西天目山针叶树直径生长与气候变化的关系

利用树木年轮分析方法研究了西天目山的三种主要针叶树：柳杉、金钱松和黄山松在林分范围内的直径生长与气候因子的关系。用逐步回归分析建立生长指数与１３个气候因子的回归方程,然后将生长曲线加入回归方程获得估计胸高处直径生长量的模型。结果表明,显著影响柳杉直径生长指数的因素为前期生长和夏季气温;影响金钱松生长指数达显著水平的有前期生长和夏、秋两季降水量;显著影响黄山松生长指数的因素有前期生长、夏季气温和秋季降水量。如果未来气温比目前分别升高１℃、２℃和３℃,柳杉的直径生长量将增加３．２％、６．３％和１１．１％;金钱松的将增加３．７％、５．６％和７．４％;黄山松的将增加３．５％、７．１％和１１．８％。文中对影响直径生长的其他因素也进行了讨论。     

大气和土壤增温对杉木幼苗地上物候及生长的影响

为了探讨全球变暖对杉木幼苗地上物候和生长的影响,在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展大气温度控制(ambient, open-top chamber)和土壤温度控制(ambient, ambient+4℃)双因子试验,设置对照、单独大气增温、单独土壤增温、大气和土壤同时增温4种处理,大气增温采用开顶箱被动式增温,土壤增温采用电缆增温。建立48个单株水平的根箱,每个根箱内种植1棵1年生2代半短侧枝杉木幼苗,于2016年开始对杉木幼苗地上物候和生长动态进行为期1年的研究。结果表明:(1)大气温度控制对杉木幼苗物候和生长具有显著影响;与无大气增温相比,大气增温使杉木幼苗顶芽膨胀、顶芽展开和顶芽新稍生长时间显著提前,树高生长季长度显著延长,杉木幼苗树高生长得到显著促进。(2)土壤温度控制对杉木幼苗的物候和生长均没有显著影响。(3)大气温度控制和土壤温度控制的交互作用对杉木幼苗生长具有显著影响,大气和土壤同时增温处理的杉木幼苗树高和侧枝生长显著大于单独大气增温处理。表明全球气候变暖可能对杉木生产力具有一定的促进作用。     

长白山不同海拔树木生长对气候变化的响应差异

以长白落叶松和红松为例,探讨了长白山地区不同海拔树木生长对气候变化的响应。利用长白山北坡不同海拔4个长白落叶松样点和6个红松样点的树轮宽度资料建立差值年表,通过聚类分析、相关分析和响应分析等方法,研究树木生长特征及其气候响应。结果表明:两个树种年表的平均敏感度、树轮宽度指数的年际变率、信噪比等特征值较高,反映年表含有较强的环境信息。随海拔升高,长白落叶松年表特征值呈先下降后增加的趋势,红松年表特征值则呈先增加后下降的趋势。聚类分析将长白落叶松年表分成高、低海拔两类,红松年表分成高、中、低海拔三类。树木生长对气候响应存在海拔差异。高海拔长白落叶松生长受当年气温影响;低海拔长白落叶松生长对气候存在"滞后响应"。高海拔红松不仅受降水限制,且对气温有"滞后响应";中海拔红松不仅受气温限制,且对降水有"滞后响应";低海拔红松生长主要受气温限制。     

大气和土壤增温对杉木幼苗叶片功能性状的影响

为了探讨杉木幼苗叶片功能性状对全球气候变暖的响应与适应机制,在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点,设置大气增温(开顶箱被动增温,不增温)×土壤增温(电缆增温4℃,不增温)双因子试验,对杉木幼苗叶片生理代谢、形态属性、化学计量学特征等功能性状进行为期1年的研究。结果表明,虽然土壤增温和大气增温对4月和7月的叶片净光合作用速率和水分利用效率没有显著影响,但土壤增温对11月的叶片净光合作用速率有显著促进作用,而大气增温和土壤增温对11月的水分利用效率有显著促进作用。大气增温显著增加比叶面积和叶含水率,并降低叶厚度;而土壤增温则对其均没有显著影响。土壤增温、大气增温均显著增加杉木叶氮浓度,但只有同时大气增温和土壤增温处理才显著提高叶磷浓度。研究结论表明,从叶功能性状角度看,同时大气增温和土壤增温可能更有利于促进杉木幼苗生长。     

马尾松直径生长与气候的非线性响应函数

 在Fritts响应函数基础上,提出一种树木生长对各气候变量的非线性响应函数。该响应函数把气候变量的交互作用(各气候变量乘积)之和进行合并,不仅防止了自由度的显著下降,而且还有助于了解各气候变量交互作用对树木生长的平均效应。一组马尾松芯样(15株树,30个芯样,位于马尾松分布带北端)经定年和除趋势后得到的年轮年表与各月平均气温、降水量的关系,经该非线性响应函数分析,表明所取马尾松对前1年11月、当年2、5、8、9、11月的降水量的平方有显著正响应;对前1年12月、当年3、8、12月的平均气温之平方有显著正响应,而对当年2月的平均气温的平方有显著负响应。     

哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤温度时空分布对模拟增温的响应

为把握森林不同深度的土壤温度对区域气候变暖的响应,评估气候变暖对亚热带森林土壤呼吸的影响,利用在哀牢山亚热带常绿阔叶林中设置的土壤增温和土壤呼吸人工控制实验,对2011—2013年的对照样地和增温样地不同深度的土壤温度实测数据进行了分析,结果表明:区域气候变暖导致的温度升高不改变土壤温度的年变化和日变化特征;干季的增温效应大于雨季;同一深度增温效应具有一定的年变化,但日变化不明显;增温效应在土壤表层较大,1—4月明显,2月最高,增温可达3℃;5 cm深度的平均增温效应在2℃左右,且年变化较小;随着深度的增加,增温效应呈现对数降低趋势;如果以0.5℃为增温效应的阈值,推算可得出:干季的影响深度为3.82 m,雨季可达12.04 m,年均为6.58 m。     

长白山河滨森林湿地碳源/汇空间分异规律及机制

为量化河岸带湿地碳源/汇并探究其对气候变化的反馈关系,采用静态箱-气相色谱法和相对生长方程法,测定长白山溪流河岸带低地至高地沿水分减小梯度依次分布的3种森林沼泽(毛赤杨沼泽、白桦沼泽和落叶松沼泽)土壤温室气体年通量、土壤年净碳排放量、植被年净固碳量及相关环境因子(温度、水位等)。结果表明：长白山溪流河岸带森林沼泽的CH₄(0.19～0.85 mg·m^-2·h^-1)、CO₂(60.81～228.63 mg·m^-2·h^-1)和N₂O(-0.02～0.05 mg·m^-2·h^-1)年通量沿低地至高地水分梯度依次呈先恒定后降低、递减和先吸收后排放的空间变化规律,且这3种温室气体年通量的空间变化均受水位控制。河岸带森林沼泽的植被年净固碳量(2.61～3.45 t C·hm^-2·a^-1)沿水分梯度呈恒定型,主要受硝态氮含量促进。河岸带森林沼泽的碳源/汇及全球增温...     

增温对长白山苔原植物叶片和土壤矿质元素含量的影响

温度变化会影响植物对养分的吸收以及自身养分含量变化,尤其对长期处于低温条件下的苔原植物。采用开顶箱增温法,研究了1个生长季增温对长白山苔原3种代表植物——牛皮杜鹃(Rhododendron aureum Pall)、笃斯越桔(Vaccinium uliginosum)和东亚仙女木(Dryas octopetala var.asiatica)叶片及土壤矿质元素钾(K)、铝(Al)、铜(Cu)、铁(Fe)、镁(Mg)、锰(Mn)、锌(Zn)和钙(Ga)含量的影响。结果表明:1)增温明显改变了土壤矿质元素含量,使土壤Fe、Al和K含量分别增加0.44%、2.76%和4.88%,而Cu、Mg、Mn、Zn和Ga含量分别降低2.63%、5.07%、7.46%、21.95%和15.60%;2)整个生长季,增温使牛皮杜鹃叶K含量增加8.17%,且具有明显的月变化,其叶Mg和Mn含量也分别比对照组高66.39%和14.73%;3)与对照相比,增温使笃斯越桔叶K、Al和Zn含量分别增加15.24%、5.45%和87.45%,生长季不同月份,其叶K、Al、Mg、Mn、Zn和Ga含量差异明显;4)增温并没有明显改变东亚仙女木叶片各矿质元素含量,但其叶K、Cu和Ga含量具有明显月波动。因此,不同物种矿质元素含量变化对增温的响应方式不同,增温对苔原植物的影响也存在一定的物种差异性。     

开放式增温下非对称性增温对冬小麦生长特征及产量构成的影响

在江苏南京(2007-2009年)设置了全天增温(AW)、白天增温(DW)和夜间增温(NW)3种处理,研究冬小麦生长及产量构成的响应差异.结果表明:非对称性增温条件下,冬小麦的无效分蘖减少,有效分蘖增加.对照(CK)处理的无效分蘖分别是AW、DW和NW处理的2.6、1.7和3.5倍,但有效分蘖却比3个增温处理分别减少13.7%、3.2%和0.5%.AW、DW和NW处理小麦株高分别较CK提高了5.6%、4.5%和1.3%.旗叶面积分别提高了45.7%、39.4%和26.1%,开花期总绿叶面积分别提高了25.1%、29.8%和17.3%,同期绿叶比分别提高了37.7%、43.3%和38.7%.穗部性状中,AW、DW和NW处理的每穗颖花数平均比CK提高了4.1%、5.7%和1.7%,每穗实粒数分别提高了2.2%、5.3%和2.6%.AW、DW和NW处理冬小麦的粒叶比平均分别较CK降低了15.3%、8.5%和11.3%,但千粒重平均分别提高了6.9%、6.2%和11.8%,单位面积产量平均分别提高了27.0%、40.1%和18.3%.表明预期增温条件下华东地区冬小麦生产力将可能进一步提高.     

马尾松直径生长与气侯的非线性响应函数

在Ｆｒｉｔｔｓ响应函数基础上,提出一种树木生长对各气候变量的非线性响应函数。该响应函数把气候变量的交互作用（各气候变量乘积）之和进行合并,不仅防止了自由度的显著下降,而且还有助于了解各气候变量交互作用对树木生长的平均效应。一组马尾松芯样（１５株树,３０个芯样,位于马尾松分布带北端）经定年和除趋势后得到的年轮年表与各月平均气温、降水量的关系,经该非线性响应函数分析,表明所取马尾松对前１年１１月、当年２、５、８、９、１１月的降水量的平方有显著正响应;对前１年１２月、当年３、８、１２月的平均气温之平方有显著正响应,而对当年２月的平均气温的平方有显著负响应。     

邻域竞争对长白山阔叶红松林关键树种生长的影响

林木间的竞争是影响树木生长、形态和死亡的主要因素.单木邻域竞争分析能够反映个体间相互作用规律及其距离范围,对于减缓林木竞争、促进林木生长具有重要意义.为弄清竞争对阔叶红松林林木生长的影响,本研究基于Hegyi单木竞争指数和邻域分析方法,探讨了长白山原始阔叶红松林中的5个关键树种——红松、紫椴、水曲柳、蒙古栎和春榆(胸高断面积合计占80%)竞争的邻域半径,并分析了竞争对关键树种生长和死亡的影响.结果表明:红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎4个树种单木竞争的邻域半径均为11 m,春榆为13 m.关键树种单木邻域竞争强度与其生长量的对数呈显著负相关,与树木个体的大小呈显著正相关;竞争强度对树木生长影响的相对重要性随着个体的生长而降低.邻域竞争显著增加了关键树种的死亡率.本研究表明长白山阔叶红松林中邻域竞争对关键树种的生长和存活有重要影响,研究结果对阔叶红松林关键树种竞争环境的调整和生产力的提升具有指导意义.     

长白山红松阔叶林主要树种高度生态位的研究

森林生态系统内主要乔木的高度生态位反映了不同树种在各个高度资源单位内资源利用的互补情况,同时也是表征森林生态系统演替的趋势及其森林循环过程主要特征之一．生物学特性和生态学特性接近的树种的高度生态位重叠较大,反之则较小．在Ｇａｐ内,色木槭和扭筋槭的高度生态位重叠最大,而青楷槭和千金榆、花楷槭和水曲柳、青楷槭和裂叶榆的高度生态位重叠较小;在非Ｇａｐ生态系统内,青楷槭和白牛槭的高度生态位重叠最大,青楷槭和裂叶榆、青楷槭和千金榆、花楷槭和水曲柳的高度生态位重叠较小．红松和阔叶树之间的高度生态位分离较大,利用资源的方式和能力差异较大,它们之间可以在不同空间的资源利用上达到互补,种间竞争较弱,从而能够保持红松和阔叶树之间长期而稳定的共存．但Ｇａｐ内红松和阔叶树的高度生态位重叠均大于非Ｇａｐ生态系统,可见Ｇａｐ的存在加大了红松和阔叶树之间的种间竞争,减小了红松和阔叶树之间的资源互补利用的能力．Ｇａｐ削弱了个体生态位重叠值较大的树种间的种间竞争,增强了个体生态位重叠值较小的树种间的种间竞争     

水分胁迫对长白山阔红松林主要树种生长及生物量分配的影响

以长白山阔叶红松林主要树种红松、水曲柳、胡桃楸和椴树为研究对象 ,设置 3个水分处理 ,土壤含水量分别为田间持水量的 85 %～ 10 0 % (对照 )、6 5 %～ 85 % (MW )、4 5 %～ 6 5 %(LW )。对不同树种在不同处理下的生长进行测定 ,结果表明 :土壤水分含量对供试树种的单叶面积、单叶干重、叶片数量、茎干重、根长等生长指标均有显著影响。但各个树种对土壤水分胁迫的响应存在明显差异。在中度水分胁迫下 ,红松和水曲柳在总生物量降低的同时增加了地下生物量的比例 ,地下生物量 /地上生物量值比对照组分别提高了 79 31%和 2 3 91%。而胡桃楸和椴树的地下生物量 /地上生物量分别比对照组降低了 4 2 32 %和 7 92 %。在重度水分胁迫条件下 ,供试树种中只有红松的的地下生物量 /地上生物量比对照组提高了 2 7 5 % ,水曲柳、胡桃楸和椴树均呈下降趋势。由此可见 ,在供试树种中 ,红松对土壤水分胁迫的适应性最强 ,水曲柳仅对中度水分胁迫具有一定的适应性 ,而胡桃楸和椴树均不适宜在干旱的环境中生长。     

长白山森林景观破碎的遥感探测

天然林数量的减少以及质量的降低对中国的生态环境和经济发展产生不利影响。虽然林地的破碎对各种自然灾害起到关键性作用,林地是如何被破碎的尚不十分清楚。应用卫星遥感技术,以及地理信息系统和空间分析手段研究中国东北－原始的针阔混交林的破碎过程。结果表明,本来完整的原始森林,已经被一种“复叶”状小面积皆伐作业分割为零碎的斑真。采伐地的面积平均为15hm^2, 但随着采伐的继续、采伐地段连为一体,增大了采伐迹地的面积,从而保留的林地面积越来越小。采伐地点的选择没有考虑物种和环境的保护,林地破碎的特征是保留林地面积的缩小,中、小林地数量的增加,林地斑块形状的改变,以及林缘长度的增加。最后就保护东北森林植被完整性的角度提出林业政策与森林经营的改进意见。     

长白山阔叶红松林生长季反射率特征

根据长白山阔叶红松林气象观测塔上太阳总辐射和反射辐射资料 ,计算了 2 0 0 1年 5月 2 2日～10月 14日森林下垫面的每日整点反射率 .结果表明 ,森林的反射率与太阳高度角有关 ,在太阳高度角很小的日出和日落附近反射率较高 ,太阳高度角大于 30°时反射率变化不大 ,反射率的日变化曲线为U形 .森林的反射率与天空状况有关 ,晴天条件下低太阳高度时的反射率高值明显 ,U形曲线突出 ,昙天时曲线两端高值相对较低 ,U形曲线也相对平坦 ,阴天的日变化曲线则没有明显的规律 ,在某范围内波动 .生长季反射率的变化特点为 6月上旬较高 ,6月下旬稍有下降 ,7～ 9月较稳定 ,10月上旬则逐渐下降 ,反映了冠层叶片物候变化特征 .     

长白山自然保护区阔叶红松林林隙更新的研究

通过对林隙及非林隙林分组成树种数量特征的对比分析,研究了长白山自然保护区阔叶红松林中主要树种对林隙的更新反应特点,阐述了林隙在阔叶红松林结构与多样性维持中的作用．随着林隙与非林隙的交替变化,红松和阔叶树以及主林层和中下层树种的相对优势（或重要性）亦呈现出交替变化的规律．林隙提高了阔叶红松林的物种丰富度,增加了其多样性,为不同特性物种的共存提供了可能,从而保持了阔叶红松林的整体稳定性．     

长白山北坡椴树阔叶红松林群落主要树种分布格局的研究

应用方差 /均值比检验、波松分布的X2 检验及负二项分布的X2 检验 3种方法 ,对比不同的取样样方 ,研究了椴树阔叶红松林群落主要树种的分布格局 ,并根据 1hm2 样地的定位图进行检验 .研究结果表明 ,乔木树种的合适取样样方为 5m× 5m ,其中红松、椴树、水曲柳、山槐、白牛子属于聚集型分布 ,蒙古栎、春榆属于随机分布 .     

氮添加对长白山阔叶红松林2种树木幼苗光合生理生态特征的影响

植物的光合作用是评估全球变化背景下碳循环的重要环节。目前,氮沉降增加日益明显,作为植物生长关键因子的可利用氮将对植物的光合生理生态过程产生影响。以长白山阔叶红松林主要树种红松和紫椴的幼苗为例,通过模拟氮沉降增加(氮添加量分别为0、23、46和69 kg N hm~(-2)a~(-1))的方法,利用Li-6400光合测定系统分别测算了两个树种的最大净光合速率(A_(max))、气孔导度(G_(smax))和水分利用效率(WUE)的值,并测算了叶氮含量、叶绿素含量、比叶面积、光合氮利用效率(PNUE)的值。通过分析A_(max)随不同施氮量的变化规律,同时结合其他叶片特征参数的变化,进一步探讨植物光合随氮添加的变化原因。研究结果显示:两个树种的A_(max)值在0—46 kg N hm~(-2)a~(-1)的氮添加范围内随施氮量的增加而增大,继续增加施氮量至69 kg Nhm~(-2)a~(-1)则出现下降。叶绿素含量、G_(smax)、PNUE和比叶面积在不同的氮添加水平下的变化规律与A_(max)的一致,且均与A_(max)呈显著正相关关系。叶氮含量与A_(max)的值仅在0—46 kg N hm~(-2)a~(-1)氮添加范围内呈显著正相关。A_(max)与WUE的相关关系不显著。相同氮添加水平下,氮添加对阔叶树种紫椴各生理生态参数(A_(max)、G_(smax)、叶氮含量、比叶面积、PNUE和WUE)的促进程度高于对针叶树种红松各生理生态参数的促进程度。研究结果可为评估氮沉降增加背景下我国东北地区的碳循环提供依据。     

长白山阔叶红松林结构多样性的初步研究

在林业可持续发展的背景下,对森林实施生态系统管理,必须保护和维持森林的生物多样性。这就要求在森林调查和经营过程中增加林分结构多样性方面的内容,因此必须充分认识森林结构包括的内容,并研究制订简便实用的结构多样性指标。本文采用目测分层盖度结合无样地点四分法取样进行林分结构因子调查,设计了一套简便的林分结构指标体系,并对长白山红松阔叶混交林及其次生林进行了林分结构多样性的测定研究。结果表明：基于分层盖度构建的林分垂直多样性指数和水平结构异质性指数,可以较好地表示林分的基本结构特征,同时借助点四分法测定的物种多样性指数和对倒木、站干、林隙等的统计,可以较全面地描述阔叶红松林的林分结构因素。应用该方法测定不同的原始林样地的林分结构,得到的林分结构指标与其他林分结构因素的描述,同常规林学调查结论一致并更全面;同时对不同采伐方式的林分结构进行了测定,结合相应的常规指标测定对比,表明该结构指数不但能较好地表示群落的空间结构特征,同时也能对比不同经营方式对林分结构造成的影响,如择伐方式比皆伐方式对林分的结构影响相对较小而且结构恢复时间较短,从而说明对阔叶红松林这种复层异龄混交林的森林类型而言,择伐是一种更适合的通过结构调控进行生态系统管理的方式。在对生态系统进行经营管理过程中,采用该方法能有效地说明林分的垂直结构复杂性和水平结构异质性及重要的林分结构因子存在状况,因而更适合当前森林生态系统管理的要求。文章进一步分析了林分结构指标待改进的部分与研究方向。     

长白山阔叶红松林蒸散量的测算

2001年7－9月应用水量平衡法对长白山阔叶红松林蒸散量进行了测定,同时应用波文比（BREB）法对其蒸散量进行了估算,两种方法得到的总蒸散量分别为288.18mm和214.94mm,均小于该时段的降雨量301.9mm。通过两种方法分别得出了各月平均日蒸散量,并通过第二种方法计算出每日的蒸散量及每日不同时刻的蒸散速率,从而对水量平衡法和BREB方法测算阔叶红松林蒸散量的可行性及其精度进行了验证。