基于树冠重叠面积的天然混交林林木竞争指数

构建基于树冠重叠面积和林木混交关系的竞争指数,探究天然混交林林分及主要树种竞争的表达方法,并以甘肃省小陇山林区锐齿槲栎天然混交林为研究对象,采用胸径、树高、冠幅、距离等信息的2期调查数据,对新构建的基于树冠重叠面积的天然混交林林木竞争(CIM)指数进行验证,并选取Spearman系数,对CIM竞争指数和传统竞争指数进行相关性分析。结果表明,采用树冠投影重叠和考虑树高关系确定竞争木的方法能有效避免竞争木多选或漏选; CIM1、CIM2、CIM3能够表达出混交林竞争压力变化,表现出竞争压力越大林木蓄积生长量越小的趋势,将树种混交因子引入竞争指数能够提高蓄积生长量与竞争指数的相关性,更加客观的描述林分中竞争状况。竞争指数与蓄积生长量相关性由大到小排序为CIM2>CIM3>CIM1>Bella竞争指数(CIO)>简单竞争指数(CI)>CIO2>CIO1,表明竞争指数 CIM2对混交林竞争表达更具参考意义。林分中主要树种锐齿槲栎由于相邻木中同树种相邻木增加,导致竞争压力增大。天然混交林中树种组成复杂多样,林木分布不均匀,在竞争指数中引入树种混交因子能够较为真实的反映林木竞争状况。     

植被恢复对亚热带退化红壤区土壤化学性质与微生物群落的影响

利用1991年在江西省泰和县严重退化的丘陵红壤区建立的长期森林恢复实验基地,以自然恢复的荒草地为对照,分析了湿地松纯林、枫香纯林、湿地松-枫香混交林3种植被类型造林19年后土壤养分和微生物群落数量的变化.结果表明:枫香纯林和湿地松-枫香混交林的土壤有机碳含量(15.16±3.53和16.42±0.49 g·kg-1)显著高于荒草地(9.30±1.13g·kg-1);土壤全磷含量表现为荒草地(0.30±0.02 g·kg-1)＞湿地松-枫香混交林(0.22±0.04g·kg-1)＞枫香纯林(0.14±0.01 g·kg-1);土壤有效磷含量为枫香纯林(1.66±0.02mg·kg-1)、湿地松-枫香混交林(2.47 ±0.27 mg·kg-1)和湿地松纯林(1.15±0.71 mg·kg-1)显著高于荒草地(0.01±0.00 mg·kg-1);土壤的微生物总数、细菌数量及百分比、土壤无机解磷菌和有机解磷菌数量均为枫香纯林、湿地松-枫香混交林显著高于湿地松纯林和荒草地;真菌数量及百分比、放线菌百分比为枫香纯林、湿地松-枫香混交林显著低于荒草地;土壤有机碳含量与细菌百分比呈极显著正相关,与真菌和放线菌百分比呈显著负相关;土壤有效磷与有机解磷菌数量呈显著正相关,与无机解磷菌数量不相关.枫香纯林和湿地松-枫香混交林可以作为亚热带退化红壤区植被恢复的推荐模式.     

湿地松林分结构调整对土壤活性有机碳的影响

以21 a湿地松纯林为对照,研究了间伐后补植阔叶树(间伐补阔,补植枫香)对不同年限(3、6、9 a)湿地松林分和21 a湿地松×枫香混交林土壤活性有机碳的影响.结果表明：间伐补阔后,6和9 a湿地松林分的土壤可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)含量均比21 a湿地松纯林显著增高;21 a湿地松×枫香混交林的土壤各活性碳组分含量显著高于3、6、9 a湿地松林分,其DOC、ROC和MBC含量分别比21 a湿地松纯林增加113.1%、53.3%和54.6%.说明间伐补阔结构调整是改善人工湿地松纯林土壤生态功能的有效措施.     

混交林测树因子概率分布模型的构建及应用

基于最大熵原理,针对目前对混交林测树因子概率分布模型研究的不足,提出了联合最大熵概率密度函数,该函数具有如下特点：1）函数的每一组成部分都是相互联系的最大熵函数,故可以综合混交林各主要组成树种测树因子的概率分布信息;2）函数是具有双权重的概率表达式,能体现混交林结构复杂的特点,在最大限度地利用混交林每一主要树种测树因子概率分布信息的同时,还能精确地全面反映混交林测树因子概率分布规律;3）函数的结构简洁、性能优良.用天目山自然保护区的混交林样地对混交林测树因子概率分布模型进行了应用与检验,结果表明：模型的拟合精度(R²=0.9655)与检验精度(R²=
0.9772)都较高.说明联合最大熵概率密度函数可以作为混交林测树因子概率分布模型,为全面了解混交林林分结构提供了一种可行的方法.     

基于树种分类的帽儿山阔叶混交林树高-胸径模型

天然林的林分结构复杂、物种多样性丰富,为分析林分生长与制定合理的森林经营决策方案带来了巨大的挑战。树高-胸径关系对于预测林分生长、制定森林管理经营措施具有重要意义。本文基于48块帽儿山阔叶混交林样地的调查数据,根据树种结构、生长特征及生态学特性将23个树种分为4个树种组,通过再参数化方法建立包含林分、林木竞争、树种混交情况及物种多样性变量的广义模型,并建立样地、树种组两水平混合效应模型,利用留一交叉验证法检验模型的预测能力。结果表明：Ratkowsky(1990)模型为最优基础模型,引入优势木平均高、大于对象木断面积之和、树种占比和Shannon指数能更好地解释帽儿山阔叶混交林树高-胸径关系;引入样地、树种组混合效应模型可显著提高模型的预测精度,R_a²为0.83。此外,在相同梯度的环境因素下,喜光树种比耐荫树种表现出更高的树高。本研究利用所构建的树高-胸径模型分析了树种混交及树木功能性状对树高生长的影响,为精准预测阔叶混交林不同树种的树高以及进一步分析阔叶混交林分生长关系提供理论基础。     

滨海沙地不同树种人工林叶片和土壤表层稳定碳氮同位素及水分利用效率研究

以福州市滨海后沿沙地人工营造的湿地松、木麻黄、尾巨桉、肯氏相思和纹荚相思防护林为研究对象,测定不同年龄(新叶、老叶)叶片、表层土壤(0~10cm)天然稳定碳、氮同位素丰度值(δ~(13) C、δ~(15)N),研究稳定碳、氮同位素丰度值与水分利用效率和土壤氮饱和程度的相互关系,以揭示不同树种水分利用效率、氮饱和程度和碳氮循环速率差异的机理。结果表明:(1)滨海沙地不同树种叶片δ~(13) C变化范围为-31.682‰~-29.323‰,其δ~(13) C大小为:湿地松肯氏相思木麻黄纹荚相思尾巨桉,除尾巨桉外各树种δ~(13) C均表现为新叶老叶;各树种叶片δ~(15)N变化范围为-5.548‰~-2.167‰,其δ~(15)N大小为:肯氏相思纹荚相思木麻黄湿地松尾巨桉,且各树种均表现为新叶老叶。(2)不同树种表层土壤δ~(15)N变化范围为-4.675‰~-2.975‰,表层土壤δ~(15)N大小为:纹荚相思肯氏相思木麻黄尾巨桉湿地松,但不同树种表层土壤C含量无显著差异。(3)滨海沙地湿地松、木麻黄、肯氏相思和纹荚相思的水分利用效率随叶龄增加均呈显著递减趋势;不同树种新叶的水分利用效率变化范围为39.09~76.57μmol·mol~(-1),其大小依次为:湿地松肯氏相思木麻黄纹荚相思尾巨桉;老叶的水分利用效率变化范围为38.56~62.59μmol·mol~(-1),其大小依次为:湿地松木麻黄肯氏相思尾巨桉纹荚相思。(4)不同树种人工林水分利用效率与其新叶水分利用效率呈显著正相关关系,说明林分水分利用效率主要体现在新叶的水分利用效率上,同时林分水分利用效率受林分类型的影响。     

人工杉木林纯林与杉、荷混交林的生长性状差异分析

杉木是一种生长迅速,适应性强,材质好,用途广泛,是南方重要的商品材树种之一。武功山林区是全国重要的杉木商品材基地之一,长期以来以营建杉木林为主,造成树种单一,林分结构不合理。特别是杉木多代连栽,地力衰退,林分蓄积量下降、杉树生长不良,树高和胸径明显减小,使得森林病虫多发。严重制约了林业可持续发展。为解决地力衰退,生态恶化等实际问题,以杉树为优势木的前提下,选用木荷作为搭配树种营造杉荷混交林。因木荷具有落叶量大,分解快,养分含量高是一种优良的改土树种。实验材料为两块种苗来源相同,林龄一致,立地条件基本相似的杉木纯林与杉、荷混交林的两种不同林分类型,分别测定计算它们生长性状的差异,分析差异产生的原因。为今后大面积营造混交林提供可依之据。     

低丘人工林林下植被物种多样性初步研究

选取江西省泰和县狗丝茅岭低丘荒山人工造林l0a的人工生态系统中8种人工林主要类型和1个对照区,通过比较这些类型林下植被的物种多样性(物种丰富度和Shannon-Wiener指数)和相关的环境因子,揭示林下植被物种多样性的差异及其与环境因子之间的关系。结果显示：人工林类型(造林树种)、林分组成(纯林或混交林)和林分密度对物种多样性的影响较为明显,其中林分密度的影响最为显著：各人工林类型林下植被的Shannon—Wiener指数与物种丰富度具有大体相似的规律,即在相近造林密度下,不同造林树种其林下植被物种多样性以针叶纯林稍占优势,针阔混交林次之,而阔叶纯林相对较低：针叶林林下植被物种多样性虽然最高,但针叶林土壤的持水力相对较差,有机质含量也较低,而阔叶纯林相对较好,针阔混交林则最佳。     

柳杉—杉木混交林种间竞争的研究

以混交树种在正常林分中的蓄积量为其环境容纳量,采用蓄积量百分数求混交林种间竞争系数,用Lotka-Volterra竞争方程探讨柳杉－杉木混交林种间竞争关系。结果表明,平衡时,柳杉、杉木相对蓄积量分别为76．21％和32．79％, 说明两树种能协调生长。     

两种湿地松群落的小气候特点及其与林分结构的关系

由生物学和生态学特性相互适应的树种组成的混交林,是一个较为稳定的森林生态系统。我国混交林营造、研究的历史不长,大量的工作仅在生长效果等表征调查研究居多,对其内在规律的研究尚处于萌芽阶段。混交林的生态效应是这种变化规律的重要内容,国内学者也曾做了一些工作。本文研究的目的在于:了解湿地松(Pinus elliottii)与大叶相     

滩地复层混交群落类型及其生长效益

为了提高人工造林的效益,为绿化荒滩提供可以选择的高效复层混交林类型及其营造技术,对现有复层混交林进行了调查研究,结果表明：目前滩地复层混交群落存在主要以下3种混交类型：①主要是马尾松与枫杨、枫香、木荷、水竹或青冈、苦槠的针阔复层混交类型;②以香樟、木荷、青冈、苦槠、枫香、榆树和大叶榉等树种为主的阔叶树复层混交类型;③以杨树、桤木等落叶树种与板栗、早园竹、香椿、银杏等价值高的经济树种为主的林农混交类型,即林农复合立体经营模式. 同时对营造杨桤混交林、杨落复层混交林、杨绿复层混交林等3种不同类型不同方式的混交试验林的阶段性分析,结果表明：5年生杨桤混交林中,杨树个体生长基本同纯林接近,桤木在带状混交林中树高生长量明显高于纯林,株间混交个体显著的受到抑制;3年生杨落复层混交林中,采用的8个树种经受了一年多次洪水考验,初步形成了杨阔复层混交群落且长势喜人;2年生杨绿复层混交林中,中山柏、侧柏、香樟等7个树种造林成活率均在90%以上,生长良好,但山杜英、女贞可能是试验林应用除草剂不当的缘故,造林成活率、生长势都受到了严重的影响.     

落叶松人工林单木模型的研究

根据吉林省松江河林业局所实测的落叶松人工林(Larix olgensis)临时标准地66块、固定标准地18块以及8块团状枝解析样地资料,通过对林分中优势木生长及树冠结构与动态的分析,提出适于树木生长的Korf方程并用来构造林木的潜在生长函数。选择林分密度指数(SDI)作为反映林分中林木之间平均拥挤指标。在单木竞争指标的选择上,通过引进树冠因子,并在与传统的竞争指标相比较的基础上,淡化距离因子的作用,应用优势木相对树冠表面积构造了与距离无关的单木竞争指标,以此建立了落叶松人工林单木生长模型。     

湿地松(EM Pinus elliottii Engelm.)的生态生物学特征

湿地松具有抗旱耐瘠薄、早期生长快的特点,因而被广泛引种并常用作植被恢复的先锋树种。通过广东省鹤山丘陵综合试验站的研究发现,湿地松纯林后期生长较慢,群落结构简单,生物多样性指数偏低,较易发生病虫害;湿地松落叶养分含量低,分解慢,不利于植被恢复过程中土壤肥力的提高。因此应根据不同目的营造不同类型的湿地松人工纯林或混交林,并对现有大面积的湿地松纯林进行林分改造。     

松林节肢动物群落结构相似性分析

应用系统聚类、模糊聚类和主成分分析法,研究湿地松纯林、湿地松一木荷混交林 和湿地松-大叶相思混交林节肢动物群落结构的相似性．结果表明,２种混交林节肢动物群 落结构比较相似,而纯林与混交林相异;林冠层亚群落与灌木一草本届亚群落的结构也不 相同．分析结果能较好地反映不同林分和不同层次的节肢动物群落结构的差异性与连续 性．模糊聚类的分析方法优于系统聚类．     

温带针阔混交林叶片性状随树冠垂直高度的变化规律

自然界中,森林植物叶片的生长随树冠高度呈现明显的垂直分布现象;然而,有关叶片性状随着树冠垂直高度增加的变化规律仍不清楚。为了更好地揭示植物叶片对光环境变化的适应策略以及对资源的利用能力,有必要深入探讨叶片性状与冠层高度的定量关系及其内在调控机制。以中国广泛分布的温带针阔混交林为对象,选取8种主要树种为研究对象(白桦、蒙古栎、水曲柳、大青杨、色木槭、千金榆、核桃楸和红松),通过测定这些物种9个冠层高度的叶片比叶面积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)、叶片氮含量(N)、叶片磷含量(P)、氮磷比(N∶P)和叶绿素含量(Chl)等属性,探讨了针阔混交林叶片性状的差异以及各性状之间的相关关系,进而揭示叶片性状随树冠垂直高度的变化规律。实验结果表明:1)温带针阔混交林内优势树种的部分叶片性状在不同冠层高度之间差异显著。2)随着树冠垂直高度的增加,SLA、LDMC、N、P、N∶P和Chl呈现不同的变化趋势。其中,阔叶树种SLA随着树冠垂直高度的增加而减小;所有树种的LDMC随着树冠垂直高度的增加而增加;不同树种的N、P、N∶P和Chl随着树冠垂直高度的变化规律存在差异。3)对于温带针阔混交林冠层中,SLA与N、P、N∶P均存在显著的正相关关系,高SLA伴随着高的N、P、N∶P,表明植物通过SLA与N、P等性状的协同来提高叶片的光合作用(或对光热资源的利用效率)。本研究通过定量分析探讨温带针阔混交林叶片性状随冠层高度的变化规律,一定程度地揭示了树木对光、热和水资源竞争的适应机制,以及植物叶片的资源利用和分配策略,不仅拓展了传统性状研究的范畴,其相关研究结论也有助于树木生长模型的构建和优化。     

树种组成决定联合抗性或易感性:以昆嵛山腮扁叶蜂发生为例

以昆嵛山天然赤松(Pinus densiflora)林和寡食性食叶昆虫-昆嵛山腮扁叶蜂(Cephalcia kunyushanica)为研究对象,对比树种组成类型、多样性、立地和林分因子对昆嵛山腮扁叶蜂种群密度的影响,分析了2009-2011年昆嵛山腮扁叶蜂在不同林分类型中种群年度波动变异系数.结果表明:林分类型是影响昆嵛山腮扁叶蜂虫口密度最重要的解释变量,随着赤松与混交亲缘关系越远,虫口密度越小.不同林分类型中,Shannon指数和赤松株虫口密度存在差异,但两者变化趋势完全不同.赤松纯林中赤松株虫口密度均为最高,与赤松-同属混交林没有显著差异,显著高于赤松-同目和阔叶树种组成的混交林;赤松纯林和赤松-同属混交林中昆嵛山腮扁叶蜂种群年度波动大于其他两种林分类型.表明相比树种多样性,树种组成对昆嵛山腮扁叶蜂种群的影响更为重要,赤松与其亲缘关系较近树种混交,昆虫种群稳定性较差,赤松与相邻树种形成对昆嵛山腮扁叶蜂联合易感作用,而与其他亲缘关系较远的树种混交,使害虫种群稳定性增强,进而形成联合抗性作用.     

湿地松与茶树间作根系分布状况的研究

湿地松(Pinus elliottii)是阳性乔木,茶树(Camellia sinensis)是阴性灌木。这两种树种间作,形成针阔、乔灌两层树冠结构的茶园复合生态系统,可以改善茶树生态条件,提高茶叶的产量和品质。但间作存在胁地现象。一般认为这是上层树木的过度遮荫和根系间的竞争造成的。为了解这两种树种根系的分布状况和相互关系,并为间作茶园的合理配置和加强这种茶园的耕作管理提供依据,我们进行了湿地松与茶树间作根系分布状况的研究。     

湿地松（Pinus elliottii Engelm.）的生态生物学特征

湿地松具有抗旱耐瘠薄,早期生长快的特点,因而被广泛引种并常用植被恢复的先锋树种,通过广东省鹤山丘陵综合试验站的研究发现,湿地松纯林后期生长较慢,群落结构简单,生物多样性指数偏低,较易发生病虫害,湿地松落叶养分含量低,分解慢,不利于植被恢 过程中土壤肥力的提高,因此应根据不同目的营造不同类型的湿地松人工纯林或混交林,并对现有大面积的湿地松纯林进行林分改造。     

帽儿山阔叶混交林天然更新幼苗幼树地径-树高模型

基于黑龙江省东北林业大学帽儿山实验林场48块天然阔叶林幼苗幼树调查数据,在8个备选模型中为主要更新树种选择最佳地径(D₀)-树高(H)模型作为基本模型,通过再参数化在基础模型中引入林分因子,并建立样地水平混合效应模型,最后分别对基础模型和混合效应模型进行独立样本检验.结果表明:各树种幼苗幼树的地径-树高关系存在明显的正相关,幂函数或包含幂函数的模型能较好地拟合幼苗幼树地径和树高的关系;基础模型中引入林分因子[林分优势高(H_T)、林分平均胸径(D_g)、林分胸高断面积(BA)]能提高模型的拟合效果,各树种剩余均方根误差(RMSE)下降1.3%～7.4%(平均3.8%),但调整后的决定系数(R_a²)仅仅提高0.1%～1.1%(平均0.6%),赤池信息准则(AIC)下降3.2%～35.2%(平均下降11.4%).对春榆、椴树、水曲柳等10个树种建立混合效应模型,混合效应模型的R_a²比基础模型有所提高,增幅为0.5%～3.5%(平均增加2.2%);RMSE和AIC比基础模型的小,RMSE下降的幅度很大,为3.9%～20.3%,平均下降13.9%,AIC减少4.0%～44.4%(平均减少22.3%).模型检验结果显示,相对于基础模型,混合效应模型的平均绝对误差(MAE)减小0.0001～0.46 m,平均减小0.08 m;平均预测误差百分比(MPSE)降幅较大,为0.1%～6.2%,平均降幅2.0%.说明混合效应模型既能提高模型的拟合效果,又能提高模型的预测能力.本研究构建的阔叶混交林主要更新树种幼苗幼树地径-树高模型为天然阔叶林结构分析和林分生长预测提供了参考.     

滨海沙地人工林树种水分利用效率和叶片养分浓度比较及其关系分析

以福建省福州市滨海后沿沙地人工营造的湿地松、木麻黄、尾巨桉、肯氏相思和纹荚相思人工林为研究对象,运用稳定碳同位素法测定植物水分利用效率,探索叶片氮、磷养分状况与水分利用效率之间的差异及相互关系。结果表明:(1)湿地松和肯氏相思的叶片δ13 C均与尾巨桉差异显著(P0.05),但湿地松、木麻黄、肯氏相思、纹荚相思之间的叶片δ13 C均无显著差异;肯氏相思、纹荚相思的叶片δ15 N均显著高于湿地松、木麻黄和尾巨桉。(2)不同树种水分利用效率大小依次为:湿地松肯氏相思木麻黄纹荚相思尾巨桉,且湿地松叶片的WUE显著高于尾巨桉36.87%,而与其他树种的水分利用效率均无显著差异。(3)各树种叶片氮浓度大小依次为:肯氏相思纹荚相思尾巨桉木麻黄湿地松,但仅肯氏相思和纹荚相思与湿地松之间差异达到显著水平;各树种叶片磷浓度大小依次为:尾巨桉肯氏相思纹荚相思湿地松木麻黄,其中尾巨桉与湿地松、木麻黄、纹荚相思之间差异显著;木麻黄和纹荚相思人工林叶片的N/P显著高于尾巨桉人工林,其余树种之间的叶片N/P均无显著差异。(4)叶片δ13 C与叶片N浓度呈显著二次曲线相关关系,叶片δ15 N与叶片N浓度呈极显著线性正相关关系(P0.01)。研究发现,滨海沙地不同树种人工林间水分利用效率、叶片氮浓度、磷浓度、N/P均存在显著差异,水分利用效率与叶片氮浓度、磷浓度均呈显著负相关关系,氮、磷含量是影响滨海沙地沿海防护林树种水分利用效率的重要因子。