长白山阔叶红松林乔木幼苗组成及多度格局的影响因素

以长白山原始阔叶红松林样地为平台,以样方中胸径小于1 cm的乔木幼苗为研究对象,基于2018年两次的幼苗调查数据,利用广义线性混合模型分析影响群落乔木幼苗多度的生物邻体和生境因素。结果表明:该样地所有幼苗样方共调查到10064株乔木幼苗,累计17个物种,分属9科9属,水曲柳幼苗多度极高,在乔木树种幼苗中占优势地位;在群落水平,幼苗多度与异种大树效应、草本密度和林冠开阔度呈显著正相关,与草本盖度和土壤含水量呈显著负相关;在物种水平,水曲柳和紫椴幼苗多度的影响因素与群落水平筛选后的结果一致,红松幼苗多度与异种大树效应呈正相关,与同种大树效应及林冠开阔度呈负相关。该研究证实了生物邻体和生境因素共同影响幼苗多度格局,并且生物邻体和生境因素的相对重要性随幼苗物种种类不同而变化。     

长白山次生针阔混交林乔木幼苗存活的影响因素分析

基于长白山次生针阔混交林样地, 以520个1 m × 1 m幼苗样方中胸径小于1 cm的乔木幼苗为研究对象, 选取2013年和2014年的幼苗调查数据, 运用广义线性混合模型(GLMM)分析了生物邻体和生境异质性对幼苗存活的影响, 探讨了次生针阔混交林幼苗存活影响因素及物种共存机制。结果表明: (1)适宜大树生长的局域生境同样也适宜幼苗的存活, 幼苗存活率与土壤含水量和有效氮等土壤养分显著正相关。(2)幼苗个体之间存在明显的竞争, 较多的幼苗邻体显著降低幼苗的存活率。同种大树邻体和同种幼苗邻体与幼苗存活显著负相关, 表明存在负密度制约效应。(3)随着幼苗年龄的增加, 生境异质性对幼苗存活的影响逐渐增大。该研究证实了密度制约效应和生境异质性对幼苗存活有着重要影响, 其相对重要性随着幼苗年龄级、功能群以及物种种类而变化。     

长白山阔叶红松林近22年的气候动态

长白山阔叶红松林作为典型的温带森林生态系统。其长期的气候动态状况对研究全球变化具有重要的意义。本文采用中国科学院长白山森林生态系统定位站气象观测场1982～2003年的地面常规气象观测资料,对长白山阔叶红松林的光能因子（包括年日照时数、年日照百分率）、热量因子（包括年平均气温、1月、7月月平均气温、年极端最高、最低气温、年积温）、水分因子（包括年总降水量、年最大雪深、相对湿度、年总蒸发量）、以及年平均风速与风向等气候因子进行了分析,从而得出这些因子22年的平均值及其动态变化趋势,进而为相关领域的研究提供基础资料。     

长白山阔叶红松林乔木树种幼苗组成及其年际动态

为了解阔叶红松(Pinus koraiensis)林乔木树种幼苗的组成及其年际动态, 以长白山阔叶红松林25 ha动态监测样地为平台, 在样地内150个种子收集器周围设置了600个5 m×5 m幼苗样方。基于2006–2008年连续3年的幼苗样方调查数据, 对乔木幼苗的树种组成、数量组成、空间分布特征、年际动态、新增和死亡幼苗组成等进行了分析。结果表明: (1)从树种组成来看, 该群落乔木树种的幼苗组成种类较为丰富, 共记录到21个树种, 这些树种也是样地内胸径1 cm以上乔木树种的主要组成成分。树种组成在年际间变化不大, 但各样方间表现出极大的空间变异。(2)从数量组成来看, 共记录到11,959株乔木幼苗, 以水曲柳(Fraxinus mandshurica)和紫椴(Tilia amurensis)幼苗数最多, 占总幼苗数的72.75%; 水曲柳、紫椴和红松的幼苗数量在年际间有明显波动, 其他树种年际间波动较小。(3)从新增和死亡幼苗的数量与组成来看, 共记录到15个乔木树种的新增幼苗, 其中紫椴、水曲柳、色木槭(Acer mono)、红松等10个树种在每次调查中都有新苗记录, 新苗数量在年际间随物种和样方位置表现出明显差异。(4)对各树种的幼苗、种子和大树的组成和空间分布的比较发现, 各树种的幼苗、种子和大树之间的数量组成和比例差异较大, 其中紫椴、水曲柳、色木槭和假色槭(A. pseudo-sieboldianum)的幼苗、种子在整个样地内都有分布, 春榆(Ulmus japonica)和怀槐(Maackia amurensis)幼苗的空间分布与种子和大树不一致, 糠椴(T. mandshurica)和山丁子(Malus baccata)等的幼苗、种子和大树的个体数相对都较少, 且它们的分布是一致的。     

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...     

八大公山常绿落叶阔叶混交林影响幼苗存活的主要因子分析

幼苗是植物生活史中最脆弱的阶段,对幼苗存活影响因子的分析有助于我们更清楚的了解森林群落的天然更新机制。利用广义线性混合模型（GLMM）对八大公山常绿落叶阔叶混交林中影响幼苗存活的主要生物与非生物因子进行了研究。结果表明：（1）在群落水平上,幼苗存活与生物因子中的同种幼苗密度呈显著负相关,与非生物因子中的冠层开阔度呈显著正相关;（2）从年龄上看,4年生以下龄级的幼苗存活更容易受到同种幼苗密度的影响,与同种幼苗密度呈显著负相关;4年生及其以上的幼苗存活则主要受非生物因子影响;（3）从生活型上看,相对于常绿物种,落叶物种的幼苗存活率更容易受到同种幼苗密度的影响,也与冠层开阔度呈正相关;（4）在物种水平上,生物因子与非生物因子对不同物种幼苗存活率的影响也不相同。其中,宜昌润楠（Machilus ichangensis Rehd.et Wils.）的存活率与冠层开阔度呈正相关;薄叶山矾（Symplocos anomala Brand）幼苗的存活率与同种幼苗密度、异种大树胸高断面积、林冠开阔度、坡向均呈显著负相关,而与异种幼苗密度和海拔呈显著正相关。本研究表明影响幼苗存活的因子是多样的,而且不是随机发生的。在不同水平上影响幼苗存活的因子不同。     

太阳辐射对长白山阔叶红松林净生态系统碳交换的影响

太阳辐射是植物进行光合作用的前提条件, 因此成为影响植被吸收大气CO₂的重要环境因子。该研究基于30 min通量和常规气象数据, 以相对辐射和晴空指数为指标, 分析了2003~2006年生长旺季(6~8月)太阳辐射的改变对长白山阔叶红松(Pinus koraiensis)林净生态系统碳交换(Net ecosystem exchange, NEE)的影响。结果表明: 天空有一定云层的覆盖对阔叶红松林碳的净吸收有明显的促进作用。4年里6~8月间生态系统最大光合速率在天空有云覆盖时较晴空条件下分别提高了34%、25%、4%和11%。在晴空指数约为0.5的中等辐射条件下, 该生态系统的NEE达到最大。对生态系统碳的净吸收有促进作用的临界相对辐射约为37%, 而使该生态系统NEE达到最大的最适相对辐射约为75%。进一步分析表明, 天空云量的增多和云层厚度的增加会引起散射辐射比例的增加、大气温度和水汽亏缺程度的降低等环境效应, 由此可能会导致冠层光合作用的增加和地上部分呼吸的减弱, 从而共同决定了净生态系统碳吸收作用的增强。     

长白山红松阔叶混交林森林天然更新条件的研究

研究长白山红松阔叶混交林森林天然更新的变化规律及其条件,红松阔叶混交林是长白山主要的森林类型,保存不多,对于研究以前森林经营有重要意义。研究的目的在于揭示红松天然更新规律及其与森林组成结构的关系。研究结果表明,红松阔叶混交林天然更新与森林群落类型,海拔,森林植物条件及人类活动等干扰极大关系,一般在陡坡或山脊上胡枝子作树红松林中,那里林冠郁闭度达到80％－90％或更大,林分中红松组成也更大,红松天然更新良好。每公顷有红松幼苗和小幼树万株以上,但是在郁闭的红松林冠下,很少能长大。在大部分的阔叶红松混次林中,除了林冠比较郁闭的地方外,针叶树包括红松在内的天然更新通常稀少,每公顷仅有幼苗幼树数千株,其中大部是阔叶树,随着海拔上升到一定范围,在更新中云冷杉的成分增加,老择伐迹地由于林下植被密,常常缺乏更新。74．2％耐荫树种的幼苗幼树是在林冠下观查到,它们70％以上分布于离立木2．5 m以内,这正好等于林木平均冠幅的半径,所以,红松和耐荫树种幼苗的更新最好是在郁闭的林分下。     

长白山阔叶红松林的生态价位

森林生态系统的众多服务功能在近年来受到国际社会的广泛关注,生态系统服务评价方法和案例在国内外也有很多研究.在我国实施天然林保护工程的背景下,基于生态系统服务评价的思路,提出生态价位的相关概念和等级划分方法,并以长白山阔叶红松林为对象,进行了初步研究.生态价位是某生态系统的生态系统服务价值的大小程度,根据现实情况和研究目的不同,具体可以衍生出基本生态价位、现实生态价位、潜在生态价位及生态价位差的概念.应用这一组概念,不通过直接评价某一类型或某一地区的生态系统的各种服务价值,而是以相对比较的方式说明研究对象的生态价值的大小程度和分布特征.在长白山自然保护区和森林资源保护较好的两个林场范围内,选取不同群落和物理环境特征的典型阔叶红松林生态系统样地进行了调查,并对劲松林场进行区域性生态系统调查.研究结果表明在自然状态下,阔叶红松林的生态价位可以用基本生态价位表示,采用群落生物量作为基本生态价位的划分标准,分为4级BEVL Ⅰ,群落生物量0～120 t/hm2;BEVL Ⅱ,群落生物量120～240 t/hm2; BEVL Ⅲ, 群落生物量240～360 t/hm2; BEVL Ⅳ, 群落生物量>360 t/hm2;对受到人为干扰的阔叶红松林,则根据其所处物理环境、群落结构组成及人为干扰程度3方面8个主要因子,采用层次分析法得到森林生态系统服务价值综合指数(EI),据此将现实生态价位划分为3级REVL Ⅰ,综合指数1.000～1.874,REVL Ⅱ,综合指数1.874～2.749;REVL Ⅲ,综合指数2.749～3.623;对于由于人为干扰造成的生态系统质量下降的阔叶红松林,在计算综合指标的过程中假定群落结构组成处于最佳状态而无人为干扰,根据上面标准,可划分潜在态价位等级PEVL并计算生态价位差DEVL,据此分析造成生态价位下降的原因及相应的管理技术;在区域尺度,通过趋势面分析技术,将样地点的现实和潜在生态价位等级扩展到整个调查区域,从而可以分析区域生态系统服务下降的程度并提出相应的经营规划和管理对策.对典型样地的计算表明生态价位差与现实生态价位评价指数的比值最高达28.9%,该类型的生态系统服务价值可提高的空间巨大;对区域生态价位变化的分析表明,由于不合理人为干扰的存在,40%以上立地的生态价位等级发生改变,大大降低了该地区的森林生态系统的服务功能.对生态价位假说的初步研究为长白山阔叶红松林的保护和经营提供了一条新思路.     

长白山不同演替阶段温带森林林下草本植物对乔木幼苗的影响

为了解次生针阔混交林和阔叶红松林林下草本植物对幼苗生长和存活的影响,基于长白山次生针阔混交林样地(Ⅰ)和阔叶红松林样地(Ⅱ),以246个1 m×1 m幼苗样方中乔木幼苗为研究对象,通过去除草本植物的对照试验探究草本植物对乔木幼苗高度生长和存活率的影响。结果表明,(1)群落水平上,草本植物去除有助于林下乔木幼苗的高度生长。次生针阔混交林和阔叶红松林中幼苗高度生长量在除草后较对照组均有显著提高,且阔叶红松林中幼苗高度增长在对照组和处理组中均高于次生针阔混交林。(2)去除草本植物对不同年龄级水平乔木幼苗高度生长影响不同。次生针阔混交林中,去除草本显著促进四年生及以上幼苗高度生长,对一至三年生幼苗影响不显著;阔叶红松中去除草本显著促进一至三年生幼苗高度生长,对四年生及以上幼苗影响不显著。(3)除草处理后,水曲柳幼苗高度生长量在两处样地均显著增加,假色槭幼苗高度增长量只在次生针阔混交林中显著增加,而其他幼苗高度增长量只在阔叶红松林中显著增加。(4)次生针阔混交林中,幼苗存活率与草本多度和物种数呈正相关关系,与草本盖度无相关关系;阔叶红松林中幼苗存活率与草本物种数呈正相关关系,与草本多度和盖度无相...     

Composition and seasonal dynamics of seed rain in broad-leaved Korean pine (Pinus koraiensis) mixed forest in Changbai Mountain, China

To explore the composition and spatio-temporal dynamics of seed rain in broad-leaved Korean pine (Pinus koraiensis) mixed forest, 150 seed traps were set up in a 25 hm2 plot in Changbai Mountain. Seeds, fruits, anthotaxy and others in seed traps were collected, identified and divided into 4 types. From 2005 to 2006, we collected 47 different types. Total number of seeds and fruits was 121291, including 23147 mature seeds and fruits (19.1% of the total). Tilia amurensis and Fraxinus mandshurica, with the most seeds and fruits, accounted for 90% of the total. The analysis on seasonal dynamics of seed rain showed that there were the largest number of seeds and fruits between July and October, which were composed of immature seeds and fruits. In mid-October, mature seeds and fruits reached their peak, but immature seeds and fruits still accounted for high proportion. There were 91 traps that contained 100–200 mature seeds and fruits, and one trap without any mature seed or fruit. The largest number of species found in a trap was 7, and usually 3 or 4 species were found in most of the traps. There were obvious relationships between spatial patterns of mature seeds and fruits and their parent trees, indicating that their mature seeds and fruits were not dispersed far from their parent trees.     

Effects of biotic neighbors and habitat heterogeneity on tree seedling survival in a secondary mixed conifer and broad-leaved forest in Changbai Mountain

Aims Our study aimed to understand the effects and the relative importance of biotic neighborhood and habitat heterogeneity for tree seedling survival in a secondary mixed conifer and broad-leaved forest in Changbai Mountain, north-eastern China.
Methods The generalized mixed linear model was used to examine the relative effects of biotic neighborhood and habitat heterogeneity on seedling survival over two years.
Important findings Our results showed that both biotic neighborhood and habitat heterogeneity had significant effects on the seedling survival at community level. The local environment suitable for the adult growth was also suitable for seedling survival. The soil moisture and soil available nitrogen exhibited significant positive effects on seedling survival. On the other hand, seedling density had significant negative effects on seedling survival due to the individual competition. Particularly, we found significant negative density-dependent effects on seedling survival which was caused by conspecific adult and seedling neighbors. As expected, with the increasing of seedling survival age, the habitat heterogeneity became more important on seedling survival. These results suggest that both local biotic neighborhood and habitat heterogeneity drive seedling survival in this temperate forest, and their relative importance varies with different seedling age classes and species traits.     

长白山阔叶红松(Pinus koraiensis)林种子雨组成及其季节动态

为了解阔叶红松(Pinus koraiensis)林的种子雨组成及其在时间和空间上的动态变化,在长白山阔叶红松林25 hm2样地内,设置了150个种子收集器,收集掉落于种子收集器中的果实、种子等.所有收集到的样品分别鉴定其种类并分为成熟种实、未成熟种实、花序和果实或种子碎片及其附属物4类,计算各类别的数量,而后分别烘干秤重.从2005年6月到2006年11月,共收集到隶属11科12属20种的种实及其生殖器官残体.累计收集到121291粒种实,其中成熟种实23147粒,仅占所有种实总个体数的19.1%.种实数最多的树种是紫椴(Tilia amurensis)和水曲柳(Fraxinus mandshurica),两个树种种实的个体数占总个体数的90%.对2006年5月～11月种子雨季节动态的分析发现:种实在7月中旬至10月下旬数量极大,但主要由未成熟种实组成;在10月中旬出现成熟种实散落高峰,但未成熟种实仍占一定的比例.按每个收集器收集到的成熟种实数统计,成熟种实数量在100～200之间的收集器数量最多.按每个收集器收集到的树种数统计,收集器中最多收到的树种数为7,树种数为3和4的收集器个数最多.对6个主要树种成熟种实所在收集器的空间分布进行分析发现,紫椴和水曲柳的成熟种实在整个样地都有分布,春榆(Ulmus japonica)、糠椴(T. mandshurica)、色木槭(Acer mono)和假色槭(A. pseudo-sieboldianum)则只在样地的局部区域收集到成熟种实.成熟种实的空间分布与母树的空间分布大都表现出明显的相关性,表明这些树种的成熟种实并没有扩散到离母树较远的距离.     

Composition and seasonal dynamics of seed rain in broad-leaved Korean pine (Pinus koraiensis) mixed forest in Changbai Mountain, China

To explore the composition and spatio-temporal dynamics of seed rain in broad-leaved Korean pine (Pinus koraiensis) mixed forest, 150 seed traps were set up in a 25 hm2 plot in Changbai Mountain. Seeds, fruits, anthotaxy and others in seed traps were collected, identified and divided into 4 types. From 2005 to 2006, we collected 47 different types. Total number of seeds and fruits was 121291, including 23147 mature seeds and fruits (19.1% of the total). Tilia amurensis and Fraxinus mandshurica, with the most seeds and fruits, accounted for 90% of the total. The analysis on seasonal dynamics of seed rain showed that there were the largest number of seeds and fruits between July and October, which were composed of immature seeds and fruits. In mid-October, mature seeds and fruits reached their peak, but immature seeds and fruits still accounted for high proportion. There were 91 traps that contained 100–200 mature seeds and fruits, and one trap without any mature seed or fruit. The largest number of species found in a trap was 7, and usually 3 or 4 species were found in most of the traps. There were obvious relationships between spatial patterns of mature seeds and fruits and their parent trees, indicating that their mature seeds and fruits were not dispersed far from their parent trees.     

长白山阔叶红松林叶片气孔导度与环境因子的关系

通过对阔叶红松林主要树种叶片的野外测定,研究了长白山阔叶红松林叶片气孔导度对环境因子的响应,结果表明,阔叶红松林叶片的气孔导度与瞬时光合有效辐射（PAR）和温度（Ta）呈正相关,而与水汽压亏损（PVD）呈负相关。对气孔导度模型的验证表明：Jarvis的非线性模型比Ball的线性模型更适于阔叶红松林叶片的气孔导度模拟。长白山阔叶红松林叶片的气孔导度对环境因子的响应模型为：gs=PAR（1.606T2a＋118.19Ta-1878.67）/（355.70＋PAR）（-430.433＋VPD）。此模型有助于进一步估算叶片光合作用,通过尺度化模拟阔叶红松林群落生产力以及土壤-植物-大气系统之间的水热交换奠定了基础。     

长白山阔叶红松林凋落物组成及其季节动态

为了解群落尺度上凋落物组成及其时空变化,对长白山阔叶红松林25 hm² 样地内2008年度收集的凋落物进行统计分析.结果表明: 一年间,150个收集器内收集的凋落叶分属35种树木,占样地内胸径≥1 cm树种数(52种)的67.3%;凋落物总量为29.39 kg,折合3918.4 kg·hm^-2,其中,阔叶、杂物、针叶和枝条凋落量分别占凋落物总量的61.7%、18.0%、11.7%和 8.6%;紫椴、水曲柳、蒙古栎、色木槭和春榆5个树种的叶凋落量占阔叶总凋落量的83.8%;不同树种的凋落量季节差异很大,61.9%的凋落物产生于9月13日至10月10日.其中,红松和紫椴叶凋落高峰出现在9月13-26日,蒙古栎、春榆和色木槭叶凋落高峰出现在9月27日-10月10日.收集器间凋落物量差异较大,其中68个收集器的年凋落量在150～200 g,1个收集器大于500 g;单个收集器全年最多可收集到18个树种的凋落叶,凋落叶种数为12种的收集器最多(32个).叶凋落量与样地内该树种的胸高断面积总和成正比.样地内凋落叶的分布存在明显的空间异质性,且收集器内凋落物的收集量与其所处的位置有关.     

基于系统保护规划的长白山阔叶红松林保护网络优化研究

阔叶红松林是北温带物种最丰富的地带性群落之一,长白山地区是其在中国范围内的中心分布区。中国政府已建立保护网络(24个自然保护区组成)来保护阔叶红松林及其重要的物种资源,但成效不显著。利用系统保护规划软件C-Plan,以集水区为规划单元,计算保护网络外规划单元的不可替代性值,识别出保护网络外高保护价值空缺,评估现有保护网络与纳入空缺后的优化保护网络的保护效率。研究结果显示,现有保护网络外的高保护价值规划单元呈集中沿山岭分布的特征,现有保护网络使24种物种的生境(共75种)实现其设定的保护目标,其他51种未能实现保护目标,且20种保护对象未能达到其设定保护目标的50%,保护成效低。纳入空缺后的优化保护网络,可使64种保护对象实现保护目标,其余11种保护对象的保护贡献值也不同程度提高,保护成效显著增强。结合人为干扰情况提出三种不同保护策略情景下的优先保护方案,并根据生态威胁强度提出各方案的保护建议,为长白山阔叶红松林保护管理提供决策依据,并为山地生态区保护网络优化研究提供方法指导。