山西关帝山华北落叶松林的生物量

华北落叶松(Larix principis—rupprechtii)林是山西典型的寒温性针叶林之一,主要分布于关帝山、管涔山等海拔1600—2800m 的阴坡及半阴坡。我们于1988年5—6月对山西关帝山的华北落叶松林的生物量进行了研究。1.植被地理环境与群落特征关帝山位于吕梁山脉中段,约当37°20′—38°20′N,110°     

不同密度华北落叶松林天然更新及其影响因子

以关帝山区8种林分密度(128、240、320、400、480、560、640和720株·hm^-2)华北落叶松纯林为研究对象,分析了不同密度下华北落叶松天然更新优劣及其影响因子。结果表明: 更新指数随林分密度增大先升高后降低,中密度(400～560株·hm^-2)林分更新效果明显优于过疏和过密林分;林下光环境、草本植物及凋落物对落叶松更新有双重作用,光照过强、草本植物盖度过大或凋落物过厚不利于林下更新,土壤有机质可使土壤质地松软、水分含量充足并形成低磷高氮环境促进林分更新;各因子对更新指数的影响依次为:土壤含水量(0.798)>全氮(0.621)>凋落物厚度(-0.597)>土壤孔隙度(0.504)>土壤有机质(0.493)>全磷(-0.404)>林下总光照(-0.274)>草本植物盖度(-0.021)。在后续森林经营中,可通过抚育间伐或补植将林分密度控制在480株·hm^-2左右,并适当清理林下凋落物,改善土壤条件,促进华北落叶松天然更新。     

芦芽山阳坡不同海拔华北落叶松径向生长对气候变化的响应

为研究树木生长对气候变化的响应状况,选取芦芽山阳坡的3个海拔高度建立了华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)的树轮宽度年表。年表的统计参数表明,3条年表均为研究气候信息的可靠资料。结果表明,芦芽山阳坡华北落叶松的径向生长和生长与气候的关系均具有海拔差异,中海拔(2440 m)和高海拔(2540 m)的华北落叶松具有相似年际生长变化,而二者均与低海拔(2330 m)华北落叶松的年际生长不同。低海拔华北落叶松的生长与4月平均气温和上一年11月降水量显著负相关,而中海拔和高海拔的生长均与上一年10月平均气温和6月降水量显著负相关。通过年表与气候因子之间的滑动相关分析发现,3个海拔高度华北落叶松生长与气候因子的关系均不稳定,生长与气温条件之间的显著相关关系是随着气温升高而出现的。气温的升高引起了华北落叶松生长与气温因子关系的海拔差异,以及径向生长的海拔差异。这一结果对于气候变化对植被垂直梯度影响的研究具有一定参考价值。     

不同林龄华北落叶松人工林根系特征和氮磷养分研究

采用野外调查取样和实验室分析相结合的方法,以陕西太白和甘肃小陇山5年(5a),10年(10a),20年(20a)生华北落叶松为试验材料,分析林下土壤全氮、全磷含量,林木根、茎、叶的生物量和全氮、全磷含量,根系形态特征,以及它们之间的相关性。结果显示:(1)不同林龄华北落叶松土壤全氮含量随土层深度的增加而降低,而土壤全磷含量并未表现出均一规律,0~60cm土层中的全氮、全磷含量之间呈显著正相关关系。(2)叶中的氮磷含量最高,且叶和细根中的氮磷含量显著高于粗根和茎中的含量,各器官内氮磷含量存在显著正相关关系。(3)各器官生物量和氮磷积累量随着林龄的增加而显著增加,茎的生物量最大,叶中氮磷积累量最高。(4)表层土壤(0~20cm)氮含量和细根氮、磷含量均与细根比根长存在显著正相关关系。(5)粗根总长、侧根平均长、最大径向距离和最大根深随林龄的增加而增加;粗根氮、磷含量分别与粗根总长、粗根最大径向距离呈显著负相关关系。研究表明:土壤氮含量的适当提高,可以增加细根比根长,当粗根氮磷含量下降时,华北落叶松通过拓展根系吸收氮磷养分的范围来满足自身生长的需要。     

秦岭华北落叶松林乔木种群结构与更新

华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)在秦岭属于外来物种。以种群径级结构代替年龄结构,采用静态生命表、生存曲线分析方法,探讨了秦岭华北落叶松种群以及群落中其他乔木的年龄结构和自我更新能力,同时与本地树种华山松林的乔木种群特征进行了比较。结果表明:华北落叶松种群密度较高,幼苗数量少且死亡率较高,种群内其他乔木树种仅有极少量幼苗,乔木的自我更新能力较差。由生命表从动态的角度分析,华北落叶松是一个衰退型种群,华山松则为稳定发展的种群。建议对华北落叶松采取适当间伐,人工促进更新。     

华北落叶松人工林放叶过程中的辐射特征

根据河北省围场塞罕坝华北落叶松人工林放叶过程中６个典型晴天的实测材料,分析了放叶过程中太阳辐射在林冠中的反射、透过和吸收的特点及其变化规律。     

华北落叶松人工林林隙大小对其更新的影响

对关帝山华北落叶松人工林20个林隙的幼苗(高度<1 m)、幼树(高度≥1 m,胸径<5 cm)进行调查,分析4个面积林隙等级(<60 m²、60～120 m²、120～180 m²、≥180 m²)下华北落叶松幼苗和幼树的更新密度、生长指标和空间分布。结果表明：在不同面积的林隙等级中,幼苗、幼树的生长指标(基径、高度)和幼苗更新密度均在小林隙(14～60 m²)下最好,幼树更新密度在中林隙(60～120 m²)下最大,且同等级面积林隙下幼树密度均大于幼苗密度。华北落叶松幼苗、幼树在小林隙和中林隙下更新状况良好,大林隙(120～180 m²)和特大林隙(≥180 m²)则不利于华北落叶松更新。华北落叶松幼苗、幼树主要分布在林冠投影区域以及林冠空隙区域的边缘。通过补种或间伐等人工干扰手段将林隙面积控制在14～120 m²,可以促进华北落叶松的更新。     

华北落叶松种子园不同世代间遗传多样性变化

华北落叶松是我国华北地区营造针叶树丰产林的首选树种,我国自20世纪60年代开始营建华北落叶松种子园,现部分种子园已建至第3代。但选优导致的种子园亲子代群体间的遗传多样性水平变化情况并不清楚,其分子水平的群体遗传基础也不明确,造成高世代育种及造林工作中种质资源不清等问题。本研究利用10对EST-SSR引物,分析了河北省龙头山林场华北落叶松良种基地种子园中1代、2代、3代优树群体的遗传多样性。每对引物的等位位点数为2~5个不等。1、2、3代的平均有效等位位点数分别为1.9204个、1.81个、2.0693个,Shannon指数分别为0.7127、0.7052、0.7908,且群体中杂合子过量。结果表明,1~3代种子园群体遗传多样性水平没有明显的差异,子代群体与亲代群体间遗传分化较小,遗传变异主要存在于每代群体内,而非世代群体间。     

文峪河上游华北落叶松林的种子雨、种子库与幼苗更新

华北落叶松林下更新不良,为探究其制约因素,开展了山西省文峪河上游5个华北落叶松林分的种子雨、土壤种子库和幼苗更新的研究。结果表明:(1)华北落叶松种子主要集中于9—10月散落。2011年为华北落叶松种子丰年:种子产量高,种子雨密度达(961.93±377.40)粒/m2;种子质量高,完整种子占(89.31±16.13)%。2012年为种子平年,种子产量低,种子雨密度为(252.73±115.12)粒/m2。华北落叶松种子雨主要源于毗邻树木,华北落叶松纯林和落叶松云杉林的种子雨密度显著高于其他3个针阔混交林。(2)土壤种子库主要由上年种子雨组成,2012年4月的土壤种子库密度为(695.18±297.23)粒/m2,完整种子占(59.73±9.56)%。种子自然萌发前,约(78.98±24.76)粒/m2具发芽力,基本可满足更新需要。但种子活力保持期少于2 a,只能形成短期持久土壤种子库。(3)华北落叶松更新不良,种子年后仍难以实现幼苗建成,当年生幼苗的出现频度平均为1.6%,且林下难以存活。幼苗发生与种子储量关联性不强,种源条件不是制约华北落叶松更新的主要因素。     

芦芽山林线华北落叶松径向变化季节特征

利用点状树木径向变化记录仪对芦芽山林线树种华北落叶松树木茎干的径向变化进行了一年的连续观测,分析了华北落叶松茎干径向日变化规律及茎干累积变化的季节动态.结果表明:华北落叶松茎干日变化在温暖季和寒冷季存在着相反的变化模式.在温暖季,茎干径向日变化归因于空气温度导致树木蒸腾作用强度的日变化而使茎干组织水分发生变化;在寒冷季,茎干径向日变化主要是因为空气温度通过热力学原理导致的“茎干冻融作用”.华北落叶松年内茎干径向变化存在4个不同阶段:1)春季茎干水分恢复期,2)夏季茎干快速增长期,3)秋季茎干脱水收缩期,4)冬季茎干相对稳定期.在不同阶段,影响华北落叶松茎干径向变化的环境因子并不一致.土壤温度为生长季中控制华北落叶松茎干径向生长的主导因子.     

树种相互作用、林分密度和树木大小对华北落叶松生产力的影响

本研究以塞罕坝地区华北落叶松纯林、白桦纯林和华北落叶松与白桦混交林为对象,每种林分类型设置2个林分密度(200～340和880～ 1100株·hm-2).基于树木大小分层取样,采集树芯样本668条.运用线性混合模型,分析了树种相互作用、林分密度和树木大小对华北落叶松生产力的影响.结果 表明:华北落叶松断面积生长量不同程...     

Point pattern analysis of different age-classes of Larix principis-rupprechtii in Luya Mountain Reserve, Shanxi Province, China

Larix principis-rupprechtii forest is an important vegetation formation and has a large distribution area in Luya Mountain Reserve,China.Spatial pattern analysis on individual trees in different age-classes of Larix principisrupprechtii was made in this paper.Here,we employed the technique of point pattern analysis,which could analyze patterns under all scales along a gradient.It was based on spatial mapped points of individual distribution.The results of this study showed that the densities of the five age-classes varied in the order:age-class 3＞age-class 4＞age-class 5＞age-class 2＞age-class 1.Although age-classes 1 and 2 have much fewer individuals than other three age-classes do,the population was stable at present.However,it would be necessary to take some measures for improving population regeneration for a long-time view.The individuals of all age-classes focused on clumping distribution in space;however,their distribution pattern varied with the change of scale.This mainly depended on biological features of Larix principis-rupprechtii and forest environments,but it also meant that the scale was an important factor in controlling spatial distribution pattern of tree individuals.The feature of clumping distribution became more significant with the increase of age.The relationships between individuals in different age-classes were almost all significantly correlated with each other.These associations became more significant within the older age-classes.This suggested that the individuals of different age-classes were interdistributed,by which the population could get benefits in resource utilization.The technique of point pattern analysis is effective and easy to be used in species pattern study.Its results are more closer to the reality,especially for community structure.     

华北落叶松小孢子母细胞(PMC)减数分裂和花粉的发育

采用染色体压片法系统地观察了华北落叶松Larix principis-rupprechtii小孢子母细胞(PMC)减数分裂的细胞学特征和花粉发育过程。结果表明:华北落叶松PMC减数分裂始于当年秋季,以弥散双线期的特殊状态休眠越冬,次年春天又重新恢复其后续的减数分裂过程。主要特点是在同一花药中,减数分裂不同步,且各阶段分裂速度较快,3天内全部停留在四分体阶段;二价体构型主要为两臂共发生过两次以上交换的环形二价体,少数细胞中偶见一臂发生交换的棒状二价体;其平均构型为10.62II 1.38II;中期II核分裂相既有平行式样,又有互为垂直式样,形成左右对称型和四面体型四分体,兼具单、双子叶植物四分体主要类型特点。四分体持续一周后,细胞壁开始溶解,4个小孢子分离并游离在药室中,成为独立的单核花粉。其后细胞核开始有丝分裂,最后形成由2个原叶细胞、1个管细胞、1个柄细胞和1个体细胞共5个细胞组成的成熟花粉。此外,还观察到成熟花粉当中有13.6%是由4个细胞组成的。     

华北落叶松冠层平均气孔导度模拟及其对环境因子的响应

冠层气孔导度是生态水文学研究中的一个重要参数,研究其对环境因子的响应,能为建立机理性的森林蒸腾模型提供理论依据.本文利用热扩散探针,于2005年5-9月,测定了六盘山叠叠沟小流域华北落叶松人工林树干液流及其同步的环境因子,计算了林分冠层平均气孔导度(gc)并构建了Jarvis形式的冠层平均气孔导度模型,分析了gc对光合有效辐射(PAR)、空气水汽压亏缺(DVP)和土壤相对有效含水率(REW)的响应.结果表明:该模型能有效地计算gc的日变化特征,计算与观测的gc决定系数R2为0.76 (n=952).gc对各环境因子有不同响应关系,并表现为非线性特征.其中PAR是gc的驱动因子,当PAR＜0.35 mmol·m-2·s-1时驱动作用明显,大于此值则驱动作用变小;DVP是gc的限制因子,随着DVP的增加gc降低;REW=41%是gc对土壤水分响应的一个关键阈值,当REW＞41%时,土壤水分对gc的影响较小,当REW＜41%时,土壤水分则成为gc的限制因子.     

不同林龄长白落叶松人工林碳储量

基于7—41 a长白落叶松人工林样地生物量调查,探讨了不同发育阶段长白落叶松人工林碳储量的时空变化规律。结果表明:随林龄的增大,长白落叶松人工林林木和各器官生物量增加,树干所占比例增加,生物量转换因子(BEF)、根茎比(R)等参数分布正常。林下植被层、倒落木质物层生物量随林龄增大呈增加趋势。群落总碳储量的空间分布序列是:乔木层倒落木质物层林下植被层。未成林期、幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林群落的碳储分别为6.585、66.934、90.019、125.103、162.683t.hm-2,乔木层碳储量分别为3.254、58.521、78.086、108.02、138.096 t.hm-2,倒落木质物层和林下植被层碳储量平均值分别为10.859、1.988 t.hm-2。乔木层、倒落木质物层和林下植被层碳储量占总量的平均比率分别为85.99%、2.17%和11.85%。在不同发育阶段群落和乔木层碳储量的年生产力呈先降后升的变化趋势,中龄林的碳储量累积速率高于幼龄林及成熟林,碳素年固定量分别为0.940、3.889、3.615、3.628、3.968 t.hm-2,乔木层年生产力分别为0.465、3.39、3.137、3.133、3.368 t.hm-2。林下植被层年生产力呈"U"形变化,平均值为0.079 t.hm-2。倒落木质物层的年生产力呈线性增长,平均值为0.423 t.hm-2。研究认为长白落叶松人工林群落碳储量随林龄增加的变化规律明显,碳汇潜力巨大。     

芦芽山华北落叶松林不同龄级立木的点格局分析

华北落叶松林是芦芽山自然保护区的重要林型。对其建群种华北落叶松不同龄级个体的分布格局及其相互关系进行了研究。植物种群在群落中的分布格局与空间尺度有着密切关系,这里采用能够分析各种尺度下格局的分析方法——点格局分析法,其是以种群个体空间分布的坐标点图为基础。结果表明,芦芽山华北落叶松不同龄级密度差异较大,高龄级密度较大;目前华北落叶松是稳定型种群,但从长远看．,仍需人工协助更新;华北落叶松5个龄级集群分布特征比较明显,且随着龄级的增加,集群特征有更明显的趋势;各个龄级个体之间在各种尺度下都有比较显著的正关联,3～5龄级个体关联更为显著;点格局分析法能够分析各种尺度下的种群格局和种间关系,所描述的结果更符合实际,尤其是对群落结构的描述。     

华北落叶松花粉发育过程中的钙动态分布

运用焦锑酸钾沉淀法研究了华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtiiMayr)小孢子发育过程中不同阶段Ca2 的分布情况。减数分裂时期,小孢子囊壁表皮和中层细胞的细胞壁及细胞间隙Ca2 分布较多,绒毡层只有外切向面的细胞膜有Ca2 分布,小孢子母细胞的各部位则很少有Ca2 ;四分体时期,包围四分小孢子的胼胝质壁上有大量的Ca2 分布,在四分孢子壁上也有较多沉淀;游离小孢子时期,钙离子在小孢子壁的分布较四分体时期有所减少,而到花粉成熟时又逐渐增多;从四分体到花粉成熟,乌氏体周围的Ca2 有增多的趋势。对四分体外壁Ca2 的大量分布与花粉壁的形成及信号物质在花粉表面贮存的关系,以及小孢子囊的外壁、绒毡层和乌氏体在Ca2 向花粉运输中所起的作用进行了讨论。     

华北落叶松花粉发育过程中的钙动态分布

运用焦锑酸钾沉淀法研究了华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr)小孢子发育过程中不同阶段Ca2 的分布情况.减数分裂时期,小孢子囊壁表皮和中层细胞的细胞壁及细胞间隙Ca2 分布较多,绒毡层只有外切向面的细胞膜有Ca2 分布,小孢子母细胞的各部位则很少有Ca2 ;四分体时期,包围四分小孢子的胼胝质壁上有大量的Ca2 分布,在四分孢子壁上也有较多沉淀;游离小孢子时期,钙离子在小孢子壁的分布较四分体时期有所减少,而到花粉成熟时又逐渐增多;从四分体到花粉成熟,乌氏体周围的Ca2 有增多的趋势.对四分体外壁Ca2 的大量分布与花粉壁的形成及信号物质在花粉表面贮存的关系,以及小孢子囊的外壁、绒毡层和乌氏体在Ca2 向花粉运输中所起的作用进行了讨论.     

华北落叶松林细根生物量对土壤水分、氮营养空间异质性改变的响应

在华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林选取采伐干扰样地和未采伐干扰样地进行对比研究, 分析采伐干扰造成林下土壤水分和氮营养空间异质性的改变对细根生物量空间变异的影响。采用空间格局分析的小支撑、多样点的设计原则, 对每个样点的土壤分3层取样(0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm)。进行细根(≤1 mm和1-2 mm)生物量与土壤含水量、全氮、硝态氮、铵态氮和土壤pH的偏相关分析, 以及细根生物量变异函数值和土壤各因子变异函数值的线性回归分析。研究结果表明, 在不同样地, 细根生物量与土壤各因子均表现为正相关关系, 不同土层相关性强弱表现各异, 其中土壤含水量与细根生物量的相关性显著。受采伐干扰后, 细根生物量与土壤含水量、全氮、土壤硝态氮空间变异的关联性更趋于明显。多元线性回归分析结果表明, 采伐干扰样地细根生物量的空间变异更多地受到土壤多因子的综合影响, 而未采伐干扰样地的细根生物量受土壤水分、全氮和硝态氮单独效应的影响更大。