森林景观的历史变域研究进展

历史变域概念产生于20世纪90年代,是森林生态系统管理的重要概念之一,可以为生态系统管理提供参考和目标。总结了历史变域领域近期的研究热点:火烧的历史变域研究从定量化火烧特征开始,进而探讨火烧特征的影响因素,并且从火烧特征的单一影响因素向多影响因素、从单一尺度向多时空尺度研究发展;森林景观历史变域研究由描述景观的单一结构特征深入到揭示综合结构特征及功能特征。方法的新进展包括:评估历史数据的误差、探索采样和数据分析方法、重视火疤木数据的多时空特征、以及发掘整合多种来源的历史数据。模拟自然干扰的森林管理是历史变域概念的重要应用之一,最近的研究集中在为森林管理提供更加全面的模拟自然干扰的干扰参数,并且强调这些参数的空间异质性;同时,该管理模式也面临挑战和质疑:气候变化条件下历史变域的概念是否仍旧适用?森林管理是否能够真正达到自然干扰的效果?分析了我国的研究现状,提出发展建议。     

以多功能为目标的森林模拟优化系统(FSOS)的算法与应用前景

森林模拟优化模型(forest simulation and optimization system,FSOS)已在加拿大不列颠哥伦比亚省和中国长白山区得到广泛应用.FSOS模型基于多种资源协调平衡管理观点,采用金属模拟退火优化算法安排森林经营作业方案,在实现森林经营多目标长期可持续协调发展的基础上达到森林资源的理想状态.FSOS模型中的多功能(或多目标)包括水的储存和净化、二氧化碳的截获、野生动物生境保护、生物多样性维持、可视景观质量与木材生产等,其目标的参照系“森林理想状态”由专家、环境组织和政府政策根据生态系统的多功能进行综合界定.本文详细介绍了FSOS基本参数和理想状态的界定,及金属模拟退火优化算法在森林生态系统规划中的应用,为实现森林生态系统多种资源的规划管理以及政府定量分析和管理森林生态系统的多种资源并有效监督森林作业和多种资源变化、实现森林资源可持续利用提供帮助.     

呼中林区森林景观的历史变域模拟及评价

在大兴安岭地区呼中区,将物种的年龄和分布信息进行随机化处理后,应用空间直观景观模型LANDIS对森林景观进行长时间(2500a)模拟,取物种演替稳定时间段作为模拟历史变域的数据来源.分别在景观水平和年龄类型水平上利用景观指数空间分析、主成分分析和核密度估计方法分析景观格局历史变域的模拟结果,并在二维空间坐标内,将研究区1990年、2000年森林景观特征与之比较.结果表明,各树种面积比例在模拟900a后都达到稳定状态,可作为无干扰条件下森林景观特征的历史变域;由于长期采伐,研究区1990年景观的斑块面积和破碎化程度都偏离了该历史变域,其中,过熟林偏离最明显,其斑块面积远小于历史变域,破碎化程度非常严重;虽然1990年后的采伐管理方案比之前的更为合理,但2000年的森林景观仍旧继续偏离历史变域.     

森林干扰生态研究

陆地上80％的生态系统都已受到了来自人类和自然的各种干扰,森林生态系统也不例外．在各种干扰作用下,尤其是人类不合理的干扰导致世界范围内的森林退化／衰退已成为一个十分严峻的事实,因此,以维持、恢复森林生态系统固有的多种功能为基础,实现高效、稳定、可持续就成为经营森林生态系统的总目标．随着干扰的加剧,近年来生态学界更加关注的是“受干扰”生态系统的研究．干扰对森林生态系统主要生态过程的影响以及森林生态系统对干扰的响应等问题,已成为森林生态研究领域的国际前沿与热点．因此,系统地研究干扰条件下森林生态系统的生态过程,并在此基础上确立干扰森林的经营理论与技术,对中国天然林资源保护等林业工程实施及国家生态安全建设具有重要的科学和现实意义．本文在广泛收集国内外有关森林干扰研究结果的基础上,总结了森林干扰的基本概念,分析了干扰与森林经营的关系,探讨了森林干扰研究领域所涉及的内容和关注的基础问题,提出了森林干扰生态研究的主要内容与方向,对今后干扰森林生态研究和中国天然林保护等林业工程建设具有参考价值．     

模拟大气氮沉降对中国森林生态系统影响的研究进展

人类活动加剧了活性氮的生产和排放,并导致氮沉降日益增加并全球化。目前,人类活动对全球氮循环的干扰已经超出了地球系统安全运行的界限。中国已成为全球氮沉降的高发区域,高氮沉降已经威胁到生态系统的健康和安全,并成为生态文明建设过程中亟待理清和解决的热点问题。对国际上和中国森林生态系统模拟氮沉降研究的概况进行了综述,并从生物学和非生物学两大过程重点阐述模拟氮沉降增加对中国主要森林生态系统影响的研究进展。中国自2000年以后才开始重视大气氮沉降产生的生态环境问题,中国科学院华南植物园在国内森林生态系统模拟氮沉降试验研究上做出了开创性的贡献。模拟氮沉降研究表明,持续高氮输入将会显著改变森林生态系统的结构和功能,并威胁生态系统的健康发展,特别是处于氮沉降热点区域的中国中南部。森林生态系统的氮沉降效应依赖于系统的氮状态、土地利用历史、气候特征、林型和林龄等。最后,对未来的研究提出了一些建议,包括加强长期跟踪研究和不同气候带站点之间的联网研究,特别是在森林生态系统对长期氮沉降响应与适应的过程机制、地下碳氮吸存潜力研究、以及与其他全球变化因子的耦合研究等方面,以期为森林生态系统的可持续发展提供理论基础和管理依据。     

热带雨林退化生态系统生物多样性消失与修复探讨

热带雨林退化生态系统的主要类型有：（１）人工生态系统;（２）次生森林生态系统和（３）片断森林生态系统等。在退化生态系统中,物种多样性的损失与人类干扰程度、频率和持续时间密切相关;而在片断的热带雨林中则随着环境变化强度的加大和持续时间的延长而增加。退化生态系统的修复主要在于减少人类的干扰、改善地区性的环境和在保护与发展相结合的原则下,采取多种有效的综合措施。尊重当地民族生物多样性传统管理经验,实行封     

森林生态系统健康与野生动植物资源的可持续利用

研究了森林生态系统健康与野生动植物资源之间的关系,以及人类活动对森林生态系统健康的影响,提出了以下三个论点：(1)野生动植物资源是构成森林生态系统的基本物质内容。野生动植物资源对森林生态系统具有不可估量的影响和作用。(2)野生动植物资源的减少是森林生态系统健康状况下降的“显示器”。森林生态系统健康状况的下降或衰退,会导致野生动植物资源数量或种类的减少甚至种群灭绝。(3)森林生态系统是野生动植物资源与人类活动关系的集合体和反映体。人类与野生动植物资源是对立又统一的矛盾综合体,而森林生态系统健康与否就取决于这二者的关系。如果人类对野生动植物资源在保护的基础上进行合理的利用,就能保证森林生态系统的结构的完整和功能的良好,因此森林生态系统处于健康的状态;但若人类对野生动植物资源过度利用而不加保护,那么随着野生动植物资源的逐渐衰竭,森林生态系统将逐渐失去某些功能且变得支离破碎,也就无法保持健康的状态。提出了维持森林生态系统健康并实现野生动植物资源可持续利用的解决途径：(1)实行森林的可持续经营。森林可持续经营是指长期保持森林的生产力和可再生性,以及森林生态系统的物种和生物多样性。(2)发展“接近自然的林业”。近自然林业是在服从自然规律的前提下为人类的木材及林产品利用目的而设计的容许有一点偏离自然的森林模式,以森林生态健康为目标的建设方法。     

森林土壤微生物对干旱和氮沉降的响应

干旱和氮沉降深刻影响着人类世森林生态系统的生命活动与物质循环,进而影响全球碳平衡、并反馈作用于气候变化。土壤微生物驱动元素的生物地球化学循环和关键土壤生态过程,在气候变化生物学研究方面具有核心地位和全球重要性。本文综述了干旱和氮沉降对森林土壤细菌和菌根真菌的影响。提出未来应加强全球变化多因子交互作用对土壤微生物多样性、活性与生态功能的研究;建立野外长期定位站,强化亚热带森林生态系统与全球变化研究;注重土壤生物之间互作及网络研究;利用微生物大数据建立相关的机理模型等。从认识微生物多样性和群落组成对全球变化的响应与适应,逐步发展为调控利用微生物群落服务于森林的优化管理、生态资源的合理保护与可持续利用,为充分发挥微生物减缓全球气候变化的作用提供理论基础。     

抚育间伐对侧柏人工林及林下植被生长的影响

抚育间伐是森林经营管理措施之一,是对森林生态系统的人为干扰。研究不同抚育方式、强度和频率对森林生态系统的干扰对重建、恢复森林生态系统固有功能及实现森林可持续经营管理有重要意义。以31块北京地区侧柏人工林样地对不同抚育强度后侧柏林生长、林下植被生长及林下植物多样性变化进行了研究。研究结果表明:侧柏林分经不同强度抚育后单木胸径、树高、冠幅和林分蓄积生长均增加,不同抚育强度下单木胸径、树高、冠幅生长量和林分蓄积生长量与立地条件有关,好的立地条件宜采取强度抚育,较差立地条件宜采取中弱度抚育;侧柏林分经弱度、中度抚育后林下植物种类增加,经强度抚育后减少;不同强度抚育后林下植物Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数随时间增大,后者对抚育强度更为敏感;林下灌草生物量随抚育强度增大而增加,并随时间增加;侧柏人工林生态系统种间竞争程度与立地条件有关,好的立地条件能够经受较强的人为干扰,差的立地条件受弱度干扰就会打破种间生长平衡。     

大兴安岭北部林区景观格局变化及其影响分析

人为干扰影响着景观格局变化的速率和方向 ,这在景观格局变化过程中的作用越来越大 ,同时景观格局的变化也对人类活动产生了重大影响。通过对大兴安岭北部林区的景观多样性指数、优势度指数等一系列景观指数来研究该地区森林景观格局的变化 ,简要分析了格局变化产生的影响。结果表明 ,大兴安岭森林景观中 ,人为干扰使森林景观短时期内多样性增加、森林的优势度降低 ;景观向破碎化趋势发展 ;景观格局的变化对环境和人类活动产生了重大影响 ,森林向不可持续方向发展 ,因此应该进行合理的人类活动使森林可持续发展。     

面向生态系统服务的森林生态系统经营:现状、挑战与展望

森林生态系统是地球陆地生态系统的主体,它具有很高的生物生产力和生物量以及丰富的生物多样性,对全球生态系统和人类经济社会发展起着至关重要和无可替代的作用。伴随着人口的不断增长和经济社会的迅猛发展,对森林资源和森林生态系统服务的需求不断高涨,而且人类对森林资源价值的认识也发生了很大程度的改变。推进森林资源可持续经营,增加森林总量、提高森林质量、增强生态功能,已成为中国林业可持续发展乃至推进中国生态文明建设和建设美丽中国的战略任务。本文全面综述了森林生态系统经营发展历程,分析了森林生态系统经营的现状和存在问题,在此基础上,提出整合基于生态系统管理与满足现代人类福祉对森林多重需求的新的森林生态系统经营理念,面向生态系统服务的森林生态系统经营理念是未来的发展趋势。森林经营发展战略表现为:1)从单纯的森林面积数量扩张,转变到提高单位面积的森林生产力和森林质量;2)从单一追求木材生产逐步转变为多目标经营,将森林林产品单一的经营目标转变为广泛的生态、经济和社会等多目标经营;3)森林经营重点从林分水平转变为森林景观的经营,强调森林景观的时空异质性和动态变化,权衡和协同多种生态系统的服务功能,倡导森林景观的多样性和连通性,提高森林与其它土地利用模式镶嵌构成的复合景观的可持续性和稳定性,增强森林生态系统对气候变化影响的适应能力;4)森林生态系统经营将从依赖传统经验的主观决策转变为信息化、数字化和智能化的决策,发展森林生态系统经营决策支持系统和森林景观恢复与空间经营规划系统。     

基于有害干扰的森林生态系统健康评价指标体系的构建

在分析国内外提出的众多森林生态系统健康评价指标的不足后,对评价指标进行研究和筛选。最终在森林生态系统健康评价指标体系的构建上提出了一个新的思路,即从森林火灾、林业有害生物、大气污染、人为有害干扰以及森林生态系统内部的增益干扰5个方面选取20个指标构建森林生态系统健康评价指标体系。其中森林火灾干扰包括平均降水量、平均气温、郁闭度、海拔、坡度、坡向、易燃树种的比例和林道距离8个指标,林业有害生物包括有害生物等级、危害程度和寄主树的比例3个指标,大气污染干扰通过叶片、土壤和污染物的分析测定,人为有害干扰包括森林经营措施、采伐措施和林下植被管理3个方面,而森林生态系统内部的增益干扰由物种多样性、群落结构和近自然度3个指标构成。同时对关键评价指标的意义进行了具体分析。此指标体系摒弃传统的评价观念,结合了近年来影响全国森林健康的几个重要原因,更能准确的反应目前森林生态系统的健康状况。研究思路和方法的提出在一定程度上可以丰富森林生态系统健康评价研究理论与方法体系。     

Moving from autonomous to planned adaptation in the montane forests of southeastern Australia under changing fire regimes

Forest ecosystems and their associated natural, cultural and economic values are highly vulnerable to climate driven changes in fire regimes. A detailed knowledge of forest ecosystem responses to altered fire regimes is a necessary underpinning to inform options for adaptive responses under climate change, as well as for providing a basis for understanding how patterns of distribution of vegetation communities that comprise montane forest ecosystems may change in the future. Unplanned consequential adaptation of both natural and human systems, i.e. autonomous adaptation, will occur without planned intervention, with potentially negative impacts on ecosystem services. The persistence of forest stands under changing fire regimes and the maintenance of the ecosystem services that they provide pivot upon underlying response traits, such as the ability to resprout, that determine the degree to which composition, structure and function are likely to change. The integration of ecosystem dynamics into conceptual models and their use in exploring adaptation pathways provides options for policy makers and managers to move from autonomous to planned adaptation responses. Understanding where autonomous adaptation provides a benefit and where it proves potentially undesirable is essential to inform adaptation choices. Plausible scenarios of ecological change can be developed to improve an understanding of the nature and timing of interventions and their consequences, well before natural and human systems autonomously adapt in ways that may be detrimental to the long‐term provision of ecosystem services. We explore the utility of this approach using examples from temperate montane forest ecosystems of southeastern Australia.     

生态阈值研究进展

生态阈值是指生态系统从一种状态快速转变为另一种状态的某个点或一段区间，推动这种转变的动力来自某个或多个关键生态因子微弱的附加改变。生态阈值现象普遍存在于自然生态系统中。主要有两种类型：生态阈值点（ecological threshold point）和生态阈值带（ecological threshold zone）。在生态阈值点前后，生态系统的特性、功能或过程发生迅速的改变。生态阈值带暗含了生态系统从一种稳定状态到另一稳定状态逐渐转换的过程，而不像点型阈值那样发生突然的转变。后者在自然界中可能更为普遍。在自然资源保护和生态系统可持续管理中，生态阈值研究有着重要的理论和实践意义，受到生态学和相关学科的密切关注。其研究已经在森林、草原、湖泊、海洋等生态系统，从不同角度，针对不同生态因子广泛开展。由于生态因子相互作用的复杂性，有关生态阈值的性质及其在不同空间尺度上的联系仍然存在很大的不确定性。在未来的研究中必须加强综合和定量化研究，进一步提高应用生态阈值的能力。在全球变化和生态响应研究领域，生态阈值研究将会有更大的发展空间。     

Study on change in value of ecosystem service function of Tarim River

The characteristic of change in value of Tarim River ecosystem service function and its causes are discussed by combining the remote-sensing images with social statistical data related to the change in land utilization of Tarim River Main stream area during 1973–2005 and applying correlation analysis, regressional analysis and principal component analysis methods. The results show a right ascension state in the value of Tarim River ecosystem service function over the past 30 years. Of which, the Cropland ecosystem service function is of the largest increment in the economic value, which is far in excess of other ecosystem systems; the capacity of forest, grassland and wetland in service supply and value attribution show a downward tendency relatively; the area of Cropland and unused land ecosystems increase while that of forest, grassland and wetland ecosystems decrease, which indicates that the integral capacity and balance of the ecosystem in the region investigated has been affected severely and the ecosystem deteriorated; the economic activity of human is the key factor to regulate the change in economic value of Tarim River ecosystem service function and its trend in development.     

Conservation and restoration of the Pinus palustris ecosystem

Abstract. The well‐documented decline of the Pinus palustris ecosystem has resulted from several anthropogenic influences, such as forest clearing (e.g. pine plantation forestry, agriculture) and urban development, both of which are closely related to increases in human populations. Other impacts have arisen from alterations in disturbance regimes responsible for maintaining the structure and function of these ecosystems. Restoration and management of degraded pine savanna ecosystems is critical. Identification of ecological processes that determine the structure and function of the intact system are important because successful restoration efforts should be based on sound scientific understanding. In this paper, we introduce this special issue on the ecology, conservation, and restoration of the Pinus palustris ecosystem. Some global climate change scenarios have suggested that future changes may occur that alter frequency and severity of disturbances such as fires and hurricanes. Such changes may have large effects on pine stands, and ultimately entire Pinus palustris savanna ecosystems, thus presenting further challenges to their sustainable management.     

Enhancing the conservation status and resilience of a narrowly distributed forest: A challenge to effectively support ecosystem services in practice

The conservation and sustainable management of forests has become an important issue, especially in ecosystems where keystone species form unique and marginal forest habitats with narrow distribution. With increasing pressures and threats to nature, the establishment of Protected Areas has been recognized as a major tool for maintaining well-functioning forest ecosystems and their associated ecosystem services (ES). This study aims at assessing the changes in the status of a narrowly distributed Mediterranean forest through the perspective of land cover dynamics and the ES framework. Using the priority habitat of Cedrus brevifolia forest as a case study, the distribution of land use and land cover (LULC) was mapped and simulated, together with the supply of multiple ES before and after the implementation of conservation measures. The results prior applying the management actions revealed a general pattern of forest densification that did not act fully in favor of C. brevifolia due to competitions among forest species. From an ES viewpoint, forest densification led to landscape homogenization affecting important ES such as the increase in the supply of regulating services, and the decrease in the ability to support nursery populations and habitats. By contrast, the future simulation of LULC integrated with afforestation and thinning measures showed an expected increase in both high-density vegetation and cedar trees, benefiting multiple ES. The current findings highlight the importance of sustainable forest management in enhancing the co-occurrence of several ES and supporting the overall multi-functionality of ecosystems. The holistic approach presented in this study can offer new insights into the relation between ES and natural ecosystem and/or habitats’ management while avoiding potential negative impacts on human well-being and ecosystem resilience.     

河流生态系统健康研究现状与展望——基于文献计量研究

河流生态系统健康是生态系统服务供给和流域可持续发展的基础,亟需从其内涵、影响、评价等方面进行系统归纳。运用文献计量梳理国内外文献,归纳了河流生态系统健康在河流自身、人类需求、管理目标3个方面的内涵;并从人类活动、土地利用、河流生境、水质、水量、气候变化等几个方面归纳了影响河流生态系统健康的主要因素和机理;明确了现有的河流生态系统健康评价方法,包括指示生物法、综合指标法、数学模型法等,总结了它们的优缺点和适用范围。最后,从河流生态系统健康的概念内涵、评价指标和水陆耦合等方面提出了存在的问题,建议进行流域整体的河流生态系统健康评价、跨区域的综合评价对比、多学科评价指标、河流廊道等几个方面的深入研究。