小興安嶺典型闊葉紅松林林窗干擾歷史及氣候影響.pdf

1、在全球氣候變暖及森林干擾日趨頻繁的大背景下，我國(guó)東北頂極地帶性植被闊葉紅松(Pinus koraiensis)林資源逐年銳減，森林干擾問(wèn)題日益凸顯。本文依托涼水國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)典型闊葉紅松林內(nèi)的9 hm2森林動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)樣地，開展了以下3個(gè)方面研究:(1)運(yùn)用傳統(tǒng)的生態(tài)學(xué)和常規(guī)的樹木年代學(xué)方法，以小興安嶺典型闊葉紅松林內(nèi)大、中型林窗(面積大于50 m2)為研究對(duì)象，確定小興安嶺典型闊葉紅松林內(nèi)大、中型林窗干擾的基本特征及其形成原因;(2)運(yùn)

2、用樹輪生態(tài)學(xué)方法，對(duì)樣地內(nèi)林窗邊緣主要樹種紅松和臭冷杉(Abies nephrolepis)進(jìn)行生長(zhǎng)釋放判定分析，建立干擾年表以重建小興安嶺典型闊葉紅松林林窗干擾歷史并探討其干擾形成的機(jī)制;(3)利用樹輪氣候?qū)W方法，建立小興安嶺典型闊葉紅松林內(nèi)林窗與非林窗紅松和臭冷杉樹木年輪寬度年表，探討顯著(1980年后)升溫對(duì)林窗與非林窗樹木徑向生長(zhǎng)的影響。主要研究結(jié)果如下：
　　該區(qū)大、中型林窗平均密度為7.67個(gè)/hm2，平均產(chǎn)生速率為0

3、.08個(gè)hm-2·a-1，干擾頻率為0.42％·a-1，干擾周轉(zhuǎn)期約240a。林窗主要由多種方式共同形成(3種以上形成方式占67.39％)，形成木主要死亡方式包括干基折斷(BB，占54.9％)、掘根風(fēng)倒(U，占16.7％)、干中折斷（BT，占12.9％）、枯立（S，占10.7％）和人工砍伐（A，占4.9％）。林窗形成樹種主要是紅松(50.2％)、臭冷杉(9.78％)、楓樺(Betula costata,7.78％)以及腐爛程度較嚴(yán)重?zé)o法

4、判別的樹種(10.44％)。形成木腐爛等級(jí)較高，平均9.38株/林窗。小徑級(jí)倒木是林窗形成的受害者，針葉樹種對(duì)林窗形成的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于闊葉樹。林窗邊緣木以紅松為主(63.08％)，平均胸徑為46.68 cm，平均高度為23.6 m。邊緣木中臭冷杉生長(zhǎng)最快，紅皮云杉(Picea koraiensis)和色木槭(Acer mono)生長(zhǎng)最慢。林窗大小對(duì)形成木和邊緣木的種類和組成影響不大，林窗形成木界定標(biāo)準(zhǔn)的不同將對(duì)判定林窗形成方式產(chǎn)生很大影響。

5、綜合多種方法調(diào)查大、中型林窗及大徑級(jí)形成木，可提高林窗干擾歷史重建及林窗成因判定的準(zhǔn)確性。此外，利用分層解析法可更合理地將發(fā)生過(guò)二次或多次傷害大、中型林窗形成與發(fā)展過(guò)程動(dòng)態(tài)解析，這對(duì)理解林窗動(dòng)態(tài)變化及森林群落動(dòng)態(tài)過(guò)程至關(guān)重要。
　　整體上林窗木與非林窗木的生長(zhǎng)變化百分率變化規(guī)律基本一致，而不同林窗間生長(zhǎng)變化百分率存在明顯差異，林窗干擾及其產(chǎn)生的影響存在較大的變異性。在1733-1738、1748-1752、1769-1771、17

6、98-1801、1827-1833、1841-1844、1935-1939及1968-1973年間，紅松生長(zhǎng)釋放較強(qiáng)，其中1752、1770、1800、1830、1842、1937及1970年出現(xiàn)了明顯的干擾峰;在1889-1904、1932-1938、1947-1973和1986-2005年間，臭冷杉生長(zhǎng)釋放較強(qiáng)，其中1894、1951和1990年出現(xiàn)了明顯的干擾峰。紅松干擾存在2.0 a、3.5 a、3.8 a、7.3-7.9 a和

7、9.1-18.2 a的顯著周期，臭冷杉干擾存在3.5-3.6 a、7.5-48.8 a和65-85 a的顯著周期。風(fēng)干擾是典型闊葉紅松林干擾釋放的主要因子，異常溫度也影響該地區(qū)樹木生長(zhǎng)釋放事件。太陽(yáng)活動(dòng)通過(guò)影響局地風(fēng)速、溫度、降水等氣候因子以及其他大尺度氣候模態(tài)影響林窗動(dòng)態(tài)，可能是小興安嶺典型闊葉紅松林的干擾機(jī)制之一。
　　顯著(1980年后)升溫減緩了非林窗紅松生長(zhǎng)，卻加快了林窗紅松生長(zhǎng)，林窗木對(duì)溫度的正響應(yīng)高于非林窗木。升溫后

8、，非林窗紅松受溫度影響減弱，而林窗紅松則增強(qiáng);林窗和非林窗紅松徑向生長(zhǎng)與帕默爾干旱指數(shù)(Palmer severity drought index，PDSI)均由負(fù)相關(guān)變?yōu)檎嚓P(guān)。林窗干擾導(dǎo)致臭冷杉徑向生長(zhǎng)減緩，升溫導(dǎo)致林窗與非林窗臭冷杉年生長(zhǎng)量均下降了約50％，非林窗木對(duì)溫度的負(fù)響應(yīng)要高于林窗木。升溫后，5-10月溫度對(duì)非林窗木抑制作用明顯;非生長(zhǎng)季(1-5月)降水對(duì)非林窗臭冷杉的抑制作用加強(qiáng)，而對(duì)林窗臭冷杉則由抑制變?yōu)榇龠M(jìn)。PDSI