采伐对小兴安岭落叶松-泥炭藓沼泽温室气体排放的影响

利用静态箱-气相色谱法,研究了择伐和皆伐对小兴安岭落叶松-泥炭藓沼泽CH4、CO2、N2O排放的影响.结果表明:采伐改变了落叶松-泥炭藓沼泽CH4和N2O的季节排放规律,其中对照样地的CH4为夏季吸收、秋季排放,N2O夏秋季吸收;择伐样地的CH4和N2O在夏季集中排放;皆伐样地的CH4在夏秋季排放,N2O则在夏季吸收、秋季排放.但采伐对CO2季节排放规律的影响,均为夏季春季秋季.采伐改变了CH4、CO2和N2O的源汇功能,对照样地为CO2的排放源、CH4和N2O的弱吸收汇;采伐地的CO2排放量下降了1/4,并转化为N2O弱排放源,为CH4的弱排放源或强排放源.择伐样地温室效应贡献潜力较对照样地下降了24.5%,皆伐地则提高了3.2%.     

长白山森林／沼泽生态交错带群落和环境梯度分析

揭示了森林－沼泽过渡带群落的结构、生产力、植物多样性等群落梯度和交错环境梯度的相关规律,并结合交错区环境梯度分析这些群落特征形成机制,为维持、保护与经营管理这一交错带生物资源提供了理论依据。将长白山地区森林和高、中、低位沼泽所形成的三大类型过渡带研究对象,采用样带网格的调查方法,并应用系统软件分析方法建立了经验回归模型,研究了森林／沼泽生态交错带群落的种类组成、群落建群种径级结构与年龄结构、植物多样性、群落生产力及其随生态交错带环境梯度变化趋势。结果表明,森林／沼泽生态交错带群落结构特征、植物多样性、群落生产力均随着交错带环境梯度的变化而呈现有规律的分布格局,沿着沼泽至森林方向的交错区环境梯度,群落建种种发生更替现象;群落种类数目呈现指数递增趋势;群落的径级结构呈现双曲线分布规律性;年龄结构一般呈三次式分布规律;揿样性呈二次式梯增分布趋势;群落生物量均呈现三次函数曲线递增趋势,表现出群落梯度和环境梯度的高度相关性。     

长白山林区森林/沼泽交错群落的植物多样性

本研究应用样带网格调查方法,对森林／沼泽交错区上6种群落的植物多样性状况、优势种类与分布以及交错区环境梯度进行了研究。结果表明：森林／沼泽交错区植物多样性具有沿着交错区环境梯度逐渐增高的趋势;发育成熟的交错群落具有最高的植物多样性,且高于相对应的典型森林群落。由于交错区群落存在着沼泽植物类群、森林类群以及交错区群落的优势种类群,故发育成熟的交错区群落种类较丰富,一些优势种种群数量为森林中的5倍。因为交错区的生境对于满足这些种类的生活史具有重要作用。森林／沼泽交错群落的特征与交错区环境梯度以及两个植被类型的特征密切相关。     

用地统计学方法对落叶松人工纯林表层细根生物量的估计

 采用地统计学的变异函数分析方法定量研究了落叶松（Larix olgensis）纯林表层（0～10 cm）细根的空 间异质性特征,利用地统计学的克里格内插法结合定积分,对落叶松纯林表层细根（<2 mm）的生物量进 行了估测。结果表明：1）6种林龄（14～40 年）的落叶松人工纯林表层细根的变异函数曲线理论模型均 为球状模型,空间变异主要是由结构性因素引起,且空间自相关程度均属中等以上（空间结构比>25%）。 14、19、22、26、32、40年生的落叶松纯林表层细根的空间变异尺度分别为1.76、3.40、1.02、4.12、 3.37和5.58 m。在所研究的林龄范围内,随林龄的增长,落叶松纯林表层细根的空间变异尺度近似呈直线 增长（p =0.074 4）。2）非参数统计的成对样本符号检验结果表明,变异函数分析结果基础上的克里格 内插法适用于落叶松纯林表层细根生物量的估计。利用此估计值,拟合其与位置坐标值之间的多元回归关 系均为二元十次余弦级数多项式。利用此多项式,通过定积分的方法（积分区间为整块样地的大小）,估 计出14、19、22、26、32、40年生的落叶松纯林表层细根生物量分别为1.097 3、1.434 0、1.185 4、 0.974 3、1.682 6、1.255 6 Mg• hm-2。3）在本次调查的林龄范围内（14～40年）,落叶松纯林表层细 根的现存量近似相等（α=0.037 3）,土壤表层单株细根生物量与林龄之间呈极显著的指数增长关系（α =0.002）。4）采用地统计学的克里格空间插值,结合多元回归和定积分的方法,可以实现落叶松人工林 表层细根生物量的准确估计。     

大兴安岭天然沼泽湿地生态系统碳储量

采用碳/氮分析仪测定法与标准木解析法,研究大兴安岭5种典型天然沼泽湿地(草丛沼泽、灌丛沼泽、毛赤杨沼泽、白桦沼泽和落叶松沼泽)的生态系统碳储量(植被和土壤)、净初级生产力、植被年净固碳量及其沿沼泽至森林方向过渡带水分环境梯度的分布格局,揭示其空间变异规律性,并定量评价寒温带5种典型天然沼泽湿地的碳储量与固碳能力及其长期碳汇作用。结果表明:①5种天然沼泽湿地的植被碳储量分布在(0.48±0.08)—(8.33±0.66)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度呈递增趋势;②土壤碳储量分布在(19.21±6.17)—(38.28±4.86)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度却呈递减趋势;③生态系统碳储量分布在(27.54±7.16)—(38.76±4.58)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度基本呈恒定分布规律性,且以湿地土壤碳储量占优势地位(69.8%—98.8%);④植被净初级生产力分布在(0.68±0.10)—(1.08±0.12)kg.m-.2a-1之间,毛赤杨沼泽最高,草丛沼泽、灌丛沼泽、白桦沼泽居中,落叶松沼泽最低,且总体上低于温带森林湿地而高于寒温带天然落叶松林;⑤植被年净固碳量分布在(0.32±0.09)—(0.51±0.06)kgC.m-.2a-1,毛赤杨沼泽最高(高于全球植被平均年净固碳量)、灌丛沼泽和白桦沼泽居中(达到或接近全球平均值)、草丛沼泽和落叶松沼泽最低(略低于全球平均值),故这5种沼泽湿地均属于碳汇功能相对较强的湿地植被类型。     

长白山溪流河岸带森林木本植物多样性沿海拔梯度分布规律

采用样带网格调查方法和α、β多样性指数分析方法,研究了长白山河岸带原始林和次生林群落木本植物多样性沿海拔梯度分布规律及其对采伐干扰的响应.结果表明：不同海拔区域河岸带原始林群落均由11～13个树种组成,其在群落中的地位随海拔升高而发生变化,阔叶树种优势地位逐步被针叶树种所取代,采伐干扰不仅改变了群落树种丰富度及其在群落中的地位,而且使针叶树种取代阔叶树种的趋势有所增强;河岸带原始林群落物种多样性沿海拔梯度呈现出中、低海拔区域相对较高且比较恒定(2.454～2.544),高海拔区域(2.250)下降的分布规律,采伐干扰改变了其沿海拔梯度分布格局(波动型),加大了不同海拔区域群落间的波动性(2.174～2.692);河岸带原始林群落树种沿海拔梯度的变动速率相对较低(1.5～3.5),且群落相似性较高(0.85～0.94),采伐干扰使次生林群落树种沿海拔梯度的变动幅度增大(0.5～6.0),群落相似性下降(0.68～0.91),但次生林群落沿海拔梯度分布仍具有较高连续性.     

地统计学方法在长白落叶松人工林凋落物现存量估测中的应用

采用地统计学的变异函数分析方法定量研究了15年生落叶松(Larix olgensis)人工纯林凋落物层重量的空间异质性特征,利用地统计学的克里格内插法结合定积分,对凋落物层的重量进行了估测.结果表明1)不同分解层次的凋落物重量的变异函数曲线理论模型均为球状模型,空间变异主要是由结构性因素引起,且空间自相关程度均属中等以上(空间结构比＞25%).2)非参数统计的成对样本符号检验结果表明,变异函数分析结果基础上的克里格内插法适用于凋落物重量的估计.利用此估计值,拟合其与位置坐标值之间的多元回归关系均为二元十次余弦级数多项式.利用此多项式,通过定积分的方法(积分区间为整块样地的大小),估计出15年生落叶松人工纯林中凋落物层的未分解、半分解、完全分解和腐殖质层的重量分别为4.7753、5.4129、8.0742、10.9269t hm-2.3)采用地统计学的克里格空间插值,结合多元回归和定积分的方法,可以实现落叶松人工林凋落物层重量的准确估计.     

火干扰对小兴安岭毛赤杨沼泽温室气体排放动态影响及其影响因素

利用静态箱-气相色谱法,对小兴安岭轻度火烧毛赤杨沼泽CH4、CO2、N2O生长季排放通量进行研究.结果表明:火烧使毛赤杨沼泽生长季CH4排放通量提高485.2％,CO2和N2O排放通量分别下降45.5％、24.8％.火烧未改变CH4季节性排放规律,但改变了CO2、N2O季节性变化规律.火烧样地CH4排放通量与土壤15cm温度间存在显著正相关性关系而与水位相关性不显著,火烧样地CO2排放与土壤0-30 cm温度呈显著或极显著正相关,与水位极显著负相关.对照样地CO2排放通量与土壤0-15 cm温度呈显著或极显著正相关,与水位极显著负相关,火烧使毛赤杨沼泽CH4排放源的强度增强,CO2、N2O的排放消弱,全球温室潜势下降约为43.34％.     

小兴安岭典型草丛沼泽湿地CO2、CH4和N2O的排放动态及其影响因素

2007年6～10月,采用静态箱-气相色谱法,同步研究了小兴安岭典型修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放通量的季节动态及其与环境因子的关系,估算CO2、CH4和N2O的生长季排放量,探讨了沼泽湿地碳与氮的源汇关系.结果表明:草丛沼泽生长季节温室气体排放量以CO2占绝对优势(99.61%),CH4的排放量次之(0.39%),N2O的排放量最低(0.000 7%),且为碳、氮的吸收汇(分别为固定量的53.93%和0.04%);CO2、CH4和N2O生长季平均排放通量依次为487.89、1.88和0.004 mg·m-2·h-1,且具有明显的季节变化特征,CO2和N2O的最高排放量均出现在夏季(6月24日至8月14日和7月14日至8月14日),CH4的最高排放量出现在夏秋季(8月24日至9月24日),其中,CO2季节变化与空气温度和0～20 cm土壤温度具有显著相关性(p＜0.05),CH4与空气温度具有显著相关性(p<0.01),N2O与水位具有显著的负相关性(p＜0.05).     

排水造林对小兴安岭沼泽甲烷排放的影响

沼泽排水造林是近年来小兴安岭湿地遭受到的主要干扰类型之一.以小兴安岭天然沼泽湿地-苔草(Carex schmidtii)沼泽和灌丛沼泽,以及沼泽排水后营造(大垄排水造林)的10a和20a兴安落叶松(Larix gmelinii)人工林为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法观测兴安落叶松人工林甲烷通量与天然苔草沼泽和灌丛沼泽的差异及其相关环境影响因子,探讨排水造林对甲烷通量的影响及其影响机制.结果表明:天然沼泽和落叶松人工林甲烷通量都有明显的季节变化规律,但人工林甲烷通量峰值出现的时间和频率与天然沼泽不同,峰值相对较小,有吸收甲烷的现象出现.10a和20a落叶松人工林甲烷排放通量显著(10a落叶松人工林p=0.005,20a落叶松人工林p=0.009)低于天然苔草沼泽和灌丛沼泽的平均值.苔草沼泽、灌丛沼泽、10a和20a落叶松人工林生长季(150d)甲烷排放总量分别为(6.66±8.31)g · m-2 · a-1,(0.32±0.31)g · m-2 · a-1,(0.13±0.50)g · m-2 · a-1和(-0.11±0.20)g · m-2 · a-1.沼泽排水造林后甲烷排放量减少的主要原因为水位下降和维管植物的减少;此外,排水沟相对面积减少也是导致人工林甲烷排放速率降低的原因之一.