择伐对阔叶红松林碳密度和净初级生产力的影响

准确量化森林碳密度和净初级生产力(NPP)对于评价森林生态系统在全球碳循环中的作用至关重要.本研究以小兴安岭原始阔叶红松林和择伐(择伐强度30%,择伐对象为大径级红松)34年后的阔叶红松林为对象,采用样地清查和异速生长方程法测定了不同林分的碳密度和NPP.结果表明: 原始林和择伐林的碳密度总量分别为(397.95±93.82)和(355.61±59.37) t C·hm^-2,其中植被碳密度、碎屑碳密度、土壤碳密度分别占总碳库的31.0%、3.1%、65.9%和31.7%、2.9%、65.4%,两者的总碳密度和各组分的分配比例均无显著差异. 原始林和择伐林的NPP总量分别为(6.27±0.36 )和(6.35±0.70) t C·hm^-2·a^-1,乔木层、灌木和草本层、细根所占比例分别为60.3%、2.0%、37.7%和66.1%、2.0%、31.2%,两者的总NPP和各组分的贡献率均无显著差异.而原始林和择伐林中针、阔叶的NPP比例分别为4724∶52.76和20.48∶79.52,两者差异显著.择伐34年后阔叶红松林的碳密度和NPP均达到了择伐前水平.     

择伐对阔叶红松林主要树种径向与纵向生长的影响

对择伐37a后的阔叶红松(Pinus koraiensis)林与原始林主要组成树种的年轮和树高数据进行分析,旨在了解择伐对其径向与纵向生长的影响。结果表明:(1)择伐显著促进了主要树种的径向生长(P0.01),但生长增加量在树种间存在显著差异(P0.01),其反应的强弱与耐荫性有关(r=-0.79,P0.01),因择伐所导致的生长加速会持续26—29a。(2)择伐显著减小了主要树种的树高-胸径比(P0.01),即同等胸径时择伐林的树木较矮,因此在计算择伐林蓄积量时应对树高进行实测。(3)径向生长率与树高、胸径之间存在显著相关性(原始林:r=0.65*,r=0.58*;择伐林:r=0.53*,r=0.48*),择伐林内每一树高级的径向生长率均高于原始林,其中树高级在10m以下的树木差异最大(0.69),说明择伐有利于林下树木的生长。择伐显著增加了DBH40cm树木的径向生长率,其中胸径在20—40cm之间的树木有较大的伐后生长率,应予以保护。     

择伐干扰后长白山阔叶红松林乔木竞争强度变化

以长白山区阔叶红松林为研究对象,采用空间代替时间的方法,对于不同年度进行中度择伐后形成的天然次生林进行群落学调查,并应用GIS软件将林木树干点位置及树冠投影数字化,得出树干点坐标及树干投影面积.运用Hegyi的竞争指数模型计算择伐干扰后不同恢复阶段红松阔叶林的竞争强度,从林分整体出发,分析和探讨了择伐干扰后28年恢复期间阔叶红松林乔木竞争强度变化.结果表明,中等强度择伐对阔叶红松林主林层竞争强度影响不大,择伐干扰后林分竞争主要发生在次林层,林分的竞争强度随时间推移不断增加,在28年后达到最大,树冠投影面积中重叠面积与非重叠面积比例的变化趋势与林分整体竞争强度的变化趋势相类似,从减弱林分对红松及其它珍贵阔叶树种的竞争角度看来,阔叶红松林的择伐周期至少应该在15年或更长一点,并应该在第一次择伐后15年时开始对次林层进行有针对性的抚育.     

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。     

阔叶红松林倒木贮量的变化规律

研究了长白山阔叶红松林倒木贮量的动态变化规律。阔叶红松林倒木贮量包括其现有倒木及其年输入量等贮量的变化规律。阔叶红松林现有倒木贮量开始为１６．２５ｔ／ｈｍ＾２,以后随时间减少,到１００ａ后分解掉其干重的８５％左右,３００ａ后所剩无几。例木年输入量平均约为０．６ｔ／ｈｍ＾２,其贮量是随时间而增加,２００ａ后稳定在３１ｇ／ｈｍ＾２,可保持到该群落的顶级时期。倒木总贮量的变化在初期呈增加趋势,而后随着现     

长白山北坡椴树阔叶红松林群落特征

长白山北坡椴树阔叶红松林群落特征孙中伟,赵士洞（中国科学院沈阳应用生态研究所１１００１５）ＣｏｍｍｕｎｉｔｙＦｅａｔｕｒｅｓｏｆＴｉｌｉａ－ＫｏｒｅａｎＰｉｎｅＦｏｒｅｓｔｏｎＮｏｒｔｈｅｒｎＳｌｏｐｅｏｆＣｈａｎｇｂａｉＭｏｕｎｔａｉｎｓ￥。Ｓｕｎ...     

择伐对吉林蛟河阔叶红松林群落结构及动态的影响

科学的森林经营能够优化林分结构,是调控森林生产力和生物多样性的有效手段。择伐作为森林经营的重要方式之一,其对森林结构以及群落动态的影响一直未有定论,因此迫切需要利用更加全面的数据对择伐及伐后林分特征的变化进行长期监测。根据森林大样地建立规范,2010年在吉林蛟河建立了42hm~2阔叶红松林动态监测样地,2011年冬季截取部分面积进行择伐经营,以经营样地为研究对象,运用数值变量描述采伐活动并分析择伐前后群落结构的变化;同时结合2015年的二次调查数据,以立地条件基本一致的对照样地为参照,比较林分水平和物种水平上死亡率、更新率的差异,并利用线性混合效应模型探究择伐活动对个体径向生长的影响。研究结果显示:经营样地的择伐强度为5.4%,受采伐干扰影响较大的物种主要包括色木槭、白牛槭、裂叶榆、胡桃楸、千金榆、水曲柳以及紫椴,采伐主要集中于林冠层树种,亚林层和灌木层个体很少涉及。择伐前后物种组成、径级结构等并未发生明显改变。5年间,经营样地和对照样地的林分密度都降低,对比对照样地,经营样地的死亡率较低,但其更新状况并未优于对照样地。从胸高断面积来看,经营样地整体的年平均生长量高于对照样地,表明择伐导致的稀疏对个体生长和存活起到了一定的促进作用。将采伐强度纳入线性混合效应模型中分析发现,胸径始终是影响个体生长的最重要因素,其次是树木个体之间的非对称竞争;采伐所涉及到的7个主要树种的年平均生长量均高于对照样地,但仅有紫椴的径向生长表现出对采伐干扰的显著响应。综合来看,低强度择伐对群落结构和动态的影响较小,不同物种的径向生长对择伐的响应存在一定差异。     

长白山阔叶红松林太阳辐射分光谱特征

根据对林冠上方和林下太阳辐射的观测及气象站资料,分析了长白山阔叶红松林太阳辐射分光谱特征。结果表明,长白山阔叶红松林区太阳总辐射、直接辐射、散射辐射的光合有效辐射系数有一定的日变化和年变化,年平均值分别为０．４６、０．４３、０．５６。阔叶红松林中不同树种的单叶对于太阳总辐射的反射率、透射率、吸收率的平均值分别为２７．０％、２３．４％、４９．６％。单叶的分光谱反射、透射和吸收的特点是,单叶对紫外辐射     

天保工程实施以来东北阔叶红松林的可持续经营

20世纪末以来有两个重要的变化影响着东北温带阔叶红松林资源的可持续性,一是天然林资源保护工程(下称天保工程)的实施,另一个是红松不再作为用材树种被采伐。但森林采伐后的更新造林模式并没有显著改变。以长白山腹地-露水河林业局的阔叶红松林为研究对象,利用森林资源清查(二类)和作业设计调查(三类)资料,评估了这两个重要的变化对当前的森林资源的产生影响。结果表明,天保工程的实施调减了采伐量,间接提高了森林的公顷蓄积量,整体上促进了森林资源的恢复。目前,紫椴,蒙古栎,水曲柳和春榆等占商品材总生产量94.7%(蓄积量)。与此同时,可供采伐的这4个树种年生长量却小于采伐量,而林下补植红松,却忽视阔叶树更新的经营模式势必会逐渐增加红松在阔叶红松林中的比例,使目前商品材资源不足的情况更加恶化。总的来说,天保工程促进了公益林区森林资源的可持续性,但降低了用于木材生产的商品林的面积;红松不采伐增加了红松在商品林中的比例,降低了商品林中用材树种比例和商品材的可持续生产能力,从长期看,必然导致可采伐林木资源的枯竭。据此,建议应根据森林培育的目标,选择合适的森林更新恢复模式。     

小兴安岭阔叶红松林大径级个体对同种邻木分布的影响

利用小兴安岭凉水自然保护区内10.4 hm²样地的调查数据,统计并分析样地内乔木树种的组成与分布,借助混交度计算方法探究大径级个体周围同种邻木分布情况,并分析其产生的原因及大径级个体在其中发挥的作用,研究结果表明：（1）大径级个体（DBH ≥ 50.0 cm）与其周围5-6 m范围内的邻木的混交程度最低,易形成围绕大径级个体（以下简称中央木）的同种邻木环形结构,该环形结构在一定程度上推动着未来的森林演替与更新;（2）距离中央木15 m范围内的中小径级个体（1级木（1.0 cm ≤ DBH < 5.0 cm）、2级木（5.0 cm ≤ DBH < 10.0 cm）、3级木（10.0 cm ≤ DBH < 30.0 cm））与中央木均保持较高的混交程度,而4级木（30.0 cm ≤ DBH < 50.0 cm）、5级木（DBH ≥ 50.0 cm）与中央木的混交程度明显下降,以5级木最低,这种现象的产生与密度制约及物种共存机制存在密切关系。通过研究不同物种及不同生长阶段（不同径级）的林木分布,揭示了凉水地区阔叶红松林中大径级个体周围邻木分布格局特征及其成因,论证了大径级个体在控制周围林分结构、维持物种多样性及推动森林演替中的重要作用,为阔叶红松林的经营及管理提供了数据支撑。     

非线性状态方程模拟异龄林径阶动态--以长白山阔叶红松林为例

以矩阵模型为基础,利用林分直径生长、进界生长和枯损的资料。用非线性动态模型模拟长白山阔叶红松林动态生长,并预测短期内在不同的采伐强度下林分的径阶变化,分析不同采伐强度对年生长量、年收获量和恢复年数的影响。结果表明,非线性动态模型在模拟林分生长上具有结构严谨和精度高的优点。将模型推广到采伐林分中,为科学地经营阔叶红松林,制定合理的采伐方案提供科学依据。     

气候变化对阔叶红松林潜在地理分布区的影响

物种地理分布主要取决于它对气候、地形等环境因子的适应性。基于22个环境因子和阔叶红松林的4类主要建群树种——红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎的地理分布数据,采用最大熵模型模拟了阔叶红松林的潜在分布区域,并分析决定阔叶红松林地理分布的主要气候和地形因子,最后利用政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的3种排放场景(SRES-A2、SRES-A1B、SRES-B1)下2020、2050、2080年的气候数据预测阔叶红松林的未来潜在分布区。结果表明:各树种的受试者工作特征曲线下面积(AUC值)都大于0.8,说明模型有很好的预测能力;影响阔叶红松林分布的主导环境因子是年降雨量、季节性降雨量、海拔、年平均温度、最湿季度的平均温度。在基准气候条件下,阔叶红松林的高度适宜分布区主要分布在长白山和小兴安岭地区,占研究区总面积的11.69%,低度适宜区面积、不适宜区面积分别占研究区总面积的23%和65.31%。模型预测结果显示,未来在A2、A1B和B1气候情景下,阔叶红松林高度适宜区的南界与北界都向北移动,其面积有缩减的趋势,而低度适宜区的面积有增加的趋势。     

长白山红松针阔叶混交林林冠层叶面积指数模拟分析

根据长白山原始红松针阔叶混交林光合有效辐射的连续3年自动观测结果,结合便携式叶面积仪的季节观测,建立了以林冠上下光合有效辐射估算森林冠层叶面积指数的半经验公式.结果表明,该方法可以很好地反映叶面积的季节动态. 通过3年叶面积指数的季节动态比较发现,该森林冠层叶面积的起始生长日期随气温稳定通过0 ℃的日期延迟而延迟,整个生长季的叶面积动态可划分成上升期、相对稳定期和下降期,每个阶段都与大于0 ℃的积温存在较好的相关关系,分别用Logistic曲线和线性方程表达. 并对叶面积的观测和估算方法中存在的问题进行了讨论.     

长白山阔叶红松林二氧化碳湍流交换特征

采用开路式涡度相关技术,研究了长白山阔叶红松林森林-大气界面的CO₂湍流交换特征.结果表明,在近中性大气层结条件下,冠层上方垂直风速和CO₂浓度功率谱在惯性子区基本符合-2/3定律,垂直方向主导湍涡尺度约为40 m.湍流通量贡献区主要在0.01～2 Hz频率范围内,冠层上方低频传输的湍涡贡献了更多的CO₂通量.这说明开路式涡度相关仪器系统可以满足冠层上方湍流通量观测的基本要求.但通过涡度相关法实测获得的森林-大气CO₂通量仍存在夜间低估现象,非湍流过程的增加是涡度相关技术应用的主要制约因素.因此,需要对弱湍流条件下的CO₂通量做相应的修订.     

长白山阔叶红松林早春植物的养分吸收与归还

为揭示长白山阔叶红松林中早春植物的养分循环功能,在调查早春植物生长发育规律的基础上,对早春植物养分吸收与归还进行了研究.结果表明:早春植物的生物量为588.744 kg·hm-2,占长白山阔叶红松林总生物量的0.279%;早春植物吸收N、P、K的总量分别是14.916、3.078和7.292 kg·hm-2.顶冰花的腐解率最高,为0.085 g·g-1·d-1,完全分解只需33 d;黑水银莲花的腐解率最低,为0.058 g·g-1·d-1,完全分解需要49 d.可见,早春植物在冬春两季的过渡时期衔接了物质流,并在其他植物的生长期归还了养分,对森林生态系统能流和物流的连续性起到了重要作用.     

长白山自然保护区阔叶红松林林隙更新的研究

通过对林隙及非林隙林分组成树种数量特征的对比分析,研究了长白山自然保护区阔叶红松林中主要树种对林隙的更新反应特点,阐述了林隙在阔叶红松林结构与多样性维持中的作用．随着林隙与非林隙的交替变化,红松和阔叶树以及主林层和中下层树种的相对优势（或重要性）亦呈现出交替变化的规律．林隙提高了阔叶红松林的物种丰富度,增加了其多样性,为不同特性物种的共存提供了可能,从而保持了阔叶红松林的整体稳定性．     

长白山阔叶红松林近22年的气候动态

长白山阔叶红松林作为典型的温带森林生态系统。其长期的气候动态状况对研究全球变化具有重要的意义。本文采用中国科学院长白山森林生态系统定位站气象观测场1982～2003年的地面常规气象观测资料,对长白山阔叶红松林的光能因子（包括年日照时数、年日照百分率）、热量因子（包括年平均气温、1月、7月月平均气温、年极端最高、最低气温、年积温）、水分因子（包括年总降水量、年最大雪深、相对湿度、年总蒸发量）、以及年平均风速与风向等气候因子进行了分析,从而得出这些因子22年的平均值及其动态变化趋势,进而为相关领域的研究提供基础资料。     

长白山阔叶红松林中影响乔木幼苗存活的关键因素

应用广义线性混合模型,对长白山阔叶红松林中影响幼苗存活的生物因素和非生物因素进行分析。结果表明:(1)在群落水平上,幼苗存活率和生物因素中同种幼苗邻居显著负相关,说明在阔叶红松林群落中存在负密度制约效应。(2)生物因子和非生物因子对不同年龄阶段的幼苗存活率影响不同。对于1年生的幼苗,幼苗存活率与异种大树邻居呈显著负相关,与同种大树邻居呈显著正相关;对于2—3年生的幼苗,其存活率和同种幼苗邻居、同种大树邻居均呈显著负相关,和非生物因子相关不显著;对于4年生以上的幼苗,其存活率和土壤主成分分析的PC1(低的有机质、速效钾、速效氮等比较贫瘠的土壤)显著负相关。(3)种子的传播方式不同,幼苗存活率的影响因子也不同。对于风传播的物种,存活率与同种幼苗邻居密度显著正相关。对于重力传播的物种,幼苗存活率与土壤PC3(高的全氮和速效氮,含氮较高的土壤)、异种大树邻居、草本密度呈负相关,与林冠开阔度和草本盖度成正相关。(4)对于不同的物种,影响幼苗存活的因素也不同。紫椴的幼苗存活率与土壤PC3、异种大树邻居、草本密度呈显著负相关,与土壤主成分PC2(高的有机质和全氮等养分比较好的土壤)呈显著正相关。     

水氮胁迫对长白山阔叶红松林优势树种水分利用的影响

全球氮沉降加剧在影响植物生长的同时可能改变植物水分利用特征,了解氮沉降下植被耗水规律对模拟和预测森林水文循环各分量演变特征意义重大.本研究以长白山阔叶红松林优势树种——蒙古栎、水曲柳和紫椴树为研究对象,通过氢氧同位素示踪法,分析不同氮素添加量(低氮添加组11.8 kg ? hm-2,LN;高氮添加组23.6 kg ? ...