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长白山北坡植物群落β多样性及其组分的驱动因素

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：丛明珠刘琪璟孙震董淳超钱尼澎北京林业大学林学院

【目的】探究长白山北坡植物群落β多样性及其组分的格局及环境驱动因素，为长白山生物多样性保护和生态系统管理提供理论依据。【方法】采用R语言betapart工具包对长白山北坡植物群落β多样性进行组分(周转和嵌套)分解，使用广义相异... 详细信息

【目的】探究长白山北坡植物群落β多样性及其组分的格局及环境驱动因素，为长白山生物多样性保护和生态系统管理提供理论依据。【方法】采用R语言betapart工具包对长白山北坡植物群落β多样性进行组分(周转和嵌套)分解，使用广义相异性模型 (GDM) 探讨β多样性及其组分与环境因子之间的关系。【结果】据β多样性及其组分计算结果，长白山北坡植物群落β多样性以周转组分为主，即物种更替导致群落间物种组成的差异。GDM模型输出结果表明，本研究用于建模的13个环境因子可解释长白山北坡植物群落β多样性及其周转组分的32.63%～66.52%；年均气温对乔木β多样性影响显著，此外，当年降水>710.00 mm、土壤容重>1.07 g/cm3时，年降水和土壤容重对其产生显著影响；乔木周转组分主要受年均气温、土壤容重和坡度的影响，超过阈值后随其值的增大，周转速率增加；随着温度季节性变化、坡度和年均气温的增加，灌木β多样性及其周转组分的增长速率分别呈减缓、不变和加快的趋势；而草本β多样性及其周转组分随主要影响因子的梯度变化表现为：随海拔的升高而增大，随等温性的升高而减小，随土壤有机碳含量的升高先增大后减小。【结论】整体上长白山北坡植物群落物种组成以周转模式变化，表明多样性保护工作应多物种、多区域展开。环境因子是长白山北坡植物群落β多样性格局的关键影响因素，其中乔木β多样性及其周转组分主要受年均气温的影响，灌木β多样性及其周转组分主要受温度季节性变化的影响，而草本β多样性及其周转组分的主要受海拔的限制。

关键词： β多样性周转嵌套广义相异性模型(GDM) 环境异质性

长白山白桦径向生长季节动态及其对环境因子的响应

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植物生态学报 2024年

作者：钱尼澎高浩鑫宋超杰董淳超刘琪璟北京林业大学林学院

白桦(Betula platyphylla)作为温带次生林的典型先锋树种,在森林生长研究中具有重要意义。该研究利用微树芯法连续监测了两个生长季(2020–2021)白桦径向生长的季节动态,并分析了其与环境因子的响应关系。结果表明,白桦形成层于5月中下... 详细信息

白桦(Betula platyphylla)作为温带次生林的典型先锋树种,在森林生长研究中具有重要意义。该研究利用微树芯法连续监测了两个生长季(2020–2021)白桦径向生长的季节动态,并分析了其与环境因子的响应关系。结果表明,白桦形成层于5月中下旬开始活动, 6月和7月为快速生长期, 9月下旬木质化结束。2021年早春温度升高导致白桦径向生长提前开始,但两年径向生长停止的时间无显著差异。在快速生长期,白桦径向生长速率与平均气温、最低气温、相对空气湿度和土壤温度呈显著正相关关系,与饱和水汽压差呈显著负相关关系;而在慢速生长期,白桦径向生长速率仅与最低气温和土壤温度呈显著正相关关系;在较干燥年份,土壤含水量降低显著抑制了白桦径向生长,温度始终是影响白桦年内径向生长的主要气候因子。研究结果对白桦林的经营和可持续管理具有参考价值。

关键词：白桦微树芯温度形成层木质部

基于树木年轮重建大兴安岭北部过去242年4～7月降水量变化

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第四纪研究 2024年

作者：于健陈佳佳孟盛旺何怀江赵业思张鹏杨保刘琪璟江苏农林职业技术学院风景园林学院中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟院重点实验室吉林省林业科学研究院南京大学地理与海洋科学学院北京林业大学林学院

大兴安岭北部是气候变化的敏感区之一,受限于较短的器测资料,当前对该区域降水量的年际-年代际变化认识仍很薄弱。本研究利用大兴安岭北部满归地区樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)树轮样本,建立树木年轮宽度年表,阐明制约樟子... 详细信息

大兴安岭北部是气候变化的敏感区之一,受限于较短的器测资料,当前对该区域降水量的年际-年代际变化认识仍很薄弱。本研究利用大兴安岭北部满归地区樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)树轮样本,建立树木年轮宽度年表,阐明制约樟子松径向生长的主要气候因子。结果表明:当年春季和生长季前期降水量是满归地区樟子松径向生长的主要限制因子。树木径向生长与当年4～7月降水量(r=0.549,p0.85)以来的当年4～7月降水量,方程方差解释量为30.1%。利用逐一剔除法(leave-one-out)和分段检验法(calibration-verification)对重建方程进行检验,均表明重建序列稳定可靠。过去242年间该地区存在着5个湿润期(1789～1805年、1841～1871年、1887～1899年、1926～1966年和1993～2000年)和6个干旱期(1776～1787年、1806～1840年、1872～1886年、1900～1925年、1967～1992年和2001～2017年),其中1900～1925年是最严重的干旱期。重建降水量的干湿时期与其他序列结果具有较好的一致性,进一步验证了重建结果的可靠性。空间相关分析表明重建序列对于采样点周边较大范围地区4～7月降水量变化特征均具有很好的代表性。与海温数据空间相关分析显示,降水重建序列与太平洋海温呈显著正相关。多窗谱分析和小波分析表明,重建序列存在2.1、2.5、2.8、4.1、7.0和63.7年的显著周期(p<0.01)。表明研究区域降水变化在多年代际尺度上可能受到ENSO和PDO的影响。

关键词：树木年轮气候变化降水重建大兴安岭干旱

环境因子对长白山自然保护区森林群落分布的影响

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北京林业大学学报 2023年第8期45卷 57-64页

作者：郑东升刘琪璟北京林业大学林学院北京100083

【目的】利用数量生态学的方法解析长白山自然保护区森林群落的物种组成及其与环境因子之间的关系,为该区森林生态系统的保护及可持续经营提供科学依据,并为同类研究提供参考和借鉴。【方法】借助影像资料,在长白山自然保护区从海拔750 ... 详细信息

【目的】利用数量生态学的方法解析长白山自然保护区森林群落的物种组成及其与环境因子之间的关系,为该区森林生态系统的保护及可持续经营提供科学依据,并为同类研究提供参考和借鉴。【方法】借助影像资料,在长白山自然保护区从海拔750 m至1850 m沿道路从不同坡向共选取40个样点,并于2021年8-9月进行群落学调查。基于该调查数据,计算各样地不同物种的重要值,而后采用双向指示种分析(TWINSPAN)、去趋势对应分析(DCA)将样地划分为不同的群落类型,最后结合环境数据采用典范对应分析(CCA)、变差分解探索群落的分布与环境因子之间的关系。【结果】(1)结合TWINSPAN和DCA将样地划分为9种森林群落类型。(2)CCA排序结果较好地反映了群落与环境的关系,选取的10个环境因子中,海拔、坡度、年均温、平均昼夜温差、等温性、气温季节性变动系数、气温年较差、年降水量、降水量季节变化9个因子对群落分布的影响较大。(3)变差分解结果显示10个环境因子总解释量为46.8%,其中地形因子的解释部分为8.0%,气候因子的解释部分为29.1%,共同解释部分为9.7%,未能解释部分为53.2%。【结论】在长白山所调查的范围主要包括9种森林群落类型,海拔所引起的水热条件变化是影响其分布的主要环境因素,未能解释部分与群落组成的复杂性及数据中土壤特性等环境因子的缺失有关。

关键词：森林群落分类排序环境因子长白山自然保护区

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长白山西坡施业区森林植被动态变化及其成因

东北林业大学学报 2023年第12期51卷 37-43页

作者：徐昶刘琪璟北京林业大学北京100083

以天保工程区之一——吉林森工集团松江河林业有限公司的林区为例(研究区),在谷歌地球引擎(GEE)平台上选取1990—2021年间所有可用的陆地卫星数据,经预处理、修正,计算归一化植被指数(NDVI),以最大值合成法求得年均值,获得研究区1990—2... 详细信息

以天保工程区之一——吉林森工集团松江河林业有限公司的林区为例(研究区),在谷歌地球引擎(GEE)平台上选取1990—2021年间所有可用的陆地卫星数据,经预处理、修正,计算归一化植被指数(NDVI),以最大值合成法求得年均值,获得研究区1990—2021年间的植被覆盖变化数据;根据研究区情况及实际需要,将土地覆盖类型分类为落叶阔叶林、常绿针叶林、落叶针叶林、针阔混交林、耕地、草地、水体、人造地表,由高精度地表覆盖分类数据集(GLC_FCS30)获得1990、2000、2010、2020年4期土地覆盖(利用)数据。应用Sen+MK趋势分析,监测植被变化趋势;应用干扰和恢复趋势检测(LandTrendr)方法,选取归一化燃烧率构建时间序列数据,监测对森林植被的干扰;分析天保工程区森林植被的动态变化特征及其成因。结果表明:研究区1990—2021年土地覆盖格局呈现林地面积增加趋势;研究区归一化植被指数呈现总体上升趋势,其中2000—2015年,即天保工程实施后归一化植被指数增速最快、植被显著增加趋势明显;森林植被的每年被干扰面积比呈现减少趋势,其中2015—2021年森林植被的平均年被干扰面积比最小;天保工程政策的实施,促进森林植被恢复。

关键词：天然林保护植被动态变化植被指数

光合特性与长白山阔叶红松林主要树种凋落叶分解速率的关系

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北京林业大学学报 2023年第11期45卷 11-22页

作者：张潇秦立厚刘琪璟北京林业大学林学院北京100083 国家林业和草原局调查规划设计院北京100714

【目的】阐明长白山阔叶红松林乔木树种和灌木树种凋落叶分解之间的差异,探讨光合参数与植物凋落叶分解速率之间的关系,为揭示叶片经济学谱的普适性提供依据。【方法】以19个乔木树种和11个灌木树种作为研究对象,采用网袋法做分解试验,2... 详细信息

【目的】阐明长白山阔叶红松林乔木树种和灌木树种凋落叶分解之间的差异,探讨光合参数与植物凋落叶分解速率之间的关系,为揭示叶片经济学谱的普适性提供依据。【方法】以19个乔木树种和11个灌木树种作为研究对象,采用网袋法做分解试验,2019年10月26日布设分解袋,2020年4月26日、6月26日、8月26日、10月26日回收分解袋;通过Olson负指数衰减模型拟合分解系数,使用Li-6400便携式光合测定仪测定原位活体叶片的光响应曲线,拟合光合参数,分析相关性,并进行回归分析。【结果】(1)乔木树种中,红松分解系数最小(0.24),黄檗最大(1.05);灌木树种中,毛榛分解系数最小(0.52),瘤枝卫矛最大(1.63);灌木树种分解系数总体高于乔木树种(P=0.003)。(2)光合参数表现为光饱和点处的净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、叶片羧化速率(CE)、光饱和点(LSP)、最大净光合速率(P_(max))、光补偿点(LCP)、蒸腾速率(T_(r))、气孔限制值(L_(s))、暗呼吸速率(R_(d))这9个光合参数的均值乔木树种高于灌木树种(P0.05)。(3)乔灌木树种分解系数(k)与P_(n)、LSP、P_(max)、G_(s)、CE、LCP呈显著负相关关系,与R_(d)无明显相关性;P_(n)和P_(max)存在多重共线性,逐步回归结果表明P_(n)对k的解释和指示作用最强。【结论】光照强度通过影响叶片形态以及养分含量进而影响凋落叶的分解速率,使得乔木树种虽然有更高的光合参数,但分解系数比灌木树种更低,即分解速率更慢,存在光照强度—叶片形态、养分含量—凋落叶分解速率的连通关系;P_(n)、G_(s)、CE、LSP、P_(max)、LCP基本符合叶经济学谱理论,P_(n)可以解释和预测叶凋落物的分解速率。

关键词： Olson模型分解系数光响应曲线叶经济学谱

长白山东坡白桦-长白落叶松林优势种群结构与动态特征

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生态学报 2023年第18期43卷 7462-7473页

作者：刘文婷张金峰刘琪璟北京林业大学林学院北京100083 北京林业大学生态与自然保护学院北京100083

白桦(Betula platyphylla)-长白落叶松(Larix olgensis)林是长白山东坡火山爆发后形成的次生林,也是暗针叶林演替系列的重要阶段,研究其优势种群的数量增长和消亡对揭示群落演替过程机理有重要意义。以长白山地区白桦-长白落叶松林优势... 详细信息

白桦(Betula platyphylla)-长白落叶松(Larix olgensis)林是长白山东坡火山爆发后形成的次生林,也是暗针叶林演替系列的重要阶段,研究其优势种群的数量增长和消亡对揭示群落演替过程机理有重要意义。以长白山地区白桦-长白落叶松林优势种群为研究对象,于2020年进行标准地调查获取数据,采用径级代替龄级的方法,通过编制静态生命表,绘制存活曲线和生存分析函数曲线,计算数量动态指数,并引用谱分析和时间序列模型预测,研究了长白山东坡白桦和长白落叶松种群的年龄结构和数量动态特征。结果显示:1)白桦种群径级结构呈典型的倒"J"型分布,Ⅰ龄级个体数量占比高达52.56%;长白落叶松种群结构呈近似钟形。2)种群动态量化分析显示,白桦种群和长白落叶松种群的动态变化指数V'_(pi)均大于0,说明种群均为增长型,但后者V'_(pi)趋近于0,说明受外界干扰时,长白落叶松种群更倾向于稳定型。3)白桦和长白落叶松种群个体死亡率和消失率曲线变化趋势基本一致,存活曲线均为Deevey-Ⅱ型。4)生存分析发现,白桦种群前期(Ⅰ-Ⅳ龄级)锐减,中期(Ⅳ-Ⅶ龄级)稳定;长白落叶松种群前期(Ⅰ-Ⅲ龄级)增长,中期(Ⅲ-Ⅸ龄级)稳定,后期(Ⅸ-ⅩⅢ龄级)衰退。5)谱分析显示,白桦种群和长白落叶松种群基波均最大(1.63和0.85),表明种群天然更新受生物学特性控制。6)随着时间的推移,白桦种群个体数逐渐增多;长白落叶松种群个体数量波动较大但总体呈增加趋势。

关键词：白桦长白落叶松静态生命表生存函数时间序列预测

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假色槭叶片数量的简便估计法

北京林业大学学报 2023年第12期45卷 120-126页

作者：胡博刘琪璟徐振招秦立厚郑东升北京林业大学林学院北京100083

【目的】目前关于估计单株树木叶片数量方法的研究较少,本研究结合嵌套式回归的原理,介绍一种通过目测确定单株树木叶片数量的方法,为叶生物量和叶面积的研究奠定理论基础,为估计群落尺度的叶生物量和叶面积指数提供更加方便快捷的手段... 详细信息

【目的】目前关于估计单株树木叶片数量方法的研究较少,本研究结合嵌套式回归的原理,介绍一种通过目测确定单株树木叶片数量的方法,为叶生物量和叶面积的研究奠定理论基础,为估计群落尺度的叶生物量和叶面积指数提供更加方便快捷的手段。【方法】本方法的原理是:(1)将枝条划分为枝轴,枝轴为任意级别枝条去掉分枝后的主轴;(2)确定单个枝轴上的叶片数量;(3)通过枝条的分枝关系建立枝条容量-枝轴数量查找表,确定枝条和枝轴的数量关系;(4)将枝条所包含的所有枝轴上的叶片累加得到枝条的叶片数量;(5)计算单株树木的叶片数量。采用该方法对长白山北坡假色槭的单株叶片数量进行估计。【结果】在所测量的25株树中,容量为1至容量为7的枝条上的平均枝轴数分别为1.0、3.0、8.9、32.9、105.0、323.0、1015.3,枝轴上的平均叶片数为2.9片,通过计算25株样树的单株叶片数量并绘制散点图,散点大致呈指数型分布,符合树木的一般生长规律。建立了预测假色槭叶片数量的最适方程,即y=261.60DBH 1.65,根据检验结果,使用该方法预测的假色槭叶片数量偏大15.58%。【结论】本方法正确、可靠,具有工作量小、效率高的特点,整个估计过程中无破坏性取样。若结合单片叶的面积、干质量等指标,可以使群落尺度的叶生物量和叶面积指数的计算更加快捷。

关键词：单木叶片数量目测无损估计嵌套式回归

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利用树干侧方投影测量立木材积

生态学杂志 2022年第8期41卷 1635-1642页

作者：石宽刘琪璟明聪秦立厚周华孟盛旺中国消防救援学院北京102202 北京林业大学北京100083 贵州省林业科学研究院贵阳550005 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

基于伐倒木区分求积法原理,本文将树干在太阳下的侧方投影的不同位置的宽度作为立木对应高度处的直径,据此计算立木材积,实现无损测量,补充和丰富了立木材积测量方法。由于太阳光并非绝对的点光源,而是近似平行光,加之衍射(绕射)作用,... 详细信息

基于伐倒木区分求积法原理,本文将树干在太阳下的侧方投影的不同位置的宽度作为立木对应高度处的直径,据此计算立木材积,实现无损测量,补充和丰富了立木材积测量方法。由于太阳光并非绝对的点光源,而是近似平行光,加之衍射(绕射)作用,树干侧方投影半影区宽度随着树高的增加而逐渐增加,致使立木直径的投影测量值也随之失真。为了从树干投影宽度还原立木任意高度处的真实直径,利用圆柱物体(PVC管)进行试验,构建了圆柱体直径侧方投影宽度缩减量与影距(投影上任意位点与树干基部之间的距离)及太阳高度角之间关系的5种回归模型。通过测量不同影距上的立木侧方投影的本影宽度,基于所建模型估计对应高度上的树干直径,然后利用平均断面积求积法计算立木材积。结果表明:5种侧方投影宽度缩减量的模型估测精度均高于90%。利用树干在太阳下的侧方投影法进行测量时,最适太阳高度角48°左右。通过实测验证,立木材积测量准确度为93%。本方法关于立木材积的测量准确度随树高的增加而降低,树干上部的区分段材积测量的相对误差较大。

关键词：投影宽度精度无损取样本影半影