大兴安岭林区兴安落叶松人工林土壤有机碳贮量

通过样地调查,研究了大兴安岭林区10、15、26和61年生兴安落叶松人工林0～ 40cm土壤有机碳(SOC)贮量,以及原始兴安落叶松林皆伐后营造人工林过程中SOC碳源/汇的变化.结果表明:随林龄的增加,兴安落叶松人工林SOC贮量呈现先减少后增加的趋势,转折点在林龄15 ～26 a.与原始落叶松林相比,兴安落叶松人工林土壤碳库初期(10 ～26 a)表现为碳源,之后逐渐转变为碳汇,林龄61 a时SOC贮量达158.91· hm-2.兴安落叶松人工林土壤碳库的垂直分布表现为初期下层SOC贮量高于上层,26 a后上层高于下层,说明人为干扰对该地区森林土壤碳库垂直分布产生了强烈的影响.大兴安岭林区兴安落叶松人工林的主伐年龄以＞60 a为宜.     

长白山国家自然保护区及其周边地区生态脆弱性评估

在全球变化与人类活动的双重冲击下,探究自然保护区及其周边区域的生态脆弱状况对于保证区域的生态安全和人类自身的可持续发展至关重要.以长白山国家自然保护区及其周边30 km缓冲区为研究区域,结合“敏感度-恢复力-压力度”概念模型和空间主成分分析法评估保护区内外2005和2015年的生态脆弱状况并分析其背后的主要驱动因子.结果表明:2005和2015年,保护区内外的生态脆弱性等级均以潜在脆弱、微度脆弱和轻度脆弱为主,该区域的生态脆弱状况总体处于较好水平;2005—2015年间,保护区内外整体的生态脆弱性呈现略微上升趋势,区内、外发生退化的区域面积分别为254和967 km²,区内、外对该趋势的贡献占比分别为30.8%和69.2%;区内生态脆弱性在空间格局上的变化主要与净初级生产力(NPP)、植被覆盖度和距离道路最近距离的变化有关,而在区外,主要与NPP、植被覆盖度、国内生产总值(GDP)密度的变化有关.     

长白山落叶松与鱼鳞云杉生长-气候关系的种间差异

为阐明不同树种间树木径向生长对气候变化的响应及其时间稳定性,本研究以长白山北坡高海拔处(1600～1750 m)落叶松和鱼鳞云杉为研究对象,运用年轮年代学方法探究树木径向生长与气候的关系.结果表明: 研究区落叶松生长与当年6月最高气温呈显著正相关,与当年6月降水呈负相关;鱼鳞云杉与当年5月最高温度呈显著正相关.冗余分析进一步表明,落叶松生长主要受夏季温度的影响,鱼鳞云杉生长主要受春季温度的制约.在1959—2014年,落叶松生长-夏季温度关系相对稳定;对于鱼鳞云杉,自1986年以来其与春季温度的相关性减弱,可能由于最高温度降低导致树木生长减慢.本研究结果可以为预测气候变化情景下长白山针叶树种生长的响应趋势提供数据支持和理论参考.     

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.     

长白山苔原带土壤碳、氮矿化对氮沉降的响应

高山苔原生态系统的土壤无机氮含量较低,对氮的缓冲性弱而易受外源氮输入的影响.本研究以长白山北坡苔原带土壤为研究对象,通过室内培养试验,以NH₄NO₃为外加氮源,设置3个施氮水平:对照(CK,0 kg·hm^-2),低氮(N₁,25 kg·hm^-2),高氮(N₂,50 kg·hm^-2),分析长白山苔原带土壤碳、氮矿化对氮沉降的响应.结果表明: 氮添加处理对长白山苔原带土壤碳矿化速率影响不显著,但对土壤碳矿化累积矿化量影响显著,N₂抑制了土壤的碳矿化作用.培养40 d后,氮添加处理提高了土壤无机氮含量;而培养80 d后,N₂与N₁的无机氮含量差异不显著,但都明显高于CK,氮输入促进了土壤氮的矿化.培养过程中,N₁处理下的微生物生物量碳、氮高于N₂和CK处理,说明低氮输入对土壤微生物活性的促进作用更明显.在未来氮沉降增加的背景下,长白山苔原土壤碳、氮周转可能加快,提高土壤无机氮含量.土壤中无机氮含量增加,虽然可以为植物生长提供更多生长所需的氮素,但也提高了土壤氮素的流失风险.     

我国东北天然林保护工程区森林植被的碳储量

以东北天然林保护工程区森林生态系统为对象,通过对其主要森林类型进行调查,探讨天保工程经营区划对森林植被固碳现状的影响,并结合已有的东北林区生物量与蓄积量数据库,建立了东北林区主要树种组的生物量-蓄积量回归模型,然后以第7次森林资源清查为基础,对东北天保工程区森林植被碳储量进行估算,以期为全国森林生物量的估算和天保工程的评估提供参考。结果表明,不同经营区之间(重点公益林、一般公益林和商品林)森林植被碳密度的差异并不显著,这可能与天然林保护工程实施初期经营区划的标准、样地的选择以及天保工程实施过程中粗放的管理方式有关。东北天保工程区森林植被碳储量为1045 Tg C,占东北、内蒙古三省森林植被总碳储量的68%;工程区以天然林为主,占工程区总植被碳储量的97%。工程区森林植被平均碳密度为41 Mg/hm2,较东北、内蒙古三省平均植被碳密度高14%;工程区植被碳密度随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林的13 Mg/hm2到过熟林的63 Mg/hm2。因此,继续加强天然林保护工程的实施,提高其林分质量,这对未来我国森林碳汇潜力的增加和森林的可持续发展都具有重要的意义。     

辽东山区典型森林生态系统碳密度

以辽东山区典型森林生态系统为研究对象,通过系统的样地调查并结合辽宁省2009年森林资源二类调查资料,利用异速生长方程和植被类型法对典型森林生态系统不同组分碳密度及碳储量进行估算.结果显示,辽东山区森林生态系统碳密度为300.050Mg· hm-2,各层碳密度的大小顺序为:土壤层(232.452 Mg·hm-2)＞乔木层( 63.237Mg · hm-2)＞凋落物层(3.529 Mg·hm-2)＞灌木层(0.558 Mg · hm-2)＞草本层(0.274Mg·hm-2).乔木层碳密度随着林龄的增加而增大,灌木层碳密度随着林龄的增加而减小,土壤、草本和凋落物层碳密度在不同龄组间的变化没有明显的规律性.辽东山区305.852×104 hm2的生态系统碳储量为917.709 Tg C,其中生物量碳储量为206.751Tg C,土壤碳储量为710.959 Tg C,土壤碳储量是生物量碳储量的3.44倍.通过比较本次调查结果与以往研究结果发现,利用森林清查资料,由于低估了幼龄林的乔木碳密度,导致辽东山区的乔木碳储量低估,且以往研究中用简单的换算系数高估了林下植被碳密度,但远低估了土壤碳密度.     

冠层光谱组成对红松和蒙古栎幼苗生长和光合荧光特性的影响

本研究选择长白山阔叶红松林优势树种红松和蒙古栎幼苗为对象,研究其植株形态、生长和光合荧光特性对5种光谱处理的响应。结果表明: 红松与蒙古栎的形态结构与生长主要受蓝光与紫外B区(UV-B)辐射调控。滤除蓝光后两种幼苗的植株叶面积比和相对生长速率均显著降低,而滤除UV-B辐射显著增加了红松的叶面积比和相对生长速率,分别上升了41.8%和47.7%,降低了蒙古栎的株高、总叶面积和生物量积累。滤除UV-B辐射显著降低了2种幼苗的光合荧光调节能力,红松的下降幅度较低,其非调节性耗散的量子产量(Φ_NO)升高31.6%,反映光合荧光调节能力的Φ_NPQ/Φ_NO值降低37.5%。2个树种幼苗具有明显不同的光谱适应策略,蒙古栎幼苗偏向于利用光谱变化调整自身形态增加光捕获能力,而红松更注重调整光合荧光特征以提高碳同化效率。     

长白山北坡林线岳桦种群空间分布格局

许多自然林线具有的趋同特征之一即乔木树种高生长受限,常演化为矮曲状或类似于灌木的形态(即树种的灌木型)占据高山植被带,因此研究林线树种乔木型与灌木型的结构、功能差异有助于进一步理解林线形成的原因。种群分布格局作为种群相对位置定量化描述的基本特征,可以表征物种对环境适应性选择的结果,反应生态过程的综合作用。利用点格局方法,研究长白山北坡林线岳桦种群各生活史阶段、两种生活型的分布格局,结果表明,长白山北坡林线岳桦树高生长受到限制,1.5—3.0m是一个关键的树高生长阶段;相比于老树、中树,幼苗和灌木型岳桦更为均匀,对空间的异质性选择更弱;林线岳桦发育过程中,存在一个生活型分离的重要阶段。此外,相对于老树,灌木型分布更为均匀,表明低矮、多枝这种相对紧凑的生活型更适宜在过渡带生存,乔木型岳桦和灌木型岳桦可能代表着不同的生存策略。     

择伐对阔叶红松林资源可持续利用的影响

科学评估目前的择伐方式对森林结构与功能的影响对区域森林资源的可持续利用具有重要意义。以择伐过的阔叶红松林为研究对象,并以原始林为对照,分析了择伐对物种组成、林分结构以及对木材生产的影响。结果表明,低强度择伐(≤20%)对物种组成和蓄积结构均没有显著影响,而高强度择伐则显著改变了物种组成和蓄积结构。择伐后林分蓄积量均显著小于原始林,不同择伐强度间没有显著差异。择伐显著影响了用材树种的数量和质量,导致择伐后样地中用材树种的株数和蓄积量均显著减少,严重影响了林分的木材持续生产能力。因此,从阔叶红松林木材可持续利用角度来看,需要重新思考红松不作为采伐树种的用材林经营技术模式。