树轮分析用于森林干扰强度推测的实例研究

树木年轮生长释放一直广泛应用于重建森林干扰,但没有直接的研究证明利用树木年轮分析建立的干扰强度的可靠程度,本文试图通过一个取自青海省互助国家森林公园(1987年经历过择伐)的样方进行验证.在40m×50m的青扦林样方内取胸径≥5cm的树木(124株)树轮芯样并测定胸径、树高和择伐后山杨(PopulusdavilianaDode)树桩(55个)的基径以及树木与树桩的距离.分析结果表明1987和1988年树木生长释放百分率为38.7%,与该林分的准确干扰强度37.7%(树桩基部断面积与该断面积加树木胸高断面积之和的比值)相接近.1980～1989年10a间树木生长释放百分率为62.9%,该10a间的平均干扰强度为37.0%(生长释放百分率62.9%/生长释放平均次数1.7),也接近于该林分的准确干扰强度,因而用树轮资料重建森林干扰强度是可行和可靠的.     

喀斯特峰丛洼地土壤有机质的空间变化及其对干扰的响应

通过网格(10 m×10 m)取样,运用地统计学方法研究了喀斯特峰丛洼地4类典型干扰区表层土壤（0～20 cm）有机质的空间变异、分布,及其生态学过程和机制.结果表明:随着干扰强度降低,植被由农作物(Ⅰ)—人工林(Ⅱ)—次生林(Ⅲ)—原生林(Ⅳ)顺向演替,土壤有机质逐步提高,且达到了显著水平(P＜0.05).4类干扰区均具有良好的空间自相关性,不同干扰区空间变异特征不同,除Ⅲ类干扰区土壤有机质半变异函数优化符合指数模型外,其他3类干扰区均符合高斯模型;Ⅰ类区土壤有机质的空间自相关呈中等程度,C₀/(C₀+C)值达26.5%,其他3类干扰区C₀/(C₀+C)值在9.0%～22.6%,呈强烈的空间相关性;由于人类干扰强烈,Ⅰ和Ⅱ类区呈低能量匀质状态,变程及空间自相关范围较大,Ⅳ类区植被覆盖率较高,变程也较大;Ⅲ类区干扰强度中等,植被类型多且分布不均,变程最小;Ⅱ和Ⅳ类区的分维数（D）值较小,土壤有机质的空间依赖性较强;而Ⅰ和Ⅲ类区D值较大, 土壤有机质空间分布的随机变异较大;Ⅰ和Ⅱ类区土壤有机质呈单峰分布,Ⅲ类区土壤有机质呈凹型分布,Ⅳ类区呈凸型分布.减少干扰是喀斯特峰丛洼地脆弱生态系统土壤质量改善、植被迅速恢复及生态重建的重要保障.     

树木年轮在干扰历史重建中的应用

干扰是影响森林生态系统结构和功能的重要因子,重建森林群落干扰历史可以掌握干扰发生的机制和规律,对森林经营有重要意义。年轮记载了树木逐年的生长历史,利用年轮可以重建不同尺度上干扰的时空格局,具有重建历史长、定年准确和材料容易获得的优点,是森林动态历史研究不可替代的资料。干扰对树木个体的影响可以分为伤害干扰和生长干扰两种类型。不同类型的干扰的特点和对树木的生长影响不同所以重建方法也不同,对树干造成直接伤害的干扰可以利用树干的疤痕重建,如火灾和泥石流等;生长干扰对树木的生长势造成影响,可以通过识别年轮中的生长抑制和释放发生和持续的时间来确定干扰的时间和强度。但是对破坏性的干扰事件要通过群落中个体的建成时间高峰来判断。欧洲和北美地区利用树木年轮重建森林干扰历史的研究已经很广泛,主要包括火灾、虫灾、地质灾害和气象灾害等干扰类型,在中国利用年轮重建群落干扰的研究还处于起步阶段。本文探讨了应用树木年轮重建不同森林干扰事件的方法,总结了不同的重建方法和干扰重建取得的进展,并指出了以后研究的方向,为以后的干扰重建提供了参考。     

林窗研究进展

本文从林窗的形成、林窗内微环境特点、林窗内树木更新、以及树轮分析与干扰重建,阐述了国内外在该领域的研究动态和取得的成果,以期推动和促进我国的林窗研究工作。根据欧美学者的研究报告,林窗的面积不仅与林冠和树径的大小成正比,而且与树木的倒伏方式有关;林窗的形成与特征主要受制造林窗树林的种类、树龄、海拔和气候带等因素的影响。林窗内微环境特点随林窗的大小、形状、纬度及所处位置的不同而变化。林窗是推动森林演替和更新的重要因素之一,林窗的形成、大小影响和控制着林内树种的组成和树木的更新。树轮分析可用于检测树木的生长释放,研究表明,在样本数量较大时,树木生长释放对重建过去的森林干扰是很有用的。     

汶川地震对大熊猫主食竹——拐棍竹竹笋生长发育的影响

为了了解汶川地震对大熊猫主食竹生长发育的影响,2009年10月—2011年4月,在地震重灾区四川龙溪-虹口国家级自然保护区内设置150个样方,就地震强度、中度、轻度干扰对大熊猫主食竹拐棍竹(Fargesia robusta)竹笋生长发育的影响进行了研究。研究结果显示:(1)发笋物候上,地震强度干扰的发笋时间(Julian时间)较中度和轻度干扰显著推迟,而发笋期不受影响。(2)发笋量和当年生幼竹数是拐棍竹更新生长的数量指标。地震强度和中度干扰样方的发笋量都显著高于轻度干扰,而发笋量在强度和中度干扰间差异不显著;地震强度干扰样方的当年生幼竹数显著高于中度和轻度干扰,中度和轻度干扰样方间差异不显著。这说明地震的强度和中度干扰都有利于拐棍竹竹笋和当年生幼竹数量的更新。(3)基径和株高是拐棍竹更新生长的质量指标。强度干扰下拐棍竹的基径和株高都显著小于中度和轻度干扰,中度干扰样方的基径与轻度干扰差异不显著,但株高显著矮于轻度干扰样方。表明强度干扰下拐棍竹的质量最差,中度干扰的基径已基本得到恢复,但株高仍受到抑制。(4)地震不同干扰等级拐棍竹退笋原因划分为:外力机械损伤、动物取食、生长停止、其他4种。对地震不同干扰等级拐棍竹退笋原因比率的分析发现,强度干扰样方因外力机械损伤和生长停止退笋的比率显著高于中度和轻度干扰样方,而因动物取食退笋的比率显著低于中度和轻度干扰样方。证明强度干扰样方的竹笋更容易受到外力机械损伤和生长停止退笋,而中度和轻度干扰的竹笋更倾向于动物取食致退,揭示了拐棍竹的生长是与震后不同程度的干扰相适应的。     

小相岭大熊栖息地干扰调查

强烈的人类干扰是大熊猫濒危的主要原因。本于2001年6～7月对四川省小相岭大熊猫栖息地内竹子开花、火灾、滑坡3种自然干扰类型和采伐、放牧、采药、公路、偷猎、割竹采笋、耕作、开矿和旅游9种人类干扰类型进行了调查。调查样方878个,干扰发生在海拔1800～4000m。结果表明：自然干扰都不严重,干扰比例最高的竹子开花,也仅占1．14％。采伐、放牧、采药和公路是主要人类干扰类型,分别占调查总样方的34．9％,26．3％,5．1％和4．2％。干扰最严重的地段是海拔3000～3499m,采伐样方的49．67％,放牧样方的47．19％,采药样方的31．11％均发生在该段,同时有48．89％的大熊猫活动痕迹样方也在该海拔。近年来,由于国家实施“天然林保护工程”,采伐已不再是主要干扰,而放牧、采药和偷猎等活动在短时间内仍不会减少。     

人为干扰对川西金凤山楠木次生林群落结构和物种多样性的影响

物种多样性是群落功能复杂性和稳定性的重要量度指标,人为干扰对森林群落的影响可以通过群落结构和物种多样性的变化直接表现出来,不同干扰强度下群落结构和多样性特征不同。金凤山景区主要有选择性采伐和旅游活动这两种人为干扰形式,为研究不同强度人为干扰对金凤山楠木次生林群落的多样性和稳定性的影响,在实地充分考察的基础上,将干扰强度划分为3个等级:重度干扰:紧靠核心景区0—40 m,中度干扰:距离核心景区40—80 m,轻度干扰:远离核心景区80—120 m,采用典型取样法,调查3种不同强度的人为干扰对群落不同林分层次的物种组成、群落结构和多样性的影响,采用物种丰富度指数S值、Shannon-Wienner指数H值、Simpson优势度指数D值和均匀度指数Jsw值来综合衡量群落的物种多样性水平。结果表明:(1)在总面积为3600 m2的9个样地中,共记录到维管束植物155种,隶属于69科136属;物种数随着人为干扰强度增加呈递减趋势,轻度、中度和重度干扰下群落的物种数依次为:113种,88种,77种。(2)从群落结构上看,轻度和中度干扰下乔木个体多分布在小中径级(4胸径DBH20 cm)和低中高度级(5高度H13 m);而重度干扰下乔木个体多分布在小径级(DBH8 cm)、大径级(DBH≥28 cm)和低高度级(3H7 m)、高高度级(H≥15 m),其群落结构与轻度和中度干扰下乔木层的群落结构明显不同。(3)受不同强度人为干扰的楠木次生林群落各物种多样性指数大小排序为:轻度干扰中度干扰重度干扰,S值、H值和Jsw随着人为干扰强度的增加而降低。     

东灵山辽东栎林木本植物种间联结取样技术的研究

 在样地面积固定条件下,采用样方设计和样带设计,探讨了样方数目与面积之间的关系,以及样方数目与面积的变化对种间联结的影响。结果表明：正负关联比、平均物种出现率、多物种间X2值、物种对间X2值与显著率以及物种间联结系数的变化范围均可作为确定样方数目与面积的参数。在实际分析中应当综合考虑这些参数,进而选择最佳样方数目及面积进行种间联结分析。在样地总面积均为1 200 m2条件下,样带设计在各项指标上规律性比较明显,样方数为50,面积为25 m2最为合适;样方设计的各项参数稍差一些,需要进一步增加样方总面积才能得到更合适的样方数。分别按选定的最适样方数进行物种对联结性分析,对比分析结果显示样带设计对联结性和关联程度的检测效果好于样方设计,它的研究结果更与实际情况相符合。因此,在总样地面积有限的情况下,样带设计是进行种间联结分析的较好选择。     

亚高山云冷杉混交林树木生长释放与干扰分析

对云南碧塔海亚高山云冷杉林内４个样地冠层树木的生长压制和释放的历史,用树木年轮分析方法进行了重建,然后根据生长释放频率推测林冠干扰强度（每１０年冠层树木的死亡百分率）。４个林分（１个中龄林,３个成过熟林）生长释放的平均百分率为４８％～９２％。中龄林内,平均生长释放频率为７１％／１０ａ,成过熟林则为７４％～９５％／１０ａ,在油麦吊云杉〔Ｐｉｃｅａｂｒａｃｈｙｔｙｌａｖａｒ．ｃｏｍｐｌａｎａｔａ（Ｍａｓｔ．）ＣｈｅｎｇｅｘＲｅｈｄ．〕占优势的林分和大果红杉（Ｌａｒｉｘｐｏｔａｎｉｎｉｖａｒ．ｍａｃｒｏｃａｒｐａＬａｗ）油麦吊云杉混交林分内,估测的林冠干扰强度分别为４８％／１０ａ和５９％／１０ａ。     

几内亚格木和降香黄檀对热带北缘地区冬季低温的光合适应

在热带北缘地区,冬季气温较夏季下降10℃左右,虽然热带植物对零上低温敏感,但是大部分热带树木能够适应热带北缘地区的冬季气温,其光合生理机制并不清楚。我们通过测定种植在热带北缘地区（21°54′N,101°46′E）的两种热带树木（几内亚格木和降香黄檀）的光系统Ⅰ和Ⅱ活性以及光系统Ⅰ和Ⅱ的能量分配的季节变化,发现这两个树种的光系统Ⅰ和Ⅱ活性在冬季并没有下降。两个树种的光系统Ⅱ的有效量子产额在冬季明显下降,同时伴随着热耗散激发。在冬季,环式电子传递的激发与热耗散的激发呈现显著的正相关。环式电子传递的激发使得氧化态P700比例的上升,从而避免了光系统Ⅰ受体端的过度还原。化学试剂抗霉素A（PGR5途径环式电子传递的一种特异性抑制剂）处理过的叶片较对照组表现出更强光损伤程度。这些结果表明环式电子传递的激发是热带树木适应热带北缘地区冬季低温的一个重要的光合生理机制。     

次生林概念与生态干扰度

近一个世纪强烈的人为干扰使世界范围内的原始林面积锐减,次生林已成为中国乃至世界森林资源的主体.虽然在文献与现实中"次生林（Secondary forest）"被广泛使用,但次生林的概念在各个国家,甚至同一国家或地区以及各种不同文献中存在相互矛盾的情况,这给次生林研究与经营实践带来诸多不便;而不准确的次生林定义也为与各个层次的决策制定者及公众之间的交流带来了障碍.本文在查阅大量国内外关于次生林概念文献的基础上,结合近年来关于次生林生态与经营研究实践,综合分析了次生林概念的不确定性,同意以往次生林定义中的基本内涵,并认为：次生林是由于人为破坏性干扰或异常自然干扰使原始林固有的林分结构、物种组成或基本功能发生了显著变化,经过天然更新或人工诱导天然更新恢复形成的林分.但该定义中仍存在着很多不确定性, 如:怎样的干扰为"人为破坏性干扰"和"异常自然干扰";"林分结构、物种组成或基本功能"发生了怎样的变化为"显著变化";"人工诱导天然更新"中"人工"参与的成分比例如何等.次生林概念是在20世纪初由植物演替学家提出,当时未考虑干扰的持续性;而实际上,无论是次生林还是原始林,均是森林生态系统演替过程中的某一状态,在现代森林生态系统研究中,应重新规范"次生林"的概念.考虑到"次生林"定义的不确定性或困难性,建议使用"森林自然度"或"森林生态系统成熟度"或"森林干扰度"来表达现实森林所处的状态,但该方面的研究与实践尚需加强.     

森林退化/衰退的研究与实践

森林退化可以理解为森林面积减少、结构丧失、质量降低、功能下降;森林衰退则是森林退化的一种形式,指森林（树木）在生长发育过程中出现的生理机能下降、生长发育滞缓、生产力降低甚至死亡,以及地力衰退等状态.国内外研究表明,森林采伐/毁林是造成森林面积减少的最主要原因,有关森林采伐/毁林引起的森林退化研究主要集中在森林退化的后果、国家/国际政策的影响、加强全球性合作以及寻求解决途径等方面.森林衰退原因可归纳为：工、农业污染,自然胁迫/致衰因子,林分动态发生变化,森林衰退病或生态病,人工纯林以及纯林连栽导致的地力、生产力衰退等.中国的森林退化/衰退现状与世界各地森林退化基本一致,但由于历史原因,中国森林退化又有其自身特点：近一个世纪的强烈人为干扰,使大部分原始天然林退化为次生林;中国拥有世界上最多的人工林,且多数人工林均具有质量差、功能低等衰退特征.本文在综述森林退化/衰退研究与实践基础上,提出中国现代森林退化/衰退的的主要原因,给出中国森林退化/衰退的基本对策.     

林窗干扰研究

林窗是森林生态系统中一种普遍存在的现象,无论是健康的系统还是已经受到过度干扰的系统,林窗作为森林生态系统发展的重要驱动力,影响着森林的物种组成、结构以及森林的演替方向。因此,林窗研究能够为受干扰森林生态系统的恢复提供理论指导,并为森林生态系统的管理提供科学依据。本文从总结有关林窗的基本理论入手,重点介绍了近年来对林窗概念、基本特征、林窗产生后的生境条件变化以及生物对林窗环境变化的响应等研究概况,并对目前林窗研究的手段以及热点问题进行了总结,以期为今后的相关研究提供参考。     

西双版纳地区六种林型地表蜘蛛多样性比较研究

为探索地表蜘蛛多样性及其变化与森林类型和管理方式的关系, 在西双版纳勐仑自然保护区选择热带季节雨林、石灰山季节雨林和山地常绿阔叶林, 在自然保护区附近选择人工纯林、胶茶群落和橡胶林, 共6种林型, 每种林型选择3块样带, 共设置研究样地18块, 分别于2006年12月上旬（雾凉季）、2007年3月下旬（干热季）和2007年7月上旬（雨季）, 以单位地表面积法收集地表蜘蛛的物种组成和数量数据, 并以蜘蛛种类和数量分布为属性进行典范对应分析（CCA）, 探讨不同类型植被与地表蜘蛛多样性的关系。共采集蜘蛛标本9 849头, 用于统计分析的成熟蜘蛛3 119头, 归属于30科, 其中幽灵蛛科、皿蛛科、球蛛科和小密蛛科是地表蜘蛛的优势类群。各林型科的数量为: 热带季节雨林24科, 石灰山季节雨林22科, 山地常绿阔叶林22科, 人工纯林20科, 胶茶群落21科, 橡胶林19科; 各林型特有科数量: 热带季节雨林2科, 山地常绿阔叶林2科, 橡胶林1科; 而仅在雨林中分布的科4个（占全部30个科的13.3%）, 仅在自然林中分布的科6个（20.0%）, 仅在人工林中分布的科1个（3.3%）。从蜘蛛的数量分布看, 个体密度在热带季节雨林显著高于其他5种林型; 橡胶林多样性指数和丰富度指数显著低于3种自然林, 而均匀度指数的最低值也同样在橡胶林出现。CCA分析和聚类分析的结果表明, 6种林型趋于分成2组, 即: 自然林和人工林; 在自然林中两种次生林的相似程度更高; 人工林中人工纯林（非橡胶林）与胶茶群落的相似程度更高。以上结果表明: （1）森林砍伐后种植人工林措施改变了该地区地表蜘蛛群落的物种分布格局; （2）蜘蛛多样性随着人为干扰程度增加有减少的趋势; （3）减少人为干扰和增加植被群落多样性（橡胶林中种植茶树）对保护和恢复物种多样性有重要意义。     

Local forest structure variability increases resilience to wildfire in dry western U.S. coniferous forests

A ‘resilient’ forest endures disturbance and is likely to persist. Resilience to wildfire may arise from feedback between fire behaviour and forest structure in dry forest systems. Frequent fire creates fine‐scale variability in forest structure, which may then interrupt fuel continuity and prevent future fires from killing overstorey trees. Testing the generality and scale of this phenomenon is challenging for vast, long‐lived forest ecosystems. We quantify forest structural variability and fire severity across >30 years and >1000 wildfires in California's Sierra Nevada. We find that greater variability in forest structure increases resilience by reducing rates of fire‐induced tree mortality and that the scale of this effect is local, manifesting at the smallest spatial extent of forest structure tested (90 × 90 m). Resilience of these forests is likely compromised by structural homogenisation from a century of fire suppression, but could be restored with management that increases forest structural variability.     

大兴安岭呼中林区虫害与火干扰交互作用的长期模拟

虫害和林火是森林生态系统的两种主要干扰类型,各种干扰在大时空尺度上存在一定的交互作用.本文采用空间直观景观模型LANDIS模拟虫害和林火在300年内的交互作用.结果表明:虫害干扰降低了细可燃物载量,提高了模拟前期(0～100 a)和中期(100～200 a)的粗可燃物载量,降低了模拟前期和中期的林火频率,不同干扰预案模拟后期(200～300 a)火烧频率的结果比较接近;虫害干扰降低了模拟前期和后期的火烧强度,增加了模拟中期的火烧强度,提高了模拟中期的森林火险等级,降低了模拟前期和后期的火险等级.人类灭火可增加虫害的发生面积,因此建议森林管理部门采取适当的防虫措施,不可只注重灭火,可以采取可燃物去除和计划火烧等方式管理林火,促进森林生态系统的可持续发展.     

Fire Scars on Amazonian Trees: Exploring the Cryptic Fire History of the Ilha de Maracá

The presence of charcoal in the soils and fire scars on 8.2 percent of tree stems strongly suggest that one of the best studied Amazonian research localities (the Ilha de Maracá in Roraima, Brazil) has burned. The patterns and images of fire scars that we present here could help researchers explore the burn history of other tropical forests, which has important implications for interpreting their present-day ecology.     

天然林生态系统稳定性与病虫害干扰——调控与被调控

如何评价天然林中原生的昆虫、病原的生态功能是制定病虫害防治措施首先要明确的问题之一。依据天然林生态系统稳定性与病虫害干扰之间关系的最新研究进展,系统阐述了当前有关天然林调控病虫害爆发的多样性-稳定性假说和联合抗性假说,指出联合抗性假说的不确定性以及多样性-稳定性假说的局限性。昆虫、病原在天然林演替过程对系统整体结构、健康、稳定以及可持续性上不但发挥着重要的生态调控功能作用,在有些情况下甚至加速或改变系统的演替途径。这种生物干扰目前在林业发达国家的天然林管理策略中被视为有益的干扰元素,由此提出将模拟自然干扰作为今后天然林管理策略一项指导方针。同时指出我国对此的认识不仅较国外林业发达国家晚,而且在实践中也未能有效地整合在森林生态系统健康管理的实践中,因此这种对天然林生物干扰的新认识有助于未来我国天然林病虫害生态控制治理决策的制定。     

Forest succession in Kibale National Park, Uganda: implications for forest restoration and management

Forest succession was studied in four plots in former grasslands at the Ngogo study area in Kibale National Park, Uganda. The plots were located in areas that had been protected from fire for 0.58, 25, 9 and ≈30 years for plots 1, 2, 3 and 4, respectively. Species richness reflected the length of time that the plot had been protected from fire; it was highest in plot 4 and lowest in plot 1. Species density, stem density and basal area were all highest in plot 4 and lowest in plot 1. The species densities of plots 2 and 3 were not different. Similarly, plots 2 and 4 did not differ with regard to stem density or basal area. Animal seed dispersers played a vital role in the colonization of grasslands by forest tree species.