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)、χ2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.

土壤有机碳矿化与陆地生态系统碳循环和全球气候变化关系密切,为准确评估中国温带小兴安岭阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化特征及变化规律.以年代序列法代替群落次生演替过程,采用室内恒温培养(碱液吸收法)测定阔叶红松林不同演替系列(中生演替系列、湿生演替系列、旱生演替系列)6种群落类型土壤有机碳矿化量和矿化速率.3个演替系列土壤有机碳含量均表现出一致的剖面变化特征,随着土层深度的加深有机碳矿化量逐渐降少.且不同演替系列土层间有机碳矿化量不同,中生演替系列原始阔叶红松林土壤有机碳累计矿化量最大,其次为旱生演替系列,湿生演替系列最小.3个演替系列土壤有机碳矿化速率随时间变化呈现基本一致的趋势,即培养前期快速下降、后期逐渐趋于平稳.3个演替系列6种群落类型土壤有机碳矿化差异显著,表现为原始阔叶红松林＞白桦次生林＞云冷杉红松林＞红松枫桦次生林＞蒙古栎红松林＞蒙古栎、黑桦次生林.阔叶红松林不同演替系列土壤有机矿化采用非线性指数拟合效果较好.阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化与土壤全氮、凋落物量显著正相关,与土壤含水率、容重、土壤酸碱度显著负相关.不同演替系列群落的演替历史、土壤质地和养分状况等生态因子是导致阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化差异的原因.

为探讨小兴安岭凉水自然保护区森林生态系统中地表鞘翅目成虫群落对不同人为干扰梯度的响应,于2015年7月、8月和10月分别对轻度干扰[原始阔叶红松林(KY)和谷地云冷杉林(YL)]、中度干扰[阔叶红松择伐林(ZF)和次生白桦林(BH)]及重度干扰[落叶松人工林(RL)和红松人工林(RHS)]的6个林型进行取样调查.结果表明:(1)整个采样周期共捕获地表鞘翅目成虫879只,隶属9科44物种;其中轻度干扰生境共捕获6科29种251只(KY捕获5科21种150只,YL捕获4科20种101只),中度干扰生境捕获6科27种276只(ZF捕获3科20种144只,BH捕获6科23种132只),重度干扰生境捕获6科29种352只(RL捕获4科22种232只,RHS捕获5科17种120只).(2)7月和8月步甲科和葬甲科占据数量优势,10月步甲科和葬甲科成虫数量明显减少而隐翅虫科数量占优势;不同林型及不同干扰梯度地表鞘翅目成虫物种总数和总个体数于7、8、10月均表现为下降趋势,且群落多样性也呈不同程度下降.(3)林型和月份对地表鞘翅目成虫群落结构具有显著影响,干扰梯度对群落结构无显著影响;6个林型之间地表鞘翅目成虫个体数量具有显著差异,但在物种组成上无显著差异;不同干扰梯度间地表鞘翅目成虫个体数、物种数无显著差异,且随干扰梯度变化没有明显的梯度性规律;相似性系数和聚类分析表明,属于同一干扰梯度的两个林型没有表现出高度的相似性.本研究表明干扰梯度不是决定各林型间地表鞘翅目成虫群落多样性存在差异的主要原因,凉水森林生态系统地表鞘翅目成虫对不同干扰梯度的响应不符合中度干扰假说,林型和时间则是影响地表鞘翅目成虫群落组成的显著因素,本实验为地表生物多样性保护和森林生态系统管理提供数据支撑.

以小兴安岭地区阔叶红松林旱生演替系列的蒙古栎次生林和蒙古栎红松林、中生演替系列的枫桦次生林和枫桦红松林、湿生演替系列的白桦次生林和云冷杉红松林这6种林型为研究对象,采用土钻取样法对不同演替系列细根生物量的空间变化、垂直分布规律及其影响因子进行系统地研究.结果表明:(1)3种演替系列总细根生物量存在显著差异(P＜0.05).中生演替系列生物量最高,平均达8.56 t·hm-2,其次是旱生演替系列8.18t·hm-2,湿生演替系列生物量最低,为5.79 t·hm-2;(2)对于不同演替系列细根生物量垂直变化,在阔叶红松林的正向演替过程中,森林细根生物量逐渐增加,且随着土层的增加而降低,拟合效果均达显著水平(P＜0.05),中根和粗根的垂直分布差异较大;(3)在小兴安岭地区,6块林地不同径级细根生物量与土壤有机C和全N、土壤容重、土壤含水率呈显著负相关(P＞0.05),而土壤pH值与细根生物量呈显著正相关性(P＞0.05).

通过调查哈泥国家级自然保护区植物群落,研究该地区不同演替阶段植物群落的类型、物种组成、生活型谱及物种多样性变化.结果表明:该地区群落按演替过程可划分为草地、灌丛、落叶松林、杨桦林、春榆水曲柳林、胡桃楸林、椴树槭树林、阔叶红松林、云冷杉林等9种群落类型;有维管束植物205种,分属68科142属,其中蕨类植物6科6属8种,裸子植物3科7属8种,被子植物59科129属189种;优势生活型主要以高位芽植物和地面芽植物为主;各演替阶段植物群落生物多样性变化明显,随着演替的进展,草本植物多样性有逐渐增加的趋势,乔木植物呈现先增加后减少的趋势,灌木植物从草本植物群落阶段到灌丛植物群落阶段多样性有明显减少的趋势,而后随着演替的进展,呈现先增加再逐渐减少的趋势,后期变化幅度不大.

木腐真菌是一类以木材为生长基质的大型真菌,通过分泌各种水解酶全部或部分降解木材中的木质素、纤维素和半纤维素,促进森林生态系统的物质循环,具有重要的生态功能.本研究调查了丰林国家级自然保护区固定样地中木腐真菌的多样性和倒木特征,并进行了木腐真菌的物种多样性和数量与倒木的种类、数量、腐朽程度、直径大小等的相关性分析.结果 显示:在样地内共采集木腐真菌标本295份,经鉴定为93种,Shannon多样性指数为3.86,Simpson指数为0.96.相关性分析发现木腐真菌的数量和种类与直径为2-5 cm和5-10 cm的倒木、2级腐烂的倒木和红松倒木均显著相关.样地中优势倒木寄主分别为槭属(Acer)、榛属(Corylus)、云杉属(Picea)和松属(Pinus),这4类倒木上生长的木腐真菌种类组成具有明显的差异,槭属和榛属倒木上的共有优势种主要是三色拟迷孔菌(Daedaleopsis tricolor)、云芝(Trametes versicolor)和桦附毛孔菌(Trichaptum pargamenum),而松属和云杉属的共有优势种主要有白囊耙齿菌(Irpex lacteus)、云芝、冷杉附毛孔菌(Trichaptum abietinum)和褐紫附毛孔菌(T.fuscoviolaceum).倒木产生真菌子实体的概率研究表明,同一类寄主倒木上发生木腐真菌子实体的概率在调查面积增加到0.36 ha后趋于一个定值,松属倒木中仅有10.2％产生真菌子实体,槭属和云杉属分别是12.9％和13.4％,榛属最高,达到53.7％.本研究结果对于预测森林生态系统中木腐真菌的发生具有重要理论意义.

基于野外15个群落样方物种调查,对珠穆朗玛峰国家级自然保护区密叶红豆杉(Taxus contorta Grif-fith)所在群落的结构、物种多样性、区系地理成分及密叶红豆杉的年龄结构进行研究.结果显示:(1)调查样地内共有维管植物53科116属154种,以蔷薇科、毛茛科、菊科、百合科等占优势;在科、属级区系分析中,热带成分分别占46.2％、18.0％,温带成分分别占53.8％、82.0％.(2)密叶红豆杉所在群落的建群种分别为乔松(Pinus wallichiana A.B.Jackson)、云南铁杉(Tsuga dumosa(D.Don)Eichler)和喜马拉雅冷杉(Abies spectabilis(D.Don)Spach),密叶红豆杉为下层乔木的重要伴生成分或优势成分.(3)从各群落内部比较来看,草本层的Margalef指数和Simpson指数在3个群落中都最高,说明群落的草本层物种多样性最丰富,数量也最多;从群落间比较来看,乔松林灌木层和草本层的Margalef指数最高,乔木层的最低.(4)在3种群落中密叶红豆杉数量都呈增长趋势,且幼苗库较充足,在云南铁杉林和喜马拉雅冷杉林中,密叶红豆杉从幼苗到幼树的生长过程经历了较强的环境筛选.

采用野外调查和室内分析相结合的方法,分析小兴安岭地区阔叶红松林和云冷杉红松林两种林型下树倒林隙内丘坑微立地类型(丘顶和坑底)土壤微团聚体组成及其分形特征.结果 表明:两种林型的土壤微团聚体0.25～2 mm和0.05～0.25 mm粒级含量较高,分别为25.7％～50.7％和27.0％～42.8％,＜0.002 mm粒级含量最小,为4.4％～8.9％.在两种林型的树倒林隙内,坑底和丘顶的土壤容重较大,且丘顶土壤养分含量均高于坑底.阔叶红松林树倒林隙内丘顶和坑底的土壤养分含量均高于云冷杉红松林.＜0.002 mm土壤微团聚体与土壤物理和化学性质均无相关性,0.25～2 mm和0.002～0.02 mm土壤微团聚体分别与土壤非毛管孔隙度、总孔隙度、通气度、有机质、全磷、全氮和有机碳之间呈极显著正相关和极显著负相关.整体来看,阔叶红松林的土壤分形维数(D)和土壤特征微团聚体组成比例(PCM)大于云冷杉红松林.两种林型下,丘顶和坑底的土壤特征微团聚体粒级比值(RMD)均增高.土壤D和PCM与各土壤理化性质均无显著相关性,土壤RMD与土壤毛管孔隙度、总孔隙度、土壤容重和通气度呈显著负相关.丘顶和坑底微立地的形成会导致土壤较大粒级微团聚体减少,土壤微团聚体稳定性降低,土壤D和PCM增加,RMD显著增加;土壤RMD可作为定量化描述不同林型下丘坑微立地内土壤理化性质的指标.

长白山是典型的温性针阔叶混交林分布区,也是受全球气候变化影响最为显著的地区之一.为了解该区森林生态系统对气候变化的响应,本研究选取该区阔叶红松林与云冷杉林(又称暗针叶林)群落交错带内优势乔木树种长白松和鱼鳞云杉作为对象,获取树木年轮宽度资料建立标准年表,明确限制2个树种径向生长的关键气候因子.结果表明:长白松和鱼鳞云杉径向生长对气候变化的响应存在差异,长白松较鱼鳞云杉对气候因子的响应更加敏感,更适合用于年轮气候学研究.长白松径向生长具有与平均气温升高相一致的趋势,而鱼鳞云杉径向生长则出现随气温升高而下降的"分离现象".相关分析表明,长白松径向生长主要受气温限制,尤其是受上年7、8月和当年9月平均气温影响较大.鱼鳞云杉标准年表与大多数月份的平均气温呈负相关,表现为受气温和降水量的综合制约.升温突变后,长白松和鱼鳞云杉径向生长与气候因子相关性较升温突变前减弱,并且在个别月份出现了径向生长与气候因子相关性由正相关向负相关的转变.目前,升温可能并未超过长白松径向生长的临界阈值,对其径向生长仍保持着促进作用.小波分析表明,该地区树木径向生长可能受到一些大尺度的大气-海洋-陆地变化的耦合作用影响.综上,气候变暖有利于增加长白松径向生长量,升温导致的干旱胁迫是限制鱼鳞云杉径向生长的主要原因,如果未来全球气温持续增加,将对鱼鳞云杉产生不利影响.本结果有助于理解长白松和鱼鳞云杉径向生长对未来气候变化的响应,并为在该区使用该树种进行气候重建提供一定的基础数据.

为了推广激光雷达技术在森林蓄积量估测计量方面的应用,本研究以东北林区云冷杉林、落叶松林、红松林和樟子松林4种典型针叶林为对象,基于机载激光雷达获取的点云数据提取特征变量,结合800块地面样地数据,采用逐步回归方法和偏最小二乘方法,建立4种针叶林的蓄积量模型.结果 表明:偏最小二乘法建立的模型精度优于逐步回归方法(ΔR2=0.05～0.15,ΔRRMSE=2.6％～4.2％);在参与建模的3类点云特征变量中,贡献最大的是点云高度变量(被选择26次),其他变量有一定的辅助作用(分别被选择12次和11次);使用偏最小二乘方法建立的林分蓄积量模型中,红松林(R2=0.79,RMSE=60.92,RRMSE=22.9％)和落叶松林(R2=0.76,RMSE=28.39,RRMSE=25.8％)的精度最高,云冷杉林(R2=0.81,RMSE=46.96,RRMSE=27.7％)次之,樟子松林(R2=0.50,RMSE=55.49,RRMSE=30.4％)的精度稍低.研究结果为东北林区4种典型针叶林蓄积量估测提供了一种有效的方法.