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长白山阔叶红松林5种主要树种水分利用效率与叶片养分特征

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应用生态学报 2022年第2期33卷 304-310页

作者：田金园袁凤辉关德新吴家兵王安志中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

以长白山阔叶红松林中5种优势树种(红松、水曲柳、色木槭、蒙古栎、紫椴)为研究对象,利用稳定碳同位素技术分析了植物的水分利用效率(WUE),测定了叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)3种营养元素的含量用以分析植物对养分的利用特征,并综合分析了植... 详细信息

以长白山阔叶红松林中5种优势树种(红松、水曲柳、色木槭、蒙古栎、紫椴)为研究对象,利用稳定碳同位素技术分析了植物的水分利用效率(WUE),测定了叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)3种营养元素的含量用以分析植物对养分的利用特征,并综合分析了植物WUE与叶片养分含量之间的关系。结果表明:冠层不同位置微气象因子的差异导致WUE存在差异,4个阔叶树种的WUE表现为上层>中层>下层,红松的WUE表现为上层>下层>中层。树种间WUE的差异表现为常绿针叶树种红松的WUE大于两个散孔材阔叶树种(紫椴和色木槭),小于两个环孔材阔叶树种(水曲柳和蒙古栎),复叶树种水曲柳具有最高的WUE,红松当年生新叶显著高于老叶。常绿针叶树种红松当年生新叶及老叶的碳含量、C/N均显著高于其他4个阔叶树种,氮含量和N/P显著低于4个阔叶树种,红松老叶的磷含量显著低于4个阔叶树种,当年生新叶的磷含量与阔叶树种差异不显著。5个树种WUE与叶片C含量的相关性较差,与叶片N含量均呈正相关,常绿针叶树种和落叶阔叶树种的WUE与叶片P含量之间的相关性相反。

关键词：阔叶红松林稳定碳同位素水分利用效率叶片养分

不同火控制政策下森林可燃物处理对大兴安岭林火情势的影响

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生态学杂志 2024年第2期43卷 305-313页

作者：贺涵常禹刘志华熊在平布仁仓中国科学院森林生态与管理重点实验室中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049

随着气候变暖,近年来灾难性森林火灾频发,给森林资源和人们的生命财产造成重大威胁,如何降低森林火险是森林管理中需要面对的热点问题。本研究利用空间直观森林景观模型LANDIS模拟大兴安岭森林可燃物处理对林火情势的影响。根据两种火... 详细信息

随着气候变暖,近年来灾难性森林火灾频发,给森林资源和人们的生命财产造成重大威胁,如何降低森林火险是森林管理中需要面对的热点问题。本研究利用空间直观森林景观模型LANDIS模拟大兴安岭森林可燃物处理对林火情势的影响。根据两种火控制政策(现行灭火和不灭火)下是否进行可燃物处理,设计了4种模拟预案,其中可燃物处理预案包含9种可燃物处理方案,对应不同的可燃物处理方法(粗可燃物物去除、计划火烧、粗可燃物去除+计划火烧)、处理频率(低、中、高)和处理面积(大、中、小)。通过对火烧面积、不同强度火烧面积等进行评价,最终确定适合大兴安岭地区的森林管理方案。结果表明:长期灭火,使森林可燃物大量堆积,发生高强度火灾概率增加;在两种火控制政策下进行森林可燃物处理都可以减少高强度林火的面积,从而降低森林火险,但是,由于两种火控制政策下粗、细可燃物累积情况不同,在自然火情景下,频发的森林火灾导致细可燃物累积量少,每20年对10%的面积进行粗可燃物去除即可有效降低森林火险,但此处理方案在灭火情景下效果较差;最终确定适合于大兴安岭地区的森林管理方案为每20年对10%的面积进行一次粗可燃物去除+计划火烧处理,并继续实施灭火政策。本研究可以为大兴安岭地区的林火管理提供科学依据。

关键词：灭火可燃物处理 LANDIS模型大兴安岭火势

不同火控制政策下森林可燃物处理对大兴安岭林火情势的影响

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生态学杂志 2023年

作者：贺涵常禹刘志华熊在平布仁仓中国科学院大学中国科学院森林生态与管理重点实验室中国科学院沈阳应用生态研究所

随着气候变暖，近年来灾难性森林火灾频发，给森林资源和人们的生命财产造成重大威胁，如何降低森林火险，是森林管理中需要面对的热点问题。本研究利用空间直观森林景观模型LANDIS模拟大兴安岭森林可燃物处理对林火情势的影响。根据两... 详细信息

随着气候变暖，近年来灾难性森林火灾频发，给森林资源和人们的生命财产造成重大威胁，如何降低森林火险，是森林管理中需要面对的热点问题。本研究利用空间直观森林景观模型LANDIS模拟大兴安岭森林可燃物处理对林火情势的影响。根据两种火控制政策（现行灭火和不灭火）下是否进行可燃物处理，设计了4种模拟预案，其中可燃物处理预案包含9种可燃物处理方案，对应不同的可燃物处理方法（粗可燃物去除、计划火烧、粗可燃去除+计划火烧）、处理频率（低、中、高）和处理面积（大、中、小）。通过对火烧面积、不同强度火烧面积等进行评价，最终确定适合大兴安岭地区的森林管理方案。结果表明：长期灭火，使森林可燃物大量堆积，发生高强度火灾概率增加；在两种火控制政策下进行森林可燃物处理都可以减少高烈度林火的面积，从而降低森林火险，但是，由于两种火控制政策下粗、细可燃物累积情况不同，在自然火情景下，频发的森林火灾导致细可燃物累积量少，每20年对10%的面积进行粗可燃物去除即可有效降低森林火险，但此处理方案在灭火情景下效果较差；最终确定适合于大兴安岭地区的森林管理的方案为每20年对10%的面积进行一次粗可燃物去除+计划火烧处理，并继续实施灭火政策。本研究可以为大兴安岭地区的林火管理提供科学依据。

关键词：灭火可燃物处理 LANDIS模型大兴安岭火势

长白山自然保护区总初级生产力时空变化特征及其影响因素

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应用生态学报 2023年第5期34卷 1341-1348页

作者：李春波张园刘雅各吴家兵王安志中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

长白山自然保护区是典型的温带原始森林生态系统,其植被总初级生产力(GPP)与地形和气候变化密切相关,开展长白山自然保护区GPP的时空变化特征以及影响因子研究,对于了解植被生长状况和生态环境质量具有重要意义。本研究采用光能利用率模... 详细信息

长白山自然保护区是典型的温带原始森林生态系统,其植被总初级生产力(GPP)与地形和气候变化密切相关,开展长白山自然保护区GPP的时空变化特征以及影响因子研究,对于了解植被生长状况和生态环境质量具有重要意义。本研究采用光能利用率模型(VPM)对长白山自然保护区GPP进行估算,并分析坡度、海拔、气温、降水、总辐射对其的影响。结果表明:2000—2020年,长白山自然保护区GPP多年平均值为63~1706 g C·m^(-2)·a^(-1),GPP随海拔的增加而减小。气温是影响长白山自然保护区植被GPP空间分布差异的主要因素,其与GPP之间存在显著正相关性。研究期间,长白山自然保护区年GPP整体呈极显著增加趋势,年均增加值为13 g C·m^(-2)·a^(-1)。年GPP增加的区域占总区域的79.9%,且各植物功能型年GPP增加面积的比例存在差异。年降水与长白山自然保护区43.2%区域的GPP呈显著负相关,而年均温和年总辐射分别与长白山自然保护区47.2%和82.4%区域的GPP呈显著正相关。在未来全球气候变暖的背景下,长白山自然保护区GPP将会持续增加。

关键词：总初级生产力光能利用率模型长白山自然保护区气候变化

基于BP神经网络模型的全球森林土壤异养硝化过程N_(2)O排放通量估算

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生态学杂志 2022年第2期41卷 209-217页

作者：刘炳彦张军辉耿世聪陶晶晶冯月中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

N_(2)O作为重要的温室气体之一,对地球和人类都有很大的影响。为了深入探究对有机氮异养硝化作用及其产生N_(2)O过程的影响机制,完善全球N_(2)O通量估算模型,本研究采用Pearson相关性分析与广义可加模型(GAM)对全球135个样点有机氮异养... 详细信息

N_(2)O作为重要的温室气体之一,对地球和人类都有很大的影响。为了深入探究对有机氮异养硝化作用及其产生N_(2)O过程的影响机制,完善全球N_(2)O通量估算模型,本研究采用Pearson相关性分析与广义可加模型(GAM)对全球135个样点有机氮异养硝化速率及其产生N_(2)O速率的影响因子进行分析,然后将主要影响因子作为BP神经网络的输入层来模拟全球森林土壤有机氮异养硝化速率及其产生N_(2)O速率的空间分布。结果显示,土壤pH和土壤C/N是影响有机氮异养硝化速率的主要因素,土壤C/N、土壤孔隙含水量(WFPS)以及土壤温度是影响有机氮异养硝化产生N_(2)O速率的主要因素。全球森林土壤异养硝化速率平均为0.4241(0.0014~0.689)μg N·g^(-1)·d^(-1),异养硝化产生N_(2)O速率平均为0.2936(0.21~1.103)μg N_(2)O·kg^(-1)·d^(-1);北纬50°左右的森林土壤异养硝化速率及其产生的N_(2)O的速率均较高,而在南纬30°至北纬30°的森林土壤异养硝化速率及其N_(2)O的产生速率均较低,尽管在亚洲东北部地区森林土壤异养硝化速率很高,但其产生N_(2)O的速率却很小;全球森林土壤有机氮异养硝化作用下N_(2)O的排放量约为(1.4584±0.3791)Tg N·a^(-1),是天然土壤N_(2)O排放量的26.04%,是全球N_(2)O排放量的8.58%。

关键词：异养硝化速率异养硝化产生N_(2)O速率 BP神经网络环境因子空间分布

外生菌根真菌的共生互作和宿主选择机制研究进展

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菌物学报 2023年第1期42卷 86-100页

作者：俞嘉瑞袁海生中国科学院沈阳应用生态研究所、中国科学院森林生态与管理重点实验室辽宁沈阳110164 中国科学院大学北京100049

外生菌根真菌作为树木的共生伙伴,是森林生态系统重要组成部分,在森林天然更新、植物抗逆性形成、协助植物吸收限制性营养等方面扮演重要角色。真菌和植物跨界共生具有复杂的分子互作过程,在共生的不同阶段有不同的分子互作机制,其调控... 详细信息

外生菌根真菌作为树木的共生伙伴,是森林生态系统重要组成部分,在森林天然更新、植物抗逆性形成、协助植物吸收限制性营养等方面扮演重要角色。真菌和植物跨界共生具有复杂的分子互作过程,在共生的不同阶段有不同的分子互作机制,其调控反馈网络还有许多未知。基因组与转录组研究技术和方法的进步,为一些新的信号分子、效应蛋白以及相关通路的发现提供了可能。真菌与宿主植物之间营养转移调控对共生的影响也逐渐受到关注,营养相关的转运蛋白对共生的建立和维持提供了物质基础。真菌的宿主选择机制是值得重点关注的领域,由于外生菌根真菌的多谱系起源和演化史中存在多次宿主转换事件,真菌演化出多样的应对机制用来区分相容性宿主、不相容性宿主和非宿主。通过对不同真菌与宿主植物的组学研究,宿主选择机制研究取得了一定进展。本文对近十年来国内外的研究报道进行梳理与总结,并对未来在该领域的探索方向做出展望。

关键词：外生菌根互作机制分子调控转运蛋白宿主选择

调查数据匮乏区域的森林景观模型验证——以LANDIS PRO模型模拟青藏高原森林景观动态为例

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生态学杂志 2023年

作者：张鹏超梁宇吴苗苗刘波马天啸中国科学院大学中国科学院森林生态与管理重点实验室(中国科学院沈阳应用生态研究所) 辽宁省陆地生态系统碳中和重点实验室

森林景观模型(forest landscape model， FLM)已成为模拟森林景观动态的重要工具，模型预测的有效性将决定FLM在森林管理应用中的广度和深度。有限的调查数据是制约模型验证的主要原因，选择合适的方法来弥补数据的空缺并解决数据匮乏... 详细信息

森林景观模型(forest landscape model， FLM)已成为模拟森林景观动态的重要工具，模型预测的有效性将决定FLM在森林管理应用中的广度和深度。有限的调查数据是制约模型验证的主要原因，选择合适的方法来弥补数据的空缺并解决数据匮乏地区的模型验证问题可促进FLM得到更广泛的应用。本研究基于多源数据和时空代替法在森林调查数据匮乏的区域建立模型验证框架，并以LANDIS PRO森林景观模型模拟青藏高原未来森林景观动态为例说明该框架的适用性。具体的验证框架为：首先，使用森林调查数据校验模型参数；其次，利用多源数据(森林调查数据、遥感产品和已有研究结果)对模型结果进行短期验证；最后基于时空代替法和已有研究验证模型的长期结果。验证结果表明：初始模拟结果能够准确表征真实的森林属性信息；基于多种指标的LANDIS PRO短期模拟结果在样地和景观尺度上与验证数据差异较小(RMSE森林组成、结构和演替轨迹与该区原生林生长轨迹一致。这表明本研究基于森林资源数据匮乏条件建立的森林景观模型验证框架能够较好地对森林景观的模拟结果进行验证。

关键词：模型验证框架时空代替法多源数据森林数据匮乏区

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长白山阔叶红松林演替序列水分利用效率特征

应用生态学报 2021年第4期32卷 1221-1229页

作者：田金园刁浩宇袁凤辉关德新吴家兵王安志中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

水分利用效率是反映植物水分利用的客观指标,对其研究有助于了解陆地生态系统的碳水耦合机制。本研究利用稳定碳同位素技术分析了长白山阔叶红松林演替序列下3种林分(中龄杨桦林、成熟杨桦林、阔叶红松林)中优势树种的水分利用效率。结... 详细信息

水分利用效率是反映植物水分利用的客观指标,对其研究有助于了解陆地生态系统的碳水耦合机制。本研究利用稳定碳同位素技术分析了长白山阔叶红松林演替序列下3种林分(中龄杨桦林、成熟杨桦林、阔叶红松林)中优势树种的水分利用效率。结果表明:3种林分的水分利用效率在不同演替阶段存在阔叶红松林>中龄杨桦林>成熟杨桦林的大小顺序,且同一树种在不同林分中水分利用效率不同,中龄杨桦林中山杨和白桦的水分利用效率高于成熟杨桦林,阔叶红松林中水曲柳的水分利用效率远高于其在中龄杨桦林,阔叶红松林中色木槭和蒙古栎的水分利用效率高于其在成熟杨桦林;优势树种的水分利用效率存在木材类型上的差异,总体呈现环孔材树种>散孔材树种;阔叶红松林优势树种中,阔叶树种和针叶树种的水分利用效率在生长季呈现两种不同的变化趋势,水曲柳、色木槭、蒙古栎、紫椴总体呈现先减小后增加的趋势,而红松呈现先增加后减小的趋势。生长季阔叶红松林的水分利用效率与温度呈显著负相关。不同的水分利用效率是长白山阔叶红松林优势树种适应演替进程、响应气候和环境变化的策略之一。

关键词：水分利用效率碳同位素技术长白山阔叶红松林演替

不同烈度林火干扰下呼中国家级自然保护区森林各碳库储量的动态变化

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应用生态学报 2021年第7期32卷 2325-2334页

作者：贾钰宸常禹平晓莹常畅中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

本研究通过FireBGCv2模型,模拟不同烈度林火干扰下未来100年呼中自然保护区森林各碳库的动态变化特征,以探究森林不同碳库对火干扰的响应规律,为保护区森林可燃物的管理提供科学依据。结果表明:林火干扰显著降低了保护区森林碳储量,且... 详细信息

本研究通过FireBGCv2模型,模拟不同烈度林火干扰下未来100年呼中自然保护区森林各碳库的动态变化特征,以探究森林不同碳库对火干扰的响应规律,为保护区森林可燃物的管理提供科学依据。结果表明:林火干扰显著降低了保护区森林碳储量,且林火烈度越大,碳储量降低越多。火干扰影响森林各碳库储量的变化,也改变了森林总碳库的分配特征。林火干扰对各碳库碳储量的影响表现为:林火干扰使活立木、半腐殖质层碳储量降低,使粗木质残体碳储量在模拟前、中期增加,在模拟后期降低,灌草碳库碳储量在模拟后期增加。林火烈度越大,活立木、灌草碳库碳储量越低,枯立木和粗木质残体碳库碳储量越高。林火干扰对总碳库分配的影响表现为:林火干扰后,灌草、枯立木、粗木质残体和土壤碳库占比增加,活立木、半腐殖层碳库在总碳库中的占比减小。林火烈度越大,灌草碳库占比越小,粗木质残体碳库占比越大,烈度对其他碳库占比影响较小。枯落物的周期性变化规律为:20年达到高值,然后10年内降到低值,这一发现为确定森林可燃物处理的时间间隔提供了有力的依据,建议在大兴安岭地区每隔20年进行一次计划火烧,以合理保护该地区的森林资源。

关键词：林火干扰林火烈度北方森林碳储量 FireBGCv2模型