森林采伐方式对森林景观的影响模拟——以大兴安岭呼中林区为例

干扰对森林景观变化的影响是一个长期的过程,传统的定位观测很难探究大空间尺度上干扰对森林景观的长期影响,模型模拟是目前常用的研究方法.本研究采用空间直观景观模型(LANDIS),模拟大兴安岭呼中林区在无采伐、皆伐、渐伐和择伐共4种预案下300年内森林景观的长期动态变化.选取落叶松和白桦为典型代表,以平均斑块面积、物种面积比例、聚集度以及年龄结构为指标,探讨不同采伐方式对森林景观的长期影响.结果表明:采伐降低了落叶松的面积比例,提高了白桦的面积比例,不同采伐方式之间差异不明显;采伐降低了落叶松的聚集度,提高了白桦的聚集度,皆伐预案高于其他预案;采伐在模拟前期降低了落叶松的平均斑块面积,提高了白桦的平均斑块面积;采伐提高了落叶松和白桦的中幼龄林比例,皆伐预案下白桦中幼龄林面积增加最明显.采伐使森林生态景观破碎化,皆伐预案下森林景观破碎化最为严重.建议,在采伐强度相同的条件下,尽量采用择伐方式,降低森林采伐对森林生态系统的影响,进而促进森林生态系统健康稳定的发展.     

不同森林管理预案对松鼠生境的影响

应用空间直观的森林景观干扰演替模型（LANDIS）模拟了2000—2200年间小兴安岭友好林区4种森林管理预案（无采伐、皆伐、择伐Ⅰ和择伐Ⅱ）下的森林景观变化,并结合景观尺度的生境适宜度指数（HSI）模型评估了不同管理预案对研究区松鼠生境的影响.结果表明：研究期间,无采伐下松鼠适宜生境面积的增幅最快,而勉强适宜生境的降幅最快;皆伐下,松鼠适宜生境面积的增幅最慢,而勉强适宜生境的后期降幅最小;择伐Ⅰ下松鼠适宜生境面积的增幅高于择伐Ⅱ,而其勉强适宜生境面积的降幅低于择伐Ⅱ.整体而言,松鼠生境最优化的管理方案依次为无采伐、择伐Ⅰ、择伐Ⅱ和皆伐.     

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.     

落叶松毛虫对大兴安岭呼中林区森林的景观长期影响模拟

应用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了落叶松毛虫对呼中林区森林景观的长期影响,利用统计软件APACK计算了落叶松毛虫、代表性树种的分布面积以及反映物种分布格局的聚集度指数和森林斑块的平均面积,模拟了300年(1990—2290年)内有无落叶松毛虫干扰预案下大兴安岭呼中林区森林景观的动态变化.结果表明:研究区落叶松毛虫的分布面积呈先增加后降低的趋势;在落叶松毛虫干扰预案下,落叶松在模拟前150年的分布面积、平均斑块面积均低于无干扰预案,聚集度指数在前190年低于无干扰预案;干扰预案下白桦的分布面积和平均斑块面积百分比均高于无干扰预案,聚集度指数只在模拟的80～190年高于无干扰预案;樟子松的分布面积、聚集度指数和平均斑块面积在干扰预案下略低于无干扰预案.落叶松毛虫在一定程度上导致森林景观的破碎化.     

大兴安岭北部森林景观对气候变化的响应

将森林景观模型LANDIS和林窗模型LINKAGES相结合,模拟气候变化对大兴安岭森林景观的影响,并比较分析了气候变化对森林景观的直接影响与通过火干扰改变所产生的影响.结果表明:维持当前气候和火干扰情景的条件下,森林景观保持动态平衡,兴安落叶松占据优势树种地位,未来气候情景下,兴安落叶松和偃松的分布面积降低,白桦、山杨、甜杨和钻天柳等阔叶树以及樟子松的分布面积增加,森林景观的破碎化和多样性增加;气候变化对森林景观的影响具有时滞性和长期性,气候变暖有利于大部分树种(兴安落叶松除外)的生长,火干扰增加使山杨、甜杨和钻天柳等分布面积增加,使兴安落叶松、樟子松和偃松的分布面积明显降低;火干扰增加对森林景观的影响几乎与气候变化的直接影响同等重要,其加剧了气候变化对森林组成、森林景观破碎化和森林景观多样性的直接影响.     

采伐强度对长白山森林地上生物量和景观格局的长期影响

采伐是驱动长白山森林景观变化的关键因子。本研究采用空间直观森林景观模型(LANDIS PRO 7.0)模拟长白山露水河林业局在5个不同采伐强度方案下的森林地上生物量和景观格局的长期动态变化。结果表明:1)采伐导致了树种产生不同程度的景观破碎化;2)采伐强度对森林地上生物量具有显著影响,采伐强度增大,地上生物量减小;采伐同样显著降低了不同树种的地上生物量,其中采伐对水曲柳、椴树和云杉的影响较大。因此,在模拟的前100年(2003—2103年),当采伐强度较高时,应优先采伐白桦和山杨,然后是水曲柳、云杉和椴树;当采伐强度较低时,水曲柳、云杉、椴树,白桦和山杨都可作为采伐树种。在模拟的后100年(2103—2203年),由于森林地上生物量呈现减小的变化趋势,应适当减小采伐强度,水曲柳、云杉、椴树,白桦和山杨都可作为采伐树种,从而为当地森林管理部门制定合理的管理措施提供科学的依据。     

1987年大兴安岭特大火灾后北坡森林景观生态恢复评价

通过空间直观景观模型(LAND IS)来探讨大兴安岭北坡1987年特大森林火灾后,在目前这种恢复方案下以及完全依靠天然更新下森林景观的长期动态,通过对比研究来评价目前所采取的恢复措施是否能够有效地恢复森林资源。研究结果表明:1987年大火后所采取的恢复措施可以在很大程度上增加针叶树种在该区所占的比例,而相应地降低阔叶树种的比重。由于在目前的恢复措施下,不仅大面积地种植针叶树种,同时也采伐了大量的成、过熟林,使落叶松和樟子松的蓄积量在开始阶段不仅没有增加,反而有大幅度的下降。但最终,所更新的幼苗逐渐成材,落叶松和樟子松的蓄积量逐渐超过天然更新下的。在演替前期,白桦的蓄积量在这2种模拟方案下相差不大;而在演替后期,白桦在天然更新方案下的蓄积量要高于在目前恢复措施下的蓄积量。另外,物种在不同的区域的变化动态又有较大的差异。在重度火烧区,由于人为种植大量的针叶树种,使它们所占的面积比例明显高于完全依靠天然更新下其在重度火烧区所占的比例;而阔叶树种则相反,在完全依靠天然更新方案下所占的面积百分比明显高于在目前恢复方案下的比例。而在未火烧和轻中度火烧区,由于火后人为采伐大量的落叶松和樟子松,使这2个树种在该区所占的比例在开始100多年里要低于完全依靠天然更新下的比例,随后逐渐高于天然更新下所占的比例,但相差不大;阔叶树种则正好相反。另外,目前恢复方案不仅极大地改变了主要物种在该区所占的比例,而且还明显的影响了它们的空间分布格局。     

三维可视化软件在辽东山区森林生态系统管理中的应用

利用三维可视化软件WCS 6.0,结合林相图信息,构建了辽东山区普乐堡乡的虚拟森林景观,并模拟了4种经营管理方案(封育未成林幼抚、小面积皆伐、择伐和二次渐伐)下研究区林相的动态变化.结果表明：对幼龄林采取保育措施后,10～30龄长白落叶松的生长速度较快,大约以0.6 m·a^-1的速度生长,蒙古栎的生长速度稍慢,约为0.4 m·a-¹;小面积皆伐对林分的影响较大,二次渐伐其次,低强度的择伐对林分的影响最小.WCS 能够直观地显示各种森林经营管理方案的后果,可以为森林经营决策提供科学依据.     

不同针阔树种造林比例下小兴安岭森林景观的动态模拟

采用空间直观森林景观模型（LANDIS）模拟了不同针、阔树种造林比例（P1,100%阔叶树;P2,70%阔叶树、30%针叶树;P3,50%阔叶树、50%针叶树;P4,30%阔叶树、70%针叶树;P5,100%针叶树）和采伐后完全依赖天然更新（P6）6种预案下2001—2201年小兴安岭友好林业局森林景观的动态变化.结果表明：人工更新造林措施可以有效地促进研究区森林资源的恢复,但单一营造针叶树的预案会使其阔叶树的面积百分比低于P6预案,而单一地营造阔叶树会导致该预案下针叶树的面积百分比低于P6预案;随着针叶树种造林比例的增加,针叶树（红松和落叶松）所占面积比例随之增加;随着阔叶树种造林比例的增加,阔叶树（蒙古栎）所占面积亦随之增加;人工更新造林措施减少了研究区白桦的分布面积.不同的造林措施不仅改变树种所占的面积百分比,还影响其空间格局：随着针叶树种造林比例的增加,针叶树（红松和落叶松）的聚集度指数随之增加;随着阔叶树种造林比例的增加,阔叶树（蒙古栎）的聚集度指数随之增加;人工更新造林措施对白桦的聚集度指数无明显影响.     

停止商业性采伐对大兴安岭森林结构与地上生物量的影响

采伐是北方森林最主要的人为干扰之一,过去高强度采伐导致森林植被组成单一化和均质化。为提高森林的生态功能和经济效益,国家先后于2000年实施"天然林资源保护工程"、2014年实施全面停止天然林商业性采伐。为评价这两种政策下不同的采伐干扰对森林的直接影响,以大兴安岭林区为研究对象,采用空间直观景观模型LANDIS PRO,模拟比较2000—2100年"天然林资源保护工程"、全面停止商业性采伐政策下森林树种组成、年龄结构及森林地上生物量的长期变化特征及其差异性。研究结果表明:1)模型初始化的林分密度、地上生物量与2000年野外调查数据相吻合(P0.01),模型模拟结果具有较高的可靠性;2)对比分类经营,全面停止商业性采伐的实施:增大了优势树种(落叶松与白桦)的树种组成比例,减小了保护树种(云杉与樟子松)的比例;对树种组成在中长期影响显著(P0.05),降低了树种组成结构的多样性;总体上增加了林分平均胸高断面积,减小了林分密度;3)模型模拟100年,全面停止商业性采伐下中幼龄林向成熟林过渡,改善森林年龄结构;4)与分类经营相比,整个模拟时期内全面停止商业性采伐增加森林地上生物量,提高森林恢复速率,有助于森林地上总生物量的恢复与累积。但保护树种(云杉与樟子松)森林地上生物量在一定程度上有所下降,不利于提高珍贵树种的丰度。对评估森林管理方案在森林资源恢复上的作用和有效实施森林生态系统管理有重要的参考意义。     

不同类型城市森林对土壤肥力的影响

以东北林业大学城市林业示范研究基地中9种人工林(兴安落叶松林、樟子松林、黑皮油松林、黄波罗林、胡桃楸林、水曲柳林、白桦林、蒙古栎林、针阔混交林)及附近的农耕地和撂荒地土壤为研究对象,通过对林地土壤不同层次pH值、有机质及主要养分含量的测定分析,研究了不同林型对土壤肥力的影响.结果表明：阔叶林(除蒙古栎林)的土壤趋于中性,针阔混交林、兴安落叶松林、樟子松林和黑皮油松林的土壤呈微酸性,蒙古栎林的土壤呈酸性;随土壤深度增加,土壤有机质、水解氮、速效钾、有效磷、全氮、全磷含量均呈下降趋势.不同林地土壤同一层次化学指标整体差异显著(P＜0.05).土壤肥力优劣为：水曲柳林>黄波罗林>针阔混交林>胡桃楸林>白桦林>撂荒地>农耕地>樟子松林>兴安落叶松林>蒙古栎林>黑皮油松林,说明阔叶林(除蒙古栎林)和针阔混交林中的土壤肥力增加,而针叶林的土壤肥力趋于下降.     

哈尔滨市不同类型人工林土壤重金属含量

以东北林业大学城市林业示范研究基地9种人工林(兴安落叶松林、樟子松林、黑皮油松林、黄波罗林、胡桃楸林、水曲柳林、白桦林、蒙古栎林和针阔混交人工林)为对象,分析林地土壤不同层次(0～10 cm和10-30 cm)A8、Cd、Cu、Ni、Pb、Zn 6种重金属含量,并以哈尔滨市土壤背景值为标准,采用综合污染指数法评价各林型土壤重金属污染状况.结果表明:不同类型人工林同一土层重金属含量差异显著;除了As和Ni,同一人工林土壤重金属含量均随土壤深度增加呈下降趋势.各类型人工林同一土层重金属含量以Zn最高(62.29～126.35mg·kg-1),Cd最低(0.06～0.47 mg·kg-1).6种重金属含量由高到低顺序为:Zn＞Pb＞Cu(Ni)＞Ni(Cu)＞As＞Cd,累积程度为:Cd＞Pb＞Zn＞Cu＞Ni＞As.林地土壤Pb、Cd、Cu、Zn间(除水曲柳林)及其与土壤有机质、N、P、K(除水曲柳林和蒙古栎林)显著相关,且以上4种重金属含量高于背景值,为人为输入;Ni和As含量与本地背景值相当,为自然因素,不同林型土壤内梅罗综合污染指数依次为:水曲柳林＞黄波罗林＞针阔混交林＞胡桃楸林＞樟子松林＞黑皮油松林＞兴安落叶松林＞白桦林＞蒙古栎林.     

红花尔基自然保护区天然樟子松林种内种间竞争分析

运用Hegyi单木竞争指数分析了内蒙古红花尔基自然保护区天然樟子松（Pinus sylvestris var．mongolica Litv．）林内所有胸径大于2cm的樟子松、山杨（Populus davidiana Dode．）、白桦（Betula platyphylla Suk．）和山荆子（Malus baccata L．）的种内和种间竞争强度。结果表明,样地中主要的竞争木和对象木均为樟子松和白桦;樟子松的种内竞争强度（0．534）远大于种间竞争强度。随径级的增大,樟子松的种内竞争强度逐渐减小,且与胸径存在幂函数关系CI=A·D^-B。胸径达到30cm后,樟子松种内竞争强度变化不明显。作为竞争木,樟子松对其他树种产生了较大的竞争压力。     

大兴安岭林区森林群落的演替

本文根据1954年设置的29块标准地的调查,分析了大兴安岭林区主要森林群落的演替趋势,指出兴安落叶松林是该区的演替顶极,樟子松林是土壤演替顶极,白桦林、黑桦林及蒙古栎林等次生林正向着兴安落叶松林演替。     

中国东北样带树种（属）的空间特性及变化

对中国东北样带上１６个树种（属）在１９８６年与１９９４年景观水平的地理分布、出现频率、优势度及空间相关性等空间特性的分析得出,红松（Ｐｉｎｕｓ ｋｏｒａｉｅｎｓｉｓ Ｓｌｅｂ．ｅｔ Ｚｕｃｃ．）与花曲柳（Ｆｒａｘｉｎｕｓ ｒｈｙｎｃｈｏｐｈｙｌｌａ Ｈｅｍｓｌ．）分别是向西和向东扩展最快;种群的分布边界形态与该边界的移动有密切关系;红松、山杨（Ｐｏｐｕｌｕｓ ｄａｖｉｄｉａｎａ Ｄｏｄｅ．）、黄檗     

Characteristic Change of Several Forest Landscapes Between 1896 and 1986 in Heilongjiang Province

The 16 tree species on Northeast China Transect (NECT) were analyzed from the change of geographical distribution, frequency and dominance pattern and the spatial correlation at landscape scale in 1986 and 1994. Pinus koraiensis Sieb. et Zucc. and Fraxinus rhynchophylla Hemsl. had spread rapidly towards west and east, respectively. The frontier form of species had close relation with its movement. The patch size of Pinus koraiensis, Populus davidiana Dode., Phellodendron amurense Rupr., Juglans mandshurica Maxim., Fraxinus mandshurica Rupr., Betula dahurica Pall., Picea koraiensis Nakai, Abies nephrolepis Maxim. and Larix olgeusis var. koreana Nakai decreased, however, Quercus mongolica Fisch., Betula costata Trautv., Acer mono Maxim., Tilia spp., Ulmus spp., Betula platyphylla Suk. and Fraxinus rhynchophylla increased. The frequency pattern of Populus davidiana, Betula platyphylla, Fraxinus rhynchophylla and Betula dahurica changed significantly. The dominance pattern of Populus davidiana, Tilia spp., Juglans mandshurica, Betula platyphylla, Betula dahurica and Abies nephrolepis changed significantly. The spatial correlation between Quercus mongolica and Betula dahurica, Betula costata and Picea spp., Betula costata and Abies nephrolepis, Picea spp. and Abies nephrolepis declined, however, the spatial correlation between Larix spp. and Betula platyphylla, Acer mono and Ulmus spp. increased.     

中国东北样带树种(属)的空间特性及变化

The 16 tree species on Northeast China Transect (NECT) were analyzed from the change of geographical distribution, frequency and dominance pattern and the spatial correlation at landscape scale in 1986 and 1994. Pinus koraiensis Sieb. et Zucc. and Fraxinus rhynchophylla Hemsl. had spread rapidly towards west and east, respectively. The frontier form of species had close relation with its movement. The patch size of Pinus koraiensis, Populus davidiana Dode., Phellodendron amurense Rupr., Juglans mandshurica Maxim., Fraxinus mandshurica Rupr., Betula dahurica Pall., Picea koraiensis Nakai, Abies nephrolepis Maxim. and Larix olgeusis var. koreana Nakai decreased, however, Quercus mongolica Fisch., Betula costata Trautv., Acer mono Maxim., Tilia spp., Ulmus spp., Betula platyphylla Suk. and Fraxinus rhynchophylla increased. The frequency pattern of Populus davidiana, Betula platyphylla, Fraxinus rhynchophylla and Betula dahurica changed significantly. The dominance pattern of Populus davidiana, Tilia spp., Juglans mandshurica, Betula platyphylla, Betula dahurica and Abies nephrolepis changed significantly. The spatial correlation between Quercus mongolica and Betula dahurica, Betula costata and Picea spp., Betula costata and Abies nephrolepis, Picea spp. and Abies nephrolepis declined, however, the spatial correlation between Larix spp. and Betula platyphylla, Acer mono and Ulmus spp. increased.     

Biomass carbon density and carbon sequestration capacity in seven typical forest types of the Xiaoxing’an Mountains,China

森林生物碳储量作为森林生态系统碳库的重要组成部分,在全球碳循环中发挥着重要作用。以小兴安岭7种典型林型为研究对象,通过外业样地调查与室内实验分析相结合的方法,从林分尺度对林分生物量与碳密度进行计量,分析了林分生物碳储量的空间分配格局,并对林分年固碳能力与碳汇潜力进行了探讨。结果表明:小兴安岭不同林型从幼龄林到成熟林的乔木层碳密度增长速率为:蒙古栎(Quercus mongolica)林>兴安落叶松(Larix gmelinii)林>云冷杉(Picea-Abies)林>樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)林>山杨(Populus davidiana)林>红松(Pinus koraiensis)林>白桦(Betula platyphylla)林。7种典型林型不同龄组(幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林)林分生物量碳密度分别为:红松林31.4、74.7、118.4和130.2 t·hm–2;兴安落叶松林28.9、44.3、74.2和113.3 t·hm–2;樟子松林22.8、52.0、71.1和92.6 t·hm–2;云冷杉林23.1、44.1、77.6和130.3 t·hm–2;白桦林18.8、35.3、66.6和88.5 t·hm–2;蒙古栎林25.0、20.0、47.5和68.9 t·hm–2;山杨林19.8、28.7、43.7和76.6 t·hm–2。红松林、兴安落叶松林、樟子松林和蒙古栎林在幼龄林时林分年固碳量较高,其他林型在成熟林时林分年固碳量较高。7种典型林型不同龄组的林分生物量碳密度均随林龄增长而增加,但不同林型的碳汇功能存在差异,同一林型不同林龄的生物量碳密度增幅差异也较大。林分年固碳量在0.4–2.8 t·hm–2之间,碳汇能力较强、碳汇潜力较大。尤其是小兴安岭目前林分质量较差,幼龄林和中龄林所占的比重较大,具有较大的碳汇潜力。研究结果可为森林经营管理及碳汇功能评价提供参考。