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生态学报 2021年第16期41卷 6613-6620页

作者：鲁君悦张春雨赵秀海北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083

探讨不同林层群落结构动态及其与地形因子之间的关系,为群落结构优化和可持续经营管理提供理论支持。基于吉林蛟河30 hm^(2)针阔混交林固定监测样地的野外调查数据,以2010和2015年胸径(DBH)≥1 cm的木本植物为研究对象,分析了不同林层... 详细信息

探讨不同林层群落结构动态及其与地形因子之间的关系,为群落结构优化和可持续经营管理提供理论支持。基于吉林蛟河30 hm^(2)针阔混交林固定监测样地的野外调查数据,以2010和2015年胸径(DBH)≥1 cm的木本植物为研究对象,分析了不同林层物种组成、林分密度、群落结构多样性差异及其5年间的动态变化,利用偏相关分析研究了不同林层群落结构特征和地形因子的关系。结果表明:(1)林下层物种丰富度略高于林冠层,林冠层蓄积生产力是整个森林群落蓄积生产力的主要贡献者,林下层的物种多样性和林分结构多样性变化较林冠层明显;(2)林冠层优势树种的重要值在群落演替过程中逐渐扩大,整个样地林冠层树木个体数量减少了175株,林下层树木个体增加了3503株;(3)地形因子中海拔是影响群落结构动态最主要的因子,通过影响土壤和光照等条件从而影响群落结构变化。该林分处于相对稳定状态,不同林层群落结构特征差异显著,正确把握地形因子与不同林层群落结构动态变化的关系对森林的可持续经营具有重要意义。

关键词：群落结构动态变化林冠层林下层地形

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温带针阔混交林生物量稳定性影响机制

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植物生态学报 2022年第6期46卷 632-641页

作者：于水今王娟张春雨赵秀海北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083

森林生态系统通过响应环境波动和干扰而产生时间变化,对其稳定性机制的研究有利于生态系统服务。温带针阔混交林是全球森林生态系统的重要组成部分,该研究致力于探索超产效应、林分结构、物种异步性及优势物种稳定性对温带天然针阔混交... 详细信息

森林生态系统通过响应环境波动和干扰而产生时间变化,对其稳定性机制的研究有利于生态系统服务。温带针阔混交林是全球森林生态系统的重要组成部分,该研究致力于探索超产效应、林分结构、物种异步性及优势物种稳定性对温带天然针阔混交林群落稳定性的影响,以明确主要影响机制。该研究分别设定物种丰富度、胸径变异系数、物种异步性和优势物种稳定性为解释变量,群落生物量稳定性、生物量平均值和生物量标准差为响应变量,构建3个结构方程模型,比较各变量间直接与间接效应的相对大小。主要结果为:(1)结构方程模型提供了良好的拟合效果,并占群落生物量稳定性变化的40.6%;(2)物种丰富度与生物量平均值、生物量标准差均呈显著负相关关系,路径系数分别为–0.103和–0.061;(3)胸径变异系数与群落生物量稳定性及生物量平均值均呈显著负相关关系,路径系数分别为–0.123和–0.097;(4)物种异步性与群落生物量稳定性、生物量平均值、生物量标准差均呈显著正相关关系,路径系数分别为0.055、0.085和0.055;(5)优势物种稳定性与群落生物量稳定性和生物量平均值呈显著正相关关系,路径系数分别为0.623和0.085,与生物量标准差间显著负相关,路径系数为–0.608。研究结果表明尽管林分结构和物种异步性对温带针阔混交林群落生物量稳定性均有显著影响,但优势物种稳定性是最主要的直接影响因素。

关键词：群落生物量稳定性超产效应林分结构物种异步性优势物种稳定性

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吉林蛟河针阔混交林乔木幼苗组成及其密度格局影响因素

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植物生态学报 2018年第6期42卷 653-662页

作者：孟令君姚杰秦江环范春雨张春雨赵秀海北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083

以吉林蛟河次生针阔混交林42 hm^2固定监测样地中209个幼苗监测站内的乔木幼苗为研究对象,基于2016和2017年幼苗调查数据,探究幼苗物种组成、数量动态等特征,并运用广义线性混合效应模型分析了幼苗密度与生物邻体及其生境因素的相关性... 详细信息

以吉林蛟河次生针阔混交林42 hm^2固定监测样地中209个幼苗监测站内的乔木幼苗为研究对象,基于2016和2017年幼苗调查数据,探究幼苗物种组成、数量动态等特征,并运用广义线性混合效应模型分析了幼苗密度与生物邻体及其生境因素的相关性。结果表明:(1)该样地内所有幼苗监测站共调查到幼苗4 245株,分属10科12属18种,新生幼苗的数量在物种和调查年份间均有明显差异,其中水曲柳(Fraxinus mandschurica)和紫椴(Tilia amurensis)幼苗表现出大量出生和死亡的动态特征。(2)群落水平上,幼苗密度与局域同种成体胸高断面积之和、土壤全磷和有效钾等养分含量显著正相关,适宜大树生长的生境同样适宜幼苗的生长。(3)水曲柳幼苗密度的影响因素与群落水平一致,红松(Pinus koraiensis)存在明显的生境偏好,在湿度较小、土壤全磷、有效氮和有效磷含量较低的生境中密度更高。相对于多年生幼苗,同种成年邻体对当年生幼苗密度影响更加显著。该研究证实了扩散限制和生境过滤共同影响幼苗密度格局,生物邻体和生境异质性的相对重要性随幼苗物种种类和年龄级变化。

关键词：次生针阔混交林广义线性混合模型乔木幼苗密度生物邻体生境异质性

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长白山不同演替阶段针阔混交林群落物种多样性及其影响因子

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生态学报 2022年第17期42卷 7147-7155页

作者：李其斌张春雨赵秀海北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083

基于长白山3个5.2hm^(2)针阔混交林永久监测样地的野外调查数据,以胸径(DBH)≥1cm的乔木树种为对象,运用R4.0.3软件计算物种多样性指数以及进行物种多样性相关性分析和多元回归分析,以探讨生物和非生物因素对不同演替阶段针阔混交林物... 详细信息

基于长白山3个5.2hm^(2)针阔混交林永久监测样地的野外调查数据,以胸径(DBH)≥1cm的乔木树种为对象,运用R4.0.3软件计算物种多样性指数以及进行物种多样性相关性分析和多元回归分析,以探讨生物和非生物因素对不同演替阶段针阔混交林物种多样性的影响。结果表明:(1)3个典型针阔混交林的4个物种多样性指数均随演替的正向进行而下降,其中物种丰富度、Shannon-Wiener指数和Simpson指数在3个演替阶段存在显著性差异,而Pielou均匀度指数在次生杨桦林与次生针阔混交林阶段差异不显著。(2)胸径结构变量是影响物种多样性变化的主要驱动因子,随着演替的进行,林分密度对物种多样性产生的影响越来越大。(3)所有土壤因子在针阔混交林阶段对物种多样性指数均表现出显著的影响,而在次生杨桦林只有土壤全氮与物种多样性指数存在显著相关关系,土壤全磷在原始椴树红松林阶段是影响物种多样性的主要因素。综上,研究认为在各演替阶段,生物和非生物因素均影响着森林群落的物种多样性,胸径结构和林分密度是影响群落物种多样性的主要因素,林分中的土壤因子受到不同群落特征的影响产生不同变化,从而对群落的物种多样性产生影响也有所不同。

关键词：森林演替针阔混交林物种多样性影响因子

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基于温带针阔混交林植物-土壤反馈的Janzen-Connell假说检验

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植物生态学报 2022年第6期46卷 624-631页

作者：秦江环张春雨赵秀海北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083

目前对森林生物多样性维持机制的研究主要集中在检验地上生物的多度丰富度等内容,物种之间的交互作用及地下真菌是否影响生物多样性的维持在很大程度上还是未知的。探讨土壤真菌的作用及植物-土壤反馈在植物生长过程中的作用有重要意义... 详细信息

目前对森林生物多样性维持机制的研究主要集中在检验地上生物的多度丰富度等内容,物种之间的交互作用及地下真菌是否影响生物多样性的维持在很大程度上还是未知的。探讨土壤真菌的作用及植物-土壤反馈在植物生长过程中的作用有重要意义。该研究以吉林蛟河针阔混交林中4个常见树种为研究对象,利用杀菌剂处理及不同树种幼苗的栽种控制实验来检验Janzen-Connell假说,计算生物反馈及特异性反馈,并依据高通量测序方法测定土壤真菌多样性,检验不同处理组间差异性。利用方差分解分析(VPA)分析两种反馈的幼苗生物量与树种本身、真菌功能类型及土壤元素间的关系。结果表明,土壤杀菌处理并未显著影响生物反馈,同物种土壤的幼苗生物反馈未表现出显著的距离制约效应。异种物种土壤并未显著提高水曲柳(Fraxinus mandshurica)幼苗的特异性反馈。此外,VPA结果表明,影响植物-土壤反馈最大的因素是物种本身特性,土壤和真菌的影响大小因反馈类型而异。该研究揭示了温带针阔混交林中植物-土壤反馈的影响因素,同时反映出温带森林不同树种的Janzen-Connell效应存在较大的变异性,为更好地研究物种间相互作用与其内在调控机制奠定基础。

关键词： Janzen-Connell假说植物-土壤反馈距离制约针阔混交林幼苗土壤真菌

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吉林蛟河针阔混交林生物量时间稳定性驱动机制

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生态学杂志 2023年第4期42卷 812-819页

作者：张雪儿乔雪涛张春雨赵秀海北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083

生态系统稳定性是森林群落结构和功能的综合特征。通过长期大样地的监测数据,探究森林生态系统稳定性机制。本研究以吉林蛟河21.12 hm2天然针阔混交林固定样地中连续10年的野外调查数据(即2009年、2014年和2019年3次复测)为基础,分析了... 详细信息

生态系统稳定性是森林群落结构和功能的综合特征。通过长期大样地的监测数据,探究森林生态系统稳定性机制。本研究以吉林蛟河21.12 hm2天然针阔混交林固定样地中连续10年的野外调查数据(即2009年、2014年和2019年3次复测)为基础,分析了物种异步性、物种多样性、结构多样性、林分密度和海拔与生物量时间稳定性的直接和间接关系,探究并确定了生物量时间稳定性各驱动因素的相对重要性。结果显示,生物量时间稳定性与物种异步性、林分密度和海拔呈极显著正相关(P<0.001),路径系数分别为0.546、0.249和0.151。生物量时间稳定性与物种丰富度呈显著正相关(P<0.05),路径系数为0.086,而与林分结构的关系不显著(P>0.05),路径系数为0.021。海拔与林分密度呈显著正相关(P<0.001),路径系数为0.443,对生物量时间稳定性有极显著的间接作用。相较于其他林分因子,物种异步性是温带森林生物量时间稳定性的关键驱动因素,生物多样性通过物种异步效应提高生物量时间稳定性。基于结构方程模型的结果,分析生物与非生物因素对天然针阔混交林生物量时间稳定性影响的相对作用,对维持森林生态系统稳定性及森林可持续经营有重要现实意义。

关键词：时间稳定性生物多样性物种异步性林分结构森林生态系统

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长白山次生杨桦林种群空间点格局及密度制约效应

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生态学报 2021年第4期41卷 1461-1471页

作者：安璐吴兆飞范春雨张春雨赵秀海北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083

以长白山5.2 hm2次生杨桦林样地为研究对象,利用空间点格局分析的双相关函数g(r)以及随机标签零模型和案例—对照设计法,探讨了树木种群空间格局及其密度制约效应。研究结果表明:生境异质性对不同生活型以及不同树种的成熟个体在大尺度... 详细信息

以长白山5.2 hm2次生杨桦林样地为研究对象,利用空间点格局分析的双相关函数g(r)以及随机标签零模型和案例—对照设计法,探讨了树木种群空间格局及其密度制约效应。研究结果表明:生境异质性对不同生活型以及不同树种的成熟个体在大尺度范围上具有强烈影响。剔除生境异质性带来的影响后,在14个常见树种中有12个树种在小尺度上呈显著的空间聚集分布格局;随着空间尺度的增加聚集性分布树种数量急剧下降,在18 m尺度上聚集率下降到0。全部14个常见树种均呈现出显著的密度制约效应,表明密度制约是调节温带森林树木种群空间结构的主要作用机制。此外,密度制约与物种多度呈负相关,与亚林层和灌木层树种的同种聚集强度呈正相关。并且随着空间尺度增大受密度制约影响的树种百分比逐渐减小,14个常见树种中有11个在0—1 m处达到最大的密度制约强度。

关键词：次生杨桦林生境异质性空间格局密度制约

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太岳山油松人工林土壤呼吸对模拟氮沉降的短期响应

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生态学报 2018年第22期38卷 8184-8193页

作者：陈平赵博闫子超杨璐赵秀海张春雨北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083

通过对山西太岳山油松人工林进行模拟氮沉降实验,探究土壤呼吸对模拟氮沉降刺激的短期响应动态。2015年7—8月,分3次分别对同一样地进行模拟氮沉降处理,水平皆为100 kg hm^(-2)a^(-1),同时采用LI-COR8150土壤碳通量自动观测系统全天候... 详细信息

通过对山西太岳山油松人工林进行模拟氮沉降实验,探究土壤呼吸对模拟氮沉降刺激的短期响应动态。2015年7—8月,分3次分别对同一样地进行模拟氮沉降处理,水平皆为100 kg hm^(-2)a^(-1),同时采用LI-COR8150土壤碳通量自动观测系统全天候连续监测土壤呼吸动态,探究土壤施氮前后呼吸速率的动态变化以及呼吸速率与土壤温度和湿度的关联。结果表明:3次氮沉降处理均呈现出相同规律,土壤呼吸值在施氮后1 d内达到最大值,随即下降,在施氮后第3天土壤呼吸趋于稳定;第一、二次氮沉降处理3 d后土壤呼吸恢复到处理前的状态,并未表现出显著差异(P>0.05)。第三次氮沉降处理后土壤呼吸并未恢复到施氮前的状态,土壤呼吸均值由1.99μmol m^(-2)s^(-1)显著上升到3.39μmol m^(-2)s^(-1)(P<0.05)。这表明,氮处理对土壤呼吸产生了持续效应。施氮后土壤呼吸与土壤温度呈极显著(P<0.001)指数相关(R_s=ae^(bT)),随着时间的推移,施氮处理解释土壤呼吸的相对贡献值由60%—69%下降到14%—59%。施氮提高了土壤温度敏感系数Q_(10)值;土壤温度和湿度(R_s=ae^(bT)W^c)能更好的解释土壤呼吸变化,解释率达到49%—91%。在全球变化的背景下,研究模拟氮沉降对土壤呼吸、Q_(10)的影响,可以对进一步模拟、预测全球暖温带地区森林碳循环和碳储量提供理论基础。

关键词：土壤呼吸氮沉降连续监测短期效应油松林

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吉林蛟河针阔混交林林层结构对生产力的影响

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生态学报 2021年第5期41卷 2024-2032页

作者：鲁君悦吴兆飞张春雨赵秀海北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083

探讨不同林层物种多样性和林分结构与森林生产力之间的关系,为森林可持续经营管理策略优化提供理论支持。以吉林蛟河30 hm^(2)针阔混交林固定监测样地中的38432株木本植物的野外调查数据为研究对象,利用结构方程模型探讨了不同林层物种... 详细信息

探讨不同林层物种多样性和林分结构与森林生产力之间的关系,为森林可持续经营管理策略优化提供理论支持。以吉林蛟河30 hm^(2)针阔混交林固定监测样地中的38432株木本植物的野外调查数据为研究对象,利用结构方程模型探讨了不同林层物种多样性和林分结构多样性对森林生产力的作用机制。结果表明:(1)林冠层林分结构多样性和生产力之间呈负相关关系,路径系数为-0.138;林下层林分结构多样性和生产力之间呈正相关关系,路径系数为0.083。(2)林冠层物种多样性和生产力之间呈正相关关系,路径系数为0.099;林下层物种多样性和生产力之间关系不显著,且物种多样性在林冠层和林下层呈正相关关系,路径系数为0.147。物种多样性和林分结构多样性与森林生产力之间不存在唯一的关系,这种关系的大小、方向和潜在机制与林层有关。为此,在森林经营过程中要充分考虑不同林层物种多样性和林分结构多样性与森林生产力之间的关系。

关键词：物种多样性林分结构多样性林冠层林下层森林生产力结构方程模型

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长白山暗针叶林群落物种多样性维持机制

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生态学报 2023年第5期43卷 1884-1891页

作者：强亚琪范春雨张春雨北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083

植物群落物种多样性维持机制一直是生态学研究的热点话题,其中生态位理论和中性理论是被普遍接受的两种理论观点,但是目前关于生态位理论和中性理论在群落物种多样性维持中的相对重要性还没有统一定论。基于长白山暗针叶林群落数据,采... 详细信息

植物群落物种多样性维持机制一直是生态学研究的热点话题,其中生态位理论和中性理论是被普遍接受的两种理论观点,但是目前关于生态位理论和中性理论在群落物种多样性维持中的相对重要性还没有统一定论。基于长白山暗针叶林群落数据,采用单物种-面积关系模型探究特定树种对邻域物种丰富度的影响,并借助同质性和异质性泊松零模型检验其显著性。(1)群落水平上,在3—15 m空间尺度上,促进种占据优势地位,在>15 m空间尺度上,中性种逐渐取代促进种起主导作用,抑制种比例较低,并且随着空间尺度变化幅度不大。(2)物种水平上,采用同质性泊松零模型检验树种对邻域物种丰富度的影响,臭冷杉、花楷槭、青楷槭在0—20 m空间尺度上对邻域物种丰富度增加起促进作用,黄花落叶松、鱼鳞云杉在0—20 m空间尺度上抑制了邻域物种丰富度增加。花楸树、黑桦和硕桦在全部研究尺度上表现为中性种,髭脉槭、大青杨、红松等在不同研究尺度上表现为不同的作用效果。剔除了生境过滤作用的异质性泊松零模型检验结果与同质性泊松零模型结果差异不显著,表明研究样地内生境过滤作用对多样性格局形成影响不大,各树种间的相互作用对群落物种组成影响较大,进一步证明了生态位理论能够解释长白山暗针叶林物种多样性维持。

关键词：单物种-面积关系模型物种多样性生境过滤种间互作

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