大兴安岭北部兴安落叶松(Larix gmelinii)林下穿透雨空间分布特征

森林冠层对降雨的水量和水质再分配是生态水文学研究的热点问题之一。为了研究兴安落叶松林下穿透雨的空间分布规律,探究森林冠层结构对穿透雨影响的生态机制,利用在兴安落叶松林下布设38个雨量筒,测定19场不同降雨事件的穿透雨数据(2013年7—8月),通过统计学方法分析冠层结构各因子与穿透雨的空间变异性规律,结果表明:观测期间,兴安落叶松林穿透雨量为148.3 mm,占同期大气降雨量的80.62%,穿透雨率随着降雨量的增加呈增加趋势;兴安落叶松林下穿透雨具有较大空间异质性,其变异程度随降雨量的增加而减小,以对数方程拟合较好(P0.01);冠层结构特征是影响穿透雨空间变异的重要因素,冠层复杂程度与穿透雨量呈负相关关系(P0.01);距树干距离、冠层厚度、叶面积指数等因素均可影响穿透雨的空间分布,以距树干距离影响最大,其与穿透雨率呈正相关关系(P0.01),而冠层厚度、叶面积指数则均与穿透雨率呈负相关关系(P0.01),但拟合效果不佳;从影响穿透雨的生态学机制来考虑,在冠层结构特征因子中,冠层厚度是决定穿透雨空间分布的最主要因素。     

以小时为步长的大兴安岭兴安落叶松林地表可燃物含水率预测模型

应用时滞平衡含水率法(包括Nelson和Simard两种)及气象要素回归法,以小时为步长对大兴安岭地区阳坡上部落叶松林下地表细小死可燃物进行动态含水率测定,分析了不同郁闭度林分的预测误差.结果表明:以小时为步长的可燃物含水率预测方法适用于大兴安岭地区的典型落叶松林分,Simard法预测平均绝对误差为1.1%,平均相对误差为8.5%,低于Nelson法和传统的气象要素回归法,接近同类研究的误差范围;同一坡度、坡位上,不同郁闭度下的可燃物含水率变化差异较大,使用以小时为步长的可燃物含水率预测方法,应根据不同地区林分和地点选择合适的平衡含水率模型,或建立基于林分的可燃物含水率模型.     

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.     

亚热带常绿阔叶林和杉木人工林茎流与穿透雨的养分特征

亚热带常绿阔叶林和杉木人工林树干茎流和穿透雨养分含量均表现季节动态变化。养分含量中,K^ 、Ca^2 、NO3%-浓度高,Na^ 、Mg^2 居中,HPO4^2-含量低,相对于林外雨,养分均出现富集化,但树干茎流养分富集化高于穿透雨。树干茎流出现强烈的酸化,而穿透雨酸化现象不明显。树种之间的茎流养分特征表现不一样,樟树和枫香总的养分浓度较高,其次为刨花楠,最后为青冈和红栲。     

大兴安岭白桦-兴安落叶松林火烧迹地林下植被群落恢复过程的动态分析

火干扰在森林生态系统的发育过程中起到重要作用,直接影响着森林生态系统的物种组成、结构稳定性和物种多样性。本文通过调查大兴安岭兴安落叶松(Larix gmelinii)-白桦(Betula platyphylla)林林下植被,采用空间序列代替时间序列的研究方法,分析了大兴安岭北方针叶林火烧迹地林下植被的恢复过程。研究表明:1)在灌木层和草本层中林分结构的变化主要表现在一些旱生物种与中湿生物种的替代过程;2)物种多样性随着群落演替顺序未呈现连续增加趋势。在草本层,物种丰富度指数呈先上升后下降的单峰型变化趋势,在火烧后5~8年达到一个峰值,随着进一步的演替有所下降;物种多样性指数也表现出类似的单峰型变化趋势,在火烧后的第5年达到最大值,15年左右开始趋于平稳,20年左右达到一个较为稳定的数值;物种均匀度指数在火烧后5年左右达到最低值,随后上升并最终趋于平稳。在灌木层,物种多样性指数的变化趋势基本与草本物种相同,但滞后于草本群落3~5年;3)林下层的生物量随恢复年份呈指数增加,到25年时生物量达10.5t·hm-2。     

大兴安岭中部天然次生林种子雨动态

本研究于2018—2019年对大兴安岭中部白桦林、针叶林和针阔混交林3种林型的种子雨落种量进行了动态监测,并对3种林型主要树种的种子雨季节动态、落叶动态、种子雨千粒重、种子雨年际变化和种子雨空间格局进行了分析。结果表明: 各林型中兴安落叶松种子雨和白桦种子雨呈现明显的单峰型分布。针阔树种(落叶松、樟子松、云杉、白桦、山杨)的落叶量呈现出明显的季节动态,各林型落叶量大多在9月中上旬达到高峰。在针阔混交林和针叶林中,处于高峰期的兴安落叶松种子雨千粒重明显大于初始期和末尾期的兴安落叶松种子雨千粒重,3种林型下白桦千粒重在季节上未表现出明显的差异。兴安落叶松和白桦的种子雨均呈现出明显的年际变化,2018年为种子散种量的丰年,2019年为歉年。两年时间内,所有种子雨的空间格局在总体上均表现为聚集分布,种子雨和幼苗幼树在空间分布格局上存在一致性。     

大兴安岭天然落叶松林单木健康评价

单木健康评价结果融入传统小班(或林分)尺度健康评价中,可提高小班(或林分)尺度评价准确性,实现单木尺度与小班(或林分)尺度间的耦合过程,可为实现森林的健康经营提供理论依据.本文以大兴安岭林区天然落叶松林为对象,建立了包括根部状态、树冠落叶程度、树冠透视度、树冠重叠程度、树冠枯梢比重、活冠层比重、树冠偏斜程度和垂直竞争指数的单木健康评价指标体系,根据主成分分析法进行去相关性处理,并使用熵值法赋予指标权重,利用模糊综合评价法对天然落叶松林进行单木健康评价.在评价结果的基础上,采用判别分析法建立单木健康预测模型.结果表明:研究区内处于亚健康等级的林木最多,占总株数的36.7％;健康林木最少,仅占总株数的12.9％;不健康林木比例超过健康林木,达到21.1％;单木健康预测模型预测正确率为86.3％.应采取合理有效的经营措施提高林木的健康等级.     

大兴安岭林区兴安落叶松人工林植被碳贮量

通过样地调查,研究了大兴安岭林区10、12、15、26和61年生兴安落叶松人工林中乔木、草本和植被总体碳储量,并以空间代替时间的方法,探讨落叶松人工林生长过程中植被碳库贮量变化.结果表明:随林龄的增加,兴安落叶松人工林植被碳库贮量逐渐增加,61 a时达105.69 t.hm-2,碳汇作用显著;15～26 a兴安落叶松人工林的碳汇能力最强.其中,树干碳库贮量占乔木碳库总贮量的54.3%～73.9%,且随林龄增加,其碳库比率和碳密度增加;其余器官碳库比率随林龄增加而减小,碳密度则逐渐增加,直至趋于平衡或末期略有减少.大兴安岭林区兴安落叶松人工林的轮伐期以≥60 a为宜.     

大兴安岭兴安落叶松(Larix gmelinii)天然林分级木转换特征

通过调查样地,作树干解析,分析了不同结构兴安落叶松天然林分级木（优势木、平均木和被压木）转换特征。研究表明：（1）不同结构的兴安落叶松天然林分级木转换年龄、方向和转换率均不同。兴安落叶松分级木转换率29.4%。分级木中,优势木、平均木和被压木转换率分别35.3%、41.2%、11.8%。分级木转换中,优势木与平均木相互转换比例较高,优势木转平均木占83.3%,平均木转优势木占85.7%;优势木向被压木转换比例仅为16.7%;被压木不能转换成优势木,只能转换成平均木,被压木中无转换占88.2%,在森林经营和抚育采伐中应考虑伐除这些被压木。（2）在林分年龄36～65a范围内,随着林分年龄增大,其转换率呈增加趋势。林分年龄30～39a、50～59a和60～69a时,其转换率分别0、33.3%和46.7%。（3）随着林分密度增加,分级木转换率呈增高趋势。当林分密度小于2500株.hm^-2时,主要于优势木与平均木间转换。当林分密度大于2500株.hm^-2时,才出现其它分级木与被压木相互转换现象。（4）不同林型分级木转换率和转换方向不同。草类-落叶松和杜香-落叶松林分级木转换率分别50%和9.5%。（5）不同水平格局林分分级木转换率不同。聚集分布和随机分布时,其转换率分别61.1%和13.3%。     

六盘山华北落叶松林下穿透雨空间变异特征

受林冠截持影响后形成的林下穿透雨的数量和空间分布会影响林地的入渗、产流、蒸发等水文过程和林木生长及枯落物分解等生态过程,因而精细的森林水文功能评价和森林生态系统经营都需要准确描述林下穿透雨的空间变异规律。在宁夏六盘山香水河小流域设立了面积为30 m×30 m的华北落叶松人工林样地,均匀布设了40个截面面积230.58 cm2的雨量收集器,测定了2015年生长季(5—10月)34次降雨事件的穿透雨量。结果表明,研究期间林外总降雨量567.0 mm,林下总穿透雨量483.5 mm,占同期雨量的85.3%。随着次降雨量增加,林内次穿透雨率呈现先快速增加后趋于稳定的变化。穿透雨量在林内存在较大空间变异,其变异程度随次降雨量增加先快速下降后趋于稳定。林下穿透雨空间分布受树木特征(穿透雨收集器上方的林冠叶面积指数和冠层厚度、穿透雨测点离最近树干的距离)的影响,且其影响随次降雨量大小而变,当次降雨量10 mm时,穿透雨量与叶面积指数显著负相关;当次降雨量在10—20 mm时,穿透雨量与距最近树干距离显著正相关,与冠层厚度显著负相关;当次降雨量20 mm时,穿透雨量与3个树木特征均不显著相关。考虑到研究区次降雨量集中在0—10 mm,在95%或90%的置信区间下,若将测定的次穿透雨数值误差控制在10%以内时,在30 m×30 m样地内至少需布设13或9个本研究所用大小的收集器;满足次穿透雨数值误差在5%以内时,至少需布设26或23个这样的收集器。     

大兴安岭天然落叶松林相容性立木含碳量模型研究

森林是生态系统的重要组成部分,是改善全球气候变暖趋势的机体,森林的固碳能力越来越受到重视,而研究森林中立木的含碳量对森林生态系统量化固碳能力具有重要意义。本文基于大兴安岭44株天然落叶松解析木实测数据和各器官碳密度样木数据,借鉴相容性生物量模型的思想来研究相容性立木含碳量模型,基于基础模型y=aD^b和y=a(D²H)^b,利用非线性度量误差模型系统构建了总含碳量和干、枝、叶、根四个分含碳量之间相容的一元和二元立木含碳量模型。通过比较各模型的拟合优度和独立检验统计量,计算拟合优度结果显示：在一元和二元基础模型下的4个器官,树干的确定系数R2分别为0.960,0.985,都是2个模型中各器官确定系数的最高值,树枝、树叶和树根相对偏低,但均达到了85%以上,说明建立的模型可行;模型检验统计量表明：一元和二元基础模型的树干模拟效率EF值为0.904,0.951,相应的预估精度P值为80.5%,85.5%,其次是树枝模拟效率0.830,0.898,精度都在70%以上,树叶和树根预估精度偏低,其值在70%左右。综上研究结果表明：二元立木含碳量预估模型的拟合及预测精度优于一元模型。     

大兴安岭兴安落叶松和樟子松径向生长对气候变化的响应差异

大兴安岭是我国气候变化最为显著的地区之一,兴安落叶松和樟子松是该地区最为重要的树种,研究它们径向生长对气候变化的响应差异,可以为预测气候变化下我国北方森林动态提供科学依据。在大兴安岭地区选择6个样点共采集兴安落叶松树轮和樟子松树轮样芯451个,建立了12个标准年表。比较了1900年以来树木径向生长趋势,利用Pearson相关分析法分析各样点兴安落叶松和樟子松生长对气候因子的响应,运用线性混合模型探讨温度和降水对兴安落叶松和樟子松年径向生长的影响,通过滑动相关对比两个树种生长-气候关系的时间稳定性。结果表明: 兴安落叶松径向生长与3月平均温度呈负相关,与上一年冬季和当年7月降水呈正相关。樟子松径向生长与当年8月温度呈正相关,与当年生长季(5—9月)降水呈正相关。冬季降雪对兴安落叶松径向生长起到重要的促进作用,夏季过多降水对樟子松径向生长起到显著的限制作用。兴安落叶松和樟子松生长对气候变化的响应存在明显差异,因此,气候变化可能会影响北方森林生态系统的树木生长、物种组成以及空间分布等。     

大兴安岭北部原始老龄林内兴安落叶松幼苗种群的生命统计研究

天然落叶松老龄林每１个种子年后第２年,林地表面即会出现大量天然幼苗１００－２７０株·ｍ－２．幼苗发生时间集中,绝大多数在６月底．赤杨落叶松林幼苗发生较丛桦落叶松林和杜香落叶松林的迟．幼苗死亡时期也集中,主要在幼苗发生后的１５天内．其间杜香落叶松林的幼苗死亡率为４８％,３年内９７％;丛桦落叶松林为２９％和６６％;赤杨落叶松林为３３％和６９％．７月以后发生的幼苗存活率很低,早期发生的幼苗占优势,死亡率低．丛桦落叶松林和杜香落叶松林幼苗的早期优势显著,尤其是杜香落叶松林．幼苗存活的年际变化很大,落叶松幼苗数量丛桦落叶松林＞赤杨落叶松林＞杜香落叶松林．     

1989年大兴安岭图强林业局兴安落叶松结实状况

种源是森林天然更新和人工促进森林天然更新的重要条件。但是,种源并非年年都是丰富的,因为,树木不是每年都结实,而有丰年与歉年之分。兴安落叶松(Larix gmelinii),据研究从1957—1988年有7次种子年,结实与气候因子有关。此外,不少树种的结实规律也受到采伐和火灾的干扰,如红松林的结实     

林火对大兴安岭落叶松林土壤性质的短期与长期影响

林火是北方针叶林的一种重要组分,是促进森林生态系统养分循环的重要方式。为探讨林火对土壤的影响,以大兴安岭呼中自然保护区2010和2000年火烧迹地为研究对象,并选择附近未过火区作为对照样地,测定分析了受林火影响的土壤理化及微生物指标。结果表明:与对照区相比,火后1年,兴安落叶松林土壤性质发生了显著变化,即土壤水分、有机层厚度、C/N均显著减小,而土壤pH值、铵氮和硝氮含量则显著增加;同时土壤微生物生物量碳氮含量显著减少;火后11年,土壤理化性质基本与对照间无显著差异,但土壤微生物量仍显著低于对照区。这表明火后土壤的理化性质恢复较快,而火对微生物的影响较为持久。本研究将为火后森林土壤养分的管理提供重要科学依据。     

大兴安岭北部兴安落叶松种子在土壤中的分布及其种子库的持续性

 种子年后原始老龄林下自然散布的兴安落叶松土壤种子极为丰富,有生活力的土壤种子数量为190～320粒／m2,并且不同林型间有显著差异。70%～80%的种子主要居于土壤表层2～4cm范围内。落叶松老龄林种子年后第一年夏季土壤中丰富的种子即锐减,土壤中大多数种子的生活力保持1年,少数稍长,也不超过2年。显然,落叶松土壤种子库属于间断类型。人工撒播种子试验结果表明,位于土壤浅层(0～10cm)的种子生活力保存只1年,而深层(10～20cm)尽管对种子生活力保持有利,也不能超过2年。土壤病害是种子致死的重要原因。     

基于CENTURY模型模拟火烧对大兴安岭兴安落叶松林碳动态的影响

火作为森林生态系统重要的自然干扰因子之一,对森林的碳动态有着不可忽视的影响.本研究使用CENTURY模型模拟了大兴安岭呼中林区兴安落叶松林的碳收支对不同强度火烧的响应.结果表明:在不同强度火烧后,土壤总碳库呈先升后降再逐渐恢复的变化趋势,而林分生物碳库则先降后升,其中,林分细小组分碳库的恢复速度明显快于大组分,各碳库的波动程度随火烧强度的增大而增大.森林植被的净初级生产力(NPP)和土壤异养呼吸在火后均先降后升,但NPP的恢复快于土壤异养呼吸,二者的动态变化改变了林分的碳源/汇作用.轻微火烧后,兴安落叶松林仍表现为弱碳汇,并很快恢复到火前水平;其他强度的火烧使兴安落叶松林在短期内(9～12年)表现为碳源,随后逐渐转为碳汇.较低强度的林火不仅可以促进落叶松林的更新、减少死可燃物,也不会对林分的碳汇功能造成太大影响;高强度的严重林火对土壤和林木碳库造成严重损失,延缓森林的恢复,并可使林分表现为较长时间的碳源.     

兴安落叶松老头林对大兴安岭森林景观变化的影响研究

采用空间直观景观模型LANDIS ,以大兴安岭呼中林业局为研究区 ,研究对老头林进行采伐和不进行采伐预案下的森林景观变化动态。结果表明 ,在对老头林不进行采伐预案下 ,各物种的过熟林分布面积要高于进行采伐预案下的分布面积。老头林的存在能使森林景观组分和格局具有更高的稳定性 ,对采伐等干扰具有更大的抗性。因此 ,保护老头林对于大兴安岭森林的可持续发展具有重要的生态学意义。     

陕北黄土高原柠条灌丛穿透雨特征与影响因素

穿透雨是降雨再分配的主要组分,对干旱半干旱区的土壤水分补给和植被生长具有关键作用。灌丛穿透雨的影响机制特别是植被特征对穿透雨的影响需要进一步的定量研究,且目前对穿透雨空间异质性与聚集效应的研究相对较少。以陕北黄土高原典型灌丛—柠条为研究对象,于2016年对六道沟小流域柠条冠层下8个方位的穿透雨以及降雨和植被因子进行系统观测,分析穿透雨量、穿透雨率、穿透雨空间变异和聚集效应的变化特征,辨识影响穿透雨的主要降雨和植被因子,并建立相应的定量关系。结果表明:次降雨下柠条的穿透雨量、穿透雨率和空间变异系数平均值分别为11.88 mm、75.71%和21.80%。穿透雨量主要由降雨量决定,随降雨量增加而线性增加(R~2=0.99)。穿透雨率和空间变异系数主要受降雨量和降雨强度影响,穿透雨率随降雨量和I_30增加而呈对数增加(R~2=0.71和0.54),渐进值约为95%,而穿透雨空间变异系数则随降雨量和I_30增加而呈幂函数递减(R~2=0.71和0.60),稳定值约为10%。冠层厚度和枝倾角是影响穿透雨的主要植被因子,并分别呈显著的线性负相关和正相关(P0.05)。柠条穿透雨具有一定的聚集效应,平均发生频率为8.53%,且聚集效应在大雨量、高雨强和长历时降雨事件中更加明显。     

寒温带兴安落叶松和白桦生长季水分利用特征

植物水分利用在生态系统水文循环及其生产力中起着重要作用。气候变化下寒温带森林水分胁迫逐渐加剧,对其典型树种水分利用特征的研究有助于理解寒温带森林生态系统的稳定性及可持续性。以大兴安岭北部典型树种兴安落叶松(Larix gmelinii)(L)和白桦(Betula platyphylla)(B)为研究对象,利用稳定同位素技术测定降雨、木质部水和土壤水中氢氧稳定同位素值(δD和δ¹⁸O),揭示不同水源δD和δ¹⁸O值的分布特征,并利用多源线性混合模型及树干边材液流通量,分析不同水源对2树种的利用率和利用量,揭示生长季兴安落叶松和白桦生长季水分利用特征变化。结果表明：(1)研究区的大气降雨和土壤水同位素均受蒸发的影响发生了一定程度的分馏,且土壤水同位素分馏程度存在树种间的差异,兴安落叶松分馏程度大于白桦。(2)降雨和蒸发对2个林分土壤含水率和土壤水稳定同位素值在上层土壤(0—10cm)影响强烈,而对中下层影响较小,且各层土壤水稳定同位素值表现出显著差异(P<0.05)。(3)在5月和9月兴安落叶松和白桦主要利用上层土壤水分,对上层土壤水分的利...