帽儿山天然次生林主要林分类型最优树种组成

目的以帽儿山地区天然次生林为对象,通过对不同演替阶段林分特征状态的综合评价确定林分类型的最优树种组成,为构建该区合理的森林经营模式提供理论依据。方法以帽儿山实验林场2004和2016年共53块固定样地数据为基础,从林分结构特征、林分活力和树种多样性3个方面共选取12项指标:角尺度、大小比数、混交度、直径分布、林分密度、林分蓄积生长量、蓄积量、平均高、天然更新密度、林分潜在疏密度、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数,在熵值-AHP法基础上采用线性加权综合评价法探讨不同软硬阔混交比例对软阔混交林（硬软阔比:0:10、1:9、2:8、3:7）、软硬阔混交林（硬软阔比:4:6、5:5、6:4）和硬阔混交林（硬软阔比:7:3、8:2）林分结构的综合影响。结果3种林型中,除树种混交程度整体相对较高外（0.62 ~ 0.69）,林木水平分布格局（0.53 ~ 0.56）、林木大小分化程度（0.47 ~ 0.51）、径阶分布q值（1.09 ~ 1.19）和更新数量（368 ~ 571 株/hm2）均相对较差;各项指标权重值最大为林分蓄积生长量（0.191）,最小为大小比数（0.021）;软阔混交林、软硬阔混交林、硬阔混交林3种林型中,综合评价值最大的硬软阔树种组成比例分别对应为2:8、6:4、8:2。结论帽儿山天然次生林的最优树种组成在不同林型内差异显著,软阔混交林、软硬阔混交林、硬阔混交林的最优树种组成比例分别对应为2硬8软、6硬4软、8硬2软,为该区阔叶次生林树种组成调整提供参考。      

基于非线性分位数回归的落叶松树干削度方程

【目的】采用非线性分位数回归法构建落叶松树干削度方程,比较分析不同分位数(τ=0. 1、0. 2、0. 3、0. 4、0. 5、0. 6、0. 7、0. 8、0. 9)及其组合分位数的拟合及检验结果,以提高模型预测精度。【方法】基于大兴安岭落叶松干形数据,采用Koenker和Bassett提出的分位数回归法,利用SAS软件的NLP拟合基于各分位数的Max-Burkhart分段削度方程,选取确定系数(R2)、平均误差(MAB)、均方根误差(RMSE)、相对误差(MPB)和预估精度(P%)对削度方程进行对比分析。【结果】1) Max-Burkhart分段削度方程在9个不同分位点(τ=0. 1、0. 2、0. 3、0. 4、0. 5、0. 6、0. 7、0. 8、0. 9)均能收敛,说明分位数回归可以提供许多不同分位数的估计结果,进而可预测任意分位点处干形的变化趋势; 2)基本模型和分位点处(τ=0. 4、0. 5、0. 6)的分位数模型拟合结果相近,分位数组合(3、5、7、9)可提高模型拟合效果,其中基于3个分位数组合(τ=0. 3、0. 5、0. 7)、5个分位数组合(τ=0. 3、0. 4、0. 5、0. 6、0. 7)、7个分位数组合(τ=0. 1、0. 2、0. 4、0. 5、0. 6、0. 8、0. 9)、9个分位数组合(τ=0. 1、0. 2、0. 3、0. 4、0. 5、0. 6、0. 7、0. 8、0. 9)在分位数组合相同时分别表现最优; 3)模型检验表明,大多数分位数回归组合的检验统计量都优于基本模型和各分位数模型,相对于基本模型,5个分位数组合(τ=0. 3、0. 4、0. 5、0. 6、0. 7)模型的MPB、MAB、RMSE分别降低13. 9%、13. 9%、13%。【结论】分位数回归能够提高模型预测精度,基于5个分位数组合的Max-Burkhart分段削度方程在拟合及检验统计量等方面表现较好,适合于大兴安岭落叶松树干削度预测。     

基于节子剖析数据的长白落叶松人工林枝条丢失年轮数研究

目的为提高木材质量，本文利用节子剖析数据建立枝条丢失年轮数量的混合效应模型，以达到预测枝条丢失年轮数量的作用，为人工整枝提供一定的理论依据。方法以黑龙江省孟家岗林场长白落叶松人工林为研究对象，基于50棵长白落叶松解析木的1 434个节子数据，以Poisson分布为基础，采用SAS9.4软件中的glimmix模块，建立了节子丢失年轮数量的广义线性混合模型，通过计算相应的指标，选出最优混合模型。结果在考虑树木效应情况下，包含截距、节子高度、节子相对高度的随机效应参数的混合模型为最优混合效应模型；在考虑等级效应的情况下，包含节子相对位置、节子直径的随机参数的混合模型为最优混合效应模型。综合比较，两个混合模型的拟合效果均好于基础模型，其中考虑树木效应的拟合效果最好。模型的拟合结果表明:节子丢失年轮数量与节子着生高度、节子直径密切相关，位于树干基部的直径较大的节子，由于竞争作用，生长受到抑制，但是生存能力强、存活时间长，故而产生丢失年轮的数量较多。着生位置越靠上的节子，生存条件好，产生丢失年轮的数量少。结论通过长白落叶松人工林节子丢失年轮数量混合模型的建立，并对模型的预测效果进行检验，检验结果显示本文的混合模型能对枝条丢失年轮的数量进行预测且偏差较小。在接下来的研究中可以进一步完善，从而为人工整枝提供一定的理论依据。      

基于PROSPECT和4-scale模型的光化学植被指数尺度转换

  目的  光化学植被指数（PRI）对于准确估计植被光能利用率（LUE）有着重要的作用。但在不同的尺度（叶片、冠层、景观尺度）上，PRI与LUE二者之间的关系及其影响因素不同。传感器获得的光谱为像元及冠层光谱，叶片尺度的PRI-LUE关系模型无法直接用于冠层尺度的数据，因此需要对冠层尺度的PRI指数进行尺度转换。  方法  首先通过叶片尺度的PROSPECT模型，模拟不同生化参数下叶片的反射率与透射率，进而计算叶片尺度PRI指数与简单比值PRI指数（记为SR-PRI）。其次，将获得的叶片尺度反射率、透射率作为参数输入到4-scale模型中，获取不同叶面积指数（ LAI）下冠层尺度的反射率，计算得出冠层尺度的PRI、SR-PRI。建立不同LAI下PRI、SR-PRI的冠层?叶片尺度转换函数，并对不同尺度上影响PRI、SR-PRI的因子进行敏感性分析。  结果  PRI、SR-PRI在进行冠层与叶片尺度转化过程中，都表现出很明显的线性关系，并且拟合效果（R2）呈现出随LAI的增大而增大的趋势。对比相同LAI水平下的PRI、SR-PRI的拟合结果发现，SR-PRI的拟合效果普遍要优于PRI。  结论  4-scale模型用来进行PRI与SR-PRI在冠层、叶片间的尺度转换是可行的，通过建立不同LAI下的尺度转换函数，可以实现将冠层尺度的PRI、SR-PRI转化到叶片尺度。      

基于混合效应模型的人工红松枝下高模型研建

  目的  基于帽儿山红松人工林63块样地2 972株红松数据，利用非线性混合模型构建红松枝下高模型，为进一步研究生长与收获模型提供理论依据。  方法  本文首先使用8个常用的枝下高模型，选出最优基础模型；其次，研究林分变量或单木变量对枝下高的影响，建立含林分变量的枝下高模型；最终在基础模型和含林分变量模型的基础上，考虑样地效应对红松枝下高的影响，构建红松枝下高基础混合效应模型和广义混合效应模型。模型用4种抽样方式（随机抽取、抽取最大树、抽取最小树、抽取平均树）和8种样本大小（1 ~ 8株树）对基础混合效应模型和广义混合效应模型进行抽样检验。  结果  Logistic模型拟合精度好，符合生物学意义，且模型形式简单，选为最优基础模型。除树高、胸径以外，大于对象木断面积之和、优势木高和冠幅与枝下高有显著相关性，加入后明显提升模型的拟合精度。枝下高广义混合效应模型的拟合效果要优于其他模型。模型检验结果表明:当应用基础混合效应模型预测时，建议抽取胸径最小的4个样本；当应用广义混合效应模型预测时，建议随机抽取4个样本。  结论  枝下高广义混合效应模型在拟合效果和预测精度方面优于其他3种模型，建议将此模型作为人工红松枝下高模型。当应用广义混合效应模型预测时，建议随机抽取4个样本。      

纤维素高效降解真菌的筛选及其降解森林地表可燃物的效果

【目的】筛选纤维素的降解真菌,探究其对森林地表可燃物的分解效果,以期利用纤维素高效降解真菌促进降解森林地表可燃物,从而降低森林火灾风险。【方法】采集东北林业大学帽儿山实验林场的兴安落叶松、胡桃楸、水曲柳和云杉人工林内的可燃物,采用孟加拉红培养基进行真菌的分离培养,采用刚果红染色法,根据测定菌株的纤维素分解指数筛选高活性纤维素酶菌株,对其进行形态学及分子鉴定;以阔叶、针叶与针阔混交可燃物碎块为分解基质,接入高活性纤维素酶菌株菌液,恒温培养80天,定期取样测定综纤维素含量,分析纤维素分解过程并筛选出对森林地表可燃物中纤维素降解效果最好的菌株;结合扫描电镜超微结构观察结果进行验证。选取筛选出的纤维素高效降解真菌菌株,制取菌饼并接入麦芽浸粉培养基中,恒温振荡培养5天,得到的菌悬液作为单一菌剂,2菌种菌悬液等体积混合为混合菌剂,分低、中、高剂量喷洒到不同样地中装有胡桃楸、兴安落叶松以及胡桃楸-兴安落叶松混交可燃物的凋落物袋内,每月采集凋落物袋测定综纤维素质量分数,分析不同菌剂对可燃物中综纤维素降解效果。【结果】根据孟加拉红氯霉素培养基筛选出的15株真菌在CMC-Na培养基上产生的水解圈大小,筛选出8株高活性纤维素酶菌株,菌株B2(枝细枝孢)的纤维素分解指数最大;根据地表可燃物样品中的纤维素降解结果,菌株A4(紧密帚枝霉)对3种可燃物基质中综纤维素的降解能力最强,其次是菌株A2(肉色隔孢伏革菌);根据扫描电镜观察结果,菌株A4的菌丝可以黏附在叶片表面并侵入叶片组织,通过分泌纤维素酶降解叶片中的综纤维素;不同剂量使可燃物基质综纤维素降解率由大到小呈现大剂量、中剂量、小剂量的规律,且施加菌剂的3种基质综纤维素降解率均高于对照;施加菌剂的3种可燃物基质综纤维素降解率由大到小均表现为:菌剂C(混合菌剂)菌剂B(菌株A4)菌剂A(菌株A2)。【结论】菌株A4为室内降解试验筛选出的高效纤维素降解真菌,在野外对地表可燃物中综纤维素也表现出较强降解能力,且与菌株A2构建的混合菌剂对可燃物中综纤维素降解效果更佳,可在后续研究中摸索其最佳产酶条件,以实现林区地表可燃物更大程度上的降解。     

人工林精准施肥研究进展

施肥是实现人工林速生丰产的重要手段，合理施肥可以维持土壤养分平衡，提高土壤质量，促进林木生长，同时减少环境负效应。人工林精准施肥是以农业精准施肥为基础形成的营林应用技术体系，主要包括林地管理单元精准划分、林地营养精准诊断、精准施肥及施肥效应精准检验。精准施肥技术在农业上取得了很大进展，但应用到人工林上还有很大的局限性。文中结合农林业施肥研究现状，分析实现人工林精准施肥所需解决的关键问题，提出人工林精准施肥的发展方向。     

樟子松梢斑螟发生规律及防治技术

为了有效防治樟子松梢斑螟(Dioryctria mongolicella)的危害,分析了樟子松梢斑螟与树种、树龄、林龄、树木在林分中位置、林种、林分密度及郁闭度等林分因子的关系。结果表明:该虫喜光照充足、温暖的环境;在林缘南侧被害株率和受害程度一般重于林缘北侧,东西两侧的林缘受害程度次之;密度小的林分被害株率和受害程度一般高于密度大的林分,郁闭度高的林分受害程度明显较轻;单虫坑道的平均营养面积为7.87 cm²;防治试验发现,应用质量分数22.5%的敌敌畏油剂原液点涂凝脂团后梢斑螟幼虫死亡率达100%;采用氧化乐果、吡虫啉、氯氰菊酯等药剂和“柔脂通”或“激健”等渗透助剂以一定比例混合后涂抹凝脂团,杀虫率多为35%~70%,最高可达84%。同种稀释倍数且加入相同剂量渗透剂后,氧化乐果的防治效果显著高于吡虫啉和氯氰菊酯;采用氧化乐果、阿维菌素、氟氯氰菊酯、吡虫啉、啶虫脒、氯胺磷等药剂进行树干打孔注药,均无防治效果。     

不同年龄红松根系氮素吸收及其与根形态和化学性状的关系

  目的  明确不同年龄红松根系氮素吸收及其与根形态和化学性状的关系，增进对根系资源获取策略与树木个体发育之间联系的理解。  方法  本文选取黑龙江省凉水国家级自然保护区阔叶红松林内幼龄（（14 ± 1）年）、中龄（（48 ± 3）年）和成熟龄（（217 ± 4）年）红松为材料，采用稳定性同位素示踪技术研究了各年龄阶段红松根系氮素吸收，同时测定了根系形态和化学性状。  结果  随着红松年龄的增大，根系铵态氮、甘氨酸和总吸收速率均逐渐降低，硝态氮吸收速率则无显著变化。红松不同年龄阶段，各形态氮对根系总氮吸收贡献率均表现铵态氮（62% ~ 65%）> 甘氨酸（25% ~ 32%）> 硝态氮（4% ~ 12%），其中硝态氮贡献率随红松年龄的增大而增大，铵态氮和甘氨酸的贡献率则无显著变化。甘氨酸以分子态被幼龄、中龄和成熟龄红松根系吸收的比例非常接近，分别为78%、81%和80%。根系直径随着红松年龄的增大而显著增粗，与根系铵态氮、甘氨酸和总氮吸收速率呈负相关（仅与甘氨酸相关性显著），与硝态氮吸收速率呈正相关；与此相反，比根长和比根表面积则随着红松年龄的增大呈现降低的趋势，均与根系铵态氮、甘氨酸和总氮吸收速率呈正相关（仅甘氨酸相关性显著），与硝态氮吸收速率呈负相关；根系组织密度和化学性状在红松的各年龄阶段均无显著变化，与根系氮吸收的相关性很低。  结论  随着红松年龄的增大，根系氮素吸收速率和偏好均发生明显改变，这可能与根系形态性状的变化有关。