关帝山3个典型森林群落优势种的氮素利用策略差异

【目的】研究关帝山林区华北落叶松林、白桦林和沙棘林3个典型森林群落优势种的新生枝叶氮含量、地上生物量和氮利用效率对5个土壤施氮梯度的差异化响应,阐明3个森林群落优势种不同的氮利用功能特性和氮利用策略,为氮沉降背景下的森林质量提升和精准经营提供理论依据。【方法】采用野外5梯度土壤氮(0、9、18、27和36 g·m^(−2) a^(−1))添加试验的方法,比较3个森林群落优势种和群落总体的新生枝叶氮含量、地上新增生物量和氮利用效率对土壤不同施氮量的响应;采用线性模型拟合地上新增生物量随新生枝叶氮含量、氮利用效率和土壤氮素供应水平的变化过程;通过构建结构方程模型,分析土壤氮添加影响地上新增生物量的作用路径。【结果】3个群落优势种的新生枝叶氮含量总体表现为华北落叶松<白桦<沙棘,新生叶氮含量显著高于新生枝,两者的差异表现为白桦>华北落叶松>沙棘,生长盛期的枝叶氮含量都高于末期,生长期之间的差异也表现为白桦>华北落叶松>沙棘;新生枝和新生叶在生长盛期和末期的氮含量都有随施氮量增加而增加的趋势,但3个优势种的变化表现出显著不同的趋势,饱和施氮量和饱和氮含量均表现为华北落叶松<白桦<沙棘;3个群落新生枝叶生物量都随施氮量的增大而升高,但递增率拟合结果表现为华北落叶松林>沙棘林>白桦林;群落氮利用效率都随施氮量增大而降低,以华北落叶松林的降幅最大,沙棘林最小,也随优势树种枝叶氮储量的升高而降低,以白桦林降幅最大,沙棘林最小;群落优势种和群落类型对群落新生枝叶氮储量和氮素利用效率直接作用显著,也受施氮量的影响,进而正向驱动群落新增生物量积累。【结论】华北落叶松林、白桦林和沙棘林3个森林群落新增生物量的差异主要取决于群落类型及其优势种的差异,直接受群落优势种的氮利用效率和新生枝叶氮含量的影响,并受土壤供氮水平的调节;三者的氮利用策略分异表现在氮需求、氮利用效率、环境氮敏感性、饱和氮供应水平4个方面;依次表现为“低需求-高效率-高敏感-低饱和”、“较低需求-低效率-较高敏感-较低饱和”和“固氮型-高需求-低效率-低敏感-高饱和”3个氮利用策略类型,可为不同氮沉降情境或林地氮含量水平下的林分优势树种选择、结构调控和林地精准管理提供依据。

关帝山林区景观要素空间分布及其动态研究

在 Ａ Ｒ Ｃ／ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ 支持下，应用 Ｇ Ｉ Ｓ技术结合景观生态学原理，从一个侧面对关帝山林区森林景观空间分布格局进行了分析研究，提出了一套适用于森林景观空间格局分析的方法和指标，揭示了研究地区森林景观空间分布动态的一些基本规律。研究结果表明，在 Ｇ Ｉ Ｓ支持下，通过网格样方全景观取样，采用基准面积样方取值法确定样方观测值，分别景观要素计算 Ｍ ｏｒｉｓｉｔａ 指数或 Ｅ指标，可以对研究对象的空间分布特征做出客观的分析，并可通过对多期景观图层的分析比较揭示景观格局动态规律。样方大小对分析结果有显著影响，原则上应尽量小，可用景观要素斑块平均面积和标准差控制。概率分布模型拟合的方法不适用于森林景观空间格局分析。关帝山森林景观自 ５０ 年代末以来处于恢复演替进程中，森林分布范围扩大，景观质量逐步提高，３ 个时期表现出显著不同的动态特征。

关帝山六个主要植被类型的生物量与生产力分析

以山西省关帝山林区的油松林、华北落叶松林、白桦林、杨树林、灌木林、灌草丛等6类典型植被为主要研究对象,采用材积源生物量法和样方收获法,对6种典型植被生物量及其生产力分配规律进行分析研究。研究结果表明:(1)6个典型植被类型生物量不同,依次为油松林(158.63t·hm-2)、华北落叶松林(144.72t·hm-2)、杨树林(121.30t·hm-2)、白桦林(99.25t·hm-2),灌木林(26.33t·hm-2),灌草丛(3.27t·hm-2)。(2)各森林植被生物量分配模式不同,生物量分配模式表现为干>根>枝>叶,只有华北落叶松表现为树枝大于树根。阔叶林树根生物量大于针叶林树根生物量,但叶生物量小于针叶树种。(3)各森林群落乔木层生物量>凋落物层生物量>灌木和草本层生物量,优势树种在生物量分配方面占主导地位。(4)杨树林生产力最高。针叶林的生物量虽高,但是生产力相对比较低。(5)关帝山林区植被具有强的碳汇功能。

关帝林区红脂大小蠹生物学调查初报

1999年在关帝林区发现部分油松林受到红脂大小蠹的侵害,2000年开始设立多个防治观察期样地,对红脂大小蠹的发生与油松受害株率进行调查和监测。多年数据表明,红脂大小蠹在关帝林区每年发生一代,世代重叠,主要为害油松纯林。有虫株率平均8%,最高达85%;油松死亡率平均为6%,最高达38%。成虫一年在林间主要扬飞2次,第1次在4—6月;第2次在8—9月。林分健康状况越差的油松林地受红脂大小蠹的为害越严重;树龄越大的油松林越容易受到红脂大小蠹的侵害;阳坡林地受害较重;林缘比林内更易受红脂大小蠹攻击;郁闭度低的林分比高的林分受害严重。

区域气温和降水对关帝山不同海拔华北落叶松径向生长的耦合效应

为揭示区域气温和降水在不同海拔对山地林区林木径向生长的耦合效应,在关帝山林区孝文林场和庞泉沟国家自然保护区外围4个不同海拔选取立地条件相似的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr.)人工林设置调查样地,采集典型样木样芯,采用建立年表的方法,获取年轮宽度指数,结合区域气温和降水进行相关性分析和单年分析。结果表明:在研究地区4个海拔上华北落叶松的径向生长均与区域气温和降水量有密切关系,但不同海拔响应机制不同;在1600 m海拔处,年轮宽度指数与当年4月气温极显著负相关,与当年9月降水量显著正相关;在1800 m海拔处,年轮宽度指数与上年6月气温显著负相关,降水量显著正相关;在2000 m海拔处,年轮宽度指数与当年9月气温和当年3月降水量显著负相关;在海拔2200 m处,年轮宽度指数与上年8月气温显著正相关,降水量显著负相关;随着海拔的升高,气温逐渐降低,降水量增加,两者对华北落叶松径向生长的耦合效应也发生变化,当海拔到达2000 m时,生长季降水量的增加使耦合效应关系发生转换。