极小种群野生植物对开蕨种群结构特征和群落物种多样性

以国家Ⅱ级保护极小种群野生植物——对开蕨(Phyllitis scolopendrium)为研究对象,分析了在海拔729、1008m群落内,其种群大小、分布频度和密度,个体形态特征指标及其在种群内、种群间差异,苗高分布规律、相对苗高组替代年龄级结构,分布格局和群落各层次的物种多样性,群落的相似性。结果表明:对开蕨在自然分布区内为偶见种,呈斑块状分布。在400m~2内,海拔1008m处(01群落)种群密度为31株,样地分布频度为43.75%,最大密度15株/25m~2;海拔729m处(02群落)种群密度为91株,样地分布频度为93.75%,最大密度30株/25m~2。通过对其自然苗高,叶片数量,有孢子囊叶片数量,最大叶片长、宽值,最小叶片长、宽值,冠径,叶片厚度7个形态指标的分析显示,种群内变异较大,随着植株高度(年龄)的增加,其变异系数均随之减小而趋于稳定;种群间在自然苗高,最大叶片长度和宽度,成熟孢子叶片数量,冠径,叶片厚度上达到极显著差异(P0.01)。其苗高分布呈现双峰型,01种群波谷出现在15.1—20.0cm处;02种群波谷出现在10.1—15.0cm处,两群落均显示有一次较大的更新过程,同时01种群在40.1—45.0cm出现间断。年龄级分析得出,01种群划分为5个龄级,近于正态分布;02种群划分为4个龄级,为倒J型分布;两种群分别处于中龄期和幼龄期,没有出现衰退型年龄结构。格局分析得出,对开蕨种群均为聚集分布。两群落的乔木、灌木、草本层的Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、Marglef丰富度指数、生态优势度和种间相遇机率较低(与地带顶级植被相比)而且分布不均;对开蕨在两群落的草本层中重要值较低,仅为伴生种。两群落相似性分析显示,乔木、灌木、草本层的相似度指数分别为66.67%、69.23%和38.46%,草本层差异较大。     

天然林资源保护工程对长白山林区森林生态系统服务功能的影响

森林生态系统具有多种服务功能,对生态安全、生物资源和生存环境的保护、实现社会经济可持续发展起着重要的作用。依据国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721—2008),对涵养水源功能、保育土壤功能、固碳释氧功能、积累营养物质功能、净化大气功能5个方面进行评价,量化揭示天然林资源保护工程实施对长白山林区森林生态系统服务功能物质量及其价值的影响。结果表明:从1998年开始试点,到2010年一期正式结束,森林生态系统各项服务功能的物质量和价值量均呈现增加趋势。在涵养水源功能方面,调节水量增加了657.28×104m3,累计增加价值为113.45亿元;在保育土壤功能方面,固土量增加了4.6×104t,土壤中减少的氮流失0.02×104t,减少的磷流失0.01×104t,减少钾流失0.01×104t,累计增加价值为2.92亿元;在固碳释氧功能方面,固碳量增加了0.64×104t,释氧量增加了0.36×104t,累计增加价值为0.11亿元;在积累营养物质功能方面,固氮量、固磷量、固钾量均增加0.01×104t,累计增加价值0.3亿元;在净化大气功能方面,吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滞尘量分别增加24.71×104kg、0.64×104kg、1.08×104kg、1962.76×104kg,累计增加价值5.09亿元。森林生态系统服务功能价值总量增加了121.87亿元,平均每年增加约10亿元,超过工程每年各项投资之和。价值量增加额度依次为:1)涵养水源功能;2)固碳释氧功能;3)保育土壤功能;4)净化大气功能;5)积累营养物质功能。这些增加量只有一部分为工程区当地利用,其余都贡献到全国乃至全球。因此,及时制定和启动生态补偿等一系列政策和措施,将对更好的实施天然林资源保护工程、实现林区的可持续发展具有重要作用。     

长白山北坡苔藓红松暗针叶林倒木分解及其养分含量

对长白山北坡苔藓红松暗针叶林中云冷杉倒木的分解及其养分元素的含量进行了研究。研究表明 ,云冷杉倒木的腐烂分解过程符合单项指数衰减模型 ,冷杉倒木的分解常数为 0 .0 1 6 8/a( r2 =0 .94 83) ,云杉倒木为 0 .0 1 5 0 /a( r2 =0 .8895 )。对云冷杉倒木中养分含量进行测定可得 :C平均含量为 1 8876 .90 kg· hm- 2 ,N为 2 99.0 0 kg· hm- 2 ,P为2 .5 0 kg· hm- 2 ,K为 4 0 .4 9kg· hm- 2 ,Ca为 4 4.1 2 kg· hm- 2 ,Mg为 1 2 .5 0 kg· hm- 2 。在云冷杉倒木腐烂分解过程中 C的百分含量会逐渐下降 ,N和 P的含量会逐渐增高。K、Ca和 Mg的含量则没有明显的变化趋势。     

透光抚育对长白山“栽针保阔”红松林植被碳储量影响

运用采伐试验与相对生长方程法,设定5个处理,分别为:未透光(对照)、轻度择伐(25%)、中度择伐(50%)、强度择伐(75%)、全透光(100%)(抚育强度指蓄积量采伐比例)研究了透光抚育对长白山"栽针保阔"红松林的植被碳储量。结果表明:①透光抚育使其植被生物量(154.86±9.84~217.56±4.90 t·hm-2)显著降低,轻、中、强度择伐降低幅度相对较大且相近(21.1%~28.8%),全透光降低幅度相对较小(12.5%);②透光抚育对其乔木层(404.53±1.28~479.64±7.22 g·kg-1)、灌木层(454.87±9.82~474.52±5.82 g·kg-1)、草本层(401.24±8.65~419.52±7.98 g·kg-1)和凋落物层(348.91±13.21~376.03±12.36 g·kg-1)碳含量的影响并不同,降低了红松、家榆、紫椴树干碳含量(2.3%~6.1%,P0.05)和蒙古栎、紫椴与家榆树枝与树叶碳含量(2.6%~12.7%,P0.05)及灌木层碳含量(3.5%~3.6%,P0.05),但提高了红松树枝与树叶碳含量(5.4%~7.7%,P0.05);③透光抚育使其植被碳储量(68.38±1.78~97.40±2.98 t·C/hm-2)显著降低,轻、中、强度择伐降低幅度相对较大且相近(22.5%~29.8%),全透光降低幅度最小(16.1%)。因此,从维持其植被碳库考虑,对长白山"栽针保阔"红松林采取中低强度择伐或小范围上层全透光方式比较适宜。     

退化中的长白山西坡灌木苔原优势种分布差异

长白山苔原带植被正在发生显著变化,灌木苔原中灌木植物分布范围萎缩,重要值下降。通过样方调查数据,分析灌木苔原中优势种的变化,灌木分布格局和灌木群落结构特征沿海拔的差异,旨在揭示长白山灌木苔原退化的区域差异,为明确其退化机理提供基础数据。研究表明:(1)长白山西坡灌木苔原退化严重,多种草本植物已经侵入,并成为优势种。目前7个优势种中灌木仅占2席,草本植物占据5席,与1979年的样方调查结果相比灌木优势种的数量和地位都明显下降。7个优势种均为聚集分布,各优势种分布呈现斑块化、分离化,统一的灌木苔原面临解体;大部分灌木苔原群落中,出现了草本层,苔原带下部灌木苔原中草本层高于灌木层,物种组成和群落形态接近草木苔原。(2)灌木在各海拔均仍有广泛分布,但其空间分布格局明显不同。在海拔2300m以下,灌木的分布产生较强的聚集现象,特别是在海拔2100m以下这种聚集分布现象更为突出;在海拔2300m以上灌木的聚集程度较弱。(3)长白山西坡灌木苔原退化的区域分异明显,在海拔2100m以下灌木苔原退化严重,成为草-灌苔原;在海拔2100—2300m之间,灌木苔原退化较严重,成为灌-草苔原;在海拔2300m以上,退化较轻,仍为灌木苔原。由此推断,长白山西坡灌木苔原的退化机理应包括两个方面:草本植物入侵,种间竞争导致灌木退化,以及环境变化导致灌木退化,二者皆可能是全球气候变化的结果。     

长白山红松年轮细胞尺度参数对气候要素的响应

基于长白山低海拔区的红松年轮样本,建立树轮宽度和细胞尺度参数的7个标准年表;选取部分树轮年表与东岗气象站1959-2007年前一年9月到当年9月的月均气温、月均最高气温、月均最低气温、月降水量进行相关分析;并分析1988年气候突变前后红松年轮指数年表与气候要素的关系,结果表明:所建立的7个标准年表中,细胞个数与轮宽年表的相关性最好;降水和气温都是长白山低海拔区红松树木生长的限制因子,但树轮与降水的相关关系略好于气温,主要表现为与前一年9月和当年5、6月降水的相关达显著水平.细胞大小比轮宽能反映出更多气候信息,主要体现在细胞大小年表与当年3月气温和5月降水呈正相关关系,与当年5月气温呈负相关关系;1988年气温发生升高突变后,树轮对气候要素的响应发生了变化,主要表现为细胞大小对气候要素响应的敏感性降低,与气候要素相关的月份有所提前.     

长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究

用密闭静态箱式法观测了长白山阔叶红松林生态系统生长季中的土壤呼吸作用。结果表明, 长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用日动态呈单峰曲线, 在 18∶0 0左右达到最大值。土壤呼吸作用在生长季中的动态呈单峰曲线, 7月最大。 6、7、8、9各月平均土壤呼吸作用分别为 0.2 2、0.32、0.2 3和 0.13gC·m-2 ·h-1。温度升高可以提高土壤呼吸作用强度, 地下 5cm的土壤温度比气温更能准确地反映土壤呼吸作用的动态变化 ;土壤水分含量在一定范围内增加可使土壤呼吸作用强度增加, 但水分过多也会对土壤呼吸产生抑制作用而导致土壤碳排放减少。     

长白山不同植被带大型真菌多样性调查名录Ⅲ针叶林带

根据2000—2009年间在长白山针叶林带所采集的标本,报道了长白山北坡、西坡和南坡针叶林带分布的大型真菌共计310种,隶属于56科140属。其中,中国新记录种2种,吉林省新记录种38种。根据生态类型划分出腐生菌166种,外生菌根菌136种,菌寄生真菌6种和虫生菌2种。本名录共引证标本900余份,绝大多数标本为首次被引证,包括大型真菌每个种的最新名称和标本号保存于吉林农业大学菌物标本馆(HMJAU)。     

长白山高山冻原生态系统凋落物养分归还功能

研究了长白山高山冻原生态系统中凋落物量及其养分空间分布特征 ,并对凋落物在养分生物循环中的功能进行了讨论。结果表明 :长白山高山冻原植被凋落物量为 1.378～ 2 .4 76 t/hm2 ,通过对不同海拔凋落物量的数量特征进行分析 ,海拔是影响长白山高山冻原植被凋落物量的主要因子。长白山高山冻原生态系统凋落物中 S、N和 P含量分别为 0 .14 % ,0 .4 9%和0 .2 1% ;3种营养元素在凋落物中积累量为 81.99kg/hm2 ,其中 S、N和 P积累量分别是 15 .0 4 kg/hm2 ,4 5 .93kg/hm2 和2 1.0 2 kg/hm2 。长白山高山冻原生态系统中 5种植被型 (FA,L A,TA,MA和 SA)年归还量依次为 0 .72 ,1.35 ,14 .6 5 ,10 .88和 11.91kg/(hm2· a) ;平均归还率依次 0 .33,0 .4 2 ,0 .39,0 .39和 0 .4 8。典型高山冻原植被型的归还量最大 ,而归还率却较低。长白山高山冻原生态系统内 S、N和 P的利用效率分别是 7.14、2 .0 4和 4 .76。在整个长白山高山冻原生态系统中 S和P的利用效率大于 N的利用效率     

长白山不同植被带大型真菌多样性调查名录Ⅰ 高山苔原带

根据笔者2007—2009年间在长白山自然保护区高山苔原带所采集的标本,报道了长白山高山苔原带分布的大型真菌4目13科19属37种,标本采集地点包括长白山自然保护区的北坡、西坡和南坡苔原带。本名录共引证标本100余份,绝大多数标本为首次被引证。其中,中国新记录种1个,吉林省新记录种2个。标本存放在吉林农业大学菌物标本馆(HMJAU)。