Species composition and minimum sampling area of a riparian mixed broadleaved-Korean pine forest in Changbai Mountain Nature Reserve

Riparian areas are unique although often small component of the overall watershed landscape. The structure of riparian forests along Erdaobai River on the north slope of Changbai Mountain were investigated by using field data collected from eight sampling transects perpendicular to the Erdaobai River channel. Two kinds of species-area saturation curves were used to examine the relationship between species number and minimum sampling area. The results showed that riparian gymnosperms accounted for a high proportion of all gymnosperms in the Changbai Mountain Nature Reserve while riparian ferns and angiosperms accounted for a relatively low proportion. The average minimum sampling areas of riparian forest that included 60%, 80%, and 90% of the community species pool were about 85, 185, and 328 m 2 , respectively; while those for nonriparian forest were about 275, 390, and 514 m 2 , correspondingly.

Similarity between seed rain and neighbouring mature tree communities in an old-growth temperate forest

Seed distribution and deposition patterns around parent trees are strongly aff ected by functional traits and therefore infl uence the development of plant communities.To assess the limitations of seed dispersal and the extent to which diaspore and neighbouring parental traits explain seed rain,we used a 9-year seed data set based on 150 seed traps in a 25-ha area of a temperate forest in the Changbai Mountain.Among 480,598 seeds belonging to 12 families,17 genera,and 26 species were identifi ed,only 54%of the species with mature trees in the community were represented in seeds collected over the 9 years,indicating a limitation in seed dispersal.Understory species were most limited;overstory species were least limited.Species with wind-dispersed seed had the least limitation,while the lowest similarity in species richness was for animal-dispersed species followed by gravity-dispersed species;fl eshy-fruited species had stronger dispersal limitations than dry-fruited species.Generalized linear mixed models showed that relative basal area had a signifi cant positive eff ect on seed abundance in traps,while the contribution of diaspore traits was low for nearly all groups.These results suggest that tree traits had the strongest contribution to seed dispersal and deposition for all functional groups examined here.These fi ndings strengthen the knowledge that tree traits are key in explaining seed deposition patterns,at least at the primary dispersal stage.This improved knowledge of sources of seeds that are dispersed could facilitate greater understanding of seedling and community dynamics in temperate forests.

Forest ecosystem services of Changbai Mountain in China

The forest ecosystem of the Changbai Mountain is the most typical upland temperate forest ecosystem in eastern Asia. It is also of the most primitive vegetation type that came into being through the natural succession of soil and vegetation following volcanic eruption. The forest ecosystem has great importance for maintaining the structures and functions of the watershed ecosystems of the Songhua River, the Yalu River and the Tumen River. We combined physical assessment method(PAM) with the value assessment method(VAM) to evaluate the forest ecosystem services of the northern slope of the Changbai Mountain, including eco-tourism, forest by-products, timber, soil and water conservation, air purification, and the recycling of nutritive elements. We also assessed the integrated forest ecosystem service and analyzed its dynamics. The service value provided by the Changbai Mountain forest ecosystem amounts up to RMB 3.38×1012 yuan, of which, water conservation is 66%, water conservation and air purification together make up 80%, while the timber value is only 7%. Therefore, developing the ecosystem services besides timber is the best way to exert the integrated value of the forest ecosystem services of Changbai Mountain.

长白山温带森林生态系统关键要素耦合及演替过程动态模拟

认识生态系统内和生态系统间耦合机制,揭示复合生态系统功能规律,对促进我国山水林田湖草沙项目一体化修复和保护实践具有重要的意义。针对目前修复和保护工程中出现的缺乏系统性、连续性等问题,以拥有丰富生态资源的长白山温带森林生态系统为研究区域,对其关键要素“水土气生”进行耦合建模。通过分析模型的运行机理,探究重要子模块之间的相互作用以及子模块内部生态关键要素的耦合机制,并以长白山温带落叶阔叶林的组成树种和环境因素为对象构建模型参数,通过运行林窗模型1000次,得出长白山温带森林的动态演替过程。结果表明:在森林生态系统的演替过程中,“水土气生”体现为模型中有效积温、干旱天数(低于土壤凋萎点的天数)、土壤可利用氮以及可利用光,这些关键要素之间相互影响,综合决定着每棵树木的更新、生长、死亡过程。模拟结果显示在长白山温带针阔混交林的动态演替过程中0—70 a, 70—170 a, 170—280 a, 280—400 a四个阶段分别有不同的树种组成特征,与真实演替过程比较发现模拟林具有明显的阶段性。白桦、山杨为演替先锋树种,0—70 a期间生物量共占比为55%,70 a后生物量减少最后消失;紫椴、蒙古栎、水曲柳等为过渡树种,这些树种进一步改变了生长环境。红松在170 a前生物量占比仅为3%左右,随演替的发展生物量持续增加,170—280 a期间生物量占比15%,280 a之后红松生物量占总林分的50%。该结果模拟森林动态过程符合演替规律,充分说明多关键要素“水土气生”耦合机制的合理性,对于促进生态系统尺度上多生态要素耦合的相关研究提供了科学理论基础以及方法技术。

南长白山集体林区森林生态系统修复的途径

南长白山集体林区泛指通化市和白山市所辖各县、市、区的除森工及国有林场以外的归农村集体经济组织所有的森林资源,通过对南长白山集体林森林生态系统的现状进行剖析,解读存在的问题及成因,并切合实际就今后如何修复提出见解。

坡向对长白山区西南部蒙古栎林净初级生产力和净生态系统生产力的影响

以长白山西南部地区(地理中心坐标:125°58′54″E、41°44′31″N)为研究区域,以蒙古栎(Quercus mongolica)天然次生林为研究对象,分别在代表研究区域主要植被特征的同一座山、同一海拔高度的阳坡和阴坡,各设置固定样地3块(20 m×30 m)。在两坡向样地内分别设置3个样方(10 m×10 m),阳坡3个样方蒙古栎样木分别为17、13、17株,阴坡3个样方蒙古栎样木分别为13、19、10株,在生长季晚期测量样方内蒙古栎样木胸径、树高;利用生长锥(内径5 mm)钻取样方内所有树木的微生长芯,利用Lintab6年轮分析仪还原树木历年胸径。利用异速生长方程,结合树木年代学方法,测算两坡向蒙古栎林生物量、净初级生产力(NPP);在生长季初,利用挖壕法在各样地中随机设置3个异养呼吸样方(1 m×1 m),样方内随机放置土壤环1个(环高5.0 cm,内径19.5 cm),利用LGR便携式温室气体分析仪配备土壤呼吸气室,观测土壤异养呼吸速率;结合微气象法,整合森林净初级生产力及土壤异养呼吸速率数据,综合估算净生态系统生产力(NEP)。依据试验测试数据,分析坡向环境对蒙古栎林净初级生产力和净生态系统生产力的影响。结果表明:(1)两个坡向蒙古栎林净初级生产力呈现逐年增加的趋势。径向生长在生长初期较快,随着树龄增长生长速度趋于平缓,生长旺盛期在2~10 a。(2)目前,蒙古栎林两坡向生物量,由大到小依次为树干、粗根、树枝、树叶、细根;蒙古栎林两坡向净初级生产力,由大到小依次为树叶、树干、细根、树枝、粗根,阳坡蒙古栎林净初级生产力为840.21 g·m^(-2)·a^(-1)、阴坡蒙古栎林净初级生产力801.22 g·m^(-2)·a^(-1),两坡向蒙古栎林净初级生产力没有显著差异。(3)阳坡土壤异养呼吸通量分别为172.30 g·m^(-2)、阴坡土壤异养呼吸通量212.95 g·m^(-2),阳坡显著低于阴坡(P<0.05)。(4)当前,阳坡净生态系统生产力为667.91 g·m^(-2)·a^(-1)、阴坡净生态系统生产力588.27 g·m^(-2)·a^(-1),阳坡比阴坡高13.54%。(5)近20 a,蒙古栎径向生长速率先快后慢,净初级生产力呈现逐年增长趋势,1998—2017年阳坡净初级生产力显著高于阴坡。土壤异养呼吸通量显著低于阴坡;但阳坡和阴坡的净生态系统生产力,差异不显著。(6)坡向通过影响水热因子的再分配,导致蒙古栎林净初级生产力、土壤异养呼吸通量、净生态系统生产力的高空间异质性,致使其碳封存能力评估和比较还存在很大的不确定性。

天然林资源保护工程对长白山林区森林生态系统服务功能的影响

森林生态系统具有多种服务功能,对生态安全、生物资源和生存环境的保护、实现社会经济可持续发展起着重要的作用。依据国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721—2008),对涵养水源功能、保育土壤功能、固碳释氧功能、积累营养物质功能、净化大气功能5个方面进行评价,量化揭示天然林资源保护工程实施对长白山林区森林生态系统服务功能物质量及其价值的影响。结果表明:从1998年开始试点,到2010年一期正式结束,森林生态系统各项服务功能的物质量和价值量均呈现增加趋势。在涵养水源功能方面,调节水量增加了657.28×104m3,累计增加价值为113.45亿元;在保育土壤功能方面,固土量增加了4.6×104t,土壤中减少的氮流失0.02×104t,减少的磷流失0.01×104t,减少钾流失0.01×104t,累计增加价值为2.92亿元;在固碳释氧功能方面,固碳量增加了0.64×104t,释氧量增加了0.36×104t,累计增加价值为0.11亿元;在积累营养物质功能方面,固氮量、固磷量、固钾量均增加0.01×104t,累计增加价值0.3亿元;在净化大气功能方面,吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滞尘量分别增加24.71×104kg、0.64×104kg、1.08×104kg、1962.76×104kg,累计增加价值5.09亿元。森林生态系统服务功能价值总量增加了121.87亿元,平均每年增加约10亿元,超过工程每年各项投资之和。价值量增加额度依次为:1)涵养水源功能;2)固碳释氧功能;3)保育土壤功能;4)净化大气功能;5)积累营养物质功能。这些增加量只有一部分为工程区当地利用,其余都贡献到全国乃至全球。因此,及时制定和启动生态补偿等一系列政策和措施,将对更好的实施天然林资源保护工程、实现林区的可持续发展具有重要作用。

长白山森林生态系统大气氮素湿沉降通量和组成的季节变化特征

2009—2010年期间,利用雨量计收集法在长白山森林生态系统定位站开展定位观测,分析降水中氮素浓度,研究了该区域大气氮素湿沉降通量和组成的季节变化特征。结果表明,各形态氮素月均浓度之间差别较大,具有明显的季节性;其降水中浓度主要受降水量和降水频次的影响。全年氮素湿沉降中TN、TIN和TON的沉降量分别为27.64 kg N hm-2a-1、11.05 kg N hm-2a-1和16.59 kg N hm-2a-1,TON为沉降主体,占60.02%;其大气氮沉降量主要由降水量和降水中氮素浓度共同决定。该地区氮湿沉降量已处于我国中等水平,考虑到氮素的干湿沉降比例,本区域的年氮沉降量已接近或超过本区域的营养氮沉降临界负荷,存在一定的环境风险。该地区生长季(5—10月)的氮沉降量(16.59 kg N hm-2a-1)占全年氮沉降量的比例达到73.20%。生长季的氮沉降对于促进植物生长直接生态意义重大,而非生长季的氮沉降对于大量补充次年植物生长初期所需养分的间接生态意义明显。

冻融对长白山森林土壤碳氮矿化的影响

长白山地区秋末春初常常存在冻融过程,冻融过程影响土壤水分分布而改变土壤理化性质。通过室内模拟实验,研究了冻融过程（-20~15℃）对长白山阔叶红松（Pinus koraiensis）林和白桦（Betula platyphylla）林土壤有机碳和氮矿化过程的影响。结果表明,经过3次冻融循环,冻融处理土壤矿化速率显著高于对照处理,但经过多次冻融循环过程,冻融处理抑制土壤有机碳矿化过程,对照处理土壤有机碳矿化速率高于冻融处理（P=0.019）。在培养结束后,冻融处理的阔叶红松林和白桦林土壤无机氮质量分数,分别是对照处理的1.88倍和1.96倍;冻融次数也是影响土壤有机氮矿化的一个重要因素,35次冻融循环后,阔叶红松林和白桦林土壤中无机氮分别提高了2.10倍和2.81倍。冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,但也潜在增加了土壤中无机氮流失的风险。

土壤温度和水分对长白山不同森林类型土壤呼吸的影响

在实验室条件下 ,将不同含水量的 3种森林类型的土柱分别置于 0、5、1 5、2 5和 35℃条件下 ,进行土壤呼吸测定 .结果表明 ,在 0～ 35℃范围内 ,土壤呼吸速率与温度呈正相关 .在一定含水量范围内 (0 .2 1～ 0 .37kg·kg- 1 ) ,土壤呼吸随含水量的增加而升高 ,当含水量超出该范围 ,土壤呼吸速率则随含水量的变化而降低 .土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互作用 .不同森林类型土壤呼吸作用强弱存在显著差异 ,大小顺序为阔叶红松林 >岳桦林 >云冷杉暗针叶林 .阔叶红松林土壤呼吸作用的最佳条件是土壤温度 35℃、含水量 0 .37kg·kg- 1 ;云冷杉暗针叶林下的山地棕色针叶林土壤呼吸作用的最佳条件是 2 5℃、0 .2 1kg·kg- 1 ;岳桦林土壤呼吸作用的最佳条件是 35℃、含水量 0 .37kg·kg- 1 .但是 ,由于长白山阔叶红松林、云冷杉林和岳桦林处在不同的海拔带上 ,同期不同森林类型土壤温度各不相同 ,相差 4～ 5℃ ,所以野外所测的同期山地棕色针叶林土呼吸速率应低于暗棕色森林土呼吸速率 。

土壤温度和水分对长白山3种温带森林土壤呼吸的影响(英文)

为了研究土壤温度和土壤含水量对阔叶红松林(山地暗棕壤)、云冷杉暗针叶林(山地棕针叶林土壤)和岳桦林(生草森林土)的土壤呼吸的影响,于2001年9月在长白山进行了土壤实验.利用增加土壤样柱的含水量,将土壤含水量分为9%,、21%、30%、37%和43% 5个等级,土壤样品分别在0、5、15、25和35 ℃的温度下保持24小时.阔叶红松林土壤在0(35 ℃范围内,土壤呼吸速率与温度呈正相关.在一定的含水量范围内(21%(37%),土壤呼吸随含水量的增加而升高,当含水量超出该范围,土壤呼吸速率则随含水量的变化而降低.土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互作用.不同森林类型土壤呼吸作用强弱存在显著差异,大小顺序为阔叶红松林>岳桦林>云冷杉暗针叶林.红松阔叶林土壤呼吸作用的最佳条件是土壤温度35 ℃,含水量37%;云冷杉暗针叶林下的山地棕色针叶土壤呼吸作用的最佳条件是25 ℃,21%;岳桦林土壤呼吸作用的最佳条件是35 ℃,含水量37%.但是,由于长白山阔叶红松林,云冷杉林和岳桦林处在不同的海拔带上,同期不同森林类型土壤温度各不相同,相差4~5 ℃,所以野外所测的同期的山地棕色针叶林土呼吸速率应低于暗棕色森林土呼吸速率,山地生草森林土呼吸速率应高于山地棕色针叶林土的呼吸速率.图2表1参25.

温带阔叶红松林中不同树种和倒木对土壤性质的影响

以长白山温带阔叶红松林为研究对象,通过野外采集土壤样品,综合研究老龄树及倒木对周边表层土壤性质的影响。研究结果显示,在本研究样地条件下,不同树种周边的表层土壤性质存在显著性差异,红松(Pinus koraiensis)周边土壤中水溶性有机碳WSOC的质量分数和特征吸光系数SUVA254值都高于紫椴(Tilia amurensis)和水曲柳(Fraxinus mandshurica),但是土壤水溶性总氮WSTN和交换性无机氮的质量分数却是红松低于紫椴和水曲柳。对倒木影响的森林表层土壤性质的研究结果显示,倒木下方森林表层土壤中WSOC、WSTN以及交换性矿质氮的质量分数都明显地高于林间土壤,说明在小尺度空间区域内,倒木可能是森林表层土壤活性碳、氮库的重要输入源。此外,本研究还利用主成分分析探讨了受树种影响的森林表层土壤不同性质之间的关联性,并对树种和倒木影响周边土壤性质的可能性机制进行分析。

立地类型对长白山天然白桦林生态系统碳储量的影响

利用相对生长方程与碳/氮分析法,对比分析长白山天然白桦林在7个立地类型(阳坡上、中、下部与阴坡上、中、下部及谷地)上的生态系统碳储量(植被与土壤)、净初级生产力与年净固碳量,揭示立地类型对温带白桦林生态系统碳库与固碳能力的影响规律。结果表明:1长白山天然白桦林植被碳储量(45.61 87.22 t·hm-2)呈阴坡上、中部与谷地>阳坡上、中部与阴坡下部>阳坡下部变化趋势,且高立地型显著高于低立地型50.8%91.2%(P<0.05),中立地型高于低立地型20.4%44.4%(P>0.05);2土壤碳储量(66.71 158.51 t·hm-2)呈阳坡上部、阴坡中部与谷地>阳坡中、下部与阴坡下部>阴坡上部变化趋势,且高立地型显著高于低立地型99.3%137.6%(P<0.05),中立地型高于低立地型40.7%67.0%(P>0.05);3生态系统碳储量(139.44 231.12 t·hm-2),呈阴坡中部与谷地>阳坡上部与阴坡下部>阳坡中、下部与阴坡上部变化趋势,且高立地型显著高于低立地型35.6%65.7%(P<0.05),中立地型高于低立地型5.8%34.7%(P>0.05);4植被净初级生产力(4.92 11.25 t·hm-2·a-1)和年净固碳量(2.32 5.32 t·hm-2·a-1)均呈阴坡上、中部>阳坡上、下部与阴坡下部及谷地>阳坡中部变化趋势,且高立地型显著高于中、低立地型42.5%128.7%和45.2%129.3%(P<0.05),中立地型高于低立地型10.6%56.3%和14.2%53.4%,但仅阴坡下部提高显著。因此,长白山白桦林生态系统碳库与固碳能力均受到立地类型的强烈影响,故对其碳汇功能评价应考虑其立地分异规律性。

2003-2010年长白山阔叶红松林碳水通量观测数据集

森林是陆地生态系统的主体,它在生长过程中吸收大量的CO2,并产生水热交换,对大气组成与区域气候都会产生显著影响。基于微气象理论的涡度相关通量观测技术实现了对森林生态系统生产力、水热传输和温室气体交换等过程的直接测定,其长期观测数据为陆地生态系统碳水循环过程的机理解析及碳源/汇和水分利用的时空分布研究提供了重要的数据基础。本数据集为中国通量观测研究联盟(ChinaFLUX)站之一长白山阔叶红松林2003–2010年长期通量观测数据,并基于ChinaFLUX标准质控体系形成了标准化的生态系统碳水通量和关键气象要素数据集。本数据集可为分析我国温带森林生态系统碳源汇功能及其对全球变化的响应提供重要的科学知识和数据基础。

长白山森林生态系统主要功能的经济价值及恢复措施

研究长白山森林生态系统主要功能的经济价值,并找出森林生态系统功能的变化及原因。采取有效措施,保护长白山生物多样性和独特的地质地貌景观,恢复森林生态系统,实施长白山生态保护建设工程,发挥生态系统整体功能。

长白山红松阔叶林的净碳交换变化及基于时间卷积神经网络的模拟

【目的】分析长白山红松阔叶林净生态系统碳交换量(NEE)的季节性差异及其气象因子响应,在月尺度下揭示气象因子对NEE的动态影响,为调节研究地区的碳收支提供理论指导。同时研究时间卷积神经网络在森林生态系统净碳交换模拟中的应用,探索NEE模拟的新方法。【方法】基于长白山温带红松阔叶林通量观测站2007—2010年间的30 min观测数据,分析NEE和输入模型的5种气象因子的季节性差异,并分析5种气象因子与NEE的相关性。使用随机森林模型,计算影响NEE的各因子重要性得分,选择得分较高的5种气象因子:潜热通量、显热通量、冠层上方空气湿度、冠层上方水汽压和净辐射作为NEE模拟的输入;分别构建基于时间卷积神经网络(TCN)、长短期记忆网络(LSTM)、人工神经网络(ANN)、支持向量回归(SVR)和极限学习机(ELM)的5种NEE模型,采用决定系数(R^(2))、平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)评价模型的预测精度和稳定性。【结果】长白山温带红松阔叶林通量观测站NEE全年总量为-74.7773 gCO_(2)·m^(-2)a-1,总体表现为碳汇,但夏季表现为碳汇,冬季表现为碳源;NEE与潜热通量、冠层上方水汽压、净辐射和冠层上方空气湿度均极显著负相关(P<0.0001),和显热通量相关性不显著;TCN模型的RMSE为0.1105 mgCO_(2)·m^(-2)s^(-1),R^(2)为0.8214,RMSE分别比ELM、SVR、ANN和LSTM减少0.0248、0.0224、0.0222和0.0068 mgCO_(2)·m^(-2)s^(-1),R^(2)分别比ELM、SVR、ANN和LSTM增加0.0806、0.0777、0.0686、0.0223;根据5种模型的10次试验结果,计算得到TCN模型RMSE的标准差为0.0004 mgCO_(2)·m^(-2)s^(-1),相比ELM、ANN和LSTM分别减小0.0014、0.0013和0.0002 mgCO_(2)·m^(-2)s^(-1)。【结论】长白山温带红松阔叶林通量观测站的NEE总体表现为碳汇,但存在明显的季节差异;NEE与潜热通量、冠层上方水汽压、冠层上方空气湿度、净辐射极显著负相关(P<0.0001),与显热通量相关性不显著。对于长白山温带红松阔叶林通量观测站的长期NEE预测结果表明,基于TCN的模型不仅预测精度良好,并且具有较强的稳定性,能为时间卷积神经网络在生态模拟领域的应用提供可行性依据。本研究结果可为调节长白山红松阔叶林的碳收支提供理论指导。

温带森林不同演替阶段下的土壤CO_2排放通量昼间变化

采用时空替代法,在长白山北坡分别选取了红松针阔叶混交林演替序列的5个不同阶段:草地、灌木林(幼龄林)地、白桦林地、阔叶杂木林地和红松阔叶林地,进行土壤CO_2排放通量昼间变化野外同步观测研究,旨在揭示温带森林不同演替阶段下的土壤呼吸CO_2排放过程的差异,探究其与温度、湿度、土壤理化性质等环境因子的关系。结果表明:(1)温带森林不同演替阶段下的土壤CO_2排放通量具有统一性,均为大气CO_2的源,这种统一性确保了小的时段(如昼间)观测能通过换算,实现CO_2排放量的估算。(2)CO_2排放通量的昼间排放都呈现出明显的单峰型,峰值在13:00—15:00左右,草地和灌木林地的峰值大概在13:00左右,明显提前于白桦林地、阔叶杂木林地和红松阔叶林地(14:00—15:00左右)。红松阔叶林地的土壤呼吸有明显的滞后性特征,峰值在15:00左右,比其他几个样地明显推迟。(3)土壤CO_2排放通量平均值由低到高排列依次为草地(2.760μmol m^(-2)s^(-1))、灌木林地(2.854μmol m^(-2)s^(-1))、白桦林地(3.048μmol m^(-2)s^(-1))、阔叶杂木林地(3.696μmol m^(-2)s^(-1))、红松阔叶林地(4.61μmol m^(-2)s^(-1))。随着温带森林演替的正向进行,土壤CO_2排放通量依次增大,次序为草地<灌木林地<白桦林地<阔叶杂木林地<红松阔叶林地。(4)环境因子中,0—5 cm土壤温度与土壤CO_2排放通量相关系数最高,土壤温度监测对土壤CO_2排放量的估算作用明显。

东灵山3种落叶阔叶林的碳氮元素含量及比率

研究暖温带东灵山3种落叶阔叶林的碳氮元素含量和C∶N比率的化学计量特征。结果表明:1)土壤和乔木层的碳元素含量表现为白桦林>辽东栎+棘皮桦混交林>辽东栎林,氮元素含量在辽东栎+棘皮桦混交林中最高,为另外2种林型含量的2倍,而3种林型的土壤微生物碳氮元素含量之间没有显著差异;2)不同林型土壤微生物的C∶N比率变动很小,并且不受土壤碳氮含量变化的影响;3)3种林型土壤和土壤微生物的C∶N比率变化不大,表现出受限制的化学计量学特征。

长白山原始针叶林沼泽湿地生态系统碳储量

采用年轮分析及相对生长方程法与碳/氮分析仪测定法,测定温带长白山沿湿地过渡带环境梯度依次分布的5种典型原始沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、落叶松泥炭藓沼泽-LN、落叶松藓类沼泽-LX和落叶松苔草沼泽-LT)生态系统碳储量(植被和土壤)、植被净初级生产力与年净固碳量,定量评价温带森林湿地固碳能力及其长期碳汇作用,并揭示其沿过渡带水分环境梯度的空间分异规律。结果表明:①5种天然沼泽类型的植被碳储量(3.18±1.70)—(112.2±18.3) tC/hm2沿过渡带环境梯度总体上呈递增趋势,针叶林沼泽显著高于C和G 12.2—34.3倍,G高于C 0.6倍,且LX和LT显著高于LN 0.3—0.6倍;②土壤碳储量(296.3±42.2)—(824.50±50.79) tC/hm2沿过渡带环境梯度总体上呈递减趋势,C显著高于G和针叶林沼泽30.8%—178.3%(P<0.05),G显著高于针叶林沼泽38.7%—112.8%,且LN和LT显著高于LX 32.8%—53.4%;③生态系统碳储量(408.42±57.53)—(827.52±50.96) tC/hm2沿过渡带环境梯度总体上也呈递减趋势,C显著高于G和针叶林沼泽30.2%—102.7%,G显著高于针叶林沼泽21.5%—55.6%,且LN和LT显著高于LX 18.8%—28.0%;④5种沼泽类型的植被净初级生产力与年净固碳量分布在(5.74±0.08)—(10.98±1.67) t hm-2 a-1和(2.44±0.03)—(5.17±0.83)tC hm-2 a-1,其中,LX和LT的植被净初级生产力显著高于C、G和LN 61.2%—91.3%和34.5%—59.6%;而在植被年净固碳量方面,3种针叶林沼泽类型均显著高于C和G 28.7%—111.9%和19.4%—96.6%。故长白山5种天然沼泽类型的植被净初级生产力与年净固碳量沿湿地过渡带环境梯度总体上呈现出阶梯式递增趋势,且仅有LX和LT达到了中国陆地植被及全球陆地植被平均固碳水平。因此,温带长白山沼草丛沼泽和灌丛沼泽长期碳汇作用强于森林沼泽,湿地碳汇管理实践中应重视草丛沼泽和灌丛沼泽的保护与恢复。

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。