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。

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。

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。

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。

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。

凉水天然红松阔叶混交林主要植物叶片性状相互关系研究

为了探讨植物叶功能性状之间的关系以及不同功能群间叶功能性状的差异,在凉水国家级自然保护区中采集34种植物的叶片,选取叶厚度(leaf thickness,LT)、叶体积(leaf volume,LV)、叶干物质含量(leaf dry matter content,LDMC)、比叶面积(specifi c leaf area,SLA)、叶氮含量(leaf nitrogen concentration,LCN)、叶磷含量(leaf phosphorus concentration,LPC)和氮磷比(N∶P)7个指标进行测定。结果表明:Pearson相关分析显示LT与其它功能性状之间不相关,LV只表现出与SLA呈负相关关系,SLA与LDMC呈负相关,SLA与LCN、LPC呈正相关,LCN与LPC呈正相关,LCN与N∶P呈正相关;方差分析表明,LT、LV和LPC在不同生活型间差异不显著,其它4个指标均有显著差异;LDMC、LCN、LPC和N∶P在不同的系统发育类群间均有显著差异。

凉水自然保护区森林生态系统生态服务功能评估

森林生态系统服务功能为人类提供赖以生存和发展的自然生态环境条件,因此准确估计其价值对森林可持续发展意义重大。本文按照国家林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721-2008)的规定,对凉水自然保护区森林生态系统生态服务功能分7个方面、13个指标进行了评估。结果表明:凉水自然保护区森林生态服务功能总价值为53 711.17万元/a,单位面积森林可提供生态服务功能价值为8.48万元/(hm2·a),保护区森林生态服务功能潜力较大;按各项生态服务功能价值大小排序为:生物多样性保护(15 495.90万元/a)>保育土壤(15 375.88万元/a)>固碳释氧(10 140.16万元/a)>涵养水源(10 061.41万元/a)>净化大气环境(2 417.00万元/a)>积累营养物质(205.52万元/a)>森林游憩(15.30万元/a)。

基于森林调查数据估算凉水保护区立木碳储量

收集整理凉水保护区1989、1999、2009年3期森林调查数据,结合蓄积量-生物量转化方程和各优势树种平均含碳率,估算了凉水保护区林分立木碳储量,按照各区域、林龄组分析碳储量和碳密度动态。结果表明:经过20 a的有效保护,凉水保护区森林面积和立木碳储量稳步增长,在2009年时保护区森林面积达到了6 330.9 hm2,森林覆盖率超过了98%,立木碳储量为434 054 t,平均立木碳密度为68.6 t/hm2,其中天然林碳立木密度为70.1 t/hm2,人工林立木碳密度为53.8 t/hm2;20 a间,凉水保护区各区域林分立木碳储量稳步增长,增长率大小为原始林实验区(100.2%)>人工林实验区(58.2%)>次生林实验区(55.6%)>核心区(32.9%),分类保护效果明显;凉水保护区森林以成、过熟林为主,林分立木碳密度与林分年龄成正比,分别为幼龄林(50.7 t/hm2)<中龄林(54.4 t/hm2)<近熟林(61.7 t/hm2)<成熟林(70.5 t/hm2)<过熟林(76.8 t/hm2)。

广西国家级自然保护区与周边社区协调发展研究——以十万大山和弄岗自然保护区为例

就保护区与社区间的协调发展问题对广西弄岗、十万大山2个国家级自然保护区周边社区居民进行问卷调查.运用SPSS 15.0对调查问卷中的11个指标进行因子分析,确定出4个公共因子,即:周边社区居民对保护区生态效益的认识,保护区相关制度与周边社区相互影响,保护区对周边社区发展的经济影响,社区共管.并从这4个方面对2个保护区与社区间的协调发展情况进行分析,找出发展过程中存在的矛盾,藉此提出提高社区居民对保护区的认识水平,解决社区居民在能源需求、经济发展等方面的实际问题,增强社区共管力度等国家级自然保护区与周边社区协调发展对策和建议.

基于凉水地区航空相片的主要针叶树种材积表编制

以2008年黑龙江省凉水国家级自然保护区航空相片及2009年森林资源连续清查数据为数据源,通过内定向、相对定向、绝对定向生成立体像对,并利用VirtuoZo NT软件中IGS数字化测图,对35个固定样地的3个针叶树种(红松、冷杉、云杉)提取树高与冠幅,并将提取数据与实测数据进行精度分析。结果表明:提取的树高和冠幅值具有一定的精度,其中树高平均精度为76%,冠幅的平均精度80%。基于以上提取结果,根据树高、冠幅和材积三者之间的关系,分别建立了3个树种的航空相片一元材积表和二元材积表。经检测,树高和冠幅因子与材积具有很好的相关关系。

小兴安岭阔叶红松林局地尺度地表鞘翅目成虫群落结构

依托凉水国家级自然保护区9 hm2阔叶红松林动态监测样地,基于陷阱法分析了该地区2015年7、8和10月地表鞘翅目成虫的物种组成、群落结构及其多样性特征。结果表明:3次调查共捕获鞘翅目成虫3 186只,隶属12科、38属、72种,其中步甲科、葬甲科和隐翅虫科为样地的优势科。群落各月间科数量为显著差异(p<0.05),物种数量和个体数量则为极显著差异(p<0.01)。群落及优势科大都表现为中等不相似和极不相似。群落优势度指数和多样性指数在科级水平上与种级水平变化一致,各数值由大到小表现为7月、8月、10月,均匀度指数的变化则与优势度和多样性指数相反;葬甲科除8月的均匀度指数大于7月外,其他各项指数均由大到小表现为7月大于8月;步甲科除均匀度指数由大到小表现为10月、7月、8月,其他指数均由大到小表现为7月、8月、10月;隐翅虫科各指数总是7月大于10月,而均匀度指数8月最高,丰富度指数和优势度指数则为8月最低。方差分析及多重比较显示,仅个别指数在调查月份间存在显著差异。

凉水国家级自然保护区蕨类植物资源及利用

对凉水自然保护区蕨类植物进行调查研究,结果表明,该地区共有蕨类植物36种,隶属于12科24属。分析了这些蕨类植物资源组成、区系特征、生态类型,并结合当地的实际情况提出了合理开发利用蕨类植物资源的建议。

凉水国家自然保护区及毗邻区大型真菌资源调查

[目的]明确凉水国家自然保护区及毗邻区大型真菌资源。[方法]采用实地踏查、采集标本、拍照和室内鉴定等方法,针对凉水国家自然保护区及毗邻区大型真菌种质资源开展初步调查。[结果]共采集大型真菌标本300余份,照片700余张,已鉴定出2个亚门5纲9目29科74属,共147种,其中食用菌和药用菌占绝对优势,占总数的77.55%。[结论]该地区有着丰富的真菌资源,对大型真菌种质资源的开发与利用具有重要意义。

广西防城金花茶国家级自然保护区建立对区域土地利用动态的影响

以金花茶国家级自然保护区及保护区外2 km邻近区为研究区,选取1986―2019年7期Landsat遥感影像进行土地利用遥感解译,并基于GIS与R语言空间统计方法分析近35年土地利用动态演变规律。结果表明:1)保护区土地利用以林地为主,邻近区林地和耕地面积占比最大。2)邻近区综合土地利用动态度变化比非核心区更剧烈;二者土地利用程度综合指数变化均呈现升高-降低-不变的波动趋势,表明保护区建立后人为干扰的下降有助于土地利用格局的稳定。3)土地利用类型转换频率为邻近区向非核心区递减,表明保护区的建设与管理可以有效保护当地的生态环境。4)保护区非核心区所有土地利用类型重心总体上向东北方向迁移;邻近区建设用地与耕地重心总体上都为向西方向迁移,表明已有建设用地扩张对保护区周围的土地利用空间动态变化有重要影响。5)保护区的管理取得较为显著的成效,保护区内部生态环境得到改善,但内部建设用地的缓慢增加与资源的不合理生产开发,仍然对保护区的生境质量产生负面影响。

星鸦(Nucifraga caryocatactes)对集中放置红松球果的分散贮藏与临时贮点管理

星鸦(Nucifraga caryocatactes)对红松种子进行分散贮藏、重取、建立和更新临时贮点,这一过程的研究对丰富贮食行为理论很有意义。2017年10—11月,采用红外相机监测和样方调查的方法,分析凉水国家级自然保护区星鸦对集中堆放红松球果的贮食行为、临时贮点管理以及影响贮点生境选择的主要因素。结果表明:贮藏地星鸦的重取行为比例最高,为(55.42±1.34)%,移动行为占(25.74±6.24)%,贮藏行为占(11.08±2.69)%,且有争斗行为。星鸦贮点大小为(2.39±0.09)粒,密度为(1.82±0.11)个/m^2,贮藏深度为(1.55±0.03)cm。不同生境类型(F=7.471,P<0.05)及基质类型(F=3.205,P<0.05)的贮点密度具有显著差异。贮点数量、贮点更新率最高的是距离食物源最近的人工针叶林样地。贮食距离短、频繁更新贮点、冬季之前全部重取等行为特征,是星鸦对短暂爆发性集中食物源的适应。

小兴安岭凉水典型阔叶红松林动态监测样地:物种组成与群落结构

阔叶红松(Pinus koraiensis)林是我国东北东部山区的地带性顶极植被,按其群落特征和物种组成可分为南部红松林、典型红松林和北部红松林。依照BCI(Barro Colorado Island)50ha样地的技术规范,作者于2005年在典型红松林分布的黑龙江凉水国家级自然保护区建立了一块9ha的固定监测样地,并于2010年对样地内胸径≥1cm的木本植物进行了全面调查。结果表明,样地内的木本植物共有48种,独立个体数为21,355株(包括分枝数为34,021棵),隶属于20科34属。绝大部分种类属于长白山区系小兴安岭亚系,同时混生有一些亚热带成分。样地内所有个体的径级分布呈倒"J"型,群落自我更新良好。林冠层、亚冠层和中间层的径级分布均呈倒"J"型,林下层呈"L"型。主要树种大青杨(Populus ussuriensis)、红松、枫桦(Betula costata)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、红皮云杉(Piceakoraiensis)等的径级结构可分为近似于"正态"型、倒"J"型和"L"型3种类型。主要树种在样地的空间分布大多呈聚集分布,但大部分物种随着径级的增加聚集程度变小。树种分布与地形紧密关联,不同物种在不同径级表现出对生境有不同的偏好;红松和紫椴(Tilia amurensis)各径级的分布均与地形显著相关(P<0.05),而冷杉(Abies nephro-lepis)、花楷槭(Acer ukurunduense)、裂叶榆(Ulmus laciniata)、色木槭(Acer mono)的径级I(DBH<10cm)、II(10cm≤DBH<30cm)和枫桦、青楷槭(Acer tegmentosum)的径级I的分布与地形显著相关(P<0.05),且随着径级的增加,地形因子对其分布的影响显著减小。

黑龙江凉水国家级自然保护区大气氮沉降特征

为了监测黑龙江凉水国家级自然保护区的大气氮沉降水平,在2015年生长季用干湿沉降采集器连续观测了大气氮湿沉降和颗粒物干沉降量,并在非生长季用自制观测桶观测了大气混合氮沉降量.结果表明:(1)该区2015~2016年度大气氮沉降总通量(生长季湿沉降+颗粒物干沉降以及非生长季混合沉降)为12.93 kg·(hm^2·a)^(-1),其中无机氮沉降总通量为8.27kg·(hm^2·a)^(-1),NH_4^+/NO_3^-为1.3;有机氮沉降总通量为4.66 kg·(hm^2·a)^(-1),占全氮比例为36.0%.(2)生长季(湿沉降+颗粒物干沉降)和非生长季(混合沉降)氮沉降总量分别为11.42 kg·hm^(-2)和1.51 kg·hm^(-2),分别占全年氮沉降总通量的88.3%和11.7%.(3)生长季氮湿沉降总量为9.28 kg·hm^(-2),占生长季氮干湿沉降总量的81.3%,且与降水量显著正相关(R2=0.87,P<0.001);生长季颗粒物干沉降总量为2.14 kg·hm^(-2),占生长季干湿沉降总量的18.7%.该区氮湿沉降量受降水量影响明显,且在全国属于中等水平,存在一定的环境风险,当地在生活生产过程中应注意环境保护与水质监测.

椴树-红松林林隙大小与枯叶分解对土壤香草酸含量的影响

【目的】阔叶红松林是中国东北东部山区的地带性森林植被,林隙是广泛存在于天然红松林里的特殊微结构,探究林隙大小、枯叶分解时间和枯叶种类对林地土壤中香草酸含量的影响,为阔叶红松混交林林隙调节和红松人工林可持续经营提供依据。【方法】在黑龙江凉水国家级自然保护区椴树-红松林内,选取由掘根倒木形成的大、中、小林隙,以郁闭林分为对照,分别在林隙中心及对照土壤中埋置3种枯叶(椴树、红松、枫桦)分解袋后,分5次(61、123、147、458、519 d时)取回枯叶分解袋下0~10 cm土层土样,去除杂质并过筛后用于室内分析。采用高效液相色谱法(HPLC)测定土壤中香草酸含量。分析条件为柱温25℃,流速0.1 mL/min,自动进样,进样体积10μL,检测波长280 nm。流动相A为色谱纯甲醇,流动相B为1%磷酸溶液,体积比及梯度洗脱方式为:0 min,V_A∶V_B=30∶70;15 min,V_A∶V_B=50∶50;20 min,V_A∶V_B=55∶45;30 min,V_A∶V_B=60∶40。通过方差分析,比较各林隙大小、枯叶分解时间以及枯叶种类对分解后土壤中香草酸含量的影响。【结果】林隙大小、枯叶分解时间及枯叶种类对土壤香草酸含量差异影响显著。林隙大小对土壤香草酸含量的影响不同,椴树枯叶分解后,小林隙、中林隙土壤香草酸含量普遍高于大林隙;红松枯叶分解后,小林隙土壤香草酸含量基本高于中林隙、大林隙;枫桦枯叶分解后,中林隙土壤香草酸含量高于大林隙、小林隙。多因素方差分析表明,林隙大小、枯叶种类、枯叶分解时间的交互作用对土壤香草酸含量影响显著。Post Hoc检验结果表明在椴树-红松林小林隙内,枯叶分解519 d时,枯叶种类对土壤内香草酸含量影响不明显,在椴树-红松林大林隙对照中,枯叶分解123 d时,枯叶种类对土壤中香草酸含量的影响弱于其他水平交互作用。【结论】为更好地维护椴树-红松林更新,应考虑林隙大小、枯叶种类及枯叶分解时间对土壤中香草酸含量的影响。枯叶种类在某些分解时间和某些林隙中对土壤中香草酸含量影响不明显。因此,在分析香草酸含量变化时,需要考虑各影响因素各水平的交互作用。