基于协同进化理论的红松资源保护与开发

原始红松林内,贮食动物与红松之间形成了广泛而复杂的协同进化关系,维系了红松林生态系统的正常演替和生态功能的正常表达。保护红松资源,必须从保护红松林内的协同进化关系入手,同时,红松林内的资源开发也应该以不破坏这种协同进化关系为前提。针对当前林区和自然保护区过度采摘红松种子的现象,有必要对红松资源开发进行科学的规划和管理,以减少开发过程对贮食动物及红松林天然更新的影响。     

林下红松幼树氮、磷贮藏与分配对生长的效应研究

一、前言林下红松(Pinus koraiensis)幼树的更新数量和生长速度与红松林的稳定发展休戚相关,并决定着它的演替方向和进程。在小兴安岭广大的天然林区,原始林下红松幼树生长缓慢,死亡率高,亟待解决。以往的研究多集中于光照和气候条件等环境因子的影响,对于大面积原始林区幼树矿质营养代谢规律的研究很少。植物的营养元素贮藏与分配对于生长有密切的关系,各种环境因子都直接或间接地影响到植物的矿质吸收和利用,进而影响各种     

中国东北小兴安岭阔叶红松林更新及其恢复研究

研究了中国东北小兴安岭地区阔叶红松林的更新和红松的生长及其影响因素。研究结果表明由于成树树冠的遮蔽作用所导致的光照减少是制约幼树生长和存活的关键因素。阔叶红松林是该区最典型和稳定的植被类型,但是在过去的50a中,由于皆伐和更新不良导致了它的分布面积和蓄积量的减少。阔叶红松林是地带性“顶极”植被,并通过具有连续性年龄结构的树种有规律的替代和演替过程中不同阔叶树种组成而处于优势地位。这种林型无疑应作为一种重要的基因库加以保护。次生阔叶林是在阔叶红松林受干扰后出现的,但它的种类组成简单,而且结构也很不稳定。因此,必须对现有的林分结构加以调整以利于林分的长期稳定和高产。同时,提出了红松阔叶林的恢复和重建的经营方式。     

长白山红松林干扰节律研究

以长白山红松林的现存林木年轮资料为基础,３采用辩识从被压中释压和早期生长林冠空隙的分析方法,研究了长白山红松林中红松及其伴生树种的年轮生长方式的变化规律以及长白山红松林中小规模的干扰及干扰的影响。     

次生林下栽植红松及其调控的研究

研究了次生林下栽植红松的生长状况。结果表明其生长优越于原始阔叶红松林和次生林下的红松的天然更新。次生林下栽植红松生长的最适生态条件是无灌,距大立木2m以远及林冠郁闭度0.5—0.6。     

气候变化对我国红松林地理分布影响的研究

在红松林地理分布规律研究的基础上,应用地理信息系统ＩＤＲＩＳＩ和专门计算机软件——生态信息系统ＧＲＥＥＮ,找出适宜红松林分布的地理气候参数区间,并以此确定了红松林适宜分布区,在此基础上,根据全球气候预测模型ＧＣＭｓ预测的２０３０年的气候变化结果,就气候变化对我国红松林地理分布的可能影响进行了预测。结果表明：到２０３０年,因气候变化的影响,我国适宜红松分布的面积将有所增加,但增加幅度不大,仅占当前气候条件下适宜红松分布面积的３．４％,局部地区变化的情况是：在黑龙江省的西北部适宜红松分布的面积将有所增加;在辽宁省的西南部适宜红松分布的面积将有所减少。红松林现实分布区的南界将向北移动０．１～０．６个纬度,北界将向北扩展０．３～０．５个纬度,黑龙江省境内的红松林分布区的西界将向西扩展０．１～０．５个经度。我国适宜红松分布的面积将由当前气候条件下的２．９×１０７ｈｍ２,增加到３．０×１０７ｈｍ２。就当前气候变化影响预测中存在的问题及未来研究的方向进行了讨论。     

阔叶红松林森林资源可持续利用方案

天保工程实施后,为了促进次生林向原始阔叶红松林恢复,不采红松只采伐阔叶树种的经营方式在长白山地区被广泛应用,部分林区陷入可采伐资源匮乏的困境。为了探究阔叶红松林森林资源可持续利用方案,针对红松(蓄积)比例不同的阔叶红松林次生林,利用林木材积生长方程与保留系数模型,模拟了预设经营方案下林分总蓄积量与可采蓄积量动态变化。研究结果表明,在禁止采伐红松的经营方式下,红松(蓄积)比例较高的次生林将无法达到森林资源可持续利用的目标,次生林的经营方案需要根据林分中红松(蓄积)比例不同而区别制定:对于红松蓄积低于40%的次生林,推荐不采伐红松、20%采伐强度、40a周期的经营方案;对于红松蓄积高于40%的次生林,推荐可以采伐红松、20%采伐强度、30a周期的经营方案。另外,可采蓄积量的恢复期比总蓄积量的恢复期更长,以可采蓄积恢复期作为评价指标,确定采伐周期,更有利于森林资源的可持续利用。     

红松阔叶林中红松种子的分布及更新

天然阔叶红松林的红松种子经过动物活动的处理,在林内呈四个层次的垂直分布．其中在地被物下是以簇状埋藏着,数量相当多,尤其在红松密林中高大树木的周围,这些簇状分布的种子成为红松天然更新的基础。在次生阔叶林中红松种子埋藏量则很小。而埋藏位置与红松幼苗适生生境的不吻合是红松天然更新的主要障碍。     

采伐对红松种群结构与动态的影响

红松是我国长白山阔叶红松林的主要建群种,受森林采伐的影响,种群数量急剧下降,现已被列为国家二级保护植物。通过绘制种群静态生命表、生存函数、存活曲线和径级分布图,研究原始林,15%择伐、40%择伐和皆伐后恢复的天然次生林内,红松种群结构和动态的变化规律。结果表明:(1)采伐干扰对红松种群的波动周期影响不大,15%的择伐强度可以提高红松种群的生存期望。(2)原始林和15%择伐林内红松种群存活曲线均为DeeveyⅡ型,种群处于稳定期;40%择伐林内存活曲线介于DeeveyⅡ型和DeeveyⅢ型之间,种群由稳定期向成熟期过渡;皆伐林内存活曲线为DeeveyⅠ型,种群处在增长期。(3)原始阔叶红松林林、15%择伐林和40%择伐林内,红松种群径级结构均呈稳定的倒J型,且在幼树阶段均存在生长更新的停滞现象;与原始林相比,15%择伐林内幼树比例略有下降;40%择伐林和皆伐迹地,随采伐强度的增加,幼树比例明显增大。(4)方差分析表明,4个种群的生存过程差异较大,采伐干扰对红松种群生存过程的影响达到显著水平。     

长白山水曲柳种群动态

通过对长白山水曲柳种群的调查,以种群径级结构代替年龄结构,采用空间代替时间的方法,对水曲柳种群的年龄结构、静态生命表以及种群时间动态预测进行了分析。结果显示:长白山水曲柳种群幼龄个体偏少,中老龄个体较多。其中阔叶红松林中水曲柳种群主要依靠中老龄植株维持,幼龄个体缺乏;白桦次生林中水曲柳植株龄级较阔叶红松林幼龄,但仍然存在幼树缺乏现象。长白山水曲柳种群的存活曲线基本属于偏正态DeeveyⅢ型,总体呈现衰退趋势。种群时间动态预测显示,随着水曲柳老龄个体短暂增多后的逐渐减少,水曲柳种群逐渐衰退。因此建议在立足现有种群的维持保护上,研究水曲柳濒危机制,采取适当人工抚育措施,保证种群持续稳定发展。     

长白山地区不同林型红松种群生态位特征

采用Levins、Hurlbert生态位宽度和Pianka生态位重叠计测方法,分析长白山地区不同林型红松种群生态位特征。结果表明,红松种群是长白山地区顶极群落原始阔叶红松林的优势种群,其生态位宽度呈现原始阔叶红松林白桦林落叶松阔叶混交林。相比于其他种群的生态位宽度,总体上原始阔叶红松林中耐阴树种的生态位宽度较大,阳性树种的生态位宽度较小,而次生林则相反。在生态位重叠方面,红松与各林型中其他种群表现出不完全重叠。在原始阔叶红松林和白桦林中,红松与其他乔木种群对资源有明显的共享趋势。红松与原始阔叶红松林的色木槭、紫椴、青楷槭、白桦,与落叶松阔叶混交林的紫椴、蒙古栎、长白落叶松,与白桦林的色木槭、白桦,对同一资源有相同或相似的要求,且当资源不足时会产生竞争。     

辽东山区人工阔叶红松林植物多样性与生产力研究

根据对人工营造20年生阔叶红松林典型样地的调查,分析了人工阔叶红松林的生产力、植物多样性及其相互关系.结果表明,人工营造的20年生红松-白桦、红松-色赤杨、红松-水曲柳混交林林地生产力分别达.529、4.9和5.82 t·hm^-2·yr^-1,高于同龄人工红松纯林(3.812 t·hm^-2·yr^-1);而红松-刺楸、红松-紫椴混交林分别为2.945和2.84 t·hm^-2·yr^-1,低于人工红松纯林.人工阔叶红松林乔木层、灌木层、草本层植物多样性均高于红松纯林;红松纯林内的植物种数仅为人工阔叶红松混交林的42%～52%,植物总数量也只有混交林的11%～37%.人工营造阔叶红松林是迅速恢复、发展顶极阔叶红松林的一种有效措施,但要经历相当长的时间和人为的不断调控.     

高CO2浓度对长白山阔叶红松林主要树种的影响

组成长白山阔叶红松林的主要树种红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的幼树,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO2浓度为700μl·L -1、400μl·L-1 的气室内两个生长季,以生长在400μl·L-1下的幼树为对照组 ,在各自生长条件下测定,高CO2浓度下生长的红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的高生长比对照组的幼树提高10%～40%.高CO2浓度的幼树与对照CO2 下的幼树相比各树种蒸腾速率升降不一,但水分利用效率均有不同程度的提高,不同树种的可溶性糖和叶绿素含量对高CO2浓度反应不一,反映出幼树对高CO2浓度适应的复杂性.长期高CO2浓度环境下生长的阔叶树对CO2变化反应较针叶树敏感,供试树种均发生光合驯化现象.     

高CO_2浓度对长白山阔叶红松林主要树种的影响

组成长白山阔叶红松林的主要树种红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的幼树 ,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO2 浓度为 70 0 μl·L-1、40 0 μl·L-1的气室内两个生长季 ,以生长在 40 0 μl·L-1下的幼树为对照组 ,在各自生长条件下测定 ,高CO2 浓度下生长的红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的高生长比对照组的幼树提高 10 %～ 40 % .高CO2 浓度的幼树与对照CO2 下的幼树相比各树种蒸腾速率升降不一 ,但水分利用效率均有不同程度的提高 ,不同树种的可溶性糖和叶绿素含量对高CO2 浓度反应不一 ,反映出幼树对高CO2 浓度适应的复杂性 .长期高CO2 浓度环境下生长的阔叶树对CO2 变化反应较针叶树敏感 ,供试树种均发生光合驯化现象 .     

红松伐根分解过程中土壤动物动态

为了分析在红松伐根分解的过程中土壤动物的动态变化,以阔叶红松林建群树种红松的伐根为研究对象,选取14a跨度的红松伐根分解的残留物,分离出其中的大型土壤动物、中小型土壤动物,鉴定种类,统计计数。结果表明随分解时间增加,土壤动物的类群和个体数逐渐增加,在伐根分解10年时达到峰值,随后减少;在伐根的地上部分,土壤动物的类群和个体数最多,随伐根深度的增加,土壤动物的类群和个体数逐渐减少,在伐根的最深部分很少有土壤动物活动。     

长白山北坡不同林型内红松年表特征及其与气候因子的关系

运用树木年轮学的基本原理和方法,选取了长白山北坡保存完好的典型性植被阔叶红松林,探讨了杨桦红松林和椴树红松林内建群种红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候要素的响应.结果表明,长白山北坡红松的径向生长对降水较为敏感,杨桦红松林和椴树红松林中,红松年轮宽度均与当年7月以及上一年9月的降水呈显著正相关关系.不同林型内红松的生长与气候因子的关系也有差异.椴树红松的年轮宽度还与上年7月的降水显著负相关,与当年3、4月份的平均气温呈显著正相关.而杨桦红松林内红松年轮宽度和平均温度没有显著的相关关系.特征年分析进一步验证了响应函数相关分析的结果,即当年生长季以及上年生长季末的降水充足促进了红松的径向生长;椴树红松林中,初春温度的升高有利于红松的生长.     

生境梯度影响下的天然红松种群空间格局与种内关联

为理清生境梯度下天然红松种群空间分布规律,以黑龙江省凉水国家级自然保护区内自坡底至坡顶的四种生境(生境Ⅰ,谷地平坡潮湿生境;生境Ⅱ,坡下缓坡潮湿生境;生境Ⅲ,坡上斜坡半湿润生境;生境Ⅳ,坡顶陡坡半干旱生境)类型中建群种红松种群为研究对象。分析不同林层(主林层、亚林层、演替层、更新层)红松种群的数量特征,并基于O-ring函数,在重复采样条件下评价了红松种群空间分布格局。结果表明:(1)下坡位生境(生境Ⅰ、Ⅱ)红松更新层种群数量显著大于上坡位(生境Ⅲ、Ⅳ)(P<0.05),演替层中差异不显著;自坡底至坡顶的生境梯度上,主林层和亚林层中红松株数比例增加,红松种群年龄结构结构由倒J型向J型转变。(2)下坡位原始红松林更新层和演替层中红松种群聚集规模与聚集强度均高于上坡位,坡顶(生境Ⅳ)原始红松林更新层中红松种群聚集规模与聚集强度高于坡上(生境Ⅲ)。(3)四类生境的原始红松林中主林层与更新层中红松种群总体表现为空间独立,在个别尺度上表现出微弱的空间正关联或负关联;在0—5 m尺度上,下坡位红松林原始林内演替层与主林层红松种群表现为空间负关联,而上坡位生境林分对应林层间空间关系则为空间正关...     

高CO2浓度对长白山阔叶红松林主要树种的影响

组成长白山阔叶红松林的主要树种红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的幼树,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO₂浓度为700μl·L^-1、400μl·L^-1的气室内两个生长季,以生长在400μl·L^-1下的幼树为对照组,在各自生长条件下测定,高CO₂浓度下生长的红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的高生长比对照组的幼树提高10%～40%.高CO₂浓度的幼树与对照CO₂下的幼树相比各树种蒸腾速率升降不一,但水分利用效率均有不同程度的提高,不同树种的可溶性糖和叶绿素含量对高CO₂浓度反应不一,反映出幼树对高CO₂浓度适应的复杂性.长期高CO₂浓度环境下生长的阔叶树对CO₂变化反应较针叶树敏感,供试树种均发生光合驯化现象.     

不同类型人工阔叶红松林高等植物物种多样性

采用Shahnon—Wiener多样性指数、均匀度指数和优势度指数等指标研究了辽宁东部山区人工营造20年生5种阔叶树水曲柳、刺愀、紫椴、色赤汤、白桦与红松形成的混交林及人工红松纯林内各层次高等植物物种多佯性,并对该6种林分的垂直结构进行比较。结果表明,人工阔叶红松混交林内植物种类丰富,数量较多;红松纯林内的植物种数仅为人工阔叶红松混交林的42％～52％,植物总数量只有混交林的11％～37％。人工阔叶红松林各层次高等植物物种多样性均好于人工红松纯林,但与原始阔叶红松林相比。人工阔叶红松林的物种多样性还较低。在林分垂直结构方面,人工阔叶红松混交林的成层现象明显,层次结构复杂,垂直多样性丰富;红松纯林只有1个主林冠层,灌木层、草本层较矮,林分垂直结构单一。     

星鸦的贮食行为及其对红松种子的传播作用

1994－1998年秋在小兴安岭凉水自然保护区对星鸦（Nucifraga caryocatact）的贮食行为及具对红松（Pinus koraiensis）种子的传播作用进行了研究,星鸦在秋季至翌年早春主要以红松种子为食,偶食浆果。秋季种子成熟时,星鸦在取食的同时储藏大量种子作为冬季和早春的食物,这些种子中未被完全吃掉的遗留部分在第三年春天即可发芽,在地上取食部分种子后,星鸦通常储存30－50粒于舌下囊中,飞行2－5km后,将种子埋藏在土层下2.5-3.5cm深处,每个贮点从为2－4粒,贮点生境主要有8种：林缘（路边）、保护区周围空阔地、人工落叶松林、人工自冷杉林、人工红松林、人工红皮云杉林、天然更新的杨桦林和天然原始红松阔叶林（母树林）。星鸦每天至少搬运种子10次,达400粒。一个贮藏季节一只星鸦可贮藏至少16000粒种子,对红松1年生和2年生幼苗调查表明,幼苗在上述8种生境中均有分布,并且在人工落叶林、天然更新杨桦林和母树林下有幼树分布,因此星雅能有效地扩散红松种子,有利于红松的天然更新。