不同经营模式对丹清河林场天然次生林植物群落结构及其多样性的影响

以黑龙江省哈尔滨市林业局丹清河林场的针叶林、阔叶林及针阔混交林3种天然次生林为对象,以无干扰模式为对照,研究粗放经营模式和目标树经营模式对植物群落结构及其多样性的影响。结果表明:1)在针叶林、阔叶林、针阔混交林中,相对于粗放经营模式和无干扰模式而言,目标树经营模式中以目标树为主的第1林层断面积值最大,占林分断面积百分比为95.00%,90.00%,87.00%,但第2,3林层断面积最小,形成了合理的林冠结构;2)目标树经营模式的林木平均密度(408～858株·hm-2)显著低于(P<0.05)粗放经营模式(992～1917株·hm-2),而平均胸高断面积(18.18～46.03m2·hm-2)与粗放经营模式(18.43～39.70m2·hm-2)无显著差异(P<0.05),平均树高(11.8～14.9m)和平均胸径(15.94～27.34cm)均显著高于(P<0.05)粗放经营模式(分别为7.1～11.0m和10.18～19.00cm);3)粗放经营模式和无干扰模式60%以上的林木为小径木(12cm以下),目标树经营模式60%以上为中径木(14～18cm)和大径木(20cm以上);4)粗放经营模式乔木层的多样性高于目标树经营模式;灌木层除阔叶林的多样性与目标树经营模式不可比外,其余林分的多样性均高于目标树经营模式;草本层的多样性则以目标树经营模式为最高;5)粗放经营模式只注重短期经济价值而忽略生态要求,无干扰模式只注重绝对生态保护而忽略人对森林资源的利用需求,二者都不符合人类经营森林的目标。目标树经营模式可改善群落和林冠结构,不仅能够获得较好的经济效益,还能平衡生态功能,符合人类经营森林的目标。

南亚热带人工针叶纯林近自然改造早期对群落特征和土壤性质的影响

借鉴近自然森林管理理念,用阔叶林或针阔混交林替代南亚热带大面积人工针叶纯林已被认为是一种有效的森林培育方式。1993年,在位于广西凭祥的中国林业科学研究院热带林业实验中心伏波试验场营造了马尾松和杉木纯林。为了提高针叶纯林的生产力和维护生态平衡,2007—2008年间,运用近自然森林培育技术,分别在间伐后的马尾松和杉木纯林中套种等量混合的当地优质乡土树种红椎(Castanopsis hystrix)和香梓楠(Michelia gioii)苗木,套种密度均为405株/hm2(以下简称"马尾松近自然林"、"杉木近自然林")。选择邻近地块相同林龄、相似立地条件的未经改造的马尾松、杉木人工纯林作为对照(以下简称"未改造纯林"),研究了马尾松和杉木人工针叶纯林近自然改造早期对群落特征和土壤性质的影响,以期为马尾松和杉木人工林的可持续经营提供科学依据。研究结果表明:(1)近自然林中马尾松和杉木的密度、胸高断面积均显著低于各自未改造纯林(P<0.05),但其平均胸径均高于各自未改造纯林,其中马尾松达显著差异(P<0.05)。(2)近自然林成年树(DBH≥10 cm)的林木株数少于未改造纯林,树种仍以马尾松和杉木占据绝对优势地位,而近自然林小树(5 cm≤DBH<10 cm)和幼树(1 cm≤DBH<5 cm)的物种数、株数均多于未改造纯林,套种的红椎和香梓楠已经成为近自然林中重要值最大的幼树物种,红椎和香梓楠在马尾松近自然林中的生长状况优于杉木近自然林。(3)马尾松近自然林灌木层和草本层的物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数与其未改造纯林均无显著差异;杉木近自然林灌木层的丰富度指数和草本层的Pielou指数显著高于其未改造纯林(P<0.05),其他指数则没有显著差异。(4)马尾松和杉木近自然林的土壤容重、总孔隙度、全磷、全氮、全钾和速效钾与各自未改造纯林没有显著差异,但马尾松近自然林的土壤有机碳含量和pH值显著低于其未改造纯林(P<0.05),杉木近自然林的速效磷含量显著低于其未改造纯林(P<0.05)。

南亚热带红椎马尾松纯林及其混交林生物量和生产力分配格局

研究中国林业科学研究院热带林业实验中心28年生红椎纯林、马尾松纯林以及红椎-马尾松混交林的生物量和生产力分配格局。结果表明:红椎纯林、马尾松纯林与红椎-马尾松混交林生物量分别为94.797,212.435和155.638t.hm^-2;3种林分的乔木层生物量均占林分生物量的95%以上,其他各层均表现为凋落物层(0.56%～3.26%)>草本层(0.24%～0.85%)>灌木层(0.25%～0.37%);在3种林分的乔木层各组分中,干材生物量最大,占总生物量的49.31%～62.25%,红椎纯林中其他组分表现为根(17.16%)>枝(11.76%)>干皮(6.84%)>叶(1.99%),而马尾松纯林与红椎-马尾松混交林则为枝(18.39%～19.98%)>根(14.48%～17.72%)>叶(5.55%～8.80%)>干皮(4.19%～5.57%);3个林分的净生产力表现为红椎纯林(3.369t.hm^-2a^-1)<红椎-马尾松混交林(5.628t.hm^-2a^-1)<马尾松纯林(7.781t.hm^-2a^-1)。

西南桦纯林与西南桦×红椎混交林碳贮量比较

用乡土树种培育优质大径材已成为南亚热带满足林产品需求和生态保护的重要途径,如何通过优化森林经营模式提高人工林生态系统碳储量已成为关注的重点。对广西凭祥伏波林场13年生西南桦纯林、12年生西南桦×红椎混交林生态系统的碳素密度、碳贮量及其分布特征进行了比较研究。结果表明:(1)西南桦与红椎不同器官碳素密度变化范围分别为481.11—600.79 g/kg和451.24—543.42 g/kg,与中国南亚热带地区其他树种的碳素密度接近。相同树种不同器官之间以及不同树种相同器官之间的碳素密度差异显著(P<0.05)。西南桦纯林与西南桦×红椎混交林灌木层的平均碳素密度分别为437.15 g/kg和436.98g/kg,混交林草本层平均碳素密度比纯林高,差异性显著(P<0.05)。西南桦纯林土壤各层碳素密度均高于西南桦×红椎混交林,但差异不显著(P>0.05)。(2)西南桦×红椎混交林乔木层碳贮量(29.144 t/hm2)略高于西南桦纯林(28.541 t/hm2),混交林生态系统碳储量(276.486 t/hm2)比纯林生态系统碳储量(305.514 t/hm2)低。西南桦纯林、西南桦×红椎混交林植被层碳贮量分别占其生态系统碳贮量的9.64%和10.58%,凋落物层分别占生态系统碳储量的0.19%和0.56%。(3)西南桦纯林和西南桦×红椎混交林土壤碳贮存主要集中在0—20cm土层,且随土层深度增加而减少。西南桦纯林土壤层(0—60cm)碳贮量(275.488 t/hm2)明显高于西南桦×红椎混交林土壤层(0—60cm)碳贮量(245.688 t/hm2),分别占其生态系统碳贮量的90.17%和88.86%。(4)西南桦×红椎混交林乔木层碳素年净固定量(2.428 t.hm-.2a-1)高于西南桦纯林乔木层碳素年净固定量(2.196 t.hm-.2a-1),表明混交林比纯林的碳固定速度快。

南亚热带马尾松红椎人工林群落结构、物种多样性及基于自然的森林经营

研究广西凭祥伏波林场28年生马尾松纯林、红椎纯林及红椎×马尾松混交林的群落结构与物种多样性,根据培育人工大径材和满足生态服务功能的发展目标,提出基于自然的森林经营方向。结果表明:马尾松纯林可划分为2层(Ⅰ层13～24m优势种为马尾松,Ⅱ层2～9m优势种为红椎),红椎纯林可划分为2层(Ⅰ层:12～17m,优势种为红椎;Ⅱ层:2～8m,优势种也为红椎),红椎×马尾松混交林可划分为3层(Ⅰ层:20～25m,优势种为红椎;Ⅱ层:13～20m,优势种为马尾松;Ⅲ层:4～7m,优势种为红椎);胸径大于1cm的乔木物种数表现为马尾松纯林(11种)>红椎×马尾松混交林(7种)>红椎纯林(4种);胸径大于1cm的林木株数表现为马尾松纯林(1949株·hm-2)>红椎纯林(825株·hm-2)>红椎×马尾松混交林(383株·hm-2);胸高断面积表现为马尾松纯林(30.05m2·hm-2)>红椎×马尾松混交林(17.48m2·hm-2)>红椎纯林(12.35m2·hm-2);平均胸径表现为红椎×马尾松混交林(21.7cm)>红椎纯林(9.9cm)>马尾松纯林(9.7cm);除丰富度指数外,红椎×马尾松混交林灌木层的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均显著低于2种纯林(P<0.05);红椎纯林草本层多样性指数最低,但3种林分之间差异不显著(P>0.05)。对于该地区的马尾松纯林,通过林分结构调整,充分依靠林下天然更新,适当补植阔叶树种,最终形成以阔叶树为主的异龄、复层针阔混交林;对于红椎纯林,根据目标树经营体系,通过林分结构调整,补植部分阔叶树种,最终形成异龄、复层阔阔混交林;对于红椎×马尾松混交林,根据目标树经营要求对妨碍目标树生长的林木进行砍伐,促进林下马尾松和红椎更新,最终形成异龄、复层针阔混交林。

东北天然次生林生物量对不同森林经营策略的响应

【目的】优化森林经营模式,以提高东北天然次生林生物量。【方法】以东北针叶林、阔叶林、针阔混交林为研究对象,通过设置样地并分林层(乔木层、灌木层、草木层、凋落物)进行调查与测算的方法,分析粗放经营、目标树经营和无干扰3种经营模式下天然次生林生物量的变化。【结果】1)针叶林、阔叶林中林分总体生物量排序为目标树经营】无干扰】粗放经营,针阔混交林中林分总体生物量排序为目标树经营】粗放经营】无干扰,目标树经营与无干扰、粗放经营间差异显著,乔木层占林分生物量的比例均在92%以上;2)乔木层生物量排序均为目标树经营】无干扰】粗放经营,目标树经营模式下乔木层生物量与无干扰、粗放经营间差异显著,其中干材生物量最大,占乔木层生物量的46.52%~68.33%;3)针叶林、阔叶林中灌木层、草本层生物量排序为无干扰】粗放经营】目标树经营,针阔混交林中灌木层、草本层生物量排序为粗放经营】无干扰】目标树经营,无干扰经营模式下的灌木层、草本层生物量与粗放经营、目标树经营间差异大多显著;4)凋落物生物量大小为目标树经营大于粗放经营和无干扰经营。【结论】目标树经营能够增加林分总体、乔木层和凋落物的生物量,可作为提高东北天然次生林生物量的重要经营模式。

土弹性模量对土—结构共同作用体系影响分析

为了分析岩溶区土的弹性模量对共同作用体系的影响,建立岩溶地基—桩筏基础—钢框架核心筒结构三维有限元模型,对比分析桩间土弹性模量变化时,上部结构的动力响应情况。结果表明:桩间土弹性模量的变化对共同作用体系的动力响应有一定的影响,随着桩间土弹性模量的增加,上部结构加速度峰值、位移峰值、层间位移角峰值整体上有减小的趋势,位移峰值变化率最大为12.76%,加速度峰值和层间位移角峰值变化率都在10%以内;基础的弯矩和剪力减小。分析其原因是桩间土弹性模量的增大,增大了地基的刚度,使地基土在地震作用下的变形减小,对桩筏基础的约束增大,从而使上部结构的动力响应和基础的内力减小。

遗传算法优化的非线性钢结构模糊控制研究

采用遗传算法优化模糊控制算法的隶属函数及比例因子,通过压电变摩擦阻尼器实现减少非线性钢结构的地震响应。采用双输入单输出的模糊控制器,选取结构的层间位移的绝对值、层间速度的绝对值作为模糊控制器的输入变量,输出变量为作用电压,选取三角形函数作为输入、输出变量的隶属度函数,使用遗传算法对隶属函数及比例因子做出优化。以3层非线性钢结构地震响应为例,分别对模糊控制算法及遗传算法优化后模糊控制算法进行数值分析,结果表明:经遗传算法优化后的模糊控制,进一步降低了非线性钢结构的加速度和位移等响应。

浅谈教师教法和学法指导与知识、能力、觉悟目标的形成

常说教无定法，那是因为我们面对的是有血有肉、有思想感情、有个性特点的活生生的高中生。高考命题已从“知识立意”转向“能力立意”，考查重点不再是考查掌握知识的多少、深浅，而是考生是否具备理论联系实际的能力，是否有综合运用所学知识解决实际问题的能力。把时事热点材料与教材基本理论知识相结合，突出对学生的理解、分析、运用等能力的综合考查，即“高立意与小切口的统一”。

FvCB生物化学光合模型及A-C_i曲线测定

由Farquhar、von Caemmerer和Berry提出的生物化学光合模型(以下简称FvCB模型)是一个基于光合碳反应过程的CO_2响应模型。此模型认为C3植物叶片光合速率(A)由3个生物化学过程速率中的最低者——核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)所能支持的羧化速率、电子传递所能支持的核酮糖-1,5-双磷酸(Ru BP)再生速率和磷酸丙糖(TP)利用速率决定。利用改进的FvCB模型对光合速率-胞间CO_2浓度(A-C_i)曲线进行拟合,能有效地估计最大羧化速率、最大电子传递速率、TP利用速率、明呼吸速率、叶肉细胞导度等生化参数,促进我们对植物光合生理及其响应环境变化的理解和预测。该文首先详细地描述了FvCB模型,并分析了此模型分段性和过参数化的特点。然后介绍利用FvCB模型对A-C_i曲线进行拟合,从而估计叶片光合生化参数的研究进展。光合生化参数估计经历了主观分段、分段拟合到客观分段、整体拟合几个阶段,目标函数的最小化方法也从传统的最小二乘法为主转向基于现代计算机技术的迭代算法(如遗传算法、模拟退火算法)。然而,如要进一步提高参数估计的可靠性和精确性,还需加强Rubisco动力学属性和温度依赖性方面的研究。最后,为了获取能更有效地进行参数估计的光合数据,根据目前对FvCB模型拟合的认知,整合并改进了A-C_i曲线的测定方法。

基于冠层塔吊原位测定长白山温带阔叶红松原始林群落主要树种的光合特征

为了更好地理解温带阔叶红松原始林群落主要树种的生理生态学特征,为森林生态系统碳动态的模拟预测提供基础数据,本研究依托中国科学院长白山森林生态系统定位站,首次利用冠层塔吊原位测定了阔叶红松原始林群落4个主要树种成熟大树的CO_2响应曲线,并利用FvCB模型计算了一些重要的光合生理参数.结果表明:红松的光合速率(A)、最大羧化速率(V_(c max))和气孔导度(g_s)均最小,而其气孔对光合的限制性(L_s)最大.水曲柳、蒙古栎和紫椴这3个阔叶树种的光合特征也存在显著差异.基于叶片面积的V_(c max)大小顺序为:水曲柳(83.2μmol·m^(-2)·s^(-1))、蒙古栎(89.3μmol·m^(-2)·s^(-1))>紫椴(68.4μmol·m^(-2)·s^(-1))、红松(68.8μmol·m^(-2)·s^(-1))(P<0.05),而基于叶片质量的V_(c max)大小顺序为:水曲柳(1.36μmol·g^(-1)·s^(-1))>蒙古栎(1.03μmol·g^(-1)·s^(-1))>紫椴(0.90μmol·g^(-1)·s^(-1))>红松(0.42μmol·g^(-1)·s^(-1))(P<0.05).7—9月,水曲柳和蒙古栎的A值显著降低,而紫椴和红松的A值变化不显著;所有树种V_(c max)都随季节发生显著下降.在温带阔叶红松林生态系统碳动态的模拟预测中,应该考虑V_(c max)的季节变化.