气候变化对森林演替的影响

森林演替是森林生态动力源驱动下森林再生的生态学过程,自20世纪初建立群落演替理论以来,演替研究成为生态学研究中的热点．客观准确地认识森林演替规律,研究森林演替动力学机理及其模型,是科学管理森林生态系统的需要;对于天然林保护工程与森林植被的恢复重建,具有重要的理论与实际意义．干扰是森林循环的驱动力,导致森林生态系统时空异质性,是更新格局和生态学过程的主要影响因素．它可改变资源的有效性,干扰导致的林隙是森林循环的起点．回顾了目前演替研究的几种方法,即马尔科夫模型、林窗模型(GAP)、陆地生物圈模型(BIOME)和非线性演替模式．介绍了气候变化对森林演替的影响;并在已有成果的基础上,提出了目前研究存在的问题及未来的发展方向．     

用动态模型研究森林群落中物种间的竞争

研究了以过程为基础的模型在物种竞争试验模型及实践中的应用。应用森林动态林窗模型模拟了群落内物种竞争规律。结果表明：同一群落中具有不同生物、生态学特征的物种竞争过程与环境条件有密切关系。由此确定,竞争是与外部条件密切相关的,不是一个单独稀量物种特征的指标;具有相似生物和生态学特性的物种,在森林植被发育过程中,存在绝对竞争,具有较弱更新与生长能力的物种,始终处于竞争劣热,不宜于在这样的群落中生长,而且有较强更新和生长的树种在群落中处于优势地位。     

亚高山森林生态系统过程研究进展

亚高山森林是以冷、云杉属为建群种或优势种的暗针叶林为主体的森林植被。亚高山森林在庇护邻近脆弱生态系统、保育生物多样性、涵养水源、碳吸存和指示全球气候变化等方面具有十分重要且不可替代的作用和地位,其多样化的植被和土壤组合为研究生态系统过程提供了天然的实验室。亚高山森林的群落演替与更新、生物多样性保育、水文生态过程、生物元素的生物地球化学循环以及亚高山森林生态过程对气候变化的响应等研究已取得了明显的进展。但有关全球变化条件下的亚高山森林土壤生物多样性和冬季生态学过程等研究明显不足。全球气候变化背景下的冬季生态学过程、极端灾害事件对亚高山森林生态系统过程的影响、亚高山森林生物多样性的保育机制、亚高山森林土壤生物多样性与生态系统过程的耦合机制等可能是未来研究的前沿科学问题。     

植物病原菌在森林动态中的作用

植物病原菌作为森林生态系统的重要组成成分及调控因子之一,在森林动态中扮演着重要的角色。植物病原菌通过侵染过程导致寄主植物的幼苗及成熟个体死亡、成熟个体的种子量降低或不实,或造成植物个体或群落中不同物种不同程度的病害,影响它们之间的营养竞争,从而导致群落结构、物种及个体数量的变化。感染散布前、后的种子和土壤种子库中的种子,以及由种子萌发产生的幼苗,它们的存活率降低,进而影响森林中的种子散布、幼苗更新与增补格局。在天然林中,先锋树种比顶极树种对病原菌更敏感,群落演替的早期阶段对病原菌比较敏感。植物病原菌主要通过密度依赖机制造成森林树种不同的死亡格局,从而参与森林的动态过程。     

鼎湖山厚壳桂群落演替过程的组成和结构动态

森林群落的演替是以群落结构的变化为表现特征的。本项研究系统地研究鼎湖山森林群落的不同演替阶段的代表性群落在群落演替过程中的群落结构动态。本文以永久样地１２年的前后调查为基础,并比较１９５５年的调查结果,研究了鼎湖山地带性植被季风常绿阔叶林厚壳桂群落在演替过程中的结构动态。结果表明该群落在演替过程中,其种类结构没有大的变化,但优势种群的个体数量有一定的变化。阳生性的类群更趋于衰亡,中生性类群更趋壮大。在群落的组成结构上,其物种多样性指数较为稳定,而生态优势度指数略微下降和群落均匀度指标略微增加,反映了该群落作为接近地带性气候顶极类型的相对稳定的特征。     

土壤因子对次生森林群落演替的影响

采用聚类分析、主分量分析和回归分析对紫金山次生森林群落的系列群落,演替途径和学业速率进行了研究,紫金山次生森林群落目前的演替趋势为马尾松群落－马尾松、落叶阔叶树嫩落－落叶阔叶树、马尾权群落－落叶阔叶树群落,但在不同的土壤条件下,阔叶树的侵入、生长状况不同,群落具体的发展途径和速度有差异。制约森林演蝗主要土壤因子为土壤 不分和土壤厚度,它们通过对马尾松、枫香、黄檀、栓皮栎等主要树种显著度,对树种竞争     

中国东北森林生长演替模拟模型及其在全球变化研究中的应用

 NEWCOP模型是一个新的适于模拟东北森林的种类组成动态的林窗类计算机模拟模型,它通过模拟在每一个林分斑块上的每株树木的更新、生长和死亡的全过程来反映森林群落的中长期生长和演替动态。由于 NEWCOP模型是一个由气候变量驱动的生态系统模型,故可用于评价气候变化对东北森林生长和演替的影响。在东北大兴安岭、小兴安岭和长白山地区对NEWCOP模型进行了验证和校准。沿环境梯度对NEWCOP模型的数字模拟实验表明：它能准确地再现顶极森林中树种组成及其在东北地区的垂直分布规律和水平分布规律;能准确地再现大兴安岭、小兴安岭和长白山的主要类型森林的生长和演替规律;在一定的场合NEWCOP还可反映林分的径级结构;NEWCOP模型还具有对现有森林的跟踪模拟能力。应用NEWCOP模型评估了东北森林生态系统对可能气候变化的敏感性。在GFDL 2×CO2和GISS 2×CO2气候变化情景下,东北森林的种类组成将发生很大变化,落叶阔叶树将取代目前长白山、小兴安岭的红松(Pinus koraiensis)和大兴安岭的兴安落叶松(Larix gmelinii)成为东北森林主要树种,而针叶树将在地带性森林中占很小的比重,阔叶树中蒙古栎(Quercus mongolica)将是最重要的树种,它将成为小兴安岭和大兴安岭最主要树种;东北地区适于森林生长的区域将大幅度减少,这些变化主要发生在气候变化过渡期。东北森林对不同的气候变化情景有不同响应。但是,总的趋势是未来东北森林中落叶阔叶树的比重将大幅度增加。这些结论对在全球气候变化背景下,我国东北合理地选择造林树种和制定现有森林的保护经营策略具有一定参考价值。     

长白山落叶松和白桦-沼泽生态交错带群落演替规律研究

研究了长白山落叶松、白桦沼泽生态交错带群落演替规律,通过野外观测和建立斑块状态、林木蒸腾量与林木年龄的相关模型,利用相关模型定量地分析斑块和林木蒸腾量随林木年龄增长的动态变化过程,并分析了区域气候变化和群落演替的关系。探讨森林沼泽交错群落对湿地生境改造作用、湿地生境的中生化过程以及区域气候变暖对森林湿地演替的影响机制,揭示森林沼泽生态交错带群落的演替规律。结果表明,斑块宽度、高度、面积、体积随林木年龄增长均呈现三次式相关关系,林木蒸腾量随林木年龄增长呈现幂函数相关关系。落叶松、白桦沼泽交错群落经过60年左右时间发育,斑块将不断扩大,使地势平均升高0．405～0,590m;林木蒸腾量也不断增大,平均降低水位1．050～1．442m。森林湿地生境将演变为中生化的森林生境,同时,区域气候变暖与森林树种向湿地侵入存在密切关系,区域气候变暖将加快森林向湿地侵入进程,进而森林沼泽交错群落在相对较短的时间内(50～60年)将演替为森林群落。     

鼎湖山森林群落演替之研究(英文)

鼎湖山森林群落在自然状态下遵循一定的客观规律向更优化的气候顶极群落演变。本文分析其1955年至1989年(35年)来的演替结果,总结出鼎湖山森林群落演替的进程和模式,进一步应用植物群落演替系统的线性模型和非线性模型对演替进程进行定量研究,并做出相应的演替进程的数量预测。     

南亚热带森林演替过程生物量和生产力动态特征

以鼎湖山森林演替的空间系列及黑石顶天然次生林为研究对象,探讨了南亚热带森林群落生物量和生产力动态特征。研究结果表明,随着演替进程的发展,群落的生物量不断积累,但生物量的各用份的动态趋向并不一致,其中叶生物量的最高值出现在演替的中后期．在演替过程中生产力的动态与生物量变化相一致,随着演替的进展第一性生产力不断增加,但演替过程生产力的发展速率不是均匀的,生产力在群落的演变前期发展较侠,在中、后期则发展较慢。     

长江上游峨眉冷杉林结构特征的研究

通过对长江上游贡嘎山不同演替阶段峨眉冷杉（Abies fabri）林的野外调查和对比分析,探讨了峨眉冷杉林的结构特征。结果表明,成熟峨眉冷杉林下有丰富的峨眉冷杉种源,小于20年的峨眉冷杉更新幼树幼苗数量少,但却为唯一的优势更新树种,在冬瓜杨、峨眉冷杉混交林中,冬瓜杨、桦木等树种在最初30年高生长非常迅速并能很快占据优势地位。峨眉冷杉是一耐荫性很强的树种,幼龄期生长缓慢,但将更替其它树种形成稳定群落。贡嘎山海拔2900－3400m地区大规模泥石流为100多年发生一次,在泥石流发生地,川滇柳、冬瓜杨、桦树等树种首先出现在迹地并占据优势,在自然条件下恢复峨眉冷杉林将需要较长时间,可通过人为干预措施加以促进和调控。     

贡嘎山东坡植物区系的垂直分布格局

为了探讨贡嘎山植物区系的垂直分化特征及其与周边地区植物区系的联系,结合样带法与样方法,对贡嘎山东坡垂直植被带进行了调查,统计得出各垂直植被带的科、属的物种数量,分析了科、属、种级区系成分的构成及其沿海拔梯度的分布格局,并对各垂直植被带区系的相似性进行了聚类分析。结果表明：1)贡嘎山植物区系在整体上具有温带性质,但在干旱河谷地带,热带和温带区系成分的比例相当：热带成分的构成和分布反映古热带和古地中海区系的残遗性影响;2)东亚(含亚型)和东亚-北美成分对贡嘎山中部森林植物区系的影响最大,这些成分以温带古老性质为主;3)北温带成分是贡嘎山植物区系的主体之一,对青藏高原隆升以来贡嘎山植物区系进化类群和特有成分的发展有主要贡献,代表区系的年轻组分;4)中国特有种类型多样,占不同垂直植被带物种数量的40％-65％,其比例随海拔上升而增大。各类型比例的垂直变化突出反映了贡嘎山及横断山脉中海拔地段的植物区系与华中地区的联系,以及高海拔地段与青藏高原及东喜马拉雅的区系之间的联系。本文还就贡嘎山在生物地理分布上的意义以及贡嘎山和横断山脉植物区系特有性的性质进行了讨论。     

贡嘎山峨眉冷杉林原生扰动土壤溶质运移的持续降雨模拟研究

以人工持续(5d)降雨模拟方式研究了贡嘎山物眉冷杉林原生土壤地表覆被层破坏后土壤中矿质元素与营养盐的迁移输出动态与规律。模拟降雨采用当地最为常见的小到中雨雨型（5.7-26mm/h),壤中流以垂直入渗为主,并滞后于降雨0.2-4.2h,通过0模拟实验发现,降雨总量和降雨事件的持续时间对壤中流产生量的影响比单位时间降雨强度的影响更为明显,在持续降雨影响下,主要离子（Mg^2 ,Ca^2 ,Cl^-,SO4^2-和Na^ K^ ）和营养盐（NH4^ -N,NO3^--N和活性磷酸盐）在短期内急剧流失,模拟降雨的第1天,壤中流结束时离子浓度仅为初始时浓度的29%,营养盐浓度为初始浓度的21%-55%。至第3天,上述离子和营养盐输出浓度趋于恒定,约为首日降雨壤中流初始浓度的1%-15%,在主要矿质元素流失后,原生土壤内过程转为有机质控制的HCO3^-输出过程,伴随着土壤矿质养分的输出,土壤缓冲能力下降,壤中流pH值由6.1降为5.2,研究结果表明,贡嘎山区峨眉冷杉林原生土壤系统十分脆弱,养分易于流失,对人类活动的敏感性很高。     

Differential responses of Abies fabri and Rhododendron calophytum at two sites with contrasting pollution deposition and available calcium in southwestern China

The correlation between forest decline and calcium (Ca) depletion under long-term acid deposition remains elusive in China due to the high level of Ca deposition. We compared two species (Abies fabri and Rhododendron calophytum) for their growth pattern and base elements concentration in both polluted (Mt. Emei) and unpolluted (Mt. Gongga) sites in Sichuan, southwestern China. A. fabri grown at Mt. Emei had poorer crown condition, slower radial growth rate, and lower seedling density under long-term acid deposition, which correlated closely with the reduced Ca concentration in foliage and tree-ring, in comparison with those at Mt. Gongga. In contrast, R. calophytum showed a stable Ca level and thus displayed normal growth between the two sites. The differential capability of these two species to acclimate to poor Ca environment is one of the keys to understanding the long-term ecological effect of changing atmospheric acid and Ca deposition in the subalpine forest in southwestern China.     

Altitudinal Variation in Leaf Nitrogen Concentration on the Eastern Slope of Mount Gongga on the Tibetan Plateau,China

Mount Gongga spans 6500 m in elevation and has intact and continuous vertical vegetation belts, ranging from subtropical evergreen broad-leaved vegetation to an alpine frigid sparse grass and desert zone. Investigating the altitudinal trends in leaf nitrogen (N) on Mount Gongga can increase our understanding of the global biogeography of foliar N. In this study, 460 leaf samples from mosses, ferns, and seed plants were collected along an altitudinal gradient on the eastern slope of Mount Gongga, and the variation in leaf N concentration (mass basis) with elevation was analyzed. There are considerable differences in leaf N between mosses and ferns, mosses and seed plants, C₄ and C₃ plants, and evergreen and deciduous woody plants. The general altitudial pattern of leaf N in Mount Gongga plants was that leaf N kept increasing until an elevation of about 2200 m above sea level, with a corresponding mean annual temperature (MAT) of 8.5°C, and then decreased with increasing elevation. However, the evergreen woody plants displayed a decline trend in leaf N across the altitude gradient. Our findings provide an insight into the altitudinal variation in leaf N.     

贡嘎山蕨类植物区系的特点

贡嘎山蕨类植物区系共含４０科,９３属,３９９种,最主要的是耳蕨属Ｐｏｌｙｓｔｉｃｈｕｍ,鳞毛蕨属Ｄｒｙｏｐｔｅｒｉｓ,蹄盖蕨属Ａｔｈｙｒｉｕｍ以及水龙骨科Ｐｏｌｙｐｏｄｉａｃｅａｅ等系统演化上较高级的类群,所含的种子是喜马拉雅和中国西南当地分化的种;其特有成分多为新特有属,可认为它是随青藏高原隆起而形成的较年青的蕨类区系,热带属在本区数量多而种类少,在山上河可与北温带种类并存。贡嘎山处于蕨类物种东     

贡嘎山地区主要植被类型的分布

 贡嘎山位于青藏高原东南缘横断山系大雪山脉中段,主峰海拔高7556m。该地区有维管束植物185科,869属,约2500种。其植物区系特点为：区系成分起源古老;物种分化显著,特有种丰富;成分复杂,地理替代明显。贡嘎山主要植被类型有：冷杉、云杉组成的亚高山针叶林;松、铁杉组成的中山针叶林;松、杉、柏、油杉组成的低山针叶林;铁杉、桦木、槭树组成的针叶,阔叶混交林;樟、楠、阔楠、石栎,青冈等组成的常绿阔叶林;栎、桦、槭、杨、桤等组成的落叶阔叶林;高山栎类组成的硬叶常绿阔叶林;杜鹃、柳、圆柏等组成的高山灌丛;仙人掌(Opuntia monacantha)、金合欢、羊蹄甲等组成的河谷灌丛;嵩草(Kobresia)、羊茅(Festuca ovina), 韭和风毛菊、绢毛菊、绵参(Eriophyton wallichii)等组成的高山草甸与高山流石滩稀疏植被。贡嘎山地区水平地带性植被为常绿阔叶林,它兼有我国亚热带东部和西部常绿阔叶林的特点。 贡嘎山东坡植被垂直带谱是：1．常绿阔叶林带,海拔1100—2200m。2．山地针叶、阔叶混交林带,2200—2500m。3．亚高山针叶林带,2500—3600m。4．高山灌丛草甸带,2600—4600m。5．高山流石滩稀疏植被带,4600—4900m。6．永久冰雪带,海拔4900m以上。贡嘎山西坡植被垂直带谱是：1．亚高山针叶林带,海拔2800一4000m。2．高山灌丛草甸带,4000—4800m。3．高山流右滩稀疏植被带,4800—5100m。4．永久冰雪带,海拔5100m以上。     

贡嘎山地区不同海拔冷杉比叶质量和非结构性碳水化合物含量变化

以贡嘎山地区磨西山谷东北坡和康定山谷西南坡为样地,研究了高山林线和低海拔冷杉休眠期和生长旺盛期针叶比叶质量和组织非结构性碳水化合物含量.结果表明:生长在温暖湿润的磨西山谷东北坡的冷杉针叶比叶质量和组织非结构性碳水化合物含量均高于炎热干燥的康定山谷西南坡;高山林线冷杉比叶质量大于低海拔冷杉;高山林线冷杉组织非结构性碳水化合物含量总体高于低海拔冷杉,且生长期比休眠期更为显著.研究结果不支持"碳供应不足导致高山林线形成"的假说.     

贡嘎山暗针叶林不同林型的优势木生长动态

 根据贡嘎山16块样地的调查资料,运用逻辑斯谛模型探讨了暗针叶林不同林型优势木生长动态。建立了峨眉冷杉(Abies fabri)、麦吊杉(Picea brachytyla)和鳞皮冷杉(Abies squamata)的高、径和材积生长的逻辑斯谛模型。研究结果表明,3种林分优势木的高、径和材积的速生期和速生点都不相同,林线附近的峨眉冷杉高、径和材积的速生期最短,麦吊杉高和材积的速生期最长,鳞皮冷杉基径的速生期最长;林分优势木的生长动态和森林更新关系密切,各优势木的生长指标表明各自立地生态条件差异很大。     

Altitudinal biodiversity patterns of seed plants along Gongga Mountain in the southeastern Qinghai–Tibetan Plateau

The mechanisms underlying elevation patterns in species and phylogenetic diversity remain a central issue in ecology and are vital for effective biodiversity conservation in the mountains. Gongga Mountain, located in the southeastern Qinghai–Tibetan Plateau, represents one of the longest elevational gradients (ca. 6,500 m, from ca. 1,000 to 7,556 m) in the world for studying species diversity patterns. However, the elevational gradient and conservation of plant species diversity and phylogenetic diversity in this mountain remain poorly studied. Here, we compiled the elevational distributions of 2,667 native seed plant species occurring in Gongga Mountain, and estimated the species diversity, phylogenetic diversity, species density, and phylogenetic relatedness across ten elevation belts and five vegetation zones. The results indicated that species diversity and phylogenetic diversity of all seed plants showed a hump‐shaped pattern, peaking at 1,800–2,200 m. Species diversity was significantly correlated with phylogenetic diversity and species density. The floras in temperate coniferous broad‐leaved mixed forests, subalpine coniferous forests, and alpine shrublands and meadows were significantly phylogenetically clustered, whereas the floras in evergreen broad‐leaved forests had phylogenetically random structure. Both climate and human pressure had strong correlation with species diversity, phylogenetic diversity, and phylogenetic structure of seed plants. Our results suggest that the evergreen broad‐leaved forests and coniferous broad‐leaved mixed forests at low to mid elevations deserve more conservation efforts. This study improves our understanding on the elevational gradients of species and phylogenetic diversity and their determinants and provides support for improvement of seed plant conservation in Gongga Mountain.