小兴安岭南坡红松林动态模拟

用林窗模型研究了小兴安岭南坡红松针阔混交林长期动态变化过程。通过有效性检验证明所得模型能够合理地预测森林的组成、结构和动态。以经营数据估计模型的参数后,运行模型模拟１２个树种６００ａ的演替动态,结果表明次生裸地的森林在几个世纪后能恢复到以红松为主的针叶树占优势的群落,演替呈现为树种组成差别很大的３个阶段：第１个阶段为０到７０ａ,这时阳性先锋树种在群落中占据优势,无论树种组成,生物量,生产力,阳性树种占的比例都最大;第２个阶段为７０～３００ａ,在这个阶段中,硬阔叶树占优势,呈现了树种多样性最大的一个阶段,阳性阔叶树种还未退去,耐阴针叶树种已开始增多;第３个阶段为３００ａ之后,针叶耐阴树种开始在群落中占据优势,并且整个群落的树种组成、生物量和生产力变化很小,林分的各种特性呈现具有一定波动的相对稳定态。     

长白山红松阔叶林不同演替阶段优势种的变化

以皆伐后长白山红松阔叶林4个不同演替阶段的林分为对象,分析其群落和优势树种的变化特征.结果表明:在长白山红松阔叶林不同演替阶段中,乔木树种的丰富度、Shannon多样性和Simpson优势度变化较小,多度和均匀度变化较大.随着演替的进程,群落的优势树种组成发生变化,种数逐渐减少,优势种的胸高断面积加和和最大重要值逐渐增加,说明不同演替阶段群落的优势种地位不断提高.长白山红松阔叶林的演替过程是白桦、山杨、黄檗、春榆等阳性或半阴性树种不断减少,而紫椴、水曲柳、红松、色木槭等阴性树种不断增加的过程.     

气候变化对中国大兴安岭森林演替动态的影响

应用森林生长演替动态模型-FAREAST,在气候变化背景下对大兴安岭漠河林区森林的演替动态进行了模拟。模拟选择了目前气候情景、增暖情景、温度和降水都增加情景3种气候情景,并考虑了气候变化引起的火干扰变化对森林演替的影响。结果表明:维持目前气候不变,兴安落叶松(Larix gmelini)将继续作为绝对优势树种,樟子松(Pinussylvestris var.mongolica)、桦树(Betula)、杨树(Populus)伴生其中;气候发生变化,东北森林带将有北移的趋势,大兴安岭将可能以温带针阔混交林为主,森林群落中出现红松(P.koraiensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、椴树(Tilia)等树种;火干扰影响森林生物量及森林的物种组成和结构。     

蒙古栎红松林物种组成和结构动态的研究

 通过对蒙古栎红松林3个年龄阶段物种和结构动态的研究,结果表明,该类型森林的更新状况良好,早期阶段红松(Pinus koraiensis)和阔叶树的更新数量相同,后期更新树种以红松为主;在森林发育早期阶段蒙古栎(Quercus mongolica)等阳性树种占优势,中期为红松和阔叶树占优势的混交林,后期形成红松占优势的林分;随着森林的发育,灌木和草本层动态呈现复杂的变化。通过对该类型森林直径分布变化的研究得出,在林分发育的早期,阔叶树中大径级木较多,针叶树中小径级木多,在林分发育的后期呈相反的规律。用理论概率模型拟合直径分布表明,韦布尔概率分布模型是描述蒙古栎红松林直径分布的最适模型。     

长白山温带森林生态系统关键要素耦合及演替过程动态模拟

认识生态系统内和生态系统间耦合机制,揭示复合生态系统功能规律,对促进我国山水林田湖草沙项目一体化修复和保护实践具有重要的意义。针对目前修复和保护工程中出现的缺乏系统性、连续性等问题,以拥有丰富生态资源的长白山温带森林生态系统为研究区域,对其关键要素"水土气生"进行耦合建模。通过分析模型的运行机理,探究重要子模块之间的相互作用以及子模块内部生态关键要素的耦合机制,并以长白山温带落叶阔叶林的组成树种和环境因素为对象构建模型参数,通过运行林窗模型1000次,得出长白山温带森林的动态演替过程。结果表明:在森林生态系统的演替过程中,"水土气生"体现为模型中有效积温、干旱天数(低于土壤凋萎点的天数)、土壤可利用氮以及可利用光,这些关键要素之间相互影响,综合决定着每棵树木的更新、生长、死亡过程。模拟结果显示在长白山温带针阔混交林的动态演替过程中0-70 a,70-170 a,170-280 a,280-400 a四个阶段分别有不同的树种组成特征,与真实演替过程比较发现模拟林具有明显的阶段性。白桦、山杨为演替先锋树种,0-70 a期间生物量共占比为55%,70 a后生物量减少最后消失;紫椴、蒙古栎、水曲柳等为过渡树种,这些树种进一步改变了生长环境。红松在170 a前生物量占比仅为3%左右,随演替的发展生物量持续增加,170-280 a期间生物量占比15%,280 a之后红松生物量占总林分的50%。该结果模拟森林动态过程符合演替规律,充分说明多关键要素"水土气生"耦合机制的合理性,对于促进生态系统尺度上多生态要素耦合的相关研究提供了科学理论基础以及方法技术。     

晋西土石山区森林次生演替过程中群落结构及复杂性

在晋西黄土高原中阳县土石山区阴坡地段,选择4种典型群落次生演替阶段样地,研究了森林次生演替过程中群落结构和群落复杂性的变化规律.结果表明,群落演替过程中,群落高度级结构及径级结构呈现明显的变化规律,高大个体在群落中所占比例逐渐增加,低高度级和小径级个体数量则呈先增加后减少的趋势.按高度级结构计算的群落树种组成复杂性H(X)、层次结构复杂性H(Y|X)、群落总体复杂性H(X,Y)均呈先增加后减小的趋势:H(X)指数值在演替初期阶段为2.96,演替中期增加到3.85,至乔木林阶段又降低为3.75;H(Y|X)指数值演替初期为1.27,演替中期增加为1.66,至乔木林阶段则为1.37.     

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。     

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。     

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.     

凉水保护区红松与主要伴生树种的空间关系

空间关系是影响森林生长与群落演替的重要因素,种间关系是其重要组成部分,研究空间关系有利于了解森林群落的生长更新、功能作用与演替进程。利用移动窗口法对凉水自然保护区10.4 hm²样地不同径级的红松与主要伴生树种做空间相关性研究,并进行多尺度比较,得到不同尺度下不同径级红松与主要伴生树种个体的空间关系特征。研究结果表明:(1)红松与伴生树种的相互关系复杂多样,多种相互关系并存,表现出阔叶红松林群落结构的复杂性与稳定性。大径级红松压制同径级伴生树种,二者呈极显著负相关,但其对小径级伴生树种有庇荫作用,二者呈极显著正相关。(2)红松与主要伴生树种的相互关系在不同尺度、径级上均有极显著差异。尺度越大,红松与主要伴生树种的相关系数变化速率越小;伴生树种的径级越大,红松与主要伴生树种的相关系数变化速率越大。(3)红松与伴生树种的相关性具有尺度特征,主要表现在大尺度(≥60 m)范围上,在小尺度(＜60 m)上相关性较弱。红松与伴生树种在相同径级与不同径级的结合方式上表现出不同的空间关系。同径级的红松与伴生树的种间关系多表现为负相关,不同径级的红松与伴生树种种间关系多表现为正相关。(4)以种间关系确定样方最小面积,凉水保护区临界样地面积为60 m×60 m。该研究集中于不同尺度下不同径级的红松与伴生树种的种间关系,解释优势种红松与伴生树种在森林的空间关系以及群落结构特征,为东北地区阔叶红松林的森林管理提供参考意见。     

长白山针阔混交林不同演替阶段的昆虫多样性

昆虫多样性变化对生态系统健康有重要的指示作用, 为研究昆虫群落变化与生境演替之间的关系, 本研究采用网捕、灯诱和诱捕法系统调查了长白山针阔混交林不同演替阶段（次生白桦林、次生针阔混交林、原始阔叶红松林）昆虫群落的组成和多样性, 分析了昆虫在森林演替过程中的规律及与植被群落之间的关系。系统调查共采集昆虫标本8 183头, 隶属于14个目699种, 其中鳞翅目和鞘翅目是主要优势类群。次生针阔混交林昆虫的个体数量最多, 原始阔叶红松林中物种数最多。不同演替阶段昆虫群落的物种数和个体数差异不显著, 但次生针阔混交林、原始阔叶红松林的Fisher’s α指数显著高于次生白桦林。目水平上的昆虫多样性未表现出显著性差异. 昆虫多样性在森林演替过程中和草本植物多样性的变化趋势相同;由于食性和生境选择的不同, 森林演替过程中鳞翅目昆虫多样性逐渐升高, 而鞘翅目多样性逐渐降低。     

海南与西双版纳龙脑香热带雨林比较研究

以海南龙脑香热带雨林和西双版纳龙脑香热带雨林为研究对象,比较分析了这两种森林类型在树种多样性与组成、群落外貌及群落动态等方面的特征.结果表明:(1)在树种多样性和物种组成上,西双版纳龙脑香热带雨林的树种多样性高于海南龙脑香热带雨林;西双版纳龙脑香热带雨林的优势种为假海桐和望天树,与海南龙脑香热带雨林的优势种截然不同.(2)在群落外貌上,西双版纳龙脑香热带雨林的全缘叶和常绿植物的比例较低,而纸质叶植物和小型叶植物的比例较高,反映出西双版纳龙脑香热带雨林具有旱生的特点.(3)在群落动态上,树种频率分布和直径分布表明西双版纳龙脑香热带雨林是较为稳定的森林群落,而海南龙脑香热带雨林建群种单一,物种分布很不均匀,群落处于演替的初期阶段.     

长白山阔叶红松林不同演替阶段土壤团聚体粒径组成及有机碳含量变化

阔叶红松林是我国东北重要的原生群落,其土壤团聚体在森林生态系统碳固定中具有重要作用.本研究采用空间代替时间的方法,选取白桦幼龄林、白桦中龄林、白桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林5个不同演替序列,通过湿筛法研究长白山天然针阔混交林群落恢复演替中土壤团聚体粒径组成及有机碳含量的变化.结果表明: 土壤团聚体粒径组成受演替过程影响较大,不同演替阶段下土壤团聚体各粒级所占比例差异显著.团聚体平均质量直径随演替的进行表现为先升高再降低的单峰形式,且最高点出现在白桦成熟林阶段.土壤中不同粒级的团聚体内有机碳含量随着演替的进行呈先增加后略有下降的趋势,且团聚体内有机碳含量最大值出现在阔叶红松成熟林阶段.在同一演替阶段下,0～5和5～10 cm土层(除演替末期的阔叶红松过熟林外)中的各粒径团聚体内有机碳含量都随着粒径的减小而增加,而10～20 cm土层中的各粒径团聚体内有机碳含量都随着粒径的减小而减小.从演替初期的白桦幼龄林到演替末期的阔叶红松过熟林,每个样地内的同一粒径团聚体内有机碳含量均具有明显的垂直分布特性,均随着土层深度的增加而显著降低.     

植物病原菌在森林动态中的作用

植物病原菌作为森林生态系统的重要组成成分及调控因子之一,在森林动态中扮演着重要的角色。植物病原菌通过侵染过程导致寄主植物的幼苗及成熟个体死亡、成熟个体的种子量降低或不实,或造成植物个体或群落中不同物种不同程度的病害,影响它们之间的营养竞争,从而导致群落结构、物种及个体数量的变化。感染散布前、后的种子和土壤种子库中的种子,以及由种子萌发产生的幼苗,它们的存活率降低,进而影响森林中的种子散布、幼苗更新与增补格局。在天然林中,先锋树种比顶极树种对病原菌更敏感,群落演替的早期阶段对病原菌比较敏感。植物病原菌主要通过密度依赖机制造成森林树种不同的死亡格局,从而参与森林的动态过程。     

鼎湖山植被演替过程优势种群动态研究Ⅲ．黄果厚壳桂和厚壳桂种群

森林群落的演替过程,是以各优势种群的动态为其表现特征．本项系列研究以系统地揭示鼎湖山森林植被演替过程各优势种群的动态为目的,本文研究了其中演替顶极种黄果厚壳桂和厚壳桂种群的动态．结果表明在演替过程中,其生态位宽度在针阔叶混交林阶段后期逐渐增大,这一趋势将至地带性中生性季风常绿阔叶林阶段．在这类中生性树种的发展过程中,种群的分布格局强度均有在高集群和随机分布之间、围绕低集群分布呈波动的趋势;其与早期先锋树种马尾松种群的生态位重叠值和种间联结值在针阔叶混交林阶段有较低值,至阳生性阔叶树种为优势常绿阔叶林阶段下降为零;而与阳生性树种的生态位重叠值和种间联结值由高向低转变,说明这类种群作为群落顶极种的特性．     

大兴安岭森林火烧后不同演替阶段土壤细菌多样性动态

【目的】研究我国最大的林区之一——大兴安岭森林火烧后不同演替阶段土壤细菌多样性动态,为天然林保护工程对于生物多样性的影响增添新的认识。【方法】以空间替代时间的方法分析大兴安岭森林演替对于土壤细菌多样性动态的影响。大兴安岭森林火烧后典型的自然演替序列为火烧迹地(LG-BA)、灌丛(SHR)、白桦林(BP)、白桦落叶松混交林(BP-LG)、落叶松林(LG-OM)。在演替序列的每个典型样地上采集0-10 cm土样,采用Illumina Mi Seq高通量测序技术测定土壤细菌群落组成及其多样性。【结果】细菌操作分类单位(OTU)数量从少到多的顺序为火烧迹地落叶松白桦混交林灌丛落叶松林白桦林。随着森林演替,多样性指数Simpson先增高后降低;Shannon指数先增加后减少再增加;OTU的丰度变化比较平缓,表明物种变化较小。在各演替阶段中,土壤细菌种类主要有变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes),4个门的种类含量随演替顺序都呈现先增加后减少的趋势。主成分分析表明不同演替阶段土壤细菌群落存在一定的差异性。冗余分析表明有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)和p H对于土壤细菌群落变化有影响。【结论】随着森林演替,大兴安岭地区土壤细菌种类和生物多样性会发生变化,其变化与土壤化学成分和p H有关。     

鼎湖山厚壳桂群落演替过程的组成和结构动态

森林群落的演替是以群落结构的变化为表现特征的。本项研究系统地研究鼎湖山森林群落的不同演替阶段的代表性群落在群落演替过程中的群落结构动态。本文以永久样地１２年的前后调查为基础,并比较１９５５年的调查结果,研究了鼎湖山地带性植被季风常绿阔叶林厚壳桂群落在演替过程中的结构动态。结果表明该群落在演替过程中,其种类结构没有大的变化,但优势种群的个体数量有一定的变化。阳生性的类群更趋于衰亡,中生性类群更趋壮大。在群落的组成结构上,其物种多样性指数较为稳定,而生态优势度指数略微下降和群落均匀度指标略微增加,反映了该群落作为接近地带性气候顶极类型的相对稳定的特征。     

深圳南山区天然森林群落多样性及演替现状

对南山区5个主要天然森林群落(铁榄群落、鼠刺 降真香群落、鸭脚木群落、假苹婆群落、水翁 假苹婆群落)的组成结构及物种多样性进行分析,并与相邻的香港地区地带性森林群落(黄桐群落)作比较。结果表明,依照亚热带及南亚热带森林群落演替规律,南山区天然林处于不同的演替发育阶段：铁榄群落处于演替第3阶段;鼠刺 降真香群落处于第4阶段;其它3个群落处于第5阶段,均未达到稳定的顶极群落阶段。随着铁榄群落、鼠刺 降真香群落、鸭脚木群落、假苹婆群落、水翁 假苹婆群落这个演替序列,物种丰富度的变化规律是：先逐渐上升,到达一个峰值,再缓慢下降。Shannon-Wiener指数和Pielous均匀度指数的变化规律与物种丰富度相同,Simpson指数变化曲线与这些指数相反。但这些指数反映的结果是一致的。综合多个指数分析,鸭脚木群落物种多样性最大,即当群落中阳生性树种与中生性树种优势度相差不大时。群落具有最大的物种多样性。多样性比较结果显示,南山森林群落物种多样性大大低于香港黄桐群落。5个群落的Shannon—Wiener指数在2．04～2．953之间,明显低于黄桐群落,其Shannon—Wiener指数为4．74;Simpson指数0．1～0．268,黄桐群落为0．05;Pielous均匀度指数64．2％～74％,黄桐群落为79％。南山森林群落物种多样性水平低下的状况与长期的人类干扰有关,必须尽快采取“封山育林”等相应措施来促进群落的保护和恢复。     

演替顶极阶段森林群落优势树种分布的变动趋势研究

本项研究通过对典型顶极森林群落和群落演替过程分析，表明处于演替顶极阶段顶极群落发育过程中，优势树种总体分布有由集群向随机的扩散趋势，各优势树种在此过程也由集群分布减幅波动地扩散为随机分布，而且是朝着优势树种种间联结关系和相关关系减弱的方向随机扩散。发育成熟的顶极森林群落中，优势树种的总体呈随机分布格局，各优势树种也呈随机分布格局镶嵌于总体的随机格局中。这种镶嵌形式，可使绝大多数优势树种种间联结关系和线性相关关系均达不到显著程度。该分布格局反映在成熟的顶级群落中，绝大多数优势树种个体间的相互影响很小，对微环境选择的差异较大     

森林演替过程中优势树种凋落叶对土壤微生物组成的影响

为了进一步认识森林群落演替机理,研究了黄土高原马栏林区处于不同演替阶段的森林土壤微生物组成,以及优势树种凋落叶对土壤微生物组成的影响.采用凋落叶浸提液处理不同类型的土壤,利用土壤浸提液固体培养基测定微生物数量,以系统聚类和主成分分析等方法进行数据分析.结果表明:微生物总数量及土壤细菌数量按白桦(Betulaplatyphylla)林→油松(Pinus tabulaeformis)林→辽东栎(Quercus liaotungensis)林递增;在先锋森林群落向顶极群落演替过程中,微生物组成的综合性指标Shannon-Wiener指数呈下降趋势;土壤微生物3大类群中,数量较少者对Shannon-Wiener指数的大小变化起着较大作用;依据可培养微生物组成,8种土样可划分为3个类群,辽东栎及油松凋落叶对土壤微生物组成的影响不同,辽东栎凋落叶对土壤微生物学性质的作用更强;马栏林区森林土壤微生物组成与植被类型及演替阶段关系密切;演替高级阶段森林优势树种凋落叶可能通过其对土壤微生物组成的改造优势,逐渐改变土壤的微生物学性质,进而促进植被演替.