黑龙江省大兴安岭森林生物量空间格局及其影响因素

基于样地实测数据和EVI指数,定量分析了黑龙江省大兴安岭森林生物量空间格局,并利用ArcGIS软件的空间分析与统计工具,分析了气候区、海拔、坡度、坡向和植被类型对森林生物量空间格局的影响.结果表明: 黑龙江省大兴安岭森林生物量为350 Tg,空间上呈聚集分布,生物量有巨大的增长空间.森林生物量密度大小顺序为:寒温带湿润区(64.02 t·hm^-2)＞中温带湿润区(60.26 t·hm^-2);各植被类型生物量密度大小顺序为:针阔混交林(65.13 t·hm^-2)＞云冷杉林(63.92 t·hm^-2)＞偃松 落叶松林(63.79 t·hm^-2)＞樟子松林(61.97 t·hm^-2)＞兴安落叶松林(61.40 t·hm^-2)＞落叶阔叶混交林(58.96 t·hm^-2).随海拔和坡度的增大,森林生物量密度先减小后增加,并且阴坡大于阳坡.大兴安岭森林生物量空间格局随气候区、植被类型和地形因子的梯度变化表现出差异性,在区域尺度上估算生物量密度时,需要充分考虑这种空间差异性.     

基于可加性生物量模型的大兴安岭东部主要林型森林植被碳储量及其分配

基于大兴安岭东部地区主要林型的生物量调查数据,建立了3个主要树种的一元可加性生物量模型,探讨了不同林型森林群落和乔木层、灌木层、草本层、凋落物层的碳储量及其分配规律.结果表明: 杜鹃-兴安落叶松林乔、灌、草、凋落物层碳储量分别为71.00、0.34、0.05和11.97 t·hm^-2,杜香-兴安落叶松林各层碳储量分别为47.82、0.88、0和5.04 t·hm^-2,杜鹃-兴安落叶松-白桦混交林分别为56.56、0.44、0.04、8.72 t·hm^-2,杜香-兴安落叶松-白桦混交林分别为46.21、0.66、0.07、6.16 t·hm^-2,杜鹃-白桦林分别为40.90、1.37、0.04、3.67 t·hm^-2,杜香-白桦林分别为36.28、1.12、0.18、4.35 t·hm^-2.林下植被为杜鹃的林分群落碳储量大于林下植被为杜香的林分;林下植被相似的情况下,森林群落碳储量大小顺序为:兴安落叶松林>兴安落叶松-白桦混交林>白桦林;不同林型群落碳储量不同,大小顺序为:杜鹃-兴安落叶松林(83.36 t·hm^-2)>杜鹃-兴安落叶松-白桦混交林(65.76 t·hm^-2)>杜香-兴安落叶松林(53.74 t·hm^-2)>杜香-兴安落叶松-白桦混交林(53.10 t·hm^-2)>杜鹃-白桦林(45.98 t·hm^-2)>杜香-白桦林(41.93 t·hm^-2),且不同林型森林群落碳储量垂直分配规律为:乔木层(85.2%～89.0%)>凋落物层(8.0%～14.4%)>灌木层(0.4%～2.7%)>草本层(0～0.4%).     

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。     

森林生态系统根系生物量研究进展

在森林生态系统功能过程研究中,特别是在生产力和生物地化学循环方面,根系的作用不容忽视,但是,由于研究方法和研究者的观念等方面的限制,对于根系的研究还远不及地上部分受到重视。而关于细根生物量,周转率和生产力等方面的是很少有人问津。为推动我国根系生物学研究的发展,本一面地介绍了９种典型的测度细根生物量的方法。包括：收获法、钻土芯法、内生长土芯法、平衡法、根观测实验室法、土壤碳平衡法、挖土块法、间接法和     

不同竹类人工林生态系统生物量空间分配格局

以胸径为单变量, 利用幂函数、指数函数和多项式函数方程模拟麻竹(Dendrocalamus latiflorus)、毛竹(Phyllostachys pubescens)和粉单竹(Bambusoideae cerosissima)林各类器官的生物量, 研究比较了3 种不同种类竹林的生物量分配特征。结果表明, 所选模型可以很好的估测竹林及各器官生物量。麻竹、毛竹和粉单竹单株平均生物量为18.160、13.736 和4.372 kg, 其林分生物量分别为15.124、28.598 和5.102 t·ha^-1。竹林单株和林分器官分配一致, 均以竹秆最大, 其次为竹根, 再者为竹枝、竹叶, 但麻竹竹叶>竹枝例外。不同竹林生态系统总生物量与灌木层、草本层、凋落物变化规律一致, 粉单竹>毛竹>麻竹; 但各层生物量分配不同, 麻竹和毛竹表现为乔木层>凋落物层>灌木层、草本层, 乔木层占绝对优势; 而粉单竹表现为草本层>凋落物层>灌木层>乔木层, 且各层次优势不明显。根据单株和林分生物量分配特征, 地上部分和地下部分生物量不均, 应适当调整竹林林分密度和制定合理的采伐措施, 提高竹林的生产力水平, 从而增强其碳储存能力。     

湖北省主要森林类型生态系统生物量与碳密度比较

利用野外调查数据对湖北省封山育林下的次生林、次生林、人工林森林生态系统碳密度进行了分析,结果表明:封山育林下的次生林、次生林和人工林生态系统乔木层平均碳密度分别为133.87、73.42和111.62t·hm-2,灌木层平均碳密度分别为1.65、1.40和1.52t·hm-2,草本层平均碳密度分别为0.13、0.09和0.13t·hm-2,枯落物层平均碳密度分别为0.47、1.34和0.93t·hm-2,乔木层碳密度作为生态系统碳储量的主要贡献者占总生物碳密度的98.35%、96.29%和97.74%,林下植被(灌木层和草本层)碳密度分别占1.31%、1.95%和1.44%,凋落物层碳密度分别占0.34%、1.76%和0.82%。土壤(0～100cm)碳密度平均值分别为57.04、66.92和54.12t·hm-2,土壤碳密度的60%储存在0～40cm土壤中,并随土层深度增加,各层次土壤碳密度逐渐减少。森林生态系统的乔木层、灌木层、草本层、凋落物层生物量和土壤层碳密度均表现出:封山育林下的次生林、次生林大于人工林。封山育林下的次生林、次生林和人工林碳密度分布序列为土壤(0～100cm)>乔木层>灌木层>草本层>枯落物层。可见,封山育林下的次生林更有助于提高森林碳汇,实施近自然林经营是提升该区域森林碳汇能力的重要途径。     

西双版纳热带季节雨林的生物量及其分配特征

 根据3块1 hm² 样地的调查资料,利用123株样木数据建立以胸径(D)为单变量的生物量预测方程。采用样木回归分析法(乔木层、木质藤本)和样 方收获法(灌木层、草本层), 获取西双版纳热带季节雨林的生物量,并分析了其组成和分配特征。结果表明,西双版纳热带季节雨林的总生物 量为423.908±109.702 Mg•hm^－2(平均值±标准差,n=3) ,其中活体植物生物量占95.28%,粗死木质残体占4.07%,地上凋落物占 0.64%。在 其层次分配方面：乔木层优势明显,占98.09%±0.60%;其次为木质藤本,占0.83%±0.31%;灌木层和草本层生物量均小于木质藤本的生物量; 附生植物最低,仅为0.06%±0.03%。总生物量的器官分配以茎所占比例最高,达68.33%;根、枝、叶的比例分别为18.91%、11.07%和1.65 %。 乔木层生物量的径级分配主要集中于中等径级和最大径级。大树(D＞70 cm)具有较高的生物量,占整个乔木层的43.67%±12.67%。树种分配方 面,生物量排序前10位的树种占乔木层总生物量的63.43%±4.09%,生物量集中分配于少量优势树种。西双版纳热带季节雨林乔木层叶面积指数 为6.39±0.85。西双版纳热带季节雨林乔木层的地上生物量位于世界热带湿润森林的中下范围。     

温度和降水对森林生物量分配的影响研究进展

森林生物量分配策略是全球变化背景下群落保持生产力的重要机制.温度和降水会影响森林生物量的分配格局.文章基于文献分析,总结了增温、低温和降水对森林地上、地下生物量分配的影响机制,以及温度和降水对森林生物量分配的交互作用,并对未来温度和降水影响森林生物量分配的研究进行了展望,提出该领域今后的研究重点为:(1)加强生物量分配...     

模拟西伯利亚红松种植对大兴安岭中北部森林地上生物量的长期影响

西伯利亚红松是寒温带森林重要建群树种,其在大兴安岭引种种植将直接影响区域森林生态系统的结构和固碳功能。分析引种种植西伯利亚红松对大兴安岭森林地上生物量的长期影响,对厘清区域碳汇及碳中和有重要意义。本研究采用野外调查数据和森林景观模型相结合的方法,量化景观尺度西伯利亚红松不同种植强度对大兴安岭中北部森林及本地主要树种地上生物量动态影响。结果表明：引种种植西伯利亚红松对提高大兴安岭中北部林区森林地上生物量起积极作用,未来可在该区域大面积引种种植西伯利亚红松;不同种植强度预案下森林地上生物量变化趋势相似,均提高了森林地上生物量,其中低强度种植预案下森林地上生物量增幅最大,达8.66 Mg·hm^-2;西伯利亚红松引种种植对本地主要树种的影响存在明显差异,兴安落叶松和云杉地上生物量升高0.19～8.88 Mg·hm^-2,樟子松、山杨和白桦地上生物量降低0.42～12.86 Mg·hm^-2。     

大兴安岭植被生物量的ALOS PALSAR估算

利用野外实测调查数据,系统分析了ALOS PALSAR L波段HH(L-HH)极化数据与大兴安岭地区森林各成分参数的关系,并采用简单线性模型、指数模型和加入地理因子模型建立森林生物量的估算模型进行最优反演.结果表明:后向散射系数与树木地上部分总生物量相关性最大,其次是干生物量,L-HH数据可以用来反演正确的树木地上部分总生物量.3种模型中,加入地理因子模型降低了植被生物量估算的误差,精度达0.851,反演结果与实际相符.在41.5°入射角L-HH极化数据下,大兴安岭塔河林业局和阿木尔林业局的森林生物量饱和点在15.4 kg·m-2.     

遮光对马蹄金生物量分配和形态特征的影响

通过盆栽试验研究了透光率在100％、66％、20.5％和9％的4个光照梯度下,马蹄金的生物量分配及形态特征。结果表明：随着遮光程度的增加,单株的生物量表现出先上升后下降的趋势,在66%透光率下生物量达到最高值;单株生物量分配随着遮光度的增加也发生了改变,其中叶生物量比及叶柄生物量比增加,根生物量比下降,茎生物量比表现出先增大后减小的趋势;随着遮光程度的增加,茎节间长度逐渐增加,分枝角度减小,茎长、分枝强度、叶面积、叶柄均呈先增大后减小的变化趋势。综合分析表明,马蹄金对光环境有一定的适应能力,适度遮光有利于马蹄金的生长、构件数量的增加和生物量的积累,强光或严重遮光均不利于其生长发育。     

广西不同林龄喀斯特森林生态系统碳储量及其分配格局

基于广西喀斯特地区45块1000 m²样地的调查,研究幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林5个林龄阶段喀斯特森林植被与土壤碳储量的分配格局.结果表明: 广西不同林龄喀斯特森林总碳储量表现为幼龄林(86.03 t·hm^-2)＜近熟林(110.63 t·hm^-2)＜中龄林(112.11 t·hm^-2)＜成熟林(149.1 t·hm^-2)＜过熟林(244.38 t·hm^-2);各林龄阶段植被不同层碳储量分配均不同,乔木层所占比例占绝对优势,达到92.3%～98.7%,随林龄的增加而增长,灌木层、草本层、凋落物层所占比例分别为0.3%～1.9%、0.3%～1.2%和0.3%～2.5%,细根所占比例为0.3%～3.3%.土壤有机碳密度随土层深度的增加而递减,土壤层碳储量为51.75～81.21 t·hm^-2,所占生态系统比例为33.2%～66.2%,其随林龄的增大呈减小趋势.生态系统地上、地下部分碳储量分别为22.80～141.72和62.30～102.66 t·hm^-2,除过熟林外均为地下部分＞地上部分,地上碳储量随林龄的增大呈逐渐增加的趋势,地下碳储量的变化规律与土壤碳储量变化趋势一致.土壤层和乔木层为生态系统的主要碳库,二者所占比例达到了96%以上.     

鼎湖山五种植被类型群落生物量及其径级分配特征

根据鼎湖山自然保护区14次群落样地调查数据和生物量估算方程,研究了5种植被类型的乔木(DBH≥1cm)生物量及其径级分配特征。结果显示:(1)最近一次群落调查中,沟谷雨林、山地常绿阔叶林、南亚热带常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林的生物量分别为472.9t·hm^-2,165.1t·hm^-2,290.4t·hm^-2,164.1t·hm^-2和122.5t·hm^-2;(2)生物量径级分配的结果表明,鼎湖山14次植被调查的生物量径级分配总体上存在3种主要的分布类型,分别为递减分布、倒钟型分布和递增分布。鼎湖山生物量径级分配特征规律与其他地区研究结果一致。     

禁牧对伊犁绢蒿种群数量特征及其构件生物量分配的影响

该研究于2020年5月、7月和9月在天山北坡中段试验区的禁牧区(5a)和放牧区分别进行调查采样,测定分析不同月份禁牧区和放牧区伊犁绢蒿种群数量特征(高度、盖度、密度和生物量)及构件(茎、叶、根)生物量,以揭示植物种群特征和构件生物量对禁牧的响应规律,为退化草地的修复治理以及合理利用提供依据。结果表明：(1)与放牧区相比,5月、7月、9月禁牧区的伊犁绢蒿种群的高度、盖度和生物量均显著增加(P<0.05),其中高度增幅为69.90%～95.53%,盖度增幅为186.53%～297.82%,生物量增幅为86.24%～631.83%。(2)随着月份的推移,禁牧区与放牧区伊犁绢蒿单株生物量、茎生物量和叶生物量均呈先降后增的变化趋势,而根生物量呈增加的趋势;禁牧改变了植株构件比例,与放牧区相比,禁牧区茎、叶的生物量所占单株生物量的比例在7月、9月均显著增加,而根生物量所占比例显著降低。研究认为,禁牧有利于地上植被的恢复,使其构件结构改变,是恢复退化荒漠草地植物的有效措施。     

薇甘菊不同时期的营养繁殖及其生物量分配特征

薇甘菊是世界热带、亚热带地区最具危险性的外来植物之一,较强的无性生长与繁殖是其种群快速建立和扩散的主要原因。该实验采用生长期(40d、30d、20d、10d)和养分(1倍Hoagland’s营养液、清水+土壤、清水)二因子设计,探讨薇甘菊根、茎、叶的营养生长与繁殖和生物量分配特征。结果显示:(1)生长期对薇甘菊茎的存活率和养分对薇甘菊茎的净增生物量比例具有极显著影响(P<0.01),但对其他指标影响均不显著(P>0.05);生长期和养分互作除对薇甘菊根的存活率和茎的分枝数影响不显著外,对其他指标影响均达到极显著(P<0.01)。(2)所有薇甘菊根处理中的存活率为0,茎的分枝数在各处理之间的差异不显著。(3)随着生长期和养分增加,薇甘菊茎和叶的存活率及其生物量逐渐提高,且茎的分枝长、叶的分枝长及其分枝数逐渐提高,但中等养分更有利于提高生长期较短的薇甘菊叶的存活率、分枝长、分枝数及生物量。研究表明,薇甘菊不同营养器官在不同生长期和养分条件具有不同的存活情况以及形态可塑性和生物量分配特征。     

不同年龄柏木混交林下主要灌木黄荆生物量及分配格局

灌木是森林生态中一个重要组成部分,以柏木林下主要灌木种-黄荆为研究对象,研究其在不同年龄柏木林下的生物量以及分配格局,同时利用简单指标对其生物量建立估测模型。研究表明:①随着林分年龄的增加,林下黄荆单丛生物量以及各器官生物量也随之增加,其中枝生物量相差值最大,差距达24.3倍,而生物量最小的叶片,其差距也达6.9倍。②黄荆地上各器官生物量分配大小表现为干生物量枝生物量叶生物量皮生物量;根系生物量的分配以粗根和中根生物量为主,其中根桩和粗根生物量所占比重随着林分年龄的增加而增加,中根、小根和细根生物量所占比重则随着林分年龄的增加而减小;地上生物量所占比例较大,并随着林分年龄的增加逐渐降低,并最后趋于稳定。③建立生物量模型的简单指标以基径(D)作为自变量优于利用株高(H)和HD2模型的建立;最优预测模型多为二次或三次次曲线模型。其中干、枝和粗根生物量、地上生物量、地下生物量、单丛生物量建立的预测模型较好,其模型的相关系数在0.8107—0.9293,达到极显著水平;皮生物量和根桩生物量的次之,模型相关系数分别为0.7689和0.7926;中根和小根的生物量预测模型相对最差,模型的最大相关系数仅在0.4410—0.4830。     

青藏高原高寒灌丛生态系统草本层生物量分配格局

青藏高原高寒灌丛生态系统生物量分配的研究相对较少,尤其是其草本层。为了探究高寒灌丛生态系统草本层生物量分配特征及其影响因素,分析了青藏高原东北部灌丛生态系统的49个高寒灌丛样地的草本层地上与地下生物量特征及其气候因子之间的关系。结果表明1)草本层地上生物量与地下生物量分别为121.1,342.8 g/m2均大于高寒草地的地上生物量与地下生物量。2)草本层的根冠比为3.6低于高寒草地的根冠比。3)地上生物量与地下生物量之间呈现幂函数的关系y=8.0x0.83(R2=0.48,P0.001)。4)根冠比与年均温度、年均降雨量之间没有显著的相关关系。     

黄土高原地区森林生态系统地下生物量影响因素

根系将土壤和大气相连与植物体共同影响生态系统的碳循环,同时根系也是森林生态系统土壤碳库的重要来源。研究表明森林地下生物量受生物因素和非生物因素影响,因此研究各因素对根系生物量的影响对精确估算土壤碳库至关重要。基于我国相关部门的观测及调查数据,通过标准化计算和统计分析来量化各因素对黄土高原地区地下生物量的影响。结果表明：黄土高原森林生态系统地下生物量主要分布在11.99-27.46 Mg/hm²之间;非生物因素对地下生物量起主导作用,其中降雨量和地形影响最为显著;不同土壤类型地下生物量表现出：棕壤 > 褐土 > 岩性土;不同森林类型地下生物量大小为：针叶林 > 针阔叶混交林 > 落叶阔叶林;不同地形地下生物量由大到小为：丘陵、山地 > 高原、平原;地下生物量在坡位上的分布大小为：坡麓 > 上、中、下三个坡位 > 平地;人类活动和动物活动干扰对地下生物量的影响没有显著差异。另外,在分析中发现若影响因素中含经纬度,非生物和生物因素对地下生物量的影响程度分别为68.9%和31.1%;若影响因素中不含经纬度,非生物和生物因素对地下生物量的影响程度分别为81.1%和18.9%,说明经纬度与其他因素存在很强的相关性,并严重影响着生物因素和非生物因素对森林生态系统地下生物量的比重。研究结果对地下生物量的估测有一定的意义,可以为森林植被如何通过根系适应环境的研究提供参考,为植被恢复、森林经营管理及地下部分碳循环的研究提供依据。     

栓皮栎地上部分构型及生物量分配

研究秦岭南坡商洛地区不同径级栓皮栎的地上部分构型、生物量及其分配和构型与生物量的关系.结果表明： 不同径级栓皮栎地上部分构型与生物量的分配存在差异.随着径级的增大,栓皮栎树高、胸径和冠幅逐渐增大;平均递减率先增大后减小;栓皮栎总体分枝率和逐步分枝率先增加后下降;不同径级栓皮栎垂直方向上的比叶面积为0.02～0.03,叶重比、叶面积指数和叶面积比的较大值在径级为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时出现于树干中、上部,在径级为Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ时出现在树干中部,径级进一步增大则在垂直方向上出现2个峰值,分别位于树干中下部和中上部.栓皮栎地上部分生物量中,树干生物量占71.8%～88.4%,枝生物量占5.8%～19.6%,叶生物量占4.2%～8.6%.随着径级的增大,树干生物量所占比例先减小后增大,而枝、叶生物量所占比例呈先增大后减小再增大的趋势.栓皮栎地上部分生物量与树高、胸径、冠幅和逐步分枝率(R_2∶1)呈显著正相关,与总体分枝率和逐步分枝率(R_3∶2)呈正相关趋势,但相关性不显著.树干生物量、地上总生物量与树干递减率呈负相关趋势,枝生物量、叶生物量与树干递减率呈正相关趋势,但相关性均不显著.     

树种水平的大兴安岭地上生物量变化特征及其与气候和干扰的关系

树种水平地上生物量(每个树种的地上生物量)是衡量森林生态系统结构功能的重要指标。为揭示树种水平森林地上生物量变化机制及其与气候变化和干扰的关系,运用KNN (k-nearest neighbor distance)方法将森林调查数据和MODIS数据相结合,估算了黑龙江大兴安岭2000、2010和2015年树种水平的森林地上生物量,在此基础上运用典型对应分析和随机森林方法,分析了研究区树种水平地上生物量变化特征及其与气候和干扰因素的关系。研究结果表明:2000—2015年期间,研究区总的森林地上生物量增加了8.9%(0.41×10~8 t),其中2010—2015年期间地上生物量的增加速度要明显高于2000—2010年;地上生物量增加最多的树种为白桦(Betula platyphylla Suk.),与2000年相比生物量增加了0.40×10~8 t,其次为樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica Litv.)、山杨(Populus davidiana Dode)和蒙古栎(Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.),落叶松(Larix gmelinii(Rupr.) Kuzen)地上生物量下降了0.08×10~8 t,柳树(Chosenia arbutifolia(Pall.) A. Skv.)和云杉(Picea koraiensis Nakai)基本上没有变化;林火、采伐和造林等森林干扰均对树种水平地上生物量影响显著,林火对树种水平地上生物量的影响要高于造林和采伐;气候要素显示出了比干扰要素更为重要的作用,多年平均温度和降水解释了最多的树种水平地上生物量变异。年均温度与阔叶树种的生物量以及林火干扰有显著的正相关性,与总的森林地上生物量呈现出显著的负相关,与落叶松和白桦表现出微弱的负相关,预示着气候变暖将影响该区域的树种组成并降低该区域的森林生产力。