白石砬子自然保护区主要森林类型土壤水源涵养功能研究

森林土壤作为森林生态水文功能最重要的作用层,其涵养水源的能力对调节洪水和干旱、减弱并防止土壤侵蚀具有重要作用。从白石砬子自然保护区土壤类型与植物带相一致的垂直分布规律出发,对区内主要森林植被类型下的土壤水源涵养功能进行了研究。结果表明,不同林型土壤容重大小顺序为人工红松林>鱼鳞云杉臭冷杉林>红松阔叶混交林>杂木林>蒙古栎林,且上层土壤容重均小于下层;不同林型土壤的毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、含水量、毛管最大持水量、渗透速度的大小均表现为蒙古栎林>杂木林>红松阔叶混交林>鱼鳞云杉臭冷杉林>人工红松林,且每种林型的上层值均大于下层;不同林型土壤的蓄水量位于729.5~1227.8t/hm2;蒙古栎林下土壤具有最好的水源涵养功能,其次为杂木林、红松阔叶混交林、鱼鳞云杉臭冷杉林、人工红松林。     

地形和竞争对典型阔叶红松林不同生长阶段树木胸径生长的影响

近年来,地形和竞争对树木生长影响机制的研究备受关注。本文基于黑龙江凉水国家级自然保护区内9 hm2典型阔叶红松林动态监测样地,使用2010年和2015年的野外调查数据,分析了地形(坡向、坡度、坡位)和树木间竞争对阔叶红松林主要组成树种胸径生长的影响。结果表明:紫椴、色木槭、冷杉径级Ⅰ(1 cm≤DBH＜10 cm)以及红松、紫椴、色木槭、水曲柳径级Ⅱ(DBH≥10 cm)的胸径年均生长量与地形显著相关(P＜0.05);竞争对红松、紫椴、色木槭、水曲柳、冷杉、枫桦、青楷槭径级Ⅰ以及红松、紫椴、色木槭、冷杉、春榆径级Ⅱ的胸径年均生长量有显著影响(P＜0.05)。总体上,阔叶红松林中耐荫和非耐荫树种组的胸径年均生长量均受地形和竞争的显著影响;阔叶红松林中大径级树木的胸径生长主要受地形影响,而小径级树木的胸径生长主要受竞争影响。      

长白山阔叶红松林大样地木本植物组成及主要树种的生物量

在长白山阔叶红松林25 hm2森林大样地的基础上,研究阔叶红松林木本植物组成,同时应用徐振邦等关于阔叶红松林主要树种的干、枝、叶生物量与其胸径的相关关系公式以及地上地下的生物量关系,直接推算阔叶红松林中红松、紫椴、蒙古栎、水曲柳、色木槭的生物量,进而得到单位面积的生物量.结果表明,长白山阔叶红松林25 hm2样地内胸径≥1 cm的木本植物共51个种,59 158个活的个体.5种主要树种的生物量以紫椴最高,为101 039.489kg/hm2;红松次之,为81 012.335 kg/hm2.水曲柳为54 767.362 kg/hm2,蒙古栎为35 035.157 kg/hm2,色木槭最低,为22 921.594 kg/hm2.对比分析以往的生物量测定结果,除了水曲柳的生物量外,笔者的测定结果都远高于徐振邦等的测定结果,紫椴的生物量高了近2倍,红松和蒙古栎的生物量都高了1倍.测定结果的不同可能源于大的取样面积及精准的仪器应用提高了对单位面积植物组成及其数量测定的精度,加之20年的植物生长以及全球变化等一系列因素的影响.     

长白山不同林型空间格局及树种多样性多尺度分析

物种空间分布如何影响群落多样性格局目前还不清楚。以长白山针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林3 个 5.2 hm2 样地为基础,采用Ripley爷s K 函数分析了树种的空间分布,在种群水平上检验了不同树种对局域多样性格 局的影响。研究结果显示:1)针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林样地中绝大多数树种在小尺度上呈聚集分布;针 阔混交林样地中簇毛槭、色木槭和蒙古栎在大尺度( 30 m)上呈现随机或均匀分布;椴树红松林和云冷杉林样地 中树种空间分布受研究尺度影响较小,在不同空间尺度上树种空间格局基本一致。2)在物种组织水平上,同一树 种对不同林分的多样性格局影响存在差异。但在群落组织水平,针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林却具有一致 的多样性格局组建规律。多样性促进种比例随着空间尺度的增加而减少,中性种比例随着空间尺度的增加而增 大。中小尺度上多样性促进种在群落构建中起主导作用,而在大尺度上中性种决定了群落多样性格局。3)绝大多 数树种的空间分布与其多样性维持作用之间没有明显关联性。少数针叶树种臭松、红松和鱼鳞松在空间聚集分布 的尺度范围越大时,其对局域群落多样性呈非促进效应的尺度范围相对也越大。建议未来从物种聚集效应角度出 发进一步探讨群落多样性的形成和维持机制。      

长白山4种森林凋落物分解过程中养分动态变化

于2003年5月至2004年9月,在长白山自然保护区北坡垂直植被带的4种林分(阔叶红松林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林和岳桦林)内,利用凋落物原位减少法对凋落物分解过程中的养分动态变化进行了研究.结果表明:4种森林凋落物分解过程中C质量分数变化幅度不大,N和P质量分数都是先上升后下降;K质量分数呈逐渐降低的趋势;阔叶红松林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林和岳桦林凋落物的养分年释放总量依次为1380.80、1145.46、418.74和599.91kg·hm-2·a-1.     

长白山天然红松林同功酶遗传变异的研究——红松云冷杉林酯酶遗传及组成

诊贵的天然红松林主要分布在我国东北部山区。在长自山地区不但有水平分布,同时还有垂直分布,因长白山海拨高达2700米,而2000米以下为森林植被所覆盖。北坡自上而下,形成亚高山岳桦林、暗针叶林和红松阔叶林三个明显垂直分布带。天然红松林,除主要分布在红松阔叶林外(海拨500—1000米),在暗针叶林下限(海拨1100—1300米)向红松阔叶林过渡的地段,形成红松云冷杉林。因此,天然红松林在长白山沿垂直分布形成红松云冷杉林和红松阔叶林。 天然红松林在长期进化因素作用下,形成一定遗传结构及其功能,本文继分析研究红松阔叶林红松群体酯酶遗传变异之后,仍采用凝胶电泳技术分析研究红松云冷杉林     

宝天曼固定样地林窗特征及与林窗边缘木的相关性研究

为了深入理解宝天曼保护区内林窗的形成特征及其形成与林窗边缘木的关系,对核心区内25 hm2固定监测样地的林窗进行了研究.结果表明,样地内林冠林窗(CG)和扩展林窗(EG)分别为36个和46个,CG的平均面积为18.2 m2,以＜15 m2的数量比最大,而31 ～45 m2的面积比最大,分别为53％和29％;EG的平均面积为133.6 m2,以101 ～ 150 m2的数量比和面积比最大,分别为48％和42％;林窗形成木主要以锐齿槲栎(Quercus aliena)为主,其次是华山松(Pinus armandi)和葛罗槭(Acer grosseri),各占林窗形成木的65.5％,21.8％和3.6％;倒树、枯树或平地是林窗形成的主要原因,各占形成林窗的8.9％,55.6％,5.5％;林窗边缘木主要以锐齿槲栎(Quercus aliena)为主,胸径范围为20 ～ 50 cm.     

凉水自然保护区猴腿蹄盖蕨分布特征及其可持续利用

以凉水自然保护区内猴腿蹄盖蕨为研究对象,通过研究其分布规律及地上生物量特点,为猴腿蹄盖蕨资源的可持续利用提出了合理化建议。研究结果如下:1)保护区内猴腿蹄盖蕨的高度、密度和单位面积地上生物量随着海拔的升高而降低;2)不同森林类型单位面积猴腿蹄盖蕨的地上生物量差异很大,其排序为:谷地云冷杉林＞河岸杂木林＞人工林＞枫桦红松林＞椴树红松林＞鱼鳞云杉红松林＞谷地落叶松林＞云冷杉红松林＞谷地白桦林＞山地山杨林＞柞树红松林;3)猴腿蹄盖蕨在不同森林类型中地上部分的干物质量也各不相同,其中谷地云冷杉林(4961 hm2)最高（226 420.1 kg）,柞树红松林(10.0 hm2)最低（0）,排序为:谷地云冷杉林＞枫桦红松林＞椴树红松林＞河岸杂木林＞人工林＞云冷杉红松林＞鱼鳞云杉红松林＞山地山杨林＞谷地白桦林＞谷地落叶松林＞柞树红松林;4)在保护阔叶红松林生态系统的前提下,建议选择谷地云冷杉林、谷地落叶松林、河岸杂木林、谷地白桦林和人工林为猴腿蹄盖蕨资源开发利用的区域。      

长白山北坡生态交错带主要树种生长对气候变化和干扰的响应

运用树木年轮学的方法研究了长白山阔叶红松林—云冷杉林生态交错带内过去200 a的干扰历史,以及该交错带内气候变化对红松(Pinus koraiensis)生长的影响。结果表明:交错带的群落结构主要由先锋种落叶松(Larix olgensis)、中性种红松以及耐阴种鱼鳞云杉(Picea jezoensis)和臭冷杉(Abies nephrolepis)组成;生长释放和年龄结构分析表明,交错带的群落主要受小尺度的干扰影响,中等尺度的干扰出现了两次(1920—1930年和1980—1990年);海拔分布上限的红松生长主要受当年7月份的温度影响(正相关),和降水没有显著关系。未来气候变化能够直接和间接地影响该交错带主要树种的更新和生长,因此,在探讨群落动态时应该考虑二者的综合作用。     

长白山典型森林生态系统土壤呼吸的季节动态

利用Li-6400-09土壤呼吸室测定了生长季内(5-10月)长白山北坡不同海拔高度的4种森林生态系统土壤呼吸.结果表明:4种森林土壤总呼吸、异养呼吸和根系呼吸都存在明显的季节动态.阔叶红松林、红松云冷杉林的土壤总呼吸和异养呼吸都呈双峰型的季节动态,岳桦云冷杉林和岳桦林呈单峰型;阔叶红松林、红松云冷杉林和岳桦云冷杉林根呼吸都呈双峰型的季节动态,岳桦林呈单峰型;测定期间内,4种森林土壤总呼吸的季节变化范围是1.06～5.97μmol·m-2·s-1;根系呼吸对土壤总呼吸的贡献约为44.4％.     

胜山阔叶红松林群落空间结构的最小面积研究

本文依据2012年黑龙江省胜山阔叶红松林10.4 hm2大型样地全面实测数据,基于移动窗口法、GIS技术分析其乔木层生物量空间格局的尺度效应,探究其群落空间结构研究的最小面积,并用计算机模拟随机抽样进一步验证。结果表明:1)通过对10～90 m各个尺度下的样地生物量误差空间分布栅格图的分析,胜山阔叶红松林乔木层生物量空间结构存在着最小研究面积0.49 hm2,不仅具有与样地相同的生物量密度,还能够完整地体现出胜山阔叶红松林生物量的空间变异性,准确地反映其群落结构的真实特征,这为更加精确地估算阔叶红松林生物量提供了理论依据;2)通过计算机模拟随机抽样验证了用移动窗口法所确定的最小面积是准确的,限定在该最小面积(0.49 hm2)范围之内的随机取样,仅使用7个20 m×20 m的样方就能够有95.9%的概率把估测的误差范围控制在20%以内,这对于阔叶红松林森林生物量调查样地大小的设置,具有很好的指导作用;3)提出把本文中的最小面积作为衡量森林群落空间结构复杂程度的一个指标,最小面积的大小代表了空间变异的范围,最小面积越大则说明了空间异质性越高。      

小兴安岭过伐天然林结构特点及经营策略

通过标准地调查,对小兴安岭过伐天然林与原始阔叶红松林在树种组成、结构特点、生物多样性、建群种红松的数量、径级分布规律及演替趋势等方面的差异进行了分析,探讨了小兴安岭过伐天然林与原始阔叶红松林的林分结构特点,并提出了小兴安岭过伐林的经营策略.     

小兴安岭阔叶红松混交林林隙特征

对小兴安岭阔叶红松混交林林隙基本特征进行了研究。结果表明:林隙的线状密度为31.78个/km,冠空隙和扩展林隙所占的面积比例分别为15.71%和30.78%;冠空隙的年干扰频率为0.46%,干扰轮回期约为434.8a。冠空隙的大小变化在42.12-372.52m²之间,平均为153.37m²;扩展林隙的大小变化在98.65m²-633.10m²之间,平均为300.44m²。冠空隙和扩展林隙面积分布格局均符合Weibull分布。林隙形成方式主要为干基折断,占总形成木总数的35.29%,其次为掘根风倒,占28.43%。平均每个林隙的形成木为4.98株,由红松、白桦、枫桦、冷杉形成,径级在20-30 cm之间,高度在15-30 m之间。冠空隙的直径与高度比值的相对频率的分布呈单峰型曲线,当比值为0.30-0.45时,出现峰值;而扩展林隙的直径与高度比值的相对频率的分布呈双峰型曲线,当比值分别为0.75-0.90和1.05-1.15时,出现峰值。林隙边缘木胸径级的多度分布和高度级多度分布符合Weibull分布,但不符合正态分布。约13.41%的边缘木未出现偏冠现象,偏冠率在0.5-0.7之间的边缘木占70.49%。     

椴树红松林林隙边缘木特征研究

以黑龙江小兴安岭椴树红松林为对象,对椴树红松林林隙边缘木的数量、胸径级、高度级和偏冠率等数据进行分析,运用威布尔及正态模型拟合胸径级和高度级的多度分布,同时采用柯尔莫哥洛夫(K-S)检验法和卡方(χ~2)检验法检验其拟合结果。结果表明:单个林隙的边缘木分布介于9～15株,以9株边缘木形成的林隙居多;1.04%的边缘木未出现偏冠现象,67.71%的边缘木偏冠率分布于0.5～0.7;树高在25 m以上的边缘木分布较广泛,在不同面积的林隙中均零星分布。林隙边缘木胸径级和高度级多度的分布均符合2种分布模型,而边缘木径级、高度级和偏冠率分布均因林隙面积和边缘木树种的不同而有所差异。     

辽东山区原始红松林土壤理化性质及其与土壤有机碳的相关性分析

【目的】分析我国辽东山区原始红松林土壤理化性质的空间分布格局,揭示原始红松林土壤有机碳与土壤理化性质的相互关系。【方法】采用剖面法和经典的土壤理化性质测定方法,以辽东山区白石砬子森林生态站原始红松林作为对象,按照原始红松林内红松、其他针叶树种以及阔叶树种组成比例的不同,将其划分为原始红松林Ⅰ(6红松4阔叶)、原始红松林Ⅱ(3红松2其他针叶5阔叶)和原始红松林Ⅲ(3红松7阔叶)3种类型,测定了3种原始红松林土壤理化性质的垂直分布特征,并分析红松林土壤有机碳与其他土壤理化性质(土壤体积质量、全氮、水解性氮、全磷、速效磷、全钾和pH值)的相关性。【结果】不同树种组成的原始红松林的土壤理化性质之间存在明显差异,其中原始红松林Ⅲ土壤的有机碳、全磷和速效磷平均含量最高,原始红松林Ⅰ土壤的全氮和全钾平均含量最高,原始红松林Ⅱ土壤的水解性氮、体积质量和pH值平均值最高。不同树种组成的原始红松林土壤有机碳与全氮、水解性氮、全磷、速效磷等4个土壤养分因子均呈显著正相关关系,与全钾呈显著负相关关系,其中相关性最高的是土壤全氮。另外,土壤有机碳还与土壤体积质量和pH值呈显著负相关关系。【结论】辽东山区不同树种组成的原始红松林土壤理化性质存在明显差异,但均与土壤有机碳表现出较高的相关性。     

长白山森林不同演替阶段采伐林隙幼苗更新特征

对长白山地区不同恢复演替阶段的杨桦次生林、次生阔叶林和阔叶红松林采伐林隙内的更新幼苗进行研究.结果表明:处于不同恢复演替阶段的3种林型采伐林隙内更新幼苗的平均高、平均基径、物种多样性和均匀度均大于非林隙林分,生态优势度低于非林隙林分.处于过渡阶段的次生阔叶林非林隙林分内更新幼苗的组成更接近于先锋群落杨桦次生林,采伐林隙内更新幼苗的组成更接近于顶极群落阔叶红松林,这表明采伐林隙干扰促进次生阔叶林向阔叶红松林的演替.红松幼苗在阔叶红松林非林隙林分中占绝对优势.     

小兴安岭4种典型阔叶红松林土壤有机碳分解特性

土壤有机碳分解是陆地生态系统碳循环的重要组成部分.主要采用土壤有机碳释放速率的室内培养实验的方法,并根据三库一级动力学模型,对小兴安岭地区4种典型阔叶红松林的土壤有机碳分解特征及各组分含量进行研究.实验结果如下:(1)土壤有机碳的分解趋势表现为前期迅速,后期缓慢,并且土壤腐殖质层(A)大于淀积层(B);在4种阔叶红松林中,云冷杉红松林土壤有机碳的分解速率最大,枫桦红松林最小;土壤有机碳的分解速率与土壤总有机碳、活性碳及土壤的C/N呈显著的正相关关系(P＜0.05).(2)在土壤A层和B层,4种阔叶红松林的活性碳分别占总有机碳的0.89％-1.78％和1.91％-2.87％,平均驻留时间为12-35 d和27-58 d.缓效性碳占总有机碳的22.58％-28.44％和23.87％-42.63％,平均驻留时间为4-19 a和18-37 a.惰性碳占总有机碳的69.98％-76.24％和54.50％-74.22％,平均驻留时间为173 a;土壤有机碳各组分含量及驻留时间的大小顺序均为:云冷杉红松林＞椴树红松林＞枫桦红松林＞蒙古栎红松林.     

长白山针阔混交林乔木幼苗组成与空间分布

目的了解长白山地区针阔混交林森林群落中乔木树种天然更新幼苗的组成及空间分布情况,为进一步科学经营奠定理论基础。方法以长白山光明林场针阔混交林固定样地为研究平台,通过对连续1 hm2面积内乔木幼苗和大树进行定位调查,分析了该森林群落中乔木幼苗的物种组成;运用点格局分析法,对样地内典型阔叶乔木(水曲柳、紫椴)和针叶乔木(红松、臭冷杉)幼苗的空间分布及幼苗与大树空间分布之间的关系进行研究。结果(1) 样地内乔木幼苗树种组成丰富,共调查到幼苗10 865株,隶属于17个乔木树种,且幼苗全部来自样地内大树树种,未发现样地外其他树种的幼苗;(2)从幼苗的空间分布格局来看,在较小的研究尺度上,水曲柳、紫椴、红松和臭冷杉的幼苗均呈现聚集性空间分布;(3)从幼苗与大树空间分布的关系来看,在一定的研究尺度范围内,水曲柳、紫椴幼苗与其大树表现出正相关关系,而红松、臭冷杉幼苗与其大树则表现为负相关关系。结论长白山针阔混交林中主要阔叶乔木和针叶乔木的幼苗在较小尺度上多表现为聚集分布,主要阔叶乔木幼苗与大树在空间上呈正相关,主要针叶乔木幼苗与大树在空间上呈负相关。      

阔叶红松林和人工红松林土壤中可溶性有机氮的对比

测定了阔叶红松林与人工红松林土壤中的可溶性有机氮含量并进行分析,结果表明:阔叶红松林可溶性有机氮的质量分数随土壤层次的降低而降低,而人工红松林则随着土壤深度加深而增加;在A11、A12层阔叶红松林可溶性有机氮质量分数要高于人工红松林,而在AB层则是人工红松林高于阔叶红松林。阔叶红松林3个土层的可溶性有机氮平均质量分数分别为171.19×10-6、116.39×10-6、78.51×10-6,占可溶性总氮的84.93%、85.58%、92.02%;人工红松林3个土层的可溶性有机氮平均质量分数分别为84.16×10-6、95.82×10-6、102.87×10-6,占可溶性总氮的75.35%、93.58%、95.11%。阔叶红松林和人工红松林相同层次中的无机氮质量分数、可溶性有机氮/无机氮、可溶性有机氮/可溶性总氮比值差异不显著,可溶性总氮与可溶性有机氮质量分数差异显著。可溶性有机氮质量分数与全氮、有机质、可溶性总氮有显著相关关系,而与碱解氮、NH4 —N、NO3-—N、无机氮无显著相关关系。     

采伐对长白山阔叶红松林乔木竞争关系的影响

[目的]研究不同采伐方式与强度对阔叶红松林群落结构和功能的影响。[方法]通过调查乔木的胸径、树高以及在样方中的位置等指标。采用Hegyi单木竞争指数模型,对长白山地区受不同采伐方式以及强度干扰的阔叶红松林群落中乔木竞争强度进行定量分析。[结果]不同采伐方式和强度对阔叶红松林中乔木竞争强度有不同影响,低强度择伐后变化最小,皆伐后变化最大。不同林层间乔木竞争强度有明显差异,主林层〈次林层〈林下层。无论采伐方式与强度如何,红松的胸径与其竞争指数都严格服从CI=A（DBH）B的幂函数关系。采伐对红松种内竞争强度有重要影响,随着采伐强度的加大,红松种内竞争压力减小,红松幼树更新得到促进。[结论]采伐经营应保持17％以下的小强度择伐,而择伐时应选择那些胸径大且在竞争中占绝对优势的针、阔叶树种。