东北人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林林下土壤氮初级转化速率特征

[目的]为了解森林土壤氮素转化特征及土壤氮供应能力,为森林生态系统合理经营管理提供科学依据。[方法]以东北寒温带人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林表层土壤为研究对象开展室内培养试验,采用^(15)N同位素成对标记技术和FLUAZ数值优化模型,研究不同深度的土壤氮初级转化速率特征。[结果]林地土壤的氮初级转化速率受林型、土壤深度及二者间交互作用的影响。人工红松针叶林土壤氮初级矿化速率和无机氮固定速率显著低于天然次生阔叶混交林土壤,而初级硝化速率显著高于天然次生阔叶混交林土壤,2个林型土壤的氮初级转化速率都随着土壤深度的增加显著降低。土壤氮初级矿化速率和固定速率与土壤pH、有机碳、水溶性有机碳与水溶性有机氮含量呈显著正相关,土壤初级硝化速率与土壤pH呈显著负相关。人工红松针叶林土壤初级硝化速率与铵态氮固定速率比值显著高于天然次生阔叶混交林土壤,而对硝态氮的固定速率显著低于天然次生阔叶混交林土壤。[结论]2种林型土壤氮素转化特征差异明显,人工红松针叶林土壤的硝态氮产生能力较强而无机氮固持能力较弱,容易发生硝态氮的淋溶风险,天然次生阔叶混交林土壤氮矿化-固定过程耦合较好且硝化作用较弱,不易引发硝态氮的积累和淋溶风险。

人工红松中龄林含碳率研究

森林植被生物量和各植被含碳率是计算森林生态系统碳储量的两个关键因子。以黑龙江省红松人工林为研究对象,按照人工红松林分布区域(小兴安岭南坡、张广才岭东坡、张广才岭西坡和完达山)设置4块样地,伐24株人工红松为解析木,获得样地信息和解析木各器官、林下枯落物层和植被层生物量样本;通过Multi C/N 2100S碳氮分析仪测定解析木各器官及林下层各部分含碳率。基于方差分析和多重比较研究解析木生长区域、胸径、各器官(树干、树枝、树叶和树根)对人工红松解析木含碳率的影响,同时研究不同区域林下枯落物层(枯枝、枯叶和半分解)和植被层(灌木和草本)含碳率的差异性。研究结果表明;人工红松解析木胸径大小对含碳率没有影响;解析木各器官和分布区域的不同对含碳率的影响具有交互作用,因此对不同区域不同器官的含碳率要进行实测,平均大小为树叶(0.496 4)>树枝(0.488 6)>树根(0.488 5)>树干(0.479 9);无论是同一区域内还是不同区域之间林下枯落物层和植被层含碳率差异都显著,平均大小为枯叶(0.467 5)>枯枝(0.463 0)>草本(0.436 0)>灌木(0.428 6)>半分解(0.391 3)。

辽宁省人工红松二元立木材积表的重新编制

人工红松林是辽宁省重要的用材林和生态公益林资源,为比较准确地测定其立木材积,必须要有一个可靠的二元立木材积表。通过调查及测量共收集到1 473株样木资料,文章利用其中1 228株样木建立了人工红松二元立木材积模型,并用剩下的245株样木进行了适用性检验。结果证明修订后的材积模型在辽宁省范围内适用,据此修订了辽宁省人工红松立木材积表。

人工红松杈干现象对立木材积的影响

红松杈干现象是培育人工红松过程中一个客观存在的事实。本文通过对人工红松分杈树干进行调查研究,认为分杈虽会导致材质下降,但却能增加立木材积和林分蓄积。在人工红松二元立木材积表的编制过程中应增加一定比例的分杈样木,以便更精确地反映林分状况。

人工红松林杈干治理与经营对策初探

本文主要阐述了人工红松杈干的综合治理的几种方式。并对已经发生权干的人工红松林根据不同的经营目的和不同的经营方式给出了具体解决的对策,从而实现了人工红松林的经营和管理模式的提高。

对人工红松经济林透光抚育的探讨

以红松为主的阔叶红松林区,除木材外,还有多种资源优势,利用这些优势开发非木产品,其中,红松种子就是本林区的特色产品。如在已营造的大面积红松人工林中,在光照、立地条件适宜的林分中,选划为人工红松经济林,通过透光抚育、集约经营、分户管护经营,以培育红松种子为主,兼顾培育木材,经营周期短、显效快、效益高,开发利用前景广阔。

人工红松纯林改建商品种子林疏伐参数的确定

东北林区人工红松纯林迄今相继已改建为“果材兼用”或“双向林”约30多万亩。系用高强度疏伐,预想实现增产木材和促进结实的目的,但对于红松纯林改造时间、疏伐强度、疏伐间隔期和疏伐对象研究较少。为此,1997年在勃利县通天二林场第10林班红松人工母树内进行调查研究工作。

辽东山区红松人工林生态系统多功能性研究

以辽东山区不同林龄红松人工林为对象,设置30块不同立地条件样地,调查分析红松生长、林下灌草和土壤养分水分等特性,选取乔木层碳储量、土壤养分维持、土壤水源涵养、生物多样性维持、生产力和木材生产等生态功能,利用平均值法量化其多功能性,探讨不同功能间的协同-权衡关系和驱动多功能性的主要因子,以期为红松人工林的持续健康经营提供支撑。结果表明,辽东山区红松人工林多功能性指数在0.38~0.78,随林龄增加而显著上升。不同功能间以权衡关系占据主导地位;10龄红松人工林乔木层碳储量、生产力和木材生产三者之间权衡度为0、10、34龄和43龄土壤养分维持功能与其他功能间权衡度最高。红松活枝下高、优势木高、坡度、坡位、土壤C∶N、C∶K和N∶K是影响红松人工林多功能性指数的主要环境因子。为实现红松人工林的森林多功能性,在造林时立地条件尽量选择小坡度、阴坡和低坡位,营林过程中应避免高强度修枝,注重林下生物多样性保育,加强修枝剩余物和凋落物管理,必要时进行林地施肥,促进林分因子、地形因子和土壤养分间的协调发展,推动红松人工林持续健康经营。

应用优化建模法构建红松人工林单木直径生长模型

为了提高不完备数据集下红松人工林直径生长模型的预测精度,以1980—2022年黑龙江省75块红松林不同复测间隔期的样地数据(林木胸径、竞争因子和立地等),利用优化建模法构建红松人工林单木直径生长模型,采用单纯形优化算法寻求模拟和实测直径分布差异最小下的模型参数,并利用自举法对模型进行检验。结果表明:优化建模法损失函数的初始参数a=1、b=0.003、c1=c2=1.5时,预测期末林分断面积偏差为0.02 m^(2)·hm^(-2),显著优于由传统归回建模法的精度(林分断面积偏差为0.44 m^(2)·hm^(-2));结合实测数据与视图分析,验证了优化建模法的优势和可靠性,揭示了优化法损失函数与传统回归法构建的直径生长模型之间的差异。因此,优化法损失函数构建的红松人工林生长模型在模拟自然生长中表现优越,为制定科学的森林经营方案提供了技术支持。

基于地基雷达数据构建红松人工林树高、枝下高及接触高模型

采用地面激光雷达(Terrestrial Laser Scanning,TLS)扫描10块人工红松林所得到的数据,与实地调查数据相结合,构建红松树高曲线模型、枝下高预估模型与接触高预估模型,并建立联立方程组。首先,从所选择的5种树高曲线模型中,选择出拟合效果较好的2个模型作为联立方程组的备选模型。然后再从5个枝下高基础模型中选出1个拟合效果好,并且适用程度高的模型作为基础模型,运用再参数化和最优子集回归的方法将林分因子(林分平均胸径、林分断面积、高径比、优势木平均胸径和优势木平均高)代入基础模型,选择拟合效果较好的模型作为枝下高备选模型。相同的方法选择拟合效果好的接触高备选模型。最后将树高曲线模型、枝下高备选模型与接触高备选模型分别两两联立,建立联立方程组。通过似不相关回归(Seemingly Unrelated Regression Estimation,SVR或SURE),根据拟合优度与检验结果选择最优秀的方程组,并对联立方程组进行评价。最终得到结果最优联立方程组预估树高时,决定系数R^(2)=0.896,均方根误差RMSE=0.612 m;当方程组预估枝下高时,R^(2)=0.575,RMSE=0.850 m;当方程预估接触高时,R^(2)=0.719,RMSE=0.791 m,而且各种检验指标都较好。综合来看,方程组对树高、枝下高与接触高拟合精度与检验效果较好,可以解决树高、枝下高与接触高的内在相关性问题,为进一步研究红松树冠结构与动态变化提供基础。

不同抚育间伐强度对红松人工林生长的影响

为探究不同抚育间伐强度对红松人工林生长的影响,选择甘肃省小陇山榆树林场作为研究地,设计3种不同强度的间伐处理:轻度(T_(1))、中度(T_(2))和重度(T_(3)),对红松林木生长速率、树干分杈率、土壤质量与养分循环等指标进行测定。结果显示,间伐处理对红松林木生长、树干分杈率、土壤质量等均产生了显著影响。其中,中度间伐在促进林木生长、提高树干分杈率、促进土壤养分有效循环与利用等方面表现优异。因此,研究建议在抚育红松人工林的过程中采取中度间伐措施,以提高红松人工林生长量和生态效益。

红松人工林固碳增汇经营技术

中央财政林业科技推广项目“红松人工林固碳增汇经营技术推广与示范”项目在延寿县五七林场实施,延寿县五七林场位于黑龙江省哈尔滨市延寿县东南19 km的安山乡,五七林场经营总面积为13699.09 hm^(2)。延寿县五七林场多年来特别重视红松人工林经营管理工作,积累了大量的实践经验,集成了红松林抚育管理等一整套技术。黑龙江是林业大省,全省森林面积为2247万hm^(2),为全国第三,森林蓄积22.47亿m^(3),储存了41亿吨的二氧化碳,丰富的森林资源形成了巨大的碳库。然而碳储量不等于碳汇量,根据目前林业碳汇方法的要求,开发林业碳汇项目的林地必须是人工林。

林龄对红松人工林叶片-凋落物-土壤C、N、P生态化学计量特征的影响

为阐明林龄对红松人工林叶片、凋落物及土壤C、N、P化学计量特征的影响,以尚志市一面坡林场26、37、48、54 a生红松人工林为研究对象,测定4种林龄红松人工林叶片、凋落物和土壤的C、N和P含量。采用单因素方差分析、多重比较及Pearson相关分析法,分析红松人工林叶片、凋落物和土壤C、N和P含量及其生态化学计量特征随林龄的变化规律,探究叶片、凋落物和土壤间C、N、P含量和生态化学计量特征的相互关系。结果显示:(1)林龄对红松人工林叶片、凋落物和土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征影响显著。随着林龄的增加,叶片C、N和P含量、凋落物和0~30 cm土层土壤P含量先增加后减少,在48 a达到最高;凋落物C和N含量先减少后增加,分别在26 a和54 a达到峰值;0~30 cm土层土壤C和N含量均值则逐渐升高,且48 a和54 a林分显著高于26 a和37 a林分(P<0.05);叶片C︰N、C︰P及凋落物C︰P先减少后增加,凋落物C︰N先升高后降低,土壤C︰N、C︰P均值则呈“N”形变化。(2)4种林龄红松人工林C和N含量均为叶片的最高、土壤的最低,C︰N、C︰P、N︰P均为凋落物的最高、土壤的最低。(3)N︰P在叶片、凋落物和土壤之间的养分相关关系中最为敏感。(4)各林龄红松叶片N︰P均小于14。结果表明:随着林龄增加,土壤C、N含量得到了有效积累,54 a林分表现出一定程度的衰退特征;N元素是红松人工林幼、中龄林阶段凋落物分解的限制性元素,且林分生长受N限制明显。

基于因子分析法的红松人工林立地质量评价及其应用

【目的】以长白山地区的89块红松人工林样地调查数据为基础,探究因子分析法在立地质量评价中运用的可行性,为立地质量评价探索一种更高效、可靠的方法;同时获得最适宜红松人工林生长的立地特征,为精准提升森林质量和森林可持续经营水平提供科学依据。【方法】通过相关性分析筛选出各立地指标,利用KMO和Bartlett球形检验值判断各指标是否适合进行因子分析。随后,将数据标准化,运用因子分析提取累计贡献率达到80%的各公因子,以各公因子权重和得分构建综合评价函数,计算出立地质量评价得分。采用系统聚类分析对所有立地指标进行分级,分级结果得出最适合红松人工林生长的立地特征,最后以树高、胸径与立地质量得分的决定系数对模型精度进行检验。【结果】1)立地指标的KMO值为0.696、Bartlett值为0.001,检验结果均满足因子分析要求。因子分析的总方差解释中前5个公因子的累计贡献率为80.836%,因子旋转后的特征值依次为1.934、1.853、1.516、1.415、1.366均大于1;2)因子旋转后的5个公因子权重依次为0.239、0.229、0.188、0.175、0.169,依据系统聚类将其立地质量得分划分为8个等级,各样地的得分越高,其划分的等级越高;3)立地质量评价得分与红松人工林的林分高、胸径的拟合精度均较高,均达到了显著相关(P<0.05),优势木平均高的线性拟合模型精度最高,相关性为极显著相关(P<0.01),R2为0.358。【结论】以红松人工林为模型基础构建的立地质量得分模型为F=0.239F1+0.229F2+0.188F3+0.175F4+0.169F5,树高、胸径与立地质量评价得分的线性拟合均显著相关(P<0.05),模型精度较高,可应用于立地质量评价。并且,最适宜红松人工林生长的立地特征为:海拔约600 m,缓坡,有机质层和土壤层厚度均深厚,土壤淋溶层(A层)和淀积层(B层)的有机碳、全氮和全磷含量均较高。

红松人工幼龄林改建红松经济林技术措施

本文依据多年调查研究成果并结合吉林省红松人工林现状,提出红松人工幼龄林改建经济林的技术措施,为促进红松经济林健康、快速发展提供科学依据。

基于高通量测序分析土层与间伐强度对辽东山区红松人工林真菌群落的影响

[目的]探究不同土层和间伐强度对辽东山区红松人工林林下土壤真菌的影响。[方法]采用Illumina-Miseq高通量测序技术,分别测定对照组(不间伐)、弱度区、中度区、强度区和极强度区的表层(0~10cm)及亚表层(10~20cm)林地土壤。[结果]共获得572932条高质量ITS序列,在97%序列相似性基础上可划分为9329个OTUs;优势菌门有担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、罗茨菌门(Rozellomycota)、毛霉门(Mucoromycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)和分类不明确的门。排名前10的优势菌属有蜡壳耳属(Sebacina)、被孢霉菌属(Mortierella)、红菇属(Russula)、乳牛肝菌属(Suillus)、Geminibasidium、白环蘑属(Leucoagaricus)、角孢革菌属(Tylospora)、鹅膏菌属(Amanita)、Delastria、口蘑属(Tricholoma);表层真菌丰富度大于亚表层;不同间伐强度的土壤真菌种群丰富度表现为极强度区>弱度区>对照组>强度区>中度区;方差分析结果显示,不同土层和间伐强度在门水平上相对丰度均无显著差异,在属水平上,不同土层在白环蘑属(Leucoag-aricus)和角孢革菌属(Tylospora)的相对丰度间存在显著差异,不同间伐强度在白环蘑属(Leucoagaricus)、鹅膏菌属(Amanita)和口蘑属(Tricholoma)的相对丰度间均存在显著差异;表层与亚表层、极强与弱度区真菌物种组成相近,极强与弱度区和对照组相近程度高于中度和强度区。[结论]在辽东山区红松人工林中,间伐强度及土层可在一定程度上影响林下土壤真菌在丰富度、多样性和物种组成。

辽东半岛山区近自然经营红松人工林物种组成与群落特征

探究短期和中长期近自然经营下红松人工林群落的物种组成、区系成分与生物多样性等群落特征,为辽东半岛山区红松人工林恢复及生物多样性保护提供参考。以近自然经营12 a和45 a红松人工林为研究对象,利用群落样地调查法记录样地物种信息,分析群落特征与物种多样性。研究表明:1)12 a群落中,共有高等植物29种,隶属于19科23属;45 a群落中,共有高等植物54科96属142种;2)随着红松生长发育,群落物种分布类型增加、物种数增加、分布范围扩大,物种分布类型中,物种数量分布情况为北温带分布>世界分布>东亚和北美洲间断分布,温带成分最多,世界成分次之,热带成分最少;3)红松群落从12 a经营到45 a仍然保持纯林状态,但群落物种多样性显著增强,正向演替趋势明显。红松人工林近自然经营周期很长,正向演替明显,短期经营群落生物多样性较低,直到经营中期生物多样性才显著增强,生态位和密度制约理论能很好解释红松人工林生态演替,对辽东半岛红松人工林恢复具有很好的指导作用。

基于混合模型的红松人工林枝条动态研究

采用孟家岗林场79株人工红松4 987个枝条的枝解析数据,分别构建了人工红松枝条基径、枝长线性混合效应模型和枝条基径、枝长生长混合效应模型。利用SAS9.22统计软件对模型参数进行求解,并通过AIC、BIC及LRT对收敛的非线性模型之间的差异性进行显著性检验。结果表明:对于基径和枝长的线性混合效应模型,模型中所有参数的t检验均显著,参数的标准误差比较小,模型的稳定性很好。对于基径生长的非线性混合效应模型,在不考虑样地效应的条件下,对于模型参数b1和b3的组合,无论是AIC还是BIC都比较小。当考虑到样地效应的过程中,同样是参数b1和b3的组合形式取得最小的AIC和BIC,因此在考虑到样地效应时,这种参数的随机效应组合形式是最优模型。对于人工红松枝条枝长生长的非线性混合效应模型,当没有考虑样地效应时,通过比较不同参数的随机组合的随机效应,可以得知,当参数b1和b3组合的过程中,无论是AIC还是BIC都比较小。当考虑到样地效应的过程中,参数b3和b4的组合形式取得最小的AIC和BIC,因此在考虑到样地效应时,这种参数的随机效应组合形式是最优模型。

不同程度抚育间伐对红松人工林的影响

以河北省塞罕坝机械林场红松人工林为试验对象,按不同抚育间伐强度设置3组观测样地,分别为轻度间伐株数强度40%,蓄积强度18%;中度间伐株数强度50%,蓄积强度28%;重度间伐株数强度65%,蓄积强度43%,以及1个对照组(不进行抚育间伐),观测红松人工林的胸径、树高、冠径比、树干中央直径、树干基径、分杈数及未分杈树干长度比,分析对比不同抚育间伐强度下红松人工林的生长情况、尖削度、分杈率。结果表明,中度间伐下红松林木的品质和出材率最理想,重度间伐次之,轻度间伐最差。因此,建议在抚育红松人工林的过程中,采取中度间伐的措施,以提高林木质量。

红松人工林主要病虫害种类及营林治理措施

从红松人工林主要的病虫害入手,对红松苞锈病、红松烂皮病、红松球蚜、松梢螟具有代表性的发生特点和表现形式进行概述,提出红松人工林主要病虫害的营林治理措施,包括:科学地营造及培育混交林,对病虫害进行抑制;注重抚育间伐及科学采伐,改善林木生长条件;做好采摘红松球果的工作,合理处理加工剩余物;针对病虫特点,确定综合治理对策等。