小兴安岭南部2种红松天然林优势树种的空间结构和生态位特征

【目的】为了解小兴安岭南部地区的红松天然林内资源和空间分布结构。【方法】本研究基于外业调查数据,对小兴安岭南部的阔叶红松林和云冷杉红松林的生态位特征和空间结构特征及二者之间的相关性进行分析。【结果】1)在云冷杉红松林中,优势树种为红松Pinus koraiensis、白桦Betula platyphylla、红皮云杉Picea koraiensis、臭冷杉Abies nephrolepis等,紫椴Tilia amurensis的生态位宽度最宽,白桦的最窄。在阔叶红松林内,优势树种为红皮云杉、暴马丁香Syringa reticulata、枫桦Betula costata等,红皮云杉和暴马丁香的生态位宽度较宽;2)云冷杉红松林内优势树种的生态位重叠度低于阔叶红松林;3)云冷杉红松林内优势树种的相似性较为接近,变化范围为0.74~0.79,均值为0.76,但是阔叶红松林内生态位相似性结果差异性较大,毛赤杨Alnus sibirica-紫椴最高,为0.99,红皮云杉-春榆Ulmus davidiana最低,仅为0.64;4)云冷杉红松林内红松、白桦、红皮云杉、水曲柳Fraxinus mandschurica为衰退树种,其他树种为发展树种。阔叶红松林内除了紫椴以外全部为发展树种;5)通过对比阔叶红松林和云冷杉红松林的空间结构特征发现角尺度(W)、大小比数(U)、混交度(M)均相近,角尺度结果显示2种林型的点格局均为随机分布,大小比数等级均为中庸强度,其混交度均介于强度和中度之间;6)红松在云冷杉红松林内大小比数等级为优势,枫桦在阔叶红松林大小比数等级为优势,其他树种的大小比数等级多为中庸;7)混交度与大小比数具有显著的负相关关系,相关系数为0.522,混交度与生态位响应速率之间具有显著的正相关关系,相关系数为0.572。生态位宽度和生态响应之间具有极显著的正相关关系,相关系数为0.691。【结论】2种林型的空间和资源特征受到的影响因素不同,阔叶红松林为发展中的群落,主要受种群之间的竞争影响,而云冷杉红松林为稳定的群落,主要受建群种物种特性影响。

黑龙江大亮子河国家森林公园典型植物群落多样性

采用典型取样的方法,对大亮子河国家森林公园臭冷杉-红松林和以白桦为主的阔叶混交林植被群落物种多样性进行了调查分析。结果表明,在臭冷杉-红松林8块样地内共有维管植物66种,隶属34科56属,阔叶混交林6块样地内共有维管植物77种,隶属33科62属。从不同群落类型同一植被层看,臭冷杉-红松林草本层物种丰富度指数小于阔叶混交林,两种群落类型乔木层和灌木层各物种多样性指数差异不明显;而草本层差异明显,阔叶混交林物种丰富度指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数较高,仅臭冷杉-红松林的Pielou均匀度指数略高。从同一群落类型不同植被层看,两种群落类型的物种丰富度指数与Shannon-wiener多样性指数均表现为草本层>乔木层>灌木层;Simpson指数均为乔木层>灌木层>草本层;物种均匀度指数均表现为灌木层高于乔木层和草本层,其中臭冷杉-红松林草本层均匀度指数略高于乔木层,而阔叶混交林中正好相反。

金沟岭云冷杉针阔混交林林分结构研究

以吉林汪清金沟岭林场1 hm2云冷杉针阔混交林数据为研究基础,对样地内树种组成、直径结构以及树种的空间分布结构进行分析。结果表明:1)优势物种云杉Abies nephrole-pis、冷杉Picea koraiensis、枫桦Betula costata大径阶的单木占多数,云冷杉的峰度值小于0,直径分布较为分散,枫桦峰度值大于0,直径分布比较集中。在物种的胸径分布格局解释上,负指数模型的解释程度要优于Weibull模型。2)该群落树种的平均角尺度为0.545,空间分布格局呈聚集分布,3种优势树种的平均角尺度为0.475～0.517,呈现随机分布特征。3)云杉、枫桦的平均混交度较高,而冷杉的平均混交度相对较低。4)样地所有物种的平均大小比数为0.496,3种主要树种的平均大小比数排序为云杉<冷杉<枫桦,表明云杉竞争力最大,冷杉次之,而枫桦的竞争力最小。该林分结构较为复杂,群落内树种以聚集分布为主,所以应调整林分林木分布格局,促进林木向随机分布格局发展,同时伐除上层的"霸王树"以及病腐木、弯曲树等处于竞争劣势的林木,将混交度维持在中度混交,从而尽可能保留维持群落的物种多样性。

云冷杉阔叶红松林主要树种种群空间格局分析

研究森林群落的种群空间格局及其动态可以为森林群落演变趋势、森林生态系统可持续经营提供基础理论。格局分析的数量指标还可以为生物多样性保护、森林可持续经营评价等提供可靠依据。因此,本文主要就实习地区云冷杉阔叶红松林的主要树种种群的空间格局进行分析,得出了该地区树种分布规律及成因。

云冷杉红松林掘根倒木及其微立地对凋落叶分解速率及养分释放的影响

采用凋落物分解袋埋藏法,将采集的红松(Pinus koraiensis)、紫椴(Tilia amurensis)和色木槭(Acer mono)凋落叶按自然比例混合装入袋中,于2019年7月将其埋入云冷杉红松林中不同腐烂等级(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级)的掘根倒木(UT)及其形成的坑底(PB)与丘面(MF)以及对照(包括林隙(FG)和林分(IS))等11种微立地下。8—10月每月从每种微立地取回3袋,处理后测定凋落叶的质量、碳、氮、磷含量。采用相关分析和方差分析的统计分析方法,探究不同微立地下凋落叶的质量、分解速率与养分元素之间的相关性和差异显著性。结果表明:(1)微立地和分解时间对凋落叶质量具有极显著影响(P<0.01)。凋落叶分解90天后,各微立地的凋落叶质量残留率排列为:PB(85.64%)>MF(83.09%)>FG(81.33%)>IS(80.93%)>UT(80.27%);(2)各微立地的凋落叶分解速率排列为:k_(IS)=k_(UT)>k_(FG)>k_(MF)>k_(PB);Olson指数模型能够较好的模拟各微立地的凋落叶分解动态;年分解速率k为0.61—1.42,分解50%和95%所需时间分别为0.49—1.14 a和2.10—4.92 a。(3)各微立地的凋落叶C残留率总体呈下降趋势,表现为释放模式;UT和MF微立地的N、P残留率持续下降,表现为释放;PB微立地的N、P变化模式分别为释放-富集-释放、富集-释放模式,释放均大于富集,最终表现为释放模式。微立地对凋落叶P释放具有极显著影响(P<0.01),对N释放具有显著影响(P<0.05);微立地与掘根倒木腐烂等级的交互作用对C、N释放均具有极显著的影响(P<0.01)。(4)凋落叶质量残留率与P的残留率在所有微立地中均存在显著或极显著正相关关系,与N的残留率仅在Ⅱ级UT、PB微立地、Ⅲ级UT微立地、Ⅳ级UT、PB和MF微立地以及FG对照中呈显著或极显著的正相关关系,与C的残留率仅在Ⅱ级UT、PB微立地、Ⅳ级PB、MF微立地中存在极显著或显著正相关关系,与C/N在Ⅱ级UT微立地、Ⅲ级UT、MF微立地和FG对照中呈显著或极显著负相关关系。可见,与不同腐烂等级的掘根倒木相比,掘根倒木形成的微立地环境对凋落叶分解和养分释放的影响较大。

小兴安岭3种原始红松林的土壤有机碳研究

为阐明小兴安岭3种原始红松林土壤有机碳变化特征及其影响机制,以沿海拔梯度分布的云冷杉红松林、椴树红松林和蒙古栎红松林为研究对象,采样分析了土壤总有机碳、易氧化碳、微生物生物量碳含量及土壤理化性质。结果表明：3种原始红松林土壤总有机碳、易氧化碳、微生物生物量碳含量均随土层加深而递减;蒙古栎红松林土壤总有机碳与易氧化碳含量最高,椴树红松林次之（仅10-20 cm土层土壤总有机碳低于云冷杉红松林,但差异不显著）,云冷杉红松林最低,这种趋势（蒙古栎红松林〉椴树红松林〉云冷杉红松林）同海拔梯度变化一致。不同林型土壤微生物生物量碳含量的差异在不同土壤层次有所不同,但差异均不显著;2种活性碳、总有机碳与土壤全氮、CN之间为显著（P〈0.05）或极显著（P〈0.01）正相关,与土壤密度呈极显著负相关（P〈0.01）。综上,3种原始红松林土壤有机碳含量的差异是森林类型、海拔、土壤环境等因素综合作用的结果。

云冷杉红松林和蒙古栎红松林对土壤活性有机碳含量的影响

选择黑龙江丰林国家级自然保护区内的云冷杉红松林和蒙古栎红松林为研究对象,测定2种林型下土壤微生物生物量碳和土壤水溶性有机碳的含量,探讨不同森林植被对2种土壤活性有机碳含量的影响。结果表明:2种森林类型下2种土壤活性有机碳含量均表现出随土层加深而降低的趋势;土壤微生物生物量碳含量和土壤水溶性有机碳含量在2种林型间差异均不显著(P>0.05)。2种林型间土壤微生物生物量碳、土壤水溶性有机碳与土壤有机碳之比均表现为蒙古栎红松林高于云冷杉红松林;土壤碳密度云冷杉红松林显著高于蒙古栎红松林(P<0.05)。研究表明,在东北温带森林中,对于本研究所选取的由特定树种组成的云冷杉红松林和蒙古栎红松林,其土壤活性有机碳含量差异不显著,但活性有机碳占总有机碳比例蒙古栎红松林高于云冷杉红松林,即云冷杉红松林的土壤碳库稳定性较蒙古栎红松林好,土壤碳储量高。

小兴安岭3种原始红松林土壤物理性质研究

以不同坡位的阔叶红松云冷杉红松林、椴树红松林和蒙古栎红松林为研究对象,对不同土层（0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm）的土壤容重、土壤总孔隙度和土壤毛管孔隙度等物理性质进行研究的结果表明：同一林型不同土层之间,土壤容重随土层深度增加而逐渐增大,土壤总孔隙度随土层深度增加而逐渐减小。同一土层深度不同林型之间,在0~10 cm时,土壤容重和土壤总孔隙度在3种林型之间存在极显著性差异（P〈0.01）和显著性差异（P〈0.05）,土壤毛管孔隙度在蒙古栎红松林和云冷杉红松林之间存在极显著差异（P〈0.01）;在10~20 cm和20~30 cm,土壤容重和土壤孔隙度在3种林型之间无显著性差异（P〉0.05）,土壤毛管孔隙度在蒙古栎红松林和椴树红松林与云冷杉红松林之间存在极显著性差异（P〈0.01）,其他两个林型差异不显著（P〉0.05）。

林隙干扰和升温对小兴安岭红松和臭冷杉径向生长的影响

通过建立小兴安岭阔叶红松(Pinus koraiensis)林内林隙与非林隙红松、臭冷杉(Abies nephrolepis)轮宽年表,分析林隙干扰(微环境差异)和1980年后显著升温对树木径向生长的影响。结果表明:升温减缓了非林隙红松生长,却加快了林隙红松生长;升温后,非林隙红松受温度影响减弱,而林隙红松则增强,林隙和非林隙红松径向生长与帕默尔干旱指数(Palmer drought severity index,PDSI)均由负相关变为正相关;林隙干扰导致臭冷杉径向生长减缓,升温导致林隙与非林隙臭冷杉年生长量均下降了约50%,非林隙木对温度的负响应要高于林隙木;升温后,5—10月温度对非林隙木抑制作用明显,非生长季(1—5月)降水对非林隙臭冷杉的抑制作用加强,而对林隙臭冷杉则由抑制变为促进;PDSI与非林隙臭冷杉由升温前的负相关变为升温后的正相关,而林隙臭冷杉则负相关更显著;林隙干扰减少耐荫喜湿树木径向生长,而对阳性树种影响不大或略有增加;林隙木比非林隙木更易受外界环境变化的影响,林隙干扰可使喜湿耐荫树种提前适应暖干环境,以提高了对升温适应性;升温导致林隙木与非林隙木年轮气候响应差异变大。

小兴安岭谷地云冷杉林主要种群及林隙形成木的空间格局

调查了小兴安岭谷地云冷杉林1.5 hm2(100 m×150 m)固定样地内的物种组成和径级结构,用点格局方法分析样地内主要种群的空间格局和空间关联性以及林隙形成木的空间格局.结果表明:样地内胸径≥2 cm的乔木有13种,种群密度差异大,重要值在前4位的为臭冷杉、红皮云杉、白桦和花楷槭.种群的径级结构近似倒"J"形.臭冷杉和红皮云杉空间分布相似,随空间尺度的变化趋势为聚集-随机-均匀分布.白桦在≤40 m尺度为聚集分布,>40 m尺度变为随机分布,而花楷槭在整个研究尺度上均为聚集分布.除白桦和花楷槭两者间在整个研究尺度上均为负相关以外,其余种群间均为小尺度上正相关、大尺度上负相关.臭冷杉和白桦种群间正相关的显著性强,其他种群间正相关性普遍较弱.样地内林隙形成木的空间格局表现为中小尺度聚集分布,随尺度增大趋于随机分布.掘根形成的林隙形成木的空间点格局呈单峰型分布,随机、聚集和均匀3种分布均有出现.折干形成的林隙形成木的空间点格局分布整体波动不大,小尺度上在随机和聚集分布间交替出现,到大尺度则归于随机分布.两者间的空间关联性分析表明,≤32 m尺度为显著正相关,>32 m尺度为不显著的负相关.