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.     

天然林内红松种群数量变化的波动性

以阔叶红松林为顶极植被的小兴安岭林区,红松在原始林下天然更新不良,幼树生长缓慢,往往老龄个体远多于中、幼树个体数量,人们称为“红松林下无红松”。因而有人认为红松是衰退种,要在群落的演替中淘汰掉。本文从红松的生物学和生态学特性出发,探讨其种群动态的规律。以逐步认识这一自然实体发展变化的本质。     

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。     

长白山北坡表土花粉组合及数量分析

吉林长白山植被垂直地带性是欧亚大陆从温带到寒带植被水平地带性的真实对照。通过对长白山北坡不同植物群落21个样点表土花粉组合及其与群落组成数量关系的分析,结果发现:(1)木本植物花粉占76.1%,木本植物与草本植物花粉比值(AP/NAP)约3.2,以桦属和松属为主;(2)岳桦云冷杉林和岳桦林花粉组合能较好地反映植物群落组成;红松云冷杉林花粉组合只能部分反映植物群落外貌;红松林的花粉组合不能较好反映植被特征;高山苔原花粉组合未能反映植物群落数量特征;(3)主要花粉类型中松属和桦属花粉具超代表性,云杉属、杜鹃花科和蔷薇科花粉具低代表性;(4)通过花粉相对含量,DCA分析能较好地区分不同植被类型,但是红松林与红松云冷杉林、岳桦云冷杉林无法区分。本研究可为本区古植被与古环境恢复提供新证据。     

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。     

人工红松林土壤中蚯蚓的数量

蚯蚓是使植物凋落物和土壤本身相混合的主要动力,而有机质和土壤的混合有助于表土层保持疏松与通气良好的状态。另外,植物凋落物转化为腐殖质过程中,蚯蚓也起着重要作用。为研究人工红松林土壤条件变化,我们对其林下土壤中蚯蚓的数量进行了调查,现将调查结果整理如下,供参考。一、调查方法按红松林龄分别用50×50平方厘米的样方,挖土就地手拣的方法进行调查,共调查8处人工红松纯林(林龄10—50年),两处阔叶红松林,一处林间空地,计68个样方,另外调查了10年生红松纯林、两处阔叶红松林的枯枝落叶量,其方法是设两平方米样方收集全部枯枝落叶,就地称重后取样,在105℃条件下烘干,推算单位面积枯枝落叶量。     

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.     

长白山四种森林类型凋落物分解动态

2003年5月—2004年9月在长白山自然保护区北坡4个森林类型阔叶红松林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林和岳桦林内,利用凋落物原位减少法对4种森林类型的凋落物分解动态进行了研究。结果表明,凋落物现存量最大的为红松云冷杉林,依次为阔叶红松林、岳桦云冷杉林、岳桦林;凋落物分解速率与时间均呈指数关系,凋落物年分解常数为0.25～0.47,分解95%所需时间为18～39年,其中阔叶红松林凋落物年分解常数最大,依次为岳桦林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林。同一类型森林中,不同植物组分的年分解系数不同,一般是阔叶最大,针叶最小。     

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。     

长白山原始林红松径向生长及林分碳汇潜力

长白山地处温带针阔混交林的中心地带,其植物生长对气候变化反映较为敏感。运用树木年代学的基本原理与方法,以该区保存完好的地带性顶级群落阔叶红松林为研究对象,探讨了红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候变化的响应,以期揭示全球气候变化对阔叶红松林及红松树木生长的影响。以长白山自然保护区北坡为研究地点,建立红松树轮年表,计算年均生物量生长量,与逐月各气候因子进行相关和响应函数分析,以期揭示红松径向生长与气候变化的关系。同时利用多元逐步回归分析方法分别建立了红松树轮指数、年均生物量生长量与主要气候因子的模拟回归方程。主要结论如下:(1)长白山红松年表特征分析表明其生长对气候变化敏感,适用于进行树轮气候学分析;(2)红松径向生长受当年生长季前期温度影响较大;(3)温度是限制红松径向生长的主要因子,气候变暖将促进红松的径向生长;(4)目前林分单位面积地上生物量为310.88t/hm~2,单位面积林分生物量生长量约为5.077t hm~(-2)a~(-1),即每公顷每年固碳约2.539t,表明该地区老龄阔叶红松林仍具有较强的固碳能力。     

丰林国家级自然保护区区徽释义

一、以墨绿色抽象红松树型为主基调,寓意丰林自然保护区是以红松为主要保护对象的森林生态系统自然保护区,又充分表达了小兴安岭原始红松林的独有特征。 二、以CHINA(中国)的第一个字母“C”变形为金黄色红松果实。果实内圆为Feng Lin(丰林)的两个大写字母,并且两个字母的结合部为黑龙江的“黑”字英文字母“Hei”的缩写“H”,使“中国-黑龙江-丰林”即C、H、F、L四个字母浑为一体,简洁明快,充满活力。     

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。     

凉水原始阔叶红松林与白桦次生林植物多样性的比较研究

采用典型抽样法和生态群落学调查法对黑龙江凉水国家级自然保护区紫椴（Tilia amurensis）红松（Pinus koraiensis）林、蒙古栎（Quercus mongolica）红松林及白桦（Betula platyphylla）次生林的植物群落结构特征和物种多样性进行了研究。结果表明,紫椴红松林有维管束植物31种,隶属21科,25属;蒙古栎红松林有维管束植物32种,隶属25科,28属;白桦次生林有维管束植物31种,隶属20科,28属。白桦次生林乔木层和草本层的物种丰富度S指数显著高于2种阔叶红松林,而其灌木层的物种丰富度S指数最低;3种林型乔木层的Simpson物种多样性指数无显著差异,紫椴红松林的灌木层Simpson指数显著高于其他2种林型,3种林型草本层之间的Simpson指数差异显著;紫椴红松林乔木层的Shannon-Wiener物种多样性指数显著低于其他2种林型,白桦次生林灌木层的Shannon-Wiener指数显著低于2种阔叶红松林,蒙古栎红松林草本层的Shannon-Wiener指数最高;此外,蒙古栎红松林乔木层的Pielou均匀度指数显著高于其他林型,而3种林型灌木层的Pielou指数无显著差异,紫椴红松林草本层的Pielou指数最低。     

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。     

长白山阔叶红松林演替序列水分利用效率特征

水分利用效率是反映植物水分利用的客观指标,对其研究有助于了解陆地生态系统的碳水耦合机制。本研究利用稳定碳同位素技术分析了长白山阔叶红松林演替序列下3种林分(中龄杨桦林、成熟杨桦林、阔叶红松林)中优势树种的水分利用效率。结果表明: 3种林分的水分利用效率在不同演替阶段存在阔叶红松林＞中龄杨桦林＞成熟杨桦林的大小顺序,且同一树种在不同林分中水分利用效率不同,中龄杨桦林中山杨和白桦的水分利用效率高于成熟杨桦林,阔叶红松林中水曲柳的水分利用效率远高于其在中龄杨桦林,阔叶红松林中色木槭和蒙古栎的水分利用效率高于其在成熟杨桦林;优势树种的水分利用效率存在木材类型上的差异,总体呈现环孔材树种＞散孔材树种;阔叶红松林优势树种中,阔叶树种和针叶树种的水分利用效率在生长季呈现两种不同的变化趋势,水曲柳、色木槭、蒙古栎、紫椴总体呈现先减小后增加的趋势,而红松呈现先增加后减小的趋势。生长季阔叶红松林的水分利用效率与温度呈显著负相关。不同的水分利用效率是长白山阔叶红松林优势树种适应演替进程、响应气候和环境变化的策略之一。     

红松林的“黄雨”

丰林保护区原始红松林每年6月下旬总要呈现一次飘撒“黄雨”(红松雄花粉大量飞扬——即盛花期)的奇景,出现日期一般为6月22日,最早在6月12日,最晚在6月29日,散粉期很短,大约为5天左右,“黄雨”的出现与翌年红松种子丰收密切相关,是红松的生物学性所决定的。“当小孢子叶球明显增大到四分体时期到来,小孢子叶球在散粉前15天左右展开,初期为黄绿色,后为紫红色,一个小孢子叶     

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。     

黑龙江胜山保护区阔叶红松林不同演替阶段径向生长与气候变化的关系

黑龙江黑河为我国红松(Pinus koraiensis)分布的北界, 在研究红松林的生长、演替、分布, 及其对气候变化的响应上有独特的意义。该文通过研究胜山保护区内阔叶红松林的演替系列(软阔叶林、硬阔叶林、阔叶红松近熟林和成熟林4个阶段), 分析了树木径向生长与气候变化的关系在不同演替阶段的差异。结果表明: 从演替早期的软阔叶林到晚期的红松成熟林, 年表统计特征表明树木径向生长对气候波动的敏感性逐步降低。对年轮-气候关系的分析结果也表明气候对树木径向生长的影响随着演替的进展呈现规律性的变化。上年6月和12月的气温与红松成熟林的径向生长显著正相关, 表现出明显的“滞后效应”。红松成熟林的轮宽指数与当年6月气温显著负相关, 而与当年6月降水量显著正相关, 反映出生长季水分对红松生长的限制。上述这些限制作用均随着演替的进展而增强, 但在演替的早期影响不显著。相反, 上年6月降水量与软阔叶林的生长显著负相关, 但该限制作用在演替的中晚期消失。这些差异反映出随着演替的进展, 优势树种对水分的需求逐步提高。滑动相关分析表明研究区近几十年明显的气候干暖化趋势对各林型的生长兼具有利和不利的影响。不同因素综合作用下, 软、硬阔叶林阶段生长尚未产生清晰的长期变化趋势。但由于水分对红松林生长的限制作用增强, 红松林生长明显下降。今后气候进一步干暖化可能对红松林的生长、恢复演替和分布有不利影响。     

气候变化对阔叶红松林不同演替阶段红松种群生产力的影响

本文以长白山地区阔叶红松林不同演替阶段(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始红松林)内红松种群作为研究对象,采用树轮学与相对生长式相结合,获取红松种群净初级生产力(NPP)连年生长(1921—2006年)数据以及相对增长率的年际变化数据,建立红松种群NPP与年际和季节性气候因子的关系,分析不同气候时期长白山阔叶红松林不同演替阶段内红松种群NPP年际变化特征及其对气候变化的响应差异.结果表明： 研究期间,不同演替阶段红松种群NPP与气候因子响应关系存在差异.随着温度上升,次生杨桦林红松种群NPP与上年生长季和当年生长季低温由显著负相关关系转变为显著正相关关系;次生针阔混交林红松种群NPP由与当年春季最低温度的正相关关系转变为与上年和当年生长季温度的显著正相关关系,气候因素对次生针阔混交林红松种群NPP影响的滞后效应增强;原始红松林红松种群NPP与温度的相关性减弱,与上年生长季降水量的正相关关系增强.研究区气候变化表现为低温和平均温度显著上升,而最高温度和降水没有明显变化.气候变化有利于提高演替初级阶段次生杨桦林和演替中级阶段次生针阔混交林内红松种群生产力,尤其是次生针阔混交林,而对演替顶极阶段红松种群NPP影响不明显.     

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。