长白山阔叶红松林不同群落类型的植物功能性状与功能多样性

【目的】对长白山阔叶红松林群落进行调查,并对植物功能性状进行分析,为森林群落功能多样性研究奠定理论基础。【方法】对长白山阔叶红松林4种主要植物群落(白桦林、杨桦林、臭冷杉红松林和紫椴红松林)进行群落学调查,选择比叶面积、叶厚度及叶枝中N、P含量6个功能性状及土壤、地形因子进行调查,分林层(乔木层、灌木层、草本层)和群落总体测算群落的物种多样性指数(香农威纳指数)、Walker功能多样性指数、Petchry和Gaston指数、Rao’s二次熵指数、功能丰富度指数、功能均匀度指数和功能分歧指数,对长白山阔叶红松林不同群落、不同林层的功能多样性及各指数间的相关性进行分析。【结果】在100个10m×10m的样方中,植物功能性状的差异比较明显,其中比叶面积变化幅度已高达716.16%;植物功能性状与环境因子密切关联,其中叶片厚度与土壤含水量呈显著负相关,与坡向呈极显著正相关;比叶面积与坡度呈显著正相关;对于群落整体,Walker功能多样性指数与香农威纳指数呈显著正相关,功能丰富度指数与香农威纳指数呈显著负相关。【结论】长白山阔叶红松林群落的功能多样性指数与物种多样性之间的相关性,与群落类型及其所处的演替阶段相互关联,功能丰富度指数随演替的进行而下降,而植物本身的遗传特性和环境因素对群落间功能多样性指数的差异也有必然影响。     

长白山阔叶红松林早春植物群落特征研究

研究了长白山阔叶红松林内早春植物群落特征，为进一步深入研究其在森林生态系统中物质循环和能量流动等生态功能奠定基础。早春植物主要有12种2变种，隶属于8属4科。按Raunkiaer生活型分类标准统计，早春植物都属于地下芽植物。分别以相对多度、相对频度、相对显度和重要值为标准对各种早春植物进行排序，重要值排在前5位的植物分别是黑水银莲花、朝鲜银莲花、荷青花、五福花、大人字果。早春植物群落物种多样性的Shannon指数为2．5229，群落均匀度为0．9560，生态优势度为0．3212。     

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。     

长白山阔叶红松林早春草本属植物的数量特征

通过对长白山西部５０年代择伐过的阔叶红松林早春阶段草本植物的调查，结果表明其分布是均匀的，没有明显的优势种，生态优势度较低，Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ多样指数，种数及个体总数明显与坡向，坡位有关。     

长白山阔叶红松林早春草本层植物的数量特征

通过对长白山西部５０年代择伐过的阔叶红松林早春阶段（４月２５日～２９日）草本植物的调查，结果表明其分布是均匀的，没有明显的优势种，生态优势度较低．ＳｈａｎｎｏｎＷｉｅｎｅｒ多样指数、种数及个体总数明显与坡向、坡位有关．     

吉林蛟河天然阔叶红松林草本植物多样性及其与土壤因子的关系

于2014年生长季(5-9月)对设置在天然阔叶红松Pinus koraiensis林样地内的272个草本样方(1 m×1 m)进行物种及其植株高度、盖度以及土壤因子进行调查,应用Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Gleason指数及相应的均匀度(Pielou指数)和生态优势度等指标分析天然阔叶红松林样地内草本植物物种多样性的生长期动态,并采用冗余分析方法(RDA)探讨了土壤因子对草本层多样性格局的影响。结果表明:①样地内草本植物物种组成丰富,共有91种,隶属于34科80属,以毛茛科Ranunculaceae和百合科Liliaceae的物种数最多,物种单科单属、单属单种现象很明显,其中单种属占总属数的90%以上,在样地内占有绝对优势。②草本植物物种组成及多样性月季变化较明显,物种Gleason指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数的月季变化趋势一致,在6月达到最大值,分别为13.727,0.924和3.093,9月取得最低值;Pielou指数也呈先增加后减小的变化趋势,在7月达到最大,9月最小。生态优势度指数从5月到9月逐月递增,表明草本植物在7月物种分配最为均匀,9月优势种最为突出。③冗余分析(RDA)排序图第1轴主要反映了土壤全钾质量分数与土壤pH值的变化趋势,RDA第2轴主要反映的是土壤速效磷质量分数的变化趋势,表明这些因子对草本植物多样性格局具有明显的影响。通过向前选择和蒙特卡洛(Monte Carl permutation test)检验分析也发现其中具有显著性影响作用的是土壤全钾质量分数和pH值(P=0.002)。     

干扰对人工诱导的阔叶红松林群落结构及高等植物多样性的影响

干扰对人工诱导阔叶红松林的群落结构及高等植物多样性的影响分析表明:次生林抚育改造 32年,经过2次上层抚育采伐作业（择伐上层保留木）,部分红松已进入主林层,形成优势 种群.林分乔木层具有明显的层次结构,红松在林分各层均有分布.林分各层次之间在蓄积分 配上,第Ⅰ层林木蓄积最大,第Ⅱ层次之,第Ⅲ层最小,第2次上层抚育采伐作业前蓄积比 为5∶3∶2,作业后为4∶4∶2.对林分大径木（20 cm以上）、中径木（14～18 cm）、小径 木（14 cm以下）蓄积比进行统计分析,采伐前为5∶3∶2,采伐后为4∶4∶2.同时,各试验区林木径阶呈连续分布,且中、小径木株数较多,呈现出健全的林相,为目前较理想的异龄复层阔叶红松林.上层抚育时择伐上层林木,其林分乔木层、灌木层和草本层的丰富度、Shannon-Wiener指数、均匀度均高于皆伐上层林木的林分,而与对照区差异较小.人工诱导阔叶红松林在上层抚育时,择伐上层林木比皆伐上层林木在保护高等植物多样性上更具优势.      

长白山阔叶红松林退化生态系统的土壤呼吸作用

长白山地区分布着极为丰富的阔叶红松林,这些植被不仅保证了当地的水土、环境资源的稳定,同时还吸引了中外无数的游客参观,但近几年的研究当中,长白山地区的各类植被退化情况比较明显,可能是与天气变化和环境污染有一定的联系。文章即是对长白山地区阔叶红松林退化生态系统的土壤呼吸作用进行分析选择当地阔叶红松林作为研究对象,采用动态气室co2红外分析方法来测定不同退化阶段当中红松林的土壤呼吸作用。研究结果表明不同退化阶段的土壤呼吸规律为单峰型曲线,并且在每年的7~8月之间达到峰值,其中土壤呼吸作用当中最大的为杨桦林,最小的为硬阔叶林。     

长白山阔叶红松林生态系统生产力与温度的关系

目的气候变暖背景下生态系统碳循环的温度敏感性研究是全球变化生态学的主要研究内容之一,森林生态系统生产力对温度的响应和适应机制是理解生态系统的温度敏感性的重要手段,长白山阔叶红松林作为典型的温带森林生态系统及重要的碳汇,研究其生产力对环境温度的响应,对提升中国森林植被碳循环模拟的准确性至关重要。方法本研究以长白山阔叶红松林为对象,收集长白山通量站2003—2011年共9年的观测数据,通过进行整合分析,量化了生态系统碳循环的3个关键过程:生态系统总初级生产力、净生态系统生产力和生态系统呼吸的温度响应曲线,并进一步分析环境因子对其最适温的影响。结果研究发现总初级生产力、净生态系统生产力的温度响应均表现为一条峰值曲线,并存在最适温,GPP的最适温(t_GPP)与NEP的最适温(t_NEP)存在显著线性正相关关系。在年际尺度上,一年中最高空气温度的改变是引起t_GPP和t_NEP变化的主要因素,而年均温和夏季温度对t_GPP和t_NEP的变化没有显著影响。当最高温度升高1 ℃时,t_GPP和t_NEP分别增加0.41和0.66 ℃。降水、光和有效辐射、饱和蒸汽压差等环境因子对t_GPP和t_NEP无显著影响,但夏季降水能够降低温度对t_GPP的影响。结论通过上述研究说明,生态系统的初级生产力及净生产力存在温度适应现象,当研究碳循环与气候变化相互作用的模型时需要充分考虑生态系统生产力的温度适应,从而更加准确地预测碳循环对气候变暖的响应和反馈。      

长白山阔叶红松林林隙大小结构研究

该文应用高斯分布、对数正态分布和二阶对数分布模型对长白山阔叶红松林林隙大小结构进行研究,分析了模型的模拟效果,并对模型的拟合优度进行分析和评价.结果表明:长白山阔叶红松林主要以中小型林隙为主,大林隙极少出现. 林冠空隙总面积占调查样地总面积的12.5%,扩展林隙总面积占调查样地总面积的28.8%;冠空隙面积在20～100 m[[sup]]2[[/sup]]之间的林隙占林隙总数的80.7%,扩展林隙面积在80～240 m[[sup]]2[[/sup]]之间的林隙占林隙总数的81.8%. 冠空隙和扩展林隙的大小结构都呈峰值左偏的偏山状分布. 冠空隙大小结构服从高斯分布,扩展林隙大小结构可以用高斯分布、对数正态分布和二阶对数分布进行理论描述;根据复相关系数、决定系数、校正决定系数、回归标准误、预测残差平方以及模型拟合度（α=0.05）对模型拟合优度进行评价的结果一致,模型拟合优度顺序为:对数正态分布二阶对数分布高斯分布. 该文所采用的单峰分布模型能够从数学及生态学上对长白山阔叶红松林林隙大小结构进行较好的解释.       

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。      

长白山阔叶红松林通量观测的footprint及源区分布

该文根据通量观测塔上2003年12个月连续的通量观测资料,应用Schmid (1994)的FSAM(The Flux_Source Area Model)模型,分析不同大气条件下源区分布.结果表明:①源（汇）区分布的基本特点是:不稳定条件下,传感器测得的通量信息源区比稳定条件时近,源区面积相对小;相同水平下非生长季的信息源区比生长季的信息源区大.②在主风方向200°～290°,生长季不稳定条件下,通量测量的信息源区（P=0.8）迎风方向范围在0～600 m之间,垂直于迎风方向范围在-300～300 m之间;稳定条件下,分别为0～1 500 m,-1 000 ～1 000 m;在非生长季相同大气条件下,迎风方向和垂直迎风方向的范围较均值略大些,而风向在0°～90°、 90°～200°、 290°～360°时,相同大气条件下,其范围与主风向生长季的范围近似.③12个月统计结果表明,76 %的信息来自于西南至西北方相对均质的阔叶红松原始林,其中footprint取得最大值的源区在塔西南方100～400 m范围内,几乎没有来自北偏东方向的城镇下垫面的信息,而在塔东南方0.5 km以外的其他类型下垫面对通量测量的影响约3%左右.      

阔叶红松混交林立地因子和林分因子对松梢象甲发生及危害的影响

抽样调查黑龙江省伊春地区上甘岭林业局2013年度阔叶红松混交林遭受松梢象甲危害的24个林班、59个小班内177块样地的立地和林分因子、受灾情况等,计算有虫株率、虫口密度、Simpson多样性指数,分析阔叶红松混交林立地因子和林分因子对松梢象甲发生及危害的影响。结果表明:在上甘岭林业局阔叶红松混交林中,南坡受松梢象甲的危害较北坡严重,南坡虫害发生数是北坡的189.80%,占总有虫样方的52.54%,为主要受灾区域;将受灾样地的有虫株率与郁闭度值进行一元二次方程拟合,y=–12.689x~2–11.713x+27.843,R~2=0.666 4;将受灾样地的有虫株率与Simpson指数进行一元二次方程拟合,y=0.001 3x~2–0.060 4x+1.084 1,R~2=0.720 8;随着Simpson多样性指数的增加和郁闭度的增加,有虫株率有明显降低的趋势。松梢象甲虫口密度与受灾林地的乔木平均树高和平均胸径呈显著相关。     

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.      

透光抚育对长白山"栽针保阔"红松林土壤碳储量影响

运用采伐试验方法,研究上层透光抚育(对照为栽针未采伐、轻度透光抚育(25%)、中度透光抚育(50%)、强度透光抚育(75%)、全透光(100%), 透光抚育强度是指蓄积比例)对长白山中期(33年生)“栽针保阔”红松林土壤碳储量及凋落物碳储量的影响。结果表明: 透光抚育对长白山中期“栽针保阔”红松林的土壤密度((0.83±0.02)~(1.15±0.03)g/cm3)与土壤碳含量((43.36±1.60)~(70.26±1.94)g/kg)具有影响。中度透光抚育显著降低了其土壤密度(8.4%,P0.05),但显著提高了其土壤碳含量(14.9%,P0.05);强度透光抚育与全透光显著提高了土壤密度(23.3%和27.1%,P0.05),但也显著降低了土壤碳含量(23.7%和29.1%,P0.05);而轻度透光抚育对土壤密度与土壤碳含量均无显著影响。透光抚育对长白山中期“栽针保阔”红松林的土壤碳储量((13.12±1.57)~(23.46±2.03) kg/m2)产生了较大的影响;其中,中度透光抚育使其土壤碳储量显著提高了12.8%(P0.05),强度透光抚育与全透光使其显著降低了29.9%和36.9%(P0.05),而轻度透光抚育对其并无显著影响。透光抚育对于其凋落物碳储量((2.13±0.39)~(2.82±0.37) t/hm2)的影响相对较大;轻、中度透光抚育较对照提高了8.1%和19.5%,但仅有中度透光抚育提高显著(P0.05),强度透光抚育与全透光样地较对照样地降低了3.8%和9.8%,仅有全透光降低显著(P0.05)。因此,中度透光抚育能够提高中期“栽针保阔”红松林的土壤碳储量及凋落物碳储量,强度透光抚育与全透光则会降低其土壤碳储量(皆伐也会降低其凋落物碳储量),故从维持或提高“栽针保阔”红松林土壤碳储量考虑,采取中低度透光抚育方式比较适宜。      

长白山阔叶红松林系统发育和功能性状beta多样性

Beta多样性是生物多样性的重要组成部分,对于研究生物多样性的形成机制具有重要意义。基于物种进化历史和功能性状的系统发育和功能性状beta多样性的研究,能够从不同的角度反映群落格局形成的生态学过程。本文以长白山阔叶红松林40 hm2样地中45种木本植物(DBH≥1 cm)为研究对象,采集了最大树高、叶面积、比叶面积和叶氮含量4种功能性状,采用Srensen指数衡量功能性状与系统发育beta多样性在不同空间尺度(半径为10、20、25、50和75 m)的变化趋势,并通过比较系统发育和功能性状beta多样性格局与零模型的差异,进而推断潜在的生态过程。研究表明:1)长白山阔叶红松林系统发育和功能性状beta多样性均表现出距离衰减效应,并且随取样尺度的增大,系统发育和功能性状beta多样性逐渐降低。2)功能性状和系统发育beta多样性格局均具有非随机的变化趋势。随着取样尺度的增大,系统发育beta多样性呈现出先低于随机状态(10~20 m),随后趋于随机(25~50 m),最后又低于随机状态(75 m)的格局。而功能性状beta多样性格局则由随机状态(10~50 m)逐渐变为低于随机状态(75 m)。表明在中小尺度上(10~50 m),中性过程占主导作用,但不能排除生态位过程的影响;而随着尺度的增大,生境过滤在维持长白山阔叶红松林群落构建中起主导作用。3)功能性状与系统发育beta多样性格局变化趋势不一致,推测主要是由于功能性状系统发育信号较弱所导致。      

长白山北坡阔叶红松林空间结构

利用混交度、大小比数和角尺度等结构参数,分析了长白山阔叶红松林的空间结构;用平均混交度和混交度分布,分析了林分的树种空间配置情况,得到该种林分总体上处于中度混交的水平.树种的混交度和分布格局与繁殖方式有关.处于乔木上层和中层的树种混交度以强度和极强度混交为主,明显高于乔木下层主要以营养繁殖为主的槭属类植物的混交度.上层乔木的平均大小比数为0.27,与中层乔木的0.40和下层乔木的0.55相比,处于相对优势的地位.角尺度分析表明,该群落整体上以聚集分布为主.     

基于NDVI 的阔叶红松林干扰识别与物候变化趋势分析

使用1982-2006年长时间序列的GIMMS NDVI数据,基于BFAST算法,对我国当前残存的分布最为集中的长白山自然保护区阔叶红松林进行植被干扰检测,在明晰干扰历史背景的前提下分析物候变化趋势,结果表明,长白山自然保护区阔叶红松林NDVI时间序列的季节组分和趋势组分均不存在间断变化,趋势组分也没有明显的上升或下降趋势,长白山自然保护区阔叶红松林中不存在对NDVI产生影响的干扰,均保持在稳定状态.针对未受干扰的阔叶红松林进行物候变化趋势分析,结果表明,长白山自然保护区阔叶红松林生长季起始时间显著推迟(P＜0.05),生长季结束时间无显著变化趋势,生长季长度显著缩短(P＜0.0.5).长白山自然保护区未受干扰的阔叶红松林生长季起始时间推迟可能是由年日照时数及日照百分率明显下降所致.