秦岭火地塘林区景观格局破碎度分析

秦岭火地塘林区原生森林景观曾因森林主伐遭到严重破环,经过20多年的恢复,到1988年该地区基本形成以次生天然林和人工林为主的森林景观格局。利用该地区1988年森林资源二类调查资料,对天然及人工干预形成的火地塘林区景观格局破碎化程度进行了分析。结果表明:天然林的破碎化程度比人工林低,并且主要林分破碎度明显低于其它林分,同样外界干扰下,树种的生长习性决定其破碎化程度。     

秦岭火地塘林区主要森林类型的现存量和生产力

本交通过建立森林各器官的生物量、材积和叶面积的估计方程，量化地反映了火地塘林区5个主要森林群落的异速生长规律。火地塘林区5个森林类型的平均现存量为133．42t／hm2，平均蓄积量为166．825m3／hm2，平均生产量为3．757t／hm2·a；平均材积生长量为7．138m3／hm2；死地被物量为89．512t／hm2。在各森林类型的适生垂直带内，随着海拔升高，现存量和现有生产力呈下降趋势。同一树种人工林的生长优于天然林，具有更大的生物量和生产力。     

秦岭火地塘林区油松群落乔木层的碳密度

为精确估计秦岭火地塘林区油松群落乔木层的碳储量,在外业调查的基础上,采用TOC-VTH-2000A型TOC分析仪测定了油松(Pinus tabulaeformis)、华山松(Pinus armandi)、锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)、华北落叶松(Larix principis)干、皮、枝、叶、根的含碳率,结合已建立的乔木不同器官生物量模型,计算了不同树种各器官的碳储量和乔木层的碳密度,分析了不同含碳率下各树种各器官碳储量的差异.结果表明:不同树种各器官含碳率明显不同;在相同生物量下,以实测含碳率、0.45和0.50作为植物的平均含碳率计算的油松的干、皮、枝、叶、根,锐齿栎的枝,华北落叶松的皮、枝、叶、根的碳储量有显著差异;油松群落乔木层碳密度为6.594Mg·hm-2.     

基于马尔柯夫模型的火地塘林区景观格局变化研究

利用火地塘林区1958、1988年两期森林资源二类调查资料,获取该地区景观格局转化数据,应用马尔柯夫转移矩阵模拟该地区景观的动态变化过程。结果显示:火地塘土地利用格局变化和主要林分的土地利用格局变化与实际值均无明显差异(p>0.05),可以用该模型模拟火地塘景观未来的变化情况,但是对火地塘土地利用格局变化的模拟结果要明显好于对主要林分的土地利用格局变化的模拟。     

火地塘林区华山松景观格局的人工神经网络模型研究

以火地塘林区森林资源二类调查资料为主要数据源,选取华山松林小班的面积、坡度、坡向、海拔、地形指数、灌丛盖度、草本盖度、土层厚度、小班蓄积和优势木年龄10个调查因子作为输入变量,以小班分维数作为输出变量,建立了火地塘林区华山松景观格局的BP神经网络模型,并应用该模型对部分华山松景观格局进行了预测。结果表明,该模型网络收敛效果理想,泛化能力强,为林区森林景观分析提供了一种新的研究方法。     

秦岭火地塘林区主要森林类型碳储量和碳密度估算

火地塘林区地处秦岭南坡中段,是中国暖温带向亚热带气候的过渡带。林区森林主要为天然次生林,树木种类丰富并具有明显的垂直分异性。准确估算森林碳储量在研究全国乃至全球碳平衡中起着重要的作用。笔者基于生物量的回归方程,估算该林区主要森林类型碳储量和碳密度的大小,并运用GIS软件Citystar(4.0)进行数据的空间分析。结果显示:不同树种随海拔高度呈垂直地带性分布。华山松和红桦的分布范围广,且碳储量大小明显高于其它三种类型的;锐齿栎、油松主要分布于中低海拔地带;华北落叶松的平均碳密度值最大;锐齿栎和红桦的平均碳密度接近但低于华北落叶松的;油松和华山松的平均碳密度接近且较低。     

不同海拔油松和华山松林乔木层生物量与蓄积量的动态变化

【目的】探索秦岭火地塘林区不同海拔油松和华山松林林分生长变化趋势,为森林经营措施的制定提供理论依据。【方法】通过树木年轮学的方法,运用已有的生物量和材积回归方程,反演出1977-2011年秦岭火地塘林区不同海拔油松和华山松林乔木层生物量、生产力和蓄积量的动态变化特征。【结果】35年间不同海拔油松和华山松林乔木层生物量和蓄积量均增长迅速,且油松的增速一直快于华山松;油松林的生物量和蓄积量在海拔1 550~1 650m最大,生物量从1977年的44.40t/hm2增长到2011年的214.67t/hm2,蓄积量从54.98m3/hm2增长到237.50m3/hm2;华山松林的生物量和蓄积量在海拔1 850~2 000m最大,生物量从1977年的16.74t/hm2增长到2011年的182.75t/hm2,蓄积量从25.20m3/hm2增长到225.14m3/hm2;2种森林类型的生产力均随林龄的增大波动上升,在2001年左右达到最大值,随后生产力呈现下降趋势,同一树种不同海拔生产力波动趋势较一致。【结论】环境差异、人为干扰是造成不同海拔间林分生物量、蓄积量产生差异的主要因素;生物学特性和林分环境的共同作用导致了不同森林类型生物量和蓄积量的差异;不同海拔间生产力波动变化的一致性,在一定程度上反映了树木生长对气候因子的响应。     

秦岭火地塘林区不同林分类型生态系统服务功能评价与分析

根据森林生态系统结构与功能特征,探讨森林资源二类调查资料与定位观测资料相结合的森林生态系统服务功能评价方法,并以秦岭火地塘林区为例,将有林地小班按优势树种划分为12个林分类型,并对各林分的供给功能、调节功能、文化功能和支持功能进行评价。研究结果表明:(1)1990年火地塘林区森林生态系统服务功能价值总量为877.28万元·a~(-1),单位面积价值量为469 1元·hm~(-2)·a~(-1),其中产品服务价值为613元·hm~(-2)·a~(-1),调节功能价值为103 8元·hm~(-2)·a~(-1),文化功能价值为52元·hm~(-2)·a~(-1),支持功能价值为298 8元·hm~(-2)·a~(-1),总的生态效益是经济效益的6.65倍。(2)不同林分类型之间以及生态系统的不同服务功能之间,功能与价值均存在较大差异,阔叶树种的服务功能要高于针叶树种,其中杨类总的生态系统服务功能价值最高(809 9元·hm~(-2)·a~(-1)),冷杉林总的生态系统服务功能价值最低(264 8元·hm~(-2)·a~(-1)),并且生态系统的支持功能明显高于其它服务功能。     

火地塘林区铁杉生长规律研究

【目的】探讨火地塘林区铁杉的生长规律,为合理保护和培育铁杉珍稀资源提供参考。【方法】以火地塘林区铁杉解析木资料为基础,运用SPSS软件进行回归分析,分别建立了铁杉胸径、树高、材积与树龄的数学模型,用标准地调查的实测值验证模型的精确性。用根据解析木得到的生长量实测值与模型预测的理论值分别绘制胸径、树高、材积平均生长量和连年生长量曲线,并对其生长规律进行分析。【结果】建立的生长模型拟合效果较好。铁杉胸径连年生长量的最大值出现在35~45年,105~115年仍保持较高的生长水平;平均生长量在45年以前逐年提高,45年后稳定在一个较高的水平。树高生长在10年以内生长缓慢,连年生长量最大值出现在35~45年和105~125年,平均生长量在树龄大于10年后一直维持在一个稳定的水平。材积连年生长量和平均生长量的最大值出现在105年以后。【结论】建立的生长模型准确性高,可用于铁杉生长规律的预测。铁杉是寿命较长、生长缓慢、但持续生长时间较长的树种,在其生命周期内有2个速生期,分别是在树龄35~45年和105~125年。     

秦岭火地塘林区主要森林类型的碳储量和碳密度

【目的】火地塘林区地处我国秦岭南坡中段暖温带向亚热带气候的过渡带,对该林区主要森林类型及其碳储量和碳密度进行研究,可为我国森林生态系统碳平衡提供基础资料。【方法】基于生物量回归方程,计算火地塘林区主要森林类型(包括华山松(Pinus armandii)林、油松(P.tabulaeformis)林、锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrat)林、红桦(Betula albo-sinensis)林和华北落叶松(Larix principisrup prechtii)林)的碳储量和碳密度,并结合GIS软件进行数据的空间分析,将森林碳与空间景观格局有效结合起来。【结果】在空间格局上,大面积的天然次生华山松、红桦林集中分布在海拔2000 m以上地段;油松、锐齿栎林主要分布在海拔1900 m以下;而人工引种的华北落叶松大面积分布于海拔2200 m地势平坦的采伐迹地上。各森林类型中,碳储量以红桦林最高,其值达到19.4766×10-3Tg。碳密度以华北落叶松人工林最高,其值为(30.9097±13.9802)t/hm2,且分别与油松和华山松的碳密度具有显著差异(P<0.05)。各森林类型的平均生物量、碳储量和碳密度均随海拔高度的升高而增加。【结论】火地塘林区主要森林类型碳储量和碳密度的空间分布与森林的空间分布密切相关,具有水平和垂直地带性特征,其碳储量大小排序为红桦林>华山松林>锐齿栎林>华北落叶松林>油松林,碳密度大小排序为华北落叶松林>红桦林>锐齿栎林>华山松林>油松林。     

不同种源红桦种子的萌发特性

以陕西、宁夏、甘肃、青海4省7个种源地红桦种子为对象,测定各种源地红桦种子的千粒重、形态特征及在不同温度（30℃、25℃、20℃、15℃）和不同光照（无光照0 h、半光照/半黑暗12 h/12 h、全光照24 h）条件下的萌发率与萌发特性,并与千粒重、环境因子进行相关性分析。结果表明,各种源千粒重大小为:凤县＞泾源＞宁陕＞礼县＞洛南＞太白＞湟中,洛南县、太白县和湟中县红桦种子的千粒重与其他种源存在显著差异;25℃为红桦种子最适萌发温度。在15℃下,各种源红桦种子几乎不萌发。25℃下,各种源红桦种子萌发率显著高于其他温度;光照和光照时长都可以显著提高红桦种子的萌发率。全光照（24 h）下各种源红桦种子萌发率显著高于半光照/半黑暗（12 h/12 h）和全黑暗（0 h）条件;红桦种子萌发率与种子的千粒重呈显著正相关（P=0.046＜0.05）,与种源的海拔呈极其显著的负相关（P=0.004＜0.01）;红桦种子萌发率与种源的年日照时长（P=0.064＞0.05）和年降雨量（P=0.93＞0.05）都没有相关性。     

火地塘林区桦木林的结构及其稳定性的研究

该林区的桦木次生林主要有红桦和牛皮桦两个群系，桦叶英—红桦林、箭竹—红桦林、迎红杜鹃—牛皮桦林、箭竹—牛皮桦林等4个群丛组。红桦次生林种类结构不稳定，巴山冷杉是进展种群，红桦通过林窗更新维持其种群的连续性，演替趋向为针阔叶混交林。牛皮桦林的种类结构相对比较稳定。     

火地塘林区主要景观类型地形格局及其解释

运用典范对应分析(CCA)方法分析了地形对火地塘林区主要森林景观类型分布格局的影响;同时引入每个样本的空间坐标,定量分离了地形、空间及其交互作用等因素对景观格局总体变异的影响。研究结果表明,地形、空间及其交互作用解释的植被结构变异分别为4.465%,15.659%和3.78%,总共解释了全部植被结构变异的23.906%,尚有76.094%的变异不能得到解释。     

秦岭火地塘林区土壤剖面碳氮垂直分布规律的研究

采用野外采样、室内分析并结合相关的方法,探讨了火地塘林区土壤碳、氮的垂直分布规律。结果表明:供试土壤碳、氮含量随深度的增加而减少;A层的碳、氮含量比B、C层高,且差异显著,A层有机碳含量最高可达68.10 g.kg-1,而C层最低,只有2.61 g.kg-1;同一剖面随着深度的增加,A层碳、氮含量最高,而B、C层之间含量变化不大,差异性明显减小;土壤碳氮比均小于25∶1,随着海拔升高先增加后减少,在土壤剖面中的分布随海拔不同而有所差异。因气候特征、林分类型和土壤类型的不同,土壤碳氮、含量垂直分布差异较大。层间差异显著,显著性沿剖面减小。     

河南森林生物量与生产力研究

利用2003年河南森林资源清查数据,以生物量与蓄积量之间的关系模型为基础,对河南的森林生物量及生产力进行了估计.结果表明,河南森林的总生物量为11 154.49万t,其中,林分为9 346.18万t,经济林1 677.96万t,竹林130.35万t,林分单位面积平均生物量为47.27 t.hm-2.全省林分总生产力为504.84万t.a-1,单位面积平均生产力为2.55 t.hm-2.a-1.研究结果还表明,河南森林单位面积平均生物量低于全国平均水平,生物量与蓄积量的平均比值高于全国平均水平.     

火地塘天然油松锐齿栎林细根生物量及其空间变化

火地塘林区天然油松纯林、锐齿栎纯林和油松锐齿栎混交林的活细根生物量平均为5.583、9.421、8.46 t·hm-2;死细根生物量为1.433、3.385、1.885 t·hm-2.随着年龄、海拔、坡位等的不同,细根生物量也表现出规律性的变化:①油松在10～30 a之间随年龄的增长活细根的生物量增加较快,细根的生物量占根系总生物量的17～28;到60 a以后细根生物量增长缓慢,细根生物量占根系总生物量的比例下降,一般在8～10.锐齿栎林细根生物量和细根占根系总生物量的比例随林龄的变化规律与油松相同;②海     

减少降水和草本竞争对白桦幼苗细根形态和生理特征的影响

为了解黄土高原半干旱区草本竞争对于造林树种幼苗细根的影响,以1年生白桦幼苗为试验对象,设置正常和减少天然降水2个水分处理,并以草地早熟禾作为竞争处理模拟草本竞争,进行1个生长季大田盆栽试验。通过测量白桦幼苗细根形态和营养指标,以期揭示白桦幼苗细根对土壤水分胁迫和草本竞争的响应机制,为黄土高原森林营造中阔叶树种选择和栽植技术提供理论依据。结果表明:1）生长季内,减少降水处理显著减少了土壤水分含量33%,但未显著影响白桦幼苗的存活率以及细根生物量和养分含量,仅导致细根表面积和体积减小。2）在草本竞争下,白桦幼苗细根全N含量显著下降,存活率以及总碳、可溶性糖、淀粉和非结构性碳水化合物（NSC）等营养指标未受影响。3）降水和草本地下竞争的交互作用显著影响了白桦幼苗细根生物量、淀粉及NSC含量。有草本地下竞争时,降水减少显著降低了白桦幼苗细根生物量,细根淀粉和NSC含量则显著升高,反映了土壤水分含量下降时白桦幼苗细根竞争能力的下降,从而与草本地下竞争减弱。白桦幼苗细根在正常天然降水下受草本地下竞争影响增加生物量,但在减少降水时其形态和营养特征受到草本地下竞争影响较小。表明在迹地和退耕还林地等养分含量较高土壤上使用白桦幼苗造林时,无需考虑草本竞争的影响。