气候变化会影响森林生态系统结构和功能,进而给森林固碳潜力的估算带来许多不确定性.为明晰气候变暖下长白山森林碳库的动态特征,本研究利用空间直观景观模型LANDIS-Ⅱ,模拟了 2000-2100年间长白山自然保护区在3种未来气候情景(SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5)和现行气候情景(SSP0-1.0)下森林固碳潜力和碳储量的变化.结果表明:(1)未来森林净初级生产力(net primary productivity,NPP)会不断提高,到2100年,3种未来气候情景下的森林NPP均高于SSP0-1.0气候情景下的NPP值(1010 g C·m-2·a-),但不同气候情景下森林NPP时空差异不显著.(2)4种气候情景下森林总碳储量均呈逐年增加趋势,但与SSP0-1.0情景相比,SSP1-2.6情景下植物碳库增加,土壤碳库和碎屑碳库减少,总碳储量降低了2.1％;SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下植物碳库、碎屑碳库和土壤碳库均减少,总碳储量分别降低了 3.4％和4.2％.(3)相较于中、高海拔地区,低海拔区域森林碳库对气候变暖更加敏感;森林植物碳库对气候变暖的响应存在海拔梯度规律,在3种未来气候情景下,植物碳库在低海拔处显著减少,在高海拔区域植物固碳增加.研究结果可为长白山长期森林管理和提高森林固碳潜力提供参考.

苍术(Atractylodes lancea)是我国东北地区的道地药材,市场需求日益增加,人们种植意愿浓厚.然而,当前苍术人工栽培种源杂乱、存活率低、产量及品质参差不齐,原因在于对苍术的适宜生存环境缺乏科学判断.针对东北地区苍术的自然分布数据和环境变量数据,应用最大熵模型(Maxent)和地理信息系统(GIS)对其生境适宜性进行评估和区划.结果表明:苍术在我国东北地区主要分布于辽西山地、小兴安岭、长白山及其余脉,生境适宜区(P＞0.5)面积为10.96万km2,占东北地区总面积的8.84％;影响苍术分布的6个主要环境因子(贡献率)依次为年均降水量(26.5％)、最暖季平均温度(18.6％)、降水量季节性变异系数(16.6％)、海拔(12.2％)、年平均气温(11％)、最冷季降水量(5.2％),累计贡献率超过90％,水分因子(年均降水量+降水量季节性变异系数)比温度因子(最暖季平均温度+年平均气温)对苍术的分布影响更大;根据对苍术主要生境适宜区的分析,苍术在东北地区可能存在两种气候生态型,即辽西的耐旱型、长白山的耐寒型.综上所述,在发展苍术种植产业的过程中,除了应关注苍术的适宜分布区以外,还应充分考虑不同区域种源的生态需求,以避免由于盲目引种而导致的种植损失.

东北地区是中国野生茶藨子属(Ribes L.)重要的分布区之一,很多资料对该区茶藨子属的记载是不全面甚至是错误的,急需对该地区野生茶藨子属的种类及分布情况进行归纳总结.通过对东北地区野生茶藨子属进行实地考察,查阅《中国植物志》《东北植物检索表》《东北维管束植物考》等志书,相关论文和植物名录,以及植物智、中国植物图像库、中国数字植物标本馆和中国珍稀濒危植物信息系统等网站,结果表明:东北地区野生茶藨子属共有6个亚属22种(含8个变种).黑龙江省野生茶藨子属种类最多,有12种2变种,吉林省有8种4变种,辽宁省有5种4变种,内蒙古自治区东部有7种2变种.东北地区野生茶藨子属主要分布于大兴安岭地区、小兴安岭地区、长白山区和辽东半岛沿岸及岛屿;东北地区该属种类和亚属的数量在水平分布上具有一致性,小兴安岭地区的野生茶藨子属无论在种数上还是在亚属的数量上都是最多的,是东北地区野生茶藨子属的现代分布中心;东北北部地区的茶藨子属以两性花类群为主,而东北南部地区多为单性花类群.该属从低海拔(≤200 m)到高海拔(1 800～2 100 m)均有分布,且多数种类集中分布于海拔300～800 m.该属特有现象十分明显,国内区域特有种多达15种(含6变种),占比68%.东北地区野生茶藨子属种类繁多、资源丰富、分布广泛且发展潜力巨大,但其生存环境面临威胁,应当密切关注其种群数量及分布区域的动态变化,以便采取措施及时予以保护.

落叶松(Larix)是我国的主要造林树种,其适生区的分布在很大程度上受气象要素等环境因子的影响.研究落叶松人工林适生区分布在气候变化下的变迁,可为应对气候变化的林业管理策略提供技术指导和科学依据.选取华北落叶松、日本落叶松、长白落叶松和兴安落叶松为研究对象,搜集整理了它们在中国地区的308条有效分布记录和22个环境因子变量,运用最大熵(MaxEnt)模型探测了制约落叶松人工林分布的主要环境因子及其适生区范围,模拟并分析了 1931-2020年落叶松人工林适生区受气候变化影响的空间分布变化.结果表明:(1)研究选取的MaxEnt模型对落叶松适生区的模拟效果都达到了"极准确"的程度,受试者工作特征曲线面积(AUC值)在0.92-0.977之间.影响落叶松人工林分布的主要环境变量为最湿月降水量、海拔、最湿季度平均温度和温度季节变化方差,累计贡献率达到了 73.8％.(2)当前(1991-2020年)气候条件下落叶松人工林适生区面积为182.34×104km2.其中,高适生区面积为53.57×104km2,占总适生面积的29.38％.高适生区集中分布在长白山脉、大兴安岭、燕山、小陇山、太行山脉以及秦岭-大巴山等地区.(3)1931-1960年期间落叶松的高适生区面积为28.33×104km2,1961-1990年期间为33.10×104km2,当前气候条件下进一步增至53.57×104km2.落叶松适生区的范围在过去90年间整体呈现向北移动的趋势.其中,华北落叶松分布在整体上向北大约移动了 3°,且分布面积显著增加.日本落叶松位于辽宁东部的高适生区向北移动,位于秦岭-大巴山地区的高适生区则没有明显的偏移,但是分布范围却向高海拔地区集中.长白落叶松的适生区范围向北移动了 5°,且分布面积先减少后增加,增加的主要区域是长白山北部.兴安落叶松的适生区范围同样是向北移动,有部分适生区移出了我国北界,这是其适生区面积在近些年减小的主要原因.

白桦(Betu,laplatyphylla)-长白落叶松(Larix olgensis)林是长白山东坡火山爆发后形成的次生林,也是暗针叶林演替系列的重要阶段,研究其优势种群的数量增长和消亡对揭示群落演替过程机理有重要意义.以长白山地区白桦-长白落叶松林优势种群为研究对象,于2020年进行标准地调查获取数据,采用径级代替龄级的方法,通过编制静态生命表,绘制存活曲线和生存分析函数曲线,计算数量动态指数,并引用谱分析和时间序列模型预测,研究了长白山东坡白桦和长白落叶松种群的年龄结构和数量动态特征.结果显示:1)白桦种群径级结构呈典型的倒"J"型分布,Ⅰ龄级个体数量占比高达52.56％;长白落叶松种群结构呈近似钟形.2)种群动态量化分析显示,白桦种群和长白落叶松种群的动态变化指数Vpi均大于0,说明种群均为增长型,但后者V'pi趋近于0,说明受外界干扰时,长白落叶松种群更倾向于稳定型.3)白桦和长白落叶松种群个体死亡率和消失率曲线变化趋势基本一致,存活曲线均为Deevey-Ⅱ型.4)生存分析发现,白桦种群前期(Ⅰ-Ⅳ龄级)锐减,中期(Ⅳ-Ⅶ龄级)稳定;长白落叶松种群前期(Ⅰ—Ⅲ龄级)增长,中期(Ⅲ-Ⅸ龄级)稳定,后期(Ⅸ-ⅩⅢ龄级)衰退.5)谱分析显示,白桦种群和长白落叶松种群基波均最大(1.63和0.85),表明种群天然更新受生物学特性控制.6)随着时间的推移,白桦种群个体数逐渐增多;长白落叶松种群个体数量波动较大但总体呈增加趋势.

目的 研究我国长白山地区啮齿动物土拉杆菌感染情况和细菌种型,进一步了解该地区土拉杆菌感染分子流行病学特征.方法 收集2012-2014年长白山地区宽甸县、集安市林区及林缘耕地捕获的啮齿动物,从鼠脾组织提取DNA,采用巢式PCR方法检测土拉杆菌fopA基因,计算不同地区和鼠种土拉杆菌阳性率.阳性样本用特异性引物(C1/C4)鉴定细菌亚种,并进行测序和比较分析.结果 共捕获野鼠133只,分属6个鼠种.3个鼠种(黑线姬鼠、林姬鼠、大仓鼠)8份样本PCR检测阳性,总阳性率为6.01％.集安市、宽甸县阳性率分别为7.46％、4.54％,不同地区阳性率差异无统计学意义(x2=0.117,P=0.732).不同鼠种间阳性率差异无统计学意义(x2=0.641,P=0.986).对8份阳性样本进行亚种鉴定,表明均属于土拉杆菌B亚种.选择3份阳性样本的序列(JA56、JA33和JA38)作遗传进化分析,fopA基因序列与土拉杆菌B亚种俄罗斯分离株(CP009694.1,CP044004.1)及我国分离株(HM371344.1,HM371343.1)同聚一个分支,序列相似性在99.21％-99.47％.结论 我国长白山部分地区野鼠存在土拉杆菌(B亚种)感染,提示该地区存在土拉杆菌感染风险.

近20年来,东北地区土地利用空间格局变化显著,且该区域处于我国最高纬度地区,是全球气候变化最敏感的区域之一,因此研究气候和土地利用变化对该区域水资源的影响,有助于该区域水资源的可持续管理.本研究基于1990年、2000年和2010年土地利用、气象和土壤数据,结合INVEST模型,研究近20年来东北地区产水量时空分布格局,并采用结构方程模型分析气候、土地利用变化对东北地区产水量的影响.结果表明,在1990-2010年间,中国东北地区产水量先降低后增加;空间尺度上,辽东山区、长白山区产水量较高、中部平原区产水量较低,而大、小兴安岭产水量则介于二者之间;结构方程模型分析表明,降水是导致东北地区产水量时空变化的主要因素,而温度和土地利用变化对研究区产水量的影响较小.

长白山森林源头溪流每年11月至次年4月有约70％的河面被冰覆盖,季节性冻融过程特征明显.为了揭示溪流冻结初期凋落叶分解与底栖动物定殖的关系,在长白山地区1条源头溪流中,利用2种孔径(5和0.3 mm)的尼龙分解袋对色木槭、紫椴、蒙古栎的单一及混合凋落叶进行了为期35 d的分解研究.结果表明:凋落叶质量损失率在单一树种间差异显著,表现为:色木槭＞紫椴＞蒙古栎,而在4种混合凋落叶间差异不显著;除紫椴和3树种混合凋落叶外,粗、细分解袋间凋落叶质量损失率差异不显著;凋落叶混合效应仅出现在紫椴-蒙古栎混合的粗分解袋内;定殖在不同凋落叶分解袋内的底栖动物群落结构差异较大,但撕食者密度在3种凋落叶间差异不显著,撕食者对凋落叶混合效应的响应也不显著.由结果可知,溪流冻结初期微生物是凋落叶的主要分解者,底栖动物的贡献率较低.虽然撕食者密度较低,但撕食者的活动是凋落叶混合效应出现的必要条件.底栖动物对食物和栖息地有一定的选择性,但由于定殖时间较短,凋落叶对撕食者定殖的影响不显著.本研究对源头溪流生态系统的冬季生态过程研究及生态系统管理具有一定的理论意义.

木腐真菌是一类能够降解木材基质并利用其营养物质进行生长的生物类群,在森林生态系统的物质循环中起关键作用,是森林生态系统重要的组成部分.温带次生林生态系统是木腐真菌生长的重要区域,为了解木腐真菌在温带次生林生态系统中的群落组成,本研究选取吉林长白山次生杨桦林、辽宁白石砬子自然保护区、北京东灵山自然保护区、河南宝天曼自然保护区4个具有代表性的温带次生林开展了木腐真菌的调查.结果发现,长白山杨桦林中木腐真菌种类为73种,白石砬子为104种,东灵山为106种,宝天曼为124种,这4个地区的共有物种为18种.4个地区的优势属分别是Phellinus、Trametes、Hymenochaete和Polyporus,分别占各地区总种数的9.8％、6.7％、8.5％和8.1％.比较不同地区寄主频度-物种数的稀疏曲线发现,4个地区优势物种与当地林分中的优势寄主有着明显相关性.从4个地区木腐真菌的多样性、优势寄主选择和降解方式差异来看,林分的树种组成对木腐真菌的群落组成具有关键作用.上述地区多孔菌的属地理成分均以世界广布和北温带分布为主,具有明显的北温带成分区系特征.

苔草沼泽在北半球高纬度地区广泛分布,草丘微地貌是苔草泥炭沼泽普遍存在的外貌特征,草丘和丘间环境差异可能会引起枯落物分解的异质性.为此,选择长白山区敦化东明林场典型臌囊苔草(Carex schmidtii)沼泽为研究对象,采用分解袋法对臌囊苔草枯落物在草丘及丘间位置的分解差异及其影响因素进行研究.结果表明:草丘和丘间枯落物干重损失具有相似的变化趋势,但丘间枯落物总干重损失(40.20％±4.22％)和分解速率(0.0021±0.0001) d-1均高于草丘枯落物总干重损失(21.70％±2.25％)和分解速率(0.0012±0.0001) d-1,且丘间枯落物分解速率具有较大的波动性;草丘和丘间粗孔分解袋枯落物干重损失分别比对应位置的细孔分解袋枯落物干重损失高(1.81％±0.32％)和(2.91％±0.30％),在草丘和丘间枯落物分解速率上,微生物贡献分别是土壤动物贡献的6.37倍和5.65倍,而丘间土壤动物和微生物对枯落物分解速率的贡献分别是草丘的1.79倍和1.59倍.相关分析显示,草丘丘间枯落物干重损失与相应位置积温呈显著正相关(P＜0.05),而枯落物干重损失与草丘水位呈显著负相关(P＜0.05),与丘间水位呈显著正相关(P＜0.05).本研究表明,在草丘微地貌格局下,不同的水热组合影响土壤动物和土壤微生物分布及群落组成,从而对枯落物分解产生影响,而其丘间不稳定的水分环境则是影响苔草泥炭沼泽枯落物分解的关键环境因子.