滇西北高山松根径与胸径相关性模型比选研究

在滇西北调查高山松样木总株数862株,有效样木824株,系统抽取建模样木618株,检验样木206株。选用10种一元线性或非线性回归方程,拟合各胸径D与根径DR模型参数,并进行了适用性检验。结果表明,模型D=-2.710599+0.938673DR-0.000911DR^(2),离差平方和(SSR)值相对较小、总相对误差(RS)为0、相关系数(R^(2))0.987、预估精度99.44%,残差图以横轴为中心分布最为均匀随机,模型参数变动系数最大值为32.3%,说明模型稳定。检验样本实测值和估计值没有显著差异,该模型最优。

不同火灾强度下兴安落叶松林土壤抗剪强度变化及影响因素

【目的】揭示火灾引起的土壤抗剪强度和理化性质变化以及对土壤侵蚀过程的响应,以便林区管理者更有效地对那些易受火灾干扰的区域进行火后的规划与管理。【方法】选取大兴安岭森林生态系统中的典型兴安落叶松Larix gmelinii纯林林地土壤,以未火烧样地(CK)为对照,经过调查后选取发生过轻度火烧的林地(L)和发生过重度火烧的林地(H)作为不同处理样地,测定各处理样地中土壤的抗剪强度和土壤理化性质,并挖取土壤剖面。【结果】1)单因素分析结果表明,与未火烧对照样地相比,重度火烧样地土壤内聚力显著增加了17.32%,内摩擦角显著增加了29.28%,轻度火烧样地较未火烧样地无显著变化;2)Mantel分析结果表明,土壤容重、孔隙、含水率和有机质是影响轻度火烧和重度火烧土壤抗剪强度大小的主要因素;3)随机森林结果表明,不同火烧强度下土壤理化性质对土壤内聚力与内摩擦角影响贡献度不同。对照样地土壤内聚力:含水率(P<0.05)>有机质(P<0.05)>容重>孔隙度,对照样地土壤内摩擦角:含水率(P<0.001)>容重(P<0.05)>有机质>孔隙度,轻度火烧样地土壤内聚力:孔隙(P<0.001)>容重(P<0.001)>含水率>有机质,轻度火烧样地土壤内摩擦角:容重(P<0.001)>含水率(P<0.05)>有机质>孔隙度,重度火烧样地土壤内聚力:含水率(P<0.001)>孔隙度>有机质>容重,重度火烧样地土壤内摩擦角:容重(P<0.001)>孔隙度(P<0.001)>含水率>有机质。【结论】重度火灾导致土壤侵蚀量激增,从而引起土层分布发生变化;轻度火灾未导致土壤侵蚀量激增,且土层分布没有发生显著变化。

环境因子和林分特征对长白松胸径树高关系的影响

长白松(Pinus sylvestriformis)是长白山特有的珍稀植物,具有重要的经济、药用和观赏价值。因此,开展长白松资源调查对于对当地维持生态平衡、保持生物多样性和珍稀物种资源具有重要意义,并为今后珍稀濒危植物和极小种群野生植物的保护和恢复提供理论基础。本文基于长白山自然保护区12个林班的24445株长白松胸径与树高调查数据,根据赤池信息准则(AIC)和贝叶斯信息准则(BIC)对8个常用的胸径树高模型进行评价,选择最优的长白松树高曲线模型,并以最优模型为基础进一步分析龄组、生长级、水源和海拔对长白松胸径与树高关系的影响。结果表明:舒马赫(Schumacher)模型拟合效果最佳,能够较好地模拟长白松胸径树高关系。在分析外部环境因子对胸径树高关系的影响时发现,龄组、生长级、水源和海拔均对胸径树高关系均有显著影响,其中,除过熟林以外的其他龄组对胸径树高关系影响效果显著;胸径相同时,生长级条件优良的长白松高于生长级差的,不靠近水源的长白松树高相比靠近水源的树更矮,位于中海拔的长白松树要高于低海拔处的相同胸径大小的长白松树高。

兴安落叶松(Larix gmelini)幼中龄林的生物量与碳汇功能

兴安落叶松是我国的主要用材林,由于传统上对木材的长期依赖,使得其资源受到破坏,年龄结构发生改变,成过熟的原始林日渐减少,绝大部分是次生的幼中龄林。因此,研究其幼中龄林的生物量及碳汇功能很重要。森林生物量与森林生态系统的固碳能力密切相关,生物量与碳储量的多少直接影响到森林生态系统的功能,因而生物量与碳储量问题成为不同尺度生态学研究的热点。以我国大兴安岭兴安落叶松林为研究对象,通过样地调查,并结合我国森林资源清查资料对内蒙古大兴安岭地区兴安落叶松林的幼中龄林的生物量转换因子(BEF)、生物量及碳储量、碳密度、碳汇功能等进行了估算。通过实测数据及模型分析,得出以下基本结论:研究对象的BEF在0.4557与0.6988之间变动,平均值为0.5332。干、皮、枝、叶各组分生物量的分配比为:68.74:14.86:10.54:5.86。分别树干、树皮、枝、叶等组分,对其生物量与蓄积量的关系进行了拟合,建立了多组分生物量蓄积量的相关模型,分别是:干:y=0.4683x-11.291;皮:y=0.0472x+3.5674;枝:y=0.0415x+1.6787;叶:y=0.0197x+1·3405,均有很好的线性关系。地上生物量随蓄积量的增加而增加,其线性关系为:B=0.5767V-4.7042。利用近期清查数据,按材积源生物量法推算总生物量为9.49×107t,按0.5097的含碳率计算,得出兴安落叶松林幼中龄林总的碳储量为4.84×107t,碳密度为19.616t/hm2。通过两期数据对比分析,5a间所研究林分的碳储量增加0.89×107t,碳密度增加0.404t/hm2,说明其发挥着一定的碳汇作用。尽管近年来大兴安岭兴安落叶松林表现出了明显的碳汇功能,但整体上碳固定能力还不强,碳密度低于我国平均森林碳密度。应通过科学经营,挖掘潜力,使大兴安岭地区的森林生态系统在全球碳循环中发挥更大的作用。

兴安落叶松天然林碳储量及其碳库分配特征

兴安落叶松天然林作为大兴安岭林区的主要植被类型,在森林生态系统碳循环中具有重要的作用。在大兴安岭林区选择不同林龄的兴安落叶松天然林,调查其乔木、灌草、枯落物和土壤,并结合已建立的单木异速生长方程分别计算其碳储量,以期为明确该地区碳库动态及其碳库分配特征提供参考。结果表明,兴安落叶松天然林总碳储量随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林到过熟林分别为140.46、186.63、208.64、308.62和341.03 Mg C/hm2,整体表现为碳汇,这主要与乔木碳储量随林龄的增加逐渐增大有关;乔木碳库的变化范围为45.44—212.67 Mg C/hm2,且其占总碳储量的比例也随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林的32.60%到过熟林的62.36%;灌草碳储量占总碳储量的比例较小,仅为0.48%—0.93%;枯落物碳库在过熟林中较多,为26.11Mg C/hm2,这与过熟林较少的人为干扰有关;土壤碳储量以幼龄林最小,成熟林最高,分别为78.06和131.93 Mg C/hm2,但这与我国其他地区天然林相比均较低,这与该地区较浅的土壤发生层有关;土壤碳储量随林龄的变化并不明显,但其占总碳储量的比例却随林龄的增加逐渐减小,由幼龄林的56.01%减小到过熟林的29.35%。

兴安落叶松人工群落生量物与净初级生产力的研究

本文于1988年对帽儿山林场老山人工林实验站21年生兴安落叶松[Larix gmelini (Rupr) Rupr.]人工林群落生物量、生物量增量、枯死量、凋落量及凋落物层现存量等进行了测定和研究,在此基础上,推算了群落净初级生产力。结果表明:落叶松人工林群落的生物量为145.615t/ha,其中乔、灌、草各层的植物量分别为142.358t/ha、2.686t/ha和0.571t/ha;落叶松林净生产量为13.861t/ha·a,其中乔、灌、草各层净生产量分别为12.539t/ha·a,0.874t/ha·a和0.448t/ha·a;林分立枯量为3.122t/ha,年凋落量为3.577t/ha,林地凋落物层现存量为23.20t/ha。与其它森林植物群落相比,落叶松人工林群落具有较高的生物生产力。

不同林龄华北落叶松人工林叶凋落物分解及养分动态比较

采用网袋法,对0～540 d内不同林龄华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林叶凋落物的分解特征及营养元素质量分数变化动态进行了比较分析。结果表明:经过540 d的分解,幼、中、近、成熟林4个龄组的叶质量损失率为48.47%～61.72%,并呈极显著差异,不同林龄的叶凋落物分解速率呈现出成熟林>近熟林>中龄林>幼龄林。用含哑变量的Olson指数衰减模型对叶凋落物的分解动态进行拟合,结果显示,幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林叶凋落物的分解系数为0.028 30～0.036 19;半衰期和周转期分别为1.59～2.04 a和6.90～8.82 a。在整个分解过程中,4个龄组的养分质量分数变化一致,随着时间的延长,N质量分数不断升高;P质量分数呈现出先降低后上升的趋势;K、C质量分数和C/N呈下降的趋势。在分解过程中,4个龄组的N、P、K、C的释放率在总体上变化一致,C和K不断释放,且为净释放状态,呈现直接释放模式;N的释放率为富集-释放模式;P的释放率表现为淋溶-富集-释放模式。结果表明,成熟林和近熟林的叶凋落物比幼龄林和中龄林的叶凋落物易分解,且成熟林和近熟林中的营养元素也较易释放。

干旱对兴安落叶松枝叶非结构性碳水化合物的影响

降水格局的变化以及极端干旱的频繁发生是全球气候变化的重要特征之一。为了揭示干旱对树木碳代谢的影响,通过控雨试验研究兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)枝叶的非结构性碳水化合物(NSC)及其组分(可溶性糖和淀粉)的浓度对降水减少的响应,探索枝叶NSC浓度与土壤含水率的关系。控雨试验包括减雨100%(100%RE)、减雨50%(50%RE)和对照(CK)3个处理;控雨时期为2012年生长季(6月至8月)。结果表明,叶NSC浓度对干旱处理的响应比枝更显著。控雨处理对枝叶总NSC浓度影响不显著(P>0.05),试验期间叶总NSC平均浓度变化在9.45—14.12 mg/g范围内;枝总NSC平均浓度变化在7.72—9.26 mg/g之间。然而,不同处理之间的叶片可溶性糖浓度差异显著。100%RE最高(8.98±0.31)mg/g、50%RE次之(8.45±0.13)mg/g、CK最低(7.73±0.32)mg/g。相反,叶淀粉浓度以CK最高(2.99±0.22)mg/g、50%RE次之(2.68±0.32)mg/g、100%RE最低(2.63±0.17)mg/g。叶可溶性糖与淀粉浓度的比值的大小顺序为:CK(2.27)<50%RE(2.51)<100%RE(3.70)。叶可溶性糖浓度、可溶性糖浓度和淀粉浓度的比值与土壤含水率呈显著的负相关关系(P<0.05),而叶淀粉浓度有随土壤含水率升高而增高趋势,但相关关系不显著(P>0.05)。叶NSC总浓度、枝NSC及其组分浓度与土壤含水率的关系均不显著(P>0.05)。研究表明,短期干旱对兴安落叶松树体内总NSC浓度的影响不显著,树木可以通过将淀粉转化成可溶性糖的方式维持其正常的呼吸作用等生理活动。

兴安落叶松种源试验研究(Ⅰ)——地理变异的规律与模式

通过8a生16个种源13个参试点9类53个性状的系统研究,将兴安落叶松的适生范围划分了3个造林生态相似区:即大兴安岭西北部低湿、低温、低产区(包括满归、库都尔和莫尔道嘎);大小兴安岭中湿、中温、过渡区(包括甘河、加格达奇、黑河三站和北安);小兴安岭及张广才岭完达山高湿、高温、速生区(包括凉水、帽儿山、错海、石河、桦南和东方红)。以各造林生态区内代表试点为据,揭示了兴安落叶松主要性状的地理变异规律与模式。其主要特点是:变异性状多、内容丰富广泛、遗传性变异大,以经向变异为主,纬向变异为辅,属经纬双重连续渐变型。经向偏东、纬向偏南的种源项芽萌动晚、封顶迟、年生长期长、枝粗叶茂、苗期心止率低、季节生长量均匀、高径生长量大,特别是生长性状已形成了明显的南北东西的梯度变异。体现了由西—东、由北—南、干—湿、冷—暖气候生态模式的渐变。水热因子的综合作用是兴安落叶松产生变异的主要因素。在大兴安岭北部,种源子代的变异突出了种源与试点的互作,以当地和小兴安岭西北部种源表现较好。因此,在全分布区范围内适当由南向北调拔种子,将获得较大的增产效益。在种源的遗传分化中,以生长性状的分化最为明显,可作为种源选择和区划种源的主要依据。

环境变化对兴安落叶松氮磷化学计量特征的影响

兴安落叶松(Larix gmelinii)为我国北方人工林优势树种,采集地理和气候差异明显的6个种源种子,在分布区南界的均一立地条件下进行播种,形成了32a林分。采集新老枝、新老叶和不同径级的根样品,测定其氮(N)和磷(P)浓度,比较种源间差异以及其随月份的变化和各器官NP元素之间的相关性。结果表明:老枝叶(P<0.05)、1—2 mm根(P<0.01)和2—5 mm根(P<0.05)N浓度在种源间差异显著,变化范围分别为21.1—24.2 mg/g、5.9—7.8 mg/g和4.7—6.5 mg/g。P浓度在老枝叶(P<0.05)和新枝叶(P<0.05)中都表现出种源间的差异显著,变化范围分别为4.5—5.8 mg/g和4.5—6.5 mg/g。根系和枝叶的N/P皆存在种源间显著性差异(P<0.05)。叶片和根系的NP浓度的月份变化呈现先减小再增加的趋势,而新枝则呈现增加-减小-增加的不同趋势。新老枝、新老叶和根系的N和P浓度之间显著相关;新老枝、新老叶和根系之间的N浓度显著相关。不同种源兴安落叶松因对不同环境的长期适应而产生NP化学计量特征的遗传差异。

林木分化对兴安落叶松异速生长方程和生物量分配的影响

林木因对资源竞争而产生分化,从而影响林木的异速生长方程和生物量分配,但其影响程度还不清楚。采用林木相对直径法将38株兴安落叶松(Larix gmelinii)样木在林分中的分化等级分为优势木、中等木和被压木,量化林木分化对林木异速生长方程和生物量分配的影响。结果显示:生物量组分异速生长方程多以胸径(DBH)为自变量为好,但以枝下高处的树干直径为自变量估测其枝、叶生物量时更精确。在一定的胸径范围内,同一胸径下不同林木分化等级的地下部分各组分生物量没有显著差异(P>0.05),但优势木分配更多的生物量给枝和叶,中等木比优势木分配更多的生物量给树干,中等木比被压木分配更多的生物量给地上部分,而且被压木和中等木的树高显著高于优势木。除根茎生物量之外,不同林木分化等级的生物量组分(包括枝、叶、树干和根系)的相对分配比例无显著差异(P>0.05),根冠比保持相对稳定。这些结果表明,主要由竞争而引起的林木分化改变了兴安落叶松地上生物量组分的异速生长和分配,但其相对分配格局较为保守。

兴安落叶松天然林不同林分结构林木水平分布格局特征研究

通过样地调查，分析了不同结构草类-落叶松林和杜香-落叶松林林木分布格局特征。研究表明：（1）年龄36～65年草类-落叶松林和年龄54～63年杜香-落叶松林分布格局中，均匀分布、随机分布和聚集分布所占比例分别为6．2％、50％、43．8％；（2）按林型分，草类-落叶松林分布格局中，均匀分布和随机分布所占比例均11．1％，聚集分布占77．8％。杜香-落叶松林分布格局均为随机分布；（3）树种组成在6落4阔～10落范围内，草类-落叶松林和杜香-落叶松林分布格局主要为聚集分布和随机分布两种类型。聚集分布主要集中在树种组成7落3阔～9落1阔范围内。

兴安落叶松老龄林落叶松林木死亡格局以及倒木对更新的影响

对兴安落叶松老龄林落叶松林木死亡格局和死亡木对更新的影响进行了研究 .结果表明 ,丛桦落叶松林和杜香落叶松林的枯立木以中径木占多数 ,赤杨落叶松林主要为中、大径木 ,草类落叶松林主要是中、小径木 .落叶松枯立木主要因火烧、受压和老死而形成 .丛桦落叶松林和赤杨落叶松林掘根倒木较多 .杜香落叶松林和草类落叶松林的倒木以风折为主 .地形、山体走向和盛行风向对树倒方向影响很大 .丛桦落叶松林倒木方向杂乱 ,赤杨落叶松林林木均向东倒下 ,杜香落叶松林和草类落叶松林的掘根木分别向南、东北方倒下 ,两者的风折木倒向随机性较大 .草类落叶松和赤杨落叶松老龄林内 ,倒木更新为 1 8和 40株·m- 2 ,远远高于矿物土基质上 2株·m- 2 的水平 .丛桦落叶松林内倒木和林地上更新均相当好 ,约为 2 8株·m- 2 .杜香落叶松林倒木更新效果不突出 .

兴安落叶松原始林林木空间格局的研究

本文采用格局分析、相关分析的方法，结合样地立木定位图研究了不同年龄结构类型的兴安落叶松种群的空间格局。结果表明，该种群具有明显的聚集分布特点。在格局分析图上，中年世代有２－３个均方峰，峰值多位于区组大小为８ｍ￣２和３２ｍ￣２处；成年世代仅具一个均方峰，峰值多位于区组大小为１６ｍ￣２和３２ｍ￣２处；老年世代均方峰不明显或仅在区组大小为１２８ｍ￣２处有一个均方峰。不同世代在空间上也呈现明显的镶嵌特点。这种聚集、镶嵌特点在很大程度上取决于干扰状况。

落叶松、樟子松纯林及混交林土壤微生物的群落分布特征

采用稀释平板培养法,分析了大兴安岭落叶松(Larix gmelini)与樟子松(Pinus sylvestris var.mongoli-ca)纯林以及樟落混交林根际、非根际土壤微生物的数量及其主要生理类群分布规律。结果表明:根际土壤的3大类群微生物数量具有明显的垂直变化规律,即土壤微生物主要集中在0～20cm土层,10cm层数量达到高峰,总菌落数最高达915.7×106CFU·g-1干土,且随土层加深,微生物数量逐渐减少。在水平分布上,根际微生物的数量大于非根际。3大类土壤微生物中细菌数量占绝对优势,占总菌数的91.76%以上;放线菌次之,占总菌数的11.48%;真菌最少,占总菌数的2.06%。3种林型的主要生理类群的结构和优势种群具有明显差异,其中樟落混交林土壤中的微生物生理类群的优势类群最多。

长白落叶松氮素营养及与生长的关系

不同季节测定了不同种源长白落叶松针叶中硝酸还原酶（NR）活力，氮素营养和氨基酸（AA）含量，分析了它们与生长的关系。结果表明，长白落叶松所含氮素营养以NH4－N为主，NO3－N和NO2－N含量很少。不同种源长白落叶松针叶中NH4－N和T－N（NH4－N＋N03－N＋NO2－N）含量与其NR活力呈极显著正相关。生长季初，长白落叶松针叶中氮素营养含量低，与生长呈正相关；生长季中后期，针叶中氮素营养含量高，与生长无相关性。不同种源长白落叶松针叶中AA含量的季节变化与氮素营养相似，但与生长无相关性。生长季初针叶中NR活力与不同种源长白落叶松生长呈显著正相关。初步研究表明，生长李初针叶中NR活力，NH4－N和T－N含量可作为生理生化指标用于长白落叶松种源早期选择。

模拟氮沉降对东北地区兴安落叶松树干呼吸的影响

2011年的5月至2012年的12月,对兴安落叶松(Larix gmelinii)人工林进行了模拟氮沉降实验,设置了4个氮沉降水平处理,分别为:对照(0 g N m-2a-1)、低氮(5 g N m-2a-1)、中氮(5 g N m-2a-1)和高氮(15 g N m-2a-1),每个处理设置3个重复样地。所施氮肥为NH4NO3,以溶液方式在生长季内每月喷施1次。采用红外气体分析法于2012年4月底—10月份,每隔15d左右测定1次树干呼吸,共测定12次。结果表明:各个氮处理下的树干呼吸速率基本与树干温度的变化一致,均呈单峰型季节变化模式,其中7月底最高、10月底最低。氮处理均提高了落叶松的树干呼吸速率,且随着氮输入水平的增加,平均树干呼吸速率呈现逐渐增强的趋势。生长季内,对照、低氮、中氮、和高氮处理条件下的树干表面释放的CO2通量分别为67.3、72.5、78.9 g C/m2和86.5 g C/m2。树干温度与树干呼吸速率存在显著的指数函数关系,而且温度敏感性(Q10)随着氮输入的逐渐升高亦随之增强,对照、低氮、中氮、和高氮处理下的Q10值分别为1.67、1.80、2.01和2.54。另外,伴随氮输入的逐渐增加,树干的氮含量也逐渐升高,树干氮含量与树干呼吸速率之间也具有一定的相关性,能够解释树干呼吸变化的38.3%。

寒温带兴安落叶松林不同林型土壤微生物群落特征

为了研究不同林型兴安落叶松林土壤微生物生物量和群落结构特征,探讨土壤微生物生物量、群落结构的分布规律以及影响因子,选择了4个典型兴安落叶松林,即藓类兴安落叶松林、杜香兴安落叶松林、草类兴安落叶松林和杜鹃兴安落叶松林,采用磷脂脂肪酸生物标记法分析4个林型的土壤微生物量和群落组成。结果表明:4个林型中共检测出10种类型51种不完全分布的磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记,微生物量由多到少的排序为细菌、真菌、放线菌。4个林型中微生物总生物量、细菌生物量是藓类兴安落叶松林最高,草类兴安落叶松林最低;真菌生物量为杜香兴安落叶松林最高,草类兴安落叶松林最低;放线菌生物量为杜鹃兴安落叶松林最高,草类兴安落叶松林最低。冗余分析显示,土壤含水率对细菌影响最大,全钾、速效钾质量分数对真菌影响最大,土壤有机碳和碱解氮质量分数对放线菌影响最大。从而表明,寒温带兴安落叶松林不同林型的土壤微生物生物量和群落存在差异,土壤微生物群落与土壤性质之间具有相关性。

大兴安岭北部兴安落叶松种群年龄结构及其与自然干扰关系的研究

研究结果表明,该种群的年龄结构由一至数个相间隔的年龄波组成。据此,可将该种群的年龄结构划分为一代型、两代型和多代型三大类,进一步又可按世代(年龄波)的构成状态细分为11种类型。自然干扰因素对年龄结构具有重要影响。绝大多数年龄波的出现都与森林火有关。风倒、风折亦有影响,但其作用只能从新近发生的幼小一代中看出。高频、低强度的森林火利于形成两或多代型的年龄结构;而低频、高强度的森林火则利于形成一代型的年龄结构。不同地段自然干扰状况的差异是造成多种年龄结构类型共存的主要原因。年龄波,做为年龄结构的基本构成单元,具有明显的β分布特点。年龄波的形状大致可分为右偏、左偏、递减分布和递增分布四种类型。不同形状的年龄波与种群环境有关,是种群更新过程的综合反映。

大兴安岭北部兴安落叶松种子在土壤中的分布及其种子库的持续性

种子年后原始老龄林下自然散布的兴安落叶松土壤种子极为丰富。有生活力的土壤种子数量为１９０～３２０粒／ｍ２，并且不同林型间有显著差异。７０％～８０％的种子主要居于土壤表层２～４ｃｍ范围内。落叶松老龄林种子年后第一年夏季土壤中丰富的种子即锐减，土壤中大多数种子的生活力保持１年，少数稍长，也不超过２年。显然，落叶松土壤种子库属于间断类型。人工撒播种子试验结果表明，位于土壤浅层（０～１０ｃｍ）的种子生活力保存只１年，而深层（１０～２０ｃｍ）尽管对种子生活力保持有利，也不能超过２年。土壤病害是种子致死的重要原因。