森林生态系统健康评估I．模式、计算方法和指标体系

生态系统健康评估是21世纪生态系统学研究的主要内容和迫切任务之一．简单实用的生态系统健康评估理论和方法需要可操作性的概念和一个全面、简明、易操作且规范化的指标体系,它们是进行生态系统健康评估的基础．以阔叶红松林生态系统为例,从对森林生态系统健康的理解和评价出发。通过引入模式生态系统集的思想,提出了对森林生态系统健康理解的独创看法,并以此提出生态系统健康评估的新方法——健康距离(HD)法,并推导出计算公式．同时,针对阔叶红松林生态系统的系统特征和面临的各种具体健康问题,提出了基于自然-经济-社会复合生态系统属性的阔叶红松林生态系统健康评估指标体系,并具体到各度量指标,为下一步的健康评估打下基础．     

基于生态系统服务的流域生态安全格局构建——以辽宁省辽河流域为例

人口和社会经济的高速发展导致土地利用格局的变化和生态系统服务的退化。构建生态安全格局是保障区域生态安全的重要途经。识别和保护关键生态区域对维持生态系统的稳定性和可持续性具有重要意义。本文以辽宁省辽河流域为例，基于生态系统服务重要性评价，根据区域自然特征和生态环境状况选取并定量评估固碳释氧、土壤保持、粮食供给和产水4项关键生态系统服务，以生态系统服务的高价值区为生态源地，综合各项生态系统服务功能构建阻力面，运用电路理论的方法识别生态廊道和关键节点，从而构建辽河流域生态安全格局。研究结果表明：辽河流域内共有129个生态源斑块，243条生态廊道和38个“夹点”。其中，生态源斑块主要分布在研究区东部，主要由林地组成，斑块连续、跨度范围较大；生态廊道总长度为1606.07 km，呈梭形沿着平原与山区交错带延伸；“夹点”沿着河流分布在研究区的中部，主要由林地、耕地组成。本文通过构建辽宁省辽河流域生态安全格局，为缓解日益尖锐的辽河流域经济发展与生态保护之间的矛盾提出了新的思路。     

长白山北坡植被垂直带群落交错区的定量判定

以海拔梯度上的群落重要值和二元数据为指标,采用游动分割窗技术辨析了长白山北坡各植被带群落交错区的位置和宽度．结果表明,采用平方欧氏距离(SED)和Bray—Curtis距离函数(PD)计算的游动分割窗的峰值和峰宽有较好的重合性,其中基于灌木和草本物种重要值的平方欧氏距离更能准确地反映交错带植被的变异．依据游动分割窗的分析,判定阔叶红松林和暗针叶林的交错区为渐变类型,位于海拔1120m,宽度为200m,暗针叶林和岳桦交错区为急变类型,位于海拔1790m,宽度为50m,林线为急变类型,位于海拔2000m。宽度为40m．     

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。     

长白山森林生态系统大气氮素湿沉降通量和组成的季节变化特征

2009—2010年期间,利用雨量计收集法在长白山森林生态系统定位站开展定位观测,分析降水中氮素浓度,研究了该区域大气氮素湿沉降通量和组成的季节变化特征。结果表明,各形态氮素月均浓度之间差别较大,具有明显的季节性;其降水中浓度主要受降水量和降水频次的影响。全年氮素湿沉降中TN、TIN和TON的沉降量分别为27.64 kg N hm-2a-1、11.05 kg N hm-2a-1和16.59 kg N hm-2a-1,TON为沉降主体,占60.02%;其大气氮沉降量主要由降水量和降水中氮素浓度共同决定。该地区氮湿沉降量已处于我国中等水平,考虑到氮素的干湿沉降比例,本区域的年氮沉降量已接近或超过本区域的营养氮沉降临界负荷,存在一定的环境风险。该地区生长季(5—10月)的氮沉降量(16.59 kg N hm-2a-1)占全年氮沉降量的比例达到73.20%。生长季的氮沉降对于促进植物生长直接生态意义重大,而非生长季的氮沉降对于大量补充次年植物生长初期所需养分的间接生态意义明显。     

高CO2浓度对长白山阔叶红松林主要树种的影响

组成长白山阔叶红松林的主要树种红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的幼树,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO₂浓度为700μl·L^-1、400μl·L^-1的气室内两个生长季,以生长在400μl·L^-1下的幼树为对照组,在各自生长条件下测定,高CO₂浓度下生长的红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的高生长比对照组的幼树提高10%～40%.高CO₂浓度的幼树与对照CO₂下的幼树相比各树种蒸腾速率升降不一,但水分利用效率均有不同程度的提高,不同树种的可溶性糖和叶绿素含量对高CO₂浓度反应不一,反映出幼树对高CO₂浓度适应的复杂性.长期高CO₂浓度环境下生长的阔叶树对CO₂变化反应较针叶树敏感,供试树种均发生光合驯化现象.     

长白山温带针阔混交林结构与动态的研究

通过１０ａ的定位观测,研究了长白山地区针阔混交林结构 的动态变化。树种及其分布基本保持不变,林分密度从４０４株／ｈｍ＾２降至３８７株／ｈｍ＾２,而基础面积从４４．８３ｈｍ＾２降至４３．７９ｈｍ＾２。除色木槭之外,冠层林木的株数降低。优势树种的更新状况不佳。死亡与更新的关系表现在群中植物组成的变化上。当红松开始衰退时,落叶树种的优势明显上升。几种阔叶树的胸径分配与个体的大小相关。不同胸径等级上的最大     

马尾松-栎类天然混交林群落最小面积确定及方法比较

用种面积曲线和群落系数面积曲线的方法对宜昌梅子垭地区一种主要植物群落类型的最小面积进行了研究。结果表明,对所研究的植被类型,样地布置为 １０ｍ ×１０ｍ 及２０ｍ ×２０ｍ 可满足不同研究精度的要求。群落系统面积曲线和种面积曲线一样,比较直观。虽然取样调查时工作量稍大,但运用群落系数面积曲线的方法可更多地包含种类组成及群落结构随面积而变化的信息,所确定的最小面积也能够真实地反映整个群落种类组成及结构的特征。     

采伐对长白山阔叶红松林生态系统碳密度的影响

采伐对森林生态系统碳密度和固碳能力有重要的影响,且影响的程度因采伐强度和方式不同而有巨大差异。以长白山地区原始阔叶红松林在不同采伐方式、采伐强度干扰后形成的次生林为研究对象,通过对2007至2009年建立的11块1 hm2永久样地中植被层、凋落物层和土壤层碳密度在采伐前后变化特征的分析,研究了采伐强度与恢复时间对阔叶红松林生态系统碳密度的影响。结果表明:在短期内,采伐导致了植被层和土壤表层(0—20cm)碳密度值的减少,其中植被碳密度与采伐强度有显著的线性负相关关系(y=-0.9x+91.17,R2=0.626,P<0.01),而后,随着植被的恢复,生态系统碳密度增加,其中植被、土壤层碳密度呈显著线性正相关关系。根据植被碳密度与恢复时间之间的相关关系,确定以生态系统恢复、木材生产与固碳三者兼顾的合适采伐强度为30%,轮伐期为45a。     

“山水林田湖草生命共同体”要素关联性分析——以长白山地区为例

对“山水林田湖草生命共同体”各要素相互关系的深入理解是对其实行保护、系统治理的重要基础。本研究以长白山地区为研究对象,利用空间叠置分析法定量分析该地区“山水林田湖草生命共同体”各要素间的关联性,解构各要素的关系以及相互影响程度,并量化其依存关系。研究结果显示：研究区内各市人口数量、城镇面积与耕地面积呈显著正相关关系（人口数量：R²=0.789,P < 0.05; 城镇面积：R²=0.863,P < 0.05）;耕地的分布与地表水体的分布具有较高的空间相关性（r=0.812）,两者的数量关系也呈显著正相关（R²=0.96,P < 0.01）;区内河流分布、土壤类型与地形、地貌密切相关;区内各市水土流失面积与其森林覆盖率呈显著线性负相关关系（R²=0.824,P < 0.05）。由此可见,6个要素之间存在很明显的依存关系。因此,长白山地区“山水林田湖草生命共同体”的保护与修复应该重视各要素之间的联系,针对其系统性和整体性特征实施相应的保护和治理。