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。     

帽儿山天然次生林内主要木本植物空间格局及更新特点

基于帽儿山次生林1 hm²样地的调查数据,将林分分为幼苗(树高H<30 cm)、幼树(H在30～130 cm或H>130 cm同时胸径DBH<5 cm)、中树(DBH 5～10 cm)、大树(DBH≥10 cm)4个大小级,运用O-ring点格局分析方法,分析帽儿山地区次生林内主要木本植物整体及树种人工补植红松、三大硬阔(水曲柳、胡桃楸、黄菠萝),以及榆树的各大小级空间格局及其关联性,探讨该地区次生林更新演替动向,为该地区森林的可持续经营提供依据.结果表明: 样地内更新幼苗2894株·hm^-2,幼树3337株·hm^-2,林分整体更新情况一般.对林分整体而言,幼苗分别与大树、中树和幼树在0～25 m、0～15 m、0～40 m的空间尺度上呈显著正相关,而在其余尺度上均呈显著负相关;幼树与大树、中树分别在0～15 m、0～25 m空间尺度上呈显著正相关,而在其余尺度上无显著关联;大树与中树则在所有尺度上均无相关性.对林分内优势树种而言,红松大树与幼树在所有尺度上主要呈负相关,而三大硬阔、榆树大树与幼树均以不相关为主.人工补植红松幼树与三大硬阔及榆树的各大小级在研究尺度上表现为以负相关为主,三大硬阔和榆树幼树与其他优势种各大小级只在20 m尺度内呈现负相关;三者两两之间在中树及大树阶段在20 m以上的尺度均不相关.帽儿山天然次生林还处于演替的进程当中,在今后的森林资源管理过程中,应当采取积极的人工干预措施促进林分更新,并适时对不合理的空间格局进行调整.     

辽东山区次生林乔木幼苗分布格局与种间空间关联性

在辽东山区次生林建立4 hm^2样地(200 m×200 m),研究0~50 m尺度范围内乔木幼苗分布格局及种间空间关联性.结果表明:在完全随机零模型下,0~20 m尺度上,95%的树种呈现聚集分布格局;0~16 m尺度上,19个树种呈现聚集分布;随着尺度的增加,聚集分布树种的比例逐渐减少,50 m尺度上,随机分布成为树种分布的主要形式;在异质性泊松过程零模型下,0~24 m尺度上,5%的树种呈现聚集分布,26~50 m尺度上,42%和58%的树种呈现随机和均匀分布.在完全随机零模型下,正相关树种对比例最高,且在50 m尺度下呈现正相关、负相关、无相关3种相关性的树种对比例相同;在异质性泊松过程零模型下,树种对主要呈现负相关,且随尺度增大,负相关的树种对比例逐渐升高.种子扩散限制和生境异质性在某种程度上解释了乔木幼苗的聚集分布格局,乔木幼苗强烈的聚集分布又促使种间空间关联性密切,更新群落稳定性较差.     

吉林蛟河针阔混交林多年生幼苗物种组成及其生境解释

为了解生物因素与非生物因素对吉林蛟河针阔混交林多年生幼苗物种组成、数量特征及其空间分布的影响,以吉林蛟河21.12 hm2针阔混交林监测样地为基础,在样地内按照机械布点的方式设置了128个5 m×5 m多年生幼苗监测样方,以乔木树种多年生幼苗(高度H≥30 cm,胸径DBH1 cm)为对象,分析多年生幼苗的物种组成与数量特征。以重要值排名前三的主要树种幼苗为对象,分析生物因素与非生物因素对其物种组成及多度的影响。结果表明:(1)本次共调查到871株实生幼苗,分属13科16属25种,均为样地内主要树种的幼苗,Simpson多样性指数为0.91,重要值排名前三的幼苗为色木槭(Acer mono)、白牛槭(Acer mandshuricum)和红松(Pinus koaiensis)。(2)生物成体因素对幼苗数量影响的尺度效应(10和20 m)在物种间存在差异。白牛槭幼苗数量在两个尺度都与其成体数量呈显著正相关。红松幼苗数量在两个尺度都与其成体胸高断面积之和呈显著正相关,与相对胸高断面积在20 m尺度呈显著负相关。色木槭幼苗数量在20 m尺度上与成体胸高断面积之和呈显著正相关,与相对胸高断面积则呈显著负相关,在10 m尺度上与成体数量呈显著正相关。同种成体对3种幼苗的数量没有表现出显著的密度制约效应。(3)回归结果表明:全部物种幼苗数量与胸高断面积之和、叶面积指数及土壤酸碱度呈显著正相关,与土壤湿度呈显著负相关。白牛槭、红松及色木槭幼苗数量与10个因子的相关性有较大差异,表明不同树种对不同的生境选择性存在较大差异。     

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.
     

长白山云冷杉针阔混交林主要树种空间分布及其关联性

应用点格局分析方法 O-ring函数,分析了长白山云冷杉针阔混交林主要树种以及各生长阶段的空间分布格局和空间关联性。结果表明:(1)林分整体、主要建群种冷杉、云杉和红松的径级分布呈倒"J"型分布,属于增长型种群。(2)林分整体、冷杉、色木槭在0—10 m小尺度上均呈聚集分布,其他尺度上以随机分布为主,云杉、红松和椴树在整个研究尺度上以随机分布为主。(3)冷杉和色木槭在较低龄级阶段小尺度上呈明显的聚集分布,较大尺度上呈随机分布或者均匀分布,冷杉聚集程度随着龄级增大而降低。(4)在冷杉、云杉、红松、椴树和色木槭5个树种组成的10个种对中,冷杉与红松、云杉与红松在小尺度0—10 m范围上以正相关为主;色木槭与冷杉、红松、椴树在小尺度0—5 m范围上主要以正相关为主;云杉和冷杉、椴树、色木槭在整个研究尺度上均以不相关为主。椴树和冷杉、色木槭在10—25 m尺度范围上以负相关为主。(5)幼龄层冷杉与乔木层冷杉在小尺度上呈显著负相关,与乔木层其他树种主要表现为不相关。     

地形对阔叶红松林幼苗更新的影响

依托黑龙江凉水国家级自然保护区9 hm²典型阔叶红松林动态监测样地的900个2 m×2 m多年生幼苗(H≥30 cm,DBH<1 cm)样方,基于2006、2008和2010年3次调查数据,分析了地形对幼苗建立的影响.结果表明: 样地内共有乔木幼苗26种,2006、2008和2010年的乔木幼苗总数分别为4514、6464和5611株·hm^-2.其中个体数前10位树种的幼苗数量占幼苗总数的90%以上.地形对8个主要乔木幼苗的分布有显著的影响,其中暴马丁香、冷杉、色木槭、春榆、花楷槭、紫椴和青楷槭幼苗与其成树分布基本一致,而红松幼苗的空间分布与成树分布有所不同.暴马丁香、冷杉、裂叶榆、青楷槭和紫椴幼苗的死亡与地形显著相关.暴马丁香、春榆、红松、冷杉、水曲柳、色木槭和紫椴新增幼苗与地形显著相关.
     

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。     

长白山不同演替阶段温带森林林下草本植物对乔木幼苗的影响

为了解次生针阔混交林和阔叶红松林林下草本植物对幼苗生长和存活的影响,基于长白山次生针阔混交林样地(Ⅰ)和阔叶红松林样地(Ⅱ),以246个1 m×1 m幼苗样方中乔木幼苗为研究对象,通过去除草本植物的对照试验探究草本植物对乔木幼苗高度生长和存活率的影响。结果表明,(1)群落水平上,草本植物去除有助于林下乔木幼苗的高度生长。次生针阔混交林和阔叶红松林中幼苗高度生长量在除草后较对照组均有显著提高,且阔叶红松林中幼苗高度增长在对照组和处理组中均高于次生针阔混交林。(2)去除草本植物对不同年龄级水平乔木幼苗高度生长影响不同。次生针阔混交林中,去除草本显著促进四年生及以上幼苗高度生长,对一至三年生幼苗影响不显著;阔叶红松中去除草本显著促进一至三年生幼苗高度生长,对四年生及以上幼苗影响不显著。(3)除草处理后,水曲柳幼苗高度生长量在两处样地均显著增加,假色槭幼苗高度增长量只在次生针阔混交林中显著增加,而其他幼苗高度增长量只在阔叶红松林中显著增加。(4)次生针阔混交林中,幼苗存活率与草本多度和物种数呈正相关关系,与草本盖度无相关关系;阔叶红松林中幼苗存活率与草本物种数呈正相关关系,与草本多度和盖度无相关关系。结果表明,草本植物会抑制乔木幼苗高度生长;虽可能在一定程度上有助于改善微生境,但未显著提高幼苗存活率。     

基于地形汇流值的东北天然次生林主要树种的生态位

以不同汇流值梯度作为资源轴,以树种重要值为生态位计测的资源状态指标,在集水区尺度上分析了东北天然次生林群落中主林层和演替层11个主要树种(水曲柳、胡桃楸、黄檗、紫椴、糠椴、山杨、白桦、枫桦、春榆、色木槭、蒙古栎)的生态位。提出相对汇流值生态幅和汇流值竞争指数的概念来丰富生态位的测度指标。研究结果显示:在各项生态位指标计算中,主林层以色木槭、蒙古栎以及先锋树种山杨和白桦为主,演替层则以色木槭、春榆、水曲柳、紫椴等原始阔叶红松林的主要阔叶伴生树种占优;另一方面,以群落分层为资源位,主林层和演替层各树种生态位的差异揭示了主要乔木树种在该地区天然次生林群落的演替系列中对资源的占有与利用的情况及其发展变化趋势。在集水区尺度上采用汇流值作为生态位的空间维度能够较好地反映植物种群在不同地形和水分梯度上生态位的时空分布特性。     

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.     

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.     

大兴安岭次生林空间分布格局及其尺度效应

研究大兴安岭落叶松林、白桦林和落叶松+白桦混交林3种次生林中,不同树种(落叶松、白桦和其他)和不同大小级(Ⅰ～Ⅴ级)树木的空间分布格局及其尺度效应。结果表明:3个林型中,仅落叶松林的更新数量达到良好状态,其余2种林型均为更新不良;各林型中,更新层幼苗、幼树的数量组成均与乔木层存在显著差异,且各林型中树木的直径(落叶松林和落叶松+白桦混交林除外)和树高分布也不够合理,3个林型均属于不稳定群落。各林型内林木空间分布整体以聚集分布为主,但方差/均值比率、负二项指数、Green指数、平均拥挤度和Morisita指数5个判别指数随尺度的变化显著不同,并以线性递增(40%)、幂函数递增(22%)和负二次多项式(20%)趋势为主。Ⅰ～Ⅲ级的更新层林木在不同尺度上以聚集分布为主,而乔木层(Ⅳ～Ⅴ级)在多种分布格局间波动,其对尺度的响应同样以线性递增(44%)、幂函数递增(15%)和负二次多项式(12%)为主。同一林型和取样尺度下,林木空间聚集程度整体随着林木大小级的增加呈线性下降趋势。各林型中,非优势树种的种群格局规模往往大于优势树种,而更新层林木空间格局规模大于乔木层。     

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.     

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。     

目标树抚育对亚热带天然次生灌丛群落结构和多样性的影响

在浙江省临安市选择典型天然次生灌丛,分别进行封禁和目标树抚育,探讨灌丛恢复为乔木林的可能性.结果表明: 4年后,与未管护(对照)相比,封禁和目标树抚育后群落平均胸径分别提高1.3和2.6倍,平均高度分别提高0.5和1.1倍;目标树抚育林木出现了对照林分没有的4.5～8.5 cm径阶和4.5～8.5 m树高阶,形成了4 m高的新林层;灌木层物种丰富度和多样性指数没有因抚育而下降;封禁管理维持了群落的树种组成,遵循原有的演替方向;目标树抚育显著改变了群落的树种组成,提高了目的树种的重要值,近期有可能恢复成为针阔混交林群落.与封禁相比,目标树抚育在优势林木胸径和高度生长、树种组成改善等方面更能达到预想的目标.在有条件经营的情况下,可以选择目标树抚育模式对天然次生灌丛进行管理,从而达到加快群落恢复演替形成乔木林的目的.     

喀斯特次生林幼树更新空间分布格局及种间关联性

本研究以贵州省喀斯特典型区域紫云苗族布依族自治县撂荒30余年后自然恢复形成的次生林为对象,设置140 m×120 m固定样地,系统调查样地内幼树更新,并采用空间点格局分析方法分析幼树更新优势种群在不同空间尺度下的分布格局和种间关联性。结果表明: 调查样地中幼树共计1291株,包括39个树种,其中光皮桦、化香、马尾松、枫香和山杨5个树种的幼树个体数量总和达83.7%,重要值总和达77.8%,为幼树更新的优势树种。光皮桦、化香和枫香3个幼树优势种群的空间分布格局在0～60 m空间尺度上均呈现较强的聚集分布;马尾松和山杨2个幼树优势种群在小尺度上呈现聚集分布,大尺度上则随机分布。幼树优势种群空间关联性多呈现正关联,仅马尾松与枫香和山杨在小尺度呈现正关联,大尺度呈现不相关。调查样地5个幼树优势种群空间分布格局及种间关联性差别较大,可能与树种的生物学特性、生境及空间资源的利用密切相关。目前,林分多以先锋树种为主,群落结构不稳定;以马尾松和光皮桦为优势种群的松-桦混交林可能成为下一阶段演替方向,建议通过森林经营措施加快植被恢复进程。     

濒危植物野生东北红豆杉群落特征及保护策略

以长白山自然保护区野生东北红豆杉种群为研究对象,在野生东北红豆杉的主要分布区设置4块标准地(50 m×50 m),运用群落生态学方法统计野生东北红豆杉的树木特征(树高、胸径、冠幅等),立地条件,林分状况等,分析野生东北红豆杉在分布地区的群落物种多样性特征。所调查的4个样地共有木本植物32种,隶属17科24属,草本植物53种,隶属于23科41属。不同样地的Simpson指数和Shannon指数变化一致,样地C4的均匀度Pielou指数为草本层>灌木层>乔木层,其余的样地均为灌木层>乔木层>草本层。Margalef丰富度指数显示,除了样地C4的草本层物种丰富度最大之外,其余3个样地都是乔木层物种丰富度指数最大。在4个样地中,野生东北红豆杉的重要值偏低,在群落中不占优势。野生东北红豆杉所在的群落主要以红松、长白鱼鳞云杉、紫椴等针阔叶树种组成的混交林。根据这种现象,提出了野生东北红豆杉的保护策略,为野生东北红豆杉资源的保护、繁育和利用提供了合理建议和有效途径。