长白山阔叶红松(Pinus koraiensis)林种子雨组成及其季节动态

为了解阔叶红松(Pinus koraiensis)林的种子雨组成及其在时间和空间上的动态变化,在长白山阔叶红松林25 hm2样地内,设置了150个种子收集器,收集掉落于种子收集器中的果实、种子等.所有收集到的样品分别鉴定其种类并分为成熟种实、未成熟种实、花序和果实或种子碎片及其附属物4类,计算各类别的数量,而后分别烘干秤重.从2005年6月到2006年11月,共收集到隶属11科12属20种的种实及其生殖器官残体.累计收集到121291粒种实,其中成熟种实23147粒,仅占所有种实总个体数的19.1%.种实数最多的树种是紫椴(Tilia amurensis)和水曲柳(Fraxinus mandshurica),两个树种种实的个体数占总个体数的90%.对2006年5月～11月种子雨季节动态的分析发现:种实在7月中旬至10月下旬数量极大,但主要由未成熟种实组成;在10月中旬出现成熟种实散落高峰,但未成熟种实仍占一定的比例.按每个收集器收集到的成熟种实数统计,成熟种实数量在100～200之间的收集器数量最多.按每个收集器收集到的树种数统计,收集器中最多收到的树种数为7,树种数为3和4的收集器个数最多.对6个主要树种成熟种实所在收集器的空间分布进行分析发现,紫椴和水曲柳的成熟种实在整个样地都有分布,春榆(Ulmus japonica)、糠椴(T. mandshurica)、色木槭(Acer mono)和假色槭(A. pseudo-sieboldianum)则只在样地的局部区域收集到成熟种实.成熟种实的空间分布与母树的空间分布大都表现出明显的相关性,表明这些树种的成熟种实并没有扩散到离母树较远的距离.     

高浓度CO2对红松(Pinus koraiensis)针叶光合生理参数的影响

以开顶箱内经过6个生长季高浓度CO2处理的原位土壤种植的红松幼树为实验对象,研究了500umolmol-1CO2对针叶光合作用及相应光合参数的影响.实地条件下测定了净光合速率(PN)对光合有效辐射(PAR)及胞间CO2浓度(Ci)的响应曲线,根据光合作用的生化模型,推算出了Rubisco活性或数量限制的最大羧化速率(VCmax)和光饱和条件下由RuBP再生能力限制的最大电子传递速率(Jmzx),以及表观量子产量(AQY)和最大净光合速率(Pmzx)等.5001umolmol-1 CO2使红松针叶的VCmzx降低了4%,Jmzx和Jmzx/VCmzx比分别增加了27%和18%,均与对照差异不显著,所以红松针叶经过6个生长季高浓度C02处理仍未发生光合驯化.在各自生长条件下测定的PN-PAR响应曲线表明,500pumolmol-1CO2使Pmzx增加了94%,AQY增加了21%,Pmzx增长高于AQY和Jmzx的增加比例,说明500umolmol-1CO2使红松针叶对光的利用效率增强.500umolmol-1CO2下的最大气孔导度(gcmzx)和最大蒸腾速率(Emzx)与对照比增加了一倍,与Pmzx增加的幅度接近.500ummol mol-1 CO2下和对照条件下的Ci/C2比均随环境CO2浓度(C2)增加呈非线性下降趋势,在较低Ca处(Ca≤200umol mol-1),500umol mol-1CO2使Ci/Ca比下降了l%-7%,较高Ca处(Ca≥300umol mol-1),500umol mol-1CO2使Ci/Ca比增加了5%-20%.CO2浓度变化会改变Ci/Ca比,由于气孔的调节作用,Ci/Ca比最终还是要维持在一恒定范围,且气孔对较低的CO2浓度更敏感.     

红松人工林矿质营养元素含量与贮量的研究

以黑龙江省东北林业大学老山人工林实验站26林班白浆土栽培的红松人工林为试验地，林龄20年，公顷株数为3240株，研究结果表明，矿质元素贮量为502.37 kg·h^-1·m^-2，平均每年为25.12 kg·h^-1·m^-2。其中乔木层占总量的81.46%，灌木层占11.17%，草本层占2.56%，凋落层占4.81%。为增加矿质元素含量与贮量，应调整林分结构，促进生长，提高林地生产力。     

氮添加和水分胁迫对红松、水曲柳幼苗生物量分配的影响

氮沉降和暖干化是我国东北地区面临的主要生态问题,它将对森林生态系统产生怎样的影响一直是生态学研究的热点.本研究以东北温带阔叶红松林中2个关键树种——红松和水曲柳为研究对象,探讨水分胁迫和氮(N)添加对其幼苗短期(55周)生长的影响.结果表明: 红松与水曲柳幼苗生长对N添加和水分胁迫的响应有明显差异.红松对水分胁迫更加敏感,在处理早期(10周)水分胁迫降低了红松幼苗叶生物量,提高了根生物量;N添加只在水分胁迫发生时显著减少了红松根和植株总生物量.水曲柳对N添加的反应更加敏感,氮添加迅速增加了水曲柳茎、根和总生物量;而只有持续的水分胁迫才对水曲柳的茎、根和总生物量有显著影响.红松和水曲柳在持续水分胁迫和N添加处理下,叶、根生物量占比和地上、地下生物量之比都趋于维持一个稳定值,说明两个树种都有很强的自我调节能力.以上结果说明,在未来干旱条件下,红松采取的是“积极”的调整策略,而水曲柳则是“被动”的适应策略,因而相比较而言,红松存活和适应能力可能更强;而在N沉降增加的环境下,水曲柳受益会更大.这些结果可为预测未来东北温带森林群落演替动态提供参考.     

凉水自然保护区红松树轮年表建立及特征年分析

以小兴安岭凉水自然保护区红松为样本,运用树木年轮学分析方法,建立了红松树轮宽度年表,并运用相关分析、单年分析探讨了其与该地区气温、降水等气候因子的关系。结果表明,小兴安岭凉水红松生长受气温和降水共同影响,且主要受生长季前冬末春初(2~4月)低温及生长季气温和降水限制:红松年表与上年6、7月份和当年2、4月份均温呈显著正相关,同时其与月最高温和最低温呈现出与月均温相关性相似的趋势,表明红松生长受生长季前及生长季气温影响较大。仅有6月份均温和最高温与红松年表呈现明显的负相关关系,当年3、6月份降水对红松生长产生明显的正影响,说明红松除受生长季气温影响外,还受6月土壤含水率的影响。6月份过高温度加速土壤蒸发、植物蒸腾,与7月相比6月份降雨明显偏少,无法弥补土壤水分损失,致使树木生长受水分胁迫从而形成窄轮。对红松生长最大年(2009年)和最小年(1921年)的单年分析也进一步验证了上述相关分析的结果。我们的发现说明,小兴安岭凉水地区红松树木生长主要受生长季及生长季前气温和降水综合影响,并受6月土壤含水率限制。     

基于混合模型的红松人工林枝条动态研究

采用孟家岗林场79株人工红松4 987个枝条的枝解析数据,分别构建了人工红松枝条基径、枝长线性混合效应模型和枝条基径、枝长生长混合效应模型。利用SAS9.22统计软件对模型参数进行求解,并通过AIC、BIC及LRT对收敛的非线性模型之间的差异性进行显著性检验。结果表明:对于基径和枝长的线性混合效应模型,模型中所有参数的t检验均显著,参数的标准误差比较小,模型的稳定性很好。对于基径生长的非线性混合效应模型,在不考虑样地效应的条件下,对于模型参数b1和b3的组合,无论是AIC还是BIC都比较小。当考虑到样地效应的过程中,同样是参数b1和b3的组合形式取得最小的AIC和BIC,因此在考虑到样地效应时,这种参数的随机效应组合形式是最优模型。对于人工红松枝条枝长生长的非线性混合效应模型,当没有考虑样地效应时,通过比较不同参数的随机组合的随机效应,可以得知,当参数b1和b3组合的过程中,无论是AIC还是BIC都比较小。当考虑到样地效应的过程中,参数b3和b4的组合形式取得最小的AIC和BIC,因此在考虑到样地效应时,这种参数的随机效应组合形式是最优模型。     

红松人工林树冠大小与果实产量关系的研究

以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场红松人工林为研究对象,基于12块样地70株枝解析数据及21块固定样地2008~2010年的结实量数据,利用异速生长方程建立立木树冠体积和表面积预估模型,同时对树冠大小与欠年、平年、丰年的红松结实量进行了相关分析。结果表明:树冠体积和表面积与冠长、胸径、冠幅和树高均显著相关,其中与胸径相关系数最大,与树高相关系数最小。本文所建立的模型确定系数R2都在0.55以上,预测精度大多数在85%以上。利用所建立的树冠体积与表面积模型,我们分析了其对结实量的影响。结果显示,红松人工林结实量与其树冠体积大小以及与树冠表面积大小呈线性关系,其中,结实丰年的结实量与树冠体积以及与树冠表面的线性关系最明显(r=0.726 7-0.733 8),平年次之(r=0.688 8-0.667 5),欠年最差(r<0.5)。总的来说,本文所建立的红松人工林立木树冠体积和表面积单变量和多变量模型能对红松立木树冠大小进行很好的估计,为进一步研究红松人工林结实规律及果材兼用林优化经营提供基础。     

三种温带树种非结构性碳水化合物的分配

 树体中的非结构性碳水化合物(NSC)浓度、含量及其分配反映了树木整体的碳供应状况, 是决定树木生长和存活的关键因子, 也是构建树木碳平衡模型的关键参数。温带树种的NSC尚缺乏系统研究。该文测定了特性各异的3种温带树种在生长盛期的NSC及其组分的浓度和含量以及分配格局的种间种内变异。结果表明, NSC及其组分的浓度在树种和组织之间差异显著, 可溶性糖、淀粉和总NSC浓度分别在0.65–8.45、1.96–5.95和3.00–13.90 g·100 g^–1 DM之间波动。NSC及其组分含量的大小依次为: 兴安落叶松(Larix gmelinii) >蒙古栎(Quercus mongolica) >红松(Pinus koraiensis), 其中叶和根中的浓度较高。树干中的NSC及其组分浓度的纵向变化不显著, 但其心材与边材之间的浓度差异却随树种和NSC组分而异, 表现为心边材的可溶性糖浓度差异不显著, 但其淀粉和总NSC浓度差异显著。不同直径根系的NSC及其组分浓度在2种针叶树种中差异不显著, 但在蒙古栎中差异显著。蒙古栎将可溶性糖主要投资到地上生长, 而2种针叶树将更多的可溶性糖投资到根系生长。淀粉的主要储存库为树干, 其在树体内的分布格局与可溶性糖正相反, 因而使总NSC在树根和树枝中的分配趋于较平衡状态。在树干中, 除了2种针叶树的可溶性糖库以边材为主外, 心材是淀粉和总NSC的主要储存库。在树根中, 粗根是NSC及其组分的优势储存库。该研究中3种温带树种的NSC及其组分的浓度和含量的种间和种内变化, 反映了这些树种的生长对策和体内碳源汇强度的差异。     

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。     

长白山红松和鱼鳞云杉在分布上限的径向生长对气候变暖的不同响应

用树木年代学方法研究了近50年来气候变化对长白山自然保护区两种广泛分布的重要乔木树种红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)分布上限树木径向生长的影响, 发现红松年轮宽度具有与温度升高相一致的趋势, 而鱼鳞云杉年轮宽度则出现随温度升高而下降的“分离现象”。对水热条件的正响应是分布上限红松年表与温度保持一致的关键: 生长季的温度和降水的增加对上限红松的生长有促进作用, 且二者对树木生长的有利效应有相互促进的现象; 生长季的延长也有利于红松的生长。升温导致的水分胁迫是造成上限分布的鱼鳞云杉年轮宽度与温度变化趋势相反的重要因素: 分布上限的鱼鳞云杉年表与大多数温度指标均呈负相关关系; 随着温度升高, 年表与年降水量尤其是春季降水量的相关性逐渐由负转正; 各月的高温以及生长季中后期的少雨是形成上限鱼鳞云杉窄轮的主要气候因素, 而较低的各月温度以及生长季后期充足的降水则有利于上限鱼鳞云杉的生长; 此外, 生长季长度没有变化也可能是造成鱼鳞云杉年表序列对温度变化敏感性下降的重要因素。