本文通过野外控制试验,设置4个梯度的施氮处理,分别为对照(CK,不加氮)、低氮(T_L,5 g/(m2·a))、中氮(T_M,10 g/(m2·a))、高氮(T_H,15 g/(m2·a)),研究云冷杉红松林主要树种的径生长对氮沉降增加的响应。结果表明,枫桦径生长随氮添加梯度的增加出现了先促进后抑制的趋势;臭冷杉和红松径生长随氮添加梯度的增加而受到抑制,其中臭冷杉表现出明显的衰退现象甚至死亡;花楷槭则表现出较为复杂的响应,可能与该树种对不同梯度氮添加的响应机制不同有关。同时还发现,各处理、各树种的胸径大小

2011年5月至2011年10月在黑龙江省小兴安岭云冷杉红松林内进行模拟氮沉降试验,使用便携式土壤CO2通量观测仪LI-8100测定不同氮沉降浓度CK(0)、TL(50 kg.hm-2.a-1)、TM(100 kg.hm-2.a-1)和TH(150 kg.hm-2.a-1)对土壤呼吸的影响。结果表明,氮沉降未显著改变土壤呼吸的日变化和季节性变化规律;对比CK,TL、TM和TH处理,分别使土壤日呼吸速率提高了13.72%、23.22%和5.12%,年呼吸速率提高了13.98%、18.26%和1.12%;土壤呼吸与温度呈极显著的指数相关(P<0.001),与土壤湿度无显著相关;CK,TL、TM和T...

【目的】林分内林木大小、竞争和树种多样性等多方面因素影响着林木的生长，而胸高断面积生长量通常被用来描述树木生长状态。本文利用长白山云冷杉针阔混交林主要树种的单木胸高断面积生长量建立随机森林模型，研究和量化影响树木生长的环境因素，旨在为该地区的云冷杉针阔混交林生长预估提供理论依据。【方法】连续24年（1987—2010年）对总样木数为6 903株的固定样地进行数据调查，应用随机森林算法，选取单木、竞争因子、多样性和气候方面共11个调查因子，对混交林中6个主要树种建立胸高断面积生长量模型，并使用10折交叉验证法来优化超参数mtry和评估模型结果。【结果】（1）臭冷杉、云杉、红松、椴树、枫桦、白桦6个主要树种胸高断面积生长量模型的决定系数分别为0.663、0.683、0.695、0.459、0.384和0.568。（2）单木胸高断面积是最重要的因子，对树木生长有着很强的正向影响；竞争因子和树木大小多样性是影响树木生长的主要因素，单木胸高断面积生长量随着竞争因子、树木大小多样性增加而下降。（3）树种多样性对树木生长的影响比较有限，树种多样性指数和混交度的增加会一定程度加快云杉、臭冷杉和红松的生长速度；而气候因子对树木生长的影响则相对较小。【结论】树木生长在很大程度上依赖于其自身的生长潜力，在外界环境中主要受到来自林木间竞争和树木大小多样性的抑制，而树种多样性的增加也能在一定程度促进林内优势树种的生长；随机森林模型能够很好地量化和显出各变量与单木胸高断面积生长量之间复杂的关系，可以作为森林管理评价工具，为森林生长收获预估提供新的方法。

氮沉降和降水减少耦合作用对我国北温带森林凋落物分解的影响还知之甚少，通过常规的凋落物分解袋法进行了对照（ＣＫ）、施氮（Ｎ，５０ Ｋｇ／（ｈｍ２·ａ））、降雨减少（ＲＰ，－３０％）和降雨减少加施氮（ＲＰ＋Ｎ）４个处理对长白山阔叶红松林主要树种叶凋落物分解和碳、氮元素动态影响的研究。结果表明：凋落物分解９５％需要６．０２５～１５．１６７年，椴树的分解速率最快，其次是蒙古栎，红松最慢，三者混合后分解率介于期间。分解系数结果显示：施氮能在一定程度上促进紫椴叶凋落物的分解；施氮对红松凋落物和混合凋落物分解则表现出抑制作用；降雨减少对分解表现为明显的抑制作用，干旱情况下施氮后４种凋落物的分解系数介乎氮沉降．．．

【目的】探究天然云冷杉林邻近木多样性、竞争强度对林木生长的影响，为云冷杉林结构化经营和管理提供科学依据。【方法】选取长白山天然云冷杉林2015、2018年两期固定样地调查数据，基于结构方程模型分析邻近木多样性、竞争与树木生长的关系。【结果】（1）研究区内天然云冷杉林的邻近木树种、径阶、树高多样性指数均集中在1.04处，3个多样性指数整体上分布均匀，树种混交度高，林分结构复杂。（2）结构方程模型中，树种、径阶、树高3个邻近木多样性指数和竞争指数对材积生长量的总影响系数分别为-0.001、0.166、0.073和-0.489，结果表明竞争是影响林木生长的关键因素。（3）径阶和树高多样性的增加对生长量均为正面影响，其中径阶多样性为直接影响，树高多样性为间接影响；树种多样性表现为直接的负面影响与间接的正面影响，总体为负面影响；此外，树种多样性的提高可以减少林木间的竞争强度，树高多样性的提高可能会导致林分结构的分化，进而促进林分中林木个体的生长。（4）研究区内林木的生长压力可能多来自于同径级林木，小径级林木生长状况较差且竞争压力较大，大中径级林木与之相反。【结论】择伐同径级或相近径级林木，同时提高林分内的径阶、树高多样性水平，可以降低林木竞争水平，促进林木个体生长，进而提高云冷杉林林分生产力。

本研究以20块近天然落叶松云冷杉林为对象,基于4 309对实测树高-胸径数据,分树种(组)对31种常见的树高曲线进行了拟合。模型评价指标除考虑决定系数、均方误、平均误差、残差图外,还重点考虑模型的预测能力,即模型的预测区间和容许区间。结果表明:选出的树高曲线除落叶松和冷杉为线性模型外,其它均为三参数的Gompertzt和Logistic模型。研究给出了所选模型95%的预测区间及表示90%误差分布的容许区间,他们从统计上提供了模型将来用于预测的可靠性。

【目的】归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)是应用最广的遥感数据之一,已被广泛应用于森林生态系统净初级生产力(Net primary productivity,NPP)的估算。但其缺点是实测数据时间较短,而基于树轮资料重建NDVI序列可在一定程度上弥补NDVI时间序列短的问题。【方法】本文研究了小兴安岭南部黑龙江省依兰县丹青河林场内红松、臭冷杉和蒙古栎的树轮宽度数据与NDVI的潜在关系,重建了小兴安岭南部地区过去的NDVI变化。【结果】红松、臭冷杉和蒙古栎树轮指数与当年7月的NDVI显著正相关,3个树种合成的样地年表与7月NDVI的相关性高于单个树种年表。样地年表和7月NDVI对气候因子(温度和降水)的响应一致;均与上一年10月至当年3月温度呈正相关,与当年4—7月温度呈负相关,与当年3月降水呈负相关,与4—7月降水呈正相关。因此,基于样地年表与7月NDVI的关系,利用一元线性回归模型建立二者之间的拟合方程,重建了过去115年的NDVI数据,方程的方差解释量达42. 6%(R2adj=0. 401,F=17. 08,P

[目的]探讨目标树经营对针阔混交林单木生长的影响，为针阔混交林群落生态恢复演替和森林质量精准提升提供技术支撑。[方法]以吉林省汪清林业局的云冷杉针阔混交林为研究对象，区分不同径级和不同树种，使用方差分析判断目标树经营与对照间、不同自由生长空间（FTG）之间目标树的胸径、材积生长量差异。[结果]1）与对照相比，除径级Ⅲ的材积生长量差异不显著外，目标树经营下的各径级目标树的胸径和材积生长量均差异显著，随着径级的增大，目标树的生长提升效果下降明显；2）目标树经营对先锋树种目标树生长的提升或抑制作用不显著，但能显著促进顶级树种和伴生树种目标树生长，且顶级树种更优；3）随着自由生长空间的增加，不同径级目标树的生长量均增大，但径级Ⅲ的材积生长量差异同样不显著；各径级胸径生长量在自由生长空间为4时（FTG4）最大，材积生长量在自由生长空间为3时（FTG3）最大；与经营前相比，最少需要多释放出2个方向的自由生长空间才会显著促进目标树生长；4）紫椴适合疏开2～3个生长方向，臭冷杉适合疏开2～4个生长方向，红松和鱼鳞云杉适合疏开3～4个生长方向。[结论]目标树经营可以显著促进目标树的生长，且有利于群落的恢复演替；云冷杉针阔混交林的目标树经营应重点关注中小径级，其次是大径级；目标树应按照不同树种的适宜性，释放2～4个方向的自由生长空间。

【目的】以云冷杉红松林(Spruce-fir-Korean pine forest)为研究对象,探究林隙干扰后优势种群之间的关系。【方法】基于凉水国家级自然保护区外业调查的基本数据,利用点格局分析方法对优势种群的空间格局进行分析,利用χ~2检验和联结系数AC两种方法对优势种群的种间关联性进行分析。【结果】1)红松Pinus koraiensis在空间尺度为0～1.9 m时呈现随机分布,在≥1.9 m时为聚集分布。臭冷杉Abies nephrolepis、白桦Betula platyphylla和红皮云杉Picea koraiensis在所有尺度上均表现为聚集分布,紫椴Tilia amurensis在尺度为0～35 m时呈现聚集分布,在> 35 m时为随机分布。2)红松与臭冷杉在所有尺度上均为聚集分布,红松与其他优势种群多为离散分布,红松与其他优势种群的种间关联性表现为无关。臭冷杉与白桦、紫椴在空间格局上主要为聚集分布,种间关联性为极显著负相关,表现为强烈的竞争关系。臭冷杉与红皮云杉在小尺度表现为离散分布,大尺度上为随机分布,种间关联性为不显著的正相关,说明其间的依赖性不强。白桦、红皮云杉和紫椴3种优势种群之间的空间格局主要为聚集分布,红皮云杉与白桦、紫椴与红皮云杉之间的种间关联性为显著负相关,白桦与紫椴之间为显著正相关。【结论】2个树种中优势度较高的树种的胸径决定了其空间格局的聚集程度以及种间关联性的显著程度,即平均胸径大的树种与其他树种表现为空间上离散,平均胸径小的树种之间表现为空间上聚集。

随着我国社会经济及工农业的发展,人类活动造成的氮沉降量不断升高,沉降速率持续增加。大量研究表明过量的氮沉降对生态系统健康存在消极影响。杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)林是我国最重要的人工林之一,其种植面积和蓄积量均居人工乔木林之首,杉木速生丰产对于我国林业事业发展至关重要。杉木林下土壤是杉木生长的物质基础和支撑,微生物是土壤中重要的组成部分,对土壤的形成发育、物质循环和肥力演变等均有重大影响,对环境变化的响应具有特别的敏感性。因此选择杉木林下土壤微生物为研究对象

对12年生杉木人工林开展N0(0kgN·hm-2a-1)、N1(60kgN·hm-2a-1)、N2(120kgN·hm-2a-1)和N3(240kgN·hm-2a-1)4种水平的模拟氮沉降试验,探讨亚热带森林土壤酶(过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶)活性对氮沉降增加的响应。试验采取2种施氮方式,即在缓冲区采取1年1次性施入氮,而在中心区每月施入等量氮。结果表明:缓冲区1次性施氮后30天内每10天土壤酶活性变化趋势和中心区按月施氮后酶活性动态均表现为N1始终促进3种酶活性(相对于N0处理);N1和N2处理对土壤酶活性的影响依施氮时间和土层深度不同而异,没有表现出明显的促进增加或抑制作用;随土层深度增加,...

【目的】探究氮沉降对土壤酶活性的影响，为氮沉降持续增加的背景下了解该地区森林土壤养分循环提供理论基础。【方法】采用野外模拟氮沉降试验，以滇中亚热带云南松林（Pinus yunnanensis）为研究对象，设置对照(CK,0 g·m^-2·a^-1)、低氮(LN,10 g·m^-2·a^-1)、中氮(MN,20 g·m^-2·a^-1)和高氮(HN,25 g·m^-2·a^-1)4种氮沉降梯度处理。【结果】氮沉降可使蔗糖酶活性升高7.45%～14.04%，脲酶活性下降11.16%～27.17%，酸性磷酸酶活性下降5.18%～16.67%，过氧化氢酶活性下降7.22%～23.35%。土壤酶活性均呈现出了显著的时间梯度变化（P<0.05），蔗糖酶和脲酶活性出现单峰曲线形势，分别在氮沉降后第31、29个月达到最低和最高值；酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性则无明显变化规律，均在氮沉降后第33个月达到最高值。土壤pH、有机碳和全磷含量随氮沉降水平增加显著降低，分别下降1.59%～4.79%、21.25%～45.96%和17.68%～46.15%，土壤全氮和硝态氮含量分别在中氮和高氮达到最高值。土壤酶活性以及土壤性质均表现为0～5 cm>5～10 cm>10～20 cm的垂直土层分布特征。氮沉降下不同土壤酶活性之间协同效应较高（P<0.05）；土壤pH和氨态氮是影响蔗糖酶活性的主要正敏感因子，土壤有机碳和全磷是影响脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性的主要正敏感因子（P<0.05）。【结论】氮沉降加强了土壤酶之间的协作机制，改变森林土壤的环境因子，影响了土壤酶活性，进而改变了土壤中养分元素循环。

本文通过长期原位模拟氮沉降试验，研究暖温带油松林土壤有机碳和全氮对外源氮添加的响应过程与机制。从２００９至２０１１年，氮处理水平分别为对照（０ ｋｇ／（ｈｍ２·ａ），Ｎ０），低氮（５０ ｋｇ／（ｈｍ２·ａ），Ｎ１），中氮（１００ ｋｇ／（ｈｍ２·ａ），Ｎ２）和高氮（１５０ ｋｇ／（ｈｍ２·ａ），Ｎ３）。利用土钻法研究油松人工林和天然林不同土壤深度土壤有机碳和全氮对模拟氮沉降的响应。结果表明，氮沉降降低了人工林和天然林不同土层深度有机碳含量，有机碳含量下降幅度随氮沉降量的增加而增大，且表层土壤（０～２０ ｃｍ）下降幅度大于深层土壤（２０～４０ ｃｍ，４０～６０ ｃｍ）。天然林表层土壤有机碳下降幅．．．

【目的】单木生长受气候、林分等多种因子影响,需要利用适当的方法厘清气候以及林分中影响林木生长的主导因子。随机森林等机器学习方法提供了一种新的途径,需要检验利用随机森林算法分析气候和林分因子对林木生长影响的可靠性,为森林生长收获预估提供新的方法。【方法】以吉林省汪清林业局20块落叶松-云冷杉混交林固定样地25年(1986—2010年)间连续调查数据作为研究材料,候选气候和林分因子52个,利用随机森林算法建立了包含气候和林分的单木胸径生长模型,分析气候和林分因子对单木胸径年平均生长量的影响:基于52个超参数组合(决策树数目ntree=1 000、决策树每个结点随机选择的预测变量个数mtry={1, 2,···, 52})构建了52个随机森林模型,利用10折交叉验证法分别训练和评估52个随机森林模型;基于完整数据集,利用最优随机森林模型分析自变量对单木胸径年平均生长量影响的相对重要性以及偏依赖关系。【结果】ntree=1 000、mtry=12所对应的模型是52个模型中具有最佳泛化能力的模型,该模型具有最大的交叉验证决定系数R2cv(R2cv=0.54),以及最小的交叉验证均方根误差RMSEcv、交叉验证平均绝对偏差MAEcv和交叉验证相对均方根误差rRMSEcv(RMSEcv=0.14 cm、MAEcv=0.10 cm、rRMSEcv=50%)。单木胸径年平均生长量受林分因子的影响极大,相对重要性超过80.00%。8个林分因子中,大于对象木的林木断面积之和BAL对单木胸径年平均生长量影响最大,林分每公顷株数N对单木胸径年平均生长量影响最小,其他因子对单木胸径年平均生长量影响介于两者之间;单木胸径年平均生长量随BAL、林分每公顷断面积BA、N以及林分断面积平均胸径Dg的增加而下降,随对象木胸径与林分断面积平均胸径之比RD、林木期初胸径D0以及对象木胸径与林分中最大林木胸径之比DDM的增加而增加。单木胸径年平均生长量受气候因子的影响较小,相对重要性低于20.00%。44个气候因子对单木胸径年平均生长量的影响均较小(相对重要性均<1%),其中,生长季平均降水量(4—9月)与年均降水量之比Pratio、年总太阳辐射时长Asr、生长季平均降水量(4—9月)与生长季相对湿度(4—9月)之比Gspgsrh以及生长季太阳辐射时长(4—9月)Gssr是前4个相对重要的变量。【结论】随机森林模型能够较好地解析各变量与单木胸径年平均生长量之间复杂的关系,单木胸径年平均生长量受林分因子的影响极大,而受气候因子的影响较小。总体而言,在局部尺度上,林分因子是影响单木胸径生长的主导因子,而气候因子对单木胸径生长的解释能力有限。随机森林模型具有一定的泛化能力和统计可靠性,产生的变量重要性和偏依赖图具有合理的林学意义。

大气Ｎ沉降逐渐加强，可能会改变地下Ｃ循环和土壤Ｃ状态，促使细根结构及其化学组分发生变化。Ｎ沉降对细根动态和形态影响方面的研究较多，但对细根结构和组分的影响还没有系统的研究。于２０１２年５月，在大兴安岭北方森林统一立地条件下建立４个水平Ｎ肥处理，分别为对照（ＣＫ，０ ｇ／（ｍ～２·ａ））、低Ｎ处理（ＴＬ，２．５ ｇ／（ｍ～２·ａ））、中Ｎ处理（Ｔｍ，５ ｇ／（ｍ～２·ａ））和高Ｎ处理（ＴＨ，７．５ ｇ／（ｍ～２·ａ））。在２０１４年７月，植物生长季，利用挖掘法获取兴安落叶松完整根系，测定其１～５级细根在不同Ｎ沉降处理下皮层厚度、维管束直径、根系直径、维根比以及化学组分变化，旨在探讨不同水平Ｎ沉降．．．