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。     

西双版纳望天树林林窗小气候特征研究

 对西双版纳望天树林林窗小气候要素的季节变化、水平差异进行了观测研究,并对比分析了两个大小不同林窗内温度垂直分布状况、相对湿度差别。结果表明：大林窗内温度、湿度、光照的日变化均比林内大;大林窗中央光照强度为林内的10倍以上,太阳总辐射量、净辐射量为林内的5倍以上,大林窗中央的蒸发耗热量大于林内,且均占各自净辐射的较大比例(70％～80％),干季大林窗内温度、湿度日变化比雨季剧烈,大林窗内具有两个加热层(幼苗冠层、地表),小林窗仅有一个加热层(幼树冠层),且前者的加热强度大于后者,相对湿度日变化则是大林窗内较剧烈。     

三个品系角突臂尾轮虫生长和发育的比较研究

以浓度为2．4×10^6cells.ml^-1的斜生栅藻为食物,在25℃下,对采自青岛、广州与芜湖等品系的角突臂尾轮虫的胚胎发育、生殖前期和最小世代时间等个体发育阶段历时以及幼体和成体的个体大小、卵体积和相对卵体积进行了研究．结果表明,轮虫的胚胎发育时间、生殖前期历时和最小世代时间等在品系间均存在显著差异．芜湖品系具有最长的胚胎发育时间,其次为广州品系和青岛品系;青岛品系的生殖前期最长,广州品系最短;而最小世代时间以广州品系最小,青岛品系和芜湖品系次之,后两者之间无显著差异．各品系轮虫胚胎发育时间具有随其相对卵体积的增大而缩短的趋势．同一年龄段各品系间的轮虫幼体体积均有显著差异,且均以芜湖品系为最大．三品系轮虫个体幼体体积与其年龄间均呈曲线相关;刚孵化出的幼体体积与其成体间差异在芜湖品系达244．24％,青岛和广州品系分别为182．89％和156．28％．轮虫成体的个体大小、卵大小和相对卵大小在品系间也存在显著差异．     

柏木低效林林窗改造初期边界木细根形态和生物量变异

为深入探究川中丘陵区柏木低效林林窗改造初期边界木林细根的生态适应,利用土柱法对34年生柏木低效林在人造小面积开窗(50m2、100m2、150m2)处理1年后的林窗边界木1~5级细根直径、根长、比根长、根长密度和生物量变异进行研究。结果显示:(1)柏木1~5级细根平均直径、根长随着根序的上升而增加,比根长、根长密度随着根序的上升而减小。(2)与林内对照(无林窗)相比,人工开林窗处理后边界木细根在同一根序上的平均直径变化不显著,根长和比根长增加,根长密度和生物量则呈降低的趋势。(3)开窗150m2面积林窗抚育后的柏木边界木更大限度地提高了低级根序的物质分配,提高比根长并降低组织密度,更快速地利用地下林窗空间资源。研究表明,柏木低效林林窗式疏伐得到的土壤资源由于更新草本、灌木的生长,增加了林木根系竞争土壤空间的压力,使得根系进行扩展性生长,细根形态和生物量表现出异质性变化。     

亚热带常绿阔叶林林窗物种丰富度的影响因素

林窗是森林群落物种多样性维持中十分重要的结构,但其本身物种多样性的维持机制尚不清楚,可能与相邻群落的物种丰富度、林窗面积以及土壤和地形因子等有关。本文选取浙江天童20 ha森林动态监测样地内的84个冠林窗作为研究对象,分析了林窗内部以及不同距离邻域内的物种组成,选取包含大部分林窗内物种(≥75%),并且对林窗内物种丰富度影响最大的邻域作为相关邻域(林窗周围成熟植株通过种子传播影响林窗物种丰富度,把距离冠林窗边缘5 m范围内的区域作为种源效应邻域;由于距离林窗较近,物种组成与林窗形成时仍存活个体的物种组成相似,故把距离冠林窗边缘4 m范围内的区域作为距离效应邻域),然后计算种源效应邻域内成熟植株的物种丰富度、距离效应邻域内所有植株的物种丰富度、冠林窗的面积、地形因子(海拔、坡度、坡向、凸度)和土壤因子(p H值、全氮、全碳、全磷),最后对11个潜在的影响因素进行随机组合,构建广义线性回归模型,筛选最优模型(AICc最小)进行分析。结果显示:种源效应邻域内成熟植株的物种丰富度和冠林窗面积显著影响林窗内物种丰富度,其他因素并未对冠林窗内物种丰富度产生显著影响。上述结果说明,冠林窗面积的大小以及外部种源的丰富程度是决定冠林窗内物种丰富度的主要因素,其他因素可能只产生间接影响。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林不同成熟度群落特征的比较

研究不同成熟度群落物种的共存状态,了解群落演替过程中结构的动态变化,对揭示森林不同发育时期的群落构建机制具有重要意义。本研究基于鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20 ha固定监测样地(以下简称鼎湖山大样地)2010年植被调查的数据,根据径级与林龄将鼎湖山大样地划分为成熟林和过熟林两个斑块,对其群落物种组成、区系特征及径级结构进行了初步的比较。研究发现:(1)成熟林和过熟林种类组成的群落相似性系数高、物种多样性指数相近,以及锥栗(Castanopsis chinensis)重要值相似,但物种数、密度、总胸高断面积、物种重要值等有所不同;(2)热带区系成分在两个斑块均占优势,但以过熟林的比例较高;(3)两个斑块虽然所有活立木径级结构分布均呈倒"J"型,但在同径级个体群重要值比较中,成熟林中径级个体群重要值较高,而过熟林则是大径级个体群重要值较高。由此可见,鼎湖山大样地的成熟林与过熟林虽属于同一类群落的演替顶极阶段,但群落结构上却存在差异,推测在林窗作用下不同发育时期的群落存在不同的构建过程。     

哀牢山常绿阔叶林乔木树种的幼苗组成及时空分布特征

哀牢山自然保护区的常绿阔叶林面积达到504 km2,是我国亚热带常绿阔叶林保存面积最大的保护区之一.2008年,中国科学院两双版纳热带植物园在哀牢山自然保护区的中山湿性常绿阔叶林核心区建立了一块6 ha的森林动态监测样地.为了了解哀牢山中山湿性常绿阔叶林树种幼苗组成和分布特征及其存活和死亡的规律,对样地中的幼苗分别进行了定位监测和动态研究.结果表明,重要值居前10位的林下幼苗中,有5种是重要值居前10位的树种.从雨季末期到旱季末期,幼苗的数量和种类都大量减少,因为可能是由于干旱胁迫的影响.在林窗中央和林窗边缘,新增的幼苗数量和种类都较多,死亡率较低,而林冠下新增的幼苗死亡率较高.可见,林窗的出现可能更有利于某些树种幼苗的定居,从而维持了森林树种的多样性.     

天童常绿阔叶林林窗的地形分布格局

为探究多维地形因素对林窗分布的影响,以天童20 hm²常绿阔叶林动态监测样地内的林窗为对象,结合地理信息系统软件,分析了林窗空隙率、林窗密度以及林窗面积在海拔、坡度、坡向、坡形、坡位5种地形因子下的分布格局.结果表明: 该样地林窗空隙率为13.1%,林窗密度为9.5个·hm^-2,林窗平均面积为137.82 m²;因高海拔台风干扰的强度较大,高海拔段(≥500 m)林窗的空隙率和密度显著大于中低海拔段(<500 m);台风带来的强降雨极易引起小范围滑坡,使得沟谷的林窗空隙率和密度显著大于侧坡,林窗平均面积显著大于侧坡和山脊.台风及其带来的强降雨是造成林窗在海拔及坡位梯度上具有显著性差异的主要原因.     

福建安曹下丰产杉木人工林林窗边缘效应的研究

根据福建安曹下杉木丰产林全林林窗样地调查资料,运用Shannon-Wiener物种多样性指数和Simpson生态优势度指数计算边缘效应强度指数。33个林窗的测定数据表明:用物种多样性指数测定的林窗边缘效应强度值ED为0.6-1.8,而用生态优势度值测定的边缘效应强度值Ec为0.3-3.4。人为干扰形成林窗与自然干扰形成的林窗边缘效应强度接近,边缘效应强度ED在250-300m2面积林窗内达最大值。边缘效应的作用有增大林窗边缘区物种多样性的趋势。     

不同生境对藏东南地面生苔藓多样性和生物量的影响

为解析苔藓在藏东南森林生态系统中的重要生态作用, 以及森林干扰对林内地面生苔藓的影响, 该研究以藏东南色季拉山地面生苔藓植物为调查对象, 选取林分、坡向、坡度和地势组成等相似的7块100 m × 100 m的样地, 每块样地以林窗为中心, 在其东、南、西、北4个方向选取林窗、林缘和林下3种不同生境设置50 cm × 50 cm的样方, 每块样地共12个样方, 共计168个样方。通过对每个样方进行苔藓植物调查采集, 研究了西藏色季拉山苔藓多样性和不同生境条件下地面生苔藓单位面积生物量特征。主要结果: (1)研究区共有苔藓植物24科63属110种。其中, 优势科有8个, 分别是丛藓科、曲尾藓科、金发藓科、提灯藓科、真藓科、紫萼藓科、青藓科和灰藓科。苔藓各科分布规律明显, 曲尾藓科和真藓科广泛分布于各个海拔, 金发藓科、真藓科和提灯藓科分布在海拔3 700-4 300 m, 而丛藓科多分布在4 300 m以上。(2)林窗生境较林缘和林下复杂, 它干扰了苔藓物种组成和群落结构, 其苔藓种类最多、结构最复杂, 而林下的苔藓种类最少, 群落结构最简单。林窗地面生苔藓生物量最高, 其次为林缘, 林下苔藓生物量最低。(3)地面生苔藓生物量大小不仅受其物种组成、盖度、体形和群落结构的影响, 而且是众多因子共同作用的结果, 而非某一因子起主导作用。