为实现大兴安岭地区落叶松天然林的全周期可持续经营,以新林林业局翠岗林场3块100m×100m不同演替阶段(白桦林、落叶松-白桦混交林和落叶松林)的天然林固定调查样地数据为基础,采用统计模型(对数正态模型)、生态位模型(断棍模型、生态位优先占领模型、Zipf模型、Zipf-Mandelbrot模型)和中性模型(群落零和多项式模型、Volkov模型)对不同演替阶段天然林的乔木层、幼苗层和由乔木层划分的不同林层的物种多度格局进行拟合,并用x2检验和Kolmogorov-Smirnov检验选择最佳模型.结果表明:(1)在大兴安岭地区不同演替阶段的落叶松天然林群落中,Zipf-Mandelbrot模型的拟合效果均最好.(2)对数正态模型对于稳定的演替阶段白桦林和落叶松林的群落相较于过渡阶段群落落叶松-白桦混交林的物种多度分布的拟合效果更好.(3)在大兴安岭地区落叶松天然林中,生境过滤主导群落构建,随着群落不断演替生境过滤和中性过程减弱.(4)天然林群落乔木层的群落构建过程与乔木层内不同生长阶段林层的构建过程不同,生境过滤过程在落叶松林乔木层中逐渐减弱,而在落叶松林不同生长阶段的林层和更新层中增强.

目的 对篦齿虎耳草Saxifraga umbellulata var.pectinata的正丁醇部位化学成分进行研究.方法 利用多种色谱层析方法(硅胶柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱、ODS反相柱色谱和半制备HPLC等)进行分离纯化,运用理化性质结合现代波谱学(紫外分光光度法、红外分光光度法、核磁共振波谱法、质谱等)技术进行结构鉴定.结果 从篦齿虎耳草正丁醇部位中分离得到31个化合物,分别鉴定为(2S,4S)-6-(4-羟基苯基)已烷-2,4-二醇(1)、(4R)-4-羟基-6-(3,4-二羟基苯基)己烷-4-醇(2)、(2R)-6-(3,4-二羟基苯基)-2-羟基己烷-4-酮(3)、6-(4-羟基苯基)已烷-2,4-二醇(4)、(E)-9,10-二羟基-苯已基-2-烯-4-酮(5)、rhododendrin(6)、对香豆酸(7)、对羟基苯丙酸(8)、异落叶松脂素(9)、(5S)-5-丁氧基-7-(3,4-二羟基苯基)-1-(4-羟基苯基)-3-庚酮(10)、(5S)-5-丁氧基-1,7-二(4-羟基苯基)-3-庚酮(11)、1-(4-羟基苯基)-7-(3,4-二羟基苯基)-5-O-β-D-葡萄糖苷-3-庚酮(12)、5-羟基-1-(4-羟基苯基)-7-(3,4-二羟基苯基)-3-庚酮(13)、alusenone(14)、白桦林烯酮(15)、hannokinol(16)、alnuheptanoid A(17)、5-羟基-1,7-二(4-羟基苯基)-3-庚酮(18)、槲皮素-3,7-二-O-α-L-鼠李糖苷(19)、山柰酚-3,7-二-O-α-L-鼠李糖苷(20)、金丝桃苷(21)、鼠李亭-3-O-半乳糖苷(22)、鼠李素-3-O-鼠李糖苷(23)、槲皮苷(24)、杨梅素-3-O-β-D-半乳糖苷(25)、山柰酚-3-O-(6"-乙酰基)-β-D-半乳糖苷(26)、槲皮素(27)、催吐萝芙木醇(28)、8,9-dihydromegastigmane-4,6-diene-3-one(29)、tubiflorone(30)、chakyunglupulin A(31).结论 化合物1～3为新化合物,依次命名为虎耳草酚二醇、虎耳草酚和(R)-纤孔菌酚A,化合物4、8～11、13、17～20、22、23、26、28～31均为首次从虎耳草属植物中分离报道,化合物6、7、12、14、15、16、24和25均为首次从篦齿虎耳草中分离报道,其中化合物10和11为人工产物.上述黄酮类、二苯庚烷类、单苯烷类和环烯类成分在虎耳草属植物中具有一定的化学分类学价值.

采用挡板式飞翔拦截诱捕器对三湖自然保护区食腐甲虫进行连续采集,分析不同林型食腐甲虫时间动态.结果表明:三湖自然保护区食腐甲虫物种数和个体数分别在6月上旬和5月下旬达到最高值;物种丰富度指数在6月上旬达到最大值,多样性指数和均匀度指数在7月上旬达到最大值.各林型丰富度指数均在6月上旬达最大值;白桦林、阔叶混交林、阔叶红松林多样性指数分别在6月上旬、6月下旬和7月上旬达到最大值;白桦林和阔叶红松林均匀度指数最大值均出现在7月上旬,阔叶混交林在9月上旬最高.褐绒绢金龟(Serica brunnea)和棕籽绒绢金龟(Sericania fuscolineata)5月下旬和6月上旬在阔叶红松林中的个体数显著高于阔叶混交林与白桦林;阔胫玛绢金龟(Maladera verticalis)6月上旬的个体数表现为阔叶红松林显著多于阔叶混交林,其他月份间无显著差异;黑斑锥胸叩甲(Ampedus sanguinolentus)5月上旬各林型间个体数差异显著,其他时间差异不显著;稚杆叩甲(Dalopius puerilis)个体数在不同林型、不同时间的差异均不显著.

在吉林松花江三湖国家级自然保护区采用飞翔拦截诱捕器调查3种不同林型天牛科昆虫多样性、群落结构,并分析其与林分因子的关系.本次调查共诱捕到天牛科昆虫成虫5亚科21属22种100头.其中,沟胫天牛亚科(Lamiinae)和花天牛亚科(Lepturinae)为优势类群,沟胫天牛亚科物种数和个体数在各林型间差异不显著,花天牛亚科物种数和个体数在各林型间差异显著.四点象天牛(Mesosa myops)在3种林型中均为优势种,斑胸驼花天牛(Pidonia similis)在阔叶混交林(KYHJ-Ⅰ)中个体数显著高于其他林型.3种林型共有的天牛种类有4种,KYHJ-Ⅰ和红松混交林(HSHJ-Ⅱ)共有的种类有7种,KYHJ-Ⅰ和白桦林(BHL-Ⅲ)共有的种类有6种,HSHJ-Ⅱ和BHL-Ⅲ共有的种类有5种.除斑胸驼花天牛外,其余天牛个体数在各林型间差异不显著.个体数、物种数、丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均在KYHJ-Ⅰ中最高、BHL-Ⅲ最低,各林型间群落相似性均为中等不相似水平.典范对应分析结果显示:对平均树高响应较强的为双斑楔天牛(Saperda subobliterata),对植被盖度响应较强的为曲纹花天牛(Leptura annularis),对枯落物厚度、郁闭度和平均胸径响应较强的为四点象天牛.

通过固定样地,采用地表陷阱法与拦截式诱捕器诱捕法相结合的方式连续采集葬甲科昆虫,了解吉林松花江三湖国家级自然保护区(以下简称"三湖自然保护区")不同林型葬甲科昆虫多样性特征,对葬甲科昆虫群落与林型进行典范对应分析.结果显示:在三湖自然保护区共采集到葬甲科昆虫6属17种,其中,覆葬甲属(Nicrophorus)为优势属,优势种有5种;四星覆葬甲(Nicrophorus quadripunctatus)、尼覆葬甲(Nicrophorus nepalensis)和红带花葬甲(Nicrophorus investigator)对不同生境具有较强的适应性;葬甲科昆虫的物种数、个体数和α多样性特征指数在不同林型间均存在显著差异,表现为阔叶红松林>白桦林>阔叶混交林;阔叶红松林和白桦林中葬甲科昆虫的相似性最高,其他各林型间相似性较低.典范对应分析结果表明:葬甲科昆虫对阔叶红松林和白桦林的选择倾向性高于阔叶混交林,不同种类对林型的选择倾向性不同.

物种多样性指数的空间分布格局及其尺度效应对揭示生物多样性形成与维持机制具有重要意义.以长白山原始阔叶红松林(broad-leaved Korean pine forest,BKPF)、采伐后天然恢复的次生白桦林(birch forest,BF)以及人工补植的次生落叶松林(larch forest,LF)为研究对象,利用方差和变异系数探讨长白山区典型植被物种多度和丰富度的空间尺度效应.结果表明:1)BKPF和LF物种多度的方差随着尺度增加呈线性增加,变异系数呈线性下降.丰富度的方差随尺度的增加表现出单峰特征,且在20 m×20 m尺度上达到最大值,说明物种多度和丰富度存在空间变异,并且多度具有尺度推演规律,而丰富度没有;2)BF物种多度的方差和变异系数与BKPF具有相同的变化趋势,而物种丰富度的方差随着尺度增加而增加,未出现单峰现象,这是由于BF主要树种聚集程度显著增加;3)3个林型物种多度与丰富度在小尺度上具有显著相关性,随着尺度增加不再显著.本研究揭示了长白山区典型植被类型物种多样性随尺度变化的特征及其原因,为阔叶红松林植被恢复和管理提供数据支撑.

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.

白桦(Betula platyphylla)林是山西太岳山地区的常见植被类型之一.根据太岳山白桦林不同林龄结构设置3个典型样地,采用空间差异代替时间变化的方法,运用点格局和分形分析(计盒维数、信息维数和关联维数),对太岳山白桦种群结构以及不同发育阶段种群空间分布规律进行了探讨.结果表明:太岳山白桦种群径级结构呈典型的“纺锤”型,属于衰退型种群;在0～25 m内白桦种群以幼树、中龄树为主时呈聚集分布,而成熟树占多数时呈随机分布,即随着种群年龄的增加,呈现聚集分布向随机分布的转变;白桦种群空间占据程度为中龄林＞成熟林＞近熟林;白桦种群格局强度尺度变化程度为近熟林＞中龄林＞成熟林;白桦种群个体空间关联程度为中龄林＞成熟林＞近熟林.种群径级结构分析、点格局分析和分形分析结果一致,揭示了地带性顶极群落破坏后兴起的次生先锋群落的空间分布格局.

为了解冻融过程对森林土壤有机氮转化的影响,以长白山地区硬阔叶林、红松阔叶林和次生白桦林温带3种典型林型下的0-10 cm层(上层)和10-20 cm层(下层)土壤为试验材料,采用模拟冻融循环过程(-15-5℃)研究了冻融循环中3种林型下土壤微生物量和有效氮素的动态变化.结果表明:冻融培养过程中,多数情况下,3种林型上层土壤微生物量碳(SMBC,Soil Microbial Biomass Carbon)和土壤微生物量氮(SMBN,Soil Microbial Biomass Nitrogen)含量高于冻融循环前的对照处理(5℃恒温培养4d后的土壤,记为CK).冻融循环过程中3种林型下0-10 cm土层的SMBC和SMBN均显著高于10-20 cm土层(P＜0.05),表现出明显的SMBC和SMBN空间异质性特征.冻融过程对土壤NO3--N含量影响不明显,每种林型同层次不同冻融频次的土壤NO3--N含量间均无显著差异(P＞0.05).3种林型0-10 cm层土壤的NH4+-N含量随冻融频次的增加表现相似的动态变化趋势,均在第3、4、5次冻融循环时表现出明显的NH4+-N释放特征.3种林型氮素矿(硝)化作用对冻融过程的响应明显,冻融温度变化、冻融频次和土壤层次对土壤净硝化率和净氮矿化率影响显著.3种林型下的土壤净硝化率波动偏大,0-10cm层在第2次冻融后出现最大峰值,其次为第7和第5次冻融循环.在3种林型0-10 cm层土壤中,土壤净硝化率与净氮矿化率均表现为:在短期冻融循环后达到峰值,而后呈现不同程度减小的趋势.

调查不同发育阶段白桦林群落早春植物,采用全收获法获取早春植物生物量,了解物种组成特征及生物量分配格局,分析影响群落内早春植物生物量的因素.结果表明:白桦林群落共记录到早春植物5科13属21种.其中,罂粟科和毛茛科为优势科,包含3属8种和4属7种,属、种比例均在30％左右;报春花科为单属单种科.属的组成以紫堇属和银莲花属为主,共包含10种;白屈菜属等11个属为单种属,共占调查地早春植物种类组成的52％.桃山林场白桦中龄林早春植物总生物量为0.0792 t/hm2,地上生物量为0.0429 t/hm2,地下生物量为0.0363 t/hm2,均高于幼龄林,分别为幼龄林的2.91,3.01和2.80倍;胜利林场白桦中龄林中早春植物平均生物量为0.4568 t/hm2,根冠比为1.25.当林分郁闭度在0.65～0.70时,白桦林早春植物生物量最大.随着土壤A层厚度的增加,林分内早春植物生物量明显增加.