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.     

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.     

塔河林业局林火对植被的影响

针对大兴安岭地区塔河林业局不同林型下,不同火烧强度的火烧迹地的森林植被更新及恢复情况进行了调查研究。结果表明：（1）针叶林过火迹地上,落叶松幼苗较少,阔叶树萌条更新强度同火烧程度成正比;火烧前生长有白桦、赤杨的林地上,火烧后阔叶树成为主导树种,林相完全发生变化。（2）重度火烧下有利于天然更新,促使白桦、山杨萌生。中度火烧最初形成以杨桦为优势树种的阔叶林,后逐渐演变为针阔混交林。轻度火烧有利于针叶林的更新。（3）火烧后不同林型下灌木草本植被种类变化不同。从盖度方面来看,杜鹃落叶松林型中林下灌木草本更新最为良好。     

呼中林业局森林采伐方式对森林景观格局的长期影响

采用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了大兴安岭地区呼中林业局在无采伐和同一采伐量下皆伐、二次渐伐和择伐共4种方案下森林景观300年的长期动态变化。结果表明,与无采伐方案相比较,采伐使落叶松和云杉的分布面积减小,樟子松、白桦的分布面积增大;择伐对本区分布面积最大的2个树种———落叶松和白桦的影响最小。采伐改变了树种年龄结构,降低了过熟林的相对面积;相对于皆伐而言,渐伐和择伐时降低的程度较大。各种采伐方式间落叶松和云杉的聚集度差异较小,白桦和樟子松的聚集度则存在显著差异。     

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.     

林窗模型BKPF模拟伊春地区红松针阔叶混交林采伐迹地对气候变化的潜在反应

用森林演替模型BKPF研究黑龙江省伊春地区红松针阔叶混交林采伐迹地上森林演替在未来50年气候变化和CO₂浓度增加的反应得出:伊春地区采伐迹地演替50年后红松和硬阔叶树的数量增加,落叶松、山杨与白桦减少;林分密度略有降低;林分生产力增加约7%～28%;林分地上部分总生物量增加15%～24%;叶面积指数增加约5%～8%.气候变化有利于采伐迹地阔叶红松林恢复.     

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.     

停止商业性采伐对大兴安岭森林结构与地上生物量的影响

采伐是北方森林最主要的人为干扰之一,过去高强度采伐导致森林植被组成单一化和均质化。为提高森林的生态功能和经济效益,国家先后于2000年实施"天然林资源保护工程"、2014年实施全面停止天然林商业性采伐。为评价这两种政策下不同的采伐干扰对森林的直接影响,以大兴安岭林区为研究对象,采用空间直观景观模型LANDIS PRO,模拟比较2000—2100年"天然林资源保护工程"、全面停止商业性采伐政策下森林树种组成、年龄结构及森林地上生物量的长期变化特征及其差异性。研究结果表明:1)模型初始化的林分密度、地上生物量与2000年野外调查数据相吻合(P0.01),模型模拟结果具有较高的可靠性;2)对比分类经营,全面停止商业性采伐的实施:增大了优势树种(落叶松与白桦)的树种组成比例,减小了保护树种(云杉与樟子松)的比例;对树种组成在中长期影响显著(P0.05),降低了树种组成结构的多样性;总体上增加了林分平均胸高断面积,减小了林分密度;3)模型模拟100年,全面停止商业性采伐下中幼龄林向成熟林过渡,改善森林年龄结构;4)与分类经营相比,整个模拟时期内全面停止商业性采伐增加森林地上生物量,提高森林恢复速率,有助于森林地上总生物量的恢复与累积。但保护树种(云杉与樟子松)森林地上生物量在一定程度上有所下降,不利于提高珍贵树种的丰度。对评估森林管理方案在森林资源恢复上的作用和有效实施森林生态系统管理有重要的参考意义。     

大兴安岭天然林不同演替阶段共优势种种群结构与动态

受林火干扰和采伐等因素的影响,大兴安岭原始林逐渐退化为次生林。本研究选择天然白桦纯林(先锋阶段)、天然白桦-兴安落叶松混交林(过渡阶段)和天然兴安落叶松纯林(顶极阶段)3种典型林分,各设置固定样地16块,采用种群年龄和树高结构、静态生命表、生存分析、动态指数及时间序列预测的方法量化分析共优势种(白桦、兴安落叶松)和乔木树种全体的变化规律,为天然兴安落叶松林的恢复和发展提供科学依据。结果表明:各阶段共优势种和乔木树种全体的幼龄数目均较多,种群具有较强的自我更新潜力,随着演替的进行,各龄级白桦株数逐渐减少,兴安落叶松株数逐渐增多。乔木树种全体和白桦在过渡阶段、兴安落叶松在先锋阶段的死亡率和消失率随龄级的增加逐渐升高,存活曲线为Deevey-Ⅰ型,生存分析结果显示,种群前期平稳,中期增长,后期衰退;在其他阶段死亡率呈小幅度波动,存活曲线均为Deevey-Ⅱ型,种群具有前期增长、中期衰退、后期稳定的特点。共优势种和乔木树种全体在3个演替阶段均为增长型,其中先锋阶段白桦、顶极阶段兴安落叶松和乔木树种全体对环境的敏感指数最小。时间序列预测结果表明,各阶段共优势种和乔木树种全体在未来一段时间内均会增长。在森林演替过程中,需加强对幼苗幼树的保护,对盖度大的林分进行疏伐,采取适当的人为措施以确保种群的更新。     

关帝山次生杨桦林种群结构与立木的空间点格局

选择关帝山典型天然次生杨桦林样地进行种群结构分析,并运用空间点格局分析方法O-ring统计系统分析了次生杨桦林群落内不同尺度下种群空间分布格局及种间关联性.结果表明,在个体组成上,演替先锋树种白桦(Betula platyphylla)、红桦(B.albo-sinensis)和山杨(Populus davidiana)是目前次生杨桦林样地的优势种.但从种群径级结构看,白桦、红桦和山杨天然更新不良,而云杉(Picea spp.)和华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)幼苗呈现良好的更新状态.随着演替的进行,云杉、落叶松将逐渐进入林冠层并取代白桦、红桦和山杨成为该森林的优势种;从种群空间分布格局来看,红桦、白桦表现为小尺度上明显聚集,华北落叶松、皂柳(Salix wallichiana)表现为小尺度上强聚集性分布格局.种群空间分布格局受空间尺度、群落结构及种群径级结构综合作用的影响;空间关联性分析表明,红桦与华北落叶松、红桦与皂柳、皂柳与华北落叶松在小尺度上正相关,其它树种间没有表现出明显关联性.     

四个温带树种树干呼吸的时间动态及其影响因子

揭示树干呼吸(RW)的时空变化规律及其影响因子,不但是模拟和估测森林碳收支的重要内容,而且对解释森林生产力的变化有重要意义。采用红外气体分析法于2008年5-9月份测定了自然条件下东北东部山区4个主要树种(红松Pinus koraiensis,兴安落叶松Larix gmelinii,白桦Betula platyphylla,水曲柳Fraxinus mandshurica)的RW日进程,探索其RW及其温度系数(Q10)的时间变化格局及其影响因子。结果表明:树种、径级、月份及其交互作用均显著地影响RW。测定期间RW的总体平均值分别为:落叶松(3.69μmol·m-·2s-1)、水曲柳(3.24μmol·m-·2s-1)、白桦(1.64μmol·m-·2s-1)、红松(1.62μmol·m-·2s-1)。4个树种的RW的日变化(7月除外)大体上与树干温度(TW)变化一致,呈单峰曲线格局,但峰值出现时间因树种和月份而异,RW比TW滞后2-6h。7月份的RW对TW的响应不明显,呈现S型或无峰的日变化格局。RW日平均的季节变化基本与TW和物候节律相符,呈单峰模式。虽然树种之间Q10的差异显著(波动在1.09-2.95之间),但所有树种Q10的季节变化格局一致,均在8月达到最低值,9月份反弹达到最大值。除白桦之外,同一树种不同个体的RW与其胸径之间有显著的正相关关系,但这种关系的形式和相关程度却因树种而异。在构建森林碳循环机理模型时,应考虑RW及其温度敏感性随树种和时间的变化特性。     

长白山白桦林中红松种群动态的研究

山地红松、云杉、冷杉林(简称红松云冷杉林),是山地云冷杉林与红松阔叶林相连接带上的垂直地带性植被。在长白山分布于海拔1100—1400m之间,构成窄狭的山地红松云冷杉林亚带(周以良、李景文,1964)。红松云冷杉林受干扰后,白桦林是最为主要的派生森林类型之一。所以,红松云冷杉林演替过程中。白桦林阶段以及林下红松的更新居于重要的位置。本世纪以来,由于东北山地森林的大规模开发,红松云冷杉林面积急剧减小;而作为红松云冷杉林演替先锋阶段的白桦林比重相     

东北东部山区11种温带树种粗木质残体分解与碳氮释放

采用长期定位跟踪实测方法,比较分析了我国东北温带森林4个水热状况不同的立地条件(红松(Pinus koraiensis)人工林、硬阔叶林、蒙古栎(Quercus mongolica)林和林外空旷地)下11个温带树种粗木质残体(CWD)分解初期3年中的碳氮动态及其影响因子。测定树种包括:白桦(Betula platyphylla)、山杨(Populus davidiana)、紫椴(Tilia amurensis)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、蒙古栎、色木槭(Acer mono)、春榆(Ulmus japonica)、红松、黄檗(Phellodendron amurense)、兴安落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)。结果表明:在分解过程中,所有树种CWD的碳浓度没有明显变化(p0.05),但其干重、碳密度、氮浓度和氮密度均随分解进程不同程度地减小,碳氮比(C/N)则增大,而且树种间差异显著(p0.001)。针叶树种的CWD分解速率显著地低于阔叶树种,其中白桦的3年CWD干重损失率(65%)约为兴安落叶松(22%)的3倍。径级大的CWD分解较慢。CWD分解与碳氮释放均与CWD的初始N含量呈正相关,而与初始C/N呈负相关。4个立地条件下CWD的干重和碳氮含量的变化差异不显著,均表现出一致的变化趋势。该研究指出,在分解初期的前3年中,CWD基本上是一个碳源和氮源。     

蒙古栎红松林演替模型FOROAK的研究

以森林动态斑块理论为基础建立了蒙古栎（ＱｕｅｒｃｕｓｍｏｎｇｏｌｉｃａＦｉｓｃｈ．）红松（ＰｉｎｕｓｋｏｒａｉｅｎｓｉｓＳｉｅｂ．ｅｔＺｕｃｃ．）林动态变化的林窗模型ＦＯＲＯＡＫ,该模型包括对树木生长的生物学过程和影响树木生长的环境因子模拟两部分。用两种不同面积大小的样地分析森林动态,确定蒙古栎红松林林窗面积为０．０５ｈｍ２。以实际调查数据检验模型,证明所得模型能合理预测森林变化过程,在预测树种组成上精度很高,实际调查和预测的树种断面积组成比在６０、１００和２７０年非常接近,在森林发育后期观测样地的树种组成与预测结果吻合程度良好。对裸地上森林模拟,表明森林的动态过程规律是,蒙古栎和白桦（ＢｅｔｕｌａｐｌａｔｙｐｈｙｌａＳｕｋａｃｚ．）在林分发育开始占优势,中期形成阔叶树和针叶树混交,但以阔叶树为主的森林,后期渐被红松取代。对现实原始林预测显示,森林未来３００年变化稳定,红松株数和生物量变化很小。     

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。     

Contrasting climate-growth relationship between Larix gmelinii and Pinus sylvestris var. mongolica along a latitudinal gradient in Daxing’an Mountains,China

The Daxing’an Mountains is one of the areas with the most serious climate warming in northern China. Dahurian larch (Larix gmelinii) and Mongolian Scots pine (Pinus sylvestris var. mongolica) are two major coniferous species in boreal forests of the region. Their growth-climate relationship is crucial for understanding the effects of climate change on boreal forest ecosystems. To examine and compare the changes of climate-growth relationship between larch and pine, a total of 418 tree-ring cores of the two species were collected at six sites in the Daxing’an Mountains, and the tree-ring chronologies were developed. The results showed that water availability (Palmer Drought Severity Index, PDSI) played a key role in the stable growth of larch and pine. The temperature and precipitation in January, June-August are important factors affecting the radial growth of the two coniferous species along the latitude gradient. The correlation coefficients of growth and the seasonal temperature and precipitation of larch and pine showed a completely opposite trend with the increase of latitude. In summer and autumn, the correlation coefficients between larch growth and seasonal mean temperature decreased first and then increased with the increase of latitude, while that of pine, on the contrary, increased first and then decreased. In winter, spring and autumn, the correlation coefficients between larch growth and seasonal total precipitation decreased first and then increased with the increase of latitude, while that of pine was opposite. However, the correlation coefficients between larch and pine growth and PDSI showed the same trend with the increase of latitude, decreasing at first and then increasing. Before and after rapid warming (around 1980), the correlation coefficients between larch and pine growth and PDSI showed a completely opposite change. Our findings emphasize that the growth-climate relationships of Dahurian larch and Mongolian Scotts pine shows an opposite trend with latitude, which means that the two species may exhibit a completely opposite response with climate change along the latitude gradient.     

Woody Species Diversity in Forest Plantations in a Mountainous Region of Beijing,China: Effects of Sampling Scale and Species Selection

The role of forest plantations in biodiversity conservation has gained more attention in recent years. However, most work on evaluating the diversity of forest plantations focuses only on one spatial scale; thus, we examined the effects of sampling scale on diversity in forest plantations. We designed a hierarchical sampling strategy to collect data on woody species diversity in planted pine (Pinus tabuliformis Carr.), planted larch (Larix principis-rupprechtii Mayr.), and natural secondary deciduous broadleaf forests in a mountainous region of Beijing, China. Additive diversity partition analysis showed that, compared to natural forests, the planted pine forests had a different woody species diversity partitioning pattern at multi-scales (except the Simpson diversity in the regeneration layer), while the larch plantations did not show multi-scale diversity partitioning patterns that were obviously different from those in the natural secondary broadleaf forest. Compare to the natural secondary broadleaf forests, the effects of planted pine forests on woody species diversity are dependent on the sampling scale and layers selected for analysis. Diversity in the planted larch forest, however, was not significantly different from that in the natural forest for all diversity components at all sampling levels. Our work demonstrated that the species selected for afforestation and the sampling scales selected for data analysis alter the conclusions on the levels of diversity supported by plantations. We suggest that a wide range of scales should be considered in the evaluation of the role of forest plantations on biodiversity conservation.