长白山红松阔叶混交林林冠空隙树种更新动态规律的研究

分析了长白山红松阔叶混交林林冠空隙(Gap)内更新树种的数量特征.结果表明, 在34个林冠空隙中, 更新乔木树种出现频度为7.27%, 更新灌木树种出现频度为21.02%, Gap形成后, 阳性先锋树种首先侵入, 出现频度较高, 占据较宽的生态位, 随着Gap年龄的增加, 树种间的竞争逐渐增大, 阳性树种的生长逐渐受到限制, 阴性树种逐渐增多;Gap年龄与Gap郁闭度和Gap面积呈负相关, Gap面积与树种出现频度呈负相关;Gap年龄主要分布在5～15a和46～55a两段期间, 树种出现频度与Gap年龄存在着密切关系, 当Gap年龄小于25a时, 二者呈正相关;当Gap年龄在25～40a时, 二者呈负相关;当Gap年龄大于40a时, 树种出现频度趋于稳定;34个Gap内4种主要乔木更新树种和4种主要灌木更新树种的胸径均基本上呈正态分布, 乔木更新树种的最高点胸径为4～6cm径级, 灌木更新树种的最高点胸径为1.2cm径级.     

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.     

长白山阔叶红松林3个主要树种的非结构性碳储存特征

非结构性碳水化合物(NSC,包括可溶性糖和淀粉)作为树木生命代谢的关键物质之一,在树木器官中的储存特征受到了广泛关注,但NSC在器官内部具有不同功能的组织间(韧皮部与木质部)的分配和权衡还不清楚.本研究以长白山阔叶红松林的3个优势树种——红松、水曲柳和紫椴为研究对象,对比分析NSC在根、树干韧皮与木质部中的浓度和分配特征.结果表明: 树木韧皮部和木质部间的NSC浓度差异显著,总体分配趋势为韧皮部以可溶性糖为主,而木质部以淀粉为主.树干外侧(以年轮划分,0～20年)、中段(20～40年)和内侧(>40年)的NSC浓度在不同树种间差异显著,而根中的差异不显著.红松和水曲柳树干韧皮部可溶性总糖浓度显著高于紫椴,在木质部中差异不显著.本研究结果表明,树体内部NSC在韧皮部和木质部上的分配存在明显分异,这与树种的演替阶段及组织的功能进化有关.研究结果对于深入理解温带树木的碳储存特征和分配机理具有参考意义.     

长白山阔叶红松林树木短期死亡动态

树木死亡是森林群落动态的重要过程,是多种因素共同作用的结果.本文基于长白山阔叶红松林25 ha样地2004年和2009年两次调查数据,从物种组成、数量特征、径级结构和空间分布等方面分析了5年间样地中死亡树木的特征.结果表明:5年间样地DBH≥1 cm的独立个体树种数由52变为51,3个树种因权有的1个个体死亡而消失,新增2个树种;独立个体数从36,908变为34,926,死亡个体数为4,030,死亡个体数占2004年个体总数的10.9%,新增个体数为2,048,独立个体数净减少1,982;死亡量大的树种其新增量也较大,灌木树种的死亡量和新增量均多于乔木树种;有5个树种的平均胸径减小,44个树种平均胸径增加;从死亡个体的径级结构来看,小径级个体死亡较多,大径级个体死亡少,5 cm以下的死亡个体占总死亡量的81.5%,不同林层的优势树种死亡个体的径级分布与2004年该树种的径级分布基本相同;不同树种死亡个体的空间分布具有较大差异,不同林层的优势树种死亡个体空间格局主要以聚集分布为主,小径级死亡个体在小尺度呈聚集分布,在其他尺度呈随机分布,中径级和大径级死亡个体在各尺度上都呈不同程度的随机分布.     

东北红豆杉雌雄植株径向生长对邻体竞争和气候因子的响应

通过树木年轮学方法, 研究了树木性别、大小、邻体竞争和气候因子(温度和降水)对东北红豆杉(Taxus cuspidata)径向生长的影响。研究表明, 性别和树木大小对东北红豆杉径向生长影响显著, 雄株的径向生长速率显著大于雌株(p=0.023)。东北红豆杉雌、雄植株径向生长速率均与邻体竞争强度显著负相关(p<0.05), 并且邻体竞争对雌株径向生长的负效应更大。树木气候学分析表明, 东北红豆杉雌、雄植株径向生长对气候因子的响应不同。雌株径向生长量与前一年8月、前一年10月平均温度显著负相关, 雄株径向生长量与月平均温度不显著相关。雌株径向生长量与当年1月的降水量显著负相关, 而雄株径向生长量与当年8月的降水显著负相关。     

亚热带常绿阔叶林9个常见树种的生物量相对生长模型

生物量相对生长模型作为一种简便且有效的生物量估算方法,已得到广泛应用.国内偏重于针叶林或阔叶纯林的生物量相对生长模型研究,而在估算多树种阔叶林的生物量时,一般选用混合物种的生物量相对生长模型,这会导致估算结果产生较大误差.本文在亚热带常绿阔叶林典型分布区随机设置了33块样地,针对栲树、鹿角锥、钩锥、石栎、猴欢喜、虎皮楠、赤杨叶、乳源木莲和少叶黄杞9个常见的树种,构建了单物种及混合物种的生物量相对生长模型,并探讨了单物种模型及混合物种模型间估算误差的差异.结果表明:以D(胸径)和D2H(胸径的平方乘以树高)为自变量,分别构建混合物种模型,其中树枝、树叶、树根、地上和整株生物量是以D为自变量的模型为优,但树干生物量是以D2H为自变量的模型为优.将树高引入以D为自变量的单物种模型后,6个树种单物种模型的解释能力呈不同程度的下降趋势,最高下降5.6%(猴欢喜).与以D和D2H为自变量的混合物种模型相比,8个树种单物种模型的SEE(估计值的标准差)出现下降;对不同器官而言,其单物种模型的SEE不同程度地下降,最高达13.0%和20.3%(树枝).不考虑种间和模型形式间的差异,将会严重影响生物量碳库及其动态评估的准确性.因此,为提高生物量估算的准确性,应综合考虑种间和模型形式间的差异.     

长白山群落交错带长白松和鱼鳞云杉径向生长对气候变暖的响应

长白山是典型的温性针阔叶混交林分布区,也是受全球气候变化影响最为显著的地区之一.为了解该区森林生态系统对气候变化的响应,本研究选取该区阔叶红松林与云冷杉林(又称暗针叶林)群落交错带内优势乔木树种长白松和鱼鳞云杉作为对象,获取树木年轮宽度资料建立标准年表,明确限制2个树种径向生长的关键气候因子.结果表明:长白松和鱼鳞云杉...     

长白山阔叶红松林5种主要树种水分利用效率与叶片养分特征

以长白山阔叶红松林中5种优势树种(红松、水曲柳、色木槭、蒙古栎、紫椴)为研究对象,利用稳定碳同位素技术分析了植物的水分利用效率(WUE),测定了叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)3种营养元素的含量用以分析植物对养分的利用特征,并综合分析了植物WUE与叶片养分含量之间的关系.结果 表明:冠层不同位置微气象因子的差异导致WU...     

不同纬度阔叶红松林红松径向生长对气候因子的响应

运用树木年轮气候学方法,研究了不同纬度阔叶红松林红松径向生长趋势及其与气候因子的关系,以期揭示不同纬度红松径向生长对气候因子响应的差异以及气候变化影响下红松的动态特征、适应性及敏感性.结果表明: 不同纬度红松径向生长对当地气候因子的响应存在差异,最南部的白石砬子自然保护区红松径向生长与生长季的平均相对湿度呈显著正相关,与平均最高气温呈显著负相关.中部的长白山自然保护区的低海拔区域红松径向生长与生长季的水分因子(降水、相对湿度和帕尔默干旱指数PDSI)呈显著正相关,而与平均最高气温呈显著负相关;凉水自然保护区红松径向生长与生长季的水分因子(相对湿度和PDSI)呈显著正相关,与气温因子(平均气温和平均最高气温)呈显著负相关.而最北部的胜山自然保护区红松径向生长则与大部分月份的气温因子呈显著正相关.当年6月气候因子是影响所有纬度红松径向生长的关键气候因子,4个样地都与当年6月平均最高气温呈显著负相关.在气温不断上升的近40年,最南部的红松径向生长呈显著下降趋势,最北部呈显著上升趋势,中部的变化不显著.如果未来气温升高而降水不变,红松分布区可能缩小.     

长白山红松不同树高处径向生长特征及其对气候的响应

利用长白山红松不同树高(0.3、1.3、4、10、15、20、25 m)处的径向生长资料,分析各树高处径向生长特征,建立红松生长与气候因子的相关关系,以期完善红松种群对气候变化的响应机制。结果表明:(1)红松不同树高处年径向生长量变化趋势基本一致,除在1980年前后,20 m处径向生长量出现异常增加外,其他各高度径向生长均出现下降趋势,红松基部和顶端(0.3、1.3 m和20 m)处径向生长年际变化更明显。随着树高增加,各处年径向生长率有所降低,0.3m处生长速率最大,且与10 m和15 m处径向生长差异显著(P < 0.05)。(2)不同树高处径向生长对气候因子的响应存在明显差异,10 m树高是红松径向生长对温度和降水响应差异的分界线。10 m以下红松径向生长主要受到生长季温度的负作用,尤其是4 m处,与当年生长季初期(4月和5月)温度显著负相关(P < 0.05)。0.3 m和1.3 m处径向生长分别与上年9月平均温度显著正相关(P < 0.05),当年6月平均和最高温度显著负相关(P < 0.05)。随着树高上升,降水对径向生长的促进作用增强,而温度对径向生长的作用也发生改变。10 m(含)以上则受到温度和降水的共同作用。10 m处径向生长对气候因子响应最敏感,受到当年生长季高温的抑制作用,还与上年和当年生长季末(9月)降水显著正相关(P < 0.05)。15 m处径向生长与上年9月最低温度和降水显著正相关(P < 0.05),而与当年5月月平均温度显著负相关(P < 0.05)。20 m处径向生长与当年3月月平均、最低和最高温度,当年7月月平均温度以及当年5月降水显著正相关(P < 0.05),而与当年1月降水显著负相关(P < 0.05)。     

长白山红松针阔叶混交林主要树种树干呼吸速率

采用土壤呼吸气室,于2003年4—10月原位测定了长白山红松针阔叶混交林主要树种红松、蒙古栎、水曲柳和紫椴的树干呼吸, 监测了树干温度及林内温度. 结果表明: 4个树种的树干呼吸速率均有明显的季节变化, 其中7月的呼吸速率最高, 10月最低, 呈单峰曲线. 各树种的树干呼吸速率日变化均为“S”型曲线, 并在4:00达到最低,而呼吸速率峰值出现时间有所不同,红松、蒙古栎、水曲柳和紫椴的呼吸速率峰值分别在18:00、20:00、16:00和14:00.不同树种的树干呼吸对温度变化的响应也不相同, 其树干呼吸Q₁₀值在2.24～2.91之间变化,为水曲柳＞蒙古栎＞红松＞紫椴.     

长白山阔叶红松林昆虫多样性研究

通过季节性观察,系统地研究了长白山阔叶红松林昆虫类群及其多样性．结果表明,长白山阔叶红松林已知的森林昆虫26目131科1162属1960种,其中森林害虫11目105科881种、重要森林害虫638种;森林昆虫群落中植食性昆虫类群总数所占比重最大,天敌昆虫群落中以捕食性类群总数所占比重最大．植食类群、寄生性类群和捕食类群全年的均匀度指数分别为0．884、0．830和0．806．各类群问季节变动系数的大小顺序为捕食类群>寄生性类群>植食类群．     

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。     

长白山阔叶红松林树木种群动态的长期监测

基于1981-2016年对长白山阔叶红松林固定样地(面积 1 hm²)4次调查的监测数据,研究了阔叶红松林树种组成与结构的变化特征,分析了各树种的径阶分布、空间分布、数量变化等.结果表明: 35年间,林分的树种组成变化不大,林分总密度呈下降趋势.总胸高断面积和蓄积量分别为 43～45 m²·hm^-2和474～496 m³·hm^-2,其中,红松的优势度最大,胸高断面积和蓄积量分别占57.8%～59.7%和62.5%～65.4%.所有优势树种的空间分布无明显变化,均呈随机分布.其中,红松的径级结构呈近似正态分布,乔木层全部树种的径级结构呈倒 “J” 型分布.小径级(10～26 cm)死亡个体的绝对数量最多,死亡比例为30%,而中径级(30～50 cm)死亡比例最高,为30%～50%.乔木层中除色木槭外的主要树种均没有明显进阶,死亡率高于更新率,特别是红松,完全没有更新或进阶,种群处于衰退状态.原始阔叶红松林中红松、紫椴等优势树种的更新受到阻碍,这些树种的种群维持可能需要自然干扰.     

长白山阔叶红松林乔木幼苗组成及多度格局的影响因素

以长白山原始阔叶红松林样地为平台,以样方中胸径小于1 cm的乔木幼苗为研究对象,基于2018年两次的幼苗调查数据,利用广义线性混合模型分析影响群落乔木幼苗多度的生物邻体和生境因素。结果表明:该样地所有幼苗样方共调查到10064株乔木幼苗,累计17个物种,分属9科9属,水曲柳幼苗多度极高,在乔木树种幼苗中占优势地位;在群落水平,幼苗多度与异种大树效应、草本密度和林冠开阔度呈显著正相关,与草本盖度和土壤含水量呈显著负相关;在物种水平,水曲柳和紫椴幼苗多度的影响因素与群落水平筛选后的结果一致,红松幼苗多度与异种大树效应呈正相关,与同种大树效应及林冠开阔度呈负相关。该研究证实了生物邻体和生境因素共同影响幼苗多度格局,并且生物邻体和生境因素的相对重要性随幼苗物种种类不同而变化。     

长白山红松阔叶林不同演替阶段优势种的变化

以皆伐后长白山红松阔叶林4个不同演替阶段的林分为对象,分析其群落和优势树种的变化特征.结果表明:在长白山红松阔叶林不同演替阶段中,乔木树种的丰富度、Shannon多样性和Simpson优势度变化较小,多度和均匀度变化较大.随着演替的进程,群落的优势树种组成发生变化,种数逐渐减少,优势种的胸高断面积加和和最大重要值逐渐增加,说明不同演替阶段群落的优势种地位不断提高.长白山红松阔叶林的演替过程是白桦、山杨、黄檗、春榆等阳性或半阴性树种不断减少,而紫椴、水曲柳、红松、色木槭等阴性树种不断增加的过程.     

东北地区阔叶红松林的群落结构及其物种多样性比较

利用在长白山、小兴安岭、张广才岭设置的 9个样方的调查资料 ,对我国东北地区阔叶红松林的群落结构及其物种多样性进行了对比分析。结果表明 ,在 9个样方共记录到物种 137种 ,隶属于 5 3科 98属。利用TWINSPAN将 9个样方分为 3组 4个类型 ;同时 ,TWINSPAN还将 2 7个乔木种划分为 7个群落类型。不同样方的群落结构指标相差较大 ,这与群落所处的环境、地理位置以及年龄有关。平均胸径与立木密度之间呈幂函数关系 ,后者随前者增加而递减。群落结构特征之间存在显著的关系 ,但与物种丰富度的关系不显著。对于多样性(H′)和均匀度 (E)来说 ,一般有草本层 >灌木层 >乔木层的趋势 ;而在各自的取样面积内 ,物种丰富度 (S)差异不大。对所有调查区域内的植物而言 ,长白山的阔叶红松林在三地中拥有最高的丰富度 ,并且这主要来源于草本层和灌木层的贡献 ,乔木层的丰富度在三地并没有明显差异。