冰雪灾害对江西九连山常绿阔叶林的影响

以江西九连山国家自然保护区常绿阔叶林为对象,研究林分不同层次优势种受灾程度,分析物种海拔、坡度对受灾程度的影响。结果表明:乔木上层和中层树木以断稍为主,乔木下层树木以断稍和腰折为主,小树和幼树以压弯为主。在平均受损指数MDI(Mean Damage Index)方面,乔木上层米槠MDI值最高,拟赤杨最低; 乔木中层鸭公树MDI值最高,浙江新木姜子最低; 乔木下层米槠MDI值最高,浙江新木姜子最低; 小树米槠MDI值最高,细枝柃最低; 幼树二列叶柃MDI值最高,狗骨柴最低。海拔对不同林分层次树木的部分受损指标有显著影响(P<0.05); 整体上,不同林分层次树木的受损指标在700～760 m海拔生境高于640～700 m海拔生境。不同坡度生境下树木的受损指标均无显著差异(P>0.05)。     

长白山温带森林不同演替阶段群落功能性状的空间变化

群落构建机制研究是生态学研究的热点。长白山自然保护区拥有完整的原始阔叶红松林生态系统, 近年来随着物种多样性丧失愈发严重, 对该地区开展群落构建机制研究显得尤为重要。该研究以长白山不同演替阶段的3块5.2 hm ²固定监测样地(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始椴树红松林)为研究对象, 通过采集样地内主要树种的6个关键功能性状(叶面积、比叶面积、叶片厚度、叶氮含量、叶磷含量、最大树高), 分析不同空间尺度下(5 m × 5 m, 10 m × 10 m, 20 m × 20 m, 30 m × 30 m, 40 m × 40 m, 50 m × 50 m和60 m × 60 m)及不同演替阶段群落性状空间值的变化, 结合零模型的模拟结果对长白山温带森林演替过程中的群落构建机制进行讨论。结果表明: 种库大小对于研究结果具有重要影响。在较大的种库下, 环境过滤作用影响显著。而在样地水平进行研究时, 演替早期和中期, 群落性状空间值与零模型模拟值无显著差异, 在演替的晚期, 群落性状空间值显著高于零模型模拟值。结合多个群落功能多样性指数分析发现, 环境过滤和竞争作用共同决定该地区顶级群落的物种组成。在演替早期大量物种迁入, 群落内物种间存在强烈的资源竞争, 而随着演替进行, 部分物种逐渐被竞争排除出群落, 群落中的物种呈现明显的生态位分化, 竞争作用是维持物种共存的主要机制。     

阔叶红松林不同林层和生长阶段树木生长对采伐强度的响应

采伐是调整林分结构的重要手段。不同林层的树木对采伐强度有着不同的响应方式。但以往考察采伐对树木生长的影响时多采用定性或简单定量的方法(如按树高等距)划分森林的垂直层次, 这就忽略了同一林层内不同树种间和不同发育阶段树木生长的差异。该研究在吉林蛟河天然阔叶红松(Pinus koraiensis)林内建立轻度(胸高断面积采伐强度17.3%)、中度(34.7%)、重度(51.9%)采伐以及对照(不采伐)样地, 跟踪调查采伐后自然恢复2、4、7年保留木的生长动态。根据不同树种每一个体所处的林层位置和生长发育阶段, 将保留木划分为3个组别: 林冠层树种的成熟个体(I)、林冠层树种的未成熟个体(II)以及林下层树种的全部个体(III), 比较不同恢复时期各组别树木的生长对于采伐强度的响应差异。结果表明, 第II组树木的平均胸径相对生长速率(0.033 cm·cm^-1·a^-1)显著高于第I (0.016 cm·cm^-1·a^-1)和III组(0.018 cm·cm^-1·a^-1)。总体来看, 采伐促进了大多数林冠层优势树种(第I、II组)的生长, 尤其是第II组树木的相对生长速率随采伐强度的增加而增加, 但第I组树木的相对生长速率只在重度采伐样地显著高于对照样地。然而林冠层少见种的生长速率并未受到采伐活动的显著影响。值得注意的是, 第I和II组树木生长对于采伐的响应都存在一定的时间滞后, 伐后短期内(2年)采伐样地与对照样地的生长速率没有显著差异, 而采伐对树木生长的促进效果在伐后2-4年才开始出现, 并在随后的监测期内持续存在。各组别树木的相对生长速率均随初始胸径的增大而降低, 且这种负相关关系的斜率随采伐强度增加逐渐增大, 表明随着采伐强度增加, 较小的树木个体从减弱的竞争中获益更多, 呈现出更加明显的生长释放现象。     

长白山不同演替阶段针阔混交林群落物种多度分布格局

为解释长白山温带森林群落构建和物种多度格局的形成过程, 该文以不同演替阶段的针阔混交林监测样地数据为基础, 采用中性理论模型、生物统计模型(对数正态分布模型)和生态位模型(Zifp模型、分割线段模型、生态位优先模型)拟合森林群落物种多度分布, 并用χ ²检验、Kolmogorov-Smirnov (K-S)检验和赤池信息准则(AIC)选择最佳拟合模型。结果显示: 中性模型能很好地预测长白山温带森林不同演替阶段植物群落的物种多度分布。在10 m × 10 m尺度上, 5种模型均可被χ ²检验和K-S检验接受, 但中性模型拟合效果不如对数正态分布模型、Zifp模型、分割线段模型和生态位优先模型, 表明小尺度上中性过程和生态位过程均能解释群落物种多度分布, 但生态位过程的解释能力相对较大。而在中大尺度上(30 m × 30 m、60 m × 60 m和90 m × 90 m), 中性模型为最优拟合模型, 并且随着研究尺度增加, 生态位模型和生物统计模型逐渐被χ ²检验拒绝, 表明中性过程在长白山针阔混交林群落物种多度分布格局形成中的作用随着研究尺度增加而逐渐增大。该文证实了中性过程在长白山温带针阔混交林群落结构形成中具有重要作用, 但未否认生态位机制在群落构建中的贡献。因此, 温带森林群落构建过程中中性理论和生态位理论并非相互矛盾, 而是相互融合的。在研究森林群落物种多度分布时, 应重视取样尺度和演替阶段的影响, 并采用多种模型进行拟合。     

长白山过渡带红松和鱼鳞云杉径向生长对气候因子的响应

利用树轮生态学方法, 研究了长白山阔叶红松林和暗针叶林过渡带优势树种红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)的生长特征及其与气候因子的关系, 以期揭示气候响应关系的种间差异性。结果表明, 红松和鱼鳞云杉年平均径向生长量与生理年龄显著相关, 红松先于鱼鳞云杉达到最大年生长量, 且红松年平均生长速率显著高于鱼鳞云杉(p < 0.001); 红松和鱼鳞云杉对气候的响应存在差异, 红松与7月份的月平均温度和降水显著正相关, 而鱼鳞云杉与5月平均温度显著正相关, 与5月降水显著负相关。响应面分析进一步证实, 红松生长主要与生长季温度和降水相关, 而生长季初期的降水是限制鱼鳞云杉生长的主要原因。全球变暖有利于红松径向生长, 红松种群有向高海拔上升的可能。     

不同林龄阔叶红松林林下簇毛槭的性比格局及雌雄个体的空间分布

为探讨不同发育阶段林分下的雌雄异株植物与性别相关的性比格局和空间分布, 以5.2 ha的中龄林和1.0 ha的老龄林固定监测样地内簇毛槭(Acer barbinerve)雌、雄植株的定位观测数据为基础, 对比分析了长白山不同林龄的阔叶红松林中的已花簇毛槭的性比格局、空间分布及其与环境因子间的关系。研究结果表明: 中龄林和老龄林中雌树的胸径均显著大于雄树, 总体上性比极显著偏离1:1。随着树木的生长, 性比由偏雄性转变为不再偏离1:1, 这可能是因为雄树始花胸径较小所致。O-ring单变量点格局分析显示中龄林样地中的雌树和雄树符合异质性泊松分布, 老龄林样地中的雌树和雄树均完全随机分布。O-ring双变量点格局分析显示, 在随机标签假设下, 中龄林中的雌树和雄树在1-4 m尺度上空间负相关, 在4-100 m尺度上空间独立, 老龄林中的雌树和雄树在所有尺度上空间独立。簇毛槭在中龄林和老龄林中不同的空间分布格局说明中龄林中簇毛槭分布的斑块性相对明显, 随着林分的发育, 郁闭度较高的老龄林样地中环境异质性降低, 环境因子对簇毛槭分布的影响减弱。典范冗余分析(redundancy analysis, RDA)表明在中龄林中, 林分密度只能解释3.73%的雌树分布的变异, 与雄树分布的相关性不显著, 叶面积指数和非生物因子对雌树和雄树的影响均较弱; 老龄林中簇毛槭的分布与生物因子和非生物因子的相关性均不显著。     

吉林蛟河针阔混交林树木生长的空间关联格局

以吉林蛟河21.12hm2(660m×320m)针阔混交林样地为对象,利用2009年和2014年森林生长观测数据,研究树木生长的空间自相关格局及其生境影响机制。在样地生境型划分结果的基础上,采用Ripley's L(r)函数分析不同生境型中树木种群空间分布特征;利用标记相关函数分析不同生境型中树木生长特征的空间关联格局。研究结果表明:(1)红松(生境型3:1—5m)、蒙古栎(生境型3:1—3m)、胡桃楸(生境型2:1—2m;生境型3:1—7m)、黄檗(生境型2:1—3m;生境型4:1—5m)、水曲柳(生境型3:1—2m;生境型4:1—2m)、瘤枝卫矛(生境型2:1—15m)在特定生境和空间尺度上呈随机分布,但空间格局仍以聚集性分布为主;其余10个物种则在全部0—30m尺度上呈聚集分布。(2)标记相关函数分析显示春榆、毛榛、色木槭、瘤枝卫矛和千金榆的径向生长至少在一个生境中表现出正相关格局;暴马丁香、胡桃楸、裂叶榆、瘤枝卫矛、水曲柳、紫椴、糠椴、毛榛、色木槭和白牛槭的径向生长至少在一个生境中表现出负相关格局;红松、黄檗、蒙古栎和簇毛槭的径向生长在全部尺度上均未检测到显著的空间关联格局。因此,不同树种径向生长的空间自相关特征不同,树种生长特征的空间关联格局具有明显的生境依赖性。     

长白山针阔混交林不同演替阶段群落系统发育和功能性状结构

群落构建一直是生态学研究的热点,基于系统发育和功能性状量化生境过滤、竞争排斥以及随机过程在群落构建中的作用,能够深入理解群落构建机制。本研究以长白山针阔混交林不同演替阶段的3个5.2 hm~2样地(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始椴树红松林)为平台,基于被子植物分类系统Ⅲ(Angiosperm Classification System,APGⅢ)构建的系统发育树和7个关键功能性状(叶面积、比叶面积、叶片厚度、叶片氮含量、叶片磷含量、氮磷比、最大树高),结合环境数据,分析不同演替阶段群落系统发育和功能性状结构。研究表明:(1)各演替阶段7个植物功能性状都表现出显著的系统发育信号,表明植物功能性状受系统发育历史影响;(2)系统发育和功能性状结构在不同演替阶段和不同径级均为非随机状态。随着演替的推进群落系统发育和功能性状结构由聚集走向发散;随着径级的增加,系统发育和功能性状结构的聚集程度减小,表明随着演替阶段的进行和径级增大,竞争性排斥的作用逐渐明显;(3)各演替阶段系统发育和功能性状的周转都为非随机且不同因子对两者的解释力度存在差异。演替早期空间距离的解释力度小于环境距离,说明生境过滤在群落构建中的重要性,而在演替后期空间距离的解释力度大于环境距离,验证了扩散限制在群落构建中的重要性。     

内蒙古黑里河天然油松林主要树种的空间分布格局

于内蒙古黑里河自然保护区设置1.96 hm2的油松林固定监测样地,用样方法对油松林物种组成及其分布进行调查分析,并用Ripley's K函数对乔木层的主要树种进行空间格局分析,以探讨油松种群不同生长阶段个体(幼树、小树及大树)的空间分布.结果表明:乔木层共调查到13个树种,油松为优势种,主要伴生种包括色木槭、蒙古栎、蒙椴、山杨和白桦.油松林内各主要树种的径级结构均呈反J型分布.各主要树种在空间分布上主要表现为聚集分布,油松种群在1～65 m的尺度上呈聚集分布,大于65 m的尺度表现为随机分布,色木槭、蒙古栎、蒙椴、山杨和白桦在所有尺度上呈聚集分布.随着种群发育(幼树-小树-大树),油松种群由聚集分布趋于随机分布,体现了油松种群的生存策略.     

长白山阔叶红松林生态保护关键区的确定

为完善长白山地区保护区体系、减少生物多样性破坏、保护阔叶红松林,对长白山国家自然保护区周边6个林业局、64个林场进行实地调查和数据分析;基于保护生物多样性的地理学方法(GAP),选择41种植物作为重点保护物种,以采伐区、农田、居民点、公路数等因子作为干扰因素,并利用GIS空间分析研究了长白山地区指示植物数量和干扰强度的分布.结果表明:不同林场指示物种分布不均匀,以泉阳县胜利、冷沟子林场为中心形成西北坡和南坡2个保护植物富集分布区域,宝马、衡山、冷沟子和黑河林场有单个重要物种分布;各林场干扰强度不同,露水河林业局和白河林业局北部整体受干扰程度较大.通过各项指标综合分析,确定出长白山北坡的泉阳-露水河南部-白河北部和长白山南坡的长白县东部2个生态保护关键区带.