大兴安岭南段华北落叶松人工林径向生长对气候变化的响应

【目的】华北落叶松是内蒙古大兴安岭南段主要的人工林树种,分析华北落叶松年轮宽度指数的变化以及与气象因子的相关性,以此判断华北落叶松人工林在大兴安岭南段地区的适应性,为可持续经营管理提供理论依据。【方法】赛罕乌拉是大兴安岭南段次生林的典型地段,并且是内蒙古最大的次生林区。在1986年种植的华北落叶松人工林区域内,按国际树木年轮库(ITRDB)的要求,2013年随机采集54棵华北落叶松108根树芯,其中死树14棵。运用树木年轮气候学方法,建立华北落叶松年轮宽度年表,利用相关函数分析1986-2013年的气温和降水气象因子与年表的相关性,揭示华北落叶松径向生长对气候响应规律。【结果】(1)华北落叶松径向生长与上一年5、7月的平均最高温和平均气温呈显著性负相关(P <0.05),与当年冬季11月的降水量具有显著性正相关(P <0.05),和其它月份也均成正相关但显著性不明显,表明华北落叶松主要受到冬季降水量的影响。(2)通过年轮与气象因子的响应分析得出,华北落叶松对气候的响应具有明显的"滞后性",具体表现为,干旱胁迫对当年树木的径向生长量影响不显著,对第2年树木的径向生长量影响显著。2006年发生极端干旱年,发生后的4年内华北落叶松发生死亡现象。【结论】大兴安岭南段华北落叶松人工林的径向生长主要受到当年冬季11月降水量的显著性影响。华北落叶松受到干旱胁迫时有明显的"滞后性",影响体现在第2年即形成窄轮。这可能意味着,随着未来干旱的加剧,冬季降水对华北落叶松的生长变得更加重要。     

西北旱区华北落叶松个体水分利用效率及其对环境因子的响应

为定量研究华北落叶松个体水分利用特征,2010年5~10月在宁夏六盘山北侧叠叠沟小流域的华北落叶松人工林固定样地内,通过测定树干径向生长和树干液流速率变化,估计了华北落叶松个体生产力、蒸腾和水分利用效率(WUE)。研究表明:在生长季内,华北落叶松个体WUE与蒸腾量的变化表现一致,均为先略有升高后下降的变化规律,6月份最高。个体WUE在0.88~9.73 g/kg之间,平均值为3.97 g/kg,6月份的WUE最大。除空气湿度外,华北落叶松个体水平的WUE与太阳辐射、降水、温度、风速等气象因子都呈现出正相关关系,但与太阳辐射和潜在蒸发散达到显著性相关。     

青海云杉、华北落叶松边材液流变化规律及其与气象因子的关系

运用Granier热扩散式探针(TDP)法对青海大通黄土高寒区主要针叶树种青海云杉Picea crassifolia和华北落叶松Larix principis-rupprechtii夏季边材液流变化规律进行连续观测,利用自动气象站对周围气象因子太阳辐射(R_s)、空气温度(T_a)、空气相对湿度(R_H)和风速(W_s)进行同步观测,并对气象因子与青海云杉、华北落叶松边材液流通量(F_s)的相关性进行分析.结果表明:(1)边材面积(A_s)与胸径(D_(BH))存在较高的相关性,两者可以用幂函数很好地拟合.(2)青海云杉、华北落叶松边材液流速率(V_s)变化规律主体表现一致,晴天变化幅度最大,阴雨天变化幅度最小.(3)华北落叶松边材液流通量(F_s)仅为0.75 kg·h~(-1),而青海云杉高达1.84kg·h~(-1),为华北落叶松的2.4倍;青海云杉日耗水量(W)在9.56～37.14 kg·d~(-1)之间,而华北落叶松日耗水量W在5.61～14.25kg·d~(-1)之间.(4)青海云杉、华北落叶松F_s与气象因子关系密切.但气象因子的作用过程表现复杂.复相关分析表明:青海云杉、华北落叶松F_s与R_s、T_a、W_s之间呈极显著正相关,与相对湿度R_H呈极显著负相关.按相关程度排序为:R_s＞T_a＞R_H＞W_s.     

河北省北部华北落叶松人工林立地指数空间分布预测

【目的】探究河北省北部华北落叶松人工林立地生产力空间分布格局及其与环境因子的关系,为高效森林经营提供依据。【方法】基于研究区1 179块森林资源二类调查小班数据,建立以地形、气候和土壤因子为辅助变量的多元线性回归(MLR)、随机森林(RF)、回归克里格(RK)和地理加权回归克里格(GWRK)模型。通过模型评价,选择最优模型预测研究区华北落叶松人工林立地指数(SI)空间分布,采用相关和偏相关分析方法分析SI分布格局与主要环境因子的关系。【结果】海拔、最干月降水、土壤全氮和全磷是影响研究区华北落叶松人工林立地生产力的主要因子;地统计学的2种模型(RK和GWRK)拟合优度相近且均显著高于MLR和RF模型,与全局回归的RK模型相比,局部回归的GWRK模型具有较高的R~2(0.780)及较低的AIC (160.533)、RMSE(1.593 m)和MAE(1.113 m),为最优预测模型;不同立地生产力等级地区内SI对地形和土壤因子的变化表现更为敏感,对气候因子的变化反应较弱。【结论】海拔、最干月降水较高以及土壤氮磷含量适中的研究区西北部,是华北落叶松人工林适生区,而海拔、最干月降水较低以及土壤氮磷含量不平衡的东、南部,华北落叶松人工林的适应性较差,可通过造林活动或适当添加氮磷肥削弱环境因子对树木的不利影响。     

不同林龄华北落叶松人工林林下植被与土壤理化特性变化特征

以内蒙古大青山华北落叶松人工林群落为研究对象,探讨华北落叶松在生长过程中林下植被和土壤养分的动态变化,结果表明:不同林龄华北落叶松人工林林下植被物种数量随着林龄的增加先上升后下降,其大小为17 a>10 a>29 a>40 a;相同深度的土壤容重随着落叶松林龄增大先升高后降低,饱和含水量、田间持水量、毛管孔隙度随林龄增...     

宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林土壤湿度动态与影响因素

【目的】以宁夏南部黄土丘陵区带状山杏人工林为例,揭示林带内与带间的不同深度处土壤湿度的时空变化及其关键环境影响因素,为半干旱区林草植被科学管理及雨水资源高效利用提供依据。【方法】2020—2022年,在宁夏彭阳县山杏人工林带内和带间各布设1套200 cm测深的智墒传感器,分层逐时监测土壤体积含水量和土壤温度变化,同时布设1台气象站连续监测近地面降水、气温、空气湿度等气象条件,采用相关分析探究土壤湿度对前1日土壤湿度、土壤温度和气象因子的响应规律。【结果】2020年和2021年为平水年,降水量分别为467.4和440.8 mm;2022年为枯水年,降水量为354.8 mm;土壤体积含水量平均值为平水年(2021年,17.0%)显著高于枯水年(2022年,14.3%)。土壤体积含水量随土层加深呈近线性增加,其斜率表现为林带间高于林带内,平水年高于枯水年。在0～120 cm土层的土壤体积含水量为林带内(15.3%)高于林带间(14.0%),但在120～200 cm土层为林带间(17.6%)高于林带内(16.8%)。在0～60 cm土层的土壤体积含水量变异系数为林带间(42.9%)高于林带内(...     

华北落叶松人工林林分枯损株数随机效应预测模型

【目的】构建能够准确预测华北落叶松林分枯死木的计数模型,探究影响华北落叶松林中林木枯死数量的主要原因,为冬奥会核心区的华北落叶松人工林科学经营与管理提供决策依据。【方法】以张家口市崇礼冬奥核心区45块华北落叶松人工林样地为研究对象,构建华北落叶松林分枯死数量Poisson回归模型、负二项回归模型、零膨胀Poisson回归模型和零膨胀负二项回归模型、Hurdle-Poisson回归模型、Hurdle负二项回归模型,根据AIC值选出最优计数模型。基于最优计数模型,考虑不同随机效应水平和作用在截距和协变量上的随机参数,根据模型收敛情况和AIC值确定最优的随机效应水平和随机参数组合,构建最优林分枯死数量混合效应模型。【结果】林分平均直径、林分优势木平均高、林龄、林分断面积和林分胸径Gini系数为影响林分枯死的林分因子,立地因子对林分枯死的影响并不大。未考虑零膨胀现象时,负二项回归模型拟合效果优于Poisson回归模型;考虑零膨胀现象后,Hurdle-Poisson回归模型拟合效果优于零膨胀Poisson回归模型。最终几种考虑零值过多的计数模型的拟合精度表现为：Hurdle负二项回归模型(HNB...     

塞罕坝华北落叶松人工林间伐和混交改造对大型土壤动物群落结构的影响

【目的】比较研究塞罕坝地区华北落叶松人工林间伐和混交改造对大型土壤动物群落组成和多样性的影响,为实现华北落叶松人工林质量精准提升和可持续利用提供理论依据和技术支撑。【方法】以塞罕坝机械林场未经营的华北落叶松人工林(CK)、抚育间伐后的华北落叶松人工林(TH)和引入阔叶树的华北落叶松白桦混交林(M)为对象,于2014年5—9月,利用手拣法调查大型土壤动物群落,研究不同经营措施林分内土壤动物的结构组成、空间分布、多样性和功能群组成的差异及其影响因素。【结果】共获得大型土壤动物55类1 405头,隶属2门4纲12目,优势类群为正蚓目、叶甲科幼虫、象甲科幼虫。总体上,经间伐和混交改造后华北落叶松人工林内大型土壤动物的类群数显著高于未经营的对照林分(P005),TH内土壤动物密度亦显著高于CK(P005)。不同经营措施林分大型土壤动物类群数均表现为沿土壤剖面位置上升逐渐增加的趋势,且M和TH凋落物层土壤动物类群数及0～10 cm土层土壤动物密度显著高于CK(P005)。间伐和混交改造后,土壤动物群落各多样性指数均有提高,其中M的Shannon-Wiener多样性指数(H)显著高于CK(P005)。各功能群中,植食性土壤动物所占比例(4719%)最高,其次为腐食性土壤动物(3331%);捕食性(19类)和植食性(18类)土壤动物的类群数居多;多因素方差分析显示,经营措施、土层和时间均对大型土壤动物功能群组成和结构影响显著(P005),其中间伐和混交改造均可显著提高植食性土壤动物的类群数。冗余度分析(RDA)显示,凋落物全碳含量(P=003)和C/N(P=008)对凋落物层大型土壤动物分布影响显著;而土壤含水量(P=0008)、pH(P=0012)和土壤密度(P=0062)对土壤层大型土壤动物分布影响显著。【结论】塞罕坝华北落叶松人工林经间伐和混交改造后,林分结构和微环境的改善可提高大型土壤动物的种类、数量和多样性水平,尤其是部分功能群种类增加可能更有利于凋落物早期的粉碎和分解。     

华北落叶松人工林在山西的适应性

以山西省华北落叶松人工林为研究对象,通过调查华北落叶松人工林在不同立地、不同气象因子条件下的生长差异,分析华北落叶松人工林在山西的适应性。结果表明:在纬度36°30'~39°00',海拔1 900 m~2 200 m间,最适宜发展华北落叶松人工林。海拔1 400 m以下,不适宜发展华北落叶松人工林。华北落叶松在适宜的环境中,坡向、坡位、坡度等不是其生长的限制因子,生态位幅度较大。年降水量550 mm是华北落叶松人工林正常生长的下限,适宜的年均温为2℃~8℃,1月均温为-14.0℃~-7.0℃.     

基于特征空间的蒸散反演方法在中国北方地区的比较与应用

【目的】通过验证和比较来选定适合于中国北方地区的蒸散反演方法,旨在为改进蒸散的算法提供支持并初步认识中国北方地区蒸散的时空分布规律。【方法】使用中等分辨率成像光谱仪(MODIS)的遥感影像、气象观测资料以及干旱-半干旱区协同观测的地表蒸散通量数据,对Jiang等(1999)、Wang等(2006)和Roerink等(2000)这3种特征空间方法进行验证与比较,在选定适合试验区的方法后,计算和分析中国北方地区蒸散的空间分布与季节变化特征。【结果】在中国北方地区,由Wang等(2006)方法反演得到的蒸发比相关性最高,误差最小(R~2=0.65,RMSE=0.17);受地表温度随海拔升高而降低的影响,Jiang等(1999)和Roerink等(2000)的方法在高海拔地区普遍存在高估的现象;基于Wang等(2006)的方法反演得到蒸发比,通过运算得出中国北方地区的蒸散空间分布,回归分析表明,该方法得出的蒸散结果精度较高(R~2=0.57,RMSE=0.78 mm·d~(-1));在不同季节,蒸散在空间上都表现出东高西低的特征;夏季最高,春季略高于秋季,冬季最小;在冬季,大部分地区蒸散在0.5 mm·d~(-1)以下;在春季,除西北地区的准噶尔、柴达木、塔里木等沙漠区域外,其余地区都有较明显的蒸散活动,大部分区域达到了0.8 mm·d~(-1)以上;在夏季,整个区域蒸散达到全年最大值,绝大部分地区蒸散强度在1.5 mm·d~(-1)以上;在秋季,蒸散明显回落,除华北地区和秦岭一带保持在1~2.5 mm·d~(-1)之外,其余地区蒸散大多在1 mm·d~(-1)以下。【结论】Wang等(2006)的方法可以在克服海拔对地表温度产生影响的同时,保持特征空间法中对地面气象参数精度要求不高的优点,能够更好地模拟中国北方地区蒸散的空间分布,适于在下垫面复杂、海拔落差大的地区使用。     

六盘山叠叠沟华北落叶松人工林叶面积指数的时空变化特征

在具有半干旱气候的宁夏固原六盘山区叠叠沟小流域,于2009年整个生长季内(5-10月)监测了典型阴坡坡面上的华北落叶松人工林不同坡位的7个样地的林冠层、林下灌木层和草本层的叶面积指数(LAI)的数量变化和季节动态.结果表明:(1)华北落叶松不同样地的林冠层LAI随坡位升高的变化趋势基本上是逐渐减小,从坡下部的1.52～...     

间伐对华北落叶松人工林林下植被的短期影响

为了解抚育间伐对华北落叶松纯林林下植被的影响,对河北省木兰林管局600,900,1 200,1 500株/hm2共4种不同密度华北落叶松人工林林下植被进行了调查。结果表明,华北落叶松人工林林下植被物种丰富度,平均高度、平均盖度、平均密度、植物多样性指数随着保留密度的增大而减小,且密度600株/hm2和900株/hm2落叶松林下植被的各项指标都相接近,与其它2种密度林下植被相差较大;较小密度之间的林下植被物种组成相似程度较大,较大密度和较小密度落叶松之间林下植被物种组成差异较大;40 a生左右、平均高为11m、密度为1 500株/hm2的华北落叶松间伐保留密度为900株/hm2较为合理。     

兴安落叶松林生长季蒸散量特征

[目的]研究内蒙古大兴安岭兴安落叶松Larix gmelini林生长季蒸散量(ET)变化特征,同时分析气象因子在不同天气状况下对兴安落叶松林蒸散量的影响以及不同时间尺度下气象因子对蒸散量的影响.[方法]以兴安落叶松林为研究对象,利用涡度相关系统对其生长季蒸散量(ET)以及空气温度、相对湿度、风速、光合有效辐射、净辐射、...     

坡位对华北落叶松生长及林下物种多样性的影响

该文通过对围场县新丰林场不同坡位条件下,华北落叶松人工林的生长状况及林下植被多样性进行了调查分析。结果显示:1坡位对林木蓄积量的影响不显著。2坡位对华北落叶松人工林胸径影响效果在5%显著水平上显著。3坡位对华北落叶松林下生物多样性的影响极显著。4密度对华北落叶松林胸径的影响显著。     

祁连山不同坡向草地蒸散量及其影响因子的分析

为了揭示祁连山山区草地的蒸散量变化规律,利用小型蒸渗仪(Micro-lysimeter)对祁连山西水林区不同坡向草地的蒸散量进行实测,并基于样地土壤调查数据和同期气象数据,对祁连山不同坡向草地的蒸散量变化规律及其有关影响因子进行了综合分析。结果表明:(1)不同坡向草地蒸散量季节动态规律均表现为单峰型,在7、8月达到蒸散量的峰值。(2)草地蒸散量变化规律:对照裸地蒸散量>草地蒸散量,阴坡草地蒸散量>阳坡草地蒸散量。(3)草地蒸散量以土壤蒸发为主;草地降水的绝大部分消耗于草地蒸散。(4)对草地蒸散量与影响因子的相关性进行分析,按相关系数排序,阳坡为:降水量(P)>气温(T)>空气相对湿度(HR)>风速(u2)>土壤含水量(θm)>太阳辐射(Ra);阴坡为:降水量(P)>气温(T)>太阳辐射(Ra)>空气相对湿度(HR)>风速(u2)>土壤含水量(θm);降水量、气温与草地蒸散量之间具有较高的线性相关(R2=0.861)。     

坡位对华北落叶松生长及林下物种多样性的影响

坡位在华北落叶松人工林造林和经营措施中影响较大,坡位不适会导致森林结构的失衡和生态功能的破坏,进而引起水土流失和生物多样性降低等生态恶果。为了研究坡位对华北落叶松生长及林下物种多样性的影响,对围场县新丰林场不同坡位条件下华北落叶松人工林的生长状况及林下植被多样性进行了调查分析,结果显示:(1)坡位对林木蓄积量的影响不显著;(2)坡位对华北落叶松人工林胸径影响效果显著(在5%显著水平上),总体上呈现上坡位大于中坡位大于下坡位的趋势;(3)坡位对华北落叶松林下生物多样性的影响极显著,灌木层在不同坡位下的多样性指数和均匀度指数与草本植物层的变化趋势相似,处于上坡位的草本植物层和灌木层具有更高的物种多样性和均匀度,草本植物层的物种多样性指数平均值高于灌木层的平均值。     

不同问伐抚育强度对华北落叶松人工林土壤物理性质变化影响的研究

以华北落叶松人工林为研究对象,主要研究分析了不同间伐抚育强度下华北落叶松人工林林下土壤层的物理性质变化情况。选取指标主要包括土壤容重、土壤饱和含水量、土壤田间持水量以及土壤总孔隙度。研究结果表明：随着间伐强度的加大,林下土壤容重持续下降,其中0-10cm处的土壤容重相比未伐林分分别下降3．2％、5．2％、5．7％;lO-20cm处分别下降1．6％、1．6％、3．9％;土壤饱和含水量、土壤田间持水量、土壤总孑L隙度等指标也随间伐强度的增大而增加。对研究结果采用方差分析的方法进行显著性检验,结果表明：不同强度的间伐抚育对落叶松林土壤层的饱和含水量、田间持水量变化影响显著,对土壤容重和土壤总孑L隙度的变化影响不显著。     

落叶松-人参复合系统的植物多样性和碳储量特征

【目的】本研究选取落叶松-人参复合系统,并与落叶松人工林及天然次生林进行比较,定量分析林下种植人参对生物多样性和碳汇功能这2种重要生态系统服务功能的影响。【方法】以落叶松-人参复合系统为对象,选择与其立地特征相似的落叶松人工林和天然次生林2种林分作为对照,通过样地调查、采样和试验,对比分析3种林分类型的乔木和草本植物多样性,并对不同林分类型中的乔木、林下灌草、枯落物和木质物残体以及0~30 cm土壤的碳储量进行分析。【结果】落叶松-人参复合系统下,人参重要值达到0.33,具有明显优势;对于Shannon-Wiener多样性指数(H')、Margalef丰富度指数(R)和Pielou均匀度指数(E)3种植物多样性指数,乔木物种均表现为天然次生林落叶松-人参复合系统落叶松人工林,草本物种均表现为天然次生林落叶松人工林落叶松-人参复合系统;落叶松-人参复合系统草本植物的S,H'和R'值分别为16,1.91和1.83,均低于落叶松人工林下草本植物的17,2.1和2.04,但差异并不显著;而落叶松-人参复合系统的E值为0.87,显著低于落叶松人工林系统的0.91;对于不同林分类型的碳储量而言,32年生的落叶松近熟人工林平均碳储量为192.81 t·hm-2,略高于天然次生林碳储量(188.85 t·hm-2),2者均显著高于落叶松-人参复合系统(155.56 t·hm-2);3种林分类型不同层次碳储量均表现为土壤层乔木层枯落物和木质物残体层林下灌草层,且土壤层和乔木层碳储量之和均占到总碳储量的90%以上,此外,落叶松-人参复合系统的4个层次碳储量均显著低于落叶松人工林系统;对于不同林分类型,在0~30 cm土层随土壤深度增加,土壤碳储量逐渐降低。【结论】落叶松-人参复合经营对乔木植物多样性没有显著影响,但对草本植物多样性影响较大,同时其还会显著降低森林碳储量。因此,今后林参复合经营应注重深入研究,合理规划,正确引导,兼顾经济和生态效益,从而保障森林资源的可持续利用和林参复合经营的可持续发展。     

六盘山北侧华北落叶松树干直径生长变化及其对环境因子的响应

2005年5-11月在宁夏六盘山北侧的叠叠沟林场,应用带状树木径向变化记录仪研究9株华北落叶松树干的直径生长变化过程及其对环境因子的响应.结果表明:树干直径的日最大值出现在6:00-9:00,最小值则在16:00-20:00;直径生长的季节变化表现为前期快后期慢,8月下旬以后基本停止生长;林分内优势度大的林木生长较快;树干直径生长过程随时间的变化符合幂函数曲线,方程的确定系数为0.78～0.92.对影响直径生长变化的环境因子进行主成分分析,结果表明温度和水分是主要影响因子;结合偏相关分析,筛选出日最高温、空气相对湿度、日平均太阳辐射通量和土壤含水量作为影响树干直径生长变化的主要因子.建立线性回归模型.     

不同立地类型华北落叶松人工林冠幅与胸径关系研究

以河北省塞罕坝机械林场华北落叶松人工林为研究对象,利用155块标准地(30 m×30 m)调查数据,基于因子分析法和聚类分析法,确定影响华北落叶松人工林冠幅生长主要立地因子,利用主要立地因子划分立地类型,并构建不同立地类型华北落叶松人工林冠幅预测模型。结果表明:海拔、坡度和坡向是影响华北落叶松人工林冠幅生长的主要立地因子,并划分为高海拔和低海拔两个立地类型组。不同立地类型组最优冠幅预测模型分别为:高海拔,CW=-2.5972+0.6211D-0.0098D~2;低海拔,CW=[D/(4.9823+0.2059D)]~2。高海拔组与低海拔组:决定系数R~2分别为0.9795和0.9834,绝对误差(Bias)分别为0.0001和0.8259、均方根误差(RMSE)分别为0.0019和0.65718,通过检验表明不同立地类型组冠幅模型预测精度均较高,可为华北落叶松人工林科学经营提供科学依据。