流域非点源氮素流失空间分异特征的多时间尺度分析

流域非点源污染关键源区的定位是控制和治理流域非点源污染的重要问题,为进一步揭示时间尺度对流域非点源氮素流失空间分异特征的影响,通过构建山美水库流域SWAT模型,在对各个子流域的总氮(TN)流失强度进行模拟的基础上,从多年平均、多年月平均、场次暴雨洪水过程等3种时间尺度,对氮素流失的空间分异特征和关键源区进行分析,并通过多元线性相关分析,对自然和人为因素的影响进行研究.结果表明： 不同时间尺度下流域氮素流失空间差异均十分显著,氮素流失空间分异程度以多年月平均最高,场次暴雨洪水过程最低;桃溪亚流域氮素流失量最大,是非点源氮污染关键源区.不同时间尺度下,土地利用类型均是影响流域非点源氮素流失空间分布的主要因素,而降雨、径流等自然因子对氮素流失空间分异的影响仅表现在不施肥月份和部分不施肥场次的暴雨洪水过程,这种规律与土地利用及施肥具有显著空间变化、而降雨径流的空间变异程度低有关.     

长白落叶松林龄序列上的生物量及碳储量分配规律

由于多年来的过量采伐和重采轻育,伊春东折棱河林场人工长白落叶松林分质量普遍下降,森林生态功能严重衰退。结合对该研究地同一立地类型的人工长白落叶松林(Larix ologensis)林木各组分生物量垂直分配规律的分析,研究了其生物量在年龄序列上的分布及分配规律,为提高其林分生物量及碳储量采取相应的抚育管理措施提供一定的理论基础。结果表明,处于中龄、近熟及成熟林中的林木树干、树皮及活枝生物量所占比例受年龄影响较小,而叶生物量随林龄增大呈现明显递减变化;不同年龄长白落叶松的垂直分布规律基本一致:其树皮及树干生物量随树高增大呈现递减规律,其活枝及叶生物量主要集中分布于树冠中部,而其死枝生物量未呈现明显分布规律;长白落叶松根系生物量随着林分年龄的增大,其粗根、中根及细根所占比例呈现递减规律,而其大根所占比例随年龄的增大基本呈增大趋势。通过统计分析得出,长白落叶松生物量与林分蓄积的最优模型为:W=0.4909M+9.6624(R²=0.8893),进而估算得出:研究区域幼龄长白落叶松林分生物量为1273.72 t/hm²,碳储量为656.98 t/hm²;中龄长白落叶松林分生物量为15480.13 t/hm²,碳储量为7984.65 t/hm²;近熟、成熟龄长白落叶松林分生物量为7684.41 t/hm²,碳储量为3963.62 t/hm²。随林分结构的改善以及中龄、近熟及成熟林分的不断增加,生物量及碳储量会相应增加。     

山美水库流域水量水质模拟的SWAT与CE-QUAL-W2联合模型

为更好地模拟分析流域非点源污染对山美水库水质的影响,联合运用流域日尺度分布式水文模型SWAT和二维垂向水动力水质模型CE-QUAL-W2,将SWAT模型的时序输出作为CE-QUAL-W2模型的输入条件,构建了山美水库流域水量水质模拟联合模型,并对流域径流、输沙和污染物以及水库的水位、水温和无机氮等变量进行了率定.结果表明: 尽管受流域部分计算结果的影响,误差会累积到对下游水库水体的计算,但模型的模拟结果与实测数据的吻合程度仍较高,说明联合模型可以较好地反映山美水库流域及库区水体的水动力和污染过程.模型的使用可以为定位流域关键污染源区及控制水库富营养化提供科学依据.     

不同林龄长白落叶松人工林碳储量

基于7—41 a长白落叶松人工林样地生物量调查,探讨了不同发育阶段长白落叶松人工林碳储量的时空变化规律。结果表明:随林龄的增大,长白落叶松人工林林木和各器官生物量增加,树干所占比例增加,生物量转换因子(BEF)、根茎比(R)等参数分布正常。林下植被层、倒落木质物层生物量随林龄增大呈增加趋势。群落总碳储量的空间分布序列是:乔木层倒落木质物层林下植被层。未成林期、幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林群落的碳储分别为6.585、66.934、90.019、125.103、162.683t.hm-2,乔木层碳储量分别为3.254、58.521、78.086、108.02、138.096 t.hm-2,倒落木质物层和林下植被层碳储量平均值分别为10.859、1.988 t.hm-2。乔木层、倒落木质物层和林下植被层碳储量占总量的平均比率分别为85.99%、2.17%和11.85%。在不同发育阶段群落和乔木层碳储量的年生产力呈先降后升的变化趋势,中龄林的碳储量累积速率高于幼龄林及成熟林,碳素年固定量分别为0.940、3.889、3.615、3.628、3.968 t.hm-2,乔木层年生产力分别为0.465、3.39、3.137、3.133、3.368 t.hm-2。林下植被层年生产力呈"U"形变化,平均值为0.079 t.hm-2。倒落木质物层的年生产力呈线性增长,平均值为0.423 t.hm-2。研究认为长白落叶松人工林群落碳储量随林龄增加的变化规律明显,碳汇潜力巨大。     

落叶松人工林生物量模型研究

以不同年龄、不同密度的落叶松（Larix olgensis）人工林为研究对象,基于19块标准地95株标准木的树干解析、枝解析的生物量数据,研究不同大小树木因子（胸径、树高、冠幅等）与单木各分量（树干、枝、叶）生物量之间的关系,应用统计分析软件建立落叶松单木各部分生物量的回归模型。利用单木各部分生物量回归模型方程估测落叶松人工林各林分的总生物量,并分析了不同年龄及林分密度下林分生物量的变化规律：林分的生物量随年龄的增加而不断增长,树干的生物量的比例是最大的,同时也是随着年龄的增长而不断的增加,而树枝和树叶的生物量的比例比较小,林分的生物量随林分密度的增加而不断增加。最后建立林分生物量模型,为落叶松人工林的研究提供基础资料,为了解落叶松人工林的生产力,对其进行合理经营提供科学依据。     

长白落叶松（Larix olgensis）工业人工林的模拟间伐

应用马尔柯夫过程理论,在获得林分直径转移概率的基础上,采用间伐最小径阶林木,最大径阶林木,中间径阶林木三种间伐方式,在保留不同密度情况下对长白落叶松工业人工林进行模拟间伐,提出了适宜的保留密度和相应的抚育间伐对象。结果表明：马尔柯夫过程确能反映长白落叶松工业人工林的直径转移过程,利用马尔可夫过程理论对长白落叶松工业人工林进行模拟间伐实现了依据培育时间来确定间伐方法和措施,提高了长白落叶松工业人工林经营管理的精准性;长白落叶松工业人工林成林后的间伐无论从培育森林方面,还是从取得木材、加大林分收益方面考虑,都应该以间伐小径阶的林木为主,注重培育I、II级木,间伐III, IV级木;20～25 a长白落叶松工业人工林间伐后的保留经营密度以0.7为宜。     

长白落叶松人工林心材变化规律

依据黑龙江省孟家岗林场49株人工落叶松1179个圆盘和轮盘数据,分析了心材半径的纵向变化规律.结果表明: 心材半径随树高增高而逐渐减小,与树干外形基本一致,其中去皮半径(XR)、胸径(DBH)及形成层年龄(CA)与心材半径之间关系较显著,利用逐步回归分析建立落叶松心材半径(HR)和面积(HA)模型:HR=b₁+b₂XR²+b₃CA+b₄XR, HA=b₁+b₂DBH·XR+b₃CA+b₄DBH·XR².应用AIC、BIC、对数似然值以及似然比检验等模型评价指标,对利用样地、样木效应拟合的心材半径和面积模型进行比较.当考虑样木效应拟合心材半径和面积模型时,将b₁、b₂、b₃作为混合参数得出的模型最好.混合模型的预测精度高于基本模型.在应用上,总体心材半径和面积可以通过混合模型来预测.采用Beta回归模型模拟了心材比例,模型中各参数均显著,决定系数较高,模型模拟效果较好.     

基于CO2FIX模型的长白落叶松人工林碳汇和木材生产模拟

本研究以帽儿山地区长白落叶松人工林为对象,基于样地调查和文献数据,利用CO₂FIX模型定量模拟轮伐期(30、40、50、60年)、立地指数(12、16、20 m)和初植密度(2500、3333、4444 株·hm^-2)对长白落叶松人工林碳平衡过程的影响,并构建林分尺度下生物量碳库、土壤碳库和林产品碳库之间的碳流通过程。结果表明: CO₂FIX模型对帽儿山地区长白落叶松人工林生物量和蓄积量的生长过程模拟结果具有较高的可靠性,模拟值和实测值平均相对误差分别为6.4%和3.7%。在初植密度3333 株·hm^-2、立地指数16 m、轮伐期40年的基准条件下,长白落叶松人工林总碳储量及各碳库碳储量均随轮伐期呈周期性变化。林分总碳储量和蓄积量均随轮伐期的延长、立地指数的提升和初植密度的增加而增加。当轮伐期分别延长10年和20年时,林分碳储量分别增加12.2%和31.2%,林分蓄积增加36.7%和67.8%;而当轮伐期缩短10年时,林分碳储量和蓄积量则分别降低20.9%和40.4%。与初植密度2500 株·hm^-2相比,初植密度为3333和4444 株·hm^-2时,林分碳储量增长率分别为27.8%和50.9%,蓄积量增长率分别为27.4%和49.1%。当立地指数在12～20 m范围时,每提高4 m,林分碳储量增长36.0%、40.3%,蓄积量增长39.3%、44.2%。在一个轮伐期内,每公顷长白落叶松人工林可固定约271.57 t C;当轮伐期结束时,约有27.47和56.75 t C流转到土壤和木材产品碳库中。因此,当立地条件较好时,采用较高初植密度(4444 株·hm^-2)和较长轮伐期(60年)的管理模式更有利于长白落叶松人工林碳汇和木材效益的最大化。     

长白落叶松、日本落叶松和兴安落叶松幼苗光合作用特性比较研究

研究长白落叶松(Larix olgensis Herry.),日本落叶松(Larix kaempferi Carr.) 和兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)当年生和一年生幼苗的光合作用日变化、季节变化和光响应曲线,结果表明：①三种植物中,长白落叶松、日本落叶松当年生和一年生幼苗和兴安落叶松当年生幼苗光合速率日变化都呈双峰曲线,具有明显的“午休”特征。兴安落叶松一年生幼苗的光合速率日变化呈单峰曲线。②日本落叶松的光饱和点 (LSP) 最高,兴安落叶松光补偿点（LCP）最低。③三种落叶松的一年生幼苗都是在生长中期表现出最大的光合能力。从年龄来看,落叶松当年生幼苗在生长初期和生长中期的光合能力要低于一年生幼苗,但在生长后期高于一年生幼苗。④从种来看,生长初期,当年生和一年生幼苗的最大净光合速率(P_max)均为日本落叶松＞兴安落叶松＞长白落叶松;生长中期,当年生幼苗的P_max规律与生长初期相似,一年生幼苗的P_max为长白落叶松＞日本落叶松＞兴安落叶松;生长后期,当年生幼苗的P_max为长白落叶松＞兴安落叶松＞日本落叶松,一年生幼苗的P_max与生长中期一年生幼苗的规律正好相反。通过分析我们得到结论：三个树种在生长季节相同阶段具有不同的光合特性;每个种不同年龄和生长季节不同阶段也表现出不同的光合特性;三个树种中,长白落叶松幼苗对光抑制引起的光合器官损伤的修复能力最强,日本落叶松次之,兴安落叶松最弱;日本落叶松幼苗较喜光,光合作用能力较强,不易发生光抑制,而兴安落叶松幼苗较耐阴。因此在育苗和造林时应考虑不同树种的光合特性调节最佳的光照条件。     

长白山落叶松林下笃斯越桔群落生物量的空间分布

以长白山区落叶松林下笃斯越桔群落为研究对象,调查其群落的地上、地下各部分的生物量及其空间分布规律。结果表明:地上部枝条生物量主要分布在50cm高度以下,基径3～5mm粗枝的生物量在地上部分各级别中所占比重最大。笃斯越桔地下部生物量较大,占总生物量的75.2%～92.6%;地下部生物量主要集中在死苔藓层内,占总根量的66.3%～85.0%,而其中<1mm细根所占比重最大,为该层总根量的42.6%～82.7%。在泥炭层内笃斯越桔根系占总根量的12.3～29.7%,比重较小。笃斯越桔的根系生物量占所有植物根系生物量的8.8%～60.7%,笃斯越桔以细根为主。本研究结果为笃斯越桔资源的合理开发与保护利用以及生态系统碳汇功能评估等提供了基础。     

长白落叶松种群地理变异研究

根据17年生长白落叶松种源试验资料,从生态遗传学的观点出发,采用典型相关分析等方法,揭示了长白落叶松地理变异规律可以认为,以海拔垂直梯度为主、纬向渐变为辅的连续型变异;低海拔、低等效纬度的小北湖种源是长白落叶松优良基因资源中心,生长较快、生长期较长;水热因子的综合选择作用是长白落叶松地理变异的重要因素,其中温度是主导因子;在地理种群的遗传分化中,生长性状的分化最为明显,可以作为种源区区划的主要性状;从长白落叶松分布的低等效纬度地区向高等效纬度地区调种(一般不超过2个等效纬度),可望获得较大的遗传增益.     

人工长白落叶松幼龄林树冠比叶重

比叶重(LMA)是构建生态系统过程模型的重要参数之一,准确预测树冠比叶重的动态变化对提高模型精度有重要意义.本研究以黑龙江省尚志市帽儿山林场人工长白山落叶松为对象,分别在生长季针叶不同发育时期对树冠内不同垂直位置的针叶比叶重进行测量,分析针叶比叶重在树冠垂直方向及针叶不同发育时期的变化规律,探讨导致其时间和空间差异的主...     

不同指数施肥方法下长白落叶松播种苗的需肥规律

为了探讨长白落叶松苗木的最适N含量和供N速率,应用3种不同指数施肥方法在大田条件下进行试验。结果表明:经过111d的生长,供N总量为30mg.株-1的指数施肥处理下的苗木可以获得相对较高的生物量积累和N含量水平,该处理还可以使得苗木在103d的生长中获得0.29 m.g株-.1d-1的N添加速率。在该速率下,苗木生物量、N含量和N吸收效率分别可以达到637.80 m.g株-1、8.10 m.g株-1和41.77%。根据生物量和N含量随着供N量增加的二项式回归拟合结果,在111d的生长过程中24.3—33.7m.g株-1的供N总量可以使得苗木获得较高的生物量积累水平和N利用效率。试验设置的总供N量为30 m.g株-1的处理优于60 m.g株-1或70 m.g株-1。