土壤质量演变与森林次生演替紧密关联,研究长白山林区温带针阔混交林在次生演替过程中的土壤质量演变,可为该区域次生林的恢复与经营提供重要科学依据.本研究以吉林蛟河不同演替阶段温带针阔混交林为对象,探讨了森林次生演替过程中土壤指标变化趋势及土壤质量演变特征.研究发现,土壤全碳和全氮在森林次生演替过程中表现为协同演变,而其他土壤指标随森林演替并不存在统一的响应模式.主成分分析表明,成熟林和老龄林土壤特征逐渐远离中龄林和近熟林.0～10 cm 土层土壤质量指数在不同演替阶段之间无显著性差异,而成熟林10～20 cm 土层的土壤质量指数显著低于其他3个演替阶段.土壤质量指数具有随阔叶树种比例的增加而增加的趋势,阔叶树种比例可以解释10～20 cm 土层63.3％的土壤质量指数变异(P＜0.001).可见,阔叶树种与针叶树种构成比例的改变可能是影响温带针阔混交林次生演替过程中土壤质量演变的重要因素之一.因此,长白山林区温带针阔混交林的森林恢复与经营时,适度增加阔叶树种比例可能有利于土壤质量的维持.

细根是植物吸收养分和水分的主要器官,也是土壤养分归还的重要途径.研究细根的化学计量特征对了解森林生态系统植物-土壤养分循环具有重要意义.以吉林省八家子林业局蒙古栎天然林、天然阔叶混交林和落叶松人工林中龄林为对象,基于15块30 m×30 m样地的林分调查数据以及细根和土壤样品的测定数据,研究了不同林分类型细根和土壤的C、N、P化学计量特征以及两者的关系.结果表明:不同林分的细根和土壤C、N、P化学计量特征差异显著(P＜0.05).3种林分类型细根均受N限制,天然阔叶混交林土壤养分丰富,但蒙古栎天然林土壤P较贫乏.落叶松人工林和天然阔叶混交林的细根化学计量特征与土壤化学计量特征的相关程度明显高于蒙古栎天然林.3种林分的细根C∶N、C∶P和C含量受土壤化学计量特征影响较大.土壤C∶P是影响3种林分细根化学计量特征的最主要因素.研究结果可为长白山林区蒙古栎天然林、天然阔叶混交林和落叶松人工林的土壤养分管理和森林可持续经营提供一定的理论依据.

开展朝鲜百合引种驯化过程中的物候、土壤处理、繁殖、田间管理、病虫害防治研究.结果显示:朝鲜百合野生资源属种群持续衰退种;喜暗棕色森林腐殖土,pH为5.5～7.0 可以正常生长;物候期约140 d,群花期约22 d;种子萌发为子叶出土型;有性繁殖人工辅助授粉可以有效提高种子成熟率,无性繁殖鳞片需进行消毒处理,栽培土壤基质需消毒;病害以危害鳞茎的青霉病为主,虫害主要是东方蝼蛄,林区秋季需防护野猪拱食鳞茎.

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.

为准确估算区域森林碳储量,应用湿烧法测定长白山林区14个主要树种不同器官的有机含碳率,利用分析树种的单木生物量方程计算林木全株的平均含碳率.结果表明:14个树种的全株平均含碳率分别为色木槭44.56%、山杨48.77%、紫椴49.44%、春榆38.59%、风桦49.76%、白桦45.08%、怀槐45. 53%、水曲柳45.37%、胡桃楸45.38%、蒙古栎48.40%、臭冷杉52.20%、樟子松50.26%、落叶松50.79%、红松53.39%,表现为针叶树种含碳率高于阔叶树种;树种全株加权平均含碳率与其器官的平均含碳率相比存在一定差异,差值在1.39%以内;各树种不同器官含碳率变化范围介于33.98% ~53.98%,整体表现为干>枝>根>叶;种内不同器官的变异系数介于1.10% ~7.98%,器官含碳率的种间变异系数介于7.60% ~11.29%.进一步进行多重比较表明:同一树种不同器官的含碳率差异显著性水平不同,没有一定的规律;在器官含碳率水平上,部分树种间存在一定的相似性.

阔叶红松林是长白山林区代表性植被类型,具有较高的生物多样性.研究吉林蛟河阔叶红松林中地表甲虫多样性的时间动态,比较优势类群对时间变化的响应,为森林中地表甲虫的保护与利用提供科学依据.在2012-2013年5月中旬至8月下旬整个地表甲虫的活跃期,利用巴氏罐法在吉林蛟河阔叶红松林4个样地中共采集地表甲虫9849头,隶属于22个科79种,步甲科Carabidae、埋葬甲科Silphidae和隐翅虫科Staphylinidae为优势类群.地表甲虫的物种数、个体数和多样性指数均在7月上旬时达到最高,时间对个体数有显著影响(P＜0.05).地表甲虫多样性各指数间相关性较低,个别种类对环境变化比较敏感.步甲科个体数在7月上旬显著高于其他时间,物种数与个体数的时间动态不一致,步甲科对8月上旬的适应能力强于埋葬甲科和隐翅虫科.埋葬甲科在7月上旬个体数量极显著高于其他各时间(P＜0.01),物种数与个体数的时间动态相一致.埋葬甲科对7月下旬适应能力强于隐翅虫科,其对时间变化的反应最敏感,当环境条件适宜时,其数量能够迅速增加.不同时间隐翅虫科的物种数与个体数变化相对较小,对时间变化的敏感程度最低.由于生活习性的特殊化,使得捕食性和腐食性地表甲虫活跃的高峰期也可能与被捕食者在各时期的数量有关.

为研究红松叶片的养分及生态化学计量学特征的空间分布及其影响因素,依据我国温带阔叶红松林的分布特点,沿纬度梯度,选取长白山(42°27′N)、张广才岭(44°16′N)和小兴安岭(48°05′N)等3个地区的典型阔叶红松老龄林,测定红松叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,及表层土壤(0-15 cm)、中层土壤(15-30 cm)的有机碳(Soc)、全氮(TN)和全磷(TP)含量,分析了其分布特征及其相互关系.结果表明:1)红松叶片C、N、P含量显著高于土壤.表层土壤C、N、P含量变化范围分别为27.6-87.4,2.0-7.2 mg/g和0.26-0.92 mg/g;中层土壤为8.1-59.7,0.7-4.6 mg/g和0.2-0.82 mg/g;而叶片为495.5-507.4,12.7-172.5 mg/g和1.1-2.1 mg/g.2)土壤中的SOC、C/N、C/P均随纬度升高极显著增加,而叶片各元素计量特征随纬度的变化不显著.3)叶片N、P含量分别与土壤N、P含量显著正相关,同时,叶片N与土壤C/N、P与土壤N/P显著相关.相比较而言,红松叶片N、P含量较低,这可能说明阔叶红松林土壤N、P供应不足,而叶片N/P仅为9.9,说明东北阔叶红松林N限制更加明显.本研究为阐明东北温带阔叶红松林的养分供应状况和限制因素,为阔叶红松林区提高红松生产力的管理措施的提出奠定了基础.

东北地区的次生落叶阔叶林一般是由阔叶红松林干扰后形成的,这一群落类型在长白山林区具有广泛的分布.为了解东北次生落叶阔叶林的组成、结构与稳定程度,按照CTFS样地建设标准,于2005年在吉林磨盘山建立了一块5.76 hm2(240 m×240 m)的长期监测样地.本研究以样地内所有胸径(DBH)≥1 cm的木本植物为对象,分析了物种组成、径级结构、主要树种的存活曲线及群落稳定性.结果表明:DBH≥1 cm的木本植物共有39种13368株,隶属于19科31属.重要值≥1的物种有12种,群落树种组成复杂,表现出明显的阔叶混交杂木林特征.种间多度相差较大,稀有种和偶见种的比例分别为23.1％和43.6％.样地内所有个体的径级分布呈倒“J”型,表示群落的生长状态稳定、正常.6个主要树种中花曲柳、蒙古栎、色木槭和怀槐径级结构也呈倒“J”型,胡桃楸近于正态分布,春榆为“L”型分布.结合6个主要树种的存活曲线发现,花曲柳、蒙古栎、色木槭和怀槐为稳定种群,胡桃楸为衰退种群,春榆为增长种群.利用改进M-Godron法对群落的稳定性分析表明,该群落目前处于相对稳定状态.

长白山区位于中国东北东部的山地森林区,地带性植被是阔叶红松林,是我国珍贵木材生产和东北森林带的重要载体,孕育着丰富的物种资源.短短120年来,长白山区广袤的原始森林几乎消失殆尽,被次生林、过伐林和人工林等替代.建国以来,东北的阔叶红松林经营理论与技术在红松更新规律、皆伐与择伐的争论中,在人们对阔叶红松林结构和功能认识不断深入的过程中逐渐完善.但目前红松更新问题依然存在,森林经营依然十分粗放.本文梳理了过去70年来阔叶红松林的经营历史及研究历程,分析当前森林资源类型和经营制度的形成过程,以期为该区天然林可持续经营和质量的精准提升等提供借鉴.

目前,长白山森林的树种组成和林龄结构出现严重失衡:20世纪60年代以来,以红松针阔叶混交林为主的森林顶级群落在加速消失,包括红松在内的重要用材树种所占比例减少,大龄级林木蓄积急剧萎缩.其中,仅红松面积就减少了70.4％;2015年调查表明,各树种中、幼龄林占比达到57.08％,且人工纯林面积增多,长白山森林的质量和功能正处于较低水平;长白山林区原生境重要的用材树种、特用树种及伴生树种有46种达到珍贵和濒危程度.分析珍稀濒危树种的濒危原因,针对保育现状、科研现状提出恢复对策.