改善杉木人工林的林地质量和提高生产力的研究

杉木人工林在我国亚热带森林生态系统中和木材生产上占有十分重要的地位。但杉木纯林在整个生长发育过程中,林地养分被大量消耗,土壤微生物数量逐年减少,生化活性和氧化代谢功能下降,致使林地质量退化,生产力降低。特别是杉木纯林连栽,地力递减,香草醛类有毒物质积累,环境退化更加严重,生产力下降30％以上。试验证明,杉木火力楠混交林不仅能减轻杉木纯林诸多弊端,而且表现了良好生态、经济效益,是解决上述问题的一个重要途径。     

小兴安岭森林采伐对河川径流的影响

采用大流域径流测定与小流域对比实验相结合的方法,利用35年的径流和森林资源变化资料,对小兴安岭林区森林采伐后河川径流发生的一系列变化进行了全面系统的研究.结果表明,森林采伐后营造落叶松人工林,造林初期10年内,河川径流量表现为增加趋势;随着落叶松人工林的不断生长和郁闭成林,采伐流域的径流量逐渐减少,并趋于采伐前水平或低于采伐前水平（与对照流域相比）.河川年径流量与年降水量、森林采伐面积及更新造林面积密切相关.森林采伐面积与年径流量呈正相关,森林采伐能增加河川年径流量;更新造林面积与年径流量呈负相关,更新造林能减少年径流量.而森林采伐对洪峰流量和融雪径流量均有显著增加作用.     

防护林衰退研究进展

森林衰退问题已成为21世纪全球环境发展的难题之一,而占中国森林总面积31%的防护林出现部分严重衰退,形势严峻.本文在广泛收集国内外相关文献的基础上,提出防护林在生长发育过程中出现的生理机能下降,因生产力、地力衰退、林分结构不合理等导致防护效能下降的状态即为防护林衰退.总结了引起防护林衰退的主要原因,包括:没有适地适树、林分结构不合理、缺乏合理的经营管理、人为干扰和频发的自然干扰等.本文从防护林衰退机理、防护林结构、经营管理、人为干扰、林种结构等方面分析了中国防护林研究存在的主要问题,建议今后应加强对防护林衰退形成过程和机制、衰退的早期诊断与评价、防护林衰退防治以及防护林宏观布局和应对干扰策略等方面的研究.     

杉木人工林衰退机理探讨

杉木是我国特有的速生丰产树种,在商品木材的生产中占有重要的地位,而杉木连栽导致生产力下降和地力衰退一直是阻碍我国林业生产的重要问题,这引起了许多学者和林业工作者的兴趣和注意．本文对杉木人工林连栽后出现的生产力下降的现象进行了描述,并对导致杉木人工林连栽生产力下降的原因进行了总结和概括,对杉木人工林衰退机理做了分析．概括起来,杉木连栽导致生产力下降、地力衰退主要表现在：杉木人工林生产力下降和林地土壤物理和化学性质的恶化．而导致出现此现象的原因不外乎两个方面的原因,一是营林措施不合理,这是外因;其次是杉木自身的生物学特性,这是内因．内外因的结合导致杉木人工林连栽后出现生产力下降和地力衰退的现象．     

亚热带天然次生常绿阔叶林与杉木人工林土壤动物群落特征比较

调查了中亚热带会同林区毗邻的天然次生常绿阔叶林、一代杉木纯林和二代杉木纯林土壤动物群落特征．结果表明,采伐天然林,接着栽植杉木人工林后,土壤动物的多度和多样性均出现明显下降,而土壤动物的生物量和生产力却没有明显差别．杉木连栽对土壤动物的多度、多样性、生物量影响甚少,特别是杉木一、二代土壤动物的生产力接近相等．此项研究结果支持植被是影响土壤动物演替的一个主要原因,也暗示杉木长期连作对土壤动物群落的影响是一个非常缓慢的过程．     

西双版纳地区森林变化碳效应与生态效益评估

减少发展中国家因森林砍伐与森林退化导致的碳排放和保持碳储量(REDD+),不仅能减少因森林砍伐和森林退化造成的碳排放,而且还可以带来其它生态效益,如减缓森林破碎化、保护生物多样性和增强水土保持功能等。以中国的西双版纳地区为研究区域,以毁林最严重的1976—2007年为REDD+基线,基于卫星影像,并结合植被指数,提取了研究区的土地利用变化信息。基于IPCC温室气体清单方法,计算了研究区的森林碳储量变化。在此基础上,对REDD+的碳汇效益和生态效益进行了系统综合评估。结果显示：(1)1976—2007年间天然林碳储量从占总碳储量的78.24%减少至50.52%,这是造成西双版纳地区碳储量减少的主要原因。(2)1976—2007年,天然林的斑块数量和平均最近邻距离分别增加了120.00%和25.21%,平均斑块面积下降了71.98%,说明天然林的破碎化程度加剧。从研究区整体景观格局来看,斑块数量、Shannon多样性指数和Shannon均一性指数分别增加了8.16%、51.39%和34.07%;与此同时,平均斑块面积和景观内聚力指数分别下降了26.26%和2.13%,表明研究区整体景观格局...     

引进种桉树人工林取代天然次生林对土壤微生物群落结构和功能的影响

由于桉树对原生生态系统具有潜在的破坏性影响,随着桉树人工林面积的不断扩大,桉树种植对森林生态系统的影响越来越受到社会的关注。围绕引进种桉树造林对土壤微生物群落的影响,应用成对试验设计,采用磷脂脂肪酸(PLFA)和BIOLOG微平板培养等技术手段探讨土壤微生物群落结构和功能如何响应桉树人工林取代天然次生林这一变化,主要结果为:桉树人工林取代天然次生林导致:(1)土壤微生物生物量减少,包括:生物量碳、氮和磷脂脂肪酸丰度显著下降;(2)反映土壤微生物群落生理胁迫状况的指标:饱和直链脂肪酸/单不饱和脂肪酸、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌、支链异构/反异构脂肪酸以及cy19:0/18:1ω7c的比值显著增加;(3)土壤微生物群落碳代谢强度和多样性显著降低;(4)桉树人工林取代天然次生林导致土壤微生物群落结构变化和功能退化的主要环境因素包括:植物物种丰富度和覆盖度的降低以及土壤资源(碳、氮和水分)可获得性的降低。综上所述,引进种桉树人工林取代天然次生林降低了植物物种丰富度和覆盖度以及土壤资源的可获得性,进而显著增强了土壤微生物群落生理胁迫、显著降低了土壤微生物群落功能。     

人工林生产力年龄效应及衰退机理研究进展

研究人工林生长规律具有重要的经济和生态意义。同龄林林分郁闭后,地上部净初级生产量随着林龄增加而降低的现象近几十年引起了林业工作者的兴趣和注意并成为研究热点。多数研究试图通过光合生理、林分营养、生物量分配和林分结构等随林龄的变化规律来解释林分生产力衰退机理。研究认为,林分郁闭后水分传输阻力的增加减少了树木的光合能力;林地养分的减少使得根系生物量分配增加,导致林分叶面积减少,树木光合能力下降;对资源的竞争使得树木优势度发生变化,资源利用率降低。光合能力、林分叶面积和资源利用率的降低以及根系生物量分配的增加是林分生产力衰退的关键,而林分呼吸和林木衰老的作用不大。今后深入研究树体水分运输及其补偿机制、逆境下根系的生长过程及适应机制,并跟踪研究林分生长规律,更有助于揭示人工林生产力衰退的实质。     

森林采伐方式对森林景观的影响模拟——以大兴安岭呼中林区为例

干扰对森林景观变化的影响是一个长期的过程,传统的定位观测很难探究大空间尺度上干扰对森林景观的长期影响,模型模拟是目前常用的研究方法.本研究采用空间直观景观模型(LANDIS),模拟大兴安岭呼中林区在无采伐、皆伐、渐伐和择伐共4种预案下300年内森林景观的长期动态变化.选取落叶松和白桦为典型代表,以平均斑块面积、物种面积比例、聚集度以及年龄结构为指标,探讨不同采伐方式对森林景观的长期影响.结果表明:采伐降低了落叶松的面积比例,提高了白桦的面积比例,不同采伐方式之间差异不明显;采伐降低了落叶松的聚集度,提高了白桦的聚集度,皆伐预案高于其他预案;采伐在模拟前期降低了落叶松的平均斑块面积,提高了白桦的平均斑块面积;采伐提高了落叶松和白桦的中幼龄林比例,皆伐预案下白桦中幼龄林面积增加最明显.采伐使森林生态景观破碎化,皆伐预案下森林景观破碎化最为严重.建议,在采伐强度相同的条件下,尽量采用择伐方式,降低森林采伐对森林生态系统的影响,进而促进森林生态系统健康稳定的发展.     

采伐和火烧对森林氮动态的影响

森林是重要的陆地生态系统类型,它通过特有的养分循环机制维持其结构和功能.其中氮素对林木生长和发育十分重要,而且常是森林生产力的限制因素.另一方面,森林氮动态又常受到人类活动干扰的影响.根据国内外研究结果综述了采伐和火烧对森林氮动态的影响.结果表明采伐后环境因素的变化将影响森林N动态,其中最为关注的是采伐后一系列因素引起的N损失,如:N淋溶增加、伴随生物量的N迁移以及因径流或侵蚀增加造成的枯枝落叶层和土壤层N流失.这些N损失又将影响更新林分的生长和生产力.此外,采伐后N吸收速率一般下降,但随着植被快速生长N吸收速率将不断增加.采伐后氨化和硝化过程增强,但因短期内同化作用较弱,生态系统中大部分N将发生损失.火烧对森林N动态的短期影响主要包括:第一,火烧时N直接挥发损失;第二,火烧后N有效性增加,这主要由灰分沉积、根和微生物死亡及有机质N矿化增强等综合造成.随着时间延长,N有效性逐渐降低,这可能与火烧引起的有机质损失、植物N吸收增加、淋溶或侵蚀损失有关.然而,目前关于火烧造成的长期生态影响,如火烧后地上植被恢复与地下生物地球化学过程变化有何联系仍不太清楚.未来研究应着重于探讨氮素对森林采伐和火烧作出的短期响应将如何长期影响森林的结构和功能.此外,建议在实施营林方案时需考虑采伐和火烧对生态系统氮的影响.     

Forest Transition in Xishuangbanna,Yunnan

Forest transition is a process of overall forest cover from net loss to net gain over time. Forest transition especially the process after turning point from deforestation to reforestation has inspired lots of researches for its potential to improve environmental services. China has undergone forest transition since the 1980s. However, in tropical China, deforestation was still existed, while the overall forest cover increased greatly. To investigate this issue, we conducted this research by classifying overall forest into natural forest and plantation in Xishuangbanna, which has undergone forest transition and deforestation and overall forest cover increasing. We found that natural forest continues decreasing while overall forest cover increasing and plantation expansion in forest transition. The forest transition in Xishuangbanna was found to be a tree cover transition, which was mainly contributed by large plantation expansion. In Xishuangbanna, deforestation is still undergoing after its overall forest cover transition occurred in 1988. The general overall forest definition used by forest transition will not be able to recognize deforestation when natural forests are displaced by plantations because the overall forest cover remains unchanged or even increasing. We therefore recommended to classify forest types in forest transition researches.     

云南西双版纳地区森林转型特征(英文)

森林转型是指森林覆盖率由净减少到净增加的过程。中国森林早在20世纪80年代就进入了转型期,然而,中国热带地区的总森林覆盖率虽呈增长趋势,但依旧存在着天然林大量被毁的现象。鉴于天然林对森林生态系统功能的重要作用,本研究通过加入森林类型分类的内容,以西双版纳为例探讨其森林转型的真实特征。结果表明:森林转型理论单纯以"总森林"覆盖率为研究对象,忽视了其他森林类型的动态变化,甚至掩盖了"天然林"的真实动态变化。西双版纳的森林转型主要是人工种植林的扩张所致,只是树木数量统计上的转型。事实上,自1988年以来,西双版纳的天然林一直在锐减。所以建议未来关于森林转型的研究应将"森林"区分成不同的森林类型加以研究。     

特大干旱对树木死亡的影响——以美国德克萨斯州东部森林为例

美国德克萨斯州在2011年经历了史上最严重的干旱,这一事件造成约3亿多株树木死亡。在大时空尺度上(面积约9×10~6 hm~2,时间跨度近20年),基于近1800个森林样地,4次周期性调查中的约209663株树木,使用主成份分析(PCA)和广义线性混合效应模型(GLM)回归,对树木死亡的时空差异及其干旱强度与长度对树木死亡造成的中长期复杂影响进行了研究。采用树木密度、树木基面积、林地年龄、样地调查时间间隔作为树木间的竞争指标,分析了造成大旱前后周期水平和年度水平上的样地树木死亡差异的原因。综合分析了不同地理区域、树木种组、胸径大小和林地起源的4个划分标准下树木死亡对死亡率的相对贡献。结果表明：松属树木的死亡率最低(7.92%);高度低、胸径小的树木的死亡率较大,分别为29.79%和26.00%。人工林的树木死亡率(10.26%)低于天然林(13.47%);西海湾平原生态区树木的死亡率在干旱后达到最大(22.27%);西南区的树木死亡率在干旱后也达到最大(13.78%);海拔和纬度对树木死亡率影响不明显。德州东部森林整体死亡格局形成原因较为复杂,各地理区域、林地起源、树木大小和不同树种,...     

Does stand structure influence susceptibility of eucalypt floodplain forests to dieback?

Forest dieback is a worldwide problem that is likely to increase with climate change and increasing human demands for resources. Eucalyptus camaldulensis forests are an acute example of forest dieback, with 70% of the Victorian Murray River floodplain in some state of dieback. If we are to halt dieback in these floodplain forests, we need to understand what makes stands susceptible to dieback. Forest diebacks are often related to stand structure, with dieback more severe in senescent or high‐density stands. We determined whether certain stand structures make these forests more susceptible to dieback. We undertook an extensive survey of 176 stands across 100 000 ha of forest, covering the range of stand condition on this floodplain. Large and small trees (20‐, 40‐, 80‐ and 120‐cm diameter) showed a similar reduction in the probability of being alive with decreasing stand condition. A slight improvement in stand condition was found at higher densities and basal areas, which may reflect the higher productivity or younger age of these stands. Stand condition was moderately, positively correlated with longitude, with stand condition being higher in the east of the Murray River floodplain where flooding frequencies are currently higher. This suggests that dieback of these floodplain forests would be more effectively mitigated by increased water availability through flooding than by altering stand structure.     

Higher climate warming sensitivity of Siberian larch in small than large forest islands in the fragmented Mongolian forest steppe

Forest fragmentation has been found to affect biodiversity and ecosystem functioning in multiple ways. We asked whether forest size and isolation in fragmented woodlands influences the climate warming sensitivity of tree growth in the southern boreal forest of the Mongolian Larix sibirica forest steppe, a naturally fragmented woodland embedded in grassland, which is highly affected by warming, drought, and increasing anthropogenic forest destruction in recent time. We examined the influence of stand size and stand isolation on the growth performance of larch in forests of four different size classes located in a woodland‐dominated forest‐steppe area and small forest patches in a grassland‐dominated area. We found increasing climate sensitivity and decreasing first‐order autocorrelation of annual stemwood increment with decreasing stand size. Stemwood increment increased with previous year's June and August precipitation in the three smallest forest size classes, but not in the largest forests. In the grassland‐dominated area, the tree growth dependence on summer rainfall was highest. Missing ring frequency has strongly increased since the 1970s in small, but not in large forests. In the grassland‐dominated area, the increase was much greater than in the forest‐dominated landscape. Forest regeneration decreased with decreasing stand size and was scarce or absent in the smallest forests. Our results suggest that the larch trees in small and isolated forest patches are far more susceptible to climate warming than in large continuous forests pointing to a grim future for the forests in this strongly warming region of the boreal forest that is also under high land use pressure.     

亚热带不同树种土壤水源涵养功能

亚热带地区由于大面积的砍伐使天然林被人工林所代替,对森林土壤水源涵养功能造成了很大影响。树种可以通过自身特性来改变土壤物理结构进而影响土壤持水能力,因此合理选择树种对区域水源涵养具有重要意义。然而,立地条件的差异往往会对实验结果产生影响。为减少立地条件的差异,2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带常见树种同质园。2019年8月测定了种植12个树种后不同土层(0—10、10—20、20—30、30—40 cm和40—50 cm)的土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量。结果表明,种植不同树种7年后,土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量均在表层(0—20 cm)土壤中差异显著,而在深层(20—50 cm)土壤中差异不显著。土壤孔隙度、持水量和蓄水量均与土壤容重呈显著负相关关系,而与土壤含水量呈显著正相关关系。与其他树种相比,种植鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种可在较短时间内增加土壤孔隙度,提高土壤持水量和蓄水量。因此,在亚热带人工林经营管理中,可在杉木、马尾松纯林中适当引入鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种,提升亚热带森林土壤水源涵养功能。     

山西忻州地区1900-2012年典型森林的健康历史

健康的森林对维持其区域生态系统服务起着至关重要的作用,了解树木的生长历史对评估气候变化背景下森林的健康状况具有促进作用。选择山西高原中北部忻州地区保存较好的4个森林为研究对象,利用树木年轮学方法分析其生长变化特征,获得了该地区森林健康的时间和空间特征。结果表明：该地区森林在过去1个世纪中,存在3次不健康事件（1910-1940、1970-1987和1990-2012年）且在空间上表现出明显的同步性,不同时期的不健康事件持续时间和强度不尽相同,1930s的不健康事件持续时间最长也最为显着。树木径向生长与气象观测资料的相关分析显示,该地区森林生长主要与当年5-6月份温度呈负相关,与7月份降水和5-9月PDSI指数显着正相关。生长季持续的高温或降水减少造成的极端干旱事件是不健康事件空间一致性的主要驱动力,各采样点树种以及林分组成差异是影响时间特征不一致的可能原因。研究结果提供的森林健康历史数据对评估极端气候条件对森林健康生长的影响及制定合理的森林保护措施具有积极的现实意义。     

Drivers of aboveground wood production in a lowland tropical forest of West Africa: teasing apart the roles of tree density,tree diversity,soil phosphorus,and historical logging

Tropical forests currently play a key role in regulating the terrestrial carbon cycle and abating climate change by storing carbon in wood. However, there remains considerable uncertainty as to whether tropical forests will continue to act as carbon sinks in the face of increased pressure from expanding human activities. Consequently, understanding what drives productivity in tropical forests is critical. We used permanent forest plot data from the Gola Rainforest National Park (Sierra Leone) – one of the largest tracts of intact tropical moist forest in West Africa – to explore how (1) stand basal area and tree diversity, (2) past disturbance associated with past logging, and (3) underlying soil nutrient gradients interact to determine rates of aboveground wood production (AWP). We started by statistically modeling the diameter growth of individual trees and used these models to estimate AWP for 142 permanent forest plots. We then used structural equation modeling to explore the direct and indirect pathways which shape rates of AWP. Across the plot network, stand basal area emerged as the strongest determinant of AWP, with densely packed stands exhibiting the fastest rates of AWP. In addition to stand packing density, both tree diversity and soil phosphorus content were also positively related to productivity. By contrast, historical logging activities negatively impacted AWP through the removal of large trees, which contributed disproportionately to productivity. Understanding what determines variation in wood production across tropical forest landscapes requires accounting for multiple interacting drivers – with stand structure, tree diversity, and soil nutrients all playing a key role. Importantly, our results also indicate that logging activities can have a long‐lasting impact on a forest's ability to sequester and store carbon, emphasizing the importance of safeguarding old‐growth tropical forests.     

鼎湖山马尾松林植物养分积累动态及其对人为干扰的响应

 通过处理（根据当地习惯收割凋落物和林下层植物）和保护（无任何人为干扰）样地的比较试验,在10年时间里（1990～2000年）研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松 (Pinus massoniana) 林群落植物养分积累动态及其对人为干扰的响应,在此基础上深入和较系统地分析讨论了不同的经营措施对马尾松林可持续性的影响,为我国目前大面积的退化马尾松林恢复和马尾松林可持续性管理提供理论依据。结果表明：1990～1995年,5年时间里由于人为干扰活动而直接从处理样地取走的各元素养分量,在林下层为（kg·hm－2）：132.72 (N)、4.72 (P)、63.32 (K)、23.51 (Ca)和7.00 (Mg),在地表凋落物为（kg·hm－2）：48.93 (N)、1.85 (P)、17.28 (K)、19.25 (Ca)和2.92 (Mg)。1990～2000年,保护样地林下层和地表凋落物各元素养分贮量分别以39%～41%和37%～38%的年平均增长速率逐年提高,至1995年达到高峰,之后各元素贮量在林下层和地表凋落物均以14%的年平均速率下降。在处理样地,1990～1995年期间各元素贮量在林下层年平均积累速率为17%,之后（1995～2000年期间）则为26%;与此同时,各元素贮量在地表凋落物年平均积累速率为22%～23%,之后（1995～2000年期间）则为28%。在整个试验过程,马尾松林乔木层养分元素总贮量随时间而增加,但其增加的速率随时间和样地不同而异。1990～1995年,保护样地乔木层养分元素总贮量增加了34.9%～38.1%,较处理样地（收获林下层和凋落物）总贮量增加的百分比（29.3%～33.5%）高。然而,1995～2000年,保护样地乔木层养分元素总贮量增加的百分比为26.3%～28.9%,较处理样地（1995～2000年也停止人为干扰）总贮量增加的百分比（28.8%～32.1%）低。可见,1990～1995年,人为干扰活动导致处理样地马尾松林乔木层养分元素年平均积累量降低约1.58%～1.72%,即年平均增长量约减少0.12～2.39 kg·hm－2（2.39 (N)、0.12 (P)、0.77 (K)、1.98 (Ca)、0.29 (Mg)）,这些量约相当于每年通过林下层和凋落物收割活动而直接从林地中取走的养分总量的6%～19%。正是由于长期以来受收割林下层和凋落物这种人为干扰的影响,鼎湖山马尾松林乔木层养分贮量较低。这种利用方式不仅直接从林地中取走大量的养分而且还对林地肥力产生间接的负面影响,其结果使该退化林地不能恢复或继续退化。作者建议的森林利用方法代替目前收割林下层和凋落物方式,既可以满足当地居民燃料的需求还有利于马尾松林的自然恢复。