【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。

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。

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。

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。

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

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,...

目的]比较日本落叶松不同冠层和方位光合生理参数的差异,探讨冠层及方位变化对光合生理参数的影响,为构建冠层生产力模型及估算冠层生产力提供理论参考。[方法]以7年生和19年生日本落叶松单木为研究对象,将树冠分为上、中、下3层,东、西、南、北4个方位,测定冠层每一部位的光响应曲线、CO_2响应曲线和光合色素含量,并分析不同冠层及方位的光合生理特性。[结果]表明:垂直方向上,2种林龄样木冠层对大多数光合生理参数影响显著;最大净光合速率(A_(max))、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d)随冠层的升高而增大;最大羧化速率(V_(max))、最大电子传递速率(J_(max))、磷酸丙糖利用率(TPU)和羧化效率(CE)均为下冠层最小,而CO_2补偿点(CCP)均为冠层下部最大;不同冠层针叶光合色素含量差异显著,且叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和类胡萝卜素(Car)均随冠层的升高而降低。水平方向上,方位对2种林龄树木光合生理参数均影响不显著,南向和东向光合参数均值分别反映了7年生和19年生样木全冠层的光合特性。光合生理参数在林龄间无显著差异。[结论]日本落叶松冠层光合生理参数具有空间异质性,冠层对树木多数光合生理参数的影响显著,而方位和林龄对以上参数影响不显著。

【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。

用大小比数、角尺度和混交度3个指标对塞罕坝地区不同林分类型内的样地进行比较。结果表明:在林分分化方面,各林分存在一定程度的竞争,但不影响林木的生长,其中2、3、5和7号样地所在林分的分化趋势较严重,应当考虑进行适当的营林抚育措施;9个样地所在林分的林分平均角尺度均为0.50～0.60,林木分布为聚集分布;混交林分平均混交度均不高,为弱度混交。可见,在资源经营中应根据林分空间结构的分析结果和各林分不同的经营目的,进行适当营林活动。

【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。

塞罕坝机械林场建场５２年来完成了４项历史任务，为京津地区筑起了一道绿色生态屏障，成为京津重要生态区。林场通过内部体制改革，引入竞争机制，实行场长任期目标管理责任制，全面推行绩效工资制度、目标承诺制度和领导包保森林防火风险抵押金制度，着力培育新的产业经济增长点，各项事业健康发展，生态建设取得辉煌成就。但林场发展面临定位不清、体制不顺、生产生活等基础设施相对滞后、社会保障制度不健全等问题。对策：从根本上解决体制问题，明确定位，分类经营，完善社会保障，促进林场稳定与发展。

【目的】研究自然保护区抚育间伐强度对物种多样性及空间分布格局的影响规律，对于自然保护区生物多样性保护和稳定性的提高具有重要意义。【方法】以塞罕坝自然保护区华北落叶松Larix principis-rupprechtii和樟子松Pinus sylvestris mongolica人工林为研究对象，分别设置高（61%）、中（48%）、低（36%）3种间伐强度固定样地18块以及6块未间伐对照样地，调查样地林分因子和林内草本和木本植物种类、数量、基径和分布信息。基于调查数据，计算物种多样性指数（Simpson指数、Shannon-Weiner指数、Pielou均匀度指数、物种丰富度），同时运用双相关函数g(r)与g12(r)计算分析木本植物空间格局。【结果】华北落叶松高间伐强度样地草本植物物种种类较对照样地增加了13%，中间伐强度样地减少了15%，低间伐强度样地无变化，高中低间伐样地木本植物物种种类较对照样地分别减少了33%、11%、33%；樟子松高中低间伐样地草本植物物种种类较对照样地分别减少了32%、25%、20%，高间伐强度样地木本植物物种种类较对照样地增加了40%，中间伐强度样地较对照样地无变化，低间伐强度样地较对照样地减少了10%。2种林分主林层木本植物空间格局以随机分布为主，对照样地主林层木本植物在小尺度上出现聚集分布，间伐样地主林层木本植物在大尺度上出现随机分布，华北落叶松林下木本植物空间格局在高间伐强度样地出现聚集分布，樟子松林下木本植物空间格局则在对照和低间伐强度样地出现聚集分布。【结论】中高间伐强度有利于塞罕坝自然保护区生物多样性保护和林分结构的优化。

【目的】研究日本落叶松冠层间光合特性的差异,揭示冠层光合特性的空间变化规律,为精确估算冠层生产力及构建冠层生产力模型提供依据。【方法】以8年生日本落叶松为研究材料,根据树冠长度,将树冠等分为8个层级,从上到下分别为第1～8层级,选择每一层级的南向一级侧枝作为光合测定枝条,测定每一枝条上针叶的光合日变化。【结果】多数冠层间光合参数日变化规律相似,净光合速率、蒸腾速率、气孔限制值、光合有效辐射、气温和水汽压亏缺均表现为单峰曲线,气孔导度从上午开始逐渐降低。随着冠层的升高,光合参数增加、比叶面积减小,而气温和水汽压亏缺表现为先增后降的趋势,不同冠层间均差异显著(P<0.05)。净光合速率、光合有效辐射、气孔导度和蒸腾速率与相对冠高存在指数函数关系(R~2≥0.94),气温和水汽压亏缺与相对冠高存在一元二次函数关系(R~2≥0.79)。通径分析表明,影响净光合速率的主要因素是光合有效辐射,而气温和空气相对湿度影响较小。【结论】光合有效辐射和叶肉细胞的光合活性分别是影响日本落叶松净光合速率空间变化的主要环境因素和生理因素。净光合速率随冠层的升高而显著增加,而冠层底部净光合速率为负值,始终处于碳消耗状态。