樟子松人工林树冠结构的分形分析

基于樟子松人工林7块固定标准地中的31株解析木的树冠体积和叶量,以幂函数关系(F=Av^(D/3))建立了预估树冠表面积的分形维数。同时根据生物量实测数据,建立预估叶量的生物模型Lw=0.180397D^3045903H^-1.67348。基于枝解析、树干解析数据,动态地预估了一年、二年、三年前的树冠体积,并结合树冠体积、叶量的这种幂函数关系可以动态地预估一年、二年、三年前树冠表面积的分形维数,从而反映出树冠结构的动态变化规律。为了了解不同分级样木的分维数变化情况,利用2003年调查的4块生物量标准地数据,根据单株树木各个枝条占据的空间体积与该枝条的带叶枝干重的关系,计算了各标准地不同分级样木树冠的分维数。为探讨单株样木树冠的分维数的计算提供了一种可行方法。树冠的分维数作为表征树冠的动态生长变化是一有用和可靠的指标。     

红松人工林树冠大小与果实产量关系的研究

以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场红松人工林为研究对象,基于12块样地70株枝解析数据及21块固定样地2008~2010年的结实量数据,利用异速生长方程建立立木树冠体积和表面积预估模型,同时对树冠大小与欠年、平年、丰年的红松结实量进行了相关分析。结果表明:树冠体积和表面积与冠长、胸径、冠幅和树高均显著相关,其中与胸径相关系数最大,与树高相关系数最小。本文所建立的模型确定系数R2都在0.55以上,预测精度大多数在85%以上。利用所建立的树冠体积与表面积模型,我们分析了其对结实量的影响。结果显示,红松人工林结实量与其树冠体积大小以及与树冠表面积大小呈线性关系,其中,结实丰年的结实量与树冠体积以及与树冠表面的线性关系最明显(r=0.726 7-0.733 8),平年次之(r=0.688 8-0.667 5),欠年最差(r<0.5)。总的来说,本文所建立的红松人工林立木树冠体积和表面积单变量和多变量模型能对红松立木树冠大小进行很好的估计,为进一步研究红松人工林结实规律及果材兼用林优化经营提供基础。     

樟子松人工林一级枝条基径和枝长模型的研究

以东北林业大学帽儿山实验林场樟子松人工林为研究对象,采用枝解析的方法,于2002年、2003年测定了53株林木（年龄17～38a,直径8．61～21．5cm,树高7．48～18．24m）的树冠变量,建立了基于总着枝深度（DINC）和树冠内一级枝条基径（BD）、枝长（BL）的预估模型。对于大小相同树木的一级枝条,这些树冠变量随着DINC的增加而增大,而林木的胸径（DBH）、树高（HT）变量又很好地反映了不同大小树木的基径和枝长的变化。采用独立检验样本对构建的树冠内一级枝条基径和枝长模型进行了拟合统计量和精度检验,结果表明：模型预测效果良好,精度均达到95％以上。构建的一级枝条基径和枝长模型为进一步合理地描述樟子松人工林树冠的形状及其变化以及三维可视化经营提供依据。     

樟子松人工林一级枝条基径和枝长模型的研究

以东北林业大学帽儿山实验林场樟子松人工林为研究对象,采用枝解析的方法,于2002年、2003年测定了53株林木（年龄17~38 a,直径8.61~21.5 cm,树高7.48~18.24 m）的树冠变量,建立了基于总着枝深度（DINC）和树冠内一级枝条基径（BD）、枝长（BL）的预估模型。对于大小相同树木的一级枝条, 这些树冠变量随着DINC的增加而增大,而林木的胸径（DBH）、树高（HT）变量又很好地反映了不同大小树木的基径和枝长的变化。采用独立检验样本对构建的树冠内一级枝条基径和枝长模型进行了拟合统计量和精度检验,结果表明：模型预测效果良好,精度均达到95%以上。构建的一级枝条基径和枝长模型为进一步合理地描述樟子松人工林树冠的形状及其变化以及三维可视化经营提供依据。     

水杉人工林树冠结构及生物生产力的研究

研究了水杉人工林的树冠结构和林分生物生产力。结果表明,不同密度及林龄的林分树冠结构存在较大差异,随着树冠部位上升和林分密度增大,分枝角度逐渐减小;径阶大小与枝叶率成反比,与树冠重量成正比,径阶增大,树冠最大叶量层的集团上移,有效光合面积相对减少,树冠结构的变化直接影响到林分的生物量生产、分配分配和经济生物量,林分干、枝、叶的干物质累积趋势可用Ｒｉｃｈａｒｄ方程描述;林龄增大,分配到主干的生物量比例     

东北东部山地樟子松人工林的经济生产力

采用定位固定样地和临时样地调查相结合的方法,共计调查样地130多块,收集样地调查资料300多块;调查解析木120多株;收集已有解析木材料300多株。首先利用解析木材料建立了樟子松的Demaerchalk Ⅰ削度/材积方程系统,并利用这个系统和样地及解析木材料,计算和分析了东北东部山地樟子松人工幼林经济生产力水平。分析结果表明:(1)按照现实的樟子松人工林密度体系,幼龄阶段(40年以下)只能获得较高产量的小径材,无法获得较高产量的小头直径12 cm的高级纸浆材,更无法获得小头直径20 cm以上的大径材。要想在尽快获得大径级用材,就必须采用比现实林分低得多的密度体系;(2)采用较高的初植密度,并采用强度较大的间伐机制,对小径材和大、中径材的生产都是有利的;(3)樟子松人工林在密度适当的情况下,达到本地区速生丰产林对蓄积增长量的要求是完全可以的。     

辽宁章古台樟子松人工林水分动态的研究

 本文根据1979—1985年的观测资料,对辽宁省彰武县章古台沙地樟子松人工林水分因子的分布与变化规律及其数量关系进行了分析。结果表明,樟子松人工固沙林的土壤含水率逐渐降低,25年生林分比无林对照区低1.08%。樟子松的蒸腾耗水量占同期降水量的34.7一71.4%,占林地水分输出总量的60.8—71.7%,是水分输出的主要途径,也是发生水分亏缺的主要因素。林分进行适当的疏伐和中耕,对改善水分状况,调整水分关系起一定作用。试验的结果还表明,章古台地区干旱年的降水量大致相当于科尔沁沙地其它地区正常年的降水量。因此,在这些地区大面积营造片状人工林,会导致水分亏缺问题。但若空留沙丘的中上部不营造乔木林,而利用水分条件比较好的沙丘下部、丘间低地进行带状造林或块状造林,则可能保持水分平衡,促进成林。     

基于树冠竞争因子的落叶松人工林单木生长模型

基于黑龙江省佳木斯市孟家岗林场落叶松人工林14块固定标准地的两期调查数据(2007、2009年),通过分析树冠变量与林木生长的关系,构建了2个树冠竞争指数(CIa、CIb),并将其作为单木竞争指标构建了落叶松人工林与距离有关的单木生长模型。研究结果表明:文中提出的二个树冠竞争指数优于Hegyi竞争指数(CI),落叶松各个竞争指数与林木断面积生长量相关性大小顺序为CIbCIaCI。随着对象木影响圈的扩大,竞争指数趋于稳定,对模型的拟合效果有所提高。林木大小是影响落叶松单木生长的主要因子,胸径越大,单木生长量越大。通过引入与距离有关的树冠竞争指数将单木模型的拟合优度提高了5.6%。本文构建的与距离有关的单木生长模型可以很好地预估人工落叶松单木的断面积生长量。     

樟子松人工林分枝结构的分析

基于对6块樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林固定标准地中的30株样木枝解析调查数据,通过分析不同林分、不同大小林木1级枝和2级枝的分枝概率、分枝格局和分枝角度,揭示了樟子松人工林树冠的分枝结构特点。研究结果表明：樟子松人工林1级枝和2级枝的平均分枝数量分别为3.84个和2.80个,两者分枝概率均呈正态分布;1级和2级枝条在光照条件好的几个区间（方位角46°～225°）分布较多,1级枝条的水平分布遵从均匀分布,而2级枝条则不遵从均匀分布;树冠上层枝条的分枝角度略小于树冠中、下层,上层平均分枝角度为45.6°,而中下层平均分枝角度都为49.4°。不同大小林木的1级枝分枝结构规律表明：Ⅰ级木和Ⅴ级木的每轮平均分枝数非常接近,分别为3.89和3.94个,比Ⅲ级木每轮分枝数大0.5个左右;1级枝水平分布在各区间内(45°间隔)相差在0.24%～2.81%之间,方差分析结果表明枝条水平分布与林木大小无关;不同大小林木的分枝角度有所差别,Ⅰ级木、Ⅲ级木和Ⅴ级木的平均分枝角度分别为48.5°、42.2°和50.7°。     

樟子松人工林间伐宽度对土壤养分的影响

为确定樟子松人工林最佳间伐宽度,设置不同带状间伐宽度(5、9、13和17 m),分析间伐6年后各间伐带的土壤化学性质、酶活性和微生物量,应用典范对应分析及主成分分析评价土壤养分的改良效果。结果表明:随着间伐宽度增加,土壤有机质、碱解氮、有效磷、蔗糖酶、脲酶及微生物量碳、氮、磷呈先升高后降低的趋势;过氧化氢酶和磷酸酶呈增加趋势;与未间伐对照样地相比,间伐宽度9 m和13 m样地显著提升了各土壤养分因子浓度(P<0.05);有效磷、微生物量碳和微生物量氮与其他土壤养分因子的相关性较高;各样地土壤养分因子综合得分顺序为间伐宽度13 m>9 m>17 m>5 m>CK;科尔沁沙地樟子松人工林适宜的间伐宽度为9～13 m,土壤磷是影响其林分改造的关键因素。     

生物制剂对沙地樟子松苗木成活生长及生理特征的影响

采用Pt菌剂、ABT生根粉、HRC吸水剂和GGR 6植物生长调节剂等生物制剂,研究了不同生物制剂对2年生樟子松苗木田间试验的造林成活率、植株高度、单株生物量、细根量和盆栽试验苗木的叶片光合和水分利用效率等生理特征的影响.结果表明:(1) Pt3(3号菌剂) 、ABT (ABT生根粉)和HRC (HRC吸水剂)均显著地提高樟子松苗木的成活率,它们分别比对照处理苗木成活率高29.3%、23.6%和9.4%,而GRR (GGR植物生长调节剂)和Pt1(1号菌剂)处理苗木的造林成活率同对照处理苗木成活率差异不显著;(2) Pt3、ABT处理均显著地促进了苗木细根生长,分别比对照处理多34.72和15.18 cm,而HRC、CGR和Pt1同对照处理没有显著差异;回归分析表明细根量与苗木成活率呈显著正相关,说明生物制剂提高成活率是通过细根量的增加来实现的;(3) Pt3和ABT处理的苗木高度比对照多2.2 、1.5cm 和1.1cm,单株生物量干重分别大1.73、0.72g 和0.33g, 针叶长度、单个针叶面积和单株植株针叶数量分别多1.54和 0.096cm、0.188cm2和0.116cm2、31和23束;而Pt1和GGR处理对苗木高度和单株生物量影响不显著; (4) Pt3和ABT处理显著地提高了苗木叶片叶绿素含量和光合速率及水分利用效率等生理指标方面,而其它生物制剂对苗木生理指标影响不显著.生物制剂通过提高苗木生长量和增强生理活动提高樟子松沙地造林成活率.     

外生菌根菌对樟子松苗木生长的影响

通过菌种野外采集、分离培养、纯化及室内人工接种试验,获得9株樟子松外生菌根菌。采用苗木截根—菌剂浸根方法,对2年生樟子松移床苗进行外生菌根菌野外单接种试验,以接种无菌液体培养基的苗木作为对照,研究外生菌根菌单接种对樟子松苗木生长的影响。野外单接种试验表明,9株外生菌根菌对樟子松苗木均有一定的促生长效果。接种130 d,除菌株010外,其他菌株均可提高樟子松苗高23%以上。其中,接种菌株GT005的苗高提高54.24%;接种菌株035、009、LH004及GT001的苗高分别提高41.53%、36.44%、35.59%和35.59%。菌株035、LH004、025、010和GT001可使苗木地径提高20%以上,其中菌株035提高地径56.31%,菌株LH0040、25分别提高39.93%和29.01%。除接种菌株010的苗木外,接种其他菌株的樟子松苗木过氧化氢酶活性均高于对照30.23%~48.37%。接种菌株004的苗木根系活力最强,高于对照39.17%;接种菌株GT005和010的苗木,根系活力低于对照;接种其他菌株的苗木根系活力高于对照2.5%~16.67%。接种菌株GT005的苗木的叶绿素含量最高,高于对照20%以上。9个菌株均可用于樟子松苗木生产中。樟子松苗木的过氧化氢酶活性、根系活力与苗木的生物量间无相关性。     

降雨量变化对樟子松生理生态特性的影响

全球气候变化背景下大气环流及水文循环的改变,可导致区域降雨格局变化,作用于区域陆地生态系统物质循环与能量流动过程,从而影响植物群落对降水量变化的生理生态响应.以科尔沁沙地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林为对象,设置野外降雨变化实验样地(天然降雨(CK)、降雨量减少30％(-30％)、降雨量增加30％(+30％)3种处理)、选择2个不同的生长季降雨格局( DRY-236 mm、WET-357 mm),研究生长季樟子松针叶的光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)、SOD活性以及生长变化,分析降雨变化对樟子松人工林的影响.结果表明,樟子松针叶光合、蒸腾速率和水分利用效率与降雨量呈正相关,降雨量变化对樟子松生理生态特征产生显著影响,其中生长季水分胁迫对樟子松生长的影响存在滞后效应,樟子松针叶N含量的变化可反映不同水分变化与土壤养分有效性共同作用模式.     

沙地樟子松人工林营林技术研究进展

人工林能否实现可持续经营与其营林技术息息相关。中国造林与世界各地一样,纯林多．树种单调．发生的问题也相似。自20世纪90年代以来,沙地樟子松人工林出现了不同程度的衰退现象．但目前在我国北方干旱、半干旱风沙地区樟子松人工造林仍在大面积推广．因此,为实现樟子松人工林的可持续经营,总结并探讨樟子松人工林营林技术显得尤为重要。本文在广泛收集国内外有关樟子松研究的基础上,综述了近20年来有关樟子松在造林和经营方面的研究进展,主要包括造成樟子松沙地造林成活率和保存率低的原因、提高造林成活率的技术方法、种子的生产、密度管理、栽培模式以及问伐与更新等,提出了在沙地樟子松造林与经营研究中亟待解决的一些问题和建议．对今后樟子松沙地人工林衰退研究及经营实践具有参考价值。     

半干旱区沙质退化草地造林对土壤质量的影响

采用野外调查与室内培养相结合的方法,研究了我国北方半干旱区科尔沁沙地退化草地营造樟子松人工林32年后0～10 cm表层土壤理化性状、土壤碳氮矿化量、土壤微生物量以及土壤酶活性等的变化. 结果表明32年生樟子松人工林土壤有机碳、全氮和全磷等养分含量分别下降了21%、42%和45%;5月和11月樟子松人工林土壤NH4 -N显著高于草地(P=0.001;P=0.019),而5、8和11月草地土壤NO3--N含量显著高于樟子松人工林(P＜0.001;P=0.048;P=0.031);5、8和11月樟子松人工林土壤有机碳日矿化释放的CO2-C量均大于草地,而二者土壤氮矿化率差异不显著(P＞0.05);5和8月樟子松人工林土壤微生物量碳含量与草地相比差异不显著,11月则显著高于草地;土壤养分和水分含量是影响土壤微生物量碳含量的重要因素;与草地相比,樟子松人工林土壤脲酶和蔗糖酶活性降低,而土壤过氧化氢酶活性升高. 上述结果说明半干旱区沙质退化草地营造樟子松人工林32年后土壤质量出现一定程度的下降;由于植被的改变,樟子松人工林土壤理化性状和生物学性状等表现出与草地不同的季节动态特征.造林作为我国北方半干旱区沙地退化生态系统的一种恢复手段具有一定的局限性.     

Change of growth characters and carbon stocks in plantations of Pinus sylvestris var. mongolica in Saihanba,Hebei, China

Aims Pinus sylvestris var. mongolica is one of the main afforestation tree species in North China. It is important to study the characters of growth and carbon (C) sequestration, which can provide scientific basis for the sustainable management. Therefore, our study aims at quantifying the growth characters and C sequestration in these middle-aged plantations, and to investigate the effect of diameter at breast height (DBH) on those dynamics. Methods We selected a middle-aged P. sylvestris var. mongolica plantation as our permanent experimental plot, which is located in Saihanba, Hebei Province, China. DBH and height of all stands in this plot were measured in 2006 and 2016. Based on the anatomical trees and allometric equation, we calculated C density and sequestration from 2006 to 2016. We also analyzed C sequestration in different DBH groups in the study area. Important findings Our results showed that the carbon sink of those middle-age (age between 28 and 38 years old) plantation would be enhanced in future, and there were differences in characters of growth and C sequestration among DBH groups. The decadal increment rate of DBH and height were 4.19% and 1.97%, and the increment rate was the lowest in the 0-10 cm DBH class. The mortality rate of the plantation was 8.39%, with 7.82% mortality occurred in 0-10 cm tree size class. The forest stands biomass carbon stocks in 2006 and 2016 were 59.04 and 109.64 t?hm^-2, respectively, and almost 87.1% of the carbon stocks were in the middle DBH-class, even though the number of trees only accounted for nearly 59.2%. The small class’s number of trees accounted for 39.1%, while the carbon stocks accounted for 8.3%. Our results also demonstrate that forests in Saihanba would continue to act as a carbon sink in the coming years. The variations among DBH groups highlights that the diameter class should be taken into consideration while assess the ecological efficiency and carbon sequestration capacity in a certain area.     

樟子松受精作用和原胚的选择

樟子松发育成熟的雄配子体中的精子6月15日左右在颈卵器中上部与卵细胞结合,进行受精作用,其后,受精卵进行游离核分裂,形成8个子核时,开始形成细胞壁。它们再分裂1次,形成16个细胞的原胚。接着胚柄细胞层迅速生长、伸长,把下面的原胚送出颈卵器基部的细胞壁,进入胚乳中的溶蚀腔。原胚吸收溶蚀腔中的营养,生长发育。初期,胚的数目往往很多,但常常只有1个发育成熟。     

科尔沁沙地樟子松能否发生冬季“生理干旱”伤害

在内蒙古东部半干旱地区分别测定了春、秋两季栽植的樟子松苗越冬期间针叶含水量和蒸腾强度的变化,测定了针叶的致死临界含水量并在室内模拟了生理干旱伤害症状以探讨发生冬季生理干旱伤害的可能性．结果表明秋植苗针叶含水量１月份就已降到初始致死含水量以下而春植苗针叶含水量始终显著高于初始致死含水量并顺利越冬．含水量与蒸腾强度的对比表明甚至在冻土期内,针叶仍有某种水分补充来源．模拟实验中出现的针叶伤害症状和秋植苗野外伤害症状一致．结论认为该地区已正常成活的春季造林苗不大可能发生冬季生理干旱伤害．     

红花尔基樟子松优良抗旱菌树组合的筛选

为筛选红花尔基樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica）优良抗旱菌树组合,采用樟子松林下5个优势外生菌根真菌菌株为接种体,分别对5个月龄樟子松实生苗进行人工接种,接种8个月后观察菌根侵染情况及菌根形态,并在非干旱胁迫和干旱胁迫条件下测定不同菌树组合的生长和生理生化指标。结果表明：5个乡土菌种均能成功侵染樟子松并形成典型的外生菌根;干旱胁迫下,菌根化樟子松的各项生长指标均显著高于对照（P<0.05）,且接种粘盖牛肝菌（Suillus bovinus）具有最高的菌根侵染率、苗高、地上及地下生物量和根茎比;外生菌根共生体可通过提高植物SOD活性与POD活性,同时降低MDA含量来提高樟子松对干旱的耐受力;干旱胁迫下,所有接种处理苗木的萎蔫时间较对照处理均推迟,推迟时间最长的是粘盖牛肝菌接种处理,较对照推迟96.3 h;另外,接种处理均能显著延长宿主临界致死时间,尤其是接种粘盖牛肝菌可延长113.8 h。因此,可以认为粘盖牛肝菌与樟子松是一个较为理想的抗旱菌树组合。     

彰武松、樟子松光合生产与蒸腾耗水特性

本文采用Li-6400光合测定系统对性成熟(18a)阶段彰武松(Pinus densiflora var.zhangwuensis)和樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)光合及蒸腾指标不同季节日变化进行了测定,并采用切枝蒸腾法对两个树种叶片气孔蒸腾和角质层蒸腾进行对比测定,评价了气孔开闭敏感性,探讨了两个树种光合生产与蒸腾耗水特性。结果表明：在同样生境条件下,彰武松比樟子松有较大的光合速率(Pn)和较小的蒸腾速率(Tr)。在5月和7月,彰武松的Pn和Tr日变化呈现明显双峰型,其Pn和Tr“午休”现象均主要受气孔限制;在10月呈单峰型。樟子松的Pn和Tr日变化在整个生长季均呈单峰型,而且,彰武松日光合量(DAP)均高于樟子松,是樟子松的163.4%(5月)、211.1%(7月)和183.6%(10月)。光响应曲线参数表明：在不同月份,彰武松最大光合速率(Pmax)均大于樟子松,且光饱和点(LSP)较高,光补偿点(LCP)较低。在任意被测时刻,彰武松气孔导度(Gs)和Tr都小于樟子松。彰武松具有较小气孔和角质层蒸腾速度,并且在同样干旱条件下,彰武松气孔下陷,其气孔的开闭反应更加敏感。彰武松水分利用效率(WUE)较高,约是樟子松的2.29倍。这些结果暗示,彰武松以其高的光合速率和低的蒸腾耗水特性,提高水分利用效率,以其敏感的气孔开闭机制和旱生叶片结构进而实现在干旱半干旱地区的速生特性。