1987年大兴安岭特大火灾后不同管理措施对落叶松林的长期影响

采用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了3种不同经营措施(假设1987年未发生特大火灾,完全依靠天然更新(M₁);1987年特大火灾发生后依靠天然更新(M₂)和火灾后采取目前森林经营措施 (M₃))下图强林业局落叶松及其成过熟林300年的动态变化.结果表明:林业局整体水平上,M₁和M₃方案下落叶松林面积占森林总面积的比例明显高于M₂方案.M₃方案下落叶松面积比例开始时低于M₁方案,但由于大规模的人工更新,随后迅速增加,约100年后赶上M₁方案.不同经营措施对落叶松面积百分比影响较大,并对其年龄结构有显著影响.M₁方案下落叶松成过熟林面积比例明显高于M₂方案;而在M3方案下,由于火后10年大规模的森林采伐,落叶松成过熟林的面积比例锐减,随后逐渐增加,但需要近100年才能达到并超过其他2种方案.此外,在火烧区和未火烧区,落叶松及其成过熟林在不同经营措施下的变化趋势存在明显差异.     

1987年大兴安岭特大火灾后北坡森林景观生态恢复评价

通过空间直观景观模型(LAND IS)来探讨大兴安岭北坡1987年特大森林火灾后,在目前这种恢复方案下以及完全依靠天然更新下森林景观的长期动态,通过对比研究来评价目前所采取的恢复措施是否能够有效地恢复森林资源。研究结果表明:1987年大火后所采取的恢复措施可以在很大程度上增加针叶树种在该区所占的比例,而相应地降低阔叶树种的比重。由于在目前的恢复措施下,不仅大面积地种植针叶树种,同时也采伐了大量的成、过熟林,使落叶松和樟子松的蓄积量在开始阶段不仅没有增加,反而有大幅度的下降。但最终,所更新的幼苗逐渐成材,落叶松和樟子松的蓄积量逐渐超过天然更新下的。在演替前期,白桦的蓄积量在这2种模拟方案下相差不大;而在演替后期,白桦在天然更新方案下的蓄积量要高于在目前恢复措施下的蓄积量。另外,物种在不同的区域的变化动态又有较大的差异。在重度火烧区,由于人为种植大量的针叶树种,使它们所占的面积比例明显高于完全依靠天然更新下其在重度火烧区所占的比例;而阔叶树种则相反,在完全依靠天然更新方案下所占的面积百分比明显高于在目前恢复方案下的比例。而在未火烧和轻中度火烧区,由于火后人为采伐大量的落叶松和樟子松,使这2个树种在该区所占的比例在开始100多年里要低于完全依靠天然更新下的比例,随后逐渐高于天然更新下所占的比例,但相差不大;阔叶树种则正好相反。另外,目前恢复方案不仅极大地改变了主要物种在该区所占的比例,而且还明显的影响了它们的空间分布格局。     

不同针阔树种造林比例下小兴安岭森林景观的动态模拟

采用空间直观森林景观模型（LANDIS）模拟了不同针、阔树种造林比例（P1,100%阔叶树;P2,70%阔叶树、30%针叶树;P3,50%阔叶树、50%针叶树;P4,30%阔叶树、70%针叶树;P5,100%针叶树）和采伐后完全依赖天然更新（P6）6种预案下2001—2201年小兴安岭友好林业局森林景观的动态变化.结果表明：人工更新造林措施可以有效地促进研究区森林资源的恢复,但单一营造针叶树的预案会使其阔叶树的面积百分比低于P6预案,而单一地营造阔叶树会导致该预案下针叶树的面积百分比低于P6预案;随着针叶树种造林比例的增加,针叶树（红松和落叶松）所占面积比例随之增加;随着阔叶树种造林比例的增加,阔叶树（蒙古栎）所占面积亦随之增加;人工更新造林措施减少了研究区白桦的分布面积.不同的造林措施不仅改变树种所占的面积百分比,还影响其空间格局：随着针叶树种造林比例的增加,针叶树（红松和落叶松）的聚集度指数随之增加;随着阔叶树种造林比例的增加,阔叶树（蒙古栎）的聚集度指数随之增加;人工更新造林措施对白桦的聚集度指数无明显影响.     

森林采伐方式对森林景观的影响模拟——以大兴安岭呼中林区为例

干扰对森林景观变化的影响是一个长期的过程,传统的定位观测很难探究大空间尺度上干扰对森林景观的长期影响,模型模拟是目前常用的研究方法.本研究采用空间直观景观模型(LANDIS),模拟大兴安岭呼中林区在无采伐、皆伐、渐伐和择伐共4种预案下300年内森林景观的长期动态变化.选取落叶松和白桦为典型代表,以平均斑块面积、物种面积比例、聚集度以及年龄结构为指标,探讨不同采伐方式对森林景观的长期影响.结果表明:采伐降低了落叶松的面积比例,提高了白桦的面积比例,不同采伐方式之间差异不明显;采伐降低了落叶松的聚集度,提高了白桦的聚集度,皆伐预案高于其他预案;采伐在模拟前期降低了落叶松的平均斑块面积,提高了白桦的平均斑块面积;采伐提高了落叶松和白桦的中幼龄林比例,皆伐预案下白桦中幼龄林面积增加最明显.采伐使森林生态景观破碎化,皆伐预案下森林景观破碎化最为严重.建议,在采伐强度相同的条件下,尽量采用择伐方式,降低森林采伐对森林生态系统的影响,进而促进森林生态系统健康稳定的发展.     

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.     

大兴安岭森林火灾中主要乔木树种含碳气体释放总量的估算

应用排放因子法估算了1980—2005年间大兴安岭林区森林火灾中5种主要乔木树种含碳气体总的释放量.结果表明：不同乔木树种燃烧释放含碳气体的排放因子不同,其中樟子松的CO₂平均排放因子最大, 山杨的CO₂平均排放因子最小;落叶松和山杨的CO和C_xH_y平均排放因子最大,山杨和落叶松的CO和C_xH_y平均排放因子最小.结合5种主要乔木树种各器官的含碳率和总生物量,得出25年间5种乔木共释放CO₂ 16.58 Tg、CO 1.61 Tg、C_xH_y 0.54 Tg. 其中落叶松的CO₂、CO和C_xH_y释放量分别为5.00、0.63和0.05 Tg; 樟子松为0.225、0.023和0.003 Tg; 白桦为11.22、0.83和0.41 Tg;山杨为0.022、0.004和0.00034 Tg;蒙古栎为3.12、0.13和0.062 Tg.     

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。     

模拟酸雨胁迫下硅对髯毛箬竹光合特性的影响

以髯毛箬竹为试验材料,研究了模拟酸雨胁迫(pH 3.0)下硅对髯毛箬竹叶片叶绿素相对含量、光合作用日变化以及叶绿素荧光特性等的影响.结果表明:20和100 mg·L^-1 Na₂SiO₃预处理可以不同程度地抑制酸雨胁迫下髯毛箬竹叶片叶绿素含量的显著下降,且以100 mg·L^-1浓度处理效果最佳,叶绿素含量可提高22.7%,而高浓度(500 mg·L^-1)预处理则无缓解作用-酸雨胁迫下,髯毛箬竹光合“午休”现象加重,日平均净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和气孔限制值(L_s)明显降低,而胞间CO₂浓度(C_i)增大,经过20～100 mg·L^-1硅预处理后,P_n、G_s、L_s不同程度增加,而C_i有所降低,且以100 mg·L^-1硅预处理效果最佳,日平均P_n增加39.2%.酸雨胁迫下,箬竹PSⅡ最大荧光(F_m)、最大光化学效率(F_v/F_m)、潜在活性(F_v/F_o)、有效光化学效率(F_v′/F_m′)、最大荧光产额(F_m′)、光化学淬灭系数(q_P)、非光化学淬灭系数(q_N)、PSII实际光化学效率(Φ_PSⅡ)降低,暗适应和光适应下的最小荧光产额F_o、F_o′ 则升高;而100 mg·L^-1硅预处理明显抑制了胁迫下各荧光参数的变化,F_v/F_m、F_v/F_o、F_v′/F_m′和Φ_PSⅡ分别增加35.2%、146.2%、55.0%和24.3%.说明外源适宜浓度硅预处理能有效地缓解酸雨胁迫导致的髯毛箬竹光合活性下降和光合系统损伤,从而提高胁迫下植物的光合能力.     

小兴安岭森林沼泽甲烷排放及其影响因子

 利用静态箱-气相色谱法, 对小兴安岭5种森林沼泽生长季甲烷(CH₄)排放通量进行研究, 并探讨了温度、地下水位和植被等主要环境因子对CH₄排放的影响。结果表明: 毛赤杨(Alnus sibirica)沼泽、落叶松(Larix gmelinii)-藓类(Moss)沼泽和落叶松-泥炭藓(Sphagnum spp.)沼泽的CH₄排放有明显的季节变化规律, 而白桦(Betula platyphylla)沼泽和落叶松-苔草(Carex schmidtii)沼泽CH₄通量的季节变化相对较小。落叶松-泥炭藓沼泽有爆发式CH₄通量现象出现, 对生长季CH₄排放通量影响较大。在生长季内落叶松-泥炭藓沼泽、毛赤杨沼泽和白桦沼泽为大气CH₄的源, 而落叶松-苔草沼泽和落叶松-藓类沼泽为大气CH₄的汇, 生长季CH₄的平均排放通量分别为(56.08 ± 200.38)、(15.34 ± 14.89)、(0.64 ± 0.88)、(–0.88 ± 1.76)和(–0.94 ± 3.00) mg·m^–2·d^–1。除落叶松-泥炭藓沼泽外, 不同森林沼泽类型间CH₄排放通量随地下水位升高而增大; 地下水位在–34.5 ~ –30.8 cm之间可能存在CH₄源与汇的临界点, 季节平均地下水位低于这一位置的森林沼泽为大气CH₄的汇。温度对森林沼泽CH₄通量的影响比较复杂, 二者间可能为正或负的显著(p＜0.05)或非显著(p＞0.05)相关关系。CH₄通量与乔木地上生物量有较强的负相关性, 这有可能成为小兴安岭森林沼泽CH₄通量的最佳预测因子。     

黑龙江省帽儿山林区6种主要林分类型凋落物研究

对帽儿山林区水曲柳、落叶松等六种主要林分的年凋落量、凋落物组成及分解动态进行了观测。结果表明：(1) 六种林分的年凋落量分别为水曲柳(5.57 t·hm^-2)、蒙古栎(4. t·hm^-2)、山杨(4.27 t·hm^-2)、落叶松(4.08 t·hm^-2)、红松(5.62 t·hm^-2)、樟子松(5.56 t·hm^-2);(2) 六种林分其叶的年凋落量占年总凋落量的比例明显大于其它组分,是其凋落物中的主要组成部分;(3) 经过近1a时间的分解,测得六种林分凋落叶分解速率依次为：水曲柳>樟子松>落叶松>山杨>蒙古栎>红松;经模拟研究表明,水曲柳凋落叶95%分解需3.5 a;蒙古栎需8.0 a;山杨需6.7 a;落叶松需6.6 a;红松需8.8 a;樟子松需4.4 a。     

长白山三种林型对蛾类群落结构和多样性的影响

选择长白山阔叶红松林、白桦林和落叶松林3种林型,对各林型蛾类的群落结构和多样性进行了比较。结果表明:蛾类各科(亚科)在3种林型中的比例分配明显不同。阔叶红松林中尺蛾科数量占优绝对优势,占47.0%,其次是舟蛾科,为9.3%。优势种为台褥尺蛾,占17.2%;从蛾类总种数和蛾类个体总数上看,白桦林中蛾类物种丰富度、多度和多样性指数明显高于阔叶红松林和落叶松林,优势度指数则最低;白桦林的优势种有尘尺蛾、枞灰尺蛾和双星白枝尺蛾;在落叶松林中,灯蛾科、波纹蛾科和枯叶蛾科的多度都比阔叶红松林和白桦林高,其优势种为阿泊波纹蛾。     

受干扰长白山阔叶红松林林分组成及冠层结构特征

通过样地调查对不同干扰方式产生的过伐天然林、次生白桦林和人工落叶松林等群落的结构组成进行分析和分类探讨 ,并选取了林窗片断和叶面积指数两个能表示群落冠层结构的指标进行分析。结果表明 ,林窗片断值分别为 :原始阔叶红松林 0 194、原始阔叶类 0 185、结构转换型 0 315、结构保留型 0 36 3、结构破坏型 0 2 35、严重干扰类型 0 5 5 0、次生白桦林0 2 13和人工落叶松林 0 2 2 7;叶面积指数分别为 :原始阔叶红松林 1 76 6、原始阔叶类 1 6 80、结构转换型 1 2 5 0、结构保留型 1 0 2 8、结构破坏型 1 5 5 0、严重干扰类型 0 6 35、次生白桦林1 731和人工落叶松林 1 4 73。     

樟子松人工固沙林天然更新特征

采用比较分析与野外调查的方法。对沙地樟子松人工林天然更新特征进行了研究,能够进行天然更新的引种地区天然更新在时间上是不连续的,与特定年份的某些降水因子密切相关;在空间上主要有3种更新方式;林隙更新,林缘更新,阔叶林下更新;天然更新幼树生长情况与人工林的生长差异不大。     

凉水自然保护区松鼠和星鸦贮食生境选择差异

2003 年9 月30 日～2005 年10 月8 日,在黑龙江凉水国家级自然保护区,应用样方调查法, 采用Vanderploeg和Scavia 选择系数Wi和选择指数Ei作为衡量指标,对松鼠和星鸦贮食生境选择进行了研究。结果表明, 二者贮食生境选择优先顺序略有不同,松鼠偏爱的贮食生境依次是: 云杉林、原始红松林、人工红松林、针阔混交林、人工云杉林、白桦林、针叶混交林、人工落叶松林、阔叶混交林、冷杉林和其它。星鸦对贮食生境的偏爱程度依次为: 人工红松林、原始红松林、云杉林、人工云杉林、针阔混交林、阔叶混交林、白桦林、针叶混交林、人工落叶松林、冷杉林和其它。在对贮食微生境因子的选择利用上, 二者大致相同,只是在对优势灌丛的选择上略有差异, 松鼠优先选择在狗枣猕猴桃优势灌丛内贮藏红松种子, 而星鸦优先选择在刺五加优势灌丛内贮食。松鼠和星鸦贮食生境选择的差异将对随后的红松天然更新过程产生不同的影响。     

透光抚育强度对小兴安岭“栽针保阔”红松林凋落物水文效应的影响

为了揭示“栽针保阔”及透光抚育在恢复东北温带地带性顶极植被阔叶红松林过程中对凋落物层水文效应的影响规律,采用样地调查法和室内浸泡法,同步测定小兴安岭山杨-红松林、白桦-红松林和蒙古栎-红松林(冠下栽植红松25～35年)在不同透光抚育强度(对照,轻、中、强度透光抚育)下的凋落物量、凋落物持水过程、最大持水量、最大拦蓄量和有效拦蓄量。结果表明: 透光抚育对3种林型凋落物蓄积量(7.32～15.58 t·hm^-2)影响不同,使蒙古栎-红松林(各强度)、山杨-红松林(轻、中度)及白桦-红松林(强度)分别显著提高24.3%～34.6%、15.3%～19.3%和27.1%。凋落物未分解、半分解层的持水量(W)、吸水速率(V)随浸泡时间(t)变化符合W=alnt+b(R²＞0.908)、V=ktⁿ(R²≥0.999)函数关系。各透光抚育(除强度透光抚育山杨-红松林外)使3种林型凋落物层最大持水量(17.86～45.12 t·hm^-2)、最大拦蓄量(16.10～34.19 t·hm^-2)和有效拦蓄量(13.42～27.42 t·hm^-2)分别显著提高30.1%～74.8%、27.4%～83.6%和26.7%～86.0%,且改变了各林型间凋落物层有效拦蓄量的差异。透光抚育显著增强了中期“栽针保阔”红松林凋落物层的水文生态功能,蒙古栎-红松林、山杨-红松林和白桦-红松林依次采取轻、中和强度透光抚育的效果最佳。     

蒙古栎红松林物种组成和结构动态的研究

 通过对蒙古栎红松林3个年龄阶段物种和结构动态的研究,结果表明,该类型森林的更新状况良好,早期阶段红松(Pinus koraiensis)和阔叶树的更新数量相同,后期更新树种以红松为主;在森林发育早期阶段蒙古栎(Quercus mongolica)等阳性树种占优势,中期为红松和阔叶树占优势的混交林,后期形成红松占优势的林分;随着森林的发育,灌木和草本层动态呈现复杂的变化。通过对该类型森林直径分布变化的研究得出,在林分发育的早期,阔叶树中大径级木较多,针叶树中小径级木多,在林分发育的后期呈相反的规律。用理论概率模型拟合直径分布表明,韦布尔概率分布模型是描述蒙古栎红松林直径分布的最适模型。     

Recruitment patterns and northward tree migration through gap dynamics in an old-growth white pine forest in northern Ontario

Decreases in abundances and declines in growth of eastern white pine over the past century due mainly to human activities have resulted in few large intact old-growth white pine forests in Ontario. These stands may be vulnerable to replacement by deciduous species from temperate forests further south, where recruitment in canopy gap disturbances can greatly define the regeneration process. We investigated recruitment dynamics in canopy gaps of an old-growth white pine forest of Temagami, northern Ontario, Canada, the northern limit of the temperate?Cboreal ecotone. White pine, red pine, black spruce and eastern white cedar represented 85?% of the mature canopy abundance, where trees and saplings established equally in gaps and the closed canopy. Balsam fir and paper birch were more abundant in gaps, showing increases of abundance and basal area with increases in gap size representing canopy self-replacement (balsam fir) and autogenic succession (paper birch). Red maple, at its northernmost range limit, was the only species to show linear increases of abundance and basal area with increases in gap size and gap age. This result, along with adult red maples present in gaps but absent from the closed canopy, identifies the establishment of a northward migrating species in gaps as hypothesized for pine forests at the northern limit of this broad ecotone. We discuss how migration pressures, coupled with pine recruitment limitation through reduced fire frequency by regional fire suppression and predicted future increased warming of 2?C4?°C over the next century, threatens replacement of old-growth white pine forests at this latitude with northward migrating tree species found further south.