马尾松-肉桂人工复层林生物量及生产力研究

应用相对生长法和样方收获法研究了广西岑溪市马尾松不同光环境处理下营造的马尾松-肉桂人工复层林的生物量及生产力.结果显示:(1)不同处理中,枯落物层生物量随林分郁闭度的增加而增加,灌木层、草本层生物量则随着林分郁闭度的增加而减少;马尾松-肉桂人工复层林模式下林分的生物量、生产力以及群落总生物量远大于马尾松单层林.(2)不同处理的马尾松-肉桂人工复层林林分净生产量均大于马尾松单层林,且上层林马尾松郁闭度在0.5～0.7条件下与肉桂形成的复层林更有利于提高环境资源的获取能力,其中以马尾松林分郁闭度为0.5、密度781株/hm2以及肉桂密度5 952株/hm2的人工复层林模式的成层性最明显,群落生物量、乔木层生物量、净生产力水平最高,分别达167.64 t/hm2、160.549 t/hm2、9.146 t/(hm2·a),且分别高于马尾松单层林14.9％、18.5％、68.7％,是经济效益和生态效益最理想的复合林模式.研究表明,光环境处理对群落生物量空间分布有显著影响,对林分各器官生物量的分配有较大影响,复层林能提高乔木层生物量在总群落生物量中的分配.人工复层混交林比单层林更有利于提高获取环境资源的能力并增加林分的稳定性.     

马尾松人工林生物量与生产力研究进展

森林生物量与生产力是研究森林生态系统结构与功能的基本数据。马尾松(Pinus massoniana)作为我国南方重要的用材树种, 其生物量与生产力问题研究历来受到广泛关注。在回顾马尾松人工林生物量与生产力问题研究背景、历史、现状及其进展的基础上, 重点阐述以下几个方面的问题: 1)个体以及林分尺度上马尾松人工林生物量与生产力动态及其分配特征; 2)不同经营措施(立地条件、初植密度、混交措施、抚育间伐及施肥等)对马尾松生物量与生产力的影响; 3)围绕马尾松人工林生产力形成的气候机制问题, 以近年来广泛运用于该方面问题研究的树木年轮学方法为切入,对影响马尾松人工林生产力过程的气候因子进行梳理、整合, 以期全面阐述马尾松人工林生物量与生产力问题研究的相关进展, 在我国森林质量精准提升背景下为马尾松人工林的生产经营提供理论参考。     

不同强度人为干扰对马尾松地上部分生物量及生产力的影响

采用平均标准木法及分层切割法研究了不同干扰强度对马尾松林地上部分生物量和生产力的影响．并对3个林分蓄积量、各器官相对比例进行了比较分析。结果表明。马尾松林分地上部分总生物量、各器官生物量及净生产力均随干扰强度的减轻而增加,轻度干扰有利于林分生物量和蓄积量的积累及生产力的提高。     

巴山松天然林生物量和生产力的研究

 经测定分析陕西南部28—37年生巴山松天然林的生物量和净初级生产量,结果表明,林分乔木层生物量为81.28t／ha,草本下木生物量为1.45t／ha,林分凋落物量为11.16t／ha;乔木层净初级生产量为6.94t／ha·yr,约45%分配到树叶。巴山松林的消光系数平均为0.33。在地上部生产结构方面,枝重主要集中在树冠中、下部,叶龄愈大,叶重在树冠下部的比例愈高。巴山松林木的根系总长度约99.4km／ha,其中细根占58%。     

中国东部木荷-米槠林的生物量和地上净初级 生产力

运用样方重叠和树干解析法测定了浙江天童木荷-米槠群落生物量及生产力. 结果表明, 群落总生物量为(225.3±30.1) t/hm², 其中地上部分占72.0%, 地下部分占28.0%, 87.2%分配于乔木层; 萌枝生物量较小, 其中95.0%以上分布于灌木层. 群落地上部分生产力为(386.8±98.9) g·m⁻²·a⁻¹, 其中96.0%以上分配于乔木层, 树干对生产力的贡献最大, 叶的贡献率最小. 中国亚热带常绿阔叶林群落生物量与林龄差异较大, 本研究的52年生木荷-米槠群落生物量低于中国亚热带常绿阔叶林生物量的平均水平, 也较低于世界其他常绿阔叶林生物量水平, 而且其生产力低于模型估算结果, 表明该群落在没有干扰的影响下, 群落生物量和生产力发展潜力较大.     

黑龙江省黑河地区森林地上生物量和NPP估测及时空格局

根据黑龙江省黑河地区2005和2010年1390块固定样地数据和东北地区树种生物量异速模型,估算各样地单位面积森林地上生物量(AGB)和净初级生产力(NPP).结合该地区2005和2010年两期ETM⁺遥感图像,运用地统计克里格与协同克里格法对AGB和NPP进行插值,比较多种方差函数的拟合效果,并用最佳插值方法得出该地区AGB和NPP的分布图;通过两期分布图的对比,分析该区域AGB和NPP随时间和空间的动态变化趋势,及其与地形因子(坡向、坡度、海拔)和不同林分类型的时空变化规律.结果表明: 2005—2010年,黑河地区AGB呈现增加趋势,高于40 t·hm^-2的生物量面积明显增加;NPP有所下降,出现高NPP地区向低NPP地区转变的现象.AGB和NPP与各地形因子均有一定的相关性,其中,与海拔的相关性明显,说明AGB和NPP的分布受海拔影响显著.研究期间,AGB在各个坡向均有所提高,NPP则降低;AGB和NPP随着坡度增大、海拔增高有增加趋势;常绿针叶林AGB和NPP增长最多,针阔混交林AGB增长最少,落叶阔叶林NPP增长最少.     

近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响

近自然化改造作为森林新增碳汇的最有希望的选择之一,将如何通过改变林分结构影响林分生物量和生产力进而影响林分固碳能力和潜力目前尚不清楚,因此,了解近自然化改造对人工林生物量及其分配的影响,对人工林生态系统碳管理具有重要意义。以马尾松近自然化改造林(P(CN))、马尾松未改造纯林(P(CK))、杉木近自然改造林(C(CN))和杉木未改造纯林(C(CK))4种人工林为研究对象,采用样方调查和生物量实测的方法,分析4种林分生物量差异,旨在揭示近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响。结果表明:马尾松杉木人工林近自然化改造通过调整林分结构显著提升马尾松和杉木人工林生物量和生产力,8a后马尾松和杉木林分生物量分别增加46.71%和37.24%。乔木层生物量在林分生物量总量中占主导地位(95.48%-98.82%),并对林分生态系统总生物量变化起决定性作用。林分生物量和生产力的增加主要因为近自然化改造改变了林分群落结构,进而提高了乔木层生产力。研究结果表明,合理的经营措施不仅可以改善林分结构,提升林分生产力,并可为增强植被固碳能力创造有利条件。     

鹤山马占相思人工林的生物量和净初级生产力

通过对鹤山马占相思（Ａｃａｃｉａ ｍａｎｇｉｕｍ）人工林的群落结构,生物量、净初级生产力的研究表明,１５龄的马占相思人工林乔木层总生物量为１９６．９４ｔ．ｈｍ＾－２,其中树干为８０．７５ｔ．ｈｍ＾－２,树枝为５５．１４ｔ．ｈｍ＾－２,树叶为１９．６９ｔ．ｈｍ＾－２,根为４１．３６ｔ．ｈｍ＾－２,该人工林１－７龄生物量增长迅速,而７－１１龄的生物量增则相对较慢,１１龄后生物量趋。１１龄马占相思林的净     

宝天曼自然保护区栓皮栎林生物量和净生产力研究

对河南内乡宝天曼自然保护区４５年生天然次生栓皮栎林的生物量和净生产力的研究表明,栓皮栎林生物量为１６７．６４１７ｔ·ｈｍ－２,其中乔木层为１５８．８３８２ｔ·ｈｍ－２,占总量的９４．７５％;该林净生产力为８．４８８０ｔ·ｈｍ－２·ａ－１,其中乔木层为７．９２５４ｔ·ｈｍ－２·ａ－１,生物量平均相对生长速率为０．０４１．灌木层的生物量和净生产力分别为０．０６９４和０．０４５６ｔ·ｈｍ－２·ａ－１;而草本层的分别为０．１０４１和０．０９０８ｔ·ｈｍ－２·ａ－１．凋落物现存量为８．６３ｔ·ｈｍ－２,凋落物量为５．０３９５ｔ·ｈｍ－２·ａ－１,分别占总量的５．１５％及５９．３７％．净生产量与叶面积指数、叶量成正比关系,而与叶效率呈负相关关系．     

桂东不同林龄马尾松人工林的生物量及其分配特征

根据5a、15a、21a、32a、60a生的5个不同林龄的15块1 000m2样地(3次重复)调查资料,利用21株不同年龄和径阶的马尾松样木数据,建立以胸径(D)为单变量的生物量回归方程.采用样木回归分析法(乔木层)和样方收获法(灌木层、草本层、地上凋落物)获取不同林龄马尾松人工林的生物量,并分析了其组成、分配特征及不同林龄生物量的变化趋势.结果表明:(1)林分的总生物量随林龄而增加,5a、15a、21a、32a和60a生马尾松人工林生物量分别为15.03、125.93、183.51、191.53、405.31 Mg/hm2,其中活体植物占75.01％～94.19％,地上凋落物占0.86％～24.99％.(2)层次分配方面乔木层占绝对优势,占90.20％～98.35％,且随林龄的增加而增大,其次为地上凋落物,占0.86％～24.99％;草本层和灌木层生物量较小,分别占0.47％～34.85％和0.32％～27.00％,均随林龄的增加呈递减趋势.(3)乔木层器官分配以干所占比例最高,占49.93％～83.10％,且随林龄而增加;根相对比较稳定,占6.97％～12.82％;枝、叶分别占11.75％～14.83％、1.33％～23.65％,均随林龄增大而下降.灌木层器官分配除幼龄林为根＞枝＞叶,其余的均呈枝＞根＞叶的趋势.草本层中龄林和近熟林生物量地下＞地上,其他林龄生物量地上＞地下.(4)各林龄凋落物生物量在3.48～6.68Mg/hm2,规律性不强.(5)马尾松人工林乔木层各器官及林分生物量具有良好的优化增长模型,其32a生林分生物量高于同林龄的楠木人工林,低于热带雨林,是一种速生丰产、固碳潜力大的优良造林树种.     

皖东松树纯林与复层混交林比较研究

通过对皖东地区松树纯林和零星分布的复层林的调查,比较了单纯林和复层林的材积生长以及林地土壤理化性质的改善情况,研究了林内的光环境和庇荫下的林木的生理生态特性,认为建立充分发挥森林多种效益的人工复层林施业体系是该地区林业经营的方向．     

基于树木年轮定量重建过去50年贵州典型森林优势树种的地上生物量与生产力变化

利用树木年轮宽度结合树木生物量方程,重建了贵州3个地区典型森林(2个常绿与落叶阔叶混交林和1个典型常绿阔叶林)6个优势树种(天龙山:化香树Platycarya strobilacea、安顺润楠Machilus cavaleriei;茂兰:化香树、马尾松Pinus massoniana;雷公山:华山松Pinus armandii、白梓树Pterostyrax psilophyllus)以树木个体为单元的地上生物量(AGB)与地上净初级生产力(ANPP);比较了喀斯特与非喀斯特地区树木AGB与ANPP的差异;并研究了近50年气候变化对ANPP的影响。结果显示,针叶树的平均年轮宽度大于阔叶树,喀斯特地区针叶树和阔叶树的平均树木年轮宽度,分别小于非喀斯特地区针叶树和阔叶树的平均树木年轮宽度。喀斯特地区树木的AGB及其变异幅度均小于非喀斯特地区树木。近50年来,喀斯特地区阔叶树与针叶树的ANPP平均分别为(2.4±1.2) kg a^-1株^-1和(4.6±4.1) kg a^-1株^-1,显著低于非喀斯特地区阔叶树...     

基于线性混合效应的红松人工林枝条生物量模型

基于黑龙江省孟家岗林场60株红松解析木3643个枝条生物量的实测数据,利用全部子回归技术建立了枝条生物量模型(枝、叶和枝总生物量模型),最终选择lnw=k₁+k₂lnL_b+k₃lnD_b为枝条生物量最优基础模型.利用SAS 9.3统计软件的PROC MIXED模块建立枝条生物量混合模型,并采用AIC、BIC、对数似然值和似然比等统计指标评价不同模型的拟合效果.结果表明: 红松解析木的叶和枝总生物量混合模型以k₁、k₂、k₃作为随机效应参数的拟合效果最好,而枝生物量混合模型以k₁、k₂作为随机效应参数的拟合效果最好.最后将枝条生物量最优基础模型与最优混合模型进行模型检验.混合模型各项指标优于基础模型,能有效地提高模型的预估精度,并且通过方差协方差结构校正随机参数来反映树木之间的差异.     

中国南方3种主要人工林生物量和生产力的动态变化

基于中国南方杉木、马尾松、桉树3种主要人工林的幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林5个不同年龄各3块1000 m2样地(共计45块)的建立和调查,采用样木回归分析法(乔木层)和样方收获法(灌木层、草本层、地上凋落物)获取不同林型不同林龄径级样木和其它基本数据,探讨了3种人工林各组分各层次林分生物量和生产力的分配特征及随林龄的变化规律,结果表明,林分生物量和生产力与林龄密切相关,增长模型的拟合度均较高,相关显著;杉木、马尾松、桉树人工林的生物量随林龄的增长呈增加趋势,成熟林的生物量分别为192.30、191.53、105.77 Mg/hm2,其中活体植物分别占95.76%—98.39%、75.01%—99.14%、85.60%—97.61%;生物量的层次分配乔木层占绝对优势,并随年龄而增加,其它层次所占比例较小,总体趋势为凋落物草本层灌木层;乔木层的器官分配以干所占比例最高,杉木、马尾松、桉树分别占54.89%—75.97%、49.93%—83.10%、51.07%—98.48%,随年龄的增加而增加,根的比例次之,枝叶所占比例较小,随林龄而下降;灌木层器官分配以枝的相对生物量较大,草本层的地上和地下分配规律不明显;与其它森林类型相比,杉木和马尾松的生物量处于中上游水平,桉树的生物量较低,但3种人工林的生产力均很高,分别为12.37、8.98、21.10 Mg hm-2a-1,均是光合效率高、固碳潜力大的中国南方速生丰产优良造林树种。     

基于年轮分析的不同恢复途径下森林乔木层生物量和蓄积量的动态变化

基于树木年轮学与标准地调查法, 研究了川西亚高山林区3种恢复森林类型生物量、蓄积量及生产力动态变化特征, 旨在尝试年轮学在森林生长过程反演中的运用, 并探索不同恢复模式下森林生物量和蓄积量的动态变化。结果表明, 不同恢复类型发育至20年以后, 均进入生长加速期, 平均胸径间差异逐渐显著, 人工云杉(Picea asperata)林胸径增长最快, 明显高于天然恢复的次生桦木(Betula spp.)林和次生针阔混交林。在恢复过程中, 次生针阔混交林一直保持最高的林分平均地上生物量与林分蓄积量, 其地上平均生物量一直显著高于人工云杉林(p < 0.05), 在20年以后显著高于次生桦木林(p < 0.05)。与人工云杉林相比, 次生桦木林在25年前具有相对较高的生物量, 而在25年之后则低于人工云杉林。在0-20年桦木林林分蓄积量略高于云杉林, 而20年以后, 云杉林蓄积量则超过桦木林。不同恢复类型的生产力大小对比显示, 30年之前, 次生针阔混交林>次生桦木林>人工云杉林, 30年之后, 针阔混交林生产力仍然最高, 而人工云杉林则超过次生桦木林。川西林区次生针阔混交林恢复模式在生物量和蓄积量积累方面均具有显著优势。     

树冠结构对典型阔叶红松林生产力的影响

阔叶红松(Pinus koraiensis)林是东北东部山区的地带性森林植被, 阐明其生产力的影响因素, 对于理解温带森林生产力维持机制具有重要意义。该研究依托小兴安岭典型阔叶红松林9 hm²动态监测样地, 基于2005和2015年的30 m × 30 m样方内所有胸径>6.5 cm的木本植物的调查数据, 计算各样方的树冠结构复杂性、物种多样性和林分胸高断面积, 结合各样方的地形和土壤理化性质数据, 拟合结构方程模型, 定量分析影响典型阔叶红松林生产力的直接和间接因素。研究结果显示: 树冠结构复杂性和物种多样性与生产力显著正相关, 且树冠结构复杂性对生产力的影响显著高于物种多样性; 树冠结构复杂性对生产力的作用分为树冠垂直分层和树冠可塑性, 其中树冠垂直分层是树冠结构复杂性影响阔叶红松林生产力的主要因素, 而树冠可塑性无显著影响; 林分胸高断面积与生产力显著正相关, 其解释权重仅次于树冠结构复杂性, 树冠结构复杂性与物种多样性均通过影响林分胸高断面积对阔叶红松林生产力产生间接影响; 考虑不同树冠结构复杂性时, 坡度和土壤全磷含量代表的环境因素在调节生产力上发挥的作用存在差异, 移除树冠垂直分层的作用后两者与生产力呈显著的负相关关系。综上可知, 在典型阔叶红松林中, 树冠结构复杂性比物种多样性更有效地解释了生产力的变化, 同时不可忽视其他生物和非生物因素对生产力的作用。     

Net ecosystem productivity of boreal jack pine stands regenerating from clearcutting under current and future climates

Life cycle analysis of climate and disturbance effects on forest net ecosystem productivity (NEP) is necessary to assess changes in forest carbon (C) stocks under current or future climates. Ecosystem models used in such assessments need to undergo well-constrained tests of their hypotheses for climate and disturbance effects on the processes that determine CO₂ exchange between forests and the atmosphere. We tested the ability of the model ecosys to simulate diurnal changes in CO₂ fluxes under changing air temperatures (T_a) and soil water contents during forest regeneration with eddy covariance measurements over boreal jack pine (Pinus banksiana) stands along a postclearcut chronosequence. Model hypotheses for hydraulic and nutrient constraints on CO₂ fixation allowed ecosys to simulate the recovery of C cycling during the transition of boreal jack pine stands from C sources following clearcutting (NEP from −150 to −200 g C m⁻² yr⁻¹) to C sinks at maturity (NEP from 20 to 80 g C m⁻² yr⁻¹) with large interannual variability. Over a 126-year logging cycle, annualized NEP, C harvest, and net biome productivity (NBP=NEP–harvest removals) of boreal jack pine averaged 47, 33 and 14 g C m⁻² yr⁻¹. Under an IPCC SRES climate change scenario, rising T_a exacerbated hydraulic constraints that adversely affected NEP of boreal jack pine after 75 years. These adverse effects were avoided in the model by replacing the boreal jack pine ecotype with one adapted to warmer T_a. This replacement raised annualized NEP, C harvest, and NBP to 81, 56 and 25 g C m⁻² yr⁻¹ during a 126-year logging cycle under the same climate change scenario.     

Changes in carbon storage and fluxes in a chronosequence of ponderosa pine

Forest development following stand‐replacing disturbance influences a variety of ecosystem processes including carbon exchange with the atmosphere. On a series of ponderosa pine (Pinius ponderosa var. Laws.) stands ranging from 9 to> 300 years in central Oregon, USA, we used biological measurements to estimate carbon storage in vegetation and soil pools, net primary productivity (NPP) and net ecosystem productivity (NEP) to examine variation with stand age. Measurements were made on plots representing four age classes with three replications: initiation (I, 9–23 years), young (Y, 56–89 years), mature (M, 95–106 years), and old (O, 190–316 years) stands typical of the forest type in the region. Net ecosystem productivity was lowest in the I stands (?124 g C m^?2 yr^?1), moderate in Y stands (118 g C m^?2 yr^?1), highest in M stands (170 g C m^?2 yr^?1), and low in the O stands (35 g C m^?2 yr^?1). Net primary productivity followed similar trends, but did not decline as much in the O stands. The ratio of fine root to foliage carbon was highest in the I stands, which is likely necessary for establishment in the semiarid environment, where forests are subject to drought during the growing season (300–800 mm precipitation per year). Carbon storage in live mass was the highest in the O stands (mean 17.6 kg C m^?2). Total ecosystem carbon storage and the fraction of ecosystem carbon in aboveground wood mass increased rapidly until 150–200 years, and did not decline in older stands. Forest inventory data on 950 ponderosa pine plots in Oregon show that the greatest proportion of plots exist in stands ～ 100 years old, indicating that a majority of stands are approaching maximum carbon storage and net carbon uptake. Our data suggests that NEP averages ～ 70 g C m^?2 year^?1 for ponderosa pine forests in Oregon. About 85% of the total carbon storage in biomass on the survey plots exists in stands greater than 100 years, which has implications for managing forests for carbon sequestration. To investigate variation in carbon storage and fluxes with disturbance, simulation with process models requires a dynamic parameterization for biomass allocation that depends on stand age, and should include a representation of competition between multiple plant functional types for space, water, and nutrients.