采伐对长白山阔叶红松林生态系统碳密度的影响

采伐对森林生态系统碳密度和固碳能力有重要的影响,且影响的程度因采伐强度和方式不同而有巨大差异.以长白山地区原始阔叶红松林在不同采伐方式、采伐强度干扰后形成的次生林为研究对象,通过对2007至2009年建立的11块1 hm2永久样地中植被层、凋落物层和土壤层碳密度在采伐前后变化特征的分析,研究了采伐强度与恢复时间对阔叶红松林生态系统碳密度的影响.结果表明:在短期内,采伐导致了植被层和土壤表层(0-20cm)碳密度值的减少,其中植被碳密度与采伐强度有显著的线性负相关关系(y=-0.9x+91.17,R2=0.626,P＜0.01),而后,随着植被的恢复,生态系统碳密度增加,其中植被、土壤层碳密度呈显著线性正相关关系.根据植被碳密度与恢复时间之间的相关关系,确定以生态系统恢复、木材生产与固碳三者兼顾的合适采伐强度为30％,轮伐期为45a.     

长白山阔叶红松林土壤有机碳空间异质性

采用地统计学方法,对长白山北坡原始阔叶红松林内土壤有机碳的空间分布特征进行了研究,并对其与细根生物量的相关性进行了分析。结果表明:3块样地土壤有机碳密度的变程分别为3.568、5.866、2.773 m,结构比为40%～65%,表明研究区域内土壤有机碳密度具有中等空间相关性;土壤有机碳质量分数随土壤深度的增加而减少,与细根的垂直分布特征相似;3块样地分别在5.011、4.590、4.912 m空间距离范围内土壤有机碳密度与细根生物量存在相关性,土壤有机碳密度与细根生物量协方差函数的结构比为50%～80%。     

阔叶红松林的研究综述

根据５０多篇阔叶红松林研究文献综合论述我国阔叶红松林研究历史，并根据这些文献对阔叶红松林研究所关心的演替，经营等主要问题进行了全面系统地论述。     

凉水自然保护区原始阔叶红松林土壤微生物的主要生理类群及分布

采用稀释平板培养法分析了小兴安岭凉水自然保护区原始阔叶红松林根际、非根际土壤微生物数量及其主要生理类群分布规律。结果表明:原始阔叶红松林土壤微生物数量具有明显的垂直变化规律,即土壤微生物主要集中在0~20 cm处的土层,10 cm处数量达到高峰,总菌数最高达432.1×106CFUg-1,且随土层加深,微生物数量逐渐减少。在水平分布上,根际微生物的数量大于非根际。三大类土壤微生物中细菌数量占绝对优势,占总菌数的89%以上;放线菌次之,占总菌数的7%;真菌最少,占总菌数的4%。原始阔叶红松林各主要生理类群中,固氮菌数量最多,纤维素分解菌其次,解磷细菌最少。     

阔叶红松林细根分布及周转

采用根钻法和内生长土芯法对小兴安岭阔叶红松林3种林型(云冷杉红松林、椴树红松林、蒙古栎红松林)细根(≤2 mm)的生物量、垂直分布、生产与周转进行了研究,考察了细根生物量与土壤环境的相关性。结果表明：3种林型的活细根生物量均高于死细根生物量,且随土壤深度增加而逐渐降低;0－10 cm土层,3种林型活细根生物量在幼龄林和成熟林之间差异显著;细根生物量与土壤有机碳、易氧化碳、微生物生物量碳、全氮、 C/N、含水率之间呈显著正相关,与土壤水溶性碳、 pH、容重之间呈显著负相关(P<0.05);细根年生产量在0.14－0.64 kg?m－2?a－1之间,年死亡量在0.07－1.43 kg?m－2?a－1之间,云冷杉红松林成熟林细根周转率较高(1.61 a－1),椴树红松林幼龄林细根周转率最低(0.63 a－1)。     

人工诱导阔叶红松林种群结构及分布格局

通过对人工诱导的阔叶红松林林分种群结构及分布格局的研究。结果表明：通过人工诱导措施,已形成以红松为主的针阔混交林。该林分结构合理,各树种生态位适宜,能充分利用空间和光能,它对于目前保护和合理经营现有的天然次生林资源,保证阔叶木材的持续供给,加速次生要的演替进程,恢复阔叶红松林生物群落,具有十分重要的理论和现实意义。     

演替和气候对阔叶红松林土壤有机碳密度的影响

东北阔叶红松林及其次生林是我国重要的森林碳库,土壤中储存着大量的有机碳。本研究调查了纬度梯度上的4个典型地点(长白山、蛟河、五营和胜山)不同演替阶段(杨桦林、硬阔叶林、红松近熟林和成熟林)的土壤有机碳密度(SOCD),并分析了总SOCD(0~60 cm)、表土层SOCD(0~20 cm)与演替、气候等因素的关系。结果表明:各研究地点的总SOCD、表土层SOCD和表土层占总SOCD的比例随演替的进展并没有一致的变化趋势。总SOCD与纬度、最冷月均温、年降水量和温暖指数无显著关系;表土层SOCD、表土层/总SOCD比例随纬度增加而显著降低,随最冷月均温升高而显著上升。多元分析表明,气候因子本身对表土层SOCD的解释力高于对总SOCD的解释力,演替阶段对3个SOCD变量的解释力均不显著,但演替阶段与温度指标(最冷月均温或温暖指数)的交互作用对总SOCD和表土层/总SOCD比例影响显著。此外,坡位对总SOCD和表层SOCD都有显著影响。研究表明,表土层SOCD可能主要受气候梯度和小地形影响;总SOCD的异质性较强、影响因素复杂,气候因子自身对总SOCD的影响较弱,群落特征(生活型、蓄积量)和小地形、以及演替与气候的交互作用对总SOCD的影响显著。      

长白山原始阔叶红松林细根分布及其周转的研究

采用连续土钻分层取样法，对长白山自然保护区中原始阔叶红松林细根的垂直分布、生长和周转进行了研究. 结果表明，在原始阔叶红松林中，细根的平均生物量为827.8 g/m[[sup]]2[[/sup]]；细根在不同土层中的垂直分布符合指数曲线回归方程，大量的细根集中在0～10 cm土层. 通过回归分析发现，细根的垂直分布与土层容重、温度和碳、氮含量存在显著的回归关系（P0.01）. 在原始阔叶红松林中，群落细根的生长高峰发生在7月和10月，但其中主要树种、其他木本和草本的细根有着不同的生长动态，所以在计算细根生产量时应该分类计算，才会得出较为准确的结果. 通过对主要树种、其他木本和草本细根的分类计算，得出原始阔叶红松林中细根年生产量为912.4 g/m2，周转率为每年1.6次.      

采伐强度对阔叶红松林生态系统碳密度恢复的影响

  目的  通过对不同采伐强度干扰阔叶红松林生态系统碳密度的估算,探讨其伐后30年的恢复状况,解析采伐强度、生态系统各组分碳密度及其与林分结构间的关系,为以生态系统碳汇功能提升和物种多样性保护等为目标的森林经营提供科学依据。  方法  以汪清林业局不同采伐强度干扰的阔叶红松林为对象,通过对未采伐和Ⅰ级（30%）、Ⅱ级（40%）、Ⅲ级（50%）、Ⅳ级（60%以上）、Ⅴ级（皆伐）采伐强度干扰林分植被、枯落物和土壤特征的调查和样品采集与测试分析,系统估算其植被、枯落物和土壤的碳密度,并对比分析其差异,以及他们之间及其与采伐强度、林分结构之间的关系。  结果  虽经30年的恢复,因采伐强度的显著负效应影响,阔叶红松林的植被碳密度仍显著低于对照,但在除皆伐外的其他采伐强度之间已恢复至无差异水平。虽然伐后林分乔木层碳密度的小径级和中小径级林木比例有一定程度的增加,但仍无法弥补40 cm以上大径林木的碳密度损失;幼树和草本植物的碳密度受采伐强度的影响不显著;灌木植物的碳密度与采伐强度呈极显著的正相关,但仅皆伐干扰显著增加。皆伐干扰显著降低了枯落物和B层土壤的碳密度,而其他采伐强度的土壤碳密度则因B层的增加而整体接近或高于对照林分。与对照相比,皆伐和Ⅰ、Ⅱ级采伐强度干扰的生态系统碳密度显著降低,Ⅲ、Ⅳ级采伐强度干扰的生态系统碳密度则分别恢复为与之接近和略高。生态系统碳密度的组成以土壤的碳密度占比最高,冠下植被和枯落物的碳密度合计不足生态系统碳密度的3%。采伐强度对树高均匀度指数、胸径香农指数和胸径均匀度指数的负效应仍显著,林分结构对乔木层碳密度产生了显著的正效应,对灌木植物碳密度为显著的负效应。受采伐的强烈负效应影响,乔木层碳密度与灌木植物的碳密度、枯落物碳密度、草本植物丰富度,以及枯落物碳密度与土壤碳密度和草本植物丰富度间均存在显著的相关关系。  结论  阔叶红松林伐后30年,除皆伐干扰外的生态系统碳密度已基本接近或超过未采伐林分,碳密度的恢复主要源于土壤相对快速的累积,而植被的碳密度损失还尚需一定时间的恢复。采伐强度、生态系统各组分碳密度及其与林分结构间存在着显著的相关关系,主要动因为采伐负效应引起的林分结构改变,导致了乔木层、冠下植被、枯落物和土壤的联动变化。      

森林火灾对兴安落叶松林生态系统碳素分布及储量的影响

运用森林生态学典型样地法设立样地并获取野外数据,采用燃烧法测定森林、土壤中的碳,研究过火和未过火两种兴安落叶松林生态系统的碳素分布及储量,结果表明:火干扰后,杜香—兴安落叶松林碳储量减少33.8127t/hm2,草类—兴安落叶松林碳储量减少104.9247t/hm2,其中,森林植被部分的干、枝、叶和根的碳储量都减少,其它组分因林分类型而异;土壤碳储量明显减少,但各层的碳储量空间分布变化不一致。     

小兴安岭过伐林红松种群分布格局

根据标准地样方频度调查数据,用概率论模型模拟的方法,对比研究了小兴安岭过伐林和原始阔叶红松林中红松种群分布格局.研究表明:在不同类型的原始阔叶红松林中,红松在主林层和演替层中的分布格局各不相同,在过伐林的演替层中红松种群呈现负二项分布格局.     

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。     

长白山阔叶红松林土壤呼吸对氮沉降增加的响应1）

通过原位模拟氮沉降的试验研究了长白山阔叶红松林土壤呼吸及其对氮沉降的响应。分别在6、7、8月的月初采用喷洒尿素进行施氮处理,处理水平为对照、低氮（23 kg· hm－2· a－1）、中氮（46 kg· hm－2· a－1）和高氮（69 kg· hm－2· a－1）（以氮素质量计）,每月用红外分析法测定各处理水平的土壤呼吸速率3、4次。结果显示：在生长季内长白山阔叶红松林土壤呼吸有明显的季节变化,10月份最低（0．72μmol· m－2· s－1）,7月份最高（2．27μmol· m－2· s－1）;低、中氮处理提高了土壤呼吸速率,分别比对照高出55．4％和60．3％,高氮则降低了土壤呼吸速率,比对照低21．7％;模拟氮沉降没有改变土壤呼吸的昼夜变化趋势,其变化趋势与土壤温度一致,土壤呼吸速率与5cm 土壤温度呈显著的指数关系;模拟氮沉降增加改变了土壤呼吸对温度的敏感性,对照、低氮、中氮和高氮处理的Q10值分别为1．93、2．34、2．94和1．54。结果表明,在我国北方温带森林地区,未来氮沉降增加会促进土壤呼吸排放,并增加呼吸的温度敏感性,但过高的氮沉降会抑制土壤呼吸并降低呼吸的温度敏感性。     

阔叶红松人工林群落的生物生产力

研究了在退耕还林立地条件下，恢复与重建的阔叶红松人工林的组成，结构及生物生产力问题。定量分析了生物生产力，包括叶、枝、干的现存量及地下部分的根量动态过程，地群落的稳定，生态功能有重要意义。经测定12年生混交群落地上部生物量为33.18t/hm^2，地下部为11.75t/hm^2，比单一结构林分生产高，群落稳定，反应了地带性特点。     

土壤干湿交替对长白山阔叶红松林土壤微生物活性与区系的影响

以长白山阔叶红松林地土壤为研究对象,通过室内控制水分变化,模拟研究了不同土壤干湿交替模式下土壤呼吸产生的CO2体积分数和微生物活性及群落区系的动态变化.结果表明:微生物活性随土壤含水量降低而降低,但降低程度随时间推移而逐渐减缓.随土壤水分减少,土壤真菌的数量增加,土壤细菌的数量减少.     

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.     

哈尔滨城市森林碳储量的估算

以抽样调查的方法作为基本的调查手段,选取了140块样地实地调查,同时以哈尔滨市的高空间分辨率的遥感影像为基础,建立了哈尔滨市城市绿地空间数据库,用样地的碳储量估算结果来推算绿地斑块的碳储量,得到了哈尔滨城市森林碳储量的空间分布,分析显示:哈尔滨市落叶松和榆树的碳储量最大.