退化森林生态系统评价指标体系研究进展

森林是陆地生态系统的主要组成部分,而森林退化是全球面临的主要环境问题之一,准确评价退化森林生态系统是进行森林生态系统恢复与重建的重要前提,建立合理的评价指标体系目前已成为生态学研究的热点问题。在研究国内外提出的关于退化森林生态系统评价理论的基础上,综述了森林退化的定义、特征和一般过程,梳理了退化森林生态系统评价指标筛选的一般原则和指标体系构建的主要方法,分析比较了不同学者所提出的主要评价指标。并在此基础上,重新筛选、构建了一套退化森林生态系统评价指标体系,即从生态系统的组成结构、功能和生境这3个方面选取了32个能够较全面反映退化生态系统主要特征的评价指标,以期为构建我国区域尺度上的退化森林生态系统评价指标体系提供参考,为退化森林生态系统的恢复和重建提供科学依据。总结分析了退化森林生态系统评价指标体系在构建过程中产生的一些问题和不足,提出了今后开展研究和探索应该深入的方向,以提高评价指标体系的科学性、准确性和合理性。     

强度干扰后退化森林生态系统中保留木的生态效应研究综述

保留木是指森林生态系统受到强度干扰后所存留的树木,保留木对退化森林生态系统结构与功能的维持和恢复具有多方面的生态效应。在生态系统的尺度上总结了退化森林生态系统中保留木的各种生态效应,主要包括保留木对非生物因子和生物因子(附生生物多样性、动物活动和动物多样性、树木更新、空间结构)的影响。森林生态系统经营中,"绿树保留"的经营方式是基于保留木生态效益的实践应用,它可有效减少采伐对生态系统结构和功能所造成的损失。并将有助于深入理解受到强度干扰后森林生态系统中保留木的多种生态效应,可为退化森林生态系统的恢复与重建提供理论依据。     

退化森林生态系统恢复评价研究综述

森林退化是一个世界性的问题,对退化的森林进行恢复评价是合理地进行森林生态系统管理的基础。介绍了森林退化的概念,综述了退化森林生态系统恢复评价的一般程序,主要包括恢复目标的确定、参照系的选择、评价指标体系的构建及定量评价等几个方面。目前,大多数退化森林恢复评价主要包括物种多样性、植被结构和生态学过程3个方面。其中,物种多样性包括物种丰富度和多度等;植被结构包括植被盖度、乔木密度、高度、胸高断面积、生物量和凋落物结构等;生态学过程包括养分库、土壤有机质以及生物间的相互关系等。不同的研究者或管理者由于对恢复其生态系统服务功能的需求存在差异,评价退化生态系统恢复的角度也不一样。恢复评价可以从特殊种群到整个生态系统的不同层次进行。在深刻理解森林退化定义的基础上,建立现实的目标和正确地选择参照系是恢复评价的前提。     

中国生态退化的主要类型、特征及分布

生态退化是目前全球所面临的主要环境问题,它不仅使自然资源日益枯竭,生物多样性不断减少,而且还严重阻碍社会经济的持续发展,进而威胁人类的生存和发展,因此,生态退化已引起各国政府和学者的重视。本文对中国生态退化的主要类型即：森林生态系统的退化、土地沙漠化和水土流失等重大问题进行分析,详细阐述了各个类型的现状、特征及分布。为我国自然资源的合理利用以及退化生态系统的恢复和重建提供基础资料。     

南亚热带退化生态系统恢复和重建的生态学理论和应用

退化生态系统的恢复与重建是一项十分复杂的系统工程,其功能和动态过程涉及物质、能量、空间、时间和多样性等基本的生态变量。在南亚热带的气候生态因子中,既有光、温、水充裕的有利一面,也有秋旱、台风和暴雨等不利的因素,但总的来说,影响退化生态系统恢复的主导生态因子是土壤因子,如土壤肥力和土壤水份。极度退化的生态系统的恢复与重建,第一步就是控制水土流失,提高土壤肥力和土壤理化结构,这还需要工程措施和生物措施相结合．退化生态系统的植被的恢复与重建,最有效和最省力的是顺从生态系统的演替发展规律来进行,生态系统演替理论是指导退化生态系统重建的重要的理论基础．退化生态系统恢复与重建的优化结构的构建,依赖于对空间、生物、能量生态学原理的理解。种群密度制约、种群空间分布格局、边缘效应、生态位分化、食物链、生物多样性等原理均对生态系统结构的构建有指导意义．而生态系统的群体发展,则受物质定律的影响．     

生态恢复经济学

在总结国内外关于生态恢复经济理论研究进展的基础上, 提出了生态恢复经济学的学科含义、地位、特点和研究对象.生态恢复经济学是研究退化生态系统退化过程中的经济损失、退化生态系统恢复期间的成本效益以及恢复过程中的经济价值动态变化的一门交叉性学科.它以人类可持续利用为核心,研究生态系统退化、恢复和重建过程中生态系统与经济系统之间客观运动规律及其机理的一门科学.生态恢复经济学具有综合性和实践性的特点,它是生态经济学和恢复生态学的重要分支学科,在生态经济学理论体系中具有特别重要的地位.     

森林生态系统微量元素循环及其影响因素

森林生态系统微量元素循环受制于森林中地下部分土壤环境条件和地上部分凋落物周转、穿透雨性质以及林火等重要生态过程.文中重点对森林生态系统地上部分微量元素循环及其影响因素进行了综合评述.文献资料显示,在大多数森林生态系统中,凋落物和穿透雨是保证林木微量元素营养供应和平衡的重要来源,而火烧、环境污染和施肥等也会对一些森林生态系统微量元素循环产生重要影响.凋落物分解的调控机理、全球变化及环境污染对微量元素循环过程的影响、退化生态系统恢复和重建过程中微量元素平衡等应是今后森林生态系统微量元素循环研究的重点.     

热带森林植被生态恢复研究进展

热带森林是地球上生物多样性最高和生态功能最为强大的植被类型之一,在维护全球生态平衡中起着至关重要的作用,同时也为人类社会提供着多种多样的物质资源和生态系统服务。然而热带森林是目前生物多样性消失最快和生态功能退化最为严重的生态系统之一,如何有效地保护现存的热带森林不再进一步退化,以及如何使已经退化的生态系统尽快得到恢复是生态学工作者面临的重要议题。不同方式、规模和强度的干扰对热带林的破坏程度及其以后的恢复过程产生的影响不同。除少数大型自然干扰事件外,采伐、刀耕火种、农业开发用地等人为干扰是造成当前热带森林植被大面积退化的主要原因。多种干扰交互作用、杂草与外来物种入侵、退化植被和土壤状况、残存植被组分及土壤种子库、退化植被周围的景观格局以及全球气候变化等因素都能够影响热带森林植被恢复的速度和方向。基于功能群的研究思想将可能为物种丰富的热带森林植被恢复的研究提供一个全新途径。     

热带亚热带退化生态系统的恢复与复合农林业

我国热带亚热带是人口和环境压力最大的区域之一。原有自然生态系统遭到很大的破坏,退化生态系统大面积增加,这是严重制约农业生产发展的重要因素。长期的恢复生态学定点研究表明,通过综合整治,使退化生态系统得以恢复与重建,具有重大的生态效益、经济效益和社会效益。在丘陵山区进行退化生态系统的恢复与重建实践中所构建的“林果草(牧)鱼”复合生态系统,是高产、高质、高效的复合农林业模式,是促进地方农业经济发展的有效途径。     

湖滨带退化生态系统的恢复与重建

湖滨带是水陆生态交错带的一种类型,在湖泊流域生态系统中发挥着重要作用,具有较高的生态、社会和经济价值.湖滨带的功能包括:缓冲带功能、保持生物多样性及生境保护功能、护岸功能和经济美学价值.湖滨带退化的原因主要是人为因素引起的生物群落结构的逆向演替及生态功能下降,退化湖滨带生态恢复与重建的理论基础是恢复生态学,其生态恢复技术可划分为三大类:湖滨带生境恢复与重建技术、湖滨带生物恢复与重建技术、湖滨带生态系统结构与功能恢复技术.云南洱海湖滨带近3年的生态恢复与重建试验的生态调查结果表明,试验区水生植被得到恢复,水质净化作用明显,藻类得到抑制,浮游动物的构成和数量发生变化,湖滨带湿地生态系统的生物多样性和稳定性增加.     

东江流域森林水源涵养功能空间格局评价

东江流域森林水源涵养功能对于保障流域可持续发展具有重要作用。应用In VEST模型,结合东江流域土地覆盖分类数据、气候数据、土壤数据评估了东江流域森林水源涵养功能的空间分布。结果表明:东江流域森林生态系统水源涵养总量为47.29×10~8m~3,水源涵养功能最高为572.6 mm,平均水源涵养功能为204.15 mm。东江流域森林水源涵养功能在空间上呈现出不同的分布特征,流域内森林水源涵养功能随海拔升高呈现先上升后降低的趋势,在海拔900—1200 m范围,水源涵养功能平均值达到最大值270 mm;流域内森林水源涵养功能随坡度升高呈增加趋势,在坡度大于50°的区域,森林水源涵养功能平均值增加到327.2 mm,高于流域平均水平60%。流域水源涵养功能呈现中游下游上游的空间格局,流域上、中、下游地区的水源涵养总量占流域的比例分别为11%、72%、17%。     

Forest biodiversity,ecosystem functioning and the provision of ecosystem services

Forests are critical habitats for biodiversity and they are also essential for the provision of a wide range of ecosystem services that are important to human well-being. There is increasing evidence that biodiversity contributes to forest ecosystem functioning and the provision of ecosystem services. Here we provide a review of forest ecosystem services including biomass production, habitat provisioning services, pollination, seed dispersal, resistance to wind storms, fire regulation and mitigation, pest regulation of native and invading insects, carbon sequestration, and cultural ecosystem services, in relation to forest type, structure and diversity. We also consider relationships between forest biodiversity and multifunctionality, and trade-offs among ecosystem services. We compare the concepts of ecosystem processes, functions and services to clarify their definitions. Our review of published studies indicates a lack of empirical studies that establish quantitative and causal relationships between forest biodiversity and many important ecosystem services. The literature is highly skewed; studies on provisioning of nutrition and energy, and on cultural services, delivered by mixed-species forests are under-represented. Planted forests offer ample opportunity for optimising their composition and diversity because replanting after harvesting is a recurring process. Planting mixed-species forests should be given more consideration as they are likely to provide a wider range of ecosystem services within the forest and for adjacent land uses. This review also serves as the introduction to this special issue of Biodiversity and Conservation on various aspects of forest biodiversity and ecosystem services.     

黄河流域中上游林草生态调节服务功能价值核算

科学评估林草生态系统服务功能价值，对于掌握流域生态资产储量，推动高质量发展与生态保护具有重要基础性意义。基于多源数据开展林草生态服务功能价值的高分辨率核算及空间格局分析，结果表明：集成运用遥感产品、气象数据以及生态统计调查数据等多源数据，并参考已有生态服务价值评估规范和文献资料，构建的1km×1km像素尺度林草生态系统调节服务功能价值体系，克服了传统统计监测数据在准确度和研究粒度方面的局限，为系统、协同的区域生态治理提供依据；2015年黄河中上游流域林草生态调节服务功能价值为18997.69亿元，其中森林提供11833.11亿元，草地提供7164.58亿元；单位面积林草生态调节服务价值高值区域为青海-甘肃、陕西-山西境内水热条件较好的山地，低值连片区域广布在中部黄土高原，这与森林郁闭度、草地盖度以及区域降水、地形等自然条件有关；在黄河流域生态保护与高质量发展中，应注重以生态服务功能为基础，突破行政区边界限制，建立生态产品价值实现机制，提升区域高质量发展中生态效益的价值权重。     

森林管理的生态效应研究进展

森林管理是实现森林生产效益最大化的主要措施，是增加碳吸收以减缓气候变暖的关键手段，是调节区域水文循环的有效途径，是保护地以外实现生物多样性保护目标的重要补充。然而，追求单一生产功能的传统森林管理弱化了其他生态功能，并对森林景观结构和生物多样性产生负面影响。全球80%以上森林由于人类活动呈现不同程度退化进而影响人类福祉，森林管理需要优化以追求多维生态功能的协同共赢。当前，对于森林管理的生态效应仍有较多争论或未形成明确认识，可持续森林管理能否取得额外的气候效益仍有待确认，森林管理如何影响不同区域的水文生态功能仍未形成明确认识，不同类型森林管理或多或少、或正面或负面影响栖息地及不同种类生物多样性的强度和方向不明确。因此，森林管理的生态效应是一个值得深入探索的问题，未来需要深入量化不同管理措施对气候变化缓解、水文循环调节、生物多样性保护乃至提供其他生态功能的作用，将维持或提升生态功能及生物多样性作为可持续森林管理的一个重要目标，通过优化森林管理策略开展森林提质增效以获得最大收益。     

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。     

Biodiversity as a solution to mitigate climate change impacts on the functioning of forest ecosystems

Forest ecosystems are critical to mitigating greenhouse gas emissions through carbon sequestration. However, climate change has affected forest ecosystem functioning in both negative and positive ways, and has led to shifts in species/functional diversity and losses in plant species diversity which may impair the positive effects of diversity on ecosystem functioning. Biodiversity may mitigate climate change impacts on (I) biodiversity itself, as more‐diverse systems could be more resilient to climate change impacts, and (II) ecosystem functioning through the positive relationship between diversity and ecosystem functioning. By surveying the literature, we examined how climate change has affected forest ecosystem functioning and plant diversity. Based on the biodiversity effects on ecosystem functioning (B→EF), we specifically address the potential for biodiversity to mitigate climate change impacts on forest ecosystem functioning. For this purpose, we formulate a concept whereby biodiversity may reduce the negative impacts or enhance the positive impacts of climate change on ecosystem functioning. Further B→EF studies on climate change in natural forests are encouraged to elucidate how biodiversity might influence ecosystem functioning. This may be achieved through the detailed scrutiny of large spatial/long temporal scale data sets, such as long‐term forest inventories. Forest management strategies based on B→EF have strong potential for augmenting the effectiveness of the roles of forests in the mitigation of climate change impacts on ecosystem functioning.     

济南市森林生态系统服务功能空间格局研究

森林生态系统服务同人类福祉密不可分,日益成为全球经济的重要组成部分。依据《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T1721-2008）,以济南市森林生态系统为研究对象,对济南市森林生态系统服务功能进行量化评估,得出济南市年森林生态系统涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护、森林游憩的价值为264.41亿元,其中涵养水源、固碳释氧、生物多样性保护排在前3位;各区/县年森林生态系统服务功能价值量排序为：历城区 > 长清区 > 章丘市 > 平阴县 > 商河县 > 济阳县 > 市中区 > 天桥区 > 历下区 > 槐荫区;除森林防护功能以外,其他各项森林生态系统服务功能价值量的空间格局分布大体上均呈现南部 > 北部 > 中部的趋势。     

辽宁省森林生态系统服务价值评估

基于森林生态系统的长期、连续定位观测,采用辽宁省2006年森林资源清查数据,利用中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范(LY/T1721—2008)》对辽宁省14个地市的主要植被类型生态系统功能进行了物质量和价值量评估.结果表明:2006年,辽宁省森林生态系统水源涵养、保育土壤、固碳制氧、营养物质积累、净化环境、生物多样性保护、森林游憩所提供的服务价值为2591.72亿元,分别为同年辽宁省林业总产值和同年辽宁省国内生产总值(GDP)的8.54倍和28.02%;涵养水源、生物多样性保护和固碳释氧价值合计占总服务价值的79.09%,是辽宁省森林主要的生态系统服务功能;经济林、灌木林的单位面积生态系统服务价值较小,但面积较大,其总生态系统服务价值不容忽视;冷杉林、水曲柳林、黄波罗林和核桃楸林是辽宁省典型地带性植被,具有较高的生物多样性价值;受气候等因素的影响,辽宁省西部森林面积及森林质量均低于东部.     

基于理想参照系-关键指标的赤水河流域生态系统质量变化趋势分析

赤水河流域是长江上游重要的生态安全屏障,针对赤水河流域经济开发与生态环境保护的突出矛盾,基于MODIS数据产品提取赤水河流域2000—2018年归一化植被指数（NDVI）、叶面积指数（LAI）、表层水分含量指数（SWCI）和陆地表面温度（LST）生态系统质量关键指标,利用ENVI主成分分析构建遥感生态指数（RSEI）,计算赤水河流域2000—2018年生态系统质量,进行Sen+Mann-Kendall趋势分析,并与贵州习水自然保护区林地最优状态下RSEI值进行比较,进而量化区域生态系统质量恢复潜力,为赤水河流域生态恢复、绿水青山就是金山银山重要理论实现提供科学参考。结果表明：RSEI能够很好地反映赤水河流域生态系统质量时空分布特征,且绿度和湿度对赤水河流域生态系统质量起关键作用。赤水河流域RSEI平均值为0.613,高值区域主要分布在下游湿润常绿阔叶林区,中游河谷中山阔叶林林、常绿针叶林区,上游镇雄县、威信县和叙永县交界处的高山常绿针叶林、落叶阔叶林区。赤水河流域近20年生态系统质量以整体以改善为主,但局部仍出现退化现象,其中生态系统质量显著改善面积占总面积的6.12%,轻微改善面积占59.51%,轻微退化面积占23.17%,显著退化面积占1.49%。赤水河流域林地RSEI值与理想参照系RESI值差距在10%以上面积占林地总面积的49.82%,主要分布在大方县、桐梓县、播州区及怀仁市、习水县部分地区。     

川西亚高山针叶林土壤微生物及酶对林下植物去除的响应

生物多样性与生态系统功能的关系是生态学领域研究的热点与难点。但因受研究手段的限制,有关森林物种组成及其多样性变化对土壤微生物数量和酶活性影响的研究少有报道。采用人工去除灌草层的实验方法,研究了川西亚高山针叶林灌草层丧失对土壤微生物数量和酶活性的影响。结果表明:1)灌草层去除后,土壤细菌和真菌数量以CK(对照)RH(除草)RS(除灌),而土壤放线菌数量则以RHCKRS;2)灌草层去除后,土壤微生物群落构成发生改变,真菌比例有所下降;3)灌草层去除后,土壤酶活性随之发生变化,各种酶活性均以CKRHRS。表明林下灌草层去除,尤其是灌木层去除,导致土壤微生物数量下降、群落构成发生变化以及土壤酶活性下降,从而在一定程度上影响到森林生态系统的物质循环功能。