小兴安岭凉水自然保护区蝶类多样性

2012—2013年选取原始阔叶红松林、人工林、天然次生林和灌丛草甸4种典型植被生境,对小兴安岭凉水自然保护区的蝶类进行了系统研究。共捕获蝶类1438头,分属7科47属76种,4种植被生境中蝶类群落优势类群均为蛱蝶科,不同生境蝶类群落相似性与生境植被类型密切相关。计算分析了4种植被生境中蝶类多样性指数、物种丰富度、优势度指数、均匀度指数和种-多度关系,结果表明:3种森林生境蝶类多样性大于灌丛草甸,原始阔叶红松林蝶类具有最高的多样性指数、较高的物种丰富度、均匀度指数以及最低的优势度指数,种-多度分布为对数正态分布,说明环境质量优越,最适合蝶类生存和繁衍;灌丛草甸蝶类的多样性指数、物种丰富度和均匀度指数均为最低,而优势度指数最高,种-多度分布为对数级数分布,反映植物群落结构较单一,适合各种蝶类生存和繁衍的资源不足;天然次生林蝶类多样性指数、物种丰富度高于人工林,均匀度小于人工林,但前者种-多度分布为对数级数模型,后者为对数正态模型,说明在封山育林状态下,对森林植被组成进行适当合理的干扰。

凉水自然保护区主要可燃物类型凋落物层的含水率

从凋落物层含水率研究着手,通过实际测量,获得了4种可燃物类型凋落物层熄灭含水率,并建立了凋落物层含水率与气象因子的回归模型。根据熄灭含水率和回归方程,可以确定森林着火的可能性,进而采取不同的防火措施。同时进行了雨后天数与含水率的相关分析,得出降雨影响凋落物层含水率的变化。

小兴安岭不同林型的昆虫多样性

【目的】研究昆虫多样性对不同林型的生态响应,为小兴安岭森林生态可持续发展规划、森林经营、森林生物多样性保护提供理论基础和科学依据。【方法】2013年5—9月,每15天1次,采用扫网法并结合震落法和观察法对云杉人工林(YR)、白桦天然次生林(B)、红松人工林(HR)、椴树红松林(DY)、云杉红松林(YY)和枫桦红松林(FY)6种不同林型的昆虫多样性进行调查,通过昆虫群落结构分析、多样性特征指数及时间动态分析、稳定性分析、主分量分析、群落相似性分析等系统研究小兴安岭凉水自然保护区森林昆虫物种多样性及群落结构动态。【结果】共采集昆虫标本4 599号,隶属9目67科188种;各林型昆虫群落均以膜翅目和双翅目为优势类群;各林型昆虫群落的多样性指数均较高,其中云杉原始林和云杉人工林的多样性指数和均匀度均相对较高,优势度均相对较低。各林型昆虫群落多样性指数与均匀度指数随季节变化趋势均表现出显著一致性(0.708~0.955,P<0.05),与优势度指数随季节变化趋势均表现出极显著负相关(-0.863^-0.983,P<0.001),多样性指数与丰富度指数变化趋势除YR外,均表现为较大的正相关,多样性指数与群落个体数量时间变化趋势仅在YY、DY和B林型中表现出较大的正相关。各林型昆虫群落的相对稳定性存在一定差异,S_t/S_i的比值序列为YY>YR>B>FY>DY>HR,S_n/S_p的比值序列为YR=HR>FY>B>YY>DY,YY、YR的稳定性相对较好,森林环境质量相对较高,而DY、HR的稳定性相对较差,森林环境质量相对较低。全年各林型昆虫群落中不同营养类群物种数均表现为植食性类群最多,个体数量表现为YR中性昆虫类群最多,YY中植食性类群最多,其他林型均以捕食性类群最多。昆虫群落主分量分析结果表明,YY和YR昆虫群落中中性昆虫物种数是主导昆虫群落变化的最主要因子,在DY和HR昆虫群落中转变为植食性昆虫个体数和物种数。在稳定性居中的B和FY中,主导群落变化的最主要因子由中性昆虫个体数转变为植食性昆虫个体数。聚类分析结果表明,在度量值为10时,可将6种林型的昆虫群落分为2类:B、YY和YR聚为一类,HR、DY和FY聚为一类。【结论】虽然各林型昆虫多样性均较为丰富,且昆虫群落均较为稳定,反映出较好的生态环境质量,但是HR和DY稳定性相对较低,建议增加植物多样性以提升第一营养层昆虫个体数量;DY植食性昆虫比例较大,建议采取一定措施增加天敌昆虫丰富度,以提升昆虫群落稳定性。

凉水国家级自然保护区森林群落林下物种多样性

该文采用多样性指数、丰富度指数、均匀度指数等对凉水自然保护区森林群落林下灌木层和草本层的物种多样性进行研究.结果表明,用物种多样性指数、均匀度指数测度凉水自然保护区森林群落林下物种多样性,都反映出基本一致的趋势.其总体多样性顺序为:原始红松林>人工落叶松林>槭树红松林>阔叶红松林>云冷杉红松林>人工红松林>椴树红松林>白桦林.各群落林下总的丰富度主要受草本层丰富度的影响.云冷杉红松林和人工红松林的灌木层多样性指数均高于草本层,其他6种不同林型中,灌木层的物种丰富度、多样性指数都低于草本层.各林型的灌木层与草本层间的均匀度差异不大.通过群落主成分分析,得出第一主成分和第二主成分即物种丰富度指数S和物种多样性指数D的累积贡献率达98.945%,基本上反映了原来6个变量的信息.

凉水自然保护区雪化学特征分析

以2006年11月至2007年5月凉水自然保护区内采集的降雪、积雪和溪流融雪径流样品为研究对象，初步探讨森林生态系统内雪化学特征及其变化规律。研究结果表明：降雪中浓度最高的阴、阳离子分别为HCO3^-和C^2＋，pH值为5．94，属微酸性；原始红松林内积雪中各种离子的浓度均高于人工落叶松林、次生白桦林和林间空地，且Ca^2＋，K^＋，Cl^-，NO3^-和HCO3^-存在显著性差异，说明原始红松林是较好的营养库；原始红松林内积雪离子浓度最高值均出现在郁闭度为0．5～0．7之间；保护区内溪流水中离子浓度在融雪径流期里规律性变化。

凉水自然保护区主要森林类型土壤磷季节动态及有效性

以凉水自然保护区落叶松人工林、红松人工林、椴树红松林、枫桦红松林和白桦天然次生林5种林型为对象,研究了土壤全磷和有效磷季节变化、空间分布及土壤理化性质对土壤磷有效性的影响。结果表明:不同林型各层土壤全磷和有效磷质量分数随季节变化的趋势基本一致,均为生长季(6月—8月)低于春(5月)、秋(9月)两季,有效磷质量分数在8月份有所回升,全磷从9月才开始回升。有效磷质量分数季节波动幅度大于全磷。土壤全氮、有机质与全磷质量分数呈显著正相关,田间持水量、饱和持水量和毛管持水量与土壤有效磷质量分数呈显著负相关。对土壤全磷质量分数的作用大小表现为饱和持水量>毛管持水量>毛管孔隙度。

凉水保护区松鼠冬季重取食物的贮藏点与越冬生存策略

为了解松鼠贮食行为中的重取食物行为特征,以及在冬季不同生存环境条件下,重取贮藏的红松种子的状况,于2004年初冬(11月中旬),仲冬(2005年1月下旬)和晚冬(3月下旬)采用随机抽样法对凉水自然保护区内雪地上的松鼠重取食物后遗留的贮藏点(称为重取贮点)进行了调查和分析。结果表明1)冬季不同时期松鼠的重取贮点强度存在明显差异,初冬最大,晚冬次之,仲冬最小,3个时期的样本数据频率分布检验表明其总体皆服从指数分布;2)当场取食的贮藏点占到83%,17%的贮藏点未发现籽壳遗留。受松籽低产量及人为过量收获的影响,单个贮藏点贮藏1粒和2粒种子的占92.9%;3)受气温和雪被厚度因素的影响,3个时期重取贮藏点的口径与深度存在显著差异,一定深度的雪被可能有助于松鼠的重取,但过深的雪被也许会使松鼠无法重取。本研究表明,本地区松鼠在冬季不同时期重取红松种子的强度分配符合将饥饿风险降至最小的觅食经济学原则;松鼠重取行为的优化在贮藏点的被取食状况、口径与深度等特征上得到体现。

不同土壤环境下落叶松人工林昆虫群落结构及动态的差异

【目的】研究不同土壤条件下落叶松人工林昆虫群落结构及动态的差异,为森林经营管理、生物多样性保护提供理论基础和科学依据。【方法】以小兴安岭凉水自然保护区内封山育林状态下落叶松人工林为研究对象,根据地形土壤条件,选择埋藏潜育暗棕壤-落叶松人工林(A)、厚层埋藏暗棕壤-落叶松人工林(B)、暗棕壤性土-落叶松人工林(C)、典型暗棕壤-落叶松人工林(D)4种生境类型,分别设置3个20 m×20 m的样地,采用扫网法、巴氏罐诱法、震落法、高枝剪标准枝法对样地内昆虫群落进行系统的调查。【结果】共捕获昆虫样本5 204头,经鉴定分属10目77科250种,各生境均以双翅目和膜翅目为优势类群,但所占比例具有较大差异。各生境昆虫群落科级优势类群季节动态也表现出较大的差异。聚类分析表明4种生境昆虫群落归为2类,A、B生境归为一类,C、D生境归为一类。不同生境间昆虫群落物种多样性指数和均匀度指数大小均表现为C生境>A生境>B生境>D生境,丰富度指数大小表现为样地B生境>D生境>A生境>C生境,优势集中性指数大小表现为D生境>B生境>A生境>C生境。时间序列上,B生境和D生境昆虫群落物种多样性指数与均匀度指数及丰富度指数均呈显著的正相关,但前者相关系数均显著大于后者。各生境昆虫群落中不同营养类群物种数均表现为植食性类群>中性类群>捕食性类群>寄生性类群,但各生境中不同营养类群物种数所占比例具有明显差异。各生境昆虫群落相对稳定性为B生境>C生境>D生境>A生境。主分量分析表明对昆虫群落变化起着主导作用的因子在各生境中具有较大差异。【结论】不同土壤条件下落叶松人工林各昆虫群落结构动态具有较大差异,昆虫群落物种多样性指数与丰富度指数正相关系数越大,群落稳定性越强,同时中性昆虫对昆虫群落相对稳定性起到显著的调控作用。4种生境中厚层埋藏暗棕壤落叶松人工林综合环境条件最适宜昆虫群落发生发展。

小兴安岭阔叶红松林地表甲虫Metacommunity格局

Metacommunity理论框架为理解生物群落的时空格局及其构建机制提供了一个强有力的方法。然而,少有研究揭示土壤动物metacommunity的格局及其构建机制,小尺度空间的研究更是少见。于2015年分别在凉水和丰林小兴安岭典型阔叶红松林长期动态监测样地内,通过空间直观定位调查监测的方法获得地表甲虫群落,揭示小尺度空间(300 m)地表甲虫metacommunity的格局,并进一步分析地形、土壤因子与这种metacommunity格局的相关性。结果表明:镶嵌型(nestedness)和随机型(random)是小尺度空间地表甲虫metacommunity的常见格局。地表甲虫的metacommunity格局具有类群依赖性,步行虫科和葬甲科多形成镶嵌型格局,而隐翅虫科则仅形成随机型格局。地表甲虫metacommunity格局具有季节波动性,在相对温暖的季节易形成显著的镶嵌型格局,而在相对寒冷的季节多为随机型格局。凉水和丰林地表甲虫的metacommunity格局没有明显差异。地形和土壤因子对地表甲虫metacommunity格局有重要的影响,该影响过程相对复杂,依类群和时间而异。本实验表明镶嵌型和随机型是小尺度空间小兴安岭典型阔叶红松林地表甲虫的常见格局,地形、土壤因子对这些格局的形成有重要的影响。

黑龙江凉水国家级自然保护区西伯利亚狍的冬季食性

2011年11月～2012年1月,在黑龙江凉水国家级自然保护区,采用粪便显微组织学分析方法研究了西伯利亚狍的冬季食性,结果表明：西伯利亚狍冬季采食的植物类别共有17科25种,主要食物为粗茎鳞毛蕨、白桦、毛榛子、山杨和刺五加,可辨认的每种植物相对密度（RD）分别为36.01%、12.10%、7.24%、6.22%、6.07%,共占食物组成比例的65.29%。取食植物类别中,乔木植物所占比例最高,为47.76%,灌木次之,为14.94%,草本最少,为37.30%。计算出的Shannon-Wiener指数H＇值为-3.25;均匀度指数J＇值为-1.01;生态位宽度B值为7.12。

凉水国家级自然保护区狍冬季对微生境的选择

2008年11—12月份,在凉水国家级自然保护区采用样线法对狍的冬季微生境选择做了研究。一共测定了76个利用样方以及81个对照样方的20种生态因子。结果表明,凉水自然保护区狍冬季偏好选择位于针阔混交林、最近乔木距离<3m、最近乔木高度在10m之内、最近乔木郁闭度>60%、最近灌木距离<0.5m、最近灌木基径在0.4～1.0cm,针叶树百分比在1%～25%,乔木密度<0.14株/m2,灌木密度>0.10丛/m2,1m以下植被覆盖度>1%,2.5m以下植被覆盖度>4%,坡度1°～3°、雪深<17cm,海拔340～370m,人为干扰距离>1000m的生境。主成分分析显示前7个主成分的特征值都大于1,且累积的贡献率达到87.522%,说明这7个成分基本上包括了狍微生境的信息,其中最近乔木胸径、最近灌木基径、1m以下植被覆盖度对第一主成分的贡献较大;最近乔木胸径、坡度对第二主成分的贡献较大;最近灌木高度、针叶树百分比对第三主成分的贡献较大。

利用小光斑激光雷达估测林分参数和生物量

为弥补小光斑激光雷达在林业研究中应用较少起步较晚,且研究结果精度不高的缺点,利用软件TerraScan及小光斑雷达数据自身的优点,对小兴安岭凉水地区的航拍数据进行了研究,并在此基础上估测了树高、胸径等林分参数及生物量,其精度均达到了90%以上,能够满足实际生产的需要。其中:树高的估测精度最高,为97%,表明小光斑激光雷达能够高效率、高精度地提供多种林分参数,可为林业生产及时准确地提供必要的数据支持。

凉水原始红松阔叶林种子植物区系研究

探讨了凉水原始红松阔叶林自然保护区区系特点.凉水原始红松阔叶林属于长白植物区系,植物种类丰富,共有种子植物80科243属444种.最大的科是菊科,共有植物48种;植物种类超过20种的科有杨柳科、毛茛科、蔷薇科、禾本科、莎草科等.属于这些科的植物共有152种,占凉水种子植物种类总数的34.23%.裸子植物1科4属6种;被子植物79科239属438种,其中双子叶植物63科188属352种,单子叶植物16科51属86种.植物分布区类型分析表明凉水原始红松阔叶林内种子植物可分为4大类性质的区系成分,共有16个分布型16个变型,种类成分较复杂,区系性质为温带性质,特有种所占比例较高,区系古老,区系来源为温带区系成分.

基于标记控制区域生长法的单木树冠提取

根据2009年激光雷达数据、正射影像图及二类调查数据,选取凉水国家自然保护区针叶林和阔叶林样地进行单木树冠提取研究,包括利用动态窗口局域最大值法对单木位置进行探测,以及采用标记控制区域生长法进行树冠边界的勾绘,分别从样地和单木两个层次进行评价。结果表明：样地尺度上,针叶林和阔叶林的树冠面积相对误差的平均值分别为8.74%和-8.24%。单木尺度上,针叶林样地的生产者精度在62.2%~77.3%浮动,用户精度在71.5%~83.9%浮动;而阔叶林样地的生产者精度达到76.1%~91.2%,用户精度达到78.5%~92.5%。阔叶林样地勾绘精度浮动较大,但略优于针叶林样地的勾绘精度,是由于阔叶林样地中树冠分布较稀疏所致;而＂位置匹配但过度生长＂的情况过多是针叶林样地树冠提取精度不高的主要原因。

凉水国家级自然保护区森林群落结构及物种多样性分析

利用在凉水国家级自然保护区设置的9个样方的调查资料,用丰富度指数、多样性指数和均匀度指数对该区主要森林群落结构及物种多样性进行了分析研究。结果表明,不同群落间的物种多样性存在差异,主要表现为生于坡地的森林群落类型的物种多样性指数总体上高于生于谷地的云冷杉林和红皮云杉林。同一群落不同层次的物种多样性也存在差异,丰富度指数除在云冷杉林和红皮云林中表现为草本层>乔木层>灌木层外,其它群落中均表现为草本层>灌木层>乔木层;均匀度指数在谷地云冷杉林和红皮云林及坡地毛缘苔草毛榛子红松林中表现为草本层>灌木层>乔木层,在其它群落中均表现为灌木层>草本层>乔木层Simpson指数和Shannon-Wiener指数在各群落间变化比较复杂,但其变化趋势相同。群落的物种多样性还与群落所处的演替阶段有关,就凉水国家级自然保护区内的红松林而言,随着群落的演替,丰富度和Shannon-Wiener多样性指数呈现增加的趋势,当到达顶级群落时又略有降低;而Simpson指数和Pielou均匀度指数变化不明显.

凉水与帽儿山自然保护区植物区系的比较研究

通过凉水红松阔叶次生林与帽儿山红松阔叶次生林的区系成分对比分析,阐明了凉水自然保护区与帽儿山自然保护区的区系成分的差异及其影响差异的因素。结果表明,纬度差异是两个自然保护区区系成分差异的重要因素,凉水自然保护区纬度偏高,温带成分占有很大比例,而帽儿山自然保护区纬度偏低,增加了许多华北植物区系成分及热带、亚热带植物区系成分。凉水自然保护区共有种子植物80科243属441种,帽儿山自然保护区共有种子植物87科328属750种。在特有成分上,两个保护区也有差异,帽儿山自然保护区含有更多的中国特有种。

凉水国家级自然保护区溪流水化学特征分析

采用集水区对比分析方法，探讨凉水国家级自然保护区不同森林类型对溪流水化学特征的影响。结果表明：保护区内各集水区溪流水均呈弱酸性至中性；主要离子中阳离子均以Ca^2＋的质量浓度最高，Na^＋次之，阴离子均以HCO3^-的质量浓度最高，SO4^2-次之；不同集水区溪流水中TP月平均质量浓度为0．031—0．077μg/L，TN为0．682-0．942mg／L，NO3^-N的质量浓度高于NW4^＋-N；Fe的月平均质量浓度为0．030-0．037mg／L，Mn为0．010～0．012mg/L。溪流水化学季节变化规律表现为：除HCO3^-、SO4^2-、Ca^2＋、Fe和Mn外，其他元素在融雪期（4、5月）含量均较高；大多数元素在雨季的质量浓度比9月份低，而TN、TP、Fe、Mn表现为9月份的质量浓度低于雨季。保护区内原始阔叶红松林集水区溪流水质为最优，其他研究集水区溪流中的溶解物质含量增高，但除TP和SO4^2-（P〈0．05）外，差异性均不显著。说明凉水国家级自然保护区内虽进行过森林采伐和人工造林等人为干扰，但对于溪流水质并没有显著影响。

小兴安岭凉水自然保护区土壤昆虫群落特征及多样性研究

采用样方调查法对小兴安岭凉水自然保护区的土壤昆虫进行了研究.在10个生境中共获得土壤昆虫60类,隶属1纲11目43科.研究区土壤昆虫优势类群为弹尾目节跳虫科、球角跳虫科、鳞跳虫科和棘跳虫科;常见类群为双翅目成虫、双翅目幼虫、蚁科、隐翅虫科、摇蚊科幼虫、绫跳虫科和鞘翅目幼虫,优势类群和常见类群共11类构成了研究区土壤昆虫的主要组成部分.通过计算发现,赤杨林群落生境具有最高的多样性指数和均匀度指数,人工云冷杉林生境和人工红松林生境的多样性指数和均匀度指数最低.研究区的云冷杉林、云冷杉红松林、阔叶红松林、人工兴安落叶松林、白桦林和赤杨林生境相似性程度最高,而草甸生境和其他的生境相似性最差,其余生境之间相似程度为中等.在水平方向上土壤昆虫多分布在赤杨林、阔叶红松林和兴安落叶松林生境中,而在人工林和草甸生境中分布较少;在垂直方向上土壤昆虫的种类和数量均随着土层深度的增加而减少.

基于多元辅助信息的机载LIDAR点云数据滤波分类研究

借助多元辅助信息对黑龙江省凉水国家级自然保护区内las标准格式的原始激光雷达点云数据进行处理。首先根据研究区内地形起伏分布和地物的不同裁剪分割点云数据,去除掉极高点与极低点;然后采用渐进式不规则三角网算法和带权的线性迭代预测算法,通过设置不同的参数组分别对具有代表性特征的分块数据进行滤波试验,对比分析了两种算法在不同地形区域的滤波效果,进而得到各自的适用范围。再结合这两种算法对所有分块进行滤波处理,并充分利用las格式点云携带的强度与回波及同步获取的影像等多元信息,帮助分类。最后评价多元信息滤波分类的效果。结果表明:结合两种算法和多元辅助信息对凉水地区进行滤波分类能很好地保留地形与地物的局部细节信息,从而为准确构建研究区域的数字高程模型和数字表面模型提供了技术依据,同时验证了机载LIDAR技术在东北林区应用推广的可行性与优势性。

凉水自然保护区森林群落中蕨类植物多样性的调查

首次报道了凉水自然保护区森林群落中蕨类植物多样性指数的基础数据，并进行了初步分析．