阔叶红松林是我国东北地区地带性顶级植被群落。其中,红松的更新问题是次生林向阔叶红松林恢复经营过程中的核心问题。众所周知,阔叶红松林下“只见幼苗,不见幼树”,而红松却在杨桦林下更新良好。然而,迄今为止,造成阔叶红松林内红松更新障碍及其与杨桦林内红松更新差异的根本原因仍没有明确的结论。本研究以长白山北坡的阔叶红松林和杨桦林为研究对象,使用光合有效辐射探头和鱼眼照片长期监测两林分林下光环境;使用Li-6400便携式光合仪观测林下红松光合作用季节动态,并结合林下光照和温度数据以及光合模型来模拟林下红松碳积累的季节动态;使用定期收获法观测两林分林下红松幼苗幼树的生长、非结构碳含量及非结构碳库的季节动态;使用环剥和去叶控制实验来探索红松幼树单个枝条尺度上的碳自治能力;通过苗圃和林内幼苗移植和遮光控制实验来探索季节性光照差异对林下红松生长和存活的影响。主要研究结果如下:(1)原始林和次生林林下光照环境呈现出明显的季节变化,早春和晚秋非生长季的林下光照要显著高于夏季生长季。在非生长季,原始林内红松树冠和高大乔木树干的侧方遮荫要显著高于次生林的树干,因此,在非生长季,次生林的林下光照要显著高于原始林。而在生长季,由于林冠均完全郁闭,原始林和次生林的林下光照都非常低,且无显著差异。(2)采用一元二次经验模型和非直角双曲线模型分别对红松温度与光合、光强与光合响应曲线进行拟合,模型结果具有良好的拟合优度。我们获取了红松幼树在不同温度和光强下的光合特征参数。由模型可知,林下红松在低温条件下仍然具有一定光合能力。在光照充足的条件下,1年生叶、2年生叶和3年生叶的光合最低温度可达 3.3℃、5.4℃和 7.8℃。(3)林下红松的主要碳同化时期为早春和晚秋阶段。不论原始林还是次生林,林下红松在生长季的碳同化均为负值,这说明红松在生长季是处于碳消耗状态。更重要的是,在早春和晚秋,次生林林下红松1年生叶、2年生叶和3年生叶的碳同化量均要显著高于原始林林下红松。(4)在春季和秋季,林下红松幼苗各器官干重、非结构碳含量和非结构碳库都显著增加,但在夏季生长季却呈现明显地下降趋势,这说明林下红松在春季和秋季处于养分快速积累阶段,而在夏季郁闭期处于快速消耗体内养分阶段。(5)在春季和秋季,次生林林下幼苗的干重、非结构碳含量和非结构碳库均显著高于原始林,而在生长季差异不显著。这说明次生林林下幼苗在无叶期的养分积累要明显好于原始林幼苗。(6)林下红松具有固定的非结构碳水化合物季节动态:在春季,红松各器官中的淀粉含量都迅速地增加,而可溶性糖含量呈现下降趋势;到夏季生长季,器官中的淀粉和可溶性糖含量均逐渐降低,到8月份达到最低值;在秋季,各器官中的淀粉含量不增加,保持较低水平,而可溶性糖含量显著升高,在10月末达到最高值。(7)去除1年叶、去除2年叶和保留全部叶三种处理的环剥与不环剥之间红松新枝和新叶生长差异不大,这说明红松幼树在单个枝条尺度上具有碳自治能力。枝条上新生枝叶的生长依赖于当前枝叶中存储的养分,且主要依靠多年生针叶中积累的养分供应。上一年的养分积累直接影响下一年的红松生长和存活。(8)红松幼苗生长和存活与非生长季的光照条件有密切关系。在春季和秋季进行不同光照处理的幼苗生物量、非结构碳、非结构碳库大小以及成活率都有显著差异。(9)红松幼苗的生物量与春季的光照条件有关,在春季阶段红松的光合积累产物主要为淀粉,用作新器官生长和发育。红松幼苗的非结构碳浓度和碳库大小与秋季的光照条件有关,在秋季阶段红松的光合积累产物主要为可溶性糖,主要用来冬季维持和防止细胞冻伤。(10)红松幼苗成活率与各器官中秋季非结构碳浓度和非结构碳库大小有显著正相关关系,而与春季和夏季的非结构碳浓度和非结构碳库大小没有显著关系。同时,本研究发现红松幼苗成活率与不同时期的各器官生物量都没有显著关系。综上所述,林下红松利用早春和晚秋阶段的高可利用光进行大量光合积累,从而能够长期忍耐生长季林下郁闭环境,这是红松能在次生杨桦林内成功更新的关键因素。而非生长季的光照条件和非结构碳积累的差异是造成原始林和次生林林下红松更新差异的主要原因。