长白山森林生态系统中椴树叶分解进程的研究

研究结果表明,椴树叶分解过程适合用指数衰减方程来表达,随海拔和植被类型的上升,在1－5号标准地,椴树叶分解常数分别为－0．391,－0．339,－0．257,－0．198和－0．125,即随海拔升高,分解速度下降,光水条件的实验表明,60％－80％的庇荫条件下,分解较快,浇水多的比浇水少的分解快,在实验区条件下,水分条件比光照条件影响更明显,与红松针叶的分解实验相比,二者规律极为相似,而且分解速率相差甚微。     

红松针叶的凋落及其分解速率研究

在长白山森林生态系统研究中,对红松（pinus koraiensis)针叶凋落情况及其分解过程进行研究,表明,红松针叶一般可存活3－4a,调查中存活的为6a。红松叶的寿命与光照密度相关,在针中密集及透光不足的地方针叶寿命较短。红松针叶凋落后,在林地上分解较快,一般4a后其干重保持率为16．6％。模拟实验证明,红松针叶的分解率与海拔和植被类型密切相关。在海拔低的红松阔叶林下,因气温高,分解较快;在海拔较高的云冷杉红松林和岳桦林中分解速度变慢,在高山苔原带分解最慢。     

长白山北坡不同林型内红松年表特征及其与气候因子的关系

运用树木年轮学的基本原理和方法,选取了长白山北坡保存完好的典型性植被阔叶红松林,探讨了杨桦红松林和椴树红松林内建群种红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候要素的响应.结果表明,长白山北坡红松的径向生长对降水较为敏感,杨桦红松林和椴树红松林中,红松年轮宽度均与当年7月以及上一年9月的降水呈显著正相关关系.不同林型内红松的生长与气候因子的关系也有差异.椴树红松的年轮宽度还与上年7月的降水显著负相关,与当年3、4月份的平均气温呈显著正相关.而杨桦红松林内红松年轮宽度和平均温度没有显著的相关关系.特征年分析进一步验证了响应函数相关分析的结果,即当年生长季以及上年生长季末的降水充足促进了红松的径向生长;椴树红松林中,初春温度的升高有利于红松的生长.     

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。     

长白山各植被带主要树种凋落物分解速率及模型模拟的试验研究

2001～2003年在长白山自然保护区内3个垂直植被带的典型群落红松阔叶林、云冷杉林和岳桦林内,利用网袋埋藏法对群落内的6个主要优势乔木树种凋落物进行埋藏分解试验,研究凋落物分解速率及其变化动态;同时利用分解模型,模拟预测凋落物的分解进展,为深入研究这6个树种的营养策略、群落养分循环等奠定基础,也为森林生态系统管理提供理论依据.研究结果表明,所研究的6个树种凋落物都表现出随时间进程失重率增大的现象,但失重率并不与时间呈线性相关.在分解的638d（1.75a）后,6种叶凋落物的分解速率明显升高.到分解实验结止时（699d）,叶凋落物干重剩余率从小至大依次为白桦（24.56%）、紫椴（24.81%）、红松（38.48%）、鱼鳞云杉（41.15%）、岳桦（41.53%）和臭冷杉（42.62%）.枝凋落物分解速率明显低于叶,枝干重剩余率从小至大依次为紫椴（44.98%）、臭冷杉（64.62%）、红松（72.07%）、鱼鳞云杉（73.51%）、白桦（77.37%）和岳桦（80.35%）.在同一海拔高度,阔叶树种叶凋落物分解速率大于针叶树种.并且随着海拔的升高,叶凋落物分解速率逐渐减慢.模型分析预测结果表明,长白山北坡各垂直植被带的优势树种叶凋落物分解95%需4.5～8.0a;年分解系数为紫椴（0.686）〉白桦（0.624）〉 红松（0.441）〉 鱼鳞云杉（0.406）〉 臭冷杉（0.397）〉岳桦（0.385）;枝凋落物分解95%需7.8～29.3a,不同树种间的差异明显.枝年分解系数为紫椴（0.391）〉臭冷杉（0.204）〉红松（0.176）＞鱼鳞云杉（0.157）〉白桦（0.148）〉 岳桦（0.102）.     

长白山四种森林类型凋落物分解动态

2003年5月—2004年9月在长白山自然保护区北坡4个森林类型阔叶红松林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林和岳桦林内,利用凋落物原位减少法对4种森林类型的凋落物分解动态进行了研究。结果表明,凋落物现存量最大的为红松云冷杉林,依次为阔叶红松林、岳桦云冷杉林、岳桦林;凋落物分解速率与时间均呈指数关系,凋落物年分解常数为0.25～0.47,分解95%所需时间为18～39年,其中阔叶红松林凋落物年分解常数最大,依次为岳桦林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林。同一类型森林中,不同植物组分的年分解系数不同,一般是阔叶最大,针叶最小。     

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.     

松籽大战

红松是长白山地带性植被——红松阔叶混交林的建群种,它通过取食红松种子的野生动物维系着一条森林的生物链。自2000年始,以竞价承包方式对长白山保护区的红松种子资源进行大规模的开发利用和产业化生产经营。这一场关系到保护区红松天然林生态系统存废的重大环境事件,是继风倒木生产之后对长白山保护区的第二场重度人为干扰。     

长白山白桦(Betula platyphlla)纯林和白桦山杨 (Populus davidiana)混交林凋落物的分解

采用交互分解实验,研究长白山白桦叶片和白桦、山杨与水曲柳混合叶片在白桦纯林和白桦山杨混交林内的分解过程。两年的分解实验结果表明,两种类型叶片均存在一个快速分解阶段和一个慢速分解阶段,森林类型和凋落物类型对凋落物分解率的影响在快速分解阶段不显著而在慢速分解阶段显著;混交林内的环境促进了凋落物分解和养分元素释放;在同一林型内,底物质量高的混合叶片其分解率和养分元素释放率均大于底物质量低的白桦叶片;凋落物的底物质量在一定程度上可以抵消森林类型对凋落物分解的影响;白桦山杨混交林混合叶片分解速率和养分元素释放率要显著大于白桦纯林内的白桦叶片,说明白桦山杨混交林的物质循环速度和养分元素供应能力要显著大于白桦纯林。     

长白山白桦(Betula platyphlla)纯林和白桦山杨 (Populus davidiana)混交林凋落物的分解

采用交互分解实验,研究长白山白桦叶片和白桦、山杨与水曲柳混合叶片在白桦纯林和白桦山杨混交林内的分解过程。两年的分解实验结果表明,两种类型叶片均存在一个快速分解阶段和一个慢速分解阶段,森林类型和凋落物类型对凋落物分解率的影响在快速分解阶段不显著而在慢速分解阶段显著;混交林内的环境促进了凋落物分解和养分元素释放;在同一林型内,底物质量高的混合叶片其分解率和养分元素释放率均大于底物质量低的白桦叶片;凋落物的底物质量在一定程度上可以抵消森林类型对凋落物分解的影响;白桦山杨混交林混合叶片分解速率和养分元素释放率要显著大于白桦纯林内的白桦叶片,说明白桦山杨混交林的物质循环速度和养分元素供应能力要显著大于白桦纯林。     

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。     

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。     

基于景观尺度过程模型的长白山净初级生产力空间分布影响因素分析

对长白山自然保护区的净初级生产力(NPP)的空间分布格局进行了模拟,对它们与环境因子和植被因子间的相互关系进行了分析．结果表明,1995年NPP的模拟值平均为0．680kgC·m^-2·年^-1,变幅为0．105-1．241kgC·m^-2·年^-1(82．1％),其中阔叶红松林的NPP最高(1．084kgC·m^-2·年^-1)．环境条件决定了长白山植被年NPP空间分布的大趋势．土壤含水量对NPP的限制最大,呈负相关关系(R=-0.65),长白山植物生长一般不存在水分不足的问题．植被的NPP与LAI高度正相关(R＝0．81),当LAI增大到4-5m^2·m^-2时,NPP出现饱和．植被的NPP与冠层蒸腾量呈显著的正相关关系(R＝0．77)．岳桦林和阔叶林对环境因子、LAI和冠层蒸腾的响应与其它植被有较大差异。     

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。     

利用GIS和RS确定长白山自然保护区森林景观分布的环境范围

在对遥感数据进行景观分类和对环境因子进行空间表达基础上,在地理信息系统的支持下,确定长白山自然保护区森林景观分布的环境(包括年均温、年降水量、坡度和坡向)范围．结果表明。从苔原、岳桦、云冷杉到阔叶红松林,最适海拔高度范围依次为1780-2212、1705-1956、1042-1625、823-1184m;最适温度范围分别为-4．75～-2．40℃、-3．42～-2．07℃、-1．49-1．39℃、0．71-2．37℃;最适降水范围分别为1034～1110、1014-1060、883-1017、824-925mm;长白山自然保护区的森林景观主要分布在平、缓坡地上,并与坡向关系密切。苔原在各个坡向上均有分布。且在各个坡向上分布面积的变化不大;岳样、云冷杉林、阔叶红松林、山杨白样林主要呈现北、西北向分布,其次为东北、西向分布;落叶松林主要为东北向分布。其次为东和北向分布;疏林主要为西向分布,其次为西南、西北和南向分布;风倒区主要为西、西南、西北向分布。     

东北长白山垂直林带下现代表土花粉与植被关系

在长白山北坡5个垂直植被带的林下采集29个表土(苔藓)样品进行孢粉分析，同时将其结果作对应分析。结果表明，除个别样品，在长白山垂直植被带的孢粉组合中乔木花粉占优势，其中以松属和桦木属最多，在各植被带均有分布。松属花粉最高含量出现在以红松为主的针阔混交林带的孢粉组合中；桦木属花粉则大量见于亚高山岳桦林带和以栎桦为主的阔叶落叶林带，但前者伴有耐寒、旱的小灌从杜鹃花属花粉，而在后者中则见有大量蕨类孢子。阔叶落叶林带的孢粉组合是以类型多、百分含量高的落叶乔木花粉和大量蕨类饱子为特征。亚高山针叶林带的孢粉组合中出现数量众多的云杉属花粉。在高山苔原带孢粉组合中虽然乔木花粉略占优势，但极少或不见蕨类孢子，与其他植被带比较，草本植物和小灌丛花粉明鲜较多，其中杜鹃属花粉含量在草本中占优势，其中出现苔原带的指示花粉——仙女木属。     

东北长白山垂直林带下现代表土花粉与植被关系

在长白山北坡5个垂直植被带的林下采集29个表土(苔藓)样品进行孢粉分析,同时将其结果作对应分析.结果表明,除个别样品,在长白山垂直植被带的孢粉组合中乔木花粉占优势,其中以松属和桦木属最多,在各植被带均有分布.松属花粉最高含量出现在以红松为主的针阔混交林带的孢粉组合中;桦木属花粉则大量见于亚高山岳桦林带和以栎桦为主的阔叶落叶林带,但前者伴有耐寒、早的小灌丛杜鹃花属花粉,而在后者中则见有大量蕨类孢子.阔叶落叶林带的孢粉组合是以类型多、百分含量高的落叶乔木花粉和大量蕨类孢子为特征.亚高山针叶林带的孢粉组合中出现数量众多的云杉属花粉.在高山苔原带孢粉组合中虽然乔木花粉略占优势,但极少或不见蕨类孢子,与其他植被带比较,草本植物和小灌丛花粉明鲜较多,其中杜鹃属花粉含量在草本中占优势,其中出现苔原带的指示花粉--仙女木属.