大兴安岭林区貂熊冬季活动特征的研究

１９８９－１９９２年冬季,作者在大兴安岭林区调查２５６９ｋｍ样线,遇见５７条貂熊足迹链和５个洞穴,研究了貂熊的冬季活动特征和卧息习性。结果表明,在２５ｃｍ雪深时,貂熊足迹印大小平均长宽为８×２５ｃｍ,印深５．５ｃｍ,步距２８ｃｍ,左右步宽２４ｃｍ;每昼夜活动距离为１４．０３±２．８７ｋｍ。据此推算貂熊在大兴安岭冬季活动范围可达２６２－４２２ｋｍ￣２,其活动路线主要有捕食、游荡和拾渣等各种类型。貂熊多夜间活动,白天卧息,行走时很少休息。卧息地分为临时休息地、睡卧地和洞穴３种。洞穴最大可达２．５×１．８×０．８ｍ￣３。     

大兴安岭北部林区野果资源及保护利用

调查了大兴安岭北部林区野生果树种质资源及其开发利用现状。记录到该地区野生肉果类10科,15属,29种。其中越桔和笃斯越桔是大兴安岭北部林区资源极其丰富的野果。蔷薇科有16种,为该地区野生果树的优势科。介绍了11种具有重要经济价值的野果。大兴安岭北部林区的野果资源已得到初步开发利用,越桔、笃斯越桔、山刺玫等数种野果已进入产业化阶段。提出了合理保护和利用对策。     

大兴安岭冻土湿地植物群落结构的环境梯度分析

采用除趋势典范对应分析法(DCCA),对大兴安岭24个冻土湿地植物群落进行排序,对划分出的3个不同类型多年冻土区的湿地植物群落的物种多样性,以及生活型和水分生态型等生态特征进行了环境梯度分析。结果表明:随着纬度的降低,年平均气温和年平均日照时间逐渐增大,年平均降水量和年平均湿度逐渐减小,调查的24个冻土湿地可划分为3组。从大片多年冻土区到大片-岛状多年冻土区,再到稀疏岛状多年冻土区,灌木多样性逐渐减小(p0.05),草本植物多样性逐渐增加(p0.05);中生植物种类所占比例分别为38.5%、55.9%和64.4%,沼生植物的重要值逐渐减小(p0.05),中生和旱生植物的重要值逐渐增大(p0.05),表明冻土湿地的土壤水分条件逐渐中生化,甚至出现旱生化趋势。地面芽植物在3个多年冻土区的湿地植物群落中始终占优势地位,高位芽和地下芽植物次之,反映了该区冬季漫长、严寒而潮湿,夏季较短的气候特征。大片-岛状多年冻土区作为大片多年冻土区和稀疏岛状多年冻土区的过渡区,其湿地植物群落的物种多样性和生态特征与稀疏岛状多年冻土区更相近。     

冻融作用对冻土区微生物生理和生态的影响

不同时空尺度的冻融过程导致冻土温度变化及水的相变和迁移,改变着微生物生境的物理和化学性质。冻融过程可改变细胞内外渗透压平衡,且冰晶生长过程能损伤细胞膜和细胞器。限于营养、氧气等其它极端不利条件,不少细胞逐渐转入休眠状态以度过难关;微生物DNA、蛋白质的合成和能量代谢仅用于维持细胞生存。冻融作用通过改变细胞代谢模式而影响微生物参与的寒区碳氮元素的生物地球化学循环。多年冻土层保存了不同地质时期微生物种群的多样性,作为物理和生物地球化学屏障,可有效削弱地表过程和地壳本底辐射对微生物的影响。在长期的适应过程中,微生物发展了相应的耐受机制,从结构和功能方面,细胞和分子水平上应对冻土环境和冻融过程。这可为寻找地外寒冷星球上可能的生命形式提供一些线索。     

大兴安岭林区兴安落叶松人工林植被碳贮量

通过样地调查,研究了大兴安岭林区10、12、15、26和61年生兴安落叶松人工林中乔木、草本和植被总体碳储量,并以空间代替时间的方法,探讨落叶松人工林生长过程中植被碳库贮量变化.结果表明:随林龄的增加,兴安落叶松人工林植被碳库贮量逐渐增加,61 a时达105.69 t.hm-2,碳汇作用显著;15～26 a兴安落叶松人工林的碳汇能力最强.其中,树干碳库贮量占乔木碳库总贮量的54.3%～73.9%,且随林龄增加,其碳库比率和碳密度增加;其余器官碳库比率随林龄增加而减小,碳密度则逐渐增加,直至趋于平衡或末期略有减少.大兴安岭林区兴安落叶松人工林的轮伐期以≥60 a为宜.     

大兴安岭林区驯鹿夏季喜栖生境的生态特征

2012和2013年7—8月采用样线和样带调查结合的生境调查方法,对分布于我国大兴安岭西北麓的驯鹿的夏季偏好生境开展了对比研究,并对样地的海拔和乔木郁闭度等23个生境变量进行测量及比较.结果表明: 与对照样地相比,夏季驯鹿利用样地的海拔(926.9±0.8 m)、乔木郁闭度(17.9%±2.4%)、乔木胸径(35.5±2.1 cm)、乔木高度(8.2±0.5 m)、乔木密度(6.9±0.5 株·400 m^-2)及树桩数(1.3±0.2 个·400 m^-2)较大,但灌木均高(54.2±2.0 cm)较小(P<0.01).驯鹿夏季偏好选择坡度较缓的中坡生境,因其夏季喜栖生境的水源较多、隐蔽度和避风性较差,距人为干扰距离和牧民点距离均较远.主成分分析(PCA)表明,干扰强度(由距人为干扰距离及距牧民点距离变量组成)、乔木特征(由乔木的高度、密度、胸径和郁闭度变量组成)、地理特征(由坡位、坡向和土壤湿润度变量组成)、食物多度(地表植被盖度和灌木盖度变量构成)、开阔度(由隐蔽度和避风状况变量构成)和坡度是影驯鹿夏季生境选择的重要因素.这6个因子提供了70.7%的累积贡献率,主要反映了驯鹿夏季在喜栖生境选择中的食物资源、抗干扰性和反捕需求.从夏季喜栖生境的生态特征来看,驯鹿并没有被完全驯化.在保护和管理实践中,应使驯鹿种群及其核心栖息地免受高强度的人为干扰.     

大兴安岭林区道路网络对景观格局的影响

在明确大兴安岭呼中林业局道路网络系统组成特征的基础上,利用主成分分析法,将林业局内17个林场作为分析单元,以该林业局1989年景观为例,对有、无道路情况下的景观格局分别进行定量分析,探讨了道路对森林景观格局的影响.结果表明：呼中林业局内包括运材主、支路在内的常年运材路密度为2.3 m·hm^-2,在各个林场内分布均匀,基本沿着河流水系深入到各个采伐区.道路的出现使景观水平上的森林格局发生了显著变化：所有林场中,平均斑块面积减少、数量增多、斑块间距离增大,均表现出不同程度的破碎化,但破碎化程度与道路密度之间没有显著的相关性;道路网络对景观破碎程度的影响比对空间聚合程度的影响更强烈.     

大兴安岭北部多年冻土区土壤碳氮含量及有机碳矿化特征

多年冻土区土壤碳库对水热变化的响应是气候预测中的主要不确定性因素。国内外关于浅层土壤（0-30 cm）有机碳储量及潜在排放量的研究已取得一系列突破成果,然而深层土壤对气候变暖作何响应仍需进一步探讨。利用钻孔技术采集大兴安岭北部多年冻土区0-6 m（含活动层和多年冻土层）土壤样品,探究土壤碳、氮、磷等理化指标的剖面分布特征,设置三种温度（5、10和15℃）及水分（30%、45%和60%）梯度的室内培养实验,明确多年冻土区不同深度土壤有机碳矿化对气候变化的响应特征。结果表明,土壤pH、总有机碳、溶解性有机碳、总氮、硝态氮、铵态氮含量均与土壤深度呈显著正相关,多年冻土层中的平均储量高于活动层。培养60天后,各深度土壤有机碳累积矿化量的变化范围为0.20-4.86 mg C。整体来看,土壤有机碳累积矿化量随温度的升高而增加,但其对水分变化的响应较为复杂,表现出先减小（幅度较大）后增大（幅度较小）的趋势。分析不同深度土壤有机碳累积矿化量,发现多年冻土层平均值显著高于活动层。三因素方差分析结果表明,温度、水分和深度及交互作用对累积矿化量影响显著（P<0.001）。活动层Q₁₀平均值为2.46,多年冻土层顶部出现极低值,多年冻土层Q₁₀平均值为1.91,两者的差值随着水分增大而减小。土壤性状及有机质的垂直分异是多年冻土区土壤有机碳累积矿化量及其温度敏感性在深度上显现差异的主要原因。     

落叶松毛虫对大兴安岭呼中林区森林的景观长期影响模拟

应用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了落叶松毛虫对呼中林区森林景观的长期影响,利用统计软件APACK计算了落叶松毛虫、代表性树种的分布面积以及反映物种分布格局的聚集度指数和森林斑块的平均面积,模拟了300年(1990—2290年)内有无落叶松毛虫干扰预案下大兴安岭呼中林区森林景观的动态变化.结果表明:研究区落叶松毛虫的分布面积呈先增加后降低的趋势;在落叶松毛虫干扰预案下,落叶松在模拟前150年的分布面积、平均斑块面积均低于无干扰预案,聚集度指数在前190年低于无干扰预案;干扰预案下白桦的分布面积和平均斑块面积百分比均高于无干扰预案,聚集度指数只在模拟的80～190年高于无干扰预案;樟子松的分布面积、聚集度指数和平均斑块面积在干扰预案下略低于无干扰预案.落叶松毛虫在一定程度上导致森林景观的破碎化.     

六盘山森林植被碳密度空间分布特征及其成因

深入了解干旱缺水地区森林植被碳密度的空间分布特征是定量评价森林固碳能力、合理协调林水矛盾的重要基础。然而,目前有关干旱缺水地区的植被碳密度的研究仅限于典型样地上的碳储量、碳密度的比较,对区域尺度上森林植被碳密度的空间分布特征了解较少。为此,利用宁夏六盘山自然保护区2005年森林资源一类清查数据,计算了森林植被碳密度,并分析了其与林分结构特征和环境因子的关系。结果表明,六盘山的森林植被碳密度(t/hm2)平均为26.17(0.67—120.63),其中天然次生林为30.2(7.6—120.6),显著高于人工林的15.7(0.67—66.7)。森林植被碳密度随林龄增加而线性增大,天然林和人工林的平均增速分别为1.11和2.48 t hm-2a-1,而且,部分未成熟林的林分植被碳密度已接近甚至超过全国同类森林类型成熟林的植被碳密度平均值。随林分密度增加,森林植被碳密度增大,但在林分密度1000株/hm2后,森林植被碳密度不再增大,达到其最大值,其中,天然林为75.4 t/hm2,人工林为34.6 t/hm2;林冠郁闭度对森林植被碳密度的影响与林分密度相似,森林植被碳密度增长的郁闭度拐点为0.5。水分条件是影响六盘山森林植被碳密度的重要因素,森林植被碳密度(t/hm2)由700 mm以上地点的32.5(7.6—120.6)下降至年降水量500—600 mm地点的10.9(0.67—42.9),而且随年降水量减少,最大森林植被碳密度所对应的海拔高度呈增加趋势,如在年降水量为700、600—700和600 mm的地区,最大碳密度所在海拔高度分别为1900—2100、2100—2300和2300—2500 m。综上所述,研究区森林植被还有较大的固碳潜力,从提高森林固碳功能角度来看,林分郁闭度不宜超过0.5。     

祁连山不同植被类型的物候变化及其对气候的响应

基于1982—2006年GIMMS NDVI和2000—2014年MODIS NDVI遥感数据,利用double logistic拟合方法提取了1982—2014年祁连山区不同植被的生长季始期、生长季末期和生长季长度3个重要的物候参数,分析了不同植被物候期的时间变化趋势、空间分异特征及对气候因子的响应。结果表明:(1)祁连山区不同植被的生长季始期和生长季末期随年际变化表现出波动提前或推迟,其中沼泽植被的变化波动最大;草甸植被、灌丛植被、阔叶林植被和栽培植被生长季长度出现延长趋势;(2)祁连山区植被生长季始期集中在5月初,其中阔叶林植被生长季开始最早,荒漠植被生长季开始最晚,植被生长季末期集中在9月,栽培植被生长季结束较早,荒漠植被、沼泽植被生长季结束较晚,植被生长季长度集中在110—140 d,其中阔叶林植被、针叶林植被生长季长度较长,而荒漠植被、高山植被生长季长度较短;(3)祁连山植被物候期变化趋势的空间分布表明植被生长季始期、生长季末期主要表现为提前不明显和推迟不明显,生长季长度主要表现为缩短不明显和延长不明显;(4)物候要素与气候要素相关性表明前期温度的积累有利于植被的开始生长,但当年3月的降水量对植被生长季始期同样有重要作用,不同植被生长季末期与8月、9月温度相关性较大,而与10月、11月降水的相关性较大。     

大兴安岭5种典型林型森林生物碳储量

森林生态系统是陆地生态系统的重要碳库,森林生态系统的生物碳储量作为森林生态系统碳库的重要组成部分,对全球碳循环与碳平衡产生重要作用。以大兴安岭5种典型林型为研究对象,结合森林资源清查资料,采用地理信息技术(GIS),将5种林型分龄组分别对乔木层、林下的灌木层、草本层和凋落物层各组分的单位面积生物量、含碳率和生物碳储量进行测定和计量估算,并从林分水平上,采用分龄组的方法,计量估算了生物碳储量。结果表明:大兴安岭5种典型林型不同龄组的生物碳储量分别为:兴安落叶松幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的生物碳储量分别为15.20、50.96、95.80t/hm2和109.33t/hm2;白桦幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的生物碳储量分别为15.36、30.67、41.62t/hm2和64.35t/hm2;樟子松幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的生物碳储量分别为29.89、59.92、90.01t/hm2和117.08t/hm2;蒙古栎幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的生物碳储量分别为11.17、11.90、34.94t/hm2和59.49t/hm2;山杨幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的生物碳储量分别为21.81、28.58、42.84t/hm2和64.39t/hm2。研究发现:5种典型林型不同龄组的森林生物碳储量均随着林龄(幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林)的增长而增加,但不同林型的碳汇功能存在差异,同一种林型在不同林龄的生物碳储量增幅差异亦较大。尤其是大兴安岭目前林分质量比较差,幼龄林和中龄林所占的比重较大,若能对现有林分加以更好地抚育和管理,该区森林植被仍具有较大的碳汇潜力,碳汇功能将进一步增强,大兴安岭在国家的生态功能区建设中将发挥更重要的碳汇功能,对此提出了森林生态系统碳增汇管理策略与管理路径。研究结果为正确认识森林生物碳储量对区域碳平衡及生态环境的影响具有重要意义,以及在未来营林、造林活动中充分发挥人工林碳汇效应提供参考依据。     

天山林区不同群落土壤水分入渗特性的对比分析与模拟

土壤入渗特性是影响森林生态水文过程的一个重要环节。为了比较不同群落类型土壤水分入渗特性的差异,在天山中段北坡林区利用环刀法测定天然林、人工林、林窗草地、草地、林缘灌木林、山前灌木林六种群落类型的森林土壤入渗过程,对比分析有机质含量、毛管孔隙度、容重、含水率等土壤理化性质对入渗过程的影响,用三种常用模型进行入渗过程模拟,分析比较这/min之间,稳定min之间,不同群落类型土壤平均入渗率从大到小的排序为:天然林林缘灌木林窗草地草地人工林山前灌木;(2)六种群落类型土壤入渗性能均具有初渗速率平均入渗速率稳定入渗速率的相同趋势;(3)Kostiakov模型对试验六种群落类型土壤入渗过程的拟合精度比较高,适用于描述本研究区域水源涵养林地土壤入渗特征;(4)土壤有机质含量与土壤入渗速率呈正相关,且与初始入渗率达到显著水平;土壤的含水率、土壤毛管孔隙度和土壤容重与土壤入渗能力呈现显著的负相关。通过观测与模拟不同群落类型的土壤水分运动过程,本文可为天山林区生态水文长期定位观测提供有益借鉴。     

大兴安岭重度火烧迹地天然次生林土壤温室气体通量及其影响因子

为研究大兴安岭重度火烧迹地自然恢复后的林分土壤温室气体源汇强度及其影响因素,采用静态箱/气相色谱法,对生长季(6—9月)天然次生林土壤温室气体CO₂、CH₄、N₂O通量进行原位观测.结果表明: 1)生长季内天然次生林土壤为大气CO₂、N₂O的源,CH₄的汇,平均通量分别为575.81 mg·m^-2·h^-1、17.81 μg·m^-2·h^-1和-68.69 μg·m^-2·h^-1;CO₂与CH₄通量在生长季内表现出明显的双峰变化规律,N₂O通量则呈单峰变化,且均在8月达到观测期的最大值.2)土壤温度是影响该区天然次生林土壤温室气体通量的主控因子,土壤湿度和大气湿度在昼夜与季节尺度上与土壤温室气体通量的相关性不同.3)该区天然次生林9:00—12:00时段观测获得的土壤气体通量值经矫正后可代表当日气体通量.研究补充了大兴安岭火烧迹地森林生态系统温室气体通量数据,为该区土壤温室气体源汇的相关研究提供了依据.     

2001—2020年秦巴山区植被生产力对干旱的响应

为定量评估干旱对秦巴山区植被生产力的影响,本研究利用MODIS GPP数据和标准化降水蒸散指数(SPEI),分析了2001—2020年秦巴山区总初级生产力(GPP)和干旱时空变化特征,识别了不同植被类型GPP负异常事件的波动趋势,量化了GPP的干旱脆弱性和干旱风险。结果表明: 2001—2020年间,秦巴山区98.0%的区域年GPP呈增加趋势。除湿地外,其余植被类型GPP均呈极显著增长。秦巴山区23.8%的区域SPEI呈减小趋势。GPP负异常事件数无显著变化,但GPP异常波动程度逐渐加剧,并以耕地最明显。2011年后,所有地类GPP负异常与干旱并发事件比例均下降,但干旱在GPP负异常事件中的时空范围呈扩大趋势。与2001—2010年相比,2011年后GPP干旱脆弱性和干旱风险为正值的区域占比分别增长104.1%和6.7%,即干旱导致GPP下降的面积有所扩大。所有地类中,干旱导致湿地GPP下降的程度最大。研究结果揭示出2001—2020年干旱使秦巴山区GPP波动加剧,极端值出现频率增大,进而导致多数植被类型GPP出现不同程度的下降。     

啮齿动物对秦岭松栎混交林建群种种子扩散格局的影响

森林群落中的啮齿动物对林木种子存在着一定的取食偏好性,这种偏好性会使啮齿动物形成不同的捕食和贮藏策略,从而导致林木种子形成不同的扩散格局。以秦岭中段松栎混交林建群种锐齿槲栎、油松、华山松为研究对象,采用塑料标签标记种子方法,研究啮齿动物对种子传播和扩散格局的影响。结果表明:(1)种子特征是影响啮齿动物对其进行扩散的重要因子,油松种子以其质量小、种皮薄等特点吸引啮齿动物大量捕食,其原地取食率达到83.33%,显著高于华山松和锐齿槲栎种子。(2)锐齿槲栎和华山松种子大部分被搬运一定距离后再被取食和埋藏,其中,扩散距离在1 m以内、1—3 m和5—8 m的锐齿槲栎种子分别占59.12%、18.23%和13.26%,最远扩散距离达12 m处;华山松种子扩散距离主要介于在1—3 m(37.85%)和3—5 m(23.73%),在距离5—8 m(13.56%)、8—10 m(11.86%)和大于10 m(11.30%)区间也有一定的分布,最大扩散距离为12 m。(3)啮齿动物倾向于将锐齿槲栎种子搬运至松林内取食,而将华山松种子搬运至栎林内埋藏,说明不同林分类型及其环境因素对林木种子扩散后的分布格局具有重要影响。(4)3种类型种子被啮齿动物捕食的比例以油松最大(96.90%),锐齿槲栎次之(73.57%),华山松最小(50%);次年调查时,未被捕食的种子大部分已经被取食,仅有极少数锐齿槲栎种子萌发成幼苗(1.67%)。啮齿动物的捕食和贮藏行为对林木种子扩散及其成功更新都至关重要。     

六盘山森林土壤中的砾石对渗透性和蒸发的影响

为了解山地土壤中的砾石对土壤水文循环的影响,测定了砾石土壤的贮水能力、渗透速率和蒸发速率。结果表明,砾石含量与土壤有效贮水量呈正相关关系,但与土壤最大贮水量无明显相关。在0-40cm土层,当砾石体积含量小于15％～20％时,稳渗速率随砾石含量增加而增大,当砾石体积含量大于15％-20％时,土壤稳渗速率随砾石含量增加而减小;在40cm以下土层,稳渗速率随砾石含量增加而提高。在土壤砾石含量为0～20％时,土壤蒸发速率随砾石含量增加而降低,但在砾石含量超过20％时,土壤蒸发速率基本保持稳定。土壤蒸发速率随砾石粒径增大有升高的趋势。