阔叶红松林林木与林分生长对采伐干扰的响应

提升森林质量、修复生态功能是东北阔叶红松林生态修复的核心,而阐明林木与林分生长对采伐干扰的响应机理是其中的关键。森林对采伐干扰的响应会受到空间尺度、时间尺度以及干扰程度等因素的综合影响。以往的研究侧重于比较不同采伐处理下林木生长的相对大小,而忽视了不同恢复时间下,林木和林分生长随干扰程度的变化。以吉林蛟河阔叶红松林采伐样地为对象,基于连续四次样地调查数据(2011、2013、2015、2018年),分别探讨了林木和林分生长在不同恢复阶段对不同程度采伐干扰的响应,并通过构建分段模型确定采伐干扰阈值。结果显示:林木和林分生长对采伐干扰的响应并不一致,采伐促进了林木生长,并且林木生长量随采伐强度的升高而升高;采伐降低了林分生产力,林分生产力随采伐强度的升高而降低。林木和林分生长对采伐干扰的响应存在时滞效应:林木和林分生长在采伐后两年内并无显著变化,而在采伐三年后才发生明显变化。此外,分段模型的结果显示:当保留木断面积为21.6 m²/hm²时,林分生产力最高,表明通过密度调整使阔叶红松林胸高断面积维持在21.6 m²/hm²附近,可使林分处于较高的生产力水平、促进森林恢复。研究结果能够为制定科学的阔叶红松林生态修复策略提供技术支撑。     

长白山阔叶红松林径级结构动态模拟和优化经营

以原始阔叶红松林为研究对象,采用密度依赖矩阵模型,模拟了自然生长预案下林分径级结构的动态变化,分析了一种择伐预案对林分径级结构的影响,计算了7种不同择伐强度下森林的恢复期。结果表明:原始阔叶红松林比较稳定,但也有比较缓慢的自然生长,林分株数密度呈下降趋势,符合森林的自然稀疏规律,随着时间的推移,各径阶株数的变化速度逐渐减弱,趋于稳定,验证了演替顶极理论。以生长量、收获量、保留林分结构和采伐费用为森林经营效果的评价指标,则20%的采伐强度、35年采伐周期和25%的采伐强度、45年的采伐周期的2种方案较优。     

矩阵模型在森林择伐经营中的应用

采用矩阵模型预测未干扰下长白山阔叶红松林不同初期密度和直径分布林分300年的动态生长过程,比较12种不同采伐方案(最小采伐直径分别为70、60、50、40cm,采伐周期分别为10、20、30年)经过300年采伐保留林分的密度、断面积和林分收获量。结果表明,无论初始状态如何,未干扰林分经过约200多年后变化趋于平稳,径阶结构、断面积均能达到近似相等的稳定状态;采伐以最小采伐直径60cm、采伐周期20年较适宜。得出了不同采伐方案的收获量及保留林分各因子变化规律。     

阔叶红松林森林资源可持续利用方案

天保工程实施后,为了促进次生林向原始阔叶红松林恢复,不采红松只采伐阔叶树种的经营方式在长白山地区被广泛应用,部分林区陷入可采伐资源匮乏的困境。为了探究阔叶红松林森林资源可持续利用方案,针对红松(蓄积)比例不同的阔叶红松林次生林,利用林木材积生长方程与保留系数模型,模拟了预设经营方案下林分总蓄积量与可采蓄积量动态变化。研究结果表明,在禁止采伐红松的经营方式下,红松(蓄积)比例较高的次生林将无法达到森林资源可持续利用的目标,次生林的经营方案需要根据林分中红松(蓄积)比例不同而区别制定:对于红松蓄积低于40%的次生林,推荐不采伐红松、20%采伐强度、40a周期的经营方案;对于红松蓄积高于40%的次生林,推荐可以采伐红松、20%采伐强度、30a周期的经营方案。另外,可采蓄积量的恢复期比总蓄积量的恢复期更长,以可采蓄积恢复期作为评价指标,确定采伐周期,更有利于森林资源的可持续利用。     

长白山阔叶红松林生产力随林分发育的变化

林龄是影响森林生态系统碳储量和碳通量的一个关键因子。量化森林生产力随林分发育的变化规律,对于优化林龄结构,促进资源利用最大化,更好地发挥森林在调节CO₂吸收、储存和释放中的作用十分重要。本研究采用空间代替时间法,在露水河林区设置12块不同发育阶段的阔叶红松林样地,运用经本地参数化的Biome-BGC模型,模拟了阔叶红松林净初级生产力(NPP)随林分发育的动态变化,分析了阔叶红松林NPP在4种发育情景模式下随林分发育的变化规律。结果表明: 不同龄组阔叶红松林的生物量表现为幼龄林<中龄林<成熟林<过熟林,其平均生物量分别为(224.35±20.68)、(237.23±39.96)、(259.16±19.51)和(357.57±84.74) t·hm^-2。模型模拟的不同发育阶段阔叶红松林NPP的变化范围为489.8～588 g C·m^-2·a^-1,模拟结果与MODIS观测结果有较好的一致性,反映了Biome-BGC模型模拟阔叶红松林碳通量的合理性和准确性。模型模拟的阔叶红松林NPP随林分发育呈先增加后下降的变化趋势,在中龄林时达到最高,过熟林时最低。4种阔叶红松林发育动态情景模式下的NPP变化特征表明,在起始状态为人工种植红松林的自然发育和发育过程中对阔叶树实施采伐控制的两种情景下,成熟林时期NPP最高;而在起始状态为天然次生白桦林的自然发育和经人为采伐动态控制的两种情景下,均表现为幼龄期NPP最高。     

择伐干扰后长白山阔叶红松林乔木竞争强度变化

以长白山区阔叶红松林为研究对象,采用空间代替时间的方法,对于不同年度进行中度择伐后形成的天然次生林进行群落学调查,并应用GIS软件将林木树干点位置及树冠投影数字化,得出树干点坐标及树干投影面积.运用Hegyi的竞争指数模型计算择伐干扰后不同恢复阶段红松阔叶林的竞争强度,从林分整体出发,分析和探讨了择伐干扰后28年恢复期间阔叶红松林乔木竞争强度变化.结果表明,中等强度择伐对阔叶红松林主林层竞争强度影响不大,择伐干扰后林分竞争主要发生在次林层,林分的竞争强度随时间推移不断增加,在28年后达到最大,树冠投影面积中重叠面积与非重叠面积比例的变化趋势与林分整体竞争强度的变化趋势相类似,从减弱林分对红松及其它珍贵阔叶树种的竞争角度看来,阔叶红松林的择伐周期至少应该在15年或更长一点,并应该在第一次择伐后15年时开始对次林层进行有针对性的抚育.     

林窗模型BKPF模拟伊春地区红松针阔叶混交林采伐迹地对气候变化的潜在反应

用森林演替模型BKPF研究黑龙江省伊春地区红松针阔叶混交林采伐迹地上森林演替在未来50年气候变化和CO₂浓度增加的反应得出:伊春地区采伐迹地演替50年后红松和硬阔叶树的数量增加,落叶松、山杨与白桦减少;林分密度略有降低;林分生产力增加约7%～28%;林分地上部分总生物量增加15%～24%;叶面积指数增加约5%～8%.气候变化有利于采伐迹地阔叶红松林恢复.     

不同采伐强度对阔叶红松林主要树种空间分布格局和物种空间关联性的影响

分析采伐后森林群落中物种的空间格局有助于认识该格局形成的生态学过程、种群的生物学特性及其与环境因子之间的相互关系,并对制定可持续的森林经营方案具有重要意义。以长白山地区经历不同采伐方式形成的阔叶红松林次生林为研究对象,利用空间点格局分析的研究方法,探讨了采伐对阔叶红松林主要树种空间分布格局、种间关联性以及更新的影响。研究结果显示:较低强度的择伐对阔叶红松林主要树种的空间分布格局、种间关联性的改变较小,群落可以在较短时间内恢复。中等强度的择伐减少了成年树种对幼树的抑制作用,可以促进森林的天然更新。皆伐后,森林的群落结构,物种的空间分布格局、种间关联性都发生显著变化,尽管更新状况良好,但要恢复到伐前水平仍需要较长时间。择伐不仅通过改变主要树种的密度对阔叶红松林群落结构产生影响,还通过改变物种空间关联性改变群落的结构动态。因此,在制定森林生态系统经营管理方案时,不仅要选择适合的采伐强度,还要综合考虑采伐时物种的选择以及种间关系。     

择伐对阔叶红松林资源可持续利用的影响

科学评估目前的择伐方式对森林结构与功能的影响对区域森林资源的可持续利用具有重要意义。以择伐过的阔叶红松林为研究对象,并以原始林为对照,分析了择伐对物种组成、林分结构以及对木材生产的影响。结果表明,低强度择伐(≤20%)对物种组成和蓄积结构均没有显著影响,而高强度择伐则显著改变了物种组成和蓄积结构。择伐后林分蓄积量均显著小于原始林,不同择伐强度间没有显著差异。择伐显著影响了用材树种的数量和质量,导致择伐后样地中用材树种的株数和蓄积量均显著减少,严重影响了林分的木材持续生产能力。因此,从阔叶红松林木材可持续利用角度来看,需要重新思考红松不作为采伐树种的用材林经营技术模式。     

择伐对吉林蛟河阔叶红松林群落结构及动态的影响

科学的森林经营能够优化林分结构,是调控森林生产力和生物多样性的有效手段。择伐作为森林经营的重要方式之一,其对森林结构以及群落动态的影响一直未有定论,因此迫切需要利用更加全面的数据对择伐及伐后林分特征的变化进行长期监测。根据森林大样地建立规范,2010年在吉林蛟河建立了42hm~2阔叶红松林动态监测样地,2011年冬季截取部分面积进行择伐经营,以经营样地为研究对象,运用数值变量描述采伐活动并分析择伐前后群落结构的变化;同时结合2015年的二次调查数据,以立地条件基本一致的对照样地为参照,比较林分水平和物种水平上死亡率、更新率的差异,并利用线性混合效应模型探究择伐活动对个体径向生长的影响。研究结果显示:经营样地的择伐强度为5.4%,受采伐干扰影响较大的物种主要包括色木槭、白牛槭、裂叶榆、胡桃楸、千金榆、水曲柳以及紫椴,采伐主要集中于林冠层树种,亚林层和灌木层个体很少涉及。择伐前后物种组成、径级结构等并未发生明显改变。5年间,经营样地和对照样地的林分密度都降低,对比对照样地,经营样地的死亡率较低,但其更新状况并未优于对照样地。从胸高断面积来看,经营样地整体的年平均生长量高于对照样地,表明择伐导致的稀疏对个体生长和存活起到了一定的促进作用。将采伐强度纳入线性混合效应模型中分析发现,胸径始终是影响个体生长的最重要因素,其次是树木个体之间的非对称竞争;采伐所涉及到的7个主要树种的年平均生长量均高于对照样地,但仅有紫椴的径向生长表现出对采伐干扰的显著响应。综合来看,低强度择伐对群落结构和动态的影响较小,不同物种的径向生长对择伐的响应存在一定差异。     

杉木林自疏过程密度调节规律的研究

提出了森林自然稀疏过程中密度调节规律新模型,应用收缩扩张算法以山杨、云南松等树种森林自疏过程中密度资料对新模型进行了验证。验证结果表明：所提出的森林自疏规律模型能很好拟合实际的观测资料,具有良好的使用价值;所采用的非线性方程最优拟合方法是科学的,从而丰富了该领域的研究方法。交提出的森林自然稀疏过程密度调节规律模型应用于杉木林自疏过程密度变化规律研究,效果很理想,可为杉木林经营管理提供参考。     

东灵山地区落叶阔叶林长期动态的模拟

用林窗模型研究了暖温带辽东栎林的长期动态变化。用森林经营历史和实际调查数据求得模型的参数。经过与实际数据检验证明所得模型能合理地预测辽东栎林的物种组成动态变化。通过对辽东栎交生裸地的模拟,可以得到：辽东栎种群在森林动态变化过程中呈现波动的形式,波动的周期为１１０ａ左右,叶面积指数的动态变化过程与林分的竞争状况有密切的关系,生产力的变化有着明显的无规律性,变化极水稳定,在３０ａ进有一个变化的高峰期,     

中国北方林生产力变化趋势及其影响因子分析

森林生产力是反映森林固碳能力的重要指标,是进行碳循环研究的重要环节。用模拟生态系统生物地球化学循环的CENTURY模型,模拟中国北方林(兴安落叶松林)近35a来的生产力动态,用3种趋势分析方法,检验了其变化趋势,并用多元线性回归模型分析了中国北方林生产力的年际波动与气温降水年际波动的关系,以及气温和降水对我国北方林生产力的影响程度。结果表明：中国北方林生产力呈增加的趋势,平均年增长率为0．34％;气温与森林生产力呈显著负相关,对森林生产力的贡献因子为4．0977;降水与森林生产力呈弱的正相关,其对森林生产力的贡献因子为0．3902。从而说明近35a来森林生产力的增加除了受气温降水等非生物因素的影响外,还受其它因素的影响;另外说明以气候变暖为标志的全球变化会对森林生产力产生重要的影响。     

基于不同空间尺度遥感影像估算森林叶面积指数的差异

地面测量点对遥感像元的代表性如何,怎样获取像元的相对真值,多大的空间分辨率可以真实地反映森林区域的叶面积指数(LAI),这些都是定量遥感中的重要问题.本研究计算LAI-2200和TRAC两种冠层分析仪测量的空间范围,并结合GF-2(4.1 m)、Sentinel-2(10 m)、Landsat-8(30 m)3种不同空间分辨率遥感影像,找到各尺度下像元的相对真值,在保持真值观测面积和遥感获取面积一致的条件下,基于一元指数和多元回归模型,对比分析不同空间分辨率影像对估算森林LAI的影响,并对3种影像模型进行30和100 m尺度下的检验以及各自数据集的空间代表性评价,比较得出最适合表达研究区域森林LAI的尺度.结果表明:对于森林来说,高分辨率并不一定能充分反映森林LAI.基于3种分辨率影像的统计模型都能很好地估测森林LAI,其中,基于Sentinel-2的反演精度最高,基于GF-2的反演精度最低.30和100 m尺度下的检验结果表明,基于GF-2反演模型高估了森林LAI,基于Landsat-8的反演模型低估了森林LAI,基于Sentinel-2分辨率的统计模型可以很好地估测研究区域森林LAI.     

北京西山静福寺地区鸟类多度分布格局

物种多度格局分析对理解群落结构具有重要意义。采用分割线段模型对北京西山静福寺地区鸟类群落物种数量关系进行拟合研究,并运用秩相关性分析对模型进行相关系数检验,结果表明:(1)该地区鸟类群落多度格局模型与分割线段模型显著相关,利用分割线段模型可以良好的拟合该地区鸟类群落多度格局;(2)鸟类多度分布格局具有时间和空间的双重属性;(3)月尺度上,1月与其他月份差异显著,森林群落间差异不显著;(4)季尺度上,冬季与春、秋两季差异显著,落叶阔叶林与针阔混交林差异显著,针叶林与落叶阔叶林、针阔混交林差异都不显著;(5)年尺度上,年变化差异不显著。     

暖温带落叶阔叶林动态变化的模拟研究

用森林动态林窗模型 FORET1模拟了暖温带落叶阔叶林的长期变化特征。模型参数取自暖温带地区长期森林研究和经营的历史数据 ,对过去数据中缺少的参数进行了实地测定 ,并用观测的数据对模型作了检验。结果表明模型能较好地模拟暖温带落叶阔叶林的长期动态变化特征。通过模拟可以看出 ,森林的净初级生产力没有明显变化规律且极度不稳定 ,峰值出现在30 a左右 ,相似于世界上其它地区森林动态格局变化 ,生物量格局呈循环状态变化 ,循环周期大致在 110 a左右。     

Development of microsatellite markers for the wood cricket, Nemobius sylvestris (Orthoptera: Gryllidae)

Thirty-four novel microsatellite markers developed for wood cricket (Nemobius sylvestris) were tested and optimized. Twenty-five microsatellite loci were polymorphic, exhibiting between two and nine alleles. Observed heterozygosities ranged from 0.038 to 0.925. The microsatellites were also tested in a species belonging to another genus of the Gryllidae family (Gryllus bimaculatus). Two markers produced clear banding patterns with the expected product size. These markers will be used to study the effects of forest fragmentation on genetic connectivity using wood cricket as a model species.     

Influences of vegetation,model, and data parameters on forest aboveground biomass assessment using an area-based approach

Although aboveground biomass (AGB) estimation using area-based approaches (ABAs) and its application to forestry have been actively researched through three decades, this technology has been little operationalized in the Central European forest sector. That means specific recommendations are needed in order to apply ABA for forest biomass modelling in this region. The present study was directed to filling such gaps while examining the effect of input ABA parameters on AGB model quality in conditions of mixed mountainous forests in Central Europe. Specific objectives were to assess whether the strength of the AGB model can be impacted by 1) canopy conditions (leaf-on and leaf-off), 2) airborne LiDAR point density (2.5, 5.0, 7.5, 10.0 points/m²), 3) field methods to estimate AGB (with regeneration components or without), and 4) machine learning methods (AdaBoost, Random decision forest, multilayer neural network, and Bayesian ridge regression). The results show that canopy conditions and airborne LiDAR point densities did not affect the strength of the AGB model, but that model's strength was affected by the vegetation regeneration component in the field biomass reference and by the machine learning method tested for modelling. AdaBoost and random decision forest were the most successful methods. To evaluate the quality of an AGB model it is recommended to combine several individual evaluation functions into the model score. The study highlights several recommendations to follow when estimating AGB from ALS using an ABA in Central European forests.     

山杨林林分密度效应动态模拟

 本文用林窗模型研究了小兴安岭南坡山杨林林分密度动态过程,在给定林分初始条件后,模拟了林分密度、断面积、生物量、叶面积指数和生产力150年的变化。用林分密度效应的3/2法则和产量恒定法则检验模拟林分,结果表明模拟林分密度发展与理论预测相符合。通过本文的研究既检验了林窗动态模型又印证了林分密度效应理论。