基于多种遥感植被指数、叶绿素荧光与CO_2通量数据的温带针阔混交林物候特征对比分析

植被物候学作为研究植被与环境条件相互作用的科学,在全球气候变化的大背景下已成为国际热点研究领域,其中森林植被在调节全球碳平衡、维护全球气候稳定的过程中有着至关重要的作用。随着遥感技术的发展,多种遥感指数被应用到森林植被物候研究中,其中以MODIS NDVI和EVI应用最为广泛,而叶绿素荧光(SIF)作为植被光合作用的"探针"也被广泛应用于森林植被物候研究中。为了探究3种指数在森林植被物候研究中的差异与特性,本文以长白山温带红松阔叶林通量观测站为研究区域,采用模型拟合结合动态阈值法提取2007—2013森林物候特征参数,并使用通量数据(总初级生产力GPP)进行验证。结果表明:NDVI与EVI、SIF相比,表现为生长季开始时间与结束时间的明显提前和滞后,与GPP数据偏差较大,且夏季生长季峰期曲线形态过宽且平坦,无法较好反映生长季变化特征;EVI相较于NDVI有所改善,整体变化趋势与SIF、GPP基本吻合,但依然存在秋季衰减时间稍迟于SIF与GPP的问题;SIF虽然存在夏季骤降现象,但依然与GPP数据一致性最好,可以较好反映出森林植被季节变化特征。SIF数据与植被光合作用的紧密关联使其在植被物候研究中具有优于植被指数的准确性,并随着遥感平台的增加和反演方法的改善,将会在多尺度、多类型的植被物候监测中发挥更加重要的作用。

张广才岭温带次生针阔混交林物种组成和群落结构特征

为了研究温带次生针阔混交林的树种组成和群落结构特征,于2010年在吉林省蛟河林业实验区管理局建立了面积为21.84 hm2(420 m×520 m)的固定样地。从物种组成、种-面积曲线、植物区系特征、径级分布结构和空间分布格局等方面分析了该地区针阔混交林物种组成和群落结构特征。研究结果表明该样地共有DBH≥1.0 cm的木本植物活立木个体25,908株,隶属于18科27属45种,植株密度为1186株/hm2。植物区系以北温带分布属为主体,共有37属,占总数的82.22%,属长白山植物区系。样地内稀有种18种,偶见种14种。通过对该样地物种多样性计算得出,该样地Margalef多样性指数R、ShannonWienner指数H'、Simpson多样性指数D和物种均匀度Pielou指数Jsw分别为4.31、2.48、0.89和0.65。样地中所有个体的径级分布(以2cm等级排列)呈偏倒"J"形,整体更新良好,表现出群落稳定与生长状况良好的趋势。群落中重要值>3的9个物种的径级结构表现出一定的差异:胡桃楸、水曲柳呈近似正态分布,表现为中径木个体数量多,而小径木和大径木个体数量少的特点;春榆、大果榆、色木槭、白牛槭、裂叶榆等物种呈倒"J"型或偏倒"J"型,更新良好;而红松由于受到了严重的人为干扰,天然更新不良,径级结构呈现不规律型。通过g(r)双变量函数分析9个优势树种空间分布格局可知,9个优势树种均表现出聚集分布,聚集强度随着尺度的增大而降低。在r<20 m的小尺度上物种聚集强度随尺度增大急剧降低,当尺度超过20 m后聚集强度趋于稳定。

1990—2010年长白山温带针阔叶混交林生长季及积温的变化

长白山温带针阔叶混交林作为典型的温带森林生态系统,对气候变化的反应比较敏感,其生长季及积温的变化是准确评价该我国东北林区气候变化的重要依据。本研究采用中国科学院长白山森林生态系统定位站获取的1982—2010年气温日值观测资料,分析了近20 a该地区生长季长度及积温的变化,结果标明长白山温带针阔叶混交林29 a的平均温度为3.6℃,29 a中该地区气温有较弱的上升趋势;长白山温带针阔叶混交林1990—2010年生长季长度的平均值为174 d,近20 a中生长季长度呈弱增长趋势;长白山温带针阔叶混交林1990—2010年生长季起始日期变化较稳定,生长季终止日期有推后的趋势;长白山温带针阔叶混交林1990—2010年≥5℃的活动积温和有效积温平均值分别为2 616.9℃、1 744.8℃。近20 a中,≥5℃活动积温和有效积温都有着缓慢升高的趋势。

典型温带针阔叶混交林碳收支对温度的响应特征

森林生态系统是一个庞大的碳储备系统,在当前气候变暖条件下,温度变化会对森林生态系统的碳收支过程产生重要影响。该文选择长白山温带针阔混交林森林生态系统(CBS)作为研究对象,利用多年通量及小气候观测资料分析该生态系统碳收支过程对温度的响应特征,结果显示该温带森林碳交换的季节变化特征十分明显。生态系统总初级生产力GPP、生态系统呼吸R e和净生态系统碳交换NEE在2003-2008年的月平均变化显示,碳收支3个组分最大值均出现在夏季,GPP最大值出现在7月,R e最大值主要出现在8月,NEE负方向的最大值主要出现在6月或7月,表现为碳吸收。在日尺度和月尺度对温度的响应上,GPP和R e都是随温度(气温和5 cm土壤温度)呈显著的指数升高形式。在日尺度上和月尺度上,NEE对气温的响应皆是分段线性形式,先是随气温的上升而正向增大,表现为碳排放;当超过临界温度,随气温的继续上升而负值增大,表现为碳吸收。根据温度、GPP、R e以及NEE的季节的变化,每年达到最大的GPP、R e以及NEE的最适温度均不同,这表明了在气温变化的背景下,生态系统的最适温度也在随之改变,也表明了不考虑其它因素的影响,在气候变暖的背景下,长白山针阔混交林森林生态系统的GPP、R e随气温的升高增大,而NEE随气温的升高而减小。

温带针阔叶林土壤有机碳动态和微生物群落结构对有机氮添加的响应特征

森林生态系统土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)转化和碳储量动态对大气氮沉降增加的响应是具有特异性的,取决于土壤初始氮状态、施氮类型、剂量与持续时间。过去相关研究主要集中在无机氮沉降效应方面,对有机氮沉降如何影响温带针阔混交林SOC及其组分含量尚不清楚,鲜有研究关注氮素富集条件下SOC变化的微生物学机制。以长白山温带针阔混交林为研究对象,设置4个尿素添加水平(0、40、80、120 kg·hm^(–2)·a^(–1),以N计,下同)的原位控制试验。施肥三年后,采集0~10 cm矿质层土壤样品,测定土壤不同形态氮含量、土壤团聚体比例和不同粒径SOC含量;利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术测定土壤微生物不同种群相对丰度与群落结构,探讨SOC含量变化与微生物群落变化之间的相关关系。结果表明,施氮三年显著增加了土壤NO_3^--N、DON和TN含量,土壤酸化明显。施氮虽然未显著增加表层土壤总SOC含量,但是显著增加活性SOC组分(颗粒态有机碳和团聚体结合态有机碳)含量,增幅介于27.5%~96.3%,导致SOC组分发生累积的大气氮沉降临界负荷为80kg·hm^(–2)·a^(–1)以N计下同。SOC含量的变化(ΔSOC)与团聚体结合态有机碳、颗粒态有机碳含量的变化正相关。除好氧细菌丰度外,施氮总体上未改变微生物种群丰度,但是显著改变了微生物的群落结构,革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌(G+/G–)丰度比例增加而好氧/厌氧细菌(A/AN)丰度比例下降。有机氮富集倾向于促进温带针阔混交林土壤团聚体的形成,局域产生厌氧微环境,好氧/厌氧细菌(A/AN)丰度比例下降。活性SOC组分含量、土壤团聚体百分比和微生物PLFA丰度之间显著相关,暗示微生物群落结构与SOC积累和稳定之间关系密切。上述研究结果表明,氮素富集会改变温带针阔混交林土壤微生物群落结构,进而导致土壤碳积累。

雪被厚度对土壤温湿度的影响

以牡丹江森林生态系统国家定位观测研究站为平台,针对雪被覆盖期(积雪形成期、积雪稳定期、积雪融化期)雪被厚度、土壤温度、土壤含水量三者间的相关关系开展研究。结果表明,土壤含水量在积雪期呈现先降低再升高趋势,同一时期的不同雪被厚度土壤含水量无显著差异;积雪形成期及稳定期,雪被厚度与土壤温度呈显著正相关,随着雪被厚度增加,土壤温度升高。该研究对加深非生长季土壤生态认知、解释温度升高、林窗或林冠下生境变化等规律具有重要意义。

中国东北地区阔叶红松林与兴安落叶松林的碳通量特征及其影响因子比较

北半球中高纬度的森林生态系统在全球碳循环过程中扮演着非常重要的角色。基于中国东北地区阔叶红松林与兴安落叶松林2007年和2008年2a生长季的涡度相关通量资料及气象观测资料,比较分析了两类生态系统的碳通量特征及其环境控制因子。结果表明:研究期间,阔叶红松林与兴安落叶松林都表现为碳吸收,强度分别为199gCm-2(阔叶红松林2a生长季平均值)与49gCm-2(兴安落叶松林2008年生长季);阔叶红松林碳吸收强度在生长季的大部分时段都大于兴安落叶松林。半小时尺度上,两类生态系统的呼吸作用均与10cm土壤温度呈显著的指数相关,兴安落叶松林生态系统呼吸的温度敏感性(Q10=3.44)显著大于阔叶红松林(Q10=1.90);日尺度上,阔叶红松林与兴安落叶松林碳释放/吸收的转变临界温度为10℃左右。研究期间,兴安落叶松林生态系统的水分利用效率高于阔叶红松林生态系统。

安徽植被带的划分

安徽各地种子植物分布型的统计结果显示其植物区系基本属于温带性质,地理联系广泛,与东亚关系密切。通过对大别山不同区域3个山头(天堂寨、多枝尖和陀尖)的种子植物数目和结构,及属种相似性系数两方面的研究,认为整个大别山植物应归同一植物区系,其植被应归为亚热带常绿阔叶林,在划分亚热带与暖温带的分界线时,大别山应作为一个整体考虑。同时结合对黄山、板桥、天堂寨、琅琊山和皇藏峪的植物区系和生活型谱的统计结果分析,提出暖温带落叶阔叶林与常绿、落叶阔叶混交林的分界线,位于淮河一线;而亚热带常绿阔叶林与暖温带的常绿、落叶阔叶混交林的分界线位于叶集、六安、舒城、庐江、铜陵、宣城至广德一线。

小兴安岭地区大型偶蹄类植物性可食资源质量的研究

从食物链的角度来评价小兴安岭地区东北虎(Panthera tigris altaica)猎物的不同类别植物性可食资源品质的季节变化与所在生态系统的影响.6类植物性可食资源(灌木叶、灌木茎、蕨类、苔草、其他草本和根)样品分春、夏、秋3季分别采自随机分布于5种森林类型的样方.比较不同林型、季节及不同类别植物性可食资源的粗蛋白、粗纤维含量,得到这些植物性可食资源品质在不同森林生态系统中的分布和季节变化特点.研究发现:1)植物性可食资源的粗蛋白含量在不同森林类型、不同季节以及食物类别之间有显著差异,其中灌木叶、蕨类是粗蛋白含量最高植物性可食资源,且春季植物性可食资源粗蛋白平均含量最高,3个红松阔叶林型的可食资源粗蛋白平均含量最高;2)植物性可食资源的粗纤维含量仅在不同可食资源类别间差异显著,而季节与森林类型间差异不显著.在6类可食性资源中,灌木茎的粗纤维含量最高;灌木叶、蕨类粗纤维含量低且粗蛋白含量高而品质最高.

氮添加对4种森林类型林下植物多样性的影响

为研究氮沉降对林下植物多样性的影响,选取4种中国东部典型的森林类型(热带山地雨林原始林及次生林、亚热带常绿阔叶林、温带针阔混交林和寒温带针叶林),调查林下植物多样性在氮添加处理1年后的变化。结果表明:氮添加显著降低热带山地雨林原始林和次生林林下物种丰富度,且下降幅度随氮添加浓度的上升而增加(p<0.05),同时氮添加也降低温带针阔混交林高氮样方的物种丰富度,但低浓度氮添加却增加林下物种丰富度(p<0.05)。另外,在亚热带常绿阔叶林和寒温带针叶林(高氮样方除外),氮添加增加林下物种多样性,但变化不显著。Shannon-Wiener指数也显示相似的变化趋势。这些结果表明,1年的施氮处理对森林生态系统林下物种多样性有显著的影响,而不同处理水平在不同森林类型下的影响是不同的。这与以往的研究结果并不完全相同。

温带针阔叶混交林 四季变幻 富饶多姿

温带针阔叶混交林是中国最美丽的森林类型之一,具有明显的季相变化特征。中国的温带针阔混交林集中分布在东北山地,包括小兴安岭、长白山、完达山、张广才岭、老爷岭等地。其中,长白山森林生态系统最典型、最独特、最富饶。

东北豹

东北豹,拉丁学名Panthera pardus orientalis,中文名东北豹、远东豹,英文名Amurleopard、Far easternleopard。隶属于脊椎动物门、哺乳纲、食肉目、猫科、豹属。东北豹的主要栖息地为温带针阔混交林。东北豹是典型的领地型动物,1只雄豹的领地通常与数只雌豹的领地重叠。除交配期外,成年个体通常独居。成年个体占领自己领地后繁殖,每胎通常产2~3只幼患。