, 共记录到21个树种, 这些树种也是样地内胸径1 cm以上乔木树种的主要组成成分。树种组成在年际间变化不大, 但各样方间表现出极大的空间变异。(2)从数量组成来看, 共记录到11,959株乔木幼苗, 以水曲柳(Fraxinus mandshurica)和紫椴(Tilia amurensis)幼苗数最多, 占总幼苗数的72.75%; 水曲柳、紫椴和红松的幼苗数量在年际间有明显波动, 其他树种年际间波动较小。(3)从新增和死亡幼苗的数量与组成来看, 共记录到15个乔木树种的新增幼苗, 其中紫椴、水曲柳、色木槭(Acer mono)、红松等10个树种在每次调查中都有新苗记录, 新苗数量在年际间随物种和样方位置表现出明显差异。(4)对各树种的幼苗、种子和大树的组成和空间分布的比较发现, 各树种的幼苗、种子和大树之间的数量组成和比例差异较大, 其中紫椴、水曲柳、色木槭和假色槭(A. pseudo-sieboldianum)的幼苗、种子在整个样地内都有分布, 春榆(Ulmus japonica)和怀槐(Maackia amurensis)幼苗的空间分布与种子和大树不一致, 糠椴(T. mandshurica)和山丁子(Malus baccata)等的幼苗、种子和大树的个体数相对都较少, 且它们的分布是一致的。     

长白山阔叶红松林凋落物组成及其季节动态

为了解群落尺度上凋落物组成及其时空变化,对长白山阔叶红松林25 hm² 样地内2008年度收集的凋落物进行统计分析.结果表明: 一年间,150个收集器内收集的凋落叶分属35种树木,占样地内胸径≥1 cm树种数(52种)的67.3%;凋落物总量为29.39 kg,折合3918.4 kg·hm^-2,其中,阔叶、杂物、针叶和枝条凋落量分别占凋落物总量的61.7%、18.0%、11.7%和 8.6%;紫椴、水曲柳、蒙古栎、色木槭和春榆5个树种的叶凋落量占阔叶总凋落量的83.8%;不同树种的凋落量季节差异很大,61.9%的凋落物产生于9月13日至10月10日.其中,红松和紫椴叶凋落高峰出现在9月13-26日,蒙古栎、春榆和色木槭叶凋落高峰出现在9月27日-10月10日.收集器间凋落物量差异较大,其中68个收集器的年凋落量在150～200 g,1个收集器大于500 g;单个收集器全年最多可收集到18个树种的凋落叶,凋落叶种数为12种的收集器最多(32个).叶凋落量与样地内该树种的胸高断面积总和成正比.样地内凋落叶的分布存在明显的空间异质性,且收集器内凋落物的收集量与其所处的位置有关.     

小兴安岭凉水典型阔叶红松林动态监测样地:物种组成与群落结构

阔叶红松(Pinus koraiensis)林是我国东北东部山区的地带性顶极植被,按其群落特征和物种组成可分为南部红松林、典型红松林和北部红松林。依照BCI(Barro Colorado Island)50ha样地的技术规范,作者于2005年在典型红松林分布的黑龙江凉水国家级自然保护区建立了一块9ha的固定监测样地,并于2010年对样地内胸径≥1cm的木本植物进行了全面调查。结果表明,样地内的木本植物共有48种,独立个体数为21,355株(包括分枝数为34,021棵),隶属于20科34属。绝大部分种类属于长白山区系小兴安岭亚系,同时混生有一些亚热带成分。样地内所有个体的径级分布呈倒"J"型,群落自我更新良好。林冠层、亚冠层和中间层的径级分布均呈倒"J"型,林下层呈"L"型。主要树种大青杨(Populus ussuriensis)、红松、枫桦(Betula costata)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、红皮云杉(Piceakoraiensis)等的径级结构可分为近似于"正态"型、倒"J"型和"L"型3种类型。主要树种在样地的空间分布大多呈聚集分布,但大部分物种随着径级的增加聚集程度变小。树种分布与地形紧密关联,不同物种在不同径级表现出对生境有不同的偏好;红松和紫椴(Tilia amurensis)各径级的分布均与地形显著相关(P<0.05),而冷杉(Abies nephro-lepis)、花楷槭(Acer ukurunduense)、裂叶榆(Ulmus laciniata)、色木槭(Acer mono)的径级I(DBH<10cm)、II(10cm≤DBH<30cm)和枫桦、青楷槭(Acer tegmentosum)的径级I的分布与地形显著相关(P<0.05),且随着径级的增加,地形因子对其分布的影响显著减小。     

地形对典型阔叶红松林叶面积指数分布的影响

基于小兴安岭丰林国家级自然保护区阔叶红松林30 hm²监测样地,利用叶面积指数(LAI)与胸高断面积间的经验模型计算样地内主要树种及所有树种的总LAI,研究海拔、坡度、坡向和曲率4种地形因子对LAI分布的影响,以及对LAI分布的综合作用. 结果表明: 4种地形因子对红松、冷杉、紫椴、裂叶榆和五角槭5种主要树种LAI的分布均存在显著影响,而坡向对枫桦LAI的分布存在显著影响;4种地形因子对所有树种总LAI的分布具有显著影响. 将样地划分为山脊、阳坡、山谷阳面、阴坡和山谷阴面5种生境类型.生境类型对所有树种总LAI的分布存在显著影响,其中山脊LAI显著高于其他生境类型,均值为8.85;阳坡的LAI次之,均值为7.62;山谷阳面和阴坡的LAI不存在显著差异;而山谷阴面的LAI最小,均值为4.42.     

吉林蛟河针阔混交林树木生长的空间关联格局

以吉林蛟河21.12hm2(660m×320m)针阔混交林样地为对象,利用2009年和2014年森林生长观测数据,研究树木生长的空间自相关格局及其生境影响机制。在样地生境型划分结果的基础上,采用Ripley's L(r)函数分析不同生境型中树木种群空间分布特征;利用标记相关函数分析不同生境型中树木生长特征的空间关联格局。研究结果表明:(1)红松(生境型3:1—5m)、蒙古栎(生境型3:1—3m)、胡桃楸(生境型2:1—2m;生境型3:1—7m)、黄檗(生境型2:1—3m;生境型4:1—5m)、水曲柳(生境型3:1—2m;生境型4:1—2m)、瘤枝卫矛(生境型2:1—15m)在特定生境和空间尺度上呈随机分布,但空间格局仍以聚集性分布为主;其余10个物种则在全部0—30m尺度上呈聚集分布。(2)标记相关函数分析显示春榆、毛榛、色木槭、瘤枝卫矛和千金榆的径向生长至少在一个生境中表现出正相关格局;暴马丁香、胡桃楸、裂叶榆、瘤枝卫矛、水曲柳、紫椴、糠椴、毛榛、色木槭和白牛槭的径向生长至少在一个生境中表现出负相关格局;红松、黄檗、蒙古栎和簇毛槭的径向生长在全部尺度上均未检测到显著的空间关联格局。因此,不同树种径向生长的空间自相关特征不同,树种生长特征的空间关联格局具有明显的生境依赖性。     

长白山红松阔叶林主要树种高度生态位的研究

森林生态系统内主要乔木的高度生态位反映了不同树种在各个高度资源单位内资源利用的互补情况,同时也是表征森林生态系统演替的趋势及其森林循环过程主要特征之一．生物学特性和生态学特性接近的树种的高度生态位重叠较大,反之则较小．在Ｇａｐ内,色木槭和扭筋槭的高度生态位重叠最大,而青楷槭和千金榆、花楷槭和水曲柳、青楷槭和裂叶榆的高度生态位重叠较小;在非Ｇａｐ生态系统内,青楷槭和白牛槭的高度生态位重叠最大,青楷槭和裂叶榆、青楷槭和千金榆、花楷槭和水曲柳的高度生态位重叠较小．红松和阔叶树之间的高度生态位分离较大,利用资源的方式和能力差异较大,它们之间可以在不同空间的资源利用上达到互补,种间竞争较弱,从而能够保持红松和阔叶树之间长期而稳定的共存．但Ｇａｐ内红松和阔叶树的高度生态位重叠均大于非Ｇａｐ生态系统,可见Ｇａｐ的存在加大了红松和阔叶树之间的种间竞争,减小了红松和阔叶树之间的资源互补利用的能力．Ｇａｐ削弱了个体生态位重叠值较大的树种间的种间竞争,增强了个体生态位重叠值较小的树种间的种间竞争     

吉林蛟河针阔混交林乔木幼苗组成与月际动态

以吉林省蛟河42 hm²针阔混交林动态监测样地为平台, 在样地内选取224个1 m × 1 m幼苗监测小样方, 基于2013年6至8月每月中旬的幼苗监测数据, 对乔木幼苗物种组成、数量特征、月际动态及幼苗与同种大树之间的关系进行分析。结果表明: (1)该群落共调查到乔木树种幼苗16种。物种组成在6月和7月间变化不大, 但与8月差异较大。物种组成在各样方间表现出极大的差异性, 不同种幼苗出现的样方数为1-159。(2) 6月至8月, 幼苗个体从1722株减少到1214株, 降幅达29.5%。不同种幼苗在个体数量上变异较大, 个体数超过100的幼苗有色木槭(Acer mono)、水曲柳(Fraxinus mandschurica)、紫椴(Tilia amurensis)和东北槭(Acer mandshuricum), 四者个体数之和占所有物种个体总数的84.26%; 不同种幼苗密度变异性较大, 只有色木槭、水曲柳、紫椴和东北槭密度大于1株·m^-2, 其他种幼苗密度均较低。(3)新生幼苗更新、死亡格局表现出明显的种间差异与月际间差异, 7月新生幼苗总体死亡率(48.9%)显著高于8月(28.3%); 整个调查季(6-8月), 新生幼苗总体死亡率(40.56%)明显高于多年生幼苗(7.34%)。就幼苗更新情况而言, 该研究群落一年中更新主要集中在6月。(4)色木槭、紫椴、杉松(Abies holophylla)幼苗的密度与同种成年个体的胸高断面积之和之间存在显著的正相关关系(p = 0.006、0.013、0.037), 表明三者幼苗密度随周围母树多度的增加而增加, 其他物种幼苗密度与同种个体数目或同种胸高断面积之和未表现出显著的相关关系。     

长白山蒙古栎次生林群落结构特征及优势树种空间分布格局

群落结构特征研究是揭示植物群落维持机制和演替动态的基础,是合理安排森林经营活动的基本前提.以吉林省汪清林业局2块1 hm²的蒙古栎阔叶混交林固定样地为对象,研究了长白山蒙古栎次生林的群落结构特征,并采用点格局O-ring统计法对群落内优势树种的空间分布格局进行分析.结果表明: 两块样地都是以蒙古栎为优势树种的群落类型,都具有明显的层次结构,主要伴生树种存在差异,样地Ⅰ以大青杨、白桦、红松为主,样地Ⅱ以红松、紫椴和色木槭为主.且样地Ⅰ的树种数量、Shannon多样性指数高于样地Ⅱ.两块样地中所有个体的径级分布呈倒“J”型,蒙古栎径级结构呈近似正态型,红松呈倒J型,其他主要伴生树种径级结构存在一定差异.两块样地0～50 m尺度上蒙古栎呈现小尺度聚集、中大尺度随机分布的格局,红松呈先聚集、后随机的分布格局,但样地Ⅰ内红松聚集的尺度和强度均大于样地Ⅱ.样地Ⅰ白桦和大青杨均在0～17 m尺度上呈聚集分布、且聚集强度显著高于其他树种,而在18～50 m尺度分别呈现随机分布和均匀-随机分布.样地Ⅱ中紫椴基本呈现随机分布,色木槭在中大尺度上呈随机或均匀分布,聚集分布集中在小尺度.两块样地处于演替早期阶段的不同发育阶段,相比样地Ⅰ,样地Ⅱ的演替阶段更高、群落相对更加稳定.     

长白山森林不同演替阶段采伐林隙土壤种子库特征

对长白山地区不同恢复演替阶段的杨桦次生林、次生阔叶林和阔叶红松林采伐林隙内的土壤种子库进行了研究.结果表明：次生阔叶林林隙内土壤种子库的种子密度最大,为652粒·m^-2.随着森林群落的演替,土壤种子库的多样性指数和均匀度指数逐渐增大,而优势度指数则逐渐降低;红松、臭松和色木槭等顶极种的种子密度逐渐增大,山槐、水曲柳等树种的种子密度逐步降低;种子库的物种组成同更新幼苗的相似性越来越高,相异性则越来越低.在3种林型中,非林隙林分土壤种子库的种子密度,以及同幼苗的相似性均与林隙内种子库相同.说明土壤种子库为群落的恢复演替提供了丰富的种源基础,且随着恢复演替的进行,对地表植被更新的影响越来越强.     

中国东北样带树种(属)的空间特性及变化

The 16 tree species on Northeast China Transect (NECT) were analyzed from the change of geographical distribution, frequency and dominance pattern and the spatial correlation at landscape scale in 1986 and 1994. Pinus koraiensis Sieb. et Zucc. and Fraxinus rhynchophylla Hemsl. had spread rapidly towards west and east, respectively. The frontier form of species had close relation with its movement. The patch size of Pinus koraiensis, Populus davidiana Dode., Phellodendron amurense Rupr., Juglans mandshurica Maxim., Fraxinus mandshurica Rupr., Betula dahurica Pall., Picea koraiensis Nakai, Abies nephrolepis Maxim. and Larix olgeusis var. koreana Nakai decreased, however, Quercus mongolica Fisch., Betula costata Trautv., Acer mono Maxim., Tilia spp., Ulmus spp., Betula platyphylla Suk. and Fraxinus rhynchophylla increased. The frequency pattern of Populus davidiana, Betula platyphylla, Fraxinus rhynchophylla and Betula dahurica changed significantly. The dominance pattern of Populus davidiana, Tilia spp., Juglans mandshurica, Betula platyphylla, Betula dahurica and Abies nephrolepis changed significantly. The spatial correlation between Quercus mongolica and Betula dahurica, Betula costata and Picea spp., Betula costata and Abies nephrolepis, Picea spp. and Abies nephrolepis declined, however, the spatial correlation between Larix spp. and Betula platyphylla, Acer mono and Ulmus spp. increased.     

Characteristic Change of Several Forest Landscapes Between 1896 and 1986 in Heilongjiang Province

The 16 tree species on Northeast China Transect (NECT) were analyzed from the change of geographical distribution, frequency and dominance pattern and the spatial correlation at landscape scale in 1986 and 1994. Pinus koraiensis Sieb. et Zucc. and Fraxinus rhynchophylla Hemsl. had spread rapidly towards west and east, respectively. The frontier form of species had close relation with its movement. The patch size of Pinus koraiensis, Populus davidiana Dode., Phellodendron amurense Rupr., Juglans mandshurica Maxim., Fraxinus mandshurica Rupr., Betula dahurica Pall., Picea koraiensis Nakai, Abies nephrolepis Maxim. and Larix olgeusis var. koreana Nakai decreased, however, Quercus mongolica Fisch., Betula costata Trautv., Acer mono Maxim., Tilia spp., Ulmus spp., Betula platyphylla Suk. and Fraxinus rhynchophylla increased. The frequency pattern of Populus davidiana, Betula platyphylla, Fraxinus rhynchophylla and Betula dahurica changed significantly. The dominance pattern of Populus davidiana, Tilia spp., Juglans mandshurica, Betula platyphylla, Betula dahurica and Abies nephrolepis changed significantly. The spatial correlation between Quercus mongolica and Betula dahurica, Betula costata and Picea spp., Betula costata and Abies nephrolepis, Picea spp. and Abies nephrolepis declined, however, the spatial correlation between Larix spp. and Betula platyphylla, Acer mono and Ulmus spp. increased.     

光质对东北次生林生态系统主要树种种子萌发的影响

以东北次生林生态系统5个主要树种（日本落叶松、黄檗、色木槭、水曲柳和红松）种子为对象,采取室内控制(5个主要树种)和野外模拟(红松和日本落叶松)相结合的方法,研究光质对种子萌发的影响.室内和实际林分下分别设置了4种不同光质类型处理（以黑暗为对照）和3个红光/远红光比值(R/FR)梯度.结果表明： 不同光质类型除对日本落叶松种子萌发的影响不显著外,对其他4个树种种子萌发影响均显著.其中,黄檗种子萌发率在白光下达到最高,色木槭、水曲柳和红松种子萌发率在红光-远红光-红光照射下达到最高.林分内试验结果与室内一致,红松种子萌发率随林内R/FR下降而明显下降,落叶松种子萌发则不受光质的影响.在自然林分条件下,R/FR随着光斑活动不断变化,色木槭、水曲柳和红松种子萌发格局可能是对森林光斑环境适应的结果.大粒种子萌发显著受光质的影响.     

中国东北样带树种（属）的空间特性及变化

对中国东北样带上１６个树种（属）在１９８６年与１９９４年景观水平的地理分布、出现频率、优势度及空间相关性等空间特性的分析得出,红松（Ｐｉｎｕｓ ｋｏｒａｉｅｎｓｉｓ Ｓｌｅｂ．ｅｔ Ｚｕｃｃ．）与花曲柳（Ｆｒａｘｉｎｕｓ ｒｈｙｎｃｈｏｐｈｙｌｌａ Ｈｅｍｓｌ．）分别是向西和向东扩展最快;种群的分布边界形态与该边界的移动有密切关系;红松、山杨（Ｐｏｐｕｌｕｓ ｄａｖｉｄｉａｎａ Ｄｏｄｅ．）、黄檗     

气候变化对小兴安岭主要阔叶树种地上部分固碳速率影响的模拟

运用LANDIS Pro 7.0模型,模拟了2000—2200年小兴安岭地区10个阔叶树种地上部分生物量在当前气候条件和不同气候变化情景下的变化状况,并结合各树种的含碳率计算各树种的地上部分固碳速率.结果表明: 在模拟初始年份,水曲柳、黄檗、蒙古栎、春榆、色木槭的生物量低所占比例小,枫桦、白桦、山杨生物量较大所占比例较高.先锋树种白桦和山杨的固碳速率在模拟中后期出现先下降后上升的过程;其他阔叶树种的固碳速率变化规律较复杂,蒙古栎和紫椴的固碳速率在整个模拟阶段分别在-0.05～0.25和0.16～1.29 t·hm^-2·(10 a)^-1范围内波动,水曲柳、春榆、色木槭和枫桦的固碳速率在模拟中后期呈先上升后下降的趋势.在模拟的第2(2050—2100年)和第4阶段(2150—2200年),黄檗、黑桦在不同气候变化情景间的固碳速率存在显著差异,其他树种的固碳速率在不同气候条件间无显著差异.小兴安岭地区阔叶树种地上部分固碳速率对未来气候的敏感性存在差异.不同气候变化情景的不确定性对大多数森林乔木树种地上部分固碳速率不会造成显著差异,且气候对森林固碳速率的影响存在时滞效应.     

小兴安岭谷地云冷杉林主要种群及林隙形成木的空间格局

调查了小兴安岭谷地云冷杉林1.5 hm²(100 m×150 m)固定样地内的物种组成和径级结构,用点格局方法分析样地内主要种群的空间格局和空间关联性以及林隙形成木的空间格局.结果表明： 样地内胸径≥2 cm的乔木有13种,种群密度差异大,重要值在前4位的为臭冷杉、红皮云杉、白桦和花楷槭.种群的径级结构近似倒“J”形.臭冷杉和红皮云杉空间分布相似,随空间尺度的变化趋势为聚集 随机 均匀分布.白桦在≤40 m尺度为聚集分布,>40 m尺度变为随机分布,而花楷槭在整个研究尺度上均为聚集分布.除白桦和花楷槭两者间在整个研究尺度上均为负相关以外,其余种群间均为小尺度上正相关、大尺度上负相关.臭冷杉和白桦种群间正相关的显著性强,其他种群间正相关性普遍较弱.样地内林隙形成木的空间格局表现为中小尺度聚集分布,随尺度增大趋于随机分布.掘根形成的林隙形成木的空间点格局呈单峰型分布,随机、聚集和均匀3种分布均有出现.折干形成的林隙形成木的空间点格局分布整体波动不大,小尺度上在随机和聚集分布间交替出现,到大尺度则归于随机分布.两者间的空间关联性分析表明,≤32 m尺度为显著正相关,>32 m尺度为不显著的负相关.     

东北林区4个天然针叶树种单木生物量模型误差结构及可加性模型

基于276株实测生物量数据,构建了东北林区红松、臭冷杉、红皮云杉和兴安落叶松4个天然针叶树种总量及各分项生物量一元、二元可加性生物量模型.采用似然分析法判断总量及各分项生物量异速生长模型的误差结构(可加型或相乘型),而模型参数估计采用非线性似乎不相关回归模型方法.结果表明: 经似然分析法判断,4个天然树种总量及各分项生物量异速生长模型的误差结构都是相乘型的,对数转换的可加性生物量可以被选用.各树种可加性生物量模型的调整后确定系数R_a²为0.85～0.99,平均相对误差为-7.7%～5.5%,平均相对误差绝对值<30.5%.增加树高可以显著提高各树种可加性生物量模型的拟合效果和预测能力,而且总量、地上和树干生物量模型效果较好,树根、树枝、树叶和树冠生物量模型效果较差.所建立的可加性生物量模型的预测精度为77.0%～99.7%(平均92.3%),可以很好地预估东北林区天然红松、臭冷杉、红皮云杉和兴安落叶松的生物量.