大型固定样地：森林生物多样性定位研究的平台

以大型固定样地为主的森林生物多样性监测受到越来越多的关注,为人们了解生物多样性的变化及其影响,理解物种共存机制等提供了翔实的数据。以美国Smithonian研究院热带森林研究所（Smithonian Tropical Research Institute）热带森林科学研究中心（Center for Tropical Forest Science,CTFS）建立的热带森林监测网络最具代表性。     

森林动态大样地是生物多样性科学综合研究平台

正近年来,物种共存或群落构建机制研究取得明显进展,成为群落生态学的标志性成果。大型森林动态样地途径为此提供了独特的研究平台。中国森林生物多样性监测网络(CFor Bio)自2004年开始建立以来,在各方面的共同努力下快速发展,是全球森林生物多样性研究最活跃的组成部分。已经建立的大型森林监测样地18个(附录1),1–5 ha的辅助样     

中国农田土壤动物长期监测样地科学调查监测的实施方法

我国农田土壤动物面临严峻的多样性丧失问题, 建设监测样地并开展长期监测是解决该问题的重要途径, 但至今国内外仍缺乏农田土壤动物长期监测样地科学调查监测的实施方法。依据BCI 50 ha大型固定样地建设规范, 参照我国已建成的森林和农田土壤动物大型固定样地监测经验, 本文提出了农田土壤动物长期监测样地科学调查监测的实施方法。首先, 需要明确科学问题, 确定科学调查监测应遵守的基本原则。其次, 需要规范长期调查监测涉及的专业术语, 依据研究目的和实际情况选择地点和样地, 参照建设规范和农田特征建立农田土壤动物大型固定样地。第三, 以研究农田土壤动物多样性为核心, 揭示土壤动物在农田生态系统健康和功能中的作用, 有选择性地开展4类27项科学指标的长期监测工作, 要求按照统一的、规范化的工作流程开展野外调查和室内实验。最后, 要科学规范地完成标本的鉴定描述和保存保管, 研发体现农田土壤动物特征的数据库和管理信息系统。希望本文的研究结果能推动我国乃至世界范围的规范化样地建设和标准化网络监测, 为我国农田土壤动物评估与保护提供长期可靠的数据支撑。     

江西武夷山中亚热带南方铁杉针阔混交林群落组成与结构

长期监测型固定样地是研究物种分布格局、群落动态和生物多样性维持机制等森林生态系统特征、过程与机理的重要平台。我国亚热带地区已建立的森林固定样地多为阔叶林类型,而针叶(阔叶混交)林类型十分有限。按照巴拿马Barro Colorado Island大型森林固定样地的建设规范,于2014年在江西武夷山国家级自然保护区内海拔1800 m左右的南方铁杉(Tsuga chinensis var. tchekiangensis)天然种群分布区域建立中亚热带针阔混交林6.4 hm~2固定样地。木本植物调查结果表明:(1)样地内胸径≥1 cm的木本植物共有29科53属89种,显著低于我国亚热带阔叶林样地平均水平,但显著高于温带针叶(阔叶混交)林样地平均水平;(2)在区系组成上,科以热带成分为主,而属以温带成分为主;(3)样地内独立个体数密度为2252株/hm~2,与温带针叶(阔叶混交)林平均水平相当,但显著低于亚热带阔叶林平均水平;(4)胸高断面积为37.89 m~2/hm~2,与亚热带阔叶林样地平均水平相当,但显著低于温带针叶(阔叶混交)林平均水平;(5)群落成层现象显著,优势种明显,多度排名前4位的物种的个体数占总个体数的55%,而排名后40的物种仅占1%;(6)群落总径级结构呈倒"J"型分布,其中胸径≤10 cm的小径木占总个体数的76.9%,而胸径30 cm的大径木仅占5.3%;(7)主要树种的径级结构有偏正态分布和"L"型分布等类型,但它们的种群在空间上均呈现显著的聚集分布特征;(8)南方铁杉虽然是群落现阶段最重要的优势种,但它的种群更新缓慢。研究结果充分显示该样地对中国森林多样性监测以及南方铁杉种群保育的重要意义。     

基于地统计学和CFI样地的浙江省森林碳空间分布研究

基于浙江省2009年CFI固定样地数据、森林资源规划设计调查林相图,利用地统计学方法对浙江省森林碳空间分布进行了模拟分析。结果表明,CFI固定样地数据用于省域范围的森林碳汇空间特征研究是合适的。数据显示,浙江森林植被平均碳密度为22.07Mg/hm2;与四川、福建、海南等地相比,平均碳密度较低。受人类活动、自然环境等因素影响,浙江省森林碳分布主要表现为:总体上森林碳密度空间变化趋势自西向东逐渐降低,与自然空间(海拔、地势等)趋势一致。基于地统计学和CFI固定样地,对省域范围的森林资源空间分布的研究,可以为省域森林碳汇管理提供依据,为我国特别是亚热带南方集体林区利用国家CFI数据进行大区域同类研究提供借鉴。     

中国森林生物多样性监测网络(CForBio):二十年进展与展望

大型森林动态监测样地是研究群落尺度森林动态变化的最优途径之一。中国森林生物多样性监测网络(CForBio)始建于2004年,是全球森林生物多样性监测网络(ForestGEO)最活跃的组成部分之一。CForBio森林动态监测样地一般为20ha,同时建立3–5个1–3ha辅助样地,以统一技术规范对胸径≥1 cm的木本植物进行定位监测,旨在长期监测中国主要森林类型的生物多样性格局与动态,研究其形成和维持机制。本文简要介绍了CForBio的概况、主样地建设、数据共享、能力建设、基于长期监测数据的主要科学发现以及科学支撑和服务,夯实CForBio监测与研究、拓展专题网络并加强能力建设,可为以监测数据为基础的森林生物多样性保护管理决策以及国际履约提供科学依据。     

利用大样地平台研究种子植物区系

大型固定样地是研究生物多样性、群落系统演化和生态系统功能的重要平台.本文选取西双版纳、鼎湖山、古田山和长白山四个具有代表性的中国森林大样地,按照吴征镒等的方法,分析了不同大样地种子植物科、属和种三个层次的分布区类型.发现热带西双版纳大样地具热带北缘的地理性质;南亚热带鼎湖山大样地呈现出由热带向亚热带过度的特点;中亚热带古田山大样地各分布区类型所占的比率均与全国水平接近,显示出典型的亚热带特征;温带长白山大样地具温带性质.表明中国森林随着纬度的变迁,种子植物区系成分也随之发生显著的变化,这证实了前人有关中国种子植物区系的研究结果,同时也说明通过大样地平台进行植物区系跨区域和比较性研究,方法可行,结果可信.     

我国森林动态监测样地的野生动物红外相机监测

<正>自2004年以来的10年中,中国森林生物多样性监测网络(Chinese Forest Biodiversity Monitoring Network,CForBio)参照世界热带森林研究中心(Center for Tropical Forest Science,CTFS)的监测规范和标准在全国陆续建立了至少12个森林动态监测样地(www.cfbiodiv.org/)。这些样地涵盖了我国不同纬度带的主要森林植被类型,已成为我国生物多样性长期监测与研究的重要平台。野生动物多样性是各个样地的重要监测内容,2009–2013年陆续有7个样地采用红外相机技术来监测兽类和地面活动鸟类的多样性。本专辑内以"森林动态监测样地"专题来     

次生常绿阔叶林的群落结构与物种组成:基于浙江乌岩岭9 ha森林动态样地

常绿阔叶林是我国亚热带地区的地带性植被, 但由于长期的人为干扰, 目前仅有少量分布且主要以次生常绿阔叶林的形式存在。因此, 了解次生常绿阔叶林的物种共存机制对于保护森林生物多样性非常重要。基于大型动态监测样地对森林的物种组成及群落结构进行研究, 是揭示生物多样性维持机制的重要手段。按照美国史密森研究院热带森林科学研究中心(Center for Tropical Forest Science, CTFS)大型森林动态样地建设标准, 于2011-2012年在浙江省乌岩岭国家级自然保护区内建立了1个9 ha森林动态监测样地。通过对样地内胸径≥ 1 cm木本植物的物种组成(如重要值)、群落结构(如区系组成和径级结构等)以及空间分布的分析发现: (1)样地有木本植物存活个体47科92属200种71,396株, 其中壳斗科、樟科、山茶科、冬青科、杜鹃花科和山矾科等占优势; (2)在区系组成上, 热带成分略多于温带成分; (3)群落径级结构接近倒“J”型, 表明群落更新良好, 其中优势种径级结构呈倒“J”型、偏常态型和波动型等各种形态, 且并未表现出种群衰退的趋势; (4)优势种表现出明显的生境偏好和聚集分布格局, 暗示生境异质性可能是影响亚热带次生常绿阔叶林物种空间分布的重要因素。     

基于森林资源清查、卫星影像数据与随机协同模拟尺度转换方法的森林碳制图

当前,全球变暖对地球生态系统的影响正引起世界的广泛关注.为减缓其影响进程,让决策者获得准确的碳源/碳汇空间分布信息与动态至关重要.目前面临的重大挑战是如何准确估计森林碳的空间分布和分析估计结果的不确定性.本研究基于森林资源连续清查样地数据和遥感影像数据发展了一个森林碳制图的一般方法.基于序列高斯协同模拟算法,结合样地数据与卫星影像数据进行模拟,将森林碳汇分布图的尺度从30 m×30 m转换到900m×900m(区域、国家和全球森林碳制图单位大小).以临安市为例,利用全市2004年森林资源清查样地数据和同年度Landsat TM影像数据,进行研究区森林碳(地上部分)模拟和尺度转换.结果显示,方法准确重现了森林碳空间分布和变异规律,在分布上模拟结果与地面样地属性具有较好的一致性,在数量上模拟结果的总体平均值较地面样地的总体平均值低约24.9%;模拟还提供了其估计结果的不确定性, 包括估计值的方差和估计值大于一定阈值的概率,这些可用于不确定性传播模型的模拟分析,进而实现对森林碳估计结果的评价.     

中国森林生物多样性监测网络有力支撑生物群落维持机制研究

正物种共存机制是当前群落生态学的研究热点之一,生态学家提出了众多理论和假说来解释某一特定群落中的物种如何共存.大型森林动态样地途径为研究物种共存机制提供了独特的研究平台,实地观测、控制实验及建模则为生态学家提供了量化共存机制的工具.为了推动中国的森林生物多样性维持机制研究,中国科学院生物多样性委员会于2004年组织有关研究所的科研人员和院外相关单位的合作者,参照全球森     

长白山蒙古栎次生林群落结构特征及优势树种空间分布格局

群落结构特征研究是揭示植物群落维持机制和演替动态的基础,是合理安排森林经营活动的基本前提.以吉林省汪清林业局2块1 hm²的蒙古栎阔叶混交林固定样地为对象,研究了长白山蒙古栎次生林的群落结构特征,并采用点格局O-ring统计法对群落内优势树种的空间分布格局进行分析.结果表明: 两块样地都是以蒙古栎为优势树种的群落类型,都具有明显的层次结构,主要伴生树种存在差异,样地Ⅰ以大青杨、白桦、红松为主,样地Ⅱ以红松、紫椴和色木槭为主.且样地Ⅰ的树种数量、Shannon多样性指数高于样地Ⅱ.两块样地中所有个体的径级分布呈倒“J”型,蒙古栎径级结构呈近似正态型,红松呈倒J型,其他主要伴生树种径级结构存在一定差异.两块样地0～50 m尺度上蒙古栎呈现小尺度聚集、中大尺度随机分布的格局,红松呈先聚集、后随机的分布格局,但样地Ⅰ内红松聚集的尺度和强度均大于样地Ⅱ.样地Ⅰ白桦和大青杨均在0～17 m尺度上呈聚集分布、且聚集强度显著高于其他树种,而在18～50 m尺度分别呈现随机分布和均匀-随机分布.样地Ⅱ中紫椴基本呈现随机分布,色木槭在中大尺度上呈随机或均匀分布,聚集分布集中在小尺度.两块样地处于演替早期阶段的不同发育阶段,相比样地Ⅰ,样地Ⅱ的演替阶段更高、群落相对更加稳定.     

基于基准样地法和国产高分数据的湖南省森林植被碳储量估测

为推广国产高分数据在大尺度范围碳储量估测计量的应用,采用覆盖湖南省的206景高分辨率遥感影像,将估测的最小单元固定为由多个像元组合成的面积为0.06 hm²的正方格,通过解译标志的建立和提纯,在森林信息提取上,利用基于像元法和面向对象分类法进行比较;在乔木林碳储量估测上,利用稳健估计、偏最小二乘法和基准样地法(k-NN)估计进行比较,最后实现了对湖南省森林的碳储量估测,并生成了全省的碳密度等级分布图.结果表明: 基于样地自动提取的解译标志在经过提纯后,能进一步增加乔木林提取精度;对于大尺度范围森林植被碳储量估测,无论是在森林信息提取还是乔木林碳储量建模方面,k-NN算法都体现了较大优势,是最佳估测方法;206景影像的平均分类总精度为76.8%,平均均方根误差为8.95 t·hm^-2,平均相对均方根误差为19.1%,湖南省碳储量总量为22.28 Mt.本研究结果为省级及国家级尺度的森林植被碳储量估测计量与监测提供了有效参考.     

西藏东南高寒森林大型真菌多样性与植被及环境的关系

通过对西藏东南高寒森林地区3个样地的9个样方两年内较为系统的调查,研究了大型真菌多样性及其与植被类型和大型真菌发生的其他诸多因素之间的关系.基于不同样方物种种类的样方层序聚类分析表明大型真菌的物种发生受植被类型影响较大.多样性指数分析表明急尖长苞冷杉林内的物种丰富度指数和多样性指数大于青冈树和落叶松混交林,后者大于青冈林.应用典范对应分析研究不同植被类型大型真菌物种发生和环境因素的关系,结果表明大型真菌物种的发生受不同环境因子的驱动,其发生是植被类型和环境因素共同作用的结果.     

美国东部杜克森林长期定位研究综述

 该文比较系统地综述了美国东部杜克森林76年来植物种类变化、种群动态和森林演替研究的基本情况。重点介绍了该森林内永久性森林样地的 设置和调查规范,以及最近10年来利用永久样地数据进行树木空间格局和自然干扰研究的最新进展,并将杜克森林永久样地监测规范和数据管 理方法与目前主要的森林监测网络进行了一定的比较,旨在对目前国际上蓬勃开展的长期定位植物多样性监测和空间格局研究有所启示和帮助 。     

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。     

抚育择伐对马尾松林主要树种空间分布格局及其关联性的短期影响

探讨不同抚育择伐方式下森林群落物种空间分布格局和关联性,对科学优化森林结构和促进森林稳定发展具有重要意义。以三峡库区马尾松飞播林为研究对象,采用未择伐、伐除优势马尾松、伐除非马尾松、除灌等处理方式建立固定监测样地,利用Ripley′s L函数的空间点格局方法,分析抚育择伐3年后马尾松林的群落组成、空间分布格局、种间关联性的变化特征。结果表明:1)不同抚育择伐措施均在一定程度上改变了物种组成以及部分树种的优势程度,降低了各样地乔木层物种多样性。2)未择伐主要树种空间分布格局以随机分布为主,伐除优势马尾松样地优势树种主要呈现聚集分布,伐除非马尾松改变了香椿和盐肤木等树种的分布格局,呈聚集分布,其他优势树种空间分布格局与对照样地相似;除灌进一步加剧林下更新树种的随机分布。3)未择伐样地主要树种空间关联性表现为正相关或不相关,伐除优势马尾松增加了主要树种间的负相关性,伐除非马尾松和除灌措施则增加了种间的不相关性。短期人为择伐干扰明显改变了林分空间结构和稳定性,择伐对象不同对林分结构产生的影响也不同。单纯调整某个树种或单个层次的结构来开展森林经营,不利于林分空间结构的整体优化,必须要综合考虑择伐强度和择伐对象的选择,将有助于实现森林结构优化和功能提升。     

树种组成和径级结构对热带次生林生物量恢复影响的研究

本研究在海南尖峰岭和吊罗山热带林区海拔245～1255 m范围内根据林分恢复时间设立固定监测样地,探讨了森林地上生物量与树种组成和径级结构的关系.结果显示:海南热带次生林平均地上生物量为(155.38±37.16)×103 kg/hm2,其中低地次生雨林为(137.91±31.02)×103 kg/hm2,山地次生雨林...     

长白山北坡云冷杉林和落叶松林物种组成与群落结构

云冷杉林是长白山北坡保存最完整的森林植被,而落叶松林是长白山的隐域性森林植被.为了更好地了解其物种组成和群落结构等基本特征,于2010年在长白山北坡自然保护区内分别建立了4 hm2的云冷杉林和落叶松林长期监测样地,对样地内所有胸径≥1 cm的木本植物进行了定位、调查和挂牌.结果表明:云冷杉林样地木本植物有22种,隶属于6科12属;落叶松林样地木本植物有22种,隶属于8科16属.两样地物种组成差异不大,区系组成基本上都属于北温带成分.云冷杉林样地木本植物独立个体数为8640株,包括分支数为9257株;落叶松林样地木本植物独立个体数为3696株,包括分支数为4060株.两样地优势种明显,云冷杉林样地,臭冷杉和长白落叶松处于优势地位,其重要值分别占所有物种的38.7%和23.9%;落叶松林样地,长白落叶松占绝对优势,其重要值占所有物种的61.9%.两样地群落更新良好,径级结构均呈倒"J"型.云冷杉林样地,臭冷杉径级结构呈倒"J"型,长白落叶松径级结构呈正态分布;落叶松林样地,长白落叶松胸径≥10 cm个体的径级结构呈正态分布.主要物种空间分布在两个样地中随径级和空间尺度的变化表现出不同的格局,共有种在不同样地间表现出不同的格局.     

利用DNA条形码技术识别植物物种

DNA条形码技术能够快速、准确地识别物种,对于开展基础性的分类学研究和应用性的生物多样性研究极为重要.本文对鼎湖山20 hm²大样地183个植物物种进行DNA条形码测序.结果表明： 单个条形码片段时, psbA-trnH的综合成功率最高(75%),其次是matK(70%)和rbcL(56%);片段组合时,matK+rbcL+psbA-trnH三片段组合的物种水平识别率在87%以上,随后是matK+psbA-trnH(85%)、rbcL+psbA-trnH(83%)和matK+rbcL(81%).综合了亚热带波多黎各的LFDP样地(143个种)和热带巴拿马的BCI样地(296个种)以及圭亚那的Nouragues样地(254个种)3个森林类型的研究结果,评价DNA条形码各片段在4个森林样地的通用性.在热带和亚热带地区的森林样地中,各片段测序成功率分别为rbcL(93%,95.1%)、psbA-trnH(91.5%,94.6%)和matK(68.5%,79.7%).在植物类群水平上,核心条形码片段matK+rbcL组合的物种准确识别率不高,只在局部群落中表现较为理想;而三位点DNA条形码片段组合在热带和亚热带森林样地中综合成功率可达84%和90%.