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。     

大兴安岭北部兴安落叶松林穿透雨延滞效应

以黑龙江漠河生态站兴安落叶松天然林为研究对象,对林外雨、穿透雨和树干茎流进行定位观测,分析大兴安岭北部兴安落叶松林穿透雨延滞效应.结果表明： 穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降雨总量的76.5%、2.6%和20.9%.降雨发生后,穿透雨与林外雨在产生和终止时间上均存在一定延滞性;随降雨量级增大,穿透雨滞后时间表现出逐渐缩短的趋势,变动范围为（67.8±7.8）～（17.2±3.9） min（穿透雨）和（112.0±38.8）～（48.3±10.6） min（树干茎流）;相同降雨量级下,穿透雨滞后时间随降雨强度增大而逐渐降低,且降雨强度>2 mm·h^-1时延滞时间显著缩短,同时随雨前干燥期的增加而增长,而当雨前干燥期≥48 h时,降雨量则是影响滞后时间的主要因素;降雨终止时,降雨量>5.0 mm,穿透雨终止时间也存在延滞性,且随降雨强度增加而增大,但与雨前干燥期关系不明显;树干茎流终止时间先于林外雨终止时间,且主要与降雨量级有关,降雨量级越小,终止时间越早.     

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。     

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.     

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%。     

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.     

大兴安岭库都尔地区兴安落叶松年轮宽度年表及其与气候变化的关系

基于建立的大兴安岭库都尔地区兴安落叶松树轮宽度年表,分析了兴安落叶松树轮宽度年表与该区温度、降水和帕尔默干湿指数(PDSI)等主要气候因子之间的关系.结果表明:研究区5月和7月的温度与兴安落叶松年轮宽度变化呈极显著负相关关系(P0.01);虽然降水与年轮宽度变化没有表现出显著的相关关系,但6—8月PDSI与年轮宽度变化显著相关(P0.05),说明兴安落叶松的生长明显受区域水热条件共同控制,且以5月和7月最显著.兴安落叶松树轮宽度年表与诸如太平洋年代际振荡(PDO)等大尺度气候系统波动的低频系数和高频系数之间呈显著相关,说明太平洋气候系统的波动对该区树木径向生长具有显著影响.     

大兴安岭兴安落叶松森林不同林型AMF分布特性

为了初步了解内蒙古大兴安岭兴安落叶松森林生态系统丛枝菌根真菌(AMF)多样性状况, 调查了5种落叶松林型和火烧迹地土壤中AMF状况。从90份土样中共分离到AMF 4属53种, 其中无梗囊霉属Acaulospora 25种(47.17%), 球囊霉属Glomus 23种(43.40%), 此二属为优势属, 内养囊霉属Entrophospora 4种(7.55%), 巨孢囊霉属Gigaspora 1种(1.89%)。杜香落叶松林的优势种为浅窝无梗囊霉A. lacunosa; 草地落叶松林没有优势种, 最常见种为浅窝无梗囊霉A. lacunosa; 柴桦落叶松林的优势种为一种无梗囊霉Acaulospora sp. 3和缩球囊霉G. constrictum; 落叶松皆伐林的优势种为刺无梗囊霉A. spinosa; 落叶松渐伐林的优势种为一种球囊霉Glomus sp. 3; 火烧迹地的优势种为刺无梗囊霉A. spinosa。5种林型中以柴桦落叶松林的孢子密度(41.00个/50 g 风干土)、物种丰富度(12.66种/土样)、多样性指数(H = 2.12, D = 0.85)都为最高。孢子密度与有机质含量呈明显正相关(r = 0.956*), 物种丰富度与速效磷含量呈明显的负相关(r = -0.899*)。     

黑龙江省大兴安岭地区塔河县森林火险天气指标动态

基于大兴安岭地区塔河县1974-2008年森林火灾数据和同期气象数据,结合加拿大火险天气系统(CFFWIS),定量和定性分析了该区森林火险天气指标动态.结果表明:1974-2008年,研究区森林火灾年均发生次数呈增加趋势,2000-2008年森林火灾年均发生次数比1974-1999年增加了72.2%;可燃物湿度码、火行为指标和火灾控制难易度指标总体呈增加趋势,且这种增加趋势随着时间的推进更加明显.未来该区森林火灾发生概率将显著递增,可燃物将更加干燥,林火强度增强,控制火灾将更加困难,火险天气状况更加严峻.该区应重点加大森林火灾的防控,尤其是夏季火灾的防控;并应加大计划可燃物的烧除,减少可燃物载量,从可燃物这一源头上减少火灾发生概率和降低火灾强度.     

气候变化背景下黑龙江大兴安岭林区夏季火险变化趋势

采用Delta、WGEN降尺度方法和加拿大森林火险天气指标,分析了1966-2010年黑龙江大兴安岭林区夏季火灾变化特征,预估了2010-2099年夏季森林火险变化趋势,分析了夏季森林火灾与春、秋季森林火灾的差异,并提出了基于火环境的夏季森林火灾防控策略.结果表明:气候变暖背景下,2000-2010年研究区夏季森林火灾呈高发态势.在可预期的未来,2010-2099年研究区夏季森林火险比基准年(1961-1990年)增加34％,增幅大于春、秋季森林火险.A2a和B2a情景下,2010-2099年研究区夏季森林火险相对于基准年均呈升高趋势,且随着时间递推,森林火险增加的区域不断变广,增加的比重不断加大.到21世纪末,A2a情景下夏季森林火险与基准年相比增加近一倍,夏季高森林火险地区将贯穿整个研究区.夏季森林火灾在火源特点、森林可燃物属性和森林火险天气情况等方面都有别于春、秋季森林火灾,研究区应严管火源,严控可燃物载量,严抓中长期森林火险预报,以控制夏季森林火灾.     

大兴安岭不同落叶松林植被土壤微生物多样性

利用选择性培养基,研究了杜香-落叶松林(LLV)、草类-落叶松林(HLV)、柴桦-落叶松林(BLV)、皆伐-落叶松林(CL)、火烧-落叶松林(LFB)5个样地土壤微生物的数量、种群组成、Shannon指数(H)、丰富度(S)、Pielou均匀度指数(J)、Simpson优势度(D)。从5个样地共分离到细菌24属,优势菌属主要为短杆菌属(Brevibacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、棒杆菌属(Corynebacterium)、微球菌属(Micrococcus);放线菌为链霉菌的6个类群,优势类群主要为白色类群(Albosporus)和黄色类群(Flavus);真菌20属,优势菌属为青霉属(Penicillium)和头孢属(Cephalosporium)。兴安落叶松林不同样地微生物的多样性指数(H)、丰富度指数(S)、均匀度指数(J)及优势度指数(D)随样地不同而发生变化,细菌的多样性和丰富度指数为LLVHLVLFBCLBLV,放线菌为BLVHLVLLVLFBCL,真菌为CLHLVBLVLFBLLV。     

东北温带次生林与落叶松人工林的土壤呼吸

2006年5—10月,使用Li-6400-09土壤呼吸系统测定了黑龙江省帽儿山地区温带次生林转化为落叶松人工林后土壤呼吸速率(Rs)的变化.结果表明:次生林与落叶松人工林土壤呼吸速率的日变化均呈单峰型曲线,与地温的日变化趋势相似.测定期间内,次生林和落叶松人工林Rs的变化范围分别为0.43~7.26μmol CO2.m-2.s-1和0.63~4.70μmol CO2.m-2.s-1,最大值出现在7—8月,最小值出现在10月.5—8月,次生林的Rs明显高于落叶松人工林.次生林和落叶松人工林枯落物层呼吸速率的季节变化范围分别为-0.65~1.26μmol CO2.m-2.s-1和-0.43~0.47μmol CO2.m-2.s-1.两林分中的Rs与土壤温度均呈明显的指数相关,且与5 cm深地温相关最紧密.用5 cm地温估算的次生林和落叶松人工林Q10分别为3.61和3.07.次生林的Rs与10~20 cm土壤含水率相关显著,而落叶松人工林的Rs与土壤含水率无明显相关.