塞罕坝华北落叶松人工林的叶生长过程从每年４月下旬起至６月上旬完成。在叶生长过程中，叶长、叶面积和叶干重的增长曲线呈Ｓ型，其动态可用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ生长函数描述，叶宽的增长过程可用Ｍｉｃｈａｅｌｉｓ－Ｍｅｎｔｅｎ方程描述。

如何实现林分水平和单木水平预测林分断面积的兼容性,并提高不同水平断面积模型的预估精度,在森林经营过程中是一个亟待解决的科学问题。本文以华北暖温带华北落叶松人工林为研究对象,运用105块连续观测的固定样地数据,首先采用Gauss-Newton算法建立林分水平和单木水平断面积生长模型;其次分别采用不同形式的逻辑斯蒂方程对单木生存概率方程进行拟合;最后将不同水平最优预测模型进行组合并建立组合方程,采用最小二乘法估计组合方程参数,以提高对不同水平断面积的预测精度。结果表明:在约束参数法中,林分密度模型、林分断面积

准确预测森林立地生产力是进行高效森林经营的关键。立地指数是森林生产力可靠的评价指标之一。基于地形、气候和土壤因子以及220块样地解析木数据,采用回归克里格(RK)模型对塞罕坝机械林场华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林立地指数(SI)进行空间插值预测,并分析了不同半变异函数对RK模型精度的影响。拟合结果表明:基于高斯半变异函数的RK模型精度优于球状和指数RK模型,且具有较小的残差(RMSE=0.82 m,MAE=0.66 m),表明高斯RK模型具有很强的预测SI能力;高斯半变异函数分析表明研究区华北落叶松人工林SI存在较强的空间自相关性,且在724.89 m变程内差异显著;影响华北落叶松立地指数分布的主要环境因子有土壤全氮、土壤pH、夏季降水量和春季降水量;立地生产力较高区域一般分布在春季降水适中、夏季降水较多、土壤为中性及偏酸性且全氮含量较高的东南部地区,占研究区总面积的32.00%,而在春、夏季降水量少或者春季降水量过多、土壤全氮含量过低且偏碱性的北部边缘地区立地生产力较低,仅占研究区总面积的8.90%。研究区土壤、气候因子与树木生长习性共同决定了华北落叶松人工林生产力的分布格局。通过降低土壤酸碱度和适当施加氮肥等措施,可以提高华北落叶松人工林生产力。

利用角尺度、大小比数两参数对塞罕坝地区华北落叶松人工纯林3种立地类型、3龄级的林分进行比较。结果表明:在林木分化方面,仅曼甸中林及阴坡近熟林2种林分出现明显分化现象,林木间竞争较为激烈,考虑进行适当地营林措施,其他7种林分分化不明显。在林木个体空间分布格局方面,阳坡中林、阳坡近熟林的林分整体属于随机分布,其他7种林分平均角尺度均低于0.475,属于均匀分布。可见,可根据林木生长立地类型的不同及生长阶段的不同,进行适当的营林活动。

为了评价塞罕坝地区华北落叶松人工林水源涵养功能高低,对塞罕坝地区30 a生不同密度的华北落叶松人工林的枯落物持水量、土壤水分物理特性进行研究。并依据土壤总毛管蓄水量和枯落物有效拦蓄量的大小评价不同密度林分水源涵养功能,将土壤总毛管蓄水量和枯落物有效拦蓄量归一统计,定义为水源涵养指数,作为林分的水源涵养功能的评判。结果表明:(1)对于研究的9个密度下的华北落叶松林,枯落物最大持水量是自身重量的3~4倍,最大持水率为249.98%～302.48%,人工林密度越大,持水量能力越大。(2)土壤总孔隙度为41.7%～62.9%。土壤的最大蓄水量为3 046.14～3 403.49 t/hm2,密度越大,...

用逐步回归方法,分析了塞罕坝地区华北落叶松生长与气候因子的相关关系。结果表明:①影响华北落叶松胸径、树高连年生长的主导气候因子分别为≥10℃的有效积温和年平均气温、上年11月—当年1月的平均蒸发量;②气候因子间是相互影响、相互制约、共同作用的,并通过单优势性、协同作用、拮抗作用等形式对华北落叶松生长产生直接和间接影响。

【目的】比较研究塞罕坝地区华北落叶松人工林间伐和混交改造对大型土壤动物群落组成和多样性的影响,为实现华北落叶松人工林质量精准提升和可持续利用提供理论依据和技术支撑。【方法】以塞罕坝机械林场未经营的华北落叶松人工林(CK)、抚育间伐后的华北落叶松人工林(TH)和引入阔叶树的华北落叶松白桦混交林(M)为对象,于2014年5—9月,利用手拣法调查大型土壤动物群落,研究不同经营措施林分内土壤动物的结构组成、空间分布、多样性和功能群组成的差异及其影响因素。【结果】共获得大型土壤动物55类1 405头,隶属2门4纲12目,优势类群为正蚓目、叶甲科幼虫、象甲科幼虫。总体上,经间伐和混交改造后华北落叶松人工林内大型土壤动物的类群数显著高于未经营的对照林分(P<005),TH内土壤动物密度亦显著高于CK(P<005)。间伐和混交改造后,土壤动物群落各多样性指数均有提高,其中M的Shannon-Wiener多样性指数(H)显著高于CK(P<005)。各功能群中,植食性土壤动物所占比例(4719%)最高,其次为腐食性土壤动物(3331%);捕食性(19类)和植食性(18类)土壤动物的类群数居多;多因素方差分析显示,经营措施、土层和时间均对大型土壤动物功能群组成和结构影响显著(P

【目的】基于土壤质量指数(SQI),研究华北落叶松林不同混交方式对土壤肥力质量的影响,为其合理经营和地力恢复提供理论依据。【方法】该研究以河北省塞罕坝林场华北落叶松纯林(落叶松纯林)、华北落叶松白桦混交林(落桦混交林)和华北落叶松樟子松混交林(落樟混交林)为研究对象,采集和分析0～20 cm土层的土壤进行土壤理化性质、生物性质的调查研究,利用SQI法进行土壤肥力质量评价。建立SQI包括3个步骤:采用主成分分析法筛选最小数据集(MDS),利用非线性得分函数计算MDS指标得分,利用加权求和模型计算SQI。【结果】不同混交方式间土壤理化和生物性质存在不同程度的差异。与落叶松纯林相比,落桦混交林的土壤理化和生物性质有了明显改善;落樟混交林的土壤理化状况较差,土壤生物性质与落叶松纯林没有明显差异。在17个土壤肥力质量指标中,MDS由土壤微生物生物量氮、全磷、氨氮3个指标组成。不同混交方式间SQI差异显著,表现为落桦混交林(0.59)>落叶松纯林(0.47)>落樟混交林(0.39)。【结论】土壤肥力质量在不同混交方式下差异显著,塞罕坝机械林场落叶松白桦混交林有利于改善土壤肥力。利用指数法建立SQI进行土壤肥力质量评价,可为其他树种或其他地区的森林土壤质量评价提供借鉴。

【目的】探究林龄和造林密度对华北落叶松纸浆林材性的影响，为塞罕坝地区定向培育华北落叶松纸浆人工林提供理论和实践依据。【方法】以3种林龄（15、20、25 a）、3种造林密度（低密度2 500株·hm~(-2)、中密度3 300株·hm~(-2)、高密度4 400株·hm~(-2)）的华北落叶松人工林为研究对象，采用双因素完全随机区组法研究造林密度对于林木材性的影响。【结果】1）木材基本密度仅在高密度水平下20 a(0.439 g·cm~(-3))和25 a(0.387 g·cm~(-3))林分间差异显著（P <0.05），而不同林龄水平下造林密度对其无显著影响。2）晚材率在高密度时，随着林龄的增加先显著增大后显著减小（P <0.05），与木材基本密度的变化规律相似；15 a时，低密度（19%）林分显著小于其他两个林分（P <0.05）。3）年轮宽度在15和20 a时，随着造林密度的增大显著减小，且峰值及其出现峰值的轮龄逐渐变小；而在25 a不同造林密度间无明显差异，且峰值（5.9、6.1、6.2 mm）及其出现的轮龄（7、6、8 a）都相近，认为林分可能由25 a进入生长稳定期。4）年轮宽度在不同密度水平下，随着林龄的增长，林木形成层分蘖活动逐渐减弱，细胞间间隙变小，木材材质更加致密，不断变小。5）当林龄和造林密度较小时，林木生长速度较快，纤维细胞在横向和纵向方向上迅速且均匀生长、细胞壁较厚，纤维长宽比小、壁腔比大；待林龄和林分密度逐渐增大，纤维细胞横向生长减缓、细胞壁逐渐变薄，纤维长宽比增大（56.40～77.15）、壁腔比变小（0.48～0.25）、综纤维素含量不断减小（73.18%～53.09%），说明此时纤维细胞已经充分伸长。6）酸不溶木素含量在各林分间浮动范围不大（20.98%～29.74%），随着林龄的增长略有增高。1%NaOH抽出物、苯醇抽出物和灰分含量在林龄和造林密度水平上都无明显一致的变化规律。7）单位公顷纸浆产量在各林龄水平下仅在15 a不同造林密度间差异显著，且随着造林密度的增加都呈现出上升的趋势，所有林分中含量最高的为15 a高密度林分（68.47 t·hm~(-2)）。低、中密度水平下的林分，林龄越大单位公顷纸浆产量显著增大，而高密度林分在不同林龄间差异不显著。【结论】根据主成分分析法和综合排名初步认为，15 a林分的2 500株·hm~(-2)材性最好，可作为塞罕坝地区纸浆材定向培育的选择方向。

【目的】揭示单木树冠光合特征的空间异质性，是准确预测林木冠层光合效率、估计林木固碳能力，确定林木有效冠的重要基础，为精确估算华北落叶松人工林生产力和碳循环提供理论参考。【方法】以塞罕坝机械林场15～17年生华北落叶松为研究对象，利用Li-6400便携式光合仪对5株样木不同冠层和方位的针叶进行光合生理生态因子进行测定，采用方差分析和相关性分析方法，分析树冠光合特征的空间异质性。【结果】在冠层垂直方向上，净光合速率、光合有效辐射、气孔导度、蒸腾速率、羧化效率、初始量子效率及最大净光合速率均呈现上层>中层>下层的规律，光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率呈现为上层与中层相近，均大于下层，而胞间CO_2浓度呈现下层>中层>上层的现象。冠层下部叶绿素含量与冠层中部相近，均大于冠层上部，比叶重表现为上层>中层>下层的规律。在树冠水平方位上，净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO_2浓度和羧化效率具有显著性差异，光合有效辐射、比叶重、叶绿素含量、最大净光合速率、初始量子效率、光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率无显著差异。净光合速率与光合有效辐射、羧化效率、比叶重、叶绿素含量呈显著正相关性，相关系数分别为0.954、0.908、0.896和0.950，与胞间CO_2浓度呈显著负相关性，相关系数为-0.833，与蒸腾速率、气孔导度和叶绿素a/b具有一定的相关性，相关系数分别为0.744、0.545、-0.728。【结论】华北落叶松冠层光合作用具有明显的空间异质性，因此，在估算华北落叶松人工林冠层生产力时，应充分考虑冠层光合作用的垂直变化和水平变化规律。

根据华北落叶松人工林标准地和解析木资料,采用生长量修正-分析方法推导和建立了与距离无关的单木生长模型.在建立林木胸径潜在生长函数(疏开木直径生长函数及疏开木冠幅-胸径关系)的前提下,以CCF为基础构造了一个新的林分密度指标:林冠重叠度(COD);在分析论证的基础上,选择了相对直径(Rd)作为林木竞争指标.使用单木模型编制了华北落叶松人工林生长模拟,预测程序-LRGP.BA8.该程序可以模拟华北落叶松人工林在自然状态和问伐情况下的生长过程,因而可以用于选择、设计最优间伐方案和造林密度.

【目的】编制落叶松人工林生长过程表，为落叶松人工林经营管理提供科学依据。【方法】以我国东北华北七省（市、区）——北京市、河北省、山西省、辽宁省、吉林省、黑龙江省和内蒙古自治区落叶松人工林为研究对象，基于第5～8次全国森林资源连续清查552块固定样地数据和气象数据，运用3-PG_(mix)过程模型编制落叶松人工林不同立地等级生长过程表。【结果】通过校验得到4种落叶松人工林3-PG_(mix)过程模型参数，林分各变量模型预测值与实测值一致性较高（R~2在0.71～0.96之间），兴安落叶松、长白落叶松、华北落叶松和日本落叶松林分蓄积量的平均误差分别为5.70%、0.95%、4.70%和-4.56%，均方根误差分别为14.88、12.00、16.74和13.11 m3·hm~(-2)。编制的林分生长过程表能够描述林分平均胸径、平均高、株数密度、公顷蓄积量、公顷生物量以及蓄积量和生物量的公顷年均生长量和连年生长量等随林龄增加的动态变化规律，4种落叶松人工林生长过程存在差异，其原因是适生条件、物候期、生长期等生物学特性不同所致，结果具有一定的统计可靠性和生物合理性。【结论】3-PG_(mix)过程模型模拟结果可用于编制落叶松人工林生长过程表，为生长过程表的编制提供一种新的方法。

【目的】相同树种不同起源的林分在结构与稳定性上有较大的差异,林内树木径向生长对气候变化的响应也不同。研究不同起源的华北落叶松径向生长对气候变化的响应,可为气候变暖背景下华北落叶松人工林的近自然经营提供理论依据。【方法】在河北省围场县采集华北落叶松人工林和天然林优势木年轮样本,利用树木年轮学方法建立二者的树轮宽度年表。通过Pearson相关分析与方差分析,分析两种年表与气温突变前后气候因子的关系及其差异。【结果】气温突变后,天然林的径向生长有显著增加,人工林径向生长则变化不明显。人工林与5—7月月均温呈显著或极显著负相关,与6—7月降水量呈显著正相关;天然林与7月月均温呈显著负相关,与7月降水量呈极显著正相关。4种生态气候指标中,人工林、天然林年表与干燥指数的关系差异最大,气温突变前后,人工林径向生长与干燥指数呈极显著负相关,天然林则不显著。人工林径向生长在气温突变前后均受水分胁迫的影响,天然林径向生长在气温突变前不受水分胁迫的影响,但在突变后开始受到影响。【结论】在气温发生突变的情况下,结构单一的华北落叶松人工林生长会由于水分胁迫的影响而衰退,而结构合理的天然林有较高的稳定性,更能适应当地的气候变化。

根据 1 991～ 1 992年生长季中 2 9d的观测资料和 32株伐倒木分层测定数据 ,对华北落叶松人工林的林冠结构、光合有效辐射分布规律进行了分析研究 .结果表明 ,华北落叶松林木一级侧枝倾角随枝龄增长而增大 ,随着枝高度增加而减小 ;枝长随着枝高度降低而增大 .林分叶面积指数约 3/ 5分布在冠深 2 .5～ 4.5m (高密林分 )和 3.5～ 5 .5m (低密林分 )的空间内 .叶面积指数、枝表面积指数随冠深的累积分布曲线均呈S型 .生长季林冠对光合有效辐射的日平均透过率和反射率均为 7月 <7月

[目的]探讨不同间伐强度对林木生长的影响并找出影响林分生长的关键土壤因子。[方法]在山西省沁源县好地方林场华北落叶松人工林设置12块抚育间伐试验样地,开展轻度(间伐强度15%)、中度(间伐强度35%)、重度(间伐强度50%)抚育间伐并设置对照样地,以树木平均胸径、平均树高、平均枝下高、平均冠幅、乔木层生物量与生产力为林木生长指标,利用方差分析与多重比较分析不同间伐强度林分生长特征,结合土壤因子运用相关性分析研究林木生长量与土壤因子的关系。[结果]表明:华北落叶松人工林经中度、重度间伐2年与4年后,各树木生长指标与对照样地相比均显著增加;间伐在减少林分内乔木层生物量的同时能显著提高乔木层生产力,各时间段及间伐强度下乔木层生产力均表现为重度>中度>轻度>对照;间伐可提高土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(TN)、土壤全磷(TP)含量,减缓土壤养分的流失;华北落叶松人工林平均胸径生长量与SOC、TN呈显著正相关,平均冠幅生长量与土壤含水率(MC)、SOC、TN、TP显著正相关。[结论]间伐可促进华北落叶松人工林单株林木胸径和冠幅生长,增大林木单株冠径比与生产力,在本研究的3个间伐强度中,50%的重度间伐是最适间伐强度。华北落叶松人工林内土壤有机碳与土壤全氮含量较为丰富,土壤全磷含量较少,土壤pH为弱酸性,SOC、TN、TP是影响华北落叶松人工林生长的重要土壤因子。