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    2017年 第36卷 第11期    刊出日期:2017-11-10
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    2017, 36(11):  0. 
    摘要 ( 134 )   PDF (470KB) ( 98 )  
    研究报告
    沙地樟子松天然林地上碳储量估算及其空间分布特征
    丛俊霞1,郑晓2,3*,朱教君2,3,宋立宁2,3,高西宁1,李秀芬1,闫涛2,3
    2017, 36(11):  2997-3007. 
    摘要 ( 441 )   PDF (2389KB) ( 210 )  
    单一林种碳储量和碳密度的精确估算是区域森林碳储量研究的重要基础。以沙地樟子松天然林为研究对象,采用清查数据、地面调查数据与多源遥感数据相结合,建立林分结构估算方法,在此基础上估算樟子松天然林集中分布区(即内蒙古红花尔基林业局管辖区)樟子松林地上碳储量和碳密度;结合地形要素,探讨其空间分布特征。结果表明:Landsat8 OLI穗帽变换绿度与胸径有较强的相关性,2016年研究区内樟子松天然林面积为70923.30 hm2,地上(干、枝、叶)碳储量总计为3.91 Tg C,平均碳密度55.18 t·hm-2(10.26~148.75 t·hm-2)。受人为干扰和自然要素作用下,碳储量和碳密度呈现随海拔升高先升后降,随坡度增大而减少。因樟子松喜光的生物学特性,碳密度在坡向上表现出阳坡最大,阴坡最小。根据碳储量/碳密度空间分布特征,分区经营可显著提高碳汇。
    造林密度对水曲柳人工林地上生长和细根生物量的影响
    谷加存*,肖立娟,马振东,夏秀雪,高国强
    2017, 36(11):  3008-3016. 
    摘要 ( 272 )   PDF (845KB) ( 113 )  
    密度对林木个体生长和林分蓄积量增长均有重要的影响,但是林分密度与树木根系之间的相互作用并不明确。为此,本研究以黑龙江省帽儿山4种造林密度(处理Ⅰ:株行距:1.0 m×1.0 m,Ⅱ:1.5 m×1.5 m,Ⅲ:2.0 m×2.0 m和Ⅳ:1.5 m×3.0 m)水曲柳(Fraxinus mandschurica Rupr.)人工林为研究对象,在2012—2016年连续测定了林木的胸径和叶生产量(2013、2014和2016年)以及每年的林木枯死状况,并在2013年采用根钻法和内生长法分别对细根(直径≤2.0 mm)和吸收根(直径≤0.5 mm)的现存量和生产量进行了估计。结果表明:密度最低的处理IV中树木分杈率最高(31.55%),平均树高最低;密度次低的处理III中,胸径和树高均高于其他处理。叶生产量随着林龄增加而增大,以处理II中最高。总的林木自然枯死率以密度处理I最高。样地水平上,近5年林木株数保存率与叶生产量、胸径年生长量均为负相关(前者统计上显著)。细根和吸收根的现存量与生产量均以处理IV最高,处理I~IV中吸收根现存量分别为(184.62±17.73)、(146.45±5.59)、(150.32±5.39)和(242.81±19.07) g·m-2。样地水平上,吸收根现存量和生产量均与林分密度负相关(后者统计上显著)。吸收根与叶生产量和胸径年生长量的比值以处理IV中最高,而其他处理间差异则相对较小。综合来看,造林密度2500株·hm-2林分具有最大的平均胸径和树高,最高的株数保存率,以及较为合理的吸收根和叶生产量比例,是本地区最适宜的密度。
    间伐对不同肥力日本落叶松人工林土壤酶活性的影响
    于立忠1,2*,张景普1,2,刘利芳1,2,张金鑫1,2,杨凯1,2
    2017, 36(11):  3017-3027. 
    摘要 ( 228 )   PDF (870KB) ( 50 )  
    间伐是人工林培育的重要措施之一,其在促进林分地上生长的同时,也对土壤产生重要影响,尤其是对土壤微生物与土壤酶活性等产生影响。为了明确间伐对日本落叶松人工林土壤酶活性的影响规律,本文以辽宁东部山区不同土壤肥力日本落叶松(Larix kaempferi)人工林为研究对象,通过设置不同强度的间伐试验(对照:未间伐,中度间伐:25%,强度间伐:50%),分析间伐2年后土壤酶活性的动态变化。结果表明:(1)不同肥力日本落叶松人工林的酚氧化酶活性在秋季最高,外切葡萄糖苷酶(PNC)、β-葡萄糖苷酶(PNG)、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶活性在春季最高;(2)中度间伐显著提高肥力较差日本落叶松人工林表层酚氧化酶和NAG活性,中度和强度间伐显著降低该林分的亚表层PNG、NAG和酸性磷酸酶活性;(3)日本落叶松人工林土壤5种酶与全碳、全氮和无机氮均呈显著正相关,与pH值呈显著负相关。中度间伐显著降低了肥力较差日本落叶松人工林土壤酶与无机氮的相关性,而强度间伐却显著降低了土壤酶与全碳、有效磷的相关性;强度间伐只显著提高了肥力较好日本落叶松人工林土壤酶与全磷的相关性。综上,从提高土壤酶活性的角度,土壤肥力较差的日本落叶松人工林适合中度间伐,而土壤肥力较好的日本落叶松人工林更适合强度间伐。
     
    油松和蒙古栎混交对土壤微生物群落功能多样性的影响
    邓娇娇1,2,周永斌1,2,殷有2,张淞著2,朱文旭2*
    2017, 36(11):  3028-3035. 
    摘要 ( 261 )   PDF (1353KB) ( 92 )  
    土壤微生物是陆地生态系统中维持土壤生产力的重要组分。因此,深入了解不同环境中土壤微生物群落功能多样性的作用,对于整个生态系统的研究具有重要意义。为了探讨油松(Pinus tabuliformis Carr.)、蒙古栎(Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.)混交林造林模式对土壤微生物群落功能多样性的影响,运用BiologEco技术,对辽宁省建平县油松人工纯林(YC)、无植物种植土壤(NP)以及油松蒙古栎人工混交林(YM)土壤微生物代谢功能多样性进行研究,探讨不同类型林分对土壤微生物群落的影响。结果显示:不同类型林分的土壤微生物群落代谢活性差异显著,总碳源的利用能力(AWCD)的顺序为:YM>YC>NP。不同类型林分的土壤微生物对六大碳源的利用率存在差异,YM对L-天门冬酰胺、L-苯基丙氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸、吐温40、D-半乳糖酸-γ-内脂、苯乙胺、D-葡萄糖胺酸、4-羟基苯甲酸、γ-羟基丁酸的利用能力显著高于YC (P<0.05),YC又显著高于NP。主成分分析显示,糖类和氨基酸类碳源是影响微生物活性的重要碳源。3种林分类型土壤微生物Shannon指数无明显差异,物种McIntosh指数依次为YM>YC>NP,Simpson指数YM和YC无明显差异,二者均显著高于NP。结果表明,油松-蒙古栎混交林可以显著提高土壤微生物的活性。
    林农复合对沙地樟子松人工林土壤团聚体、有机碳及微生物生物量碳分配的影响
    郭鑫炜1,2,李志远1,2,秦胜金1,2,周永斌1,2,魏亚伟1,2*
    2017, 36(11):  3036-3042. 
    摘要 ( 269 )   PDF (670KB) ( 67 )  
    为探究林农复合对土壤团聚体、土壤有机碳、土壤微生物生物量碳的影响,在辽西地区选取樟子松花生、樟子松谷子、樟子松纯林(对照)为研究对象,对其土壤团聚体、团聚体有机碳、土壤微生物生物量碳以及土壤有机碳含量及其分布特征进行研究。结果表明:(1)研究区土壤团聚体以0.053~0.25 mm粒级为主,占团聚体总量的37%~45%,其中樟子松谷子的大团聚体(>0.25 mm粒级)含量最高。(2)两种林农复合各粒级团聚体有机碳含量变化显著不同(P<0.05),樟子松花生团聚体有机碳随粒径增大呈现“倒N”型分布,而樟子松谷子土壤团聚体有机碳随粒径增大呈现“N”型分布。(3)0~20 cm表层土壤微生物生物量碳和有机碳含量大小顺序为:樟子松谷子>樟子松纯林>樟子松花生。(4)试验区土壤有机碳的积累主要受0.053~0.25 mm和>2 mm粒级团聚体含量的影响;另外,0~50 cm土壤剖面微生物生物量碳和有机碳相关分析表明,樟子松谷子土壤微生物生物量碳与有机碳具显著相关性,而在樟子松-花生复合林地内无显著相关性;这说明不同营林措施对土壤有机碳和微生物的影响存在差异。综上,辽西地区樟子松-谷子复合措施有利于改善土壤结构,促进大团聚体的形成,对提高土壤保水、供肥能力,实现对土壤的保护和可持续利用具有较为明显的作用。
     
    辽东山区次生林林窗大小对土壤微生物量碳、氮、磷的影响
    肖建强1,2,3,张维维1,2,3,于立忠1,2,杨凯1,2*
    2017, 36(11):  3043-3048. 
    摘要 ( 324 )   PDF (597KB) ( 93 )  
    林窗干扰是次生林更新和演替过程的重要干扰类型,影响土壤的养分供应。为明确温带次生林林窗大小对土壤养分循环过程的影响,以辽东山区典型次生林内形成时间为6年的大、中、小(90~670 m2)人工林窗为研究对象,测定了生长季不同大小林窗内0~20 cm土层土壤微生物量碳、氮、磷。结果表明:与对照样地相比,大、中、小林窗0~10和10~20 cm土层土壤微生物量碳、微生物量磷、微生物量碳/全碳和微生物量磷/全磷无显著差异,且不同大小林窗间土壤微生物量碳、氮、磷以及微生物量碳/全碳、微生物量氮/全氮、微生物量磷/全磷均无显著差异。与对照样地相比,中林窗(290 m2)10~20 cm土层土壤微生物量氮和微生物量氮/全氮显著升高,表明中林窗促进了10~20 cm土层土壤氮素的循环和有效氮素的供应。
    辽东落叶松人工混交林凋落物混合分解特征
    李英花1,2,3,周莉1,3*,吴健1,2,3,周旺明1,3,代力民1,3,卢正茂4,黄利亚5
    2017, 36(11):  3049-3055. 
    摘要 ( 356 )   PDF (565KB) ( 98 )  
    凋落物分解过程中的养分释放对土壤质量、养分平衡和生产力的可持续维持发挥着重要作用。2015年5月,以辽东山区日本落叶松(Larix kaempferi)红松(Pinus koraiensis)和日本落叶松赤杨(Alnus japonica)人工混交林为研究对象,采用凋落物网袋法将落叶松分别与红松、赤杨叶片凋落物以75∶25、50∶50和25∶75比例混合,研究不同类型、不同比例的混合凋落物对其分解速率以及养分动态变化的影响。结果表明:在单一植物凋落物的分解过程中,赤杨叶片质量损失最高,分解最快;而红松叶片质量损失最低,分解最慢。凋落物混合分解对氮素释放的影响中,3种比例的落叶松与赤杨叶片的混合凋落物均表现出抑制作用,而落叶松与红松叶片混合凋落物(以25∶75比例混合)表现出促进作用。因此,落叶松在与红松、赤杨混合分解时产生了“非加和效应”,并且其分解过程中氮和磷的养分释放状况受混合比例影响。
    林下植被去除对樟子松人工林土壤酶活性的影响
    郑琳琳1,2,赵琼1*,曾德慧1
    2017, 36(11):  3056-3063. 
    摘要 ( 363 )   PDF (696KB) ( 121 )  
    林下植物是森林生态系统的重要组分,在调节森林养分循环中起重要作用。本研究以科尔沁沙地樟子松人工林为对象,研究了林下植被去除对土壤微生物量、参与碳氮磷矿化的6种水解酶活性以及有效氮磷含量的影响。结果表明,林下植被去除显著降低了夏季(8月份)所有酶活性以及土壤微生物量碳、微生物量磷和有效磷含量,而在春季(5月份)仅显著降低了土壤β-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性,对其他酶活性、微生物量以及有效氮磷含量无显著影响。结果表明,保留林下植被能有效促进樟子松人工林土壤微生物活性和土壤碳氮磷转化,维持植物生长期养分供应。
     
    辽宁东部山区落叶松人工林非生长季土壤CO2释放动态
    尤文忠1,魏文俊2*,张慧东2,王睿照2,颜廷武2,毛沂新2
    2017, 36(11):  3064-3071. 
    摘要 ( 200 )   PDF (2110KB) ( 88 )  
    辽宁东部山区冬季寒冷漫长,而且秋冬交替和冬春交替时期表层土壤冻融交替频繁发生,其对土壤CO2释放的影响特征还不明确。以该区典型森林类型长白落叶松(Larix olgensis Henry)人工林为研究对象,在2010—2014年期间额定非生长季冻融交替期和冻结期土壤呼吸速率(Rs)动态变化特征,并量化各时期土壤CO2释放量(FCO2)的贡献。结果表明:非生长季Rs总体呈现出“U”型的变化规律,并且秋冬冻融交替期土壤呼吸速率明显大于冬春冻融交替期。非生长季年际间Rs的差异较大,年平均Rs在(0.42±0.02)~(0.72±0.04) μmol CO2·m-2·s-1Rs与10 cm深度土壤温度(T10)和空气温度(Ta)呈现相似的动态变化规律并且具有显著的正相关关系。指数模型能够较好地拟合非生长季RsT10的变化规律,且2010/2011和2011/2012年的拟合效果优于2012/2013和2013/2014年,冻融交替期的拟合效果要优于冬季冻结期。2010—2014年期间4个非生长季FCO2分别为137、92、100和159 g C·m-2,年际间差异大。非生长季各时期FCO2总体上为秋冬冻融交替期最多(29.66~63.48 g C·m-2),冬春冻融交替期次之(14.57~21.48 g C·m-2),秋冬冻融交替期FCO2是冬春冻融交替期的1.68~4.36倍,二者的累计贡献率在47.69%~54.66%。冻融交替作用对于非生长季FCO2动态的贡献不可忽视,而秋冬和冬春2个冻融交替期对于FCO2的影响也存在较大差异,秋冬冻融交替期激发土壤释放CO2的能力比冬春冻融交替期更强。研究结果将有助于更好地理解我国东北地区非生长季森林土壤碳排放的规律。
    Cd胁迫下外生菌根菌对樟子松生理指标和根际土壤酶的影响
    尹大川1*,邓勋2,宋小双2,祁金玉1
    2017, 36(11):  3072-3978. 
    摘要 ( 239 )   PDF (515KB) ( 180 )  
    本研究采用盆栽试验法,研究了不同浓度Cd胁迫下,接种外生菌根菌——褐环乳牛肝菌(Suillus luteus)对樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)苗期植株的生长及叶绿素含量、抗氧化酶(CAT、POD和SOD)活性、细胞渗透调节物质(可溶性糖、MDA和游离脯氨酸)含量和根际土壤酶(过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶)活性的变化。结果表明:1年生樟子松苗木在Cd胁迫1个月后,接菌处理组无论在苗木生长、抗氧化酶活性方面均高于对照组,且大部分指标达到显著差异水平(P<0.05)。各接菌处理组菌根侵染率达48.0%以上。抗氧化酶活性方面,CAT和POD活性呈现出随着胁迫程度的加深,先下降后上升的变化趋势,SOD活性则呈现出地上与地下部分“上下对称”的变化趋势。同时,通过对各处理组苗木细胞渗透调节物质的定量测定,接菌处理组的细胞受破坏程度显著低于不接菌处理组。对苗木根际土壤酶分析结果表明,Cd胁迫下,施加外生菌根菌可以有效提高樟子松根际土壤酶的活性(尤其是脲酶),进而起到增加樟子松根际土壤生物活性作用。综上,接种外生菌根真菌对樟子松缓解重金属Cd胁迫具有明显的促进作用。Cd胁迫下,外生菌根可以有效正向调节樟子松的生长、抗氧化胁迫能力并提高苗木细胞渗透调节作用,进而提高苗木对重金属的耐受性和提高苗木根际土壤生物活性。本研究可以为重金属污染土地的有效治理和利用木本植物修复改良重金属污染土壤提供参考。
    6种树种叶片叶绿素荧光动力学参数对土壤水分变化的响应
    张国盛1*,郝蕾1,闫子娟1,赵鑫1,王颖3,白玉荣2,李小龙4
    2017, 36(11):  3079-3085. 
    摘要 ( 314 )   PDF (997KB) ( 114 )  
    采用便携式调制叶绿素荧光仪(MiniPAM),于2015年生长季节对6种固沙树种:沙柳(Salix psammophila C. Wang et Ch.Y. Yang)、黄柳(Salix gordejevii Y.L. Chang et Skv.)、沙枣(Elaeagnus angustifolia L.)、掌裂草葡萄(Ampelopsis aconitifolia var. glabra Diels)、紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)和沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus (Maxim. ex Kom.) S.H. Cheng)叶片叶绿素荧光动力学参数的日变化进行了测定,探讨其对土壤水分胁迫的响应。结果显示:量子产量(Yield)、相对光合电子传递速率(ETR)、最大量子产量(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数(NPQ)的日变化呈单峰型,Yield、ETR和Fv/Fm值随着土壤体积含水量的降低而降低,NPQ随着土壤体积含水量的降低而增加,这意味着叶绿素荧光动力学参数可作为抗逆性评价的指标。Fv/Fm值变化量对土壤水分变化响应最为敏感,6种树种呈现沙冬青>沙柳>黄柳>掌裂草葡萄>紫穗槐>沙枣的趋势,即旱生树种对土壤水分变化最为敏感,其次是中生或湿生树种。
    长白山苔原带植被变化与土壤微生物、酶活性及土壤肥力的相关性
    张英洁1,靳英华1*,谷晓楠1,许嘉巍1,陶岩1,贺红士1,2,王嫒林1,刘羽霞1,牛莉平1
    2017, 36(11):  3086-3093. 
    摘要 ( 411 )   PDF (638KB) ( 133 )  
    全球变暖背景下长白山苔原带多种草本植物入侵,植被显著发生变化。本研究通过测试苔原植被不同变化阶段的土壤微生物、土壤酶活性和土壤肥力,分析苔原带植被变化带来的土壤中微生物群落结构、酶活性的变化,研究土壤中微生物群落结构、酶活性对土壤肥力的影响,以及土壤肥力的变化对苔原带植被变化的可能作用。研究表明:(1)苔原带植被从类型Ⅰ(稳定型,草本植物相对盖度<5%)到类型Ⅴ(强烈变化型,草本植物相对盖度>70%)的植被变化过程中,土壤微生物、土壤酶活性随之相应变化。其中,从类型I到类型Ⅳ(变化型,草本植物相对盖度为30%~70%)的植被变化过程中,土壤微生物PLFAs及酶活性持续增加;但从类型Ⅳ到类型V的植被变化过程中,土壤微生物PLFAs减少,酶活性降低;(2)苔原土微生物PLFAs(及酶活性)变化引起土壤肥力明显变化,土壤微生物PLFAs(及酶活性)增加,土壤有机质分解加快,速效养分增加;(3)鉴于土壤肥力提高有利于草本植被入侵,推断土壤微生物及酶活性和植被变化之间存在一个由正反馈向负反馈的转化过程,土壤微生物和土壤酶活性变化是长白山苔原植被变化的重要影响因子。
    大兴安岭火后不同恢复时期土壤微生物生物量动态变化
    孙龙,武广源,胡同欣
    2017, 36(11):  3094-3101. 
    摘要 ( 309 )   PDF (843KB) ( 107 )  
    林火作为我国北方森林生态系统的重要干扰因子,随着全球气候变暖,其影响将更为严重。本文对大兴安岭地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林重度火烧迹地3块不同恢复阶段1个生长季土壤微生物生物量氮、碳的动态变化进行了调查。结果表明:在整个生长季,土壤微生物生物量氮、碳都呈现先增加后减少的趋势,而且土壤上层微生物生物量氮、碳都高于土壤下层。火后3年和火后28年土壤上、下层微生物生物量氮高于对照样地,火干扰后9年土壤上、下层微生物生物量氮低于对照样地;火后3年土壤上、下层微生物生物量碳低于对照样地;火后9年和28年微生物生物量碳高于对照样地。火后不同恢复阶段土壤微生物生物量氮、碳在6月份达到峰值,然后在生长季中呈下降趋势。火后9年土壤上层微生物生物量碳与磷(P)含量呈显著负相关关系,火后9年土壤下层和火后28年土壤上层微生物生物量氮与土壤含水量呈正相关。本研究结果将为研究中国北方森林系统火后土壤微生物生物量氮、碳的动态变化及其火后的主要影响因子提供数据基础。
    长白山区典型植被类型物种多样性空间分布的尺度效应
    曹琳琳1,2,3,苏宝玲1,周旺明2,3,于大炮2,3,吴健2,3,毕建华1,2,3,黄利亚4,代力民2,3*
    2017, 36(11):  3102-3108. 
    摘要 ( 392 )   PDF (748KB) ( 91 )  
    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。
    辽东山区不同森林类型生态化学计量特征
    毕建华1,2,3,苏宝玲1,于大炮2,3,吴健2,3,曹琳琳1,2,3,代力民2,3,周莉2,3*
    2017, 36(11):  3109-3115. 
    摘要 ( 381 )   PDF (745KB) ( 64 )  
    森林生态系统化学计量对于阐明养分元素在生态系统中的供应状况及其耦合关系,揭示影响森林结构与功能恢复的限制性因子具有重要作用。本研究以辽东山区主要森林类型——次生阔叶混交林、柞树林、油松林和落叶松人工林、红松人工林为研究对象,通过测定叶片、凋落物和土壤的C、N、P含量,分析了不同林型的化学计量特征及差异。结果表明:1)不同林型的C、N、P含量差异显著,且各林型叶片和凋落物C、N、P含量均大于土壤;其中阔叶混交林土壤N含量最高,而柞树林土壤N含量最低。2)5种林型C∶N和C∶P变化趋势均为凋落物>叶片>土壤,N∶P为叶片>凋落物>土壤;其中叶片N∶P平均值为12.16,表明该地区植物生长可能存在N限制。阔叶混交林和柞树林与油松林、落叶松林和红松林N∶P差异显著,前者受N、P共同限制,后者受N限制。3)辽东山区森林植被叶片与凋落物的N、P、C∶N和N∶P均表现为正相关关系,土壤与叶片和凋落物N、C∶N均呈负相关关系。本研究表明,理解养分元素在“植物-凋落物-土壤”之间的生态化学计量特征,对于揭示整个森林生态系统的养分状况和生物化学循环过程极为重要。
    干旱胁迫对杨树幼苗氮磷化学计量特征及分配格局的影响
    王凯1*,李依杭1,姜涛2,姚宏佳1,詹舒婷1
    2017, 36(11):  3116-3122. 
    摘要 ( 281 )   PDF (545KB) ( 119 )  
    以1年生杨树幼苗为研究对象,采用盆栽控水法,设置适宜水分、轻度、中度和重度胁迫处理(即田间持水量的80%、60%、50%和40%),研究干旱胁迫对杨树幼苗不同器官氮磷化学计量的影响。结果表明:与适宜水分处理相比,随着干旱胁迫时间延长,叶N含量先降低后增加,茎N含量先下降后无显著差异,根N含量下降;叶和茎P含量先降低后升高,根P含量增加;叶和茎N/P先升高后降低,根N/P下降。根茎叶之间的N或P含量呈显著正相关(P<0.05),而各器官的N与P含量间均无显著相关性(P>0.05)。N含量和N/P在各器官顺序为叶>茎和根,P含量在各器官中无显著差异。各器官N含量和N/P变异系数为根>茎>叶;P含量变异系数在各器官相似。研究表明,随干旱胁迫加剧,杨树幼苗生长受N元素的限制作用增强;N在叶和茎中的变异程度小于P,而根中N和P的变异性相近。
    长白山濒危植物牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum)种群数量特征与动态分析
    金慧,赵莹,尹航*,秦立武,刘丽杰,王超,贾翔,李冰岩
    2017, 36(11):  3123-3130. 
    摘要 ( 437 )   PDF (609KB) ( 83 )  
    牛皮杜鹃为国家Ⅲ级重点保护植物,种群数量有限,处于濒危状态。本文运用种群静态生命表、存活曲线、个体数量动态预测等方法分析了长白山高山苔原带不同海拔牛皮杜鹃种群数量特征及动态发展趋势。结果表明:1)牛皮杜鹃种群大小级结构呈纺锤形,属衰退型种群;2)随海拔升高,种群增长潜力逐渐减小,非完全随机干扰下,种群增长潜力有限,低海拔的Vpi″接近于0;3)种群存活曲线趋于Deevey Ⅲ型,高海拔出现较高的死亡率和致死力,种群退化明显;4)在经历1、2、4个龄级后,Ⅳ龄级个体数量会不同程度增加,种群在生长后期个体数量得到补充;5)牛皮杜鹃种群数量主要靠自身匍匐生根形成分株来维持。整个种群向大龄级个体集中,高海拔面临较强的环境胁迫,会比中低海拔更早进入衰退期。导致其濒危的可能原因是牛皮杜鹃的生物学特性及人为干扰。
    长白山鱼鳞云杉径向生长对气候响应的海拔差异
    王守乐1,2,赵媛1,2,盖学瑞1,2,王晓雨1,2,于大炮1*,周旺明1,周莉1,代力民1
    2017, 36(11):  3131-3137. 
    摘要 ( 237 )   PDF (634KB) ( 61 )  
    为了弄清树木径向生长对气候响应的稳定性及其海拔差异,本研究以长白山自然保护区北坡3个海拔(1200 m(低海拔)、1400 m(中海拔)和1600 m(高海拔))的鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)为研究对象,利用年轮学方法分析了其径向生长的年际变化与气候的关系及其动态。结果表明,鱼鳞云杉的总体气候敏感度不高,在0.12~0.16之间,相比较而言,低海拔鱼鳞云杉的气候敏感度较大。鱼鳞云杉径向生长主要与5月的最高温度呈正相关,而中、低海拔鱼鳞云杉还与当年5月降水呈显著负相关。在3个海拔,鱼鳞云杉径向生长与气候的关系都不是稳定的。自1986年以来,5月平均最高温度表现出降低的趋势,导致高海拔鱼鳞云杉生长与5月温度的相关性减弱,且敏感性由显著相关到不相关的转折点位于5月均温的11.8 ℃,最高温度的19.9 ℃;中、低海拔鱼鳞云杉与5月降水相关性增强主要受近年来5月份降水量增加的影响,相关性发生转折的5月降水量为72.2 mm。本研究为鱼鳞云杉年轮气候重建、气候变化情境下的生长预测等提供了数据参考。
    长白山区森林景观格局动态
    王美玲1,2,张继超1,王舶鉴2,3,王诗洋2,3,郝占庆2,王绪高2*
    2017, 36(11):  3138-3147. 
    摘要 ( 338 )   PDF (2642KB) ( 90 )  
    本文以长白山国家级自然保护区及其外围的4个林业局为研究区,基于2004年和2015年的Landsat遥感影像数据,分析了保护区与周边林业局的森林景观格局在空间分布、形状、破碎化程度和多样性等方面的变化。结果表明:长白山保护区与周边林业局之间的森林景观格局变化既有一致性,也存在着差异。与2004年相比,2015年保护区与周边林业局的林地景观形状均变得简单规则,针叶林景观面积减少,主要转变成了针阔混交林。保护区内林地总面积基本不变,而保护区周边林业局内的林地总面积共减少了7326 hm2,转出的林地主要变成了耕地,其次是裸地及采伐地和建设用地。保护区及周边林业局普遍表现为景观破碎化加重,景观异质性和景观多样性增加,受人为干扰明显。另外,不同林业局之间的景观格局变化不一致。例如,白河林业局内林地景观形状趋于简单规则,破碎化得到改善,而泉阳和松江河林业局却表现出相反的趋势。
    土壤养分对辽东山区主要阔叶树种幼苗生长的影响
    王静1,2,3,徐爽1,2,闫涛1,2,3,马维娟4,闫巧玲1,2*
    2017, 36(11):  3148-3159. 
    摘要 ( 199 )   PDF (933KB) ( 265 )  
    将人工针叶纯林诱导形成针阔混交林、促进阔叶树种在针叶林内的更新是解决辽东山区针叶纯林问题的关键。幼苗生长是树种更新过程的重要环节、决定着植物更新成功与否,而且对环境变化较敏感;土壤养分的变化是影响幼苗生长的主导因子之一。本文以辽东山区3种主要阔叶树种(胡桃楸Juglans mandshurica、花曲柳Fraxinus rhynchophylla和蒙古栎Quercus mongolica)幼苗为研究对象,初步探讨3种树种幼苗在3种林型(针叶(落叶松、红松)人工林、次生林(参照))土壤下的生长状况及其与土壤养分的关系。结果表明:除花曲柳外,其他2种阔叶树种幼苗各部位器官的生物量在不同林型土壤下未表现出显著差异;而且胡桃楸幼苗根、茎、叶的养分含量与土壤养分之间几乎无显著相关性(P>0.05)。但是,蒙古栎和花曲柳幼苗的根茎叶生物量分配和养分含量均与土壤养分显著正相关(P<0.05)。比较3种幼苗叶片的N/P发现,生长在次生林土壤(N/P=10.7)和红松人工林土壤(N/P=11.6)的胡桃楸幼苗生长可能受到N限制;生长在次生林土壤(N/P=25.0)和落叶松人工林土壤(N/P=19.4)的花曲柳幼苗生长可能受到P限制;蒙古栎幼苗生长并未表现出N或P限制。上述结果表明,花曲柳和蒙古栎幼苗生长对土壤养分变化的响应较大,而胡桃楸幼苗在落叶松人工林下的生长不易受到土壤养分的限制。今后研究中,需要探讨可能影响针叶林内的阔叶树种幼苗生长的其他因素(例如:光照、温度等),进而为促进阔叶树种在针叶林内的幼苗更新提供全面参考。
    蒙古栎叶片光合作用随叶龄的变化及其与叶片功能性状的关系
    崔西甜1,2,袁凤辉1*,王安志1,关德新1,吴家兵1,金昌杰1
    2017, 36(11):  3160-3167. 
    摘要 ( 330 )   PDF (714KB) ( 49 )  
    叶片光合能力直接决定着植物生产力的高低,它既受外界环境条件的影响,也受叶片内部因素的制约。本文以“日”为单位对叶龄进行度量,从爆芽日开始,对蒙古栎光合作用参数随叶龄的变化及其与叶片功能性状的关系进行了分析。结果如下:(1)蒙古栎叶片生长季初期(爆芽后3日内)其呼吸速率大于光合速率,净光合速率为负值;生长季中期,光合参数Pmax(最大净光合速率)、Jmax(CO2饱和时最大净光合速率)、Vcmax(最大Rubisco催化反应速率)的变化主要受环境因子(降雨、土壤含水率)的影响。(2)整个生长季初期,光合参数与叶绿素含量及叶面积呈极显著正相关(P<0.01);生长季初期爆芽阶段光合参数与比叶重呈负相关,生长季初期展叶阶段光合参数与比叶重呈正相关,在生长季初期叶片完全展开后,光合参数与比叶重呈负相关;生长季中期,所有的光合参数与叶片功能性状无显著相关性;生长季后期,光合参数与叶片功能性状均呈显著正相关(P<0.05)。建议今后研究中,考虑根据叶片的生长过程分阶段探讨其光合能力及其生理生化影响机制,以增加森林生态系统碳收支估算的准确性。
    小叶锦鸡儿幼苗非结构性碳水化合物积累及分配对干旱胁迫的响应
    雷虹1,王凯1*,田浩1,高翔1,赵立仁2
    2017, 36(11):  3168-3175. 
    摘要 ( 317 )   PDF (686KB) ( 32 )  
    以2年生小叶锦鸡儿幼苗为研究对象,采用盆栽控水法,设置适宜水分、轻度、中度和重度胁迫处理(即田间持水量的80%、60%、40%和20%),探讨小叶锦鸡儿幼苗在干旱胁迫历时15、30、45和60 d各器官非结构性碳水化合物(NSC)的响应规律。结果表明:不同干旱胁迫处理程度与时间对小叶锦鸡儿幼苗叶片、茎、粗根和细根可溶性糖、淀粉及总NSC含量均具有显著交互作用。轻度胁迫下,各器官可溶性糖、淀粉及总NSC含量在胁迫30 d时均显著低于适宜水分处理,细根可溶性糖和粗根淀粉含量在胁迫60 d时显著高于适宜水分处理。中度胁迫下,随着胁迫时间延长,茎和粗根可溶性糖含量先低于适宜水分处理,而后逐渐增加;与轻度胁迫处理相比,叶片、茎和细根可溶性糖含量增加,茎和粗根淀粉含量降低。重度胁迫下,各器官淀粉含量在胁迫15 d时显著低于适宜水分处理;在胁迫60 d时显著高于适宜水分处理。以上结果说明,小叶锦鸡儿幼苗通过调整各器官NSC积累及分配应对不同干旱环境。
    成年侧柏和刺槐对春季干旱的适应策略
    王凯*,赵成姣,邓杰,张莹,高爽
    2017, 36(11):  3176-3181. 
    摘要 ( 264 )   PDF (493KB) ( 64 )  
    本研究以成年侧柏和刺槐为对象,分析春季干旱胁迫对叶片、根系形态和生理特性的影响,比较2树种在干旱胁迫下的适应策略。结果表明:春季干旱胁迫下,侧柏叶片脯氨酸和可溶性蛋白含量及SOD和POD活性显著低于刺槐叶片(P<0.05),可溶性糖含量和CAT活性显著高于刺槐叶片(P<0.05),两树种叶片丙二醛含量无显著差异(P>0.05);侧柏根系脯氨酸和可溶性蛋白含量及POD和CAT活性显著低于刺槐根系(P<0.05),可溶性糖和丙二醛含量显著高于刺槐根系(P<0.05)。侧柏比叶重和根系活力显著高于刺槐(P<0.05),刺槐根长密度和根面积指数显著高于侧柏(P<0.05)。这说明春季干旱胁迫下成年侧柏和刺槐的渗透调节物质含量及抗氧化酶活性不同,春季干旱对两树种叶片伤害程度相似,而对侧柏根系伤害更大;成年侧柏主要采取耐旱策略,刺槐主要采用避旱策略。
    辽西北沙地樟子松树干液流的变化特征及其影响因素
    卢志朋1,2,魏亚伟1,2,李志远1,2,郭鑫炜1,2,周永斌1,2*
    2017, 36(11):  3182-3189. 
    摘要 ( 339 )   PDF (693KB) ( 83 )  
    树干液流是量化植物蒸腾耗水的基本指标。本研究于2015年5—10月采用FLGSTDP热扩散式树干液流计对辽西北半干旱区的沙地樟子松树干液流进行连续观测,同时结合林内小气候观测系统,探讨樟子松树干液流的动态变化特征及其影响因素。结果表明:树干液流速率和日累积量均为晴天>阴天>雨天,树干液流速率变化均呈“倒U”型,晴天时出现“光合午休”现象;不同月际间(5—10月),树干液流速率与月累积量为7月>6月>8月>5月>9月>10月;不同季节间,树干液流启动时间夏季比秋季早1 h左右,且树干液流速率夏季>秋季。树干液流受气象因子的影响较大,其中光合有效辐射、空气温度、饱和水汽压差(VPD)和风速与树干液流呈显著正相关,空气相对湿度则相反;土壤温度和含水量对树干液流的影响较为复杂,随时间(月际)、天气状况(阴天、晴天和雨天)和土层深度(5、10、20、40和100 cm)的变化而变化,其中,生长季期间和不同月际间(5—10月)、表层土壤温度(0~10 cm)与树干液流均呈显著正相关,深层土壤(20~100 cm)则相反;生长季前(5月)和生长季末期(10月),树干液流随土壤水分的增多而增加,生长季期间(6—9月)则相反,树干液流随土壤含水量的增加而减弱。
    低养分基质下沙地柏和樟子松苗木对遮荫的响应
    孟鹏*
    2017, 36(11):  3190-3198. 
    摘要 ( 235 )   PDF (756KB) ( 38 )  
    为了研究遮荫对贫瘠土壤上生长的植物存活率、相对生长率(RGR)、生物量分配模式及光合特性的影响,本文以耐荫的沙地柏和不耐荫的樟子松苗木为试材,进行全光和不同遮荫处理(35%、65%和95%),遮荫处理时间为2个生长季。结果表明,随着光照强度减弱,沙地柏的存活率和生长量没有明显变化,总生物量和RGR均呈先上升后下降的趋势,且RGR指标均为正值,茎根比显著提高;而樟子松存活率和生长量显著降低,总生物量和RGR一直呈下降趋势,且95%遮荫率下RGR为负值,茎根比显著降低。沙地柏的最大光化学效率(Fv/Fm)对遮荫更加敏感,在35%遮荫率下就显著增加,而樟子松在65%遮荫率时才开始显著增加。JIP测定进一步表明,遮荫下沙地柏标准化荧光值(Vt)从O相到接近P相的过程中均明显低于全光照(CK),电子越过QA的能量占反应中心捕获能量的比例(ψo)、用于电子传递的量子比率(ψEo)均提高,且质体醌库(Sm)变大,质体醌库还原速率(Sm/Tfm)提高、初级醌受体被还原的次数(N)增多,单位激发态面积用于电子传递的能量(ETo/CSo)增加、反应中心数目(RC/CSo)增多,单位反应中心电子传递的能量(ETo/RC)增加,同时单位激发态面积(DIo/CSo)和单位反应中心(DIo/RC)的热耗散的能量均降低,最终导致其性能指数(PIABS, PICSo, PICSm)明显高于全光照。遮荫下樟子松标准化荧光值从O相到接近P相的过程中均明显高于CK,除热耗散指标外以上这些荧光参数与CK没有明显差异,甚至更低,而DIo/RC指标保持不变,最终导致其性能指数(PIABS, PICSo, PICSm)与CK没有明显差异。以上结果暗示,沙地柏在较低的光强下能维持较高的生长量,通过维持正向碳平衡保持了较高的存活率,增加了地上生物量的比例,提高了光反应阶段电子传递的能量水平;而樟子松碳收支失衡导致了较低的存活率,地上生物量比例下降,电子传递的能量水平降低。
    我国温带次生林生态系统中木腐真菌群落组成特征
    李通1,2,李俊凝1,2,魏玉莲1*
    2017, 36(11):  3199-3208. 
    摘要 ( 259 )   PDF (959KB) ( 204 )  
    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。
    长白山阔叶红松林优势树种的木腐真菌群落结构特征
    魏玉莲1*,李通1,2
    2017, 36(11):  3209-3215. 
    摘要 ( 304 )   PDF (831KB) ( 56 )  
    木腐真菌是森林生态系统中非常重要的组成部分,能够降解倒木,实现生态系统中的物质循环。长白山阔叶红松林林分结构复杂,林内植物种类多样,倒木数量极多,为木腐真菌的生长提供了丰富的基质。为了解该林分中不同树种对木腐真菌的影响,本研究选取了长白山自然保护区25 hm2永久性大样地中325块20 m×20 m的样方,对样方中的木腐真菌进行了调查和记录,并对其中4类优势树种槭属、椴属、栎属和松属倒木上的降解真菌分别进行了统计和分析,结果发现:阔叶红松林中这4种优势寄主上的木腐真菌占所调查真菌总数的86.6%,物种数占总数95.3%,囊括了该林分中木腐真菌的绝大多数。但不同树种上的真菌种类有很大差别,4种树种上木腐真菌的种类韦恩图显示,这4类优势树种共有种类仅为7种,而各自独特种至少占本类树种倒木上真菌种类的25%,尤其松属上的独特种类数占松属真菌总数的45.7%。倒木的腐烂程度和径级对木腐真菌也有着极为重要的影响。不论哪个树种,腐烂程度为2级的倒木均生长有种类最多、数量最大的真菌;而径级大于10 cm的倒木也是木腐真菌的优先选择。  
    东北地区产水量时空分布格局及其驱动因素
    吴健1,2,3,李英花1,2,3,黄利亚4,卢正茂5,于大炮1,3,周莉1,3,代力民1,3*
    2017, 36(11):  3216-3223. 
    摘要 ( 353 )   PDF (1977KB) ( 87 )  
    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。
    1961—2015年吉林省极端气温指数时空变化特征
    任景全1,郭春明1*,刘玉汐2,穆佳1,李建平1,李琪3
    2017, 36(11):  3224-3234. 
    摘要 ( 253 )   PDF (2498KB) ( 37 )  
    基于1961—2015年吉林省50个气象站资料,分析了吉林省极端气温指数的变化特征。结果表明:暖昼日数、暖夜日数、霜冻日数、暖持续日数、气温日较差、最高温极高值和最低温极高值均呈自西向东逐渐升高的空间分布特征,夏季日数、热夜日数和冷持续日数自西向东逐渐降低,冰冻日数由南向北逐渐增加。冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数、冷持续日数和气温日较差分别以-0.75 d·10 a-1、-2.34 d·10 a-1、-3.15 d·10 a-1、-1.67 d·10 a-1和-0.23 ℃·10 a-1的趋势显著下降;暖昼日数、暖夜日数、夏季日数、热夜日数、最低温极高值、最低温极低值、暖持续日数和生物生长季分别以0.76 d·10 a-1、1.55 d·10 a-1、2.34 d·10 a-1、1.62 d·10 a-1、0.16 ℃·10 a-1、0.57 ℃·10 a-1、0.80 d·10 a-1和3.22 d·10 a-1的趋势显著上升。大部分极端气温指数在20世纪80年代发生突变,突变后冷指数降低,暖指数上升。大部分极端气温指数的主周期为3 a左右。当经度每增加1°,冷持续日数、夏季日数、热夜日数分别降低0.2、5.2和2.3 d;纬度每增加1°,冷持续日数、冰冻日数、夏季日数、热夜日数、最高温极高值、最低温极高值分别上升0.5 d、4.2 d、5.3 d、2.3 d、0.7 ℃、0.5 ℃;海拔每增加100 m时,冷持续日数、生物生长季、夏季日数、热夜指数分别降低0.4、1.8、5.8和2.9 d。
    近45年内蒙古大兴安岭林区不同等级降水变化特征
    王冰1,边玉明1,张秋良1*,代海燕2
    2017, 36(11):  3235-3242. 
    摘要 ( 307 )   PDF (1601KB) ( 86 )  
    利用内蒙古大兴安岭林区11个气象站点1971—2015年逐日降水资料,采用一元线性趋势、反距离加权(IDW)插值法和Morlet小波分析方法,分析了该林区近45年不同等级降水(小雨、中雨和大雨)日数及强度的时空变化特征。结果表明:(1)小雨日数呈现减少趋势,中雨、大雨日数变化趋势不明显;不同等级降水强度年际变化趋势不明显,进入2000年以后,大雨强度波动趋于平缓;(2)各级降水对总降水的平均贡献率大小依次为小雨>中雨>大雨;(3)不同等级降水强度均存在不同时间尺度的周期变化规律,小雨存在7、13、19、27 a左右的周期变化,中雨存在22、10 a左右的周期变化,大雨存在25、7 a左右的周期变化;(4)在空间分布上,中雨、大雨日数和各级降水强度均呈现由西向东逐渐增加的空间分布趋势,小雨日数却呈相反趋势;(5)林区各地的降水量年际变化差异不显著。研究结果可为该地区林业、农业生产提供基础性参考。
    综述与专论
    东北次生林生态系统保护与恢复技术探讨
    于立忠1,3,4*,刘利芳1,4,王绪高1,孙一荣1,4,孔祥文2,高添1,4,李秀芬3,4
    2017, 36(11):  3243-3248. 
    摘要 ( 362 )   PDF (437KB) ( 70 )  
    东北森林在国家生态文明建设、生态环境保护、社会经济发展等方面发挥着重要的作用。本文在分析东北林区森林资源现状的基础上,指出东北次生林生态系统目前存在的问题,指明东北次生林生态系统的发展方向;结合未来三十年全国森林经营规划与国家天然林保护工程等,提出东北次生林生态系统保护、恢复与利用技术及对策,探讨了“后天保时代”(天然林保护工程结束以后)的次生林经营与保护,为东北林区的可持续发展指明了方向。
    基于沙地樟子松人工林衰退机制的营林方案
    宋立宁1,2,3,朱教君1,2,3*,郑晓1,2,3
    2017, 36(11):  3249-3256. 
    摘要 ( 392 )   PDF (3107KB) ( 65 )  
    沙地樟子松是三北防护林工程中最重要的常绿针叶造林树种。然而,自20世纪90年代初起,最早引种的沙地樟子松人工林在林龄30~35 a后出现枝梢枯黄、长势衰弱、病虫害发生、继而全株死亡且不能天然更新的衰退现象。以科尔沁沙地的樟子松疏林草地和呼伦贝尔沙地的樟子松天然林为参照,以热扩散、稳定同位素和遥感监测等技术开展的系列研究,基本明确了樟子松人工林衰退机制。本文对以往相关研究结果进行了系统总结:确定了沙地樟子松人工林严重水分胁迫的土壤含水量阈值(20%田间持水量),阐明了沙地樟子松人工林水分利用策略(9~21年生樟子松人工林仅利用土壤水,而31~41年生既利用土壤水也利用地下水),明确了沙地樟子松人工林水量平衡特征(水量失衡,吸收至少39 mm地下水方能维持水量平衡),量化了樟子松人工林耗水对区域水资源消耗的贡献(消耗12.3%水资源),揭示了樟子松人工林衰退过程,找出了樟子松人工林发展存在的问题及产生的原因。在此基础上,提出了解决衰退对策与营林方案,为防止现存沙地樟子松人工林衰退、合理经营,未来该林种合理布局提供参考。
     
    森林火成碳研究进展
    黄文韬1,2,胡远满1,常禹1*,刘淼1,张红新3,张巍3
    2017, 36(11):  3257-3265. 
    摘要 ( 314 )   PDF (706KB) ( 64 )  
    火成碳是生物质或化石燃料不完全燃烧所形成的含碳物质的连续统一体,火成碳具有很高的稳定性,是全球一个重要的潜在碳汇,在全球碳循环和气候变化研究中具有重要的意义。森林生态系统作为陆地生态系统的主体,每年都经受不同大小和烈度的林火干扰,在森林生态系统中积累了大量火成碳;同时,在全球气候变暖条件下,林火面积和林火频次将增加,火成碳的积累将进一步增加,火成碳库已成为森林生态系统中的一个重要碳汇。然而,目前在森林生态系统碳循环及相关的生态系统模型中,均未考虑火成碳库的碳汇功能。本文从火成碳的鉴定与定量测定、森林中的火成碳、森林火成碳的生态作用、森林火成碳储量估算几个方面评述了森林火成碳的最新研究进展,最后,我们展望了森林火成碳未来发展方向,为我国森林碳预算和碳循环的相关研究提供参考。
     
    气候变化对树木凋落物分解的影响研究进展
    徐胜,付伟,平琴,何兴元*,陈玮,吴娴,苏丽丽,黄彦青
    2017, 36(11):  3266-3272. 
    摘要 ( 356 )   PDF (477KB) ( 78 )  
    全球气候变化已成为世界广泛关注的热点。以气候变暖、大气CO2浓度升高等为主的各种因子对森林生态系统的影响已有大量研究和报道。树木凋落物作为森林生态系统中主要的物质循环载体,其对气候变化的响应近年来也有不少研究,但对影响的结果和机制仍存有不少争议。另外,目前非常缺乏气候变化对树木凋落物分解影响研究最新进展的综合性报道,即便有一些相关进展报道也比较零散,局限于很小的某一领域。因此,本文结合我们多年来在树木凋落物研究基础上,针对气候变化中最常见的几个问题如气候变暖、干旱、大气CO2和臭氧浓度升高以及氮沉降等5个方面对树木凋落物质量及其分解的影响,就目前国内外有关研究的最新进展做一综合归纳;同时,也对未来有关研究做了简要的展望,以期为完善我国气候变化背景下森林凋落物研究以及丰富森林生态系统物质循环的有关生态学理论提供借鉴。
    树轮-气候“分异问题”形成机制的研究进展
    盖学瑞1,2,于大炮1,王守乐1,2,贾翔3,吴健1,2,周旺明1,周莉1,代力民1*
    2017, 36(11):  3273-3280. 
    摘要 ( 359 )   PDF (907KB) ( 96 )  
    “分异问题”(divergence problem)最早出现于20世纪90年代。树木年轮学者在阿拉斯加的高山林线研究中,发现树木径向生长对温度敏感性降低,随后在诸多北半球中高纬度地带均有类似报道。这一发现动摇了树轮年代学建立的基本前提假设——“均一性原理”,并对基于年轮指数构建数据的科学性提出了挑战。目前,国内外关于“分异问题”形成的原因和机制还存在诸多争论。本文梳理了文献报道的“分异问题”发生的地点、涉及的树种及驱动因子,同时也分析了研究方法等可能引起的误判,以期阐明“分异问题”形成的气候机制。结果表明,“分异问题”主要涉及生长在中高纬度、高海拔地区、对水分和温度要求严格的树种,主要原因是由于气候暖干化加剧土壤水分亏缺(超出水分阈值)或温度升高致使树木生理机能发生改变(超过了正常生长或休眠的温度阈值),导致了树木的气候敏感性降低或者生长衰退。尽管目前关于“分异问题”形成机制的假说还包括:大气CO2浓度变化、人类活动的影响等,但“分异问题”形成的最可能解释是“阈值假说”。
    维管植物木质部水分传输过程的影响因素及研究进展
    张红霞1, 2,袁凤辉1*,关德新1,王安志1,吴家兵1,金昌杰1
    2017, 36(11):  3281-3288. 
    摘要 ( 386 )   PDF (667KB) ( 157 )  
    维管植物的水分传输过程一直是植物学家关注的重点,木质部是植物体内长距离运输的组织之一,为维管植物提供了一个将水分从根运输到叶的低阻力通道。木质部在结构上形成了一个相互连通的网络管道结构,外部环境要素的改变(水分胁迫、氮沉降、光照等)引起的植物体内水势及木质部网络管道结构的变化直接影响植物的水分传输过程。本文从植物水分传输驱动力和内部木质部微观结构出发,总结了水分传输机理过程,概述了影响木质部水分传输的直接和间接因素,并在全球变化背景下,在植物内部观测技术、考虑多因子的综合作用等研究方面进行了展望。
    世界软枣猕猴桃品种资源特点及育种趋势
    张敏1,王贺新1,2,娄鑫1,2*,赵丽娜1,闫东玲1
    2017, 36(11):  3289-3297. 
    摘要 ( 310 )   PDF (705KB) ( 69 )  
    软枣猕猴桃为猕猴桃科猕猴桃属多年生落叶藤本植物,其果实新颖、富含多种营养成分、酸甜可口、风味独特,成株具有极强的耐寒特性。作为新型的林下经济树种,近年来日益受到人们的关注,具有很大的发展潜力。本文收集整理出74个分属不同国家地区的软枣猕猴桃品种,对其品种特点详加描述总结,并对全球育种趋势进行分析,以期对我国未来软枣猕猴桃优良品种品系的选育与开发提供帮助。
     
    方法与技术
    基于RS/GIS的东北地区森林生态系统服务功能价值评估
    肖骁1,2,穆治霖3,赵雪雁4,李京忠2,5,薛冰1,2*
    2017, 36(11):  3298-3304. 
    摘要 ( 331 )   PDF (800KB) ( 58 )  
    森林生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,其生态服务功能价值的评估是促进林业可持续发展的科学基础。利用2015年东北地区不同林地类型遥感解译数据,评估森林生态系统服务功能价值及其空间格局。结果表明:东北地区森林生态系统服务价值总计24066亿元,各项服务价值排名依次是:生物多样性保护(9424亿元)、固碳释氧(7842亿元)、涵养水源(5469亿元)、保育土壤(1118亿元)、积累营养物质(123亿元)和净化大气环境(90亿元);东北三省森林生态系统服务价值均呈现由西到东的增长趋势,黑龙江、吉林两省东西部差异明显。研究结果对制定东北地区森林管理政策及建立可持续环境经济核算体系具有重要意义。
    东北林业系统自然保护区、森林公园和湿地公园的空间重叠分析
    杨振,程鲲,付励强,宗诚*,马建章
    2017, 36(11):  3305-3310. 
    摘要 ( 410 )   PDF (1782KB) ( 20 )  
    我国自然保护地类型主要包括自然保护区、风景名胜区、森林公园、湿地公园、地质公园等,由不同管理机构主管的不同类型保护地在建立目的和管理方式上各有侧重,且存在比较突出的空间交叉重叠问题。本文选取东北地区林业系统保护地为主要研究对象,应用GIS的空间叠置分析技术,解析其空间分布及重叠区域。结果表明:东北地区林业系统自然保护区、森林公园和湿地公园3种保护地类型覆盖了86.24%的县域,只在黑龙江西部、吉林中西部、辽宁中部少量县域有保护地空缺;同时,自然保护区、森林公园和湿地公园之间两两重叠共有20处,重叠面积为34.5万hm2,其中主要是自然保护区和森林公园之间的重叠,共有16处重叠,31.98万hm2。空间重叠区域主要分布在大、小兴安岭和长白山系等自然资源丰富的地区。虽然在同一区域建立多个保护地目的是为发挥其多重功能,但由此带来的保护和管理问题十分严峻,应从确定重叠分布区域、建立统一的管理机制、明晰管理权限等多方面入手予以解决。
    核磁共振技术在森林凋落物分解研究中的应用
    王玉哲,刘先,胡亚林*
    2017, 36(11):  3311-3320. 
    摘要 ( 344 )   PDF (669KB) ( 35 )  
    凋落物分解是连接森林生态系统地上和地下部分的关键过程,影响着森林生态系统的养分循环,对全球碳(C)循环和森林生态系统生产力具有重要的调控作用。特别是,在当前全球气候变化的背景下,研究森林凋落物不同有机C组分的分解动态对于了解土壤有机质的形成、稳定性及其对气候变化的反馈效应至关重要。核磁共振技术(NMR)具有无损和非侵入等特点,是研究有机化合物结构的有效手段,已在凋落物分解研究中得到广泛应用。本文概述了NMR技术应用于森林凋落物分解过程的最新研究进展,包括森林凋落物有机C基团的NMR特征,凋落物分解过程中不同C基团的变化特征及其机理、凋落物分解过程的NMR评价指标等,并分析了NMR技术在凋落物分解研究中存在的问题和未来研究方向。NMR技术将有助于了解凋落物有机C基团的分解特征及其对土壤有机质形成和稳定的影响机理。
    基于实测光谱的大兴安岭地区典型森林枯落物含水率估测模型
    谢字希1,胡海清1,杨曦光2,孙龙1*
    2017, 36(11):  3321-3328. 
    摘要 ( 328 )   PDF (625KB) ( 133 )  
    大兴安岭是我国重点森林火灾区,准确预测该地区的森林可燃物含水率对于提高该地区林火发生预测的准确性意义重大。本研究采集典型林型的枯落物的光谱和含水率实测数据,通过一阶导数和去包络线的光谱分析方法识别森林枯落物含水率敏感波段。通过相关系数法从原始光谱、去包络线光谱、一阶导数光谱、去包络线之后的一阶导数光谱中筛选与枯落物含水率高度相关的波段作为含水率反演模型的备选自变量。利用逐步回归分析建立枯落物含水率反演模型,并对模型进行精度评价。结果表明,去包络线之后的一阶导数光谱对枯落物含水率变化存在显著响应,敏感波段位于398~668、768~1068、1098、1278、1388~1438、1458~1538、1868~1898、1988~2088、2198~2208、2228~2238 nm(P<0.05)。相关系数极值为-0.653、0.610,分别在波长2008、1888 nm处。通过多元逐步回归构建大兴安岭地区9种典型林型枯落物光谱和含水率的预测模型,模型决定系数R2=0.537,平均相对误差为0.303,均方根误差为0.499。本研究结果将为利用遥感技术快速测定森林枯落物含水率提供参考。