生物多样性保护的一个理论框架——生物最小面积概念

稳定而复杂多样的自然生境有利于多样性的形成和保存,剧变并趋于简单化的干扰生境常使多样性丧失。现实中的森林破碎化使区域物种丧失。多样性保护要求具备促使物种能长久生存的生境。生物最小面积概念集中讨论物种长久生存与群落(景观)面积的关系,是多样性保护的最基本的理论基础。根据自然保护实践,提出最小景观,扩充了生物最小面积概念。讨论了生物最小面积概念在建立自然保护区的理论框架、了解被保护生物及其生境的自然特点以及建立更全面的自然保护网络等方面的应用。     

不同类型人工阔叶红松林高等植物物种多样性

采用Shahnon—Wiener多样性指数、均匀度指数和优势度指数等指标研究了辽宁东部山区人工营造20年生5种阔叶树水曲柳、刺愀、紫椴、色赤汤、白桦与红松形成的混交林及人工红松纯林内各层次高等植物物种多佯性,并对该6种林分的垂直结构进行比较。结果表明,人工阔叶红松混交林内植物种类丰富,数量较多;红松纯林内的植物种数仅为人工阔叶红松混交林的42％～52％,植物总数量只有混交林的11％～37％。人工阔叶红松林各层次高等植物物种多样性均好于人工红松纯林,但与原始阔叶红松林相比。人工阔叶红松林的物种多样性还较低。在林分垂直结构方面,人工阔叶红松混交林的成层现象明显,层次结构复杂,垂直多样性丰富;红松纯林只有1个主林冠层,灌木层、草本层较矮,林分垂直结构单一。     

伊春林区白桦/沼泽交错群落植物多样性的研究

通过对伊春林区白桦/沼泽交错群落植物多样性状况、优势种类与分布、数量、环境及人为活动对植物多样性影响的调查、分析。结果表明:森林/沼泽交错区植物多样性较高。无人为干扰情况下,交错区植物多样性状况高于典型沼泽和典型森林群落,人类经营活动对交错区物种多样性影响大,多样性指数表现出草本层灌木层乔木层。该研究为了解伊春林区森林/沼泽交错区植物多样性现状,湿地保护提供了基础资料和科学依据。     

树冠结构对典型阔叶红松林生产力的影响

阔叶红松(Pinus koraiensis)林是东北东部山区的地带性森林植被, 阐明其生产力的影响因素, 对于理解温带森林生产力维持机制具有重要意义。该研究依托小兴安岭典型阔叶红松林9 hm²动态监测样地, 基于2005和2015年的30 m × 30 m样方内所有胸径>6.5 cm的木本植物的调查数据, 计算各样方的树冠结构复杂性、物种多样性和林分胸高断面积, 结合各样方的地形和土壤理化性质数据, 拟合结构方程模型, 定量分析影响典型阔叶红松林生产力的直接和间接因素。研究结果显示: 树冠结构复杂性和物种多样性与生产力显著正相关, 且树冠结构复杂性对生产力的影响显著高于物种多样性; 树冠结构复杂性对生产力的作用分为树冠垂直分层和树冠可塑性, 其中树冠垂直分层是树冠结构复杂性影响阔叶红松林生产力的主要因素, 而树冠可塑性无显著影响; 林分胸高断面积与生产力显著正相关, 其解释权重仅次于树冠结构复杂性, 树冠结构复杂性与物种多样性均通过影响林分胸高断面积对阔叶红松林生产力产生间接影响; 考虑不同树冠结构复杂性时, 坡度和土壤全磷含量代表的环境因素在调节生产力上发挥的作用存在差异, 移除树冠垂直分层的作用后两者与生产力呈显著的负相关关系。综上可知, 在典型阔叶红松林中, 树冠结构复杂性比物种多样性更有效地解释了生产力的变化, 同时不可忽视其他生物和非生物因素对生产力的作用。     

森林经营对群落α多样性影响的定量研究进展

生物多样性是一定地域内的基因、物种、生态系统和生态过程的总和[1]。对森林生物多样性的最大威胁是不可持续的森林经营和森林收获[2]。美国在其国家森林经营法中,授权美国林务局把生物多样性纳入森林经营规划,必须监测和评价实施森林经营规划对生物多样性的影响[3];1993年的瑞典林业法中,木材生产和生物多样性也给予同等重要的地位[4]。在日益关注生物多样性保护、森林退化和可持续林业背景下,迫切需要评估不同经营技术对森林结构和功能的影响[5],研究森林经营对生物多样性的影响也是森林生态系统经营的要求[6]。因为森林经营也有改善生物…     

生物多样性保护的一个理论框架

稳定而复杂多样的自然生境有利于多样性的形成和保存,剧变并趋于简单化的干扰生境常使多样性丧失。现实中的森林破碎化使区域物种丧失。多样性保护要求具备促使物种能长久生存的生境。生物最小面积概念集中讨论物种长久生存与群落（景观）面积的关系,是多样性保护的最基本的理论基础。根据自然保护实践,提出最小景观,扩充了生物最小面积概念。讨论了生物最小面积概念在建立自然保护区的理论框架、了解被保护生物及其生境的自然特点以及建立更全面的自然保护网络等方面的应用     

东北阔叶红松林群落分类、排序及物种多样性比较

植物群落是植物与环境相互作用的产物,探讨森林群落的分布格局、多样性变化规律及其与环境因子的关系,有助于该区森林群落稳定性的维持和生物多样性保护。在东北阔叶红松林区,沿纬度梯度在典型区域选择未受干扰的原始阔叶红松林进行群落调查,并运用多元回归树(MRT)、物种多样性指数比较和典范对应分析(CCA)方法,对森林群落进行分类、比较和排序。结果表明:东北阔叶红松林森林群落可分为4个类型,不同群落类型间物种组成及多样性差异显著。物种丰富度及多样性指数均为低纬度区的千金榆-枫桦-红松林显著高于高纬度地区的冷杉-红松林群落。CCA排序结果较好地反映了各群落类型的分布范围及其与环境因子的关系,其变化格局主要受温度和降水的影响,其次是土壤养分。该结果为气候变化下阔叶红松林的管理和保护提供了相应的理论依据。     

基于干扰的汪清林区森林生态系统健康评价

以汪清林区60个林班为研究对象,提出基于干扰的森林生态系统健康评价模型H＝∑B2W2-∑B1W1,构建了基于干扰理论的汪清林区森林生态系统健康评价体系.其中,有害干扰指标层选取4个指标:森林病害、森林虫害、森林火险以及人为干扰,生态系统内部的增益指标层选取4个指标:树种多样性、群落层次结构、林分更新状况以及近自然度.利用层次分析法和变异系数结合的主客观赋权法计算得到各指标的权重,提出基于干扰的健康评价模型和等级划分标准.最终评价结果显示:汪清林区60个样地中,处于优质状态的样地有6块,占总样地数的10％,健康指数均大于0.2;处于健康状态的林分13块,占总样地数的21.67％,健康指数在0.1-0.2之间;处于亚健康状态的林分23块,占总样地数的38.33％,健康指数在0-0.1之间;处于不健康的林分18块,占总样地数的30％,健康指数小于0.结果表明,在天然林中,无论是针叶纯林还是针阔混交林、阔叶混交林,大多处于亚健康和健康的状况,这与他们近自然度高,物种多样性丰富、具有良好的自我调节能力有关.而在落叶松人工林分中,由于林分物种多样性低,群落结构简单,近自然度最小,林分的增益能力弱,因此不健康的占有绝大多数.该评价结果可为该林场展开相关的健康经营措施提供参考.     

吉林蛟河针阔混交林林层结构对生产力的影响

探讨不同林层物种多样性和林分结构与森林生产力之间的关系,为森林可持续经营管理策略优化提供理论支持。以吉林蛟河30 hm²针阔混交林固定监测样地中的38432株木本植物的野外调查数据为研究对象,利用结构方程模型探讨了不同林层物种多样性和林分结构多样性对森林生产力的作用机制。结果表明：（1）林冠层林分结构多样性和生产力之间呈负相关关系,路径系数为-0.138;林下层林分结构多样性和生产力之间呈正相关关系,路径系数为0.083。（2）林冠层物种多样性和生产力之间呈正相关关系,路径系数为0.099;林下层物种多样性和生产力之间关系不显著,且物种多样性在林冠层和林下层呈正相关关系,路径系数为0.147。物种多样性和林分结构多样性与森林生产力之间不存在唯一的关系,这种关系的大小、方向和潜在机制与林层有关。为此,在森林经营过程中要充分考虑不同林层物种多样性和林分结构多样性与森林生产力之间的关系。     

长白山风倒区植被恢复26年后物种多样性变化特征

20世纪80年代后期,长白山遭受了罕见的台风袭击,原始森林遭到了大面积破坏。为了弄清风倒区自然恢复26a后的植被恢复状况,通过调查和对比分析风倒区和相邻的原始林区(对照区)3种典型森林类型的物种多样性的特征,评估了风倒区植被的恢复状况。结果表明,与没有受到干扰的对照区相比,阔叶红松林风倒区乔木层物种丰富度和α多样性差异性不显著(P0.05),而云冷杉林和岳桦林风倒区的乔木层物种丰富度和α多样性显著降低;阔叶红松林风倒区的灌木层物种丰富度和α多样性均呈降低趋势,且丰富度差异性显著,云冷杉林和岳桦林风倒区的灌木层α多样性显著升高;阔叶红松林和云冷杉林风倒区的草本层α多样性显著降低,但岳桦林风倒区草本层α多样性变化不显著。阔叶红松林乔木层更新恢复的较好,灌木层和草本层更新较差;云冷杉林和岳桦林均是乔木层更新较差,灌木层更新较好;云冷杉林草本层物种较单一,岳桦林变化不大。经过风干扰后的长白山不同海拔森林物种组成和多样性还需要较长时间才能恢复到干扰前水平。     

长白山自然保护区阔叶红松林林隙更新的研究

通过对林隙及非林隙林分组成树种数量特征的对比分析,研究了长白山自然保护区阔叶红松林中主要树种对林隙的更新反应特点,阐述了林隙在阔叶红松林结构与多样性维持中的作用．随着林隙与非林隙的交替变化,红松和阔叶树以及主林层和中下层树种的相对优势（或重要性）亦呈现出交替变化的规律．林隙提高了阔叶红松林的物种丰富度,增加了其多样性,为不同特性物种的共存提供了可能,从而保持了阔叶红松林的整体稳定性．     

基于C-Plan系统保护规划软件的长白山阔叶红松林保护效率

阔叶红松林(Broadleaved Korean pine forest)是北温带物种最丰富的地带性群落之一,是极危动物东北虎(Panthera tigris altaica)的重要栖息地。长白山地区是阔叶红松林在中国范围内的中心分布区,中国政府建立了由24个自然保护区组成的网络来保护阔叶红松林及其他自然生态系统。以长白山地区为研究区域,在系统保护规划方法流程框架下,选择阔叶红松林生态系统中具有代表性的物种和群落做为优先保护对象,并制定量化保护目标,利用系统保护规划软件C-Plan,计算了研究区域规划单元的不可替代性值、各保护对象在保护网络中实现其保护目标的贡献值(Ti)及包含多个保护对象的保护区域的保护效率值(C),以此在多角度评估保护网络及其中各自然保护区的保护效率。结果显示:现有保护网络涵盖了本研究确立保护对象种类的90.4%,已达到保护目标的保护对象占其总数的25.3%。以保护阔叶红松林为"标尺"衡量各保护区的保护效率,长白山国家级自然保护区与松花江三湖省级自然保护区保护效率值最高,其余各保护区保护效率值不足10,整个保护网络保护效率值为59.99。不可替代性分析结果显示:仍有79.97%的高保护价值规划单元未被现有保护网络覆盖,空间上存在明显空缺。将空缺纳入保护网络后,新保护网络的保护效率值将提高到96.32,提高了36.33,77种保护对象达到保护目标(占保护对象总数的92.8%),5种保护对象仍未能达到保护目标,但保护对象贡献值Ti均不同程度提高,保护成效显著。     

不同采伐强度对阔叶红松林主要树种空间分布格局和物种空间关联性的影响

分析采伐后森林群落中物种的空间格局有助于认识该格局形成的生态学过程、种群的生物学特性及其与环境因子之间的相互关系,并对制定可持续的森林经营方案具有重要意义。以长白山地区经历不同采伐方式形成的阔叶红松林次生林为研究对象,利用空间点格局分析的研究方法,探讨了采伐对阔叶红松林主要树种空间分布格局、种间关联性以及更新的影响。研究结果显示:较低强度的择伐对阔叶红松林主要树种的空间分布格局、种间关联性的改变较小,群落可以在较短时间内恢复。中等强度的择伐减少了成年树种对幼树的抑制作用,可以促进森林的天然更新。皆伐后,森林的群落结构,物种的空间分布格局、种间关联性都发生显著变化,尽管更新状况良好,但要恢复到伐前水平仍需要较长时间。择伐不仅通过改变主要树种的密度对阔叶红松林群落结构产生影响,还通过改变物种空间关联性改变群落的结构动态。因此,在制定森林生态系统经营管理方案时,不仅要选择适合的采伐强度,还要综合考虑采伐时物种的选择以及种间关系。     

Prehistoric human impact on rainforest biodiversity in highland New Guinea

In the highlands of New Guinea, the development of agriculture as an indigenous innovation during the Early Holocene is considered to have resulted in rapid loss of forest cover, a decrease in forest biodiversity and increased land degradation over thousands of years. But how important is human activity in shaping the diversity of vegetation communities over millennial time-scales? An evaluation of the change in biodiversity of forest habitats through the Late Glacial transition to the present in five palaeoecological sites from highland valleys, where intensive agriculture is practised today, is presented. A detailed analysis of the longest and most continuous record from Papua New Guinea is also presented using available biodiversity indices (palynological richness and biodiversity indicator taxa) as a means of identifying changes in diversity. The analysis shows that the collapse of key forest habitats in the highland valleys is evident during the Mid–Late Holocene. These changes are best explained by the adoption of new land management practices and altered disturbance regimes associated with agricultural activity, though climate change may also play a role. The implications of these findings for ecosystem conservation and sustainability of agriculture in New Guinea are discussed.     

长白山阔叶红松林结构多样性的初步研究

在林业可持续发展的背景下,对森林实施生态系统管理,必须保护和维持森林的生物多样性。这就要求在森林调查和经营过程中增加林分结构多样性方面的内容,因此必须充分认识森林结构包括的内容,并研究制订简便实用的结构多样性指标。本文采用目测分层盖度结合无样地点四分法取样进行林分结构因子调查,设计了一套简便的林分结构指标体系,并对长白山红松阔叶混交林及其次生林进行了林分结构多样性的测定研究。结果表明：基于分层盖度构建的林分垂直多样性指数和水平结构异质性指数,可以较好地表示林分的基本结构特征,同时借助点四分法测定的物种多样性指数和对倒木、站干、林隙等的统计,可以较全面地描述阔叶红松林的林分结构因素。应用该方法测定不同的原始林样地的林分结构,得到的林分结构指标与其他林分结构因素的描述,同常规林学调查结论一致并更全面;同时对不同采伐方式的林分结构进行了测定,结合相应的常规指标测定对比,表明该结构指数不但能较好地表示群落的空间结构特征,同时也能对比不同经营方式对林分结构造成的影响,如择伐方式比皆伐方式对林分的结构影响相对较小而且结构恢复时间较短,从而说明对阔叶红松林这种复层异龄混交林的森林类型而言,择伐是一种更适合的通过结构调控进行生态系统管理的方式。在对生态系统进行经营管理过程中,采用该方法能有效地说明林分的垂直结构复杂性和水平结构异质性及重要的林分结构因子存在状况,因而更适合当前森林生态系统管理的要求。文章进一步分析了林分结构指标待改进的部分与研究方向。     

长白山三种林型对蛾类群落结构和多样性的影响

选择长白山阔叶红松林、白桦林和落叶松林3种林型,对各林型蛾类的群落结构和多样性进行了比较。结果表明:蛾类各科(亚科)在3种林型中的比例分配明显不同。阔叶红松林中尺蛾科数量占优绝对优势,占47.0%,其次是舟蛾科,为9.3%。优势种为台褥尺蛾,占17.2%;从蛾类总种数和蛾类个体总数上看,白桦林中蛾类物种丰富度、多度和多样性指数明显高于阔叶红松林和落叶松林,优势度指数则最低;白桦林的优势种有尘尺蛾、枞灰尺蛾和双星白枝尺蛾;在落叶松林中,灯蛾科、波纹蛾科和枯叶蛾科的多度都比阔叶红松林和白桦林高,其优势种为阿泊波纹蛾。     

中国东部森林样带典型森林水源涵养功能

通过对我国东部森林样带四个森林生态系统定位研究站（长白山站、北京站、会同站和鼎湖山站）的九种森林类型水源涵养监测数据的分析,研究了水热梯度下不同森林生态系统水源涵养功能。结果表明：在生长季的5-10月份,各森林类型的水源涵养特性表现出较大差异。林冠截留率的大小依次为：阔叶红松林＞杉木林＞常绿阔叶林＞针阔混交林＞季风常绿阔叶林＞落叶阔叶混交林＞马尾松林＞落叶松林＞油松林,最高的长白山站阔叶红松林的截留率是最低的北京站油松林的2.2倍。森林降雨截留量与林外降雨量呈显著的正相关,林冠截留率与降雨量呈显著负相关。枯落物最大持水深（5-10月份）以北京站落叶阔叶林最大,为6.0mm;鼎湖山站的季风常绿阔叶林最小,为1.0mm。0-60cm土层蓄水量最大的是会同站的人工杉木林,为247mm;最小的是北京站的落叶松林,仅为45.5mm;林分总持水量依次为：杉木林＞阔叶红松林＞常绿阔叶林＞针阔混交林＞季风常绿阔叶林＞落叶阔叶混交林＞马尾松林＞落叶松林＞油松林。各林分总持水量主要集中在土壤层,占总比例的90%以上。     

Producing wood at least cost to biodiversity: integrating Triad and sharing–sparing approaches to inform forest landscape management

Forest loss and degradation are the greatest threats to biodiversity worldwide. Rising global wood demand threatens further damage to remaining native forests. Contrasting solutions across a continuum of options have been proposed, yet which of these offers most promise remains unresolved. Expansion of high-yielding tree plantations could free up forest land for conservation provided this is implemented in tandem with stronger policies for conserving native forests. Because plantations and other intensively managed forests often support far less biodiversity than native forests, a second approach argues for widespread adoption of extensive management, or ‘ecological forestry’, which better simulates natural forest structure and disturbance regimes – albeit with compromised wood yields and hence a need to harvest over a larger area. A third, hybrid suggestion involves ‘Triad’ zoning where the landscape is divided into three sorts of management (reserve, ecological/extensive management, and intensive plantation). Progress towards resolving which of these approaches holds the most promise has been hampered by the absence of a conceptual framework and of sufficient empirical data formally to identify the most appropriate landscape-scale proportions of reserves, extensive, and intensive management to minimize biodiversity impacts while meeting a given level of demand for wood. In this review, we argue that this central challenge for sustainable forestry is analogous to that facing food-production systems, and that the land sharing–sparing framework devised to establish which approach to farming could meet food demand at least cost to wild species can be readily adapted to assess contrasting forest management regimes. We develop this argument in four ways: (i) we set out the relevance of the sharing–sparing framework for forestry and explore the degree to which concepts from agriculture can translate to a forest management context; (ii) we make design recommendations for empirical research on sustainable forestry to enable application of the sharing–sparing framework; (iii) we present overarching hypotheses which such studies could test; and (iv) we discuss potential pitfalls and opportunities in conceptualizing landscape management through a sharing–sparing lens. The framework we propose will enable forest managers worldwide to assess trade-offs directly between conservation and wood production and to determine the mix of management approaches that best balances these (and other) competing objectives. The results will inform ecologically sustainable forest policy and management, reduce risks of local and global extinctions from forestry, and potentially improve a valuable sector's social license to operate.     

长白山红松阔叶混交林森林天然更新条件的研究

研究长白山红松阔叶混交林森林天然更新的变化规律及其条件,红松阔叶混交林是长白山主要的森林类型,保存不多,对于研究以前森林经营有重要意义。研究的目的在于揭示红松天然更新规律及其与森林组成结构的关系。研究结果表明,红松阔叶混交林天然更新与森林群落类型,海拔,森林植物条件及人类活动等干扰极大关系,一般在陡坡或山脊上胡枝子作树红松林中,那里林冠郁闭度达到80％－90％或更大,林分中红松组成也更大,红松天然更新良好。每公顷有红松幼苗和小幼树万株以上,但是在郁闭的红松林冠下,很少能长大。在大部分的阔叶红松混次林中,除了林冠比较郁闭的地方外,针叶树包括红松在内的天然更新通常稀少,每公顷仅有幼苗幼树数千株,其中大部是阔叶树,随着海拔上升到一定范围,在更新中云冷杉的成分增加,老择伐迹地由于林下植被密,常常缺乏更新。74．2％耐荫树种的幼苗幼树是在林冠下观查到,它们70％以上分布于离立木2．5 m以内,这正好等于林木平均冠幅的半径,所以,红松和耐荫树种幼苗的更新最好是在郁闭的林分下。