蒙古栎红松林演替模型FOROAK的研究

以森林动态斑块理论为基础建立了蒙古栎（ＱｕｅｒｃｕｓｍｏｎｇｏｌｉｃａＦｉｓｃｈ．）红松（ＰｉｎｕｓｋｏｒａｉｅｎｓｉｓＳｉｅｂ．ｅｔＺｕｃｃ．）林动态变化的林窗模型ＦＯＲＯＡＫ,该模型包括对树木生长的生物学过程和影响树木生长的环境因子模拟两部分。用两种不同面积大小的样地分析森林动态,确定蒙古栎红松林林窗面积为０．０５ｈｍ２。以实际调查数据检验模型,证明所得模型能合理预测森林变化过程,在预测树种组成上精度很高,实际调查和预测的树种断面积组成比在６０、１００和２７０年非常接近,在森林发育后期观测样地的树种组成与预测结果吻合程度良好。对裸地上森林模拟,表明森林的动态过程规律是,蒙古栎和白桦（ＢｅｔｕｌａｐｌａｔｙｐｈｙｌａＳｕｋａｃｚ．）在林分发育开始占优势,中期形成阔叶树和针叶树混交,但以阔叶树为主的森林,后期渐被红松取代。对现实原始林预测显示,森林未来３００年变化稳定,红松株数和生物量变化很小。     

中国东北森林生长演替模拟模型及其在全球变化研究中的应用

 NEWCOP模型是一个新的适于模拟东北森林的种类组成动态的林窗类计算机模拟模型,它通过模拟在每一个林分斑块上的每株树木的更新、生长和死亡的全过程来反映森林群落的中长期生长和演替动态。由于 NEWCOP模型是一个由气候变量驱动的生态系统模型,故可用于评价气候变化对东北森林生长和演替的影响。在东北大兴安岭、小兴安岭和长白山地区对NEWCOP模型进行了验证和校准。沿环境梯度对NEWCOP模型的数字模拟实验表明：它能准确地再现顶极森林中树种组成及其在东北地区的垂直分布规律和水平分布规律;能准确地再现大兴安岭、小兴安岭和长白山的主要类型森林的生长和演替规律;在一定的场合NEWCOP还可反映林分的径级结构;NEWCOP模型还具有对现有森林的跟踪模拟能力。应用NEWCOP模型评估了东北森林生态系统对可能气候变化的敏感性。在GFDL 2×CO2和GISS 2×CO2气候变化情景下,东北森林的种类组成将发生很大变化,落叶阔叶树将取代目前长白山、小兴安岭的红松(Pinus koraiensis)和大兴安岭的兴安落叶松(Larix gmelinii)成为东北森林主要树种,而针叶树将在地带性森林中占很小的比重,阔叶树中蒙古栎(Quercus mongolica)将是最重要的树种,它将成为小兴安岭和大兴安岭最主要树种;东北地区适于森林生长的区域将大幅度减少,这些变化主要发生在气候变化过渡期。东北森林对不同的气候变化情景有不同响应。但是,总的趋势是未来东北森林中落叶阔叶树的比重将大幅度增加。这些结论对在全球气候变化背景下,我国东北合理地选择造林树种和制定现有森林的保护经营策略具有一定参考价值。     

小兴安岭南坡红松林动态模拟

用林窗模型研究了小兴安岭南坡红松针阔混交林长期动态变化过程。通过有效性检验证明所得模型能够合理地预测森林的组成、结构和动态。以经营数据估计模型的参数后,运行模型模拟１２个树种６００ａ的演替动态,结果表明次生裸地的森林在几个世纪后能恢复到以红松为主的针叶树占优势的群落,演替呈现为树种组成差别很大的３个阶段：第１个阶段为０到７０ａ,这时阳性先锋树种在群落中占据优势,无论树种组成,生物量,生产力,阳性树种占的比例都最大;第２个阶段为７０～３００ａ,在这个阶段中,硬阔叶树占优势,呈现了树种多样性最大的一个阶段,阳性阔叶树种还未退去,耐阴针叶树种已开始增多;第３个阶段为３００ａ之后,针叶耐阴树种开始在群落中占据优势,并且整个群落的树种组成、生物量和生产力变化很小,林分的各种特性呈现具有一定波动的相对稳定态。     

不同针阔树种造林比例下小兴安岭森林景观的动态模拟

采用空间直观森林景观模型（LANDIS）模拟了不同针、阔树种造林比例（P1,100%阔叶树;P2,70%阔叶树、30%针叶树;P3,50%阔叶树、50%针叶树;P4,30%阔叶树、70%针叶树;P5,100%针叶树）和采伐后完全依赖天然更新（P6）6种预案下2001—2201年小兴安岭友好林业局森林景观的动态变化.结果表明：人工更新造林措施可以有效地促进研究区森林资源的恢复,但单一营造针叶树的预案会使其阔叶树的面积百分比低于P6预案,而单一地营造阔叶树会导致该预案下针叶树的面积百分比低于P6预案;随着针叶树种造林比例的增加,针叶树（红松和落叶松）所占面积比例随之增加;随着阔叶树种造林比例的增加,阔叶树（蒙古栎）所占面积亦随之增加;人工更新造林措施减少了研究区白桦的分布面积.不同的造林措施不仅改变树种所占的面积百分比,还影响其空间格局：随着针叶树种造林比例的增加,针叶树（红松和落叶松）的聚集度指数随之增加;随着阔叶树种造林比例的增加,阔叶树（蒙古栎）的聚集度指数随之增加;人工更新造林措施对白桦的聚集度指数无明显影响.     

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。     

长白山阔叶红松林演替序列水分利用效率特征

水分利用效率是反映植物水分利用的客观指标,对其研究有助于了解陆地生态系统的碳水耦合机制。本研究利用稳定碳同位素技术分析了长白山阔叶红松林演替序列下3种林分(中龄杨桦林、成熟杨桦林、阔叶红松林)中优势树种的水分利用效率。结果表明: 3种林分的水分利用效率在不同演替阶段存在阔叶红松林＞中龄杨桦林＞成熟杨桦林的大小顺序,且同一树种在不同林分中水分利用效率不同,中龄杨桦林中山杨和白桦的水分利用效率高于成熟杨桦林,阔叶红松林中水曲柳的水分利用效率远高于其在中龄杨桦林,阔叶红松林中色木槭和蒙古栎的水分利用效率高于其在成熟杨桦林;优势树种的水分利用效率存在木材类型上的差异,总体呈现环孔材树种＞散孔材树种;阔叶红松林优势树种中,阔叶树种和针叶树种的水分利用效率在生长季呈现两种不同的变化趋势,水曲柳、色木槭、蒙古栎、紫椴总体呈现先减小后增加的趋势,而红松呈现先增加后减小的趋势。生长季阔叶红松林的水分利用效率与温度呈显著负相关。不同的水分利用效率是长白山阔叶红松林优势树种适应演替进程、响应气候和环境变化的策略之一。     

长白山红松阔叶混交林森林天然更新条件的研究

研究长白山红松阔叶混交林森林天然更新的变化规律及其条件,红松阔叶混交林是长白山主要的森林类型,保存不多,对于研究以前森林经营有重要意义。研究的目的在于揭示红松天然更新规律及其与森林组成结构的关系。研究结果表明,红松阔叶混交林天然更新与森林群落类型,海拔,森林植物条件及人类活动等干扰极大关系,一般在陡坡或山脊上胡枝子作树红松林中,那里林冠郁闭度达到80％－90％或更大,林分中红松组成也更大,红松天然更新良好。每公顷有红松幼苗和小幼树万株以上,但是在郁闭的红松林冠下,很少能长大。在大部分的阔叶红松混次林中,除了林冠比较郁闭的地方外,针叶树包括红松在内的天然更新通常稀少,每公顷仅有幼苗幼树数千株,其中大部是阔叶树,随着海拔上升到一定范围,在更新中云冷杉的成分增加,老择伐迹地由于林下植被密,常常缺乏更新。74．2％耐荫树种的幼苗幼树是在林冠下观查到,它们70％以上分布于离立木2．5 m以内,这正好等于林木平均冠幅的半径,所以,红松和耐荫树种幼苗的更新最好是在郁闭的林分下。     

Dynamics in foliar litter decomposition for Pinus koraiensis and Quercus mongolica in a snow-depth manipulation experiment

气候变化导致的冬季雪被格局变化将改变地表水热环境及分解者活性, 从而显著影响高寒地区森林凋落物分解过程。2014-2016年采用凋落物分解袋法, 研究了帽儿山森林生态站人工林控雪模拟试验下红松(Pinus koraiensis)和蒙古栎(Quercus mongolica)的凋落叶于雪被期和无雪期不同阶段的分解动态。控雪试验包括增雪、除雪和对照3个处理。结果发现: 树种、控雪处理、分解阶段以及环境因子(凋落物层平均温度、冻融循环次数、有机层全氮、全磷含量等)均影响着凋落叶分解率。分解试验的两年内, 不同控雪处理下红松凋落叶的分解率为52.1%-54.5%, 蒙古栎为53.9%-59.1%。两种凋落叶的分解系数均以增雪处理最大, 除雪处理最小。此外, 控雪处理改变了两种凋落叶雪被期或无雪期对分解总量的贡献率。与对照相比, 增雪处理使红松和蒙古栎凋落叶雪被期的分解贡献率分别提高9.1%和10.4%; 而除雪处理使两种凋落叶无雪期的分解贡献率分别提高10.4%和12.7%。因此, 由气候变化带来的冬季雪被改变不但会显著影响温带森林凋落叶的分解过程, 而且会改变雪被期和无雪期的分解量对年分解总量的贡献率。     

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.     

长白山次生杨桦林样地：物种组成与群落结构

 长白山次生杨桦林是该地区阔叶红松林经皆伐和火烧等破坏后恢复形成的主要次生林类型之一,是阔叶红松林次生演替系列中的重要阶段。参 照巴拿马巴洛科罗拉多岛（Barro Colorado Island, BCI）50 hm² 热带雨林样地的技术规范,于2005年在长白山北坡的自然保护区内建立了 一块5 hm²的次生杨桦林长期监测样地,对样地内所有胸径≥1 cm的木本植物进行了详细的定位调查。对样地的物种组成与群落结构的分析表明 ：次生杨桦林样地物种组成丰富,共包括16科28属44种;区系特征明显,北温带成分占主要部分;样地内被监测的树木个体数为20 101,不包 括分枝的独立个体数为16 565;优势树种明显,从个体数、平均胸径、胸高断面积和重要值等分析来看,演替先锋树种白桦(Betula platyphylla)和山 杨(Populus davidiana)在群落中占有绝对优势地位,但从径级结构来看,它们的更新却非常差,随着演替的进展,这些先 锋树种将逐渐走向衰亡;阔叶红松林中的主要树种如红松(Pinus koraiensis)和紫椴(Tilia amurensis) 等已经在次生杨桦林中占有了一定的 比例,林下更新良好,逐渐进入林冠层并最终取代杨桦等成为该森林的优势种;从物种的空间分布格局来看,演替先锋树种和阔叶红松林中的 主要树种并没有表现出明显的聚集性分布格局,而其它的小乔木和灌木树种则表现出明显的聚集性分布格局,但与地形并没有表现出明显的相 关性,相关结论还需要进一步分析。     

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。     

长白山阔叶红松林不同演替阶段土壤团聚体粒径组成及有机碳含量变化

阔叶红松林是我国东北重要的原生群落,其土壤团聚体在森林生态系统碳固定中具有重要作用.本研究采用空间代替时间的方法,选取白桦幼龄林、白桦中龄林、白桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林5个不同演替序列,通过湿筛法研究长白山天然针阔混交林群落恢复演替中土壤团聚体粒径组成及有机碳含量的变化.结果表明: 土壤团聚体粒径组成受演替过程影响较大,不同演替阶段下土壤团聚体各粒级所占比例差异显著.团聚体平均质量直径随演替的进行表现为先升高再降低的单峰形式,且最高点出现在白桦成熟林阶段.土壤中不同粒级的团聚体内有机碳含量随着演替的进行呈先增加后略有下降的趋势,且团聚体内有机碳含量最大值出现在阔叶红松成熟林阶段.在同一演替阶段下,0～5和5～10 cm土层(除演替末期的阔叶红松过熟林外)中的各粒径团聚体内有机碳含量都随着粒径的减小而增加,而10～20 cm土层中的各粒径团聚体内有机碳含量都随着粒径的减小而减小.从演替初期的白桦幼龄林到演替末期的阔叶红松过熟林,每个样地内的同一粒径团聚体内有机碳含量均具有明显的垂直分布特性,均随着土层深度的增加而显著降低.     

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．     

蒙古栎红松林演替模型FOROAK的研究

Based on forest dynamics theory, gap model FOROAK was developed for simulating long-termdynamics of Mongolian oak (Quercus rnongolica Fisch. )-Korean pine (Pinus koraiensis Sieb. et Zucc. )forest. The model included two parts: biological growth and environmental impacts on growth. Different areapatches were used in simulating forest changes. The results showed that this forest gap was 0.05 hm2. Themodel testing demonstrated that it could reasonably simulate forest dynamic process, and had a very highaccuracy to predict species compositions. The observed species basal areas was similar to the predicted at 60,100 and 270 year forests, the observed species compositions were similar to the predicted at old forest period.Complex changes were found through modeling forest dynamics of bare ground. Mongolian oak and white birch( Betula platyphylla Sukacz. ) dominated at early stage, forest dominated by broad leaved species was formedat middle stage, and then Korean pine dominated at latter stage. The prediction of current primary forestshowed that it was steady during the next 300 year period, the number of trees and the biomass of Korean pine changed very little.     

邻域竞争对长白山阔叶红松林关键树种生长的影响

林木间的竞争是影响树木生长、形态和死亡的主要因素.单木邻域竞争分析能够反映个体间相互作用规律及其距离范围,对于减缓林木竞争、促进林木生长具有重要意义.为弄清竞争对阔叶红松林林木生长的影响,本研究基于Hegyi单木竞争指数和邻域分析方法,探讨了长白山原始阔叶红松林中的5个关键树种——红松、紫椴、水曲柳、蒙古栎和春榆(胸高断面积合计占80%)竞争的邻域半径,并分析了竞争对关键树种生长和死亡的影响.结果表明:红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎4个树种单木竞争的邻域半径均为11 m,春榆为13 m.关键树种单木邻域竞争强度与其生长量的对数呈显著负相关,与树木个体的大小呈显著正相关;竞争强度对树木生长影响的相对重要性随着个体的生长而降低.邻域竞争显著增加了关键树种的死亡率.本研究表明长白山阔叶红松林中邻域竞争对关键树种的生长和存活有重要影响,研究结果对阔叶红松林关键树种竞争环境的调整和生产力的提升具有指导意义.     

不同类型人工阔叶红松林高等植物物种多样性

采用Shahnon—Wiener多样性指数、均匀度指数和优势度指数等指标研究了辽宁东部山区人工营造20年生5种阔叶树水曲柳、刺愀、紫椴、色赤汤、白桦与红松形成的混交林及人工红松纯林内各层次高等植物物种多佯性,并对该6种林分的垂直结构进行比较。结果表明,人工阔叶红松混交林内植物种类丰富,数量较多;红松纯林内的植物种数仅为人工阔叶红松混交林的42％～52％,植物总数量只有混交林的11％～37％。人工阔叶红松林各层次高等植物物种多样性均好于人工红松纯林,但与原始阔叶红松林相比。人工阔叶红松林的物种多样性还较低。在林分垂直结构方面,人工阔叶红松混交林的成层现象明显,层次结构复杂,垂直多样性丰富;红松纯林只有1个主林冠层,灌木层、草本层较矮,林分垂直结构单一。     

长白山红松阔叶林不同演替阶段优势种的变化

以皆伐后长白山红松阔叶林4个不同演替阶段的林分为对象,分析其群落和优势树种的变化特征.结果表明:在长白山红松阔叶林不同演替阶段中,乔木树种的丰富度、Shannon多样性和Simpson优势度变化较小,多度和均匀度变化较大.随着演替的进程,群落的优势树种组成发生变化,种数逐渐减少,优势种的胸高断面积加和和最大重要值逐渐增加,说明不同演替阶段群落的优势种地位不断提高.长白山红松阔叶林的演替过程是白桦、山杨、黄檗、春榆等阳性或半阴性树种不断减少,而紫椴、水曲柳、红松、色木槭等阴性树种不断增加的过程.