林窗模型的几个基本问题的研究:I.模拟样地面积的效应

以中国东北长白山阔叶红松林为例,应用林窗模型NEWCOP探索了不同模拟样地面积对林窗模型输出结果的影响.结果表明,模拟样地面积大小变化可影响模拟出的森林群落的树种组成和模拟样地的林窗出现周期,通过应用这一特点确定了阔叶红松林的林窗面积为400～800m².     

蒙古栎红松林演替模型FOROAK的研究

以森林动态斑块理论为基础建立了蒙古栎（ＱｕｅｒｃｕｓｍｏｎｇｏｌｉｃａＦｉｓｃｈ．）红松（ＰｉｎｕｓｋｏｒａｉｅｎｓｉｓＳｉｅｂ．ｅｔＺｕｃｃ．）林动态变化的林窗模型ＦＯＲＯＡＫ,该模型包括对树木生长的生物学过程和影响树木生长的环境因子模拟两部分。用两种不同面积大小的样地分析森林动态,确定蒙古栎红松林林窗面积为０．０５ｈｍ２。以实际调查数据检验模型,证明所得模型能合理预测森林变化过程,在预测树种组成上精度很高,实际调查和预测的树种断面积组成比在６０、１００和２７０年非常接近,在森林发育后期观测样地的树种组成与预测结果吻合程度良好。对裸地上森林模拟,表明森林的动态过程规律是,蒙古栎和白桦（ＢｅｔｕｌａｐｌａｔｙｐｈｙｌａＳｕｋａｃｚ．）在林分发育开始占优势,中期形成阔叶树和针叶树混交,但以阔叶树为主的森林,后期渐被红松取代。对现实原始林预测显示,森林未来３００年变化稳定,红松株数和生物量变化很小。     

全球气候变化对小兴安岭阔叶红松林影响的动态模拟研究

应用林窗模型（Ｆｏｒｅｓｔ Ｇａｐ Ｍｏｄｅｌ）及４种大气环流模式（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｇｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｓ,ＧＣＭｓ）ＣＯ２加倍“平衡响应”数值试验结果模拟了小兴安岭阔叶红松林对未来气候变化的动态响应过程。结果表明,在美国高达空间研究实验室（Ｇｏｄｄａｒｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｓｐａｃｅ Ｓｔｕｄｉｅｓ,简记ＧＩＳＳ）和美国俄勒冈州大学（Ｏｒｅｇｏｎ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒ     

森林动态模型概论

讨论了模拟森林林分动态变化的模型,并把模型分为森林生长模型和演替模型。森林生长模型包括：全林分模型、林分级模型和单木模型;演替模型包括马尔可夫类模型和林窗模型。文中给出了演替模型的基本原理和适用性,在比较早期和最新发展的林窗模型后,叙述了林窗模型的新进展。生长和演替模型的结构和数据要求不同决定了它们的在时间和空间上的适应性,最后指出模型将向综合总体方向发展     

森林动态模型概论

讨论了模拟森林林分动态变化的模型,并把模型分为森林生长模型和演替模型。森林生长模型包括：全林分模型、林分级模型和单木模型;演替模型包括马尔可夫类模型和林窗模型。文中给出了演替模型的基本原理和适用性,在比较早期和最新发展的林窗模型后,叙述了林窗模型的新进展。生长和演替模型的结构和数据要求不同决定了它们的在时间和空间上的适应性,最后指出模型将向综合总体方向发展。     

森林生态系统健康评估Ⅱ.案例实践

结合样地调查和他人对阔叶红松林生态系统相关指标的研究资料数据,利用健康距离(HD)评估法和上文建立的阔叶红松林生态系统健康评估指标体系框架,对不同人为干扰影响的长白山阔叶红松林生态系统进行系统健康的评估实践.结果按顺序依次为20%强度择伐林0.21<50%强度择伐林0.44<白桦中成林0.67<白桦中幼林0.72<红松人工林0.74<人工落叶松林0.77.     

森林生态系统健康评估Ⅱ.案例实践

结合样地调查和他人对阔叶红松林生态系统相关指标的研究资料数据,利用健康距离(HD)评估法和上文建立的阔叶红松林生态系统健康评估指标体系框架,对不同人为干扰影响的长白山阔叶红松林生态系统进行系统健康的评估实践.结果按顺序依次为20%强度择伐林0.21<50%强度择伐林0.44<白桦中成林0.67<白桦中幼林0.72<红松人工林0.74<人工落叶松林0.77.     

1896年和1986年黑龙江省几种森林景观的特征变化

通过用地理信息系统软件对 1896和 1986年的黑龙江省的森林分布图中提取的 5种森林景观进行处理和计算得到 :在 90年中 ,云杉 (Picea)、冷杉 (Abies)林、樟子松 (Pinussylvestrisvar.mongolicaLitvin)林和阔叶红松 (PinuskoraieusisSieb .etZucc .)林斑块总面积分别减少 87%、40 %和 84%。北纬 5 1°以北地区阔叶林斑块面积增加 5 0 0 % ,北界向西北扩展约 2 90km。云杉、冷杉林和针阔混交林斑块在 1986年的斑块的分维数小于 1896年的斑块的分维数 ,而樟子松林、阔叶红松林和阔叶林的 1986年斑块分维数都分别大于 1896年的分维数。云杉、冷杉林、樟子松林、阔叶红松林和阔叶林景观破碎化增加。云杉、冷杉林 ,樟子松林和阔叶红松林转化为针阔混交林的比率大于各自保留的比率。     

林窗模型及其在全球气候变化研究中的应用

林窗模型是基于个体的广泛应用于森林长期动态变化的模拟与预测的模型,是研究森林生态系统对气候变化响应的有效工具。本文把林窗模型的发展与演变过程概括为3个阶段:萌芽阶段、飞速发展阶段和提高阶段;展望了林窗模型的未来发展趋势;简要阐述了在全球气候变化背景下应用模型研究森林与气候间关系的可行性与必要性;对国际上相关的研究热点和前沿问题进行了探讨;综述了国内的研究现状,指出国内林窗模型的预测研究应以改进现有模型、构建新模型、耦合多模型作为未来的发展方向。     

受干扰长白山阔叶红松林林分组成及冠层结构特征

通过样地调查对不同干扰方式产生的过伐天然林、次生白桦林和人工落叶松林等群落的结构组成进行分析和分类探讨 ,并选取了林窗片断和叶面积指数两个能表示群落冠层结构的指标进行分析。结果表明 ,林窗片断值分别为 :原始阔叶红松林 0 194、原始阔叶类 0 185、结构转换型 0 315、结构保留型 0 36 3、结构破坏型 0 2 35、严重干扰类型 0 5 5 0、次生白桦林0 2 13和人工落叶松林 0 2 2 7;叶面积指数分别为 :原始阔叶红松林 1 76 6、原始阔叶类 1 6 80、结构转换型 1 2 5 0、结构保留型 1 0 2 8、结构破坏型 1 5 5 0、严重干扰类型 0 6 35、次生白桦林1 731和人工落叶松林 1 4 73。     

林窗模型的几个基本问题的研究Ⅱ.模拟样地个数的效应

早在生态系统概念形成初期 ,斑块动态就是生态学中的一个重要概念 ,这导致了Ｗａｔｔ提出生态系统的格局与过程学说[1]。他认为生态系统是由斑块组成的 ,而斑块的综合特征才是生态系统结构和功能的决定因素。在这种理论框架下 ,多个小尺度斑块的相对高频变化的非平衡过程可以整合到更大尺度生态系统上 ,形成稳定的过程 ,即小尺度上的不稳定性可以通过斑块复合体在较大尺度上表现出稳定特征[2 ]。由Ｂｏｔｋｉｎ等[3]首创的林窗模型(ｆｏｒｅｓｔｇａｐｍｏｄｅｌ)正是在这种理论框架下形成的。它主要考虑小面积 (林窗 )上森林树木生长、树种…     

西双版纳热带雨林林窗空间分布格局及其特征数与林窗下植物多样性的相关性

林窗作为森林群落中一种重要的干扰方式, 对林下物种构成有着重要的影响。开展林窗空间格局及其特征指数与林下植物多样性关系研究对于探讨林窗对林下生物多样性的影响有重要意义, 有助于进一步了解群落动态, 在物种多样性保护方面也具有指导作用。本研究在西双版纳热带雨林地区随机选取3块大小为1 ha的热带雨林为研究样地, 采用轻小型六旋翼无人机搭载Sony ILCE-A7r可见光传感器, 分别获取各个样地的高清数字影像, 结合数字表面高程模型以及各个样地的地形数据用以确定各样区的林窗分布格局, 并进一步提取出各林窗的景观格局指数。结合地面样方基础调查数据, 对各样地各林窗下植物多样性情况进行统计, 旨在分析热带雨林林窗空间分布格局以及林窗下植物多样性对各林窗空间格局特征的响应情况。研究表明, 西双版纳州热带雨林林窗呈大而分散的空间分布, 林窗空间格局特征指数如林窗形状复杂性指数、林窗面积都与林下植物多样性呈显著正相关关系。在面积小的林窗下, 较之林窗形状复杂性因子, 林窗面积大小对林下植物多样性影响更显著; 在面积达到一定程度后, 相对于面积因子, 林窗形状复杂性指数对林下植物多样性影响更显著, 各样地林窗皆趋于向各自所处样地顶极群落发展。     

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.     

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.     

瓦屋山中亚热带湿性常绿阔叶林的林窗形成特征

调查了瓦屋山原生和次生的中亚热带性常绿阔叶林的林窗形成特征,并对林窗形成特征,林窗制造者的死亡方式和原因进行了探讨,结果表明,次生常绿阔叶林林窗面积均＜10m^2,1hm^2仅9个,林下更新不明显,原生林林窗密度为1hm^215个,＜40m^2的林窗占56％,＞100m^2的林窗只有4个,林窗平均面积59m^2,扩展林窗平均面积105m^2,林窗和扩展林窗总面积占被调查林分的比例分别为11．1％和19．8％,林窗大小分布表现出负指数分布,即小林窗多,大林窗少,林窗形状的变异较大,大多数因边界木的多少而成不规则的多边形,大多数林窗是多个林木死亡事件的结果,因而大多数林窗有两个或两个以上的林窗制造者,各林窗年龄大多数在10a以上,最近形成的林窗极少,估计林窗表成率是0.01.a^-1,采用样地投影调查方法可提高测定精度,便于不同调查林分结果的有效比较,常绿阔叶林林窗形成原因较为复杂,小径木的死亡是竞争被压所致,而大径的较高冠层木的死亡则可能是树木生长发育以及与地形,风等自然因子相互作用的结果。     

Dynamics of composition and structure in an old Sequoia sempervirens forest

Abstract. Dynamics of a Sequoia sempervirens forest in northern California were studied with long‐term plot data (1.44 ha) and recent transect data. The study was conducted in an old stand (> 1100 yr) on alluvial flats. Over three decades (1972–2001), changes in the composition and structure of the tree stratum were minor. Sequoia maintained a broad distribution of stem diameters throughout the period. Annual rates of Sequoia mortality (0.0029) and ingrowth (0.0029) were low, reflecting the great longevity of Sequoia and the slow canopy turnover of the study forest. Transect data also indicated a low frequency of canopy gap disturbance (≤ 0.4% of total land area per yr), but gap size was potentially large (> 0.1 ha) and the fraction of area in gaps (ca. 20%) was similar to other temperate forests. Regeneration quadrats sampled along transects, in gap centers, and on logs revealed that Sequoia regeneration is elevated at gap edges. The longevity of Sequoia and its response to gap disturbances ensure that it will remain a dominant species in the study forest.     

不同强度火干扰下盘古林场天然落叶松林的空间结构

基于2011年7月大兴安岭外业调查数据以林隙为主要研究对象,选取景观生态学中斑块类型指数分析样地内林隙状况,并结合林木分布状态,分析不同强度林火干扰对天然落叶松林空间结构的影响。结果表明:在受中度林火干扰的林分内,只保留了少量的落叶松中径木、大径木,先锋树种在林分内呈现聚集分布;在未受林火干扰的林分和受林火轻微干扰的林分内,天然落叶松均呈现显著聚集分布;由于受到不同强度的林火干扰,林下区域与林隙区域出现不同程度的相互转化,林分空间结构发生了改变。林分按照所受林火干扰强度的递减,在同一时间不同空间上表现出了森林循环过程中所经历的林隙阶段状态、建立阶段状态、成熟阶段状态。     

Dynamic steady state of patch-mosaic tree size structure of a mixed dipterocarp forest regulated by local crowding

A patch age- and tree size-structured simulator was applied to demonstrate the landscape dynamics of a lowland mixed dipterocarp forest, using census data over a 3 year interval from two 1 ha plots in northern West Kalimantan, Indonesia (Western Borneo). Tree growth rate and recruitment rate were estimated as functions of tree size and local crowding. The effect of local crowding was assumed to be one-sided through light competition, where the basal area for all trees larger than a target tree inside the circle of 10 m radius around the target was employed as the index of crowding. Estimated parameters were similar between the two plots. Tree mortality was expressed by descending function of tree size with asymptotic mortality for large trees corresponding to the gap formation rate. One parameter specifying the survival of trees at gap formation, which was required for the landscape-level simulation of a shifting-gap mosaic, was left undetermined from plot census data. Through simulation, this parameter was estimated so as to best fit the observed among-patch variation in terms of local basal area. The overall time course of simulation and tree size structure were not sensitive to this parameter, suggesting that one-sided competition along the vertical forest profile is a stronger determinant of average forest structure than among-patch horizontal heterogeneity in this forest. Simulated dynamic steady state successfully reproduced the observed forest architecture in the gap-dynamic landscape. It took about 400 years for a vacant landscape to be replaced by a steady-state architecture of forest. Sensitivity analysis suggests that steady-state basal area and biomass are most sensitive to changing gap formation rate and intrinsic size growth rate.     

基于8hm2样地的天山云杉林蒸腾耗水从单株到林分的转换

为准确地估算天山北坡中部雪岭云杉森林的林分蒸腾耗水量,本研究设置了8hm2固定样地,在每木调查的基础上,通过对7株标准木连续晴天液流的观测,分别得到胸径与液流速率和边材面积的拟合方程,最终计算得到了林分的蒸腾耗水量,确定了估算该森林群落蒸腾耗水的最小取样面积,并且讨论了最小取样面积随样地位置的变化。结果表明：①在自然生长系,雪岭云杉林分最大蒸腾耗水量、平均蒸腾耗水量同植株密度呈Extrem函数分布;当种植密度达到1200株/hm2时,林分最大蒸腾耗水量达到最大,为77.27 t/hm2d;②对林分蒸腾耗水量的测算存在明显的最小取样面积,最小取样面积随取样点的不同而略有差异,取样起始点在本样地的海拔上边界和下边界处时最小取样面积为4 hm2,取样起始点在本样地的中部时最小取样面积为2.56hm2。本研究为更精确地估算天山北坡雪岭云杉森林的蒸腾耗水量提供了理论依据。