阔叶红松混交林林隙大小和林隙内位置对小气候的影响

在阔叶红松混交林的大、中、小林隙的中心和通过林隙中心的南、北、东、西冠空隙边缘共5个观测点安装HOBO自动气象站,测定2010年6-9月的气温、相对湿度、光量子通量密度(PPFD)以及林隙中心的总辐射和降水量,并在郁闭林分和空旷地设对照,分析了不同大小林隙之间以及林隙中心与林隙边缘之间小气候的差异及其随时间的动态变化,比较了晴天和阴天对林隙小气候因子日变化的影响.结果表明:PPFD依照大林隙、中林隙和小林隙的次序依次降低;对于同一林隙,林隙中心的PPFD大于边缘处;林隙中心的月均气温和月均总辐射均为7月＞6月＞8月＞9月,并按照空旷地、大林隙、中林隙、小林隙和郁闭林分的次序依次递减;月均相对湿度为8月＞7月＞9月＞6月,并按照郁闭林分、小林隙、中林隙、大林隙和空旷地的次序依次递减;不同大小林隙和空旷地观测期间降水总量和各月降水量基本上按照空旷地、大林隙、中林隙和小林隙的次序依次减少.晴天,大林隙PPFD、气温和相对湿度的变化幅度大于小林隙,阴天则相反.     

阔叶红松混交林林隙大小和掘根微立地对小气候的影响

在小兴安岭阔叶红松混交林2.55 hm2样地内,选取由掘根倒木形成且具有坑和丘微立地的3个代表性林隙,并以空旷地和郁闭林分为对照,利用多通道HOBO自动气象站于2011年7-9月测定了不同大小林隙中心和丘顶部的光合有效辐射(PAR)、气温、相对湿度以及林隙中心的总辐射和降水量,比较了不同月份不同大小林隙中心和丘顶部微气候因子的差异,分析了不同大小林隙中心微气候因子的月变化以及不同大小林隙在典型天气条件下林隙中心和丘顶部微气候因子的日变化.结果表明:3个不同大小林隙的月均PAR和月均气温排序是大林隙＞中林隙＞小林隙,月均相对湿度排序是小林隙＞中林隙＞大林隙;同一林隙中,丘顶部月均PAR和月均气温大于林隙中心,月均相对湿度为林隙中心＞丘顶部;不同大小林隙和对照月均总辐射与月均气温均为7月＞8月＞9月,空旷地＞大林隙＞中林隙＞小林隙＞郁闭林分,月均相对湿度为郁闭林分＞小林隙＞中林隙＞大林隙＞空旷地.郁闭林分与各林隙以及与空旷地之间的月均相对湿度差异均显著;7-9月总降水量按照空旷地、大林隙、中林隙、小林隙、郁闭林分的次序依次递减;无论晴天与阴天,丘顶部日均PAR和日均气温都大于林隙中心,日均相对湿度则相反;无论丘顶部还是林隙中心,晴天日均PAR和日均气温都大于阴天,日均相对湿度则为阴天＞晴天.     

林隙对太白山牛皮桦-巴山冷杉混交林内草本植物多样性的影响

采用CCA梯度排序和随机排列(random permutation)检验方法,分析了太白山牛皮桦-巴山冷杉混交林林隙内草本植物组成随林隙梯度变化的分布特征,以及个体数≥5的55种草本植物分布与凸度、坡度、土壤全N、全P、速效N、有效P、pH值和有机质8个林隙生境变量的关联性.结果表明:太白山牛皮桦-巴山冷杉混交林中,林隙面积占林分总面积的19.8%,林隙密度为20.7个.hm-2,其大小在25.6～279.1 m2,平均面积为93.7 m2.林隙面积扩大可以增加草本层物种丰富度,但林隙内69种草本植物中,大部分在所有林隙中都有分布,有8个物种仅出现在面积120 m2的大林隙,即草本植物的分布未呈现出沿林隙大小梯度连续变化的规律.个体数≥5的55种草本植物中,27.3%的物种与生境变量显著相关.林隙面积对物种丰富度的增加作用具有随机性.     

阔叶红松混交林林隙大小和掘根微立地对小气候的影响

在小兴安岭阔叶红松混交林2.55 hm²样地内,选取由掘根倒木形成且具有坑和丘微立地的3个代表性林隙,并以空旷地和郁闭林分为对照,利用多通道HOBO自动气象站于2011年7-9月测定了不同大小林隙中心和丘顶部的光合有效辐射(PAR)、气温、相对湿度以及林隙中心的总辐射和降水量,比较了不同月份不同大小林隙中心和丘顶部微气候因子的差异,分析了不同大小林隙中心微气候因子的月变化以及不同大小林隙在典型天气条件下林隙中心和丘顶部微气候因子的日变化.结果表明: 3个不同大小林隙的月均PAR和月均气温排序是大林隙>中林隙>小林隙,月均相对湿度排序是小林隙>中林隙>大林隙;同一林隙中,丘顶部月均PAR和月均气温大于林隙中心,月均相对湿度为林隙中心>丘顶部;不同大小林隙和对照月均总辐射与月均气温均为7月>8月>9月,空旷地>大林隙>中林隙>小林隙>郁闭林分,月均相对湿度为郁闭林分>小林隙>中林隙>大林隙>空旷地.郁闭林分与各林隙以及与空旷地之间的月均相对湿度差异均显著;7-9月总降水量按照空旷地、大林隙、中林隙、小林隙、郁闭林分的次序依次递减;无论晴天与阴天,丘顶部日均PAR和日均气温都大于林隙中心,日均相对湿度则相反;无论丘顶部还是林隙中心,晴天日均PAR和日均气温都大于阴天,日均相对湿度则为阴天>晴天.     

红松阔叶混交林林隙大小对土壤水分空间异质性的影响

2011年8-10月采用嵌套的网格化方法布点,利用土壤时域反射仪连续测定了小兴安岭阔叶红松混交林不同大小林隙内不同深度的土壤水分,并根据地统计学原理与方法分析其空间异质性.结果表明:研究区中林隙的土壤含水量最丰富,其次是大林隙和小林隙;大林隙空间样点的土壤水分极差最大,其次是中林隙和小林隙;大、中、小林隙各深度土壤含水量的块金值分别为0.001～0.404、0.001 ～0.273、0.001 ～0.261.随机部分引起的土壤水分异质性和系统总的空间异质性程度依次为大林隙＞中林隙＞小林隙.中林隙土壤水分的空间分布格局最复杂,大林隙土壤水分格局变异的空间依赖性最强;中林隙高等级土壤水分斑块(土壤含水量为50％～60％)占据的面积最大,其次是大林隙,小林隙没有最高等级斑块的分布.对于相同月份、相同深度的土壤含水量,小林隙等级分布最简单,大林隙和中林隙则相对复杂;土壤含水量最大值随着林隙的增大而增大.     

喀斯特森林林隙梯度物种多样性变化规律

采用Margalef物种丰富度指数(R1)、Shannon-Wiener指数(H′)及Pielou均匀度指数(J)来研究物种多样性的林隙梯度变化。结果表明:从林隙中心至非林隙林地的水平梯度上,林隙不同区域的种类组成存在较大差异,一些阳性树种如圆果化香等在林隙中心分布较多,青冈等耐荫性强的树种则在郁闭林下较为丰富,而中度耐荫种类如香叶树、大叶冬青等则集中分布在林隙近中心和林隙边缘处。从非林隙到林隙中心,物种丰富度逐渐升高,即非林隙<林隙边缘<林隙近中心<林隙中心;物种多样性的变化则总体呈中间高两头低的现象,均匀度的变化与其一致;物种多样性林隙梯度变化程度受林隙发育期和面积的影响较大,变化程度为早期林隙>中期林隙>晚期林隙,大林隙>中等林隙>小林隙,早期林隙和大林隙的边缘效应显著。     

退化落叶松人工林近自然化改造对土壤微生物及养分的影响

落叶松人工纯林生产力和地力下降是目前林业生产亟待解决的问题,尤其是第2代人工林,通过近自然化改造是否能提高土壤肥力,改善土壤微生物多样性及养分,缺乏深入的研究.本文对第2代落叶松人工纯林近自然化改造2年内土壤微生物群落的多样性和结构变化以及土壤养分变化进行了调查.结果显示:林隙大小与土壤微生物多样性有较强的相关性,小林隙(25 m2)土壤微生物多样性比大林隙(100 m2)高;改造后第1年,小林隙土壤微生物多样性显著提高,Shannon指数、丰富度指数和均匀度指数均高于大林隙和对照(未间伐);第2年各处理间差异不显著;2年的3个指数比较发现,Shannon指数和丰富度指数均是第1年明显高于第2年,而均匀度指数变化相反,说明第1年土壤微生物的物种多样性较高但分布不均匀.在种类遗传相似性方面,小林隙与对照更为接近,大林隙可能由于小气候变化较大致使土壤微生物变化较剧烈.改造后第1年土壤养分含量显著增加,尤其是有效P,大林隙增幅达80％,小林隙达52％,有效N的含量也有所增加,有效K含量增加不明显.第2年土壤养分含量有所下降,但大、小林隙下降的格局不同,大林隙有效P含量下降极显著,小林隙养分下降不显著.本研究为近自然化改造的可行性及其科学实施提供了依据.     

局域与区域生态过程对太白山牛皮桦林林隙内草本植物物种丰富度的影响

以太白山牛皮桦林林隙内草本植物总数为区域物种丰富度,分别采用0.25m2和1m2样方重复抽样的丰富度平均值为局域物种丰富度,来探讨区域物种多样性变异对局域多样性的影响。结果显示:(1)0.25m2和1m2局域物种丰富度与区域物种丰富度显著相关(r=0.791和r=0.861),且随区域物种丰富度的增加而增加;同时,林隙面积也能显著增加局域和区域物种丰富度。(2)控制林隙面积变量的多元回归分析显示,0.25m2和1m2局域物种丰富度与区域物种丰富度存在显著线性回归关系(R2=0.642和R2=0.743);方差分离分析显示,林隙面积仅能解释0.25m2和1m2局域物种丰富度变异的4.0%和4.4%,而区域物种丰富度能解释25.8%和35.3%。研究表明,区域物种丰富度变异在一定程度上决定着局域物种丰富度的组成。     

红松阔叶混交林不同大小林隙内丘坑复合体微气候动态变化

2012年5月,在小兴安岭凉水国家级自然保护区阔叶红松混交林2.55 hm²的固定样地内,调查了由掘根风倒形成的38对丘坑复合体所处的7个小林隙、5个中林隙和3个大林隙以及7个郁闭林分的基本状况.于2012年6—9月,每月选定6个典型晴天,测定处于大林隙、中林隙和小林隙以及郁闭林分内每个丘坑复合体不同微立地(坑底、坑壁、丘顶、丘面及完整立地)的土壤温度、土壤含水量和空气相对湿度.结果表明: 6—9月,丘顶的土壤温度平均值最大,坑底最小;坑底土壤含水量和空气相对湿度的平均值最大,丘顶最小.上述指标在大多数微立地之间差异显著.6—9月,位于不同大小林隙和郁闭林分的丘坑复合体土壤温度总平均值依次为:大林隙>中林隙>小林隙>郁闭林分;各月份土壤水分大小次序并不一致;6月、8月和9月丘坑复合体各个微立地月均空气相对湿度大小顺序均为郁闭林分>小林隙>中林隙>大林隙,7月的排列次序有所不同.上述指标在不同大小林隙及郁闭林分内丘坑复合体大多数微立地之间差异显著.不同大小林隙和郁闭林分内丘坑复合体各微立地月均土壤温度和空气相对湿度均为7月最大,9月最小;除完整立地6月月均土壤含水量最大以外,其余微立地均为7月最大,9月最小.丘坑复合体微气候的变化主要受林隙大小、微立地和时间等的影响.     

林窗对川西周公山柳杉人工林林下物种多样性的影响

采用典型样地法,以川西周公山柳杉人工林5种不同大小的林窗为研究对象,以林下非林窗为对照,研究了不同大小的林窗对柳杉人工林物种多样性的影响,同时分析了不同梯度林窗下林窗中心、林窗边缘、及林下群落的物种组成、物种多样性的变化情况。结果表明:(1)在所调查的18个样地231个样方中共记录到维管束植物141种,隶属于76科113属;随着林窗面积的增大,群落各层次的物种数呈现出先升高后降低的趋势,灌木层物种数在各林窗梯度上表现为林缘林下林窗中心,草本层物种数在各林窗梯度上表现为林缘林窗中心林下。(2)不同林窗优势种及其重要值不同,即在小林窗内,优势种为柳杉和野桐,其重要值之和高达0.292 3;在大林窗内,杉木及亮叶桦为群落优势物种,群落内出现大量其更新幼苗。(3)不同大小的林窗表现为灌木层物种丰富度指数(D)、Shannon-Wienner指数(H)、和Pielou均匀度指数(Jsw)值在400~450 m2面积的大林窗内达到一个均优水平,草本层物种的多样性在面积为100~150m2的小林窗内达到较高水平;不同梯度的林窗各层次群落D、H值整体表现为林缘林窗中心林下。研究认为:林窗的存在会改变群落物种组成,提高群落物种多样性水平,并且大林窗(400~450m2)更利于柳杉人工林林下树种更新及物种多样性的提高。     

火对森林土壤的影响

林火是林地上自由蔓延的火,主要有计划火烧(控制火烧)和野火2种类型.火烧的严重程度决定了火灾的效果及其影响的持续时间.火能够通过燃烧有机质和改变粘土矿物来影响土壤结构,导致土壤容重增加和持水能力降低.长期来看,火烧引起土壤有机质减少.火烧之后土壤温度和pH值的升高会促进土壤呼吸,而微生物数量的减少、根系的死亡和可分解物质的减少则减弱土壤呼吸.林火消耗了森林的枯落物层,通过氧化、挥发、灰分颗粒对流、淋溶等途径减少了森林土壤的养分含量.火灾对土壤生物有重要影响,火灾引起的高温可直接杀死土壤微生物,同时通过改变土壤的各种理化性质及林地微环境,间接影响土壤微生物生存和群落的组成.火对土壤动物的影响显著小于对土壤微生物的影响,原因是前者具有更高的灵活性来逃避火灾.中低程度火烧主要通过土壤环境变化间接影响土壤酶,而严重火烧则通过高温直接使其变性.今后应开展跨学科的森林火灾长期研究,加强对火烧后土壤动物、微生物和生态系统之间相互关系的研究,注重计划用火、火灾对土壤有机碳、土壤养分库的稳定、土壤斥水性、水土流失强度和生物多样性影响方面的研究.     

林隙干扰对森林生态系统的影响

林隙干扰通过改变森林微生境异质性和群落演替进程,对森林物种组成、林分结构和系统功能产生重要影响。本研究评述了有关林隙干扰对森林生态系统影响的最新研究进展,从物种生物学特性和环境因素两个方面分析了林隙干扰对森林物种组成变化的影响规律,基于群落组件和群落架构阐述了林隙干扰对森林结构的作用关系,梳理了林隙干扰对森林生态系统功能的影响机制。基于已有研究的分析和目前森林生态系统经营亟需解决的问题,提出未来研究所需关注的重点领域和问题: 林隙面积阈值确定方法;林隙闭合机制;林隙干扰对森林生态系统过程的影响;林隙干扰与森林生产力的关系。林隙干扰在促进物种更新和提升森林结构复杂性等方面具有优势,因此本研究可为我国低产低效人工林改造提供科学依据。     

Organic matter and nutrient dynamics of the forest and forest floor in the Hubbard Brook forest

Summary The forest floor is a major reservoir of organic matter and nutrients for the ecosystem and as such it influences or regulates most of the functional processes occurring throughout the ecosystem. This study reports on the nutrient and organic matter content of the forest floor of the Hubbard Brook Experimental Forest during different seasons and attempts to correlate results from studies of vegetation, litter, decomposition, stemflow, throughfall, and soil. An organic matter budget is presented for an undisturbed watershed.Average weight of the forest floor on an undisturbed watershed ranged from 25,500 to 85,500 kg/ha. The weighted watershed average was 46,800 kg/ha. Although the F and H horizons did not vary significantly with time, the L horizon increased significantly during the period June to August largely as a result of a severe hail storm. The order of abundance of elements in the forest floor was N;CaFe>S>P>Mn>K>Mg>Na>Zn>Cu. The concentrations of Ca, K, and Mn decreased with depth in the forest floor while N, P, S, Na, Fe, Zn, and Cu concentrations increased. N:P ratios were similar in decomposing leaf tissue, the forest floor, litterfall, and net stemflow plus throughfall suggesting a similar pattern of cycling. S was proportional to N and P in decomposing leaf tissue, the forest floor, and litterfall. Net stemflow and throughfall were affected by a relatively large input of SO₄=-S from the atmosphere. Residence times for elements in the forest floor were affected by inputs other than litterfall (precipitation, stemflow, and throughfall). Calculation of residence times using all inputs caused smaller values than if litterfall alone was used. While all residence times were reduced, the major differences occurred for K, S, and Na. N and P showed relatively long residence times as a result of retranslocation and immobilization by decomposers. The slow turnover rate because of the strong demand and retention by all biota must account for the efficiency of the intrasystem cycling process for N and P. K showed the shortest residence time. A rapid and efficient uptake of K by vegetation seems to account for the efficient cycling of this element. The patterns of nutrient cycling are several depending on the chemical properties of the forest floor, and nutritional requirements of the biota.This is contribution No. 67 of the Hubbard Brook Ecosystem Study. Financial support was provided by the National Science Foundation.     

森林采伐对森林景观的长期影响模拟

应用空间直观景观模型(LANDIS),模拟了小兴安岭友好林业局在有无采伐方案下400年内森林景观的动态变化,并利用统计软件APACK计算代表性树种的分布面积、年龄级和反映物种分布格局的聚集度指数.结果表明:与无采伐相反,采伐下的火干扰模式为高频率小面积低强度火烧;采伐对各种群的分布面积影响不大,但显著改变了种群的年龄结构,主要表现为降低了过熟林的分布面积,而增加了其他年龄级森林的分布面积;采伐降低了各树种的聚集度,导致森林景观一定程度上的破碎化.     

Fungicides for forest trees,shade trees and forest products

The Botanical Review -     

Restoration of the understorey layer of recent forest bordering ancient forest

Abstract. Recently established forests are commonly characterized by an impoverished understorey. Restoration is mostly based on spontaneous secondary succession, but little is known about the time period needed to achieve a community species pool with species composition equal to that of ancient forests. Vegetation in transects of 197 plots in 13 recent forest stands contiguous to the Meerdaalwoud ancient forest complex was surveyed. The recent forest stands ranged in age from 36 to 132 yr. The community species pool was described with an ecological, functional and phytosociological approach and based on groups derived from a CCA. Differences in community species pool between age classes of recent forest stands were analysed. During establishment of a new forest competitive species, forest edge species and species with high Ellenberg values for light and nitrogen and a more persistent seed bank will dominate the understorey. After 90 yr of succession the cover by these species decreases and reaches equal values to ancient forest after ca. 105 yr. A large number of forest species will be able to colonize the forest in less than 90 yr. Some typical forest species, however, have very low colonization rates and still have low cover in recent forest more than 105 yr old, so that complete restoration of the understorey requires a time period of over a century. Anthropogenic introduction of forest plant species may reduce the time required for ancient forest vegetation equality.