鼎湖山针阔叶混交林CO2浓度及通量变化特征

该研究采用珠三角典型森林植被生态系统的鼎湖山南亚热带常绿阔叶林通量观测站2012年CO2通量资料和气象资料,分析了CO2通量、净生态系统CO2交换量及CO2浓度的变化特征,及其与气象因子的关系。结果表明:(1) CO2浓度日变化呈“一峰一谷”变化形态,在夜间或日出前后出现最大值,在午后到达最小值; CO2通量日变化呈“单谷”曲线,在白天中午前后到达最小值(负值),夜间和早晨较高(正值)。(2) CO2通量季节平均值的高低依次为春季夏季冬季秋季,CO2浓度季节平均值的高低次序则为冬季春季秋季夏季,即非生长季高于生长季节,这可能与植物物候的季节变化所引起的CO2源汇强度改变有关。(3) 2012年鼎湖山森林生态系统的CO2年均浓度为664.7 mg·m-3,CO2通量年均值为-0.079 mg·m-2·s-1,NEE为-611 g C·m-2·a-1,表明鼎湖山针阔叶混交林近年来处于快速生长过程中,具有较强的碳汇功能。(4) CO2通量及浓度与气温、饱和水气压差均成显著负相关关系,其中CO2浓度与气温的相关性最高,其次为饱和水汽压差,表明气温和饱和水汽压差是影响CO2浓度和通量的关键气象因子。受人类活动及气候变化的影响,近年来鼎湖山森林生态系统的碳汇功能有所增强。     

2006—2017年长白山阔叶红松林木本植物种子雨的时空动态

种子是森林更新的基础.为研究长白山阔叶红松林种子雨组成及时空变化,在长白山阔叶红松林25 hm²样地内设置150个面积为0.5 m²的收集器.自2006年5月至2017年12月收集252次,共收集到成熟、未成熟种子764299粒,隶属12科17属27种,其中,主林层树种13种704231粒,占总数的90%以上.种子最多的4个树种依次为紫椴、水曲柳、色木槭、假色槭,每年各个收集器都收集到这4个树种的种子;种子雨大爆发现象在各林层树种均存在,次林层和林下层较主林层树种滞后1~2年;各林层树种集中在秋季产生种子,各树种的种子雨都存在较大的时空变异性,相对而言,多数树种的空间变异性大于时间变异性;与科罗拉多岛(BCI)热带森林样地和浙江古田山亚热带常绿林样地种子产量的年际变异系数相比,长白山阔叶红松林种子产量年际变异系数较大,支持高纬度地区种子产量变异性高于低纬度地区的假说.     

长白山针阔混交林不同演替阶段的昆虫多样性

昆虫多样性变化对生态系统健康有重要的指示作用, 为研究昆虫群落变化与生境演替之间的关系, 本研究采用网捕、灯诱和诱捕法系统调查了长白山针阔混交林不同演替阶段（次生白桦林、次生针阔混交林、原始阔叶红松林）昆虫群落的组成和多样性, 分析了昆虫在森林演替过程中的规律及与植被群落之间的关系。系统调查共采集昆虫标本8 183头, 隶属于14个目699种, 其中鳞翅目和鞘翅目是主要优势类群。次生针阔混交林昆虫的个体数量最多, 原始阔叶红松林中物种数最多。不同演替阶段昆虫群落的物种数和个体数差异不显著, 但次生针阔混交林、原始阔叶红松林的Fisher’s α指数显著高于次生白桦林。目水平上的昆虫多样性未表现出显著性差异. 昆虫多样性在森林演替过程中和草本植物多样性的变化趋势相同;由于食性和生境选择的不同, 森林演替过程中鳞翅目昆虫多样性逐渐升高, 而鞘翅目多样性逐渐降低。     

鼎湖山季风常绿阔叶林及针阔叶混交林节肢动物群落多样性调查

20 0 1年 5月和 10月在自然保护区鼎湖山季风常绿阔叶林和针阔叶混交林的灌木层和草本 -苗木层对节肢动物多样性进行了调查。结果表明 ,5月份的灌木层 ,季风常绿阔叶林的节肢动物物种数和个体数 >针阔叶混交林 ,相反 ,在草本 -苗木层 ,针阔叶混交林的物种数和个体数 >季风常绿阔叶林。 10月份 ,针阔叶混交林节肢动物物种数和个体数与季风常绿阔叶林间无明显差异。两林分中 ,天敌占总物种数的 2 7.5 0 %～ 87.5 0 % ,蜘蛛类群占总物种数的 18.18%～ 6 6 .6 7%、占天敌物种数的 5 3.33%～ 90 .91%。除 5月份的草本 -苗木层外 ,节肢动物的丰富度指数、多样性指数均是季风常绿阔叶林 >针阔叶混交林 ,优势集中性指数则是针阔叶混交林 >季风常绿阔叶林。     

长白山红松阔叶混交林林冠空隙树种更新动态规律的研究

分析了长白山红松阔叶混交林林冠空隙(Gap)内更新树种的数量特征.结果表明, 在34个林冠空隙中, 更新乔木树种出现频度为7.27%, 更新灌木树种出现频度为21.02%, Gap形成后, 阳性先锋树种首先侵入, 出现频度较高, 占据较宽的生态位, 随着Gap年龄的增加, 树种间的竞争逐渐增大, 阳性树种的生长逐渐受到限制, 阴性树种逐渐增多;Gap年龄与Gap郁闭度和Gap面积呈负相关, Gap面积与树种出现频度呈负相关;Gap年龄主要分布在5～15a和46～55a两段期间, 树种出现频度与Gap年龄存在着密切关系, 当Gap年龄小于25a时, 二者呈正相关;当Gap年龄在25～40a时, 二者呈负相关;当Gap年龄大于40a时, 树种出现频度趋于稳定;34个Gap内4种主要乔木更新树种和4种主要灌木更新树种的胸径均基本上呈正态分布, 乔木更新树种的最高点胸径为4～6cm径级, 灌木更新树种的最高点胸径为1.2cm径级.     

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。     

长白山次生针阔混交林群落结构特征及群落动态

长白山次生针阔混交林是东北地区典型的次生林类型之一,处于向地带性顶级植被阔叶红松林方向演替的重要阶段。全面分析长白山次生针阔混交林群落动态,能为东北地区森林保护、恢复和可持续经营提供理论支撑。基于长白山地区5.2 hm²次生针阔混交林动态监测样地,以2005和2017年样地内所有胸径(DBH)≥5cm的木本植物为研究对象,分析了12年间群落的物种组成、物种多样性、胸径结构和密度结构等非空间结构,以及林木空间分布格局、树种混交和林木竞争等空间结构的变化。结果表明:群落个体数量由6614株降至5884株,2017年调查到木本植物13科25属42种,较2005年增加2属2种,群落物种组成和多样性变化较小。平均胸径由14.4 cm增加至15.5 cm;径级结构在两次调查中均呈倒"J"型,虽然群落保持稳定的更新态势,但是各径级的个体数量显著下降。胸径变异系数和基尼系数分别由0.77和0.37增至0.79和0.38,群落复杂程度提高。群落株数密度由1272株/hm²降至1132株/hm²,林分密度由33.12 m²     

凤阳山针阔混交林通量观测源区分布及特征

基于涡度相关技术的通量观测要求下垫面均匀一致,然而在实际观测中,地形往往非常复杂。尤其是丘陵山区森林植被覆盖的区域,不同植被类型的空间分布对该区域的碳通量观测影响很大。本研究利用Kljun模型和ART Footprint Tool,对浙江凤阳山针阔混交林森林生态系统2017年全年的观测数据进行分析,探究该区域涡度相关系统在不同季节、不同大气稳定度条件下的通量源区变化情况。结果表明：受地形的影响,研究区内全年盛行东北风（0-90°）和西南风（180-270°）;因此,通量的源区分布也主要在东北和西南方向;当通量贡献率达到90%时,源区长度最大不超过7000m,当通量贡献率在80%时,源区长度不超过3000m;在大气稳定条件下,其源区分布范围总是比大气不稳定条件下的源区范围广。在该源区分布范围内,主要以针阔混交林分为主,也分布有少量杉木、柳杉和毛竹等纯林,源区贡献从大到小依次为针阔混交林、阔叶林、杉木林、毛竹林、柳杉林、黄山松林。     

韶山针阔叶混交林凋落物层的淋溶及缓冲作用

在韶山森林设立4个10m×10m的标准样地,分别收集凋落物、凋落物层淋滤液和冠层穿透水,研究了韶山森林凋落量季节动态,凋落物淋滤液和冠层穿透水特征以及凋落物层对酸沉降的缓冲作用.结果表明:(1)韶山森林凋落高峰出现在秋季,凋落量随着海拔增加而增加;(2)凋落物淋滤液中盐基阳离子浓度除夏季K ＞Ca2 外,其余季节均为:Ca2 ＞K ＞NH 4 ＞Mg2 ＞Na ,与冠层穿透水中阳离子浓度分布基本是一致的;(3)除Ca2 外,凋落物淋滤液和穿冠水中各阳离子浓度相关性显著,K 达到了极显著相关水平,证实了韶山森林通过凋落物养分归还的K 主要来自森林冠层的滤出;(4)除个别点外,凋落物淋滤液中各阳离子总浓度较冠层穿透水均有不同程度的增加,秋季增幅最大,冬季次之,这与凋落物量变化一致;(5)韶山森林冠层穿透水pH值变动范围为4.58～7.13,最低值出现在冬季,最高值出现在夏季,凋落物淋滤液pH值变动范围为5.02～6.69,均高于韶山表层土壤pH平均值5.0,且最低值出现在春季,最高值出现在秋季;(6)冬季凋落物淋滤液pH值较冠层穿透水均增加,增幅范围在0.06～1.35之间,而其他季节(除样地C的秋季外)pH值均有所下降,这表明韶山森林凋落物层冬季具有较强的酸缓冲作用,而其他季节由于盐基阳离子的滤出不足以抵消凋落物本身分解产生的有机酸类物质的酸化作用,而使凋落物淋滤液pH值降低.     

长白山次生针阔混交林叶凋落物中有机物分解与碳、氮和磷释放的关系

采用分解袋法,研究了长白山次生针阔混交林内9种树种叶凋落物34个月的分解过程.结果表明:在次生针阔混交林中,不同树种叶凋落物的初始N和P浓度存在很大差异,叶凋落物分解速率(k)与初始N浓度和C/N显著相关.有机物剩余百分率与C剩余百分率呈显著的线性正相关关系,与N和P剩余百分率之间呈显著的二项式回归关系. N和P剩余百分率在初期阶段随有机物分解而增加,达到峰值后逐渐降低. 随着有机物剩余百分率的下降,C/N和C/P均呈逐渐降低趋势,各种叶凋落物之间C/N和C/P的差异逐渐减小,分解末期分别趋近于23和350. 随有机物剩余百分率的降低, N/P变化不明显,当有机物剩余百分率低于25%时,不同树种叶凋落物之间N/P差异显著下降. 有机物剩余百分率可用来预测C、N和P的剩余百分率.      

长白山温带针阔混交林结构与动态的研究

通过１０ａ的定位观测,研究了长白山地区针阔混交林结构 的动态变化。树种及其分布基本保持不变,林分密度从４０４株／ｈｍ＾２降至３８７株／ｈｍ＾２,而基础面积从４４．８３ｈｍ＾２降至４３．７９ｈｍ＾２。除色木槭之外,冠层林木的株数降低。优势树种的更新状况不佳。死亡与更新的关系表现在群中植物组成的变化上。当红松开始衰退时,落叶树种的优势明显上升。几种阔叶树的胸径分配与个体的大小相关。不同胸径等级上的最大     

全新世东北温带针阔叶混交林的发展史

本文根据全新世花粉资料,探讨了东北东部温带针阔叶混交林[阔叶红松(Pinus koraien-sis)林]的发展历史。已有资料表明,在距今约10 000年至5 000—4 000年前,即全新世温暖期,阔叶红松林可见于长白山北端和东部海拔800m以上的山地,而在此海拔以下的胝山丘陵,则全为阔叶落叶林所覆盖。在距今5 000—4 000年前,由于气候转凉,松属(Pinus,主要为红松)向低海拔迁移,与阔叶乔木一起形成针阔叶混交林。当时松的种群较现在大。近二、三百年以来,由于人为的干扰,长白山区红松的数量明显地减少。     

长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究

用密闭静态箱式法观测了长白山阔叶红松林生态系统生长季中的土壤呼吸作用。结果表明, 长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用日动态呈单峰曲线, 在 18∶0 0左右达到最大值。土壤呼吸作用在生长季中的动态呈单峰曲线, 7月最大。 6、7、8、9各月平均土壤呼吸作用分别为 0.2 2、0.32、0.2 3和 0.13gC·m-2 ·h-1。温度升高可以提高土壤呼吸作用强度, 地下 5cm的土壤温度比气温更能准确地反映土壤呼吸作用的动态变化 ;土壤水分含量在一定范围内增加可使土壤呼吸作用强度增加, 但水分过多也会对土壤呼吸产生抑制作用而导致土壤碳排放减少。     

阴山山脉东段花粉通量及其与表土花粉比较研究

阴山山脉东段蛮汉山和大青山山顶草甸、桦木林、虎榛子灌丛、人工油松林及杂草草原5个植被类型花粉通量与表土花粉对比研究发现,不同植被类型及同一植被类型不同样点花粉通量和花粉浓度差异明显,捕捉器样品花粉源区面积小于表土样品,能较好地反映样品点周围植被组成,但受虫媒植物和局地植物花粉影响,与表土样品花粉组合差异明显;表土样品中松属、桦属、蒿属及藜科花粉含量多高于捕捉器样品,表明这些花粉不仅易于传播,而且在表土中具有较强的保存能力;禾本科花粉具低代表性,花粉保存能力较低.地层花粉分析中应引起注意.     

长白山次生林繁殖鸟的群落结构

研究了长白山次生林繁殖鸟的群落结构及其与森林植被的关系。在３块林龄相同而样地面积不等的次生林中,繁殖鸟种类有随样地面积增加的趋势,繁殖鸟数量随面积的增加而增加更为明显。相似性指数测定表明,３样地鸟类群落组成基本相似,多样性指数也无显著差异。鸟类物种多样性与植被剖面层次多样性相关。边缘种随林缘长度的增加,种－数系数不断增加。由林缘至林内５０ｍ宽的地带为鸟类高密度带。由边缘至林内３００ｍ后,鸟类密度有     

长白山阔叶红松林皆伐迹地土壤呼吸作用

 利用静态箱式法测量长白山阔叶红松(Pinus koraiensis)林伐后13年的皆伐迹地土壤呼吸作用。分析表明，皆伐迹地土壤呼吸作用日变化趋势呈单峰曲线，峰谷值出现时间较林地提前2～4 h，与土壤5 cm深度温度变化趋势基本一致。整个生长季节皆伐迹地土壤呼吸速率约为林地的75%，土壤温度与土壤呼吸作用存在显著的指数关系。在降水量集中的生长季，土壤水分对土壤呼吸作用具有一定的抑制作用，利用温度和水分双因子模型可以较好地解释皆伐迹地土壤呼吸作用的变异。阔叶红松林皆伐后生物量减少和微环境变化是造成土壤呼吸作用强度和动态特征发生变化的重要原因。     

长白山红松混交林干扰历史的重构研究

 本文通过对取自300棵林木的年轮盘年轮宽度分析,利用林木年轮中表现出的释压(release)反应,进行红松混交林干扰历史重构研究,结果表明：利用林木的释压反应,分析诸如长白山红松混交林这种以风作为主要干扰类型的林分干扰历史是合理的方法,也是现行林分干扰历史推测方法中最准确、可靠、提供信息量最大的方法;只要满足一定的样本数,是可以通过样树的释压反应分析出林分的干扰历史;对红松混交林而言,臭松、鱼林松和红松是干扰历史分析的理想树种;在天然红松混交林中被压林木比率与干扰密切相关,一次干扰导致林分被压林木一次大幅度下降,而当较长时间不发生干扰时,林分被压林木比率逐渐上升。群落干扰历史的重构为群落和生态系统动态研究提供有利的历史资料。     

长白山次生杨桦林样地：物种组成与群落结构

 长白山次生杨桦林是该地区阔叶红松林经皆伐和火烧等破坏后恢复形成的主要次生林类型之一,是阔叶红松林次生演替系列中的重要阶段。参 照巴拿马巴洛科罗拉多岛（Barro Colorado Island, BCI）50 hm² 热带雨林样地的技术规范,于2005年在长白山北坡的自然保护区内建立了 一块5 hm²的次生杨桦林长期监测样地,对样地内所有胸径≥1 cm的木本植物进行了详细的定位调查。对样地的物种组成与群落结构的分析表明 ：次生杨桦林样地物种组成丰富,共包括16科28属44种;区系特征明显,北温带成分占主要部分;样地内被监测的树木个体数为20 101,不包 括分枝的独立个体数为16 565;优势树种明显,从个体数、平均胸径、胸高断面积和重要值等分析来看,演替先锋树种白桦(Betula platyphylla)和山 杨(Populus davidiana)在群落中占有绝对优势地位,但从径级结构来看,它们的更新却非常差,随着演替的进展,这些先 锋树种将逐渐走向衰亡;阔叶红松林中的主要树种如红松(Pinus koraiensis)和紫椴(Tilia amurensis) 等已经在次生杨桦林中占有了一定的 比例,林下更新良好,逐渐进入林冠层并最终取代杨桦等成为该森林的优势种;从物种的空间分布格局来看,演替先锋树种和阔叶红松林中的 主要树种并没有表现出明显的聚集性分布格局,而其它的小乔木和灌木树种则表现出明显的聚集性分布格局,但与地形并没有表现出明显的相 关性,相关结论还需要进一步分析。     

长白山红松针阔混交林与开垦农田土壤呼吸作用比较

利用静态箱式法测定长白山红松(Pinus koraiensis)针阔混交林及其开垦农田的土壤呼吸作用。结果表明,两者土壤呼吸作用的日动态和季节动态均主要受温度影响,农田土壤呼吸作用的日变化极值出现时间较林地提前,最大值出现在12∶00左右,比林地提前6 h左右,最小值在凌晨5∶00左右,早于林地2~3 h;在生长季,土壤呼吸速率与10 cm土壤含水量关系不显著,而与土壤5 cm温度呈显著的指数关系;农田土壤温度高于林地,但在整个生长季(5~9月)林地土壤释放CO₂量(2 674.4 g·m^-2)约为农田(1 285.3 g·m^-2)的2倍;观测期间,农田土壤呼吸速率占林地的比例范围在23.4%~76.3%之间,说明土壤呼吸作用还受不同土地利用方式下植被类型等的影响。农田和红松针阔混交林土壤呼吸作用的Q₁₀值分别为3.07和2.92,农田土壤呼吸作用的Q₁₀ 值估计可能偏大。森林转变为农田后,环境、生物因子以及土壤养分含量和物理性质发生改变,共同影响土壤呼吸作用的强度和动态特征。     

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。