大兴安岭北部樟子松树木生长与气候因子的关系

 在大兴安岭北部漠河(MH I、MH II 2个样点)、塔河蒙克山(MKS)、满归(MG)地区共采集樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)年轮样芯139个, 成功地建立了MH I、MH II、MKS和MG 4个样点的樟子松差值年表, 最长达377年(1631–2007年, 有效年表为1743–2007年)。樟子松年轮指数与气候因子的响应函数分析表明, 气温是这4个样点樟子松径向生长的主要限制因子。但4个样点限制其生长的月份有所差异, 漠河的2个样点樟子松年轮指数与6月气温负相关, 满归和塔河蒙克山樟子松年轮指数与前一年10月气温正相关。樟子松年表与区域气候的冗余分析(redundancy analysis, RDA)基本与响应函数分析的结果一致, 进一步验证了气温对大兴安岭北部樟子松生长的限制作用。该研究为全球变暖下大兴安岭北部樟子松林的经营管理及区域气候重建提供了基础数据。     

大兴安岭北部地区原始林火干扰历史的研究

在大兴安岭阿龙山林业局的一个集水区,通过样地法（９６个样地）,调查了大量的火疤木,研究了景观水平上的火状况。结果表明,由１８２５至１９９３年间样区共发生１４次火灾,火烧种类主要是地表火,但也有少量树冠火;火烧强度主要为弱度火;火场面积通常很大;火烧平均间隔期为３７ａ,火烧轮回期的约３０ａ。这些指标对大于大兴安岭北部林区有一定的代表意义。大兴安岭北部林区的火状况主要决定于兴安落叶松的抗火特性和森林群     

树木年轮火历史研究进展

树木年轮火灾学作为树木年轮学和林火生态学的一个重要交叉学科, 主要利用树轮火疤准确确定火灾发生年代, 从而研究过去和现在的火灾变化规律。树轮火灾学以其定年准确、分辨率高和时间久远等特点在森林火灾研究中具有极其重要的作用。该文对树木年轮火历史国内外 研究现状进行了简要评述, 国内树木年轮火历史研究尚处在起步阶段, 国外树木年轮火历史研究主要集中在以下几个方面:1) 火历史的时空格局特征, 主要包括林火发生的时间间隔、空间范围、强度、林火发生的时空关联、林火发生与立地条件的关系、林火发生与物种演替以及树轮火疤与其他方法相结合的火灾判 断等内容;2) 火灾历史与全球气候变化的关系, 主要包括火灾与温度和降水关系, 如一般在当年干旱而前几年相对湿润时火灾发生;火灾发生与大尺度气候事件也有一定的关联, 火灾一般发生在厄尔尼诺 (ElNiño) 向拉尼娜 (LaNiña) 转换的年代, 而且相位组合比单个事件更容易引发火灾;3) 火历史与人为活动及土地利用的关系, 战争和人口增加容易引发火灾, 而放牧活动却降低火灾发生频率, 20世纪以来的森林火抑制降低了火灾发生频率却增加了大火发生的可能性。最后对树木年轮火历史的未来进行了展望, 主要包括火灾时空格局的尺度效应、火历史变化的气候与人为驱动机制以及火历史研究方法的拓展等内容。     

火后恢复时间影响大兴安岭寒温带森林内部与边缘鸟类多样性

中重度火干扰通常会显著改变森林结构与功能,甚至引发森林演替,严重影响鸟类群落组成与多样性。大兴安岭是我国林火高发热点地区之一,但林火对鸟类多样性影响的研究较少,特别是对功能多样性的影响尚不清楚。本研究于2021年7–8月在大兴安岭地区的黑龙江南瓮河国家级自然保护区,采用样点法对森林鸟类展开调查,量化不同林火干扰时间下森林内部和边缘鸟类功能多样性的差异。同时,通过系统性文献检索,进一步比较了大兴安岭地区不同林分组成与鸟类功能多样性的关系。结果发现:(1)不同林火事件后,森林内部鸟类群落的组成差异较小,但边缘鸟类组成差异较大;(2)森林内部的鸟类功能丰富度和均匀度随火后恢复时间增加逐渐升高,并且在火后早期阶段森林边缘的功能丰富度更高;(3)随着火后恢复时间的增加,森林边缘的留鸟比例增加,夏候鸟比例减少;(4)在大兴安岭地区,针阔混交林中的鸟类功能丰富度显著高于兴安落叶松(Larix gmelinii)林。本研究建议在大兴安岭寒温带森林中,保持森林内部结构稳定性,同时提升火后早期阶段森林边缘的植被多样性,这有利于维持鸟类较高的功能丰富度和功能均匀度。     

不同林龄樟子松人工林径向生长对气候及地下水位变化的响应

全球气候变化导致森林生态系统的结构与功能发生改变,甚至出现树木死亡与林分衰退的现象,研究林分生长对气候变化尤其是干旱事件的响应有助于预测未来气候变化下生态系统的稳定性。以辽宁章古台5个林龄的樟子松人工林为研究对象,分析了树木径向生长对气候因子与地下水位的响应,结果表明：秋季气温,尤其是最低气温显著影响樟子松林的生长(44年生林分除外);低林龄樟子松林(36、39年)生长与当年夏季及生长季内的降水显著正相关,而高林龄樟子松林(52年)生长则与当年春季尤其是当年2月与5月降水显著正相关;36、39、52年生樟子松人工林年表与当年夏季的Palmer干旱指数(PDSI)显著正相关,44、58年生樟子松人工林年表则与地下水位显著正相关。应对早期干旱(即1997年)时,樟子松人工林表现为随林龄增加,其抵抗力增加而恢复力降低;在随后的两个干旱事件中,高林龄樟子松林的抵抗力不再明显高于低林龄,可能是由于地下水位显著降低影响根系吸水;受累积干旱的影响,所有林龄樟子松人工林对2007—2008干旱事件的弹性力均小于1,径向生长量明显降低。地下水位是影响不同林龄樟子松人工林生长及对干旱抵抗力的重要因子,考虑...     

大兴安岭人为火发生影响因素及气候变化下的趋势

我国重要的北方针叶林地区大兴安岭是林火高发地区.受气候变暖影响,该地区林火发生频率将会发生显著变化.模拟人为火的发生分布与影响因素之间的关系、加强气候变化下人为火的发生分布预测,对于林火管理和减少森林碳损失具有重要作用.本文采用点格局分析方法,基于大兴安岭1967—2006年的火烧数据,建立人为火空间分布与影响因素之间的关系模型,该模型以林火发生次数为因变量,选取非生物因子(年均温和降水量、坡度、坡向和海拔)、生物因子(植被类型)和人为活动因子(距离道路距离、距离居民点距离、道路密度)共9个因子为自变量.并采用RCP 2.6和RCP 8.5气候情景数据代替当前气候情景预测2050年大兴安岭人为火的空间分布状况.结果表明: 点格局模型能够较好地模拟人为火发生分布与空间变量的关系,可以预测未来气候下人为火的发生概率.其中,气候因子对人为火的发生具有明显的控制作用,植被类型、海拔和人为活动等因子对人为火的发生也具有重要影响.林火发生预测结果表明,未来气候变化下,南部地区的林火发生概率将进一步增加,北部和沿主要道路干线附近将成为新的人为火高发区.与当前相比,2050年大兴安岭人为火的发生概率将增加72.2%～166.7%.在未来气候情景下,人为火的发生更多受气候和人为活动因素的控制.     

地表火干扰时间序列上樟子松林竞争强度的变化

林火是樟子松林重要的干扰因子,通过空间代替时间对地表火干扰时间序列上的天然樟子松林进行全林木定位调查,以单木竞争模型分析林分不同组分的竞争强度,通过Kriging法估计了火后林下更新幼树的密度。结果表明,存活林木各组分的竞争强度均显著地降低;地表火干扰12 a后存活林木各组分的竞争强度均比火后1 a存活林木相应各组分的竞争强度显著地降低;另外,火后更新幼树也更多地趋于地表火干扰形成的林隙中。因此,地表火干扰时间序列上林木竞争强度显著的持续降低,火后存活个体将有更充足的可利用资源和环境,林火成为樟子松林发育演替的重要驱动力。     

气候变化、林火和采伐对大兴安岭森林碳储量的影响

大兴安岭林区林火发生的频率受气候变化的影响将会增加,可能会增加该地区森林生态系统碳损失.本研究通过耦合森林生态系统模型和森林景观模型以模拟未来百年大兴安岭森林碳储量动态变化,量化气候变化、林火和采伐对森林碳储量的影响.结果表明: 虽然采伐和林火会抵消相当一部分由气候变化增加的碳储量,但气候变化仍然能够增加大兴安岭森林碳储量.未来100年该地区森林地上和土壤有机碳储量将会分别增加9%～22%和6%～9%.短期(0～20年)气候变化对大兴安岭森林碳储量的影响大于同期林火的影响,中期(30～50年)和长期(60～100年)气候变化对森林碳储量的影响小于林火和采伐的影响.由于未来大兴安岭地区气候变化及其林火干扰存在不确定性,导致未来该地区森林碳储量存在较大的不确定性.未来100年大兴安岭森林地上碳储量和土壤有机碳储量不确定性分别为12.4%～16.2%和6.6%～10.4%.为准确估算我国北方森林生态系统碳储量,需要考虑种子传播、林火和采伐的影响.     

黑龙江省大兴安岭地区塔河县森林火险天气指标动态

基于大兴安岭地区塔河县1974-2008年森林火灾数据和同期气象数据,结合加拿大火险天气系统(CFFWIS),定量和定性分析了该区森林火险天气指标动态.结果表明:1974-2008年,研究区森林火灾年均发生次数呈增加趋势,2000-2008年森林火灾年均发生次数比1974-1999年增加了72.2%;可燃物湿度码、火行为指标和火灾控制难易度指标总体呈增加趋势,且这种增加趋势随着时间的推进更加明显.未来该区森林火灾发生概率将显著递增,可燃物将更加干燥,林火强度增强,控制火灾将更加困难,火险天气状况更加严峻.该区应重点加大森林火灾的防控,尤其是夏季火灾的防控;并应加大计划可燃物的烧除,减少可燃物载量,从可燃物这一源头上减少火灾发生概率和降低火灾强度.     

黑龙江省大兴安岭主要森林生态系统 生物量分配特征

大兴安岭林区是我国重要的森林资源分布区,森林生物量和碳储量巨大,对于维持东北地区生态系统碳平衡具有重要意义。本文基于野外样地调查数据,分析了大兴安岭地区林分尺度上森林生态系统的生物量及其分配特征、生物量各组分间的数量关系,并利用CANOCO 4.5对调查样地进行排序轴分类,划分了7种典型的植物群落,探讨了群落生态系统生物量分配特征差异及其与环境因子的关系。结果表明:大兴安岭地区森林生态系统生物量密度范围为17.83~283.93 t·hm-2,生物量密度均值由大到小为蒙古栎林兴安落叶松林樟子松林。相比蒙古栎林,针叶林地下生物量和凋落物层生物量比重较大,且在海拔梯度上,植物群落的地理分布和生物量分配特征差异明显。     

A Spatially-Explicit Reconstruction of Historical Fire Occurrence in the Ponderosa Pine Zone of the Colorado Front Range

A key issue in ecosystem management in the western U.S. is the determination of the historic range of variability of fire and its ecological significance prior to major land-use changes associated with Euro-American settlement. The present study relates spatial variation in historical fire occurrence to variation in abiotic and biotic predictors of fire frequency and severity across the elevational range of ponderosa pine in northern Colorado. Logistic regression was used to relate fire frequency to environmental predictors and to derive a probability surface for mapping purposes. These results indicate that less than 20% of the ponderosa pine zone had an historic fire regime (pre-1915) of relatively frequent fires (mean fire intervals, MFI, <30 years). More than 80% is reconstructed to have had a lower frequency (MFI ≥ 30 years), more variable severity fire regime. High fire frequency is clearly associated with low elevations. Lower and more variable fire frequencies, associated with high and moderate severities, occur across a broad range of elevation and are related to variations in other environmental variables. Only a small part of the ponderosa pine zone fits the widespread view that the historic fire regime was characterized mainly by frequent, low-severity that maintained open conditions. Management attempts to restore historic forest structures and/or fire conditions must recognize that infrequent severe fires were an important component of the historic fire regime in this cover type in northern Colorado.     

地表火对红花尔基沙地樟子松种群空间分布格局的影响

利用全林木定位的方法, 对地表火干扰1年后的樟子松(Pinus sylvestris L. var. mongolica Litv.)林进行调查, 并通过假设检验和成对相关函数对其林火及林分结构特征和空间格局进行分析。结果表明, 林火强度相似的同一场地表火干扰下, 不同林分的密度均大大降低, 胸高断面积仅略有下降, 林分结构特征则有趋同的态势。不同林分的空间格局也有相似的变化趋势, 烧死木均表现为显著的双尺度聚集分布及显著的正相关, 活立木也表现出显著的正相关; 地表火干扰前后, 樟子松林的空间格局均为显著的聚集分布, 但地表火干扰后其聚集分布的尺度范围变小; 存活林木中, 大树和幼树则呈现出相互独立或略微排斥的关系。显然, 地表火驱动下, 不同樟子松林的空间格局呈现出相似的变化趋势, 并推动其向着成熟林方向演替, 这对天然樟子松林的资源保护和经营管理有着重要意义。     

Restoring Fire to Long-Unburned Pinus palustris Ecosystems: Novel Fire Effects and Consequences for Long-Unburned Ecosystems

Biologically rich savannas and woodlands dominated by Pinus palustris once dominated the southeastern U.S. landscape. With European settlement, fire suppression, and landscape fragmentation, this ecosystem has been reduced in area by 97%. Half of remnant forests are not burned with sufficient frequency, leading to declines in plant and animal species richness. For these fire‐suppressed ecosystems a major regional conservation goal has been ecological restoration, primarily through the reinitiation of historic fire regimes. Unfortunately, fire reintroduction in long‐unburned Longleaf pine stands can have novel, undesirable effects. We review case studies of Longleaf pine ecosystem restoration, highlighting novel fire behavior, patterns of tree mortality, and unintended outcomes resulting from reintroduction of fire. Many of these pineland restoration efforts have resulted in excessive overstory pine mortality (often >50%) and produced substantial quantities of noxious smoke. The most compelling mechanisms of high tree mortality after reintroduction of fire are related to smoldering combustion of surface layers of organic matter (duff) around the bases of old pines. Development of effective methods to reduce fuels and competing vegetation while encouraging native vegetation is a restoration challenge common to fire‐prone ecosystems worldwide that will require understanding of the responses of altered ecosystems to the resumption of historically natural disturbances.     

论生态平衡和林火烈度

 本文探讨林火对森林生态系统的干扰,提出火烈度指标作为衡量标准。建议采用林木蓄积量作为森林生态系统的状态指数。根据林火蔓延过程的物理分析,导出一种模型化的燃烧蔓延方程,并对兴安落叶松(Larix gmelinii)在不同蔓延速度下计算了火烈度。结合火烧迹地调查资料指出在不同火烈度下,林火对森林生态系统的影响及其对策。     

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。     

Modeling the Effects of Fire on the Long-Term Dynamics and Restoration of Yellow Pine and Oak Forests in the Southern Appalachian Mountains

We used LANDIS, a model of forest disturbance and succession, to simulate successional dynamics of forests in the southern Appalachian Mountains. The simulated environments are based on the Great Smoky Mountains landscapes studied by Whittaker. We focused on the consequences of two contrasting disturbance regimes—fire exclusion versus frequent burning—for the Yellow pine (Pinus L., subgenus Diploxylon Koehne) and oak (Quercus L.) forests that occupy dry mountain slopes and ridgetops. These ecosystems are a conservation priority, and declines in their abundance have stimulated considerable interest in the use of fire for ecosystem restoration. Under fire exclusion, the abundance of Yellow pines is projected to decrease, even on the driest sites (ridgetops, south‐ and west‐facing slopes). Hardwoods and White pine (P. strobus L.) replace the Yellow pines. In contrast, frequent burning promotes high levels of Table Mountain pine (P. pungens Lamb.) and Pitch pine (P. rigida Mill.) on the driest sites and reduces the abundance of less fire‐tolerant species. Our simulations also imply that fire maintains open woodland conditions, rather than closed‐canopy forest. For oaks, fire exclusion is beneficial on the driest sites because it permits oaks to replace the pines. On moister sites (north‐ and east‐facing slopes), however, fire exclusion leads to a diverse mix of oaks and other species, whereas frequent burning favors Chestnut oak (Q. montana Willd.) and White oak (Q. alba L.) dominance. Our results suggest that reintroducing fire may help restore decadent pine and oak stands in the southern Appalachian Mountains.     

1987年特大火灾后不同树种种植比例对大兴安岭森林景观的长期影响

应用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了1987年大兴安岭北坡图强林业局特大森林火灾后在目前种植强度下,不同落叶松和樟子松种植比例(100%落叶松(P₁)、70%落叶松和30%樟子松(P₂)、50%落叶松和50%樟子松(P₃)、30%落叶松和70%樟子松(P₄)、100%樟子松(P₅)以及完全依靠天然更新(P₀)条件下森林景观的长期动态变化.结果表明,在演替的前期、中期和后期,不同种植比例均对落叶松、樟子松和白桦有显著影响;落叶松所占的面积百分比随时间的推移均呈上升趋势,而樟子松则相反;在各种植预案下,落叶松和樟子松的面积百分比均高于天然更新预案的比例,随着落叶松种植比例的增加,落叶松的多度也相应增加;樟子松在该区所占的面积百分比也随其种植比例的增大而增加.白桦在天然更新预案下所占的面积百分比明显高于种植预案下所占的比例;而不同落叶松和樟子松种植比例也对白桦面积有较大影响,樟子松种植的比例越大,白桦所占的面积百分比越高,说明落叶松比樟子松有更强的竞争能力.但P₂、P₃和P₄预案下,落叶松和樟子松的面积所占比例相差不大,但要高于完全种植落叶松(P₁)或樟子松(P₅)所占的比例.     

长白山阔叶红松林退化生态系统的土壤呼吸作用

选择处于全球变化中国东北样带东部典型生态系统的长白山阔叶红松林作为研究区,采用动态气室-CO₂红外分析法测定了森林生态系统不同退化阶段的土壤呼吸作用.结果表明：在生长季,长白山阔叶红松林不同退化阶段的土壤呼吸动态变化呈单峰型曲线,在7-8月达到最大值;不同退化阶段林地土壤呼吸大小顺序为：杨桦林＞蒙古栎林＞阔叶红松林＞硬阔叶林＞裸地.其中,杨桦林和蒙古栎林样地的碳释放量分别为对照阔叶红松林的1.4和1.3倍,硬阔叶林和裸地的碳释放量分别为对照阔叶红松林的88%和78%.