试验林火干扰下大兴安岭北部落叶松林土壤含水率的时空变化

  目的  跟踪量化轻、中、重度火干扰下兴安落叶松林土壤含水率,定点分析其时空变化规律与火烧强度干扰差异,深入探讨其形成机制;旨在清楚地认识高寒区火干扰森林生态系统恢复初期土壤水分变化对植被恢复的影响力,并为其调控提供参考。  方法  采用网格法确定固定点位并实施林火干扰试验,根据火烧强度等级划分轻、中、重度火烧区,烘干法跟踪监测火烧前、火烧后、翌年融雪季后、翌年生长季土壤含水率。  结果  林火干扰后:（1）轻、中、重度火烧区土壤含水率立即下降,春旱时段进一步大幅下降,生长季迅速回升;（2）生长季前重度火烧区土壤含水率显著低于轻、中度火烧区,生长季火烧强度干扰差异消失;（3）生长季前,土壤含水率及其相对变化率的空间格局与火烧强度空间格局极显著负相关。  结论  寒温带针叶林火干扰生态系统恢复初期,春旱时段重度火烧迹地土壤含水率可能限制植被更新和再生,应加强集水保水技术调控。      

试验林火干扰下兴安落叶松林土壤有效磷的时空变化

目的研究3种强度火干扰下兴安落叶松林土壤有效磷时间与空间的变化规律及其形成机制,旨在更好地认识火烧迹地恢复初期土壤有效磷营养生境特征,为火干扰森林生态系统恢复提供矿质营养方面的参考。方法以大兴安岭北部寒温带兴安落叶松林土壤有效磷为研究对象,采用网格法布设固定样地、土钻法采集土壤样品、硫酸-盐酸浸提法测定土壤有效磷含量,连续定点观测秋季林火点烧试验前后土壤有效磷含量的时空动态。结果林火干扰后:(1)轻度火烧区土壤有效磷含量未立即发生显著变化而后逐渐升高;中、重度火烧区土壤有效磷含量立即升高而后持续增强;(2)火烧强度空间格局与土壤有效磷含量空间格局在火烧后各时段均极显著相关,而与土壤有效磷含量变化率的相关性仅表现在火烧后即时阶段,在融雪季、雨季/生长季消失。结论大兴安岭北部兴安落叶松林火烧迹地改造和生态恢复初期,土壤有效磷含量升高有利于林地植被恢复。      

大兴安岭北部地区林火对土壤化学性质的影响

以大兴安岭北部塔河林业局地区的火烧迹地为研究对象,对不同过火方式和火烧强度的土壤化学性质进行分析,结果表明:火烧可以提高土壤中部分养分的含量,并且对于经过地表火火烧的土壤养分来说,多数表现为经过中度火烧的土壤各养分含量较其它火烧强度的土壤要高.合理的火烧方式和强度对提高土壤肥力有着极为重要的作用.     

大兴安岭呼中林区林火时空分布特征分析

根据大兴安岭呼中林区1969-2005年的林火统计资料,利用SPSS统计软件和ArcGIS地理信息系统软件,揭示了呼中林区林火发生的时空分布特征严结果表明:1969-2005年间呼中林区林火发生年际间波动较大,1998年以来林火发生次数呈明显的上升趋势;呼中林区林火主要发生在春季和夏季,特别是5月和6月的林火发生最为严重;1d内林火发生大概可分为4个阶段,其,1,以15:00左右最为严重从林火发生的空间分布来看,林火主要发生在呼中林区的东北方向,以碧水和提扬山林场为最多;林火发生次数随距离道路和河流变远而呈减少趋势;林火主要发生在海拔600-900 m之间,坡度主要为0°-10°,且阳坡过火面积明显大于阴坡.     

林火干扰油松林间土壤微生物群落变化分析

以辽西地区的油松林作为调查对象,采用磷脂脂肪酸法(PLFAs)比较了不同强度林火干扰土壤微生物群落的变化情况.结果表明,不同强度的林火干扰对油松林内土壤微生物各类群的PLFAs质量摩尔浓度、相对丰度有不同程度的影响;随着林火程度的加重,土壤微生物各类群PLFAs质量摩尔浓度、土壤微生物总PLFAs质量摩尔浓度、细菌相对...     

近30年来大兴安岭林区气候时空变化特征

利用大兴安岭地区近30年（1971~2000年）的气象观测资料,分析了该区气温、降水量等的时空变化特征及其与全球气温变化的关系。结果表明,大兴安岭地区的气温变化与全球平均气温升高存在一定的对应关系,年均降水量随全球气温升高呈增加趋势。1988~2000年间降水量增加最为明显。该区降水主要集中在7~8月;近30年来,日照时数无明显变化。     

大兴安岭北部森林生态系统土壤动物群落特征

对大兴安岭北部同一山体的4个坡位的土壤动物群落进行了调查,共捕获大型土壤动物57类、4 675只,中小型土壤动物56类、9 385只,隶属于4门9纲22目57科.大型土壤动物优势类群1类:线蚓科,常见类群9类.中小型土壤动物优势类群4类:中气门亚目、甲螨亚目、前气门亚目和节跳虫科,常见类群3类.各坡位土壤动物的种类和数量组成差异很大.大型土壤动物数量和生物量分布是:山麓＞山腰＞山谷＞山顶,中小型土壤动物数量分布是:山腰＞山麓＞山顶＞山谷,种类分布与数量分布基本一致.垂直分布调查表明,中小型土壤动物的种类和数量分布表现出明显的表聚性,但大型土壤动物的个体数量最大值出现在土壤0～5 cm(h1)层.土壤动物多样性分析表明,大型土壤动物多样性指数(H′)大小为:山顶＞山谷＞山腰＞山麓,中小型土壤动物为:山麓＞山谷＞山腰＞山顶.均匀性指数、丰富度指数与多样性指数呈正相关,它们与优势度指数呈负相关.土壤动物种类和数量的动态变化是:10月＞8月＞6月,大型土壤动物生物量的动态变化为:10月＞6月＞8月,土壤动物多样性指数变化为:8月＞6月＞10月.     

大兴安岭塔河林业局林火动态气象条件分析

利用GIS和SPSS统计软件,对塔河林业局1975—2004年的林火和气象数据进行处理,在时空尺度上分析了30a该区的林火规律,引入湿润指数来反映大兴安岭地区水热状况指标,并采用模糊聚类分析法对春、夏、秋3个季节森林火险等级进行划分。研究结果表明:30a研究区火灾总次数和过火面积均呈波动上升趋势;用湿润指数表征森林火灾在春、夏、秋3个季节的气象条件是可行的;春季是森林火灾的高发期,夏季发生森林火灾的可能性也较大,秋季相对无高森林火险等级。该地区的森林防火工作不能简单地套用黑龙江省普遍实行的春秋2季为防火期、夏季为防火安全期的做法,也要提高对夏季森林防火工作的重视。     

林火对大兴安岭典型林型林下植被与土壤的影响

利用大兴安岭南瓮河保护区典型林型的样方调查资料,并采用灰色关联度分析,对不同强度林火干扰下草类 白桦林和草类 落叶松林林下植被的物种多样性、生物量和土壤因子的关联性进行研究。结果表明:1)所有调查样地林下植被的物种丰富度、Shannon指数和Simpson指数等物种多样性指数随着火烧强度增加而降低,表现出未火烧中度火烧重度火烧的趋势,而物种多样性指数年变化量均有明显的增加,其中林火干扰的林下植被物种多样性的增加明显高于未受林火干扰的林下植被物种多样性。2)随着火烧强度的增加,林下植被生物量总量降低;而林下植被生物量总量年增加变化量呈上升趋势,增加的程度随着火烧强度的增强而增大,与火烧强度成正比(重度火烧中度火烧未火烧);而标准木细根生物量在不同火烧强度间无明显变化,而是随着离树干的水平距离的增加而减少(1 m＞2 m＞3 m)。3)火烧迹地土壤pH值和有机碳含量随火烧强度增加而增加,而土壤全氮和全钾含量则相反;在中度火烧情况下,土壤密度和全磷的含量更高。4)灰色关联度分析结果显示,林火干扰后,土壤密度、有机碳含量和全氮含量与林下植被物种多样性的相关性较高;而土壤密度、有机碳含量和pH值与林下植被生物量相关性较高。由于一定强度的林火干扰并未完全破坏林下植被,而是导致部分林下植被死亡,植被间形成林隙,为林下植被创造了生存空间和发展条件,同时土壤养分含量受林火干扰发生变化,为林下植被生长提供养分,一定程度上促进了林下植被的恢复。      

大兴安岭北部寒温带地区土壤动物群落特征

对大兴安岭北部4个具有代表性森林群落土壤动物进行调查,共捕获大型土壤动物52类,3965只;中小型土壤动物50类,6297只,隶属于4门7纲23目54科.大型土壤动物优势类群2类:线蚓科和蚁科,常见类群9类.中小型土壤动物优势类群3类:中气门亚目、甲螨亚目、前气门亚目,常见类群5类.大、中小型土壤动物的种类及数量分布均是次生林＞蒙古栎＞樟子松＞柳草.大型土壤动物个体数量的垂直分布是D1(0～5cm)层＞凋落物层＞D2(5～10cm)层,种类分布是凋落物层和D1层种类较多,D2层相对较少.中小型土壤动物种类和数量的垂直分布均是凋落物层＞D1(0～5cm)层＞D2(5～10cm)层＞D3(10～15cm)层,具有明显表聚性.大型土壤动物多样性指数(H′)大小为柳草＞蒙古栎＞次生林＞樟子松,中小型土壤动物为柳草＞次生林＞樟子松＞蒙古栎.均匀性指数、丰富度指数与多样性指数呈正相关,它们与优势度指数呈负相关.各群落土壤动物个体数量的时间动态变化都是10月＞8月＞6月,种类变化不如数量明显.     

黑龙江大兴安岭卫星热点预报森林火灾准确性研究

卫星监测是现阶段我国主要森林火灾监测方法,其本质是测报地面的高温热源,利用粗分辨率的遥感数据进行林火监测时不能区分高温热源性质、精确定位火场,对于热点数据的地面核查反馈工作造成一定困难。提升热点数据处置的技术水平是森林防火研究的热点。本文基于2005—2015年黑龙江省大兴安岭林区卫星热点数据和同时期森林火灾历史资料,利用ARCGIS和统计分析,得出结论如下:1)卫星热点初判林火发生次数的准确率79.7%,不同卫星初判热源差异较大,NOAA-16、NOAA-18、NOAA-19和FY-1D的报准率均在80%左右,监测次数综合达到1 928次,占总数的2/3,是监测林火的主力卫星。2)卫星预报初判林火发生位置平均误差为5 787.9 m;不同卫星初判热源差异较大,NOAA-19和Terra预报热点的误差较小,但监测数量偏少;NOAA-15和NOAA-17的监测数量虽然较多,但其误差非常大,NOAA-15有7 064.7 m,NOAA-17达到万米以上。3)在卫星监测到的219次森林火灾和历史资料记录的165次火灾中,有147次森林火灾能够对应,卫星的多报、少报问题主要集中于呼玛县,在连续监测同一场森林火灾时,容易出现多报、少报的现象。建议在无法提高卫星性能的情况下,改进卫星图像的处理技术,完善卫星图像的判读标准,提高判读的准确性,同时完善地面核查反馈的方案,以增加核查效率,降低核查经济成本,同时基于不同卫星的性能差异,建议在进行林火监测时应以预报精确的风云系列极轨卫星为主,以性能稳定的NOAA系列卫星为辅。      

大兴安岭北部兴安落叶松林雪水文特征

目的研究大兴安岭北部地区兴安落叶松林雪水文特征,为今后积雪蒸发测定和区域水资源调控提供更为科学的数据支撑和理论基础。方法对观测期内16场降雪的大气降雪量以及对林内积雪深度、积雪密度以及雪水当量进行了周期性观测与统计分析。结果(1) 随着降雪级别的减少,兴安落叶松林的截留率呈现逐渐增加的趋势,分别为6.50%(暴雪)、9.04%(大雪)、9.8%(中雪)、15.7%(小雪)。可见,兴安落叶松林降雪截留最大截留率出现在小雪,暴雪时截留率则最小。(2)兴安落叶松林内积雪深度和林外相比差异不大,其中落叶松林林内积雪深度最深为68.6cm,林外空地积雪深度最深为74.8cm。(3)林内和林外的积雪密度在观测初期会随降雪的输入而降低,无降雪期有相应升高。融雪期随着气温的升高,雪密度减少速度会加快。在4月24—29日达到最大值,减少量分别为0.07和0.11g/cm3。(4)雪水当量速率减少量在4月24—29日达到最大值,分别为30.2和46.4mm。结论和林外空地相比,兴安落叶松林对积雪深度、积雪密度及雪水当量影响不大,说明兴安落叶松林在雪水文过程中对积雪特征影响尽管存在,但并不明显。该区雪蒸发日变化呈单峰曲线变化规律,积雪期的日蒸发量和蒸发速率均值分别为0.04mm和0.2×10-3mm/h,日蒸发量波动幅度在0.02~0.14mm之间,在融雪期间,日蒸发量和蒸发速率的均值分别为0.38mm和1.51×10-3mm/h,采用灰色关联度对各因子进行分析,得出净辐射是影响兴安落叶松林内积雪蒸发的主要因素。      

厦门城市森林景观破碎化时空演变特征分析

利用厦门市1988、1996和2006年森林资源规划设计调查资料,采用景观指数分析方法,定量研究了厦门市森林景观破碎化时空演变特征。结果表明,1988、1996、2006年研究区林地面积所占比例分别为25.1%、48.7%和47.0%。中心区、近郊区和远郊区的森林景观破碎化动态具有差异性。中心区森林景观受城市化影响较大,破碎化程度加剧,林地内部之间的转化是森林破碎化的主要表现形式;近郊区是城市化进程中土地利用变化激烈区域,沿海区域林地被建设用地取代;远郊区是厦门市森林分布的主体部分,城市化水平低,森林景观受人为活动干扰较小。     

东北地区地表NVDI的时空变化规律

为了分析天然林保护工程等人类活动和气候变化对东北地区地表植被的影响,依据天然林保护工程一期期间东北地区高分辨率NDVI数据,采用统计和相关分析等数学方法,计算得到1999—2008年间东北地区地表NDVI的空间分布及其随时间的变化。结果表明:东北地区年均NDVI的分布具有明显的地域性差异,人类活动的扰动是影响植被稳定性的主要原因;在天然林保护工程与气候变化的综合作用下,东北地区年均NDVI呈显著增加趋势,其中森林NDVI的增加占主导地位;东北地区不同季节NDVI的空间分布与年均NDVI的空间分布基本相似,NDVI的季节变化与植被的生物学特征和物候变化一致,夏季NDVI在1999—2008年间呈极显著增加趋势。研究表明天然林保护工程促进了东北地区地表植被的恢复性增长。      

东北地区地表NVDI的时空变化规律

为了分析天然林保护工程等人类活动和气候变化对东北地区地表植被的影响,依据天然林保护工程一期期间东北地区高分辨率NDVI数据,采用统计和相关分析等数学方法,计算得到1999—2008年间东北地区地表NDVI的空间分布及其随时间的变化。结果表明：东北地区年均NDVI的分布具有明显的地域性差异,人类活动的扰动是影响植被稳定性的主要原因;在天然林保护工程与气候变化的综合作用下,东北地区年均NDVI呈显著增加趋势,其中森林NDVI的增加占主导地位;东北地区不同季节NDVI的空间分布与年均NDVI的空间分布基本相似,NDVI的季节变化与植被的生物学特征和物候变化一致,夏季NDVI在1999—2008年间呈极显著增加趋势。研究表明天然林保护工程促进了东北地区地表植被的恢复性增长。     

长白山不同林型空间格局及树种多样性多尺度分析

物种空间分布如何影响群落多样性格局目前还不清楚。以长白山针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林3 个 5.2 hm2 样地为基础,采用Ripley爷s K 函数分析了树种的空间分布,在种群水平上检验了不同树种对局域多样性格 局的影响。研究结果显示:1)针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林样地中绝大多数树种在小尺度上呈聚集分布;针 阔混交林样地中簇毛槭、色木槭和蒙古栎在大尺度( 30 m)上呈现随机或均匀分布;椴树红松林和云冷杉林样地 中树种空间分布受研究尺度影响较小,在不同空间尺度上树种空间格局基本一致。2)在物种组织水平上,同一树 种对不同林分的多样性格局影响存在差异。但在群落组织水平,针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林却具有一致 的多样性格局组建规律。多样性促进种比例随着空间尺度的增加而减少,中性种比例随着空间尺度的增加而增 大。中小尺度上多样性促进种在群落构建中起主导作用,而在大尺度上中性种决定了群落多样性格局。3)绝大多 数树种的空间分布与其多样性维持作用之间没有明显关联性。少数针叶树种臭松、红松和鱼鳞松在空间聚集分布 的尺度范围越大时,其对局域群落多样性呈非促进效应的尺度范围相对也越大。建议未来从物种聚集效应角度出 发进一步探讨群落多样性的形成和维持机制。      

排水造林对大兴安岭湿地生态系统碳储量的影响

采用样带调查与对比分析方法,研究大兴安岭人工落叶松沼泽林的生态系统碳储量(植被、凋落物及土壤)和 年固碳量沿湿地过渡带环境梯度(0 ~400 m)分布格局,并与相应生境天然湿地对比分析,揭示排水造林对湿地碳 储量及固碳能力的影响规律。结果表明:1)人工沼泽林与天然湿地的植被碳储量(6.49 ~ 59.95 和3.24 ~ 78.97 t/ hm2 )沿过渡带环境梯度均呈递增趋势,排水造林使过渡带100 ~300 m 生境植被碳储量显著提高了43.9% ~240.8% (P 0.05),300 ~ 400 m 生境植被碳储量显著降低了24.1% (P 0.05);2)两者凋落物碳储量(1.61 ~ 4.69 和 1.51 ~4.34 t/ hm2 )沿过渡带环境梯度也呈递增趋势,排水造林使100 ~ 200 m 生境凋落物碳储量显著提高了 84.1%(P 0.05);3)土壤碳储量(163.03 ~308.68 和192.09 ~ 382.91 t/ hm2 )沿过渡带分别呈先高后低且恒定与 递减趋势,排水造林使0 ~300 m 生境土壤碳储量显著降低了19.4% ~43.4% (P 0.05);4)两者生态系统碳储量 (227.68 ~316.78 和275.40 ~387.67 t/ hm2 )分别呈现0 ~ 100 m 高、100 ~ 400 m 低且恒定和0 ~ 300 m 高且恒定、 300 ~400 m 低的不同分布格局,且排水造林使0 ~ 300 m 生境生态系统碳储量显著降低了18.3% ~ 31.2% (P 0.05);5)净初级生产力与年固碳量(3.67 ~10.34、8.03 ~10.77 t/ (hm2·a);1.59 ~ 4.87、3.24 ~ 5.07 t/ (hm2· a))沿过渡带分别呈递增与恒定分布,排水造林使过渡带0 ~ 100 m 生境净初级生产力与年固碳量显著降低了 54.3%和50.9%(P 0.05),100 ~ 400 m 生境净初级生产力与年固碳量有所增加或减少但不显著( -19.3% ~ 18.7%和-20.1% ~17.3%,P 0.05)。因此,排水造林显著降低了沼泽湿地生态系统碳储量,但对其固碳能力影 响相对较弱。      

大兴安岭北部主要森林类型林内积雪特征

为研究大兴安岭北部地区不同森林类型的积雪特征,探索雪水文过程机理,选择该地区3种主要森林类型,于2014年10—12月对其降雪截留、积雪特征进行系统研究。对观测期内12场降雪的大气降雪量以及对林内积雪深度、积雪密度以及雪水当量进行了周期性观测与统计分析。结果表明:1)3种森林类型的降雪截留率随降雪级别的增大而增大,相同降雪等级中不同林型的降雪截留率不同。樟子松林对降雪的截留作用最大,其降雪截留率为22.54%,是兴安落叶松林的1.9倍,是杨桦林的5.4倍。2)森林类型对林内积雪深度有直接影响,常绿树种组成的林型林内积雪深度小于落叶树种组成的林型。其中落叶松林林内积雪深度最大,为27.92 cm,樟子松林最小,为23.56 cm。 3)不同林型林内积雪密度在观测初期会随降雪的输入而降低,无雪期有相应的升高。其中,落叶松林与杨桦林林内积雪密度变化基本相同,而樟子松林林内积雪密度变化幅度较小。4)不同林型林内积雪雪水当量差异显著(P0.05),总体表现为杨桦林落叶松林樟子松林,樟子松林最小,为26.49 mm,杨桦林最大,为39.18 mm。由此可见,不同森林类型的降雪截留效应主要受冬季林分郁闭度的影响。同时,郁闭度对林内积雪深度、积雪密度及雪水当量也有直接影响。      

大兴安岭北部不同降水梯度下兴安落叶松生长对升温的响应差异

目的为了解大兴安岭北部不同降水梯度下,兴安落叶松径向生长与气候关系是否存在差异,尤其是对最近的升温是否存在不同的响应。方法本文在大兴安岭北部沿降水梯度选择3个采样点?莫尔道嘎（Moerdaoga,ME,年降水量363 mm）、图里河（Tulihe,TLH,454 mm）和阿里河国家森林公园（Alihe,ALH,525 mm）进行树轮取样。运用树轮气候学方法,分析了气候变暖背景下兴安落叶松生长?气候关系随降水梯度的时空变异规律,并探讨兴安落叶松生长应对极端气候的抵抗力、恢复力和弹性力。结果不同降水梯度下,降水对兴安落叶松径向生长影响差异较小,仅有TLH兴安落叶松生长与当年8月和上年秋季降水呈显著正相关。温度是兴安落叶松径向生长的主要限制因子,但在不同降水区存在显著差异。在低降水区域（ME）,生长季最低温度是兴安落叶松生长的主要限制因子;在中降水区域（TLH）,上年9月最低温度对兴安落叶松径向生长的影响最强;在高降水区域（ALH）,均温和低温是影响兴安落叶松生长的主要气候因子,上年秋季和冬季温度升高不利于当年兴安落叶松生长增加。综合温度与降水的帕默尔干旱指数（Palmer Drought Severity Index,PDSI）表明,ME采样点兴安落叶松生长与PDSI关系不显著,TLH兴安落叶松生长与PDSI显著正相关,ALH兴安落叶松与PDSI显著负相关。20世纪80年代快速升温后,3个采样点兴安落叶松的径向生长出现与升温相反的趋势。ALH采样点相比其他两个采样点应对极端气候有较高的抵抗力,但恢复力较弱。结论我们的结果表明环境水分的多少会影响兴安落叶松对未来气候变暖的响应,尤其是在生长应对极端气候的抵抗力和恢复力上可能会存在较大差异。