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%.     

长白山阔叶红松林叶片气孔导度与环境因子的关系

通过对阔叶红松林主要树种叶片的野外测定,研究了长白山阔叶红松林叶片气孔导度对环境因子的响应,结果表明,阔叶红松林叶片的气孔导度与瞬时光合有效辐射（PAR）和温度（Ta）呈正相关,而与水汽压亏损（PVD）呈负相关。对气孔导度模型的验证表明：Jarvis的非线性模型比Ball的线性模型更适于阔叶红松林叶片的气孔导度模拟。长白山阔叶红松林叶片的气孔导度对环境因子的响应模型为：gs=PAR（1.606T2a＋118.19Ta-1878.67）/（355.70＋PAR）（-430.433＋VPD）。此模型有助于进一步估算叶片光合作用,通过尺度化模拟阔叶红松林群落生产力以及土壤-植物-大气系统之间的水热交换奠定了基础。     

长白山阔叶红松林夏季温度特征研究

森林是陆地生态系统的重要组成部分 ,而森林生态系统的生产、呼吸等生态过程都受温度的制约。对森林温度特征的研究 ,是揭示森林生态系统功能 ,评估森林对环境综合效益的基础。早在 2 0世纪初 ,德国学者Ｇｅｉｇｅｒ[8] 就作了赤松林气温日变化研究 ,随之 ,后人也作了大量的相关工作 ,对森林温度特征认识逐步深化[1～ 3,5,7] 。长白山阔叶红松林是我国东北东部中温带湿润气候区最重要的森林植被类型 ,是中国东北样带东部最典型的生态系统。它对调节气候 ,稳定生态平衡有着重要作用。此研究通过对长白山阔叶红松林林内空气温度与土壤温度进行…     

长白山阔叶红松林退化生态系统的土壤呼吸作用

选择处于全球变化中国东北样带东部典型生态系统的长白山阔叶红松林作为研究区,采用动态气室-CO₂红外分析法测定了森林生态系统不同退化阶段的土壤呼吸作用.结果表明：在生长季,长白山阔叶红松林不同退化阶段的土壤呼吸动态变化呈单峰型曲线,在7-8月达到最大值;不同退化阶段林地土壤呼吸大小顺序为：杨桦林＞蒙古栎林＞阔叶红松林＞硬阔叶林＞裸地.其中,杨桦林和蒙古栎林样地的碳释放量分别为对照阔叶红松林的1.4和1.3倍,硬阔叶林和裸地的碳释放量分别为对照阔叶红松林的88%和78%.     

中国东北地区阔叶红松林与兴安落叶松林的碳通量特征及其影响因子比较

北半球中高纬度的森林生态系统在全球碳循环过程中扮演着非常重要的角色。基于中国东北地区阔叶红松林与兴安落叶松林2007年和2008年2a生长季的涡度相关通量资料及气象观测资料,比较分析了两类生态系统的碳通量特征及其环境控制因子。结果表明:研究期间,阔叶红松林与兴安落叶松林都表现为碳吸收,强度分别为199gCm-2(阔叶红松林2a生长季平均值)与49gCm-2(兴安落叶松林2008年生长季);阔叶红松林碳吸收强度在生长季的大部分时段都大于兴安落叶松林。半小时尺度上,两类生态系统的呼吸作用均与10cm土壤温度呈显著的指数相关,兴安落叶松林生态系统呼吸的温度敏感性(Q10=3.44)显著大于阔叶红松林(Q10=1.90);日尺度上,阔叶红松林与兴安落叶松林碳释放/吸收的转变临界温度为10℃左右。研究期间,兴安落叶松林生态系统的水分利用效率高于阔叶红松林生态系统。     

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.     

长白山阔叶红松林主要树种凋落叶分解速率及其与叶性状的关系

阔叶红松林是我国东北地区地带性顶级森林群落,对维持区域生态系统稳定性具有重要作用。对阔叶红松林内主要树种凋落叶分解过程及影响因素进行研究,有助于增加长白山阔叶红松林生态系统的基础数据,为明确阔叶红松林的养分循环和物质流动提供依据。选取了长白山阔叶红松林内30个常见乔灌树种和16个凋落叶性状,采用野外分解袋法和室内样品分析等方法研究了长白山阔叶红松林内主要树种凋落叶分解速率及其与凋落叶性状的关系。1年的野外分解实验表明,30个树种的凋落叶重量损失率表现出较大差异。不同树种凋落叶的重量损失率在20.56%—92.11%之间,以红松(Pinus koraiensis)质量损失率最低,东北山梅花(Philadelphus schrenkii)质量损失率最高。不同生活型树种的凋落叶在质量损失率上存在显著差异,以灌木树种凋落叶的质量损失率最高,小乔木次之,乔木树种质量损失率最低。Olson模型拟合结果表明,不同树种凋落叶的分解速率k以红松最低,瘤枝卫矛(Euonymus verrucosus)最高,分别为0.24和1.64。不同树种分解50%和95%所需的时间分别在0.43—2.86年,1.83—...     

长白山阔叶红松林生态系统碳动态及其对气候变化的响应

应用基于干物质生产理论的过程模型（Sim-CYCLE）估算了1982—2003年间长白山阔叶红松林生态系统总第一生产力（GPP）、净第一生产力（NPP）、净生态系统生产力（NEP）及其季节动态变化以及碳储量（WE）、植物碳储量（WP）和土壤碳储量（WS）,并分析了这些指标在当前气候情景和碳平衡情况时的差异及其对未来气候变化情景的响应.结果表明：在当前气候情景下, 长白山阔叶红松林GPP、NPP和NEP分别为14.9、8.7和2.7 Mg C·hm^-2·a^-1,三者分别比实测值减少2.8 Mg C·hm^-2·a^-1、增加1.4 Mg C·hm^-2·a^-1和增加0.2 Mg C·hm^-2·a^-1;长白山阔叶红松林6—8月的NEP占全年总量的90%以上,其中,7月最高（1.23 Mg C·hm^-2·month^-1）;研究区WE、WP和WS分别为550.8、183.8和367.0Mg C·hm^-2,其与实测值均具有较高的一致性.从当前气候情景下到达碳平衡前,长白山阔叶红松林碳储量均有不同程度的增加,GPP和NPP分别为17.7和7.3 Mg C·hm^-2·a^-1,表明研究区碳“汇”的作用随着碳储量的增加逐渐减弱;温度增加2 ℃时,不利于长白山阔叶红松林GPP、NPP和NEP的增长,CO²浓度倍增则可有利地促进三者的增长,CO²浓度倍增、温度增加2 ℃对GPP、NPP和NEP增幅的影响与单纯CO₂浓度倍增的影响相似,气候变化情景对长白山阔叶红松林碳储量的影响规律与对生产力幅度的影响相同,这可能是生态系统生产力影响碳积累所致.     

长白山阔叶红松林生态价位分级与生态系统经营对策

引入生态价位概念,以长白山阔叶红松林为对象,采用层次分析法进行了生态价位划分．长白山阔叶红松林的生态系统价值评价综合指数由物理环境因素、群落结构组成、干扰状况3方面8个指标构成,包括坡度、土层厚度、土壤母质稳定性、结构盖度指数、物种多样性指数、更新力指数、优势种寿命和干扰度．采用层次分析法取得相应指标的系数;根据综合评价指数分布范围划分了3个生态价位类型,即低生态价位,综合指数1～1．874;中生态价位,综合指数1．874～2．749;高生态价位,综合指数2．749～3．623;对典型样地进行了生态价位分级,分析了各个生态价位类型森林的主要特征,据此提出了相应的生态系统管理对策,即高生态价位阔叶红松林采用封禁保护型自然经营,中生态价位阔叶红松林采用生态修复型半自然经营,低生态价位阔叶红松林采用近自然生态重建型经营。     

气候变化对阔叶红松林不同演替阶段红松种群生产力的影响

本文以长白山地区阔叶红松林不同演替阶段(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始红松林)内红松种群作为研究对象,采用树轮学与相对生长式相结合,获取红松种群净初级生产力(NPP)连年生长(1921—2006年)数据以及相对增长率的年际变化数据,建立红松种群NPP与年际和季节性气候因子的关系,分析不同气候时期长白山阔叶红松林不同演替阶段内红松种群NPP年际变化特征及其对气候变化的响应差异.结果表明： 研究期间,不同演替阶段红松种群NPP与气候因子响应关系存在差异.随着温度上升,次生杨桦林红松种群NPP与上年生长季和当年生长季低温由显著负相关关系转变为显著正相关关系;次生针阔混交林红松种群NPP由与当年春季最低温度的正相关关系转变为与上年和当年生长季温度的显著正相关关系,气候因素对次生针阔混交林红松种群NPP影响的滞后效应增强;原始红松林红松种群NPP与温度的相关性减弱,与上年生长季降水量的正相关关系增强.研究区气候变化表现为低温和平均温度显著上升,而最高温度和降水没有明显变化.气候变化有利于提高演替初级阶段次生杨桦林和演替中级阶段次生针阔混交林内红松种群生产力,尤其是次生针阔混交林,而对演替顶极阶段红松种群NPP影响不明显.     

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。     

长白山地区森林生态系统树附生苔藓植物群落分布格局研究

 以苔藓植物盖度为指标,应用双向指示种分析(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)对长白山地区不同森林类型36个样地的树附生苔藓植物群落分布格局进行了研究。结果表明,长白山地区树附生苔藓植物的分布格局与森林植被类型相对应,可分成落叶松林、岳桦林、暗针叶林、暗针叶林与红松阔叶林间过渡林、红松阔叶林、白桦林6类树附生苔藓植物群落类型,文章分析了影响树附生苔藓植物群落生态分布的环境因素。     

中性大气稳定度条件下林冠湍流特征模拟

基于欧拉二阶闭合模型,利用2003年长白山阔叶红松林微气象资料,计算并分析了长白山阔叶红松林林冠内/上的湍流特征.结果表明:模拟得到的平均风速廓线与实测值吻合;雷诺应力在林内衰减较大,而近地面处几乎没有动量传输贡献;湍流强度、速度方差和速度偏度在林冠与大气交界面处达到最大,同时剪切也达到最强;速度偏度越大,则湍流间歇性越强,并且向下的湍涡越难穿透林冠内部;林内深处的大部分湍流能量不是由局地产生,而来自于林上.     

长白山红松阔叶混交林紫椴枝条的分解实验

研究了长白山北坡椴树（Tilia amurensis）枝条的分散进程,实验结果揭示,分解率是与各实验地的植被类型,海拔,生长季月平均大于5℃的积温等密切相关。其枝条分解的保存率（Y）与分解年龄（x）的相关,可用指数模型：Y＝e^-kx来拟合,在红松阔叶混交林,红松外叶混交林,岳桦去冷杉林及岳桦林中椴树枝条分解常数K分别为－0.168与－0.127,－0.102和－0.094。枝条原重量50％的分解年龄在上述4个森林中分别是4,5,6和7a。实验还指出,在长白山红松阔叶混交林皆伐迹地的实验条件下适当的蔽荫和浇水对分解有正面影响。而且,枝条的分解率主要是以长白山不同海拔植被类型的温度条件而转移,特别是生长季的积温。     

长白山寒温带风灾区植被受损与灾后变化程度及其影响因素

1986年台风袭击了长白山,在西、南坡的寒温带针叶林和岳桦林带形成了大量林窗.为了探究在强风干扰下寒温带森林植被受损和变化特征,揭示植被受损与灾后变化规律及其影响因子,2017年在长白山海拔1600～1800 m设立研究区.利用遥感资料,对研究区依据植被破坏程度和灾后变化程度进行植被差异分区,并布设了40个样方进行植被调查.结果表明: 按森林结构的受损程度可将长白山寒温带风灾区分为3个等级,轻度破坏、中度破坏和重度破坏,其中,中度破坏区的面积最大,其次是轻度破坏区、重度破坏区.乔木受损差异显著,轻度破坏区、中度破坏区和重度破坏区乔木优势种的数量分别减少20%、50%和85%,岳桦的抗风性大于鱼鳞云杉,大径级岳桦的抗风性大于小径级的岳桦.植被受损程度与坡度的相关性最强,随着坡度的增加,受风灾破坏程度减小.1987—2017年间,长白山寒温带风灾区的植被发生明显变化,根据变化的程度可将研究区分为3个等级:变化快、变化中等和变化慢,其中,变化中等的区域面积最大,其次是变化慢、变化快的区域;植被变化程度与海拔的相关性最强,随着海拔的增加,植被变化变慢.乔木的恢复较慢,鱼鳞云杉略好于岳桦;植被变化主要表现在灌木层和草本层,变化快的区域灌木层发育好于草本层;变化中等的区域草本层发育好于灌木层;变化慢的区域灌木层发育差异大,但草本层总体上表现为低矮稠密.     

长白山林区森林生物量变化定量驱动分析

根据研究区单木生物量模型及森林资源清查资料计算样地生物量,采用试验精度较高的遥感模型进行4期遥感数据的森林生物量估算,获得区域单位面积生物量变化值,并利用bootstrap方法对引起这种变化的气象因素、森林经营活动因素和社会经济因素等驱动因子进行变量筛选,利用偏最小二乘算法建立不同时间段的森林生物量变化驱动模型,计算变量投影重要性指标（VIP）定量刻画各因素对森林生物量变化的影响重要程度.结果表明：目前人为因素对长白山林区森林生物量变化的影响程度（VIP值）已经小于自然因素,说明国家对林区的森林保护政策已经起到了明显的效果.本文拓宽了森林生物量变化驱动分析的内容,引入了VIP值对森林生物量的变化驱动因子进行定量刻画,为定量分析森林生物量的变化提供了一条新的途径.     

基于景观尺度过程模型的长白山地表径流量时空变化特征的模拟

运用已建立的景观尺度生态系统生产力过程模型EPPML对长白山自然保护区地表径流量的季节动态和空间分布特征进行了模拟,对其与环境因子间的相互关系进行了分析．模拟结果表明,长白山自然保护区地表径流量的季节进程表现出明显的三峰型,6月和9月出现低谷,8月达最大(2．58mm·d^-1),与土壤含水量的季节变化趋势十分相似．1995年地表径流量的模拟值平均为0．203m·年^-l,空间分布随海拔升高呈现明显增加的趋势,最高为高山流砾滩(0．619m·年^-1),最低为阔叶红松林(0．081m·年^-1)．年地表径流量与叶面积指数(LAI)呈极显著负相关指数关系(R^2＝0．857)．年地表径流量与气温和总辐射呈负相关关系(R^2分别为0．965和0．836),与降水量、相对湿度和风速呈正相关关系(R^2均大于0．950),还与土壤特性密切相关。     

温度对温带和亚热带森林土壤有机碳矿化速率及酶动力学参数的影响

研究了温度对长白山阔叶红松林、鼎湖山常绿阔叶林2个不同纬度的森林土壤有机碳矿化速率和酶动力学参数的影响.结果表明:土壤有机碳矿化速率(C_min)随着温度的增加而增加,长白山土壤C_min及其温度敏感性(Q_10(Cmin))显著高于鼎湖山土壤.长白山土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)和β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)的酶动力学参数潜在最大反应速率(V_max)和半饱和常数(K_m)高于鼎湖山土壤,但鼎湖山土壤的催化效率(V_max/K_m)高于长白山土壤,表明随着温度的升高,土壤βG和NAG的V_max和V_max/K_m增加,K_m降低,即酶与底物的结合程度增加.鼎湖山土壤βG的Q_10(Vmax)、Q_10(Km)高于长白山土壤,这与土壤Q_10(Cmin)结果不一致.增温对长白山和鼎湖山森林土壤有机碳矿化及酶动力学参数的影响机制不同,在土壤生物化学过程对增温响应的模型中应区别考虑.     

长白山风灾景观30年格局变化过程分析

以长白山自然保护区内的由1986年台风形成的风灾景观为研究对象。选取1987年、1993年、1999年、2004年、2010年和2016年遥感影像进行解译。利用Fragstats 4.2软件对景观格局指数进行定量分析,并用主成分分析法与景观综合评价指数相结合的方法对景观格局变化做出综合评价,揭示风灾后30年景观格局变化过程。结果表明：(1)草本-灌木的优势度不断下降;阔叶林和针叶林在恢复过程中先以增加大斑块为主,后期面积增加主要是以小斑块为主;岳桦林恢复过程中先以增加小斑块为主,后期以大斑块连片生长。(2)小而分散的斑块在恢复过程中转换为大而集中的斑块,景观趋于均质化。(3)草本-灌木,阔叶林,针叶林,岳桦林四种斑块类型在恢复过程中呈现一种演替关系。(4)确定了分别与景观规模、形状和景观聚散度相关的两个主成分,作为表征景观恢复性的关键指标。(5)在30年的恢复期中,研究区整体景观格局质量得到提升,但恢复缓慢,与风灾前依然相差较大。(6)多次强风干扰可以形成长白山西、南坡非标准的垂直带谱。