红松种子形态与主要营养物质含量群体间变异

以伊春地区不同林分类型的原始红松林、天然红松林、人天混交红松林和人工红松林,牡丹江地区人工红松林、同砧嫁接和异砧嫁接红松林红松种子为研究对象,分析不同种源、林分类型、嫁接方式红松种子形态及主要成分差异。结果表明:伊春地区人工红松林红松种子长、宽最大,天然红松林红松种子蛋白质含量最高;牡丹江地区人工红松林红松种子千粒重大于伊春地区人工红松林种子,伊春地区人工红松林红松种子总黄酮含量和松籽油含量大于牡丹江地区人工红松林;牡丹江地区人工红松林异砧嫁接红松种子宽、蛋白质含量大于人工红松林及同砧嫁接红松林;收获当年红松松籽油含量大于存放1 a松籽油含量。

邻近木多样性与竞争对天然云冷杉林树木生长的影响

【目的】探究天然云冷杉林邻近木多样性、竞争强度对林木生长的影响,为云冷杉林结构化经营和管理提供科学依据。【方法】选取长白山天然云冷杉林2015、2018年两期固定样地调查数据,基于结构方程模型分析邻近木多样性、竞争与树木生长的关系。【结果】(1)研究区内天然云冷杉林的邻近木树种、径阶、树高多样性指数均集中在1.04处,3个多样性指数整体上分布均匀,树种混交度高,林分结构复杂。(2)结构方程模型中,树种、径阶、树高3个邻近木多样性指数和竞争指数对材积生长量的总影响系数分别为-0.001、0.166、0.073和-0.489,结果表明竞争是影响林木生长的关键因素。(3)径阶和树高多样性的增加对生长量均为正面影响,其中径阶多样性为直接影响,树高多样性为间接影响;树种多样性表现为直接的负面影响与间接的正面影响,总体为负面影响;此外,树种多样性的提高可以减少林木间的竞争强度,树高多样性的提高可能会导致林分结构的分化,进而促进林分中林木个体的生长。(4)研究区内林木的生长压力可能多来自于同径级林木,小径级林木生长状况较差且竞争压力较大,大中径级林木与之相反。【结论】择伐同径级或相近径级林木,同时提高林分内的径阶、树高多样性水平,可以降低林木竞争水平,促进林木个体生长,进而提高云冷杉林林分生产力。

天然云冷杉林树木生长与树木大小、竞争和树种多样性的关系

【目的】林分内林木大小、竞争和树种多样性等多方面因素影响着林木的生长,而胸高断面积生长量通常被用来描述树木生长状态。本文利用长白山云冷杉针阔混交林主要树种的单木胸高断面积生长量建立随机森林模型,研究和量化影响树木生长的环境因素,旨在为该地区的云冷杉针阔混交林生长预估提供理论依据。【方法】连续24年(1987—2010年)对总样木数为6903株的固定样地进行数据调查,应用随机森林算法,选取单木、竞争因子、多样性和气候方面共11个调查因子,对混交林中6个主要树种建立胸高断面积生长量模型,并使用10折交叉验证法来优化超参数mtry和评估模型结果。【结果】(1)臭冷杉、云杉、红松、椴树、枫桦、白桦6个主要树种胸高断面积生长量模型的决定系数分别为0.663、0.683、0.695、0.459、0.384和0.568。(2)单木胸高断面积是最重要的因子,对树木生长有着很强的正向影响;竞争因子和树木大小多样性是影响树木生长的主要因素,单木胸高断面积生长量随着竞争因子、树木大小多样性增加而下降。(3)树种多样性对树木生长的影响比较有限,树种多样性指数和混交度的增加会一定程度加快云杉、臭冷杉和红松的生长速度;而气候因子对树木生长的影响则相对较小。【结论】树木生长在很大程度上依赖于其自身的生长潜力,在外界环境中主要受到来自林木间竞争和树木大小多样性的抑制,而树种多样性的增加也能在一定程度促进林内优势树种的生长;随机森林模型能够很好地量化和显出各变量与单木胸高断面积生长量之间复杂的关系,可以作为森林管理评价工具,为森林生长收获预估提供新的方法。

贡嘎山健康与腐朽峨眉冷杉径向生长分异及其气候响应

立木腐朽造成森林资源损失,森林质量下降,影响森林生态系统固碳能力,损害森林资源的经济效益,已成为当前森林资源保护与利用的重要课题和挑战。目前对导致立木腐朽以及腐朽立木的气候响应机制的了解仍然有限。揭示健康与腐朽立木的径向生长过程及其气候响应特征,可为森林生态系统固碳、立木健康评价及森林资源经营管理等提供参考。以川西贡嘎山峨眉冷杉(Abies fabri Craib)为对象,采用树木年轮生态学方法,分析了健康与腐朽峨眉冷杉立木的径向生长特征及其对气候要素的响应。结果表明:健康与腐朽冷杉立木的断面积增量(BAI)年表自1880年以来均呈显著增长趋势,不同时段(1880年至今以及最近10年)腐朽冷杉立木的径向生长速率均显著低于健康冷杉立木,说明生长速率较低的峨眉冷杉可能更易腐朽;健康和腐朽立木的径向生长速率均与温度、水分因子显著相关,腐朽立木的径向生长与生长季(5—10月)蒸汽压差(VPD)显著正相关,与10月降水量(Pr)以及生长季相对湿度(RH)显著负相关,而健康峨眉冷杉的径向生长与Pr、生长季VPD和RH均没有显著相关关系,表明生长季充足的水分条件对腐朽冷杉的径向生长存在负面影响。研究结果显示随着未来气候持续变暖,生长较为缓慢的峨眉冷杉可能更易发生腐朽,并且在水分条件的负面影响下腐朽立木的径向生长可能更加受到限制。研究揭示了贡嘎山健康和腐朽峨眉冷杉的径向生长过程及其气候响应特征,将有助于理解立木腐朽生态响应机制,为气候变化下天然林的生态保护和恢复及可持续经营提供科学依据。

川西康定云冷杉径向生长对气候变化响应的差异

为分析青藏高原东缘横断山区中部不同海拔云杉和冷杉径向生长对气候响应的差异,于甘孜州康定海拔3200m(低海拔)、3500m(中海拔)、4000m左右(高海拔,林线处)采集154棵云冷杉(丽江云杉和长苞冷杉)树轮样芯,对不同海拔不同树种建立年表并与各月气象数据进行相关分析。结果表明:低海拔云杉年表与前一年11月最高温显著正相关,低海拔冷杉年表与5月降水量显著正相关、与前一年10月至当年5月帕默尔干旱指数极显著正相关;中海拔云杉年表与前一年9月最高温显著正相关,中海拔冷杉年表与5月均温和最低温显著正相关;高海拔云杉年表与5月均温和最高温显著正相关、与前一年10月均温显著负相关,高海拔冷杉年表与1月均温和最高温显著正相关。结果说明低海拔云杉受气候变暖的影响较少,而低海拔冷杉受到冬春季干旱胁迫的严重抑制;温度是限制中高海拔云冷杉径向生长的主要因素。研究结果可为该区树木生长与气候关系和生态安全提供支持。

湖南南山国家公园生态区资源冷杉生长规律与结构特征

以湖南和广西境内的资源冷杉(Abies ziyuanensis)为研究对象,基于资源冷杉2022年现状调查数据和解析木资料,对资源冷杉胸径、树高和材积生长曲线进行模拟,并对资源冷杉种群的群落、胸径、树高以及年龄结构特征进行了分析。结果发现,资源冷杉在0~30年间的平均生长量为胸径0.22cm/a、树高0.18m/a左右,之后逐年下降,材积生长高峰在90年左右,数量成熟年龄在150年左右;资源冷杉种群的结构现状为:群落结构完整,胸径和树高结构普遍存在过大或过小的不合理现象,年龄结构普遍表现为严重衰退型。现存资源冷杉的森林结构不够稳定,种群动态演替困难,应重点加强种苗繁育、森林抚育等保育措施。

苔藓植物对急尖长苞冷杉种子萌发及幼苗数量的影响

为探究苔藓植物对冷杉种子萌发及幼苗生长的影响机制,通过野外调查和室内试验,分析了不同处理方式及不同等级苔藓植物厚度对急尖长苞冷杉种子萌发及幼苗数量的影响。野外调查结果表明,对照组种子数量>除去苔藓处理种子数量>除去苔藓并整地处理种子数量;天然更新幼苗数量表现为对照组>除去苔藓并整地处理>除去苔藓处理;苔藓厚度对种子萌发影响表现为Ⅰ级>Ⅱ级>Ⅲ级,对幼苗数量的影响表现为Ⅱ级>Ⅰ级>Ⅲ级。室内试验分析了不同处理方式下苔藓植物对急尖长苞冷杉种子发芽率、发芽势、发芽指数及冷杉幼苗生长的影响,结果表明,新鲜与烘干方式下的苔藓植物对冷杉种子的萌发有较为明显的抑制作用,但烘干状态下的影响较新鲜状态下要小。

短期增温对贡嘎山峨眉冷杉幼苗生长及其CNP化学计量学特征的影响

2009年5月至10月,在中国科学院贡嘎山高山森林生态系统观测站附近,采用红外灯加热人工模拟气候变暖研究了增温对峨眉冷杉(Abies fabiri(Mast)Craib)幼苗生长和养分及其化学计量特征的影响。由于红外灯的增温作用,在幼苗的整个生长季节,增温样地地表下5、10、20 cm处土温平均高于对照样地5.04、4.81、4.35℃,而土壤含水量则分别降低了7.03%、6.10%、6.40%;地表20 cm处空气温度相比对照样地上升了1.12℃,而空气相对湿度则降低了6.30%。除茎重比外,增温处理降低了峨眉冷杉幼苗的根长、基径、株高、总生物量、根重比、叶重比、根冠比和比叶面积。经方差分析发现,增温处理后幼苗根、茎和叶的C平均含量与对照差异性均不显著(P>0.05),其中除茎的提高了2.76%外,根和叶分别降低了7.15%和2.29%;N平均含量除茎显著降低之外(P<0.05),根、叶分别提高了9.78%和5.70%;幼苗根、茎、叶的P平均含量均低于对照11.97%、10.69%和2.99%,并且根和茎与对照存在显著性差异(P<0.05)。增温处理后幼苗根、茎、叶各器官的C∶N、C∶P、N∶P与对照均不存在显著性差异(P>0.05),其中C∶P均大于对照,而C∶N和N∶P与对照相比,均有不同程度的减小;C∶N、N∶P和C∶P的平均值(±标准差)大小顺序依次为茎(92.59±4.92)>根(61.89±1.65)>叶(60.81±3.23)、叶(4.99±0.22)>根(4.44±0.58)>茎(3.64±0.10)和茎(336.35±8.70)>叶(302.85±4.49)>根(274.86±5.27)。实验结果表明:增温对幼苗生长和生物量积累具有明显的限制作用,对叶片生长的阻碍作用尤为突出;增温改变了幼苗根茎叶的CNP含量及其化学计量比格局;在养分供应上,增温和对照处理下幼苗生长均受N素限制。

增温对川西亚高山针叶林内不同光环境下红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响

川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分,也是研究全球变化对森林生态系统影响的重要森林类型。开展亚高山针叶林不同树种对气候变暖响应差异的研究,可为预测未来气候变暖背景下亚高山针叶林植被组成和森林动态提供科学依据。我们以川西亚高山针叶林两种主要树种——红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究材料,采用开顶式增温法(Open-top chamber,OTC)模拟气候变暖,研究了增温对全光条件和林下低光环境中(约为全光的10%)生长的红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响。在人工林环境下,OTC使增温框内平均气温和地表温度分别升高了0.51和0.33℃;而在林外空地处,OTC使二者分别升高了0.69和0.41℃。研究结果显示,增温总体上促进了两种幼苗的生长和生理过程,并促使幼苗将更多的生物量投入到其同化部位——叶,使幼苗的根冠比(R/S)显著降低。增温通过增加叶片的光合色素含量和表观量子效率等光合参数,促进了幼苗的光合过程和生长。然而,增温对两种幼苗生长和生理的影响效果与植物种类及其所处的光环境有关。增温仅在林外全光条件下显著影响红桦幼苗的生长和生理过程。岷江冷杉幼苗对增温的响应与红桦相反,即增温仅在林下低光环境下对岷江冷杉幼苗的生长和生理过程有明显促进作用。这种响应差异可能赋予这两种植物在未来气候变暖背景下面对外界环境变化时具有不同的适应能力和竞争优势,从而对亚高山针叶林生态系统物种组成和森林动态产生潜在影响。

林窗对川西亚高山岷江冷杉幼苗生物量及其分配格局的影响

采用样带法调查了川西亚高山原始岷江冷杉林林窗和林冠下岷江冷杉幼苗(H≤100cm)的密度、高度、基径和各构件生物量,分析了各构件生物量间的相关性.结果表明:林窗与林冠下幼苗密度分别为12903和2017株.hm-2;平均高度分别是26.6和24.3cm,差异显著;平均基径分别为4.97和5.13mm,差异不显著.林窗内各龄级幼苗的生物量与林冠下同龄级幼苗的生物量之间差异不显著.林窗对不同龄级幼苗各构件生物量积累的影响不同,林窗内幼苗枝干生物量比在12年达到最大(1.54),随后其比值维持在0.69左右;林冠下幼苗在15年后(含15年),枝条生物量大于主干生物量.生长在林窗和林冠环境的幼苗单株总生物量、叶生物量、茎生物量、地上生物量和根生物量与幼苗基径的平方(D2)和苗高(H)的乘积有显著的线性关系.林窗与林冠下幼苗各构件生物量之间有显著的正相关关系.

川西亚高山林线交错带糙皮桦和岷江冷杉幼苗物候与生长对模拟增温的响应

采用开顶式生长室(Open-top chamber,OTC)模拟增温对植被影响的研究方法,研究了川西亚高山林线交错带糙皮桦(Betula utilis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗物候及生长特性对模拟增温的响应。结果表明,温度升高使岷江冷杉幼苗芽开放时间显著提前(15.2d);糙皮桦春季芽物候期变化不显著,而落叶时间明显推迟(19.7d),叶寿命延长(22.8d)。与对照(CK)相比,OTC内糙皮桦叶面积和岷江冷杉叶片长度及两者侧枝生长速率都显著加快。模拟增温对两物种基径相对生长速率都表现为正效应,增温对两物种枝叶特性及分布格局表现为不同程度的正效应、负效应或无影响。不同功能型两物种对模拟增温响应方式存在一定程度差异。

色季拉山急尖长苞冷杉种群不同龄级立木的空间分布格局

植物种群空间分布格局是种群个体在水平空间的分布、配置状况,是种群对环境适应的生存策略及适应机制的反映。以色季拉山急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)原始林为研究对象,在色季拉山东坡设置100 m×100 m固定样地,采用相邻网格法将样地划分为25个20 m×20 m的调查单元,对样地内所有基径≥0.1 cm的急尖长苞冷杉进行调查,记录林木的坐标、胸径、基径、冠幅等信息。依据基径和胸径两个指标将林木划分为12个径级和6个龄级(幼苗、幼树、小树、中树、大树、老树),对种群的径级特征及空间分布格局进行分析。结果显示:(1)急尖长苞冷杉种群在不同径级上的分布成倒"J"型。(2)种群整体、幼苗、幼树随空间尺度的增大依次呈现集群分布、随机分布和均匀分布,小树、中树、大树、老树在所研究尺度内均为随机分布。(3)幼树与幼苗在小尺度上接近或达到负关联,在中、大尺度无显著关联;小树、中树、大树、老树在空间分布上与幼苗、幼树的关联性符合Janzen-Connell假说,但小树、中树、大树、老树之间无显著关联。上述结果表明:色季拉山急尖长苞冷杉种群为稳定增长型种群,小径木以集群方式相互庇护以提高自身适应环境的能力,大径木在小、中尺度抑制林下更新,在大尺度则促进更新。该结果有助于揭示色季拉山急尖长苞冷杉种群的现状与动态规律,可为深入研究该种群维持机制提供理论依据。

不同缓释肥施入量对冷杉幼苗生长的影响

为探索甘南藏族自治州迭部县益哇林场冷杉育苗适宜的施肥模式,给当地冷杉产业提供参考及借鉴,以冷杉实生苗为试验对象,设置了6个不同的缓释肥施入量处理[CK处理(0 g/株)、T_(1)处理(1 g/株)、T_(2)处理(2 g/株)、T_(3)处理(3 g/株)、T_(4)处理(4 g/株)、T_(5)处理(5 g/株)],比较不同处理冷杉幼苗生长、生物量积累及根系生长发育情况。试验结果表明:施入适量缓释肥可促进冷杉幼苗生长及根系发育,增加生物量积累;缓释肥施入量过多或过少均不利于冷杉的生长,以T_(3)处理效果最佳。在甘南藏族自治州迭部县益哇林场冷杉育苗中,缓释肥施入量以3 g/株为最佳。

岷江冷杉林皆伐后次生群落结构和物种多样性的演替动态

为阐明岷江冷杉林皆伐后次生群落的演替过程,采用空间代替时间的方法,在川西米亚罗林区海拔3100—3600 m的阴坡选择岷江冷杉林皆伐后次生演替10、20、30、40和50a阶段的次生群落作为研究对象,对其群落结构和物种多样性的动态进行了研究。不同演替阶段的树木均呈显著聚集分布。按群落中优势种的重要值将该演替序列划分为3个类型:悬钩子-蔷薇灌丛、白桦阔叶林和桦木-岷江冷杉针阔混交林。随次生演替,乔木和灌木种的物种丰富度趋于增加,而草本种的物种丰富度趋于减少;乔木和灌木种的Shannon-Wiener多样性指数趋于增大,而草本的Shannon-Wiener多样性指数趋于减小;乔木、灌木和草本层的Pielou均匀度指数均趋于增大;乔木层的Simpson优势度指数趋于减小,灌木和草本层的Simpson优势度指数在演替0—40年阶段趋于增大,而在演替50a阶段趋于减小。在该演替序列中,乔木、灌木和草本层的物种组成均呈耐荫种替代非耐荫种的趋势。

川西亚高山岷江冷杉和铁杉年轮对气候因子的响应

研究四川卧龙亚高山森林岷江冷杉和铁杉树木年轮与气候因子的关系。结果表明:川西亚高山针叶林树木径向生长主要受气温的制约,卧龙地区岷江冷杉树轮宽度序列与当年2和4月月平均气温显著正相关(P≤0.05),而与多数月平均降水量和月平均相对湿度负相关;铁杉树轮宽度序列与上一年7月和当年2—4月月平均气温显著正相关(P≤0.05),与上一年10月和当年5月月平均降雨量显著正相关(P≤0.05),而与上一年7月及当年4和9月月平均相对湿度显著负相关(P≤0.05)。

阿夏自然保护区秦岭冷杉病虫害防治措施探析

秦岭冷杉素有“植物活化石”之称,能够为古生态环境研究提供素材。但是,受多种因素影响,秦岭冷杉已经成为濒危物种之一。阿夏自然保护区是甘肃省级自然保护区,秦岭冷杉是该自然保护区内的重要保护植被之一。病虫害是秦岭冷杉生长过程中的主要威胁,严重影响秦岭冷杉产业的发展。基于阿夏自然保护区秦岭冷杉种植现状,分析冷杉煤污病、立木腐朽病、冷杉立枯病、冷杉梢斑螟、冷杉线小卷蛾、松叶蜂及冷杉球蚜等秦岭冷杉病虫害的发生规律与防治措施,为病虫害防控方案的制订提供参考。

贡嘎山雅家埂峨眉冷杉林线种群的时空动态

通过对贡嘎山雅家埂峨眉冷杉种群林线附近6个3000 m2样地(阴阳坡各3个)中峨眉冷杉(Abies fabri Craib)种群的定位调查,分析了过去100a间该区峨眉冷杉种群的时间-空间动态。结果表明:1)雅家埂林线附近峨眉冷杉种群密度在过去100 a(主要是近50 a)有显著的升高,但树线的海拔位置并无明显的爬升;2)阴阳坡林线格局存在显著的坡向分异:阴坡林线和树线的海拔高度显著高于阳坡(分别比阳坡高152.5 m和135.8 m),阳坡林线附近峨眉冷杉早期的生长速率在大于阴坡,但后期的生长速率却低于阴坡;3)热量(温度)控制假说不能完全解释雅家埂目前的树线格局,除气候因素之外,其它因素也限制了雅家梗地区树线位置的变化。

岷江冷杉林林窗小气候及其对不同龄级岷江冷杉幼苗生长的影响

对川西亚高山原始岷江冷杉（Abies faxoniana）林林窗内和林冠下小气候及岷江冷杉幼苗生长和生物量进行了两个生长季的连续观测.结果表明：6月林窗内与林冠下太阳辐射的日积累量没有显著性差异,而7～8月的日积累量则有显著性差异.整个生长季节,林窗内太阳辐射的平均积累量为8.10×MJ·m^-2,而林冠下太阳辐射的平均积累量为5.02×MJ·m^-2,两个位点太阳辐射积累量的显著差异主要来自7～8月日积累量的不同;林窗内5和15 cm层土壤的日平均温度比林冠下相应深度分别高2.1和2.7℃,差异显著.林窗内和林冠下3～8年岷江冷杉幼苗高增长率分别为1.2±0.3 cm·a^-1和1.1±0.3 cm·a^-1,差异不显著;9～20年岷江冷杉幼苗高增长率分别为6.2±2.4 cm·a^-1和3.0±0.9 cm·a^-1,差异显著.林窗内岷江冷杉幼苗根、主茎和总生物量与林冠下幼苗根、主茎和总生物量没有显著差异.不同年龄的岷江冷杉幼苗叶和侧枝生物量积累对林窗微环境的响应不同.

濒危植物秦岭冷杉群落数量特征及其动态

对石人山自然保护区秦岭冷杉群落特征和动态进行了研究,结果表明:秦岭冷杉群落共有种子植物61种,分属27科40属,群落垂直结构简单,可分为乔木层、灌木层和草本层。秦岭冷杉和华山松种群大、中胸径的个体占绝对优势,幼苗、幼树较少,属于衰退种群;湖北花楸小、中胸径的个体占优势,属于进展种群。通过聚类分析,将秦岭冷杉群落分为5个群丛类型:①秦岭冷杉+湖北花楸-山刺玫-结缕草群丛;②秦岭冷杉+华山松-秀雅杜鹃-藜芦群丛;③秦岭冷杉+血皮槭-黄刺玫-野菊群丛;④秦岭冷杉+华山松-箭竹-牛蒡群丛;⑤秦岭冷杉+锐齿栎-箭竹-水芹群丛。5个群丛类型均处于动态变化中,种群恢复应实行就地保护,减少人为干扰,促进天然更新。

濒危植物秦岭冷杉生殖生态学特征

为了探索秦岭冷杉种群生殖生态学主要特征，通过样地调查、固定样地观测和室内实验分析，系统研究了秦岭地区5个秦岭冷杉（Abies chensiensis）种群生殖特性及其与环境因素的关系，结果表明，5个不同生境的种群都具有结实能力，海拔1500～1600m之间，秦岭冷杉球果的产量较高；各种群球果主要分布在树冠中上部和东、南、西方向；球果以中部产生饱满种子比率最高；秦岭冷杉种子千粒重为43．2g，其中具有生活力者占44．8％，种子的平均含水量为5．7％左右；在天然林散落条件下，种子库的萌发率仅为6．1％，霉坏、搬迁率93．9％；人工播种条件下，种子发芽率在苗圃内高于天然条件下，中低海拔高于高海拔地区。天然条件下，由种子转化成幼苗的过程是秦岭冷杉种群生活史的脆弱环节。秦岭冷杉林经营管理要以就地保护为主，促进种群生殖；要通过森林经营措施，为林下种子萌发和幼苗创造条件；种子脱落后，要及时扰动林下灌木、草本，使种子能够顺利落地，促其发芽成苗；种子大年要注意采种、育苗，扩大人工种群；速生丰产林培育应该以中低海拔的阴坡为主。