小兴安岭南部2种红松天然林优势树种的空间结构和生态位特征

【目的】为了解小兴安岭南部地区的红松天然林内资源和空间分布结构。【方法】本研究基于外业调查数据,对小兴安岭南部的阔叶红松林和云冷杉红松林的生态位特征和空间结构特征及二者之间的相关性进行分析。【结果】1)在云冷杉红松林中,优势树种为红松Pinus koraiensis、白桦Betula platyphylla、红皮云杉Picea koraiensis、臭冷杉Abies nephrolepis等,紫椴Tilia amurensis的生态位宽度最宽,白桦的最窄。在阔叶红松林内,优势树种为红皮云杉、暴马丁香Syringa reticulata、枫桦Betula costata等,红皮云杉和暴马丁香的生态位宽度较宽;2)云冷杉红松林内优势树种的生态位重叠度低于阔叶红松林;3)云冷杉红松林内优势树种的相似性较为接近,变化范围为0.74~0.79,均值为0.76,但是阔叶红松林内生态位相似性结果差异性较大,毛赤杨Alnus sibirica-紫椴最高,为0.99,红皮云杉-春榆Ulmus davidiana最低,仅为0.64;4)云冷杉红松林内红松、白桦、红皮云杉、水曲柳Fraxinus mandschurica为衰退树种,其他树种为发展树种。阔叶红松林内除了紫椴以外全部为发展树种;5)通过对比阔叶红松林和云冷杉红松林的空间结构特征发现角尺度(W)、大小比数(U)、混交度(M)均相近,角尺度结果显示2种林型的点格局均为随机分布,大小比数等级均为中庸强度,其混交度均介于强度和中度之间;6)红松在云冷杉红松林内大小比数等级为优势,枫桦在阔叶红松林大小比数等级为优势,其他树种的大小比数等级多为中庸;7)混交度与大小比数具有显著的负相关关系,相关系数为0.522,混交度与生态位响应速率之间具有显著的正相关关系,相关系数为0.572。生态位宽度和生态响应之间具有极显著的正相关关系,相关系数为0.691。【结论】2种林型的空间和资源特征受到的影响因素不同,阔叶红松林为发展中的群落,主要受种群之间的竞争影响,而云冷杉红松林为稳定的群落,主要受建群种物种特性影响。

间伐对近天然落叶松+云杉+冷杉混交林凋落物特征的影响

为探讨间伐对近天然落叶松＋云杉＋冷杉混交林凋落物特征的长期影响,对吉林省汪清林业局金沟岭林场间伐强度分别为0（对照）、20%、30%和40%4种处理的20块样地进行土壤和凋落物样品的采集和测定,分析不同间伐处理间凋落物特征及其与土壤养分间的相关性。结果表明：1）近天然落叶松＋云杉＋冷杉混交林凋落物现存量为51.44-181.60 t/hm^2,持水量为20.33-47.27 t/hm^2,凋落物C与N质量比介于61-72之间,其N、P和K质量分数在不同间伐强度间呈现不同顺序,C质量分数随间伐强度增加逐渐增大;但不同间伐强度之间的凋落物现存量、持水率和养分质量分数差异不显著（P〉0.05）。2）凋落物的现存量、持水量及养分质量分数与土壤养分全量的相关性在不同间伐强度的近天然落叶松＋云杉＋冷杉混交林间表现出一定的相似性,表明间伐不对凋落物特征与土壤养分相关性构成主要影响。3）间伐27年后,不同间伐强度间凋落物特征差异不显著,这可能是由于间伐时间较长,间伐的影响逐渐减弱所致。

云冷杉林风倒区坑丘微立地特征及物种多样性

2013年6—7月,在小兴安岭凉水国家级自然保护区谷地云冷杉林1.5 hm2的固定样地内,通过调查36株掘根倒木的树种、直径、倒向、腐烂等级、形成的坑丘复合体的微立地特征及样地内植物的种类、高度、多度、盖度,计算云冷杉林风倒区坑丘物种的丰富度和重要值。结果表明:1)掘根倒木的形成树种共有4种,出现频率大小依次为冷杉(54.1%)>云杉(27%)>白桦(13.5%)>红松(5.4%);2)36株掘根倒木中的29株倒向偏北方向;3)掘根倒木形成的坑丘的体积分别与坑宽、丘高呈显著正相关,坑深与丘厚呈显著正相关,丘和坑的体积分别与丘的表面积呈显著正相关;4)在3个微立地上,物种丰富度、均匀度指数、物种多样性指数均为完整立地>坑底>丘顶;5)库页悬钩子在丘上的重要值最大,坑底有利于荨麻、水金凤的生长;6)当掘根倒木腐烂等级为Ⅱ级时,丘顶上的物种丰富度最高,为Ⅴ级时,坑底的物种丰富度最大,植物平均总盖度和平均密度的大小顺序均为完整立地>丘顶>坑底。

小兴安岭谷地云冷杉林林隙边缘木的特征

在全面调查32个林隙的358株云冷杉林林隙边缘木的胸径、树高、冠幅等的基础上,分析林隙边缘木的胸径级和高度级特征、偏冠率分布及其与林隙面积大小的关系;采用Weibull模型和正态分布模型分别对胸径级和高度级分布进行拟合,并用柯尔莫哥洛夫和卡方检验对其适合程度进行检验。结果表明：1）所调查林隙边缘木的胸径级不符合正态分布,但符合Weibull分布,林隙边缘木高度级既符合Weibull分布又符合正态分布;2）15.08%的边缘木未出现偏冠现象,65.36%的边缘木偏冠率在0.5~0.7之间,不同树种边缘木的特征差异极显著,单个林隙边缘木平均偏冠率与林隙面积大小无显著的线性关系;3）拥有10株边缘木的林隙比例最高,为21.88%,平均每个林隙拥有11.19株边缘木。

云冷杉阔叶红松林主要树种种群空间格局分析

研究森林群落的种群空间格局及其动态可以为森林群落演变趋势、森林生态系统可持续经营提供基础理论。格局分析的数量指标还可以为生物多样性保护、森林可持续经营评价等提供可靠依据。因此,本文主要就实习地区云冷杉阔叶红松林的主要树种种群的空间格局进行分析,得出了该地区树种分布规律及成因。

东北天然针阔混交林凋落物磷素空间异质性及其影响因素

以天然云冷杉(Picea jezoensis var.microsperma(Lindl.)W.C.Cheng&L.K.Fu and Abiesnephrolepis(Trautv.)Maxim.)针阔混交林为研究对象,基于4块1hm^2固定样地林分调查数据和等距离网格布点取样的400个半分解层凋落物样品的养分测定数据,采用地统计学方法,分析凋落物磷浓度、归还量及利用效率的空间格局特征及其影响因素.结果表明:4块样地凋落物磷浓度均值为1.26g/kg,归还量均值为24.57kg/hm^2,利用效率均值为841.74,均表现为中等强度变异,具有明显的空间异质性,且同一样地,变异程度呈现出磷归还量>磷利用效率>磷浓度.凋落物磷浓度、归还量(样地Ⅲ和Ⅳ结构比大于75%,其空间异质性主要由随机效应引起,不适合进行空间插值)和利用效率主要受结构性因素影响,具有较高的空间自相关性.同一样地磷利用效率的空间异质性较磷浓度及归还量低,各样地磷浓度、归还量和利用效率空间自相关范围分别为9.9-40.5m、11.9-52.9m和8.1-39.3m.同一样地磷利用效率的分形维数高于磷浓度,空间格局较磷浓度复杂,磷浓度空间依赖性更强,具有更好的结构性.凋落物磷浓度、归还量(除样地Ⅲ和Ⅳ)和利用效率呈现条带状和斑块状梯度性分布,且磷浓度和利用效率的空间分布格局相似.凋落物磷浓度、归还量和利用效率受到郁闭度、物种数和植物多样性等多种因子的影响.

云冷杉红松林掘根倒木及其微立地对凋落叶分解速率及养分释放的影响

采用凋落物分解袋埋藏法,将采集的红松(Pinus koraiensis)、紫椴(Tilia amurensis)和色木槭(Acer mono)凋落叶按自然比例混合装入袋中,于2019年7月将其埋入云冷杉红松林中不同腐烂等级(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级)的掘根倒木(UT)及其形成的坑底(PB)与丘面(MF)以及对照(包括林隙(FG)和林分(IS))等11种微立地下。8—10月每月从每种微立地取回3袋,处理后测定凋落叶的质量、碳、氮、磷含量。采用相关分析和方差分析的统计分析方法,探究不同微立地下凋落叶的质量、分解速率与养分元素之间的相关性和差异显著性。结果表明:(1)微立地和分解时间对凋落叶质量具有极显著影响(P<0.01)。凋落叶分解90天后,各微立地的凋落叶质量残留率排列为:PB(85.64%)>MF(83.09%)>FG(81.33%)>IS(80.93%)>UT(80.27%);(2)各微立地的凋落叶分解速率排列为:k_(IS)=k_(UT)>k_(FG)>k_(MF)>k_(PB);Olson指数模型能够较好的模拟各微立地的凋落叶分解动态;年分解速率k为0.61—1.42,分解50%和95%所需时间分别为0.49—1.14 a和2.10—4.92 a。(3)各微立地的凋落叶C残留率总体呈下降趋势,表现为释放模式;UT和MF微立地的N、P残留率持续下降,表现为释放;PB微立地的N、P变化模式分别为释放-富集-释放、富集-释放模式,释放均大于富集,最终表现为释放模式。微立地对凋落叶P释放具有极显著影响(P<0.01),对N释放具有显著影响(P<0.05);微立地与掘根倒木腐烂等级的交互作用对C、N释放均具有极显著的影响(P<0.01)。(4)凋落叶质量残留率与P的残留率在所有微立地中均存在显著或极显著正相关关系,与N的残留率仅在Ⅱ级UT、PB微立地、Ⅲ级UT微立地、Ⅳ级UT、PB和MF微立地以及FG对照中呈显著或极显著的正相关关系,与C的残留率仅在Ⅱ级UT、PB微立地、Ⅳ级PB、MF微立地中存在极显著或显著正相关关系,与C/N在Ⅱ级UT微立地、Ⅲ级UT、MF微立地和FG对照中呈显著或极显著负相关关系。可见,与不同腐烂等级的掘根倒木相比,掘根倒木形成的微立地环境对凋落叶分解和养分释放的影响较大。

云冷杉红松林优势树种生态位、种间联结及群落稳定性

以细鳞河国家级自然保护区云冷杉红松(Picea koraiensis-Abies nephrolepis-Pinus koraiensis)林固定监测样地为对象,采用α多样性指数、生态位测定、方差比率法(VR)、χ^(2)检验、Spearman秩相关检验和M.Godron稳定性分析云冷杉红松林树种多样性、优势树种生态位、种间联结及群落稳定性。结果表明:(1)样地共有乔木树种14科14属20种,林木分布均匀,α多样性指数较高;(2)样地生态位重叠指数较高,但生态位重叠指数较大(>0.7)或较小(<0.4)的情况较少,生态位分化程度一般;(3)样地总体关联性呈不显著正关联,主要树种种间以正相关和不显著相关为主,种间独立性较强;(4)样地M.Godron稳定性计算结果落于点(32.79,67.21),远离稳定点(20,80),群落稳定性较差;(5)红松重要值与生态位宽度最大,与其他树种的生态位重叠指数均值高于样地均值,以大径级个体为主,树种相对频度较低。因此,在云冷杉红松林生态系统恢复过程中,应进行适当的人工干预,促进红松种群数量恢复,调节种间关系,提高种间联结强度,在群落稳定性下降时加强珍稀植物种群监测及保护。

小兴安岭谷地云冷杉林主要种群及林隙形成木的空间格局

调查了小兴安岭谷地云冷杉林1.5 hm2(100 m×150 m)固定样地内的物种组成和径级结构,用点格局方法分析样地内主要种群的空间格局和空间关联性以及林隙形成木的空间格局.结果表明:样地内胸径≥2 cm的乔木有13种,种群密度差异大,重要值在前4位的为臭冷杉、红皮云杉、白桦和花楷槭.种群的径级结构近似倒"J"形.臭冷杉和红皮云杉空间分布相似,随空间尺度的变化趋势为聚集-随机-均匀分布.白桦在≤40 m尺度为聚集分布,>40 m尺度变为随机分布,而花楷槭在整个研究尺度上均为聚集分布.除白桦和花楷槭两者间在整个研究尺度上均为负相关以外,其余种群间均为小尺度上正相关、大尺度上负相关.臭冷杉和白桦种群间正相关的显著性强,其他种群间正相关性普遍较弱.样地内林隙形成木的空间格局表现为中小尺度聚集分布,随尺度增大趋于随机分布.掘根形成的林隙形成木的空间点格局呈单峰型分布,随机、聚集和均匀3种分布均有出现.折干形成的林隙形成木的空间点格局分布整体波动不大,小尺度上在随机和聚集分布间交替出现,到大尺度则归于随机分布.两者间的空间关联性分析表明,≤32 m尺度为显著正相关,>32 m尺度为不显著的负相关.