物华天宝——记福建天宝岩国家级自然保护区的野果资源

天宝岩自然保护区,位于福建省永安市东南方向约36公里处的戴云山山系之中,山高林密,沟谷深邃,优越的自然条件孕育了种类繁多的野生动植物,是闽中地区一颗璀璨的植物资源明珠。     

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。     

大兴安岭北部森林景观对气候变化的响应

将森林景观模型LANDIS和林窗模型LINKAGES相结合,模拟气候变化对大兴安岭森林景观的影响,并比较分析了气候变化对森林景观的直接影响与通过火干扰改变所产生的影响.结果表明:维持当前气候和火干扰情景的条件下,森林景观保持动态平衡,兴安落叶松占据优势树种地位,未来气候情景下,兴安落叶松和偃松的分布面积降低,白桦、山杨、甜杨和钻天柳等阔叶树以及樟子松的分布面积增加,森林景观的破碎化和多样性增加;气候变化对森林景观的影响具有时滞性和长期性,气候变暖有利于大部分树种(兴安落叶松除外)的生长,火干扰增加使山杨、甜杨和钻天柳等分布面积增加,使兴安落叶松、樟子松和偃松的分布面积明显降低;火干扰增加对森林景观的影响几乎与气候变化的直接影响同等重要,其加剧了气候变化对森林组成、森林景观破碎化和森林景观多样性的直接影响.     

广东鼎湖山自然保护区森林景观的动态模拟研究

在遥感和GIS系统支持下,以1991年和1999年两个时期的Landsat-TM合成影像为基础,利用马尔科夫模型,模拟鼎湖山自然保护区森林景观的动态演变。结果表明:常绿阔叶林面积增加,除水域外,其它面积相应减少,到达稳定期,区域内大多为常绿阔叶林,少量的混交林,其它类型几乎消失。这个趋势是和该地区森林的演替规律相符的,但是这种结果对维持保护区内的景观多样性是不利的。     

庐山森林景观格局变化的长期动态模拟

在以植被格局为基础的森林景观动态分析中,可通过森林演替推断景观格局的动态变化以及相应的景观生态过程。运用空间直观景观模型LANDIS,以庐山风景区为案例地,模拟森林植被在未来300 a的自然演替动态,在此基础上选取斑块面积比、聚集度、分维数、多样性指数和均匀度指数等景观格局指数,分析森林景观格局随森林演替的动态变化。结果表明：（1）阔叶林树种的绝对优势地位保证其斑块面积比呈现持续增长的稳定趋势,森林植被将朝着地带性常绿阔叶林方向演替;（2）景观聚集度特征方面,阔叶林树种在前150 a缓慢增长,而后150 a保持相对稳定,杉木林一直保持平稳,毛竹林在整个模拟阶段一直在不断下降直至演替结束;（3）各优势树种植被斑块的分维数都保持在1-1.1之间,说明各景观斑块的边缘相对较规则且变化较小;（4）景观多样性指数呈现出先上升后缓慢下降的趋势,而均匀度指数则呈现出先下降后上升再缓慢下降的变化态势。景观格局指数的变化特征与植被向顶极群落演替的趋势相吻合,该模拟结果可运用到庐山森林景观的管理实践中。从长远来看,应该继续实行严格的封山育林政策。     

长白山森林景观边界动态与气候变化的关系

气候变化对森林景观产生深远的影响,景观边界对气候变化反应尤其敏感。论文采用多元统计分析、遥感和地理信息系统相结合的方法,来定量分析长白山景观边界的变化与气候变化的关系。结果表明:可以利用长白山自然保护区经度、纬度和海拔高度对现存11个气象因子进行空间差值。1975-1997期间,苔原分布的海拔上、下限经历了一个先上升后下降的过程;岳桦(Betula ermanii)分布的海拔上限也有一个先上升后下降的过程,岳桦分布的海拔下限在降低;云杉(Picea koraiensis)冷林(Abies squamata)分布的海拔上限在上升,但其分布的海拔下限的变化没有明显的规律,苔原边界和岳桦分布的海拔上限的变化可能与1月均温和年降水量的变化有关;岳桦分布的海拔下限和云冷杉林分布的海拔上限可能与7月均温有关。     

浙江天童国家森林公园植被自然演替动态模拟

应用空间明晰景观模型LANDIS 6.0 PRO,以浙江天童国家森林公园常绿阔叶林为研究对象,根据天童国家野外观测站的长期研究和观测数据对LANDIS模型进行参数化,模拟无干扰情况下常绿阔叶林在未来500年间的演替动态,分析优势种和主要景观类型的空间分布以及年龄结构组成,揭示了常绿阔叶林演替的规律.结果表明： 研究区物种的交替多发生在常绿阔叶林阶段之前,马尾松、白栎和枫香等先锋物种在演替初期占有较大比例,但随着时间的推移逐渐退出,木荷和栲树等物种在演替后期占有较大优势,并逐渐发展成木荷 栲树顶极群落;无干扰的情况下,在演替前期,群落多由幼龄林构成,后期则多以成熟林或过熟林为主,群落更新能力不足.LANDIS模型可应用于我国东部常绿阔叶林的景观动态模拟,今后的研究应结合亚热带常绿阔叶林的复杂性和多样性,对模型结构和模型参数进行完善和
改进.     

天宝岩自然保护区长苞铁杉混交林粗木质残体蓄水能力研究

选择天宝岩国家级自然保护区内4种不同长苞铁杉混交林(A~D)粗木质残体(CWD)为研究对象,采用自然风干法与室内浸泡法对不同类型(倒木、枯立木、树桩)和不同腐烂程度(Ⅰ~Ⅴ级,腐烂由轻到重)CWD的蓄水能力进行测定分析和对比研究。结果显示:(1)CWD有效拦蓄量在不同长苞铁杉混交林下表现为:长苞铁杉+石栎+马尾松混交林(B,14.21t/hm2)长苞铁杉+甜槠+青冈混交林(C,7.78t/hm2)长苞铁杉+青冈+深山含笑混交林(D,6.99t/hm2)长苞铁杉+猴头杜鹃混交林(A,4.74t/hm2),而在各CWD类型下表现为:倒木(19.579t/hm2)枯立木(8.494t/hm2)树桩(5.661t/hm2)。(2)各长苞铁杉混交林CWD的蓄水量和蓄水速率在蓄水过程中都表现为BDCA,而在脱水过程中都表现为BCAD。(3)不同腐烂等级的CWD按其蓄水量、蓄水速率和脱水速率大小排列皆为:Ⅱ级Ⅵ级Ⅲ级Ⅴ级Ⅰ级。研究表明:CWD蓄水量的大小差异与群落类型、腐烂等级、CWD本身持水性等因素有关,其蓄水和脱水的速率与其持水量、蓄积量以及腐烂等级之间也存在密切的联系;CWD的自然持水率随腐烂等级增加呈增加趋势,而且腐烂等级越高CWD蓄水速率变化也越明显,CWD腐烂等级对其蓄水能力影响较大;倒木具有较好的持水能力,并在蓄积量上远大于树桩和枯立木,对降雨有较强的实际拦截能力。     

盐城国家级自然保护区景观格局变化及其驱动力

利用RS、GIS手段研究分析了盐城新洋港—新港闸段国家级自然保护区内景观格局的时空变化及其驱动力因子,结果表明:1992—2008年间,在景观面积变化方面,全区内景观主体由自然景观变成了人工景观;核心区内自然景观面积变化不大,仍以自然景观为主;缓冲区和试验区内的自然景观面积都不断减少,分别减少了约30%和75%。在景观破碎度方面,全区内景观的密度指数增加1倍,景观破碎化程度加剧;核心区内斑块密度指数呈现略减,各景观类型的平均斑块的面积增大,景观破碎化程度略增但不显著;缓冲区和试验区破碎化程度加剧。在景观多样性方面,全区内景观格局由简单变得复杂化,多样性指数增大,异质化程度增加;核心区内景观多样性呈现略增但不显著;缓冲区内景观多样性显著增加;实验区内多样性指数减小,景观异质化程度降低;整个研究区内的景观格局向均衡化方向发展,核心区和缓冲区变化与全区一致,而试验区景观格局朝单一化方向发展。由于引起景观格局变化的外界干扰不断加深,盐城国家级自然保护区内的景观生态环境保护与经济开发之间的矛盾亦将愈发突出。     

天宝岩3种典型森林类型CWD持水能力的比较

对天宝岩国家级自然保护区3种典型森林类型内粗死木质残体(CWD)的持水量进行研究。结果表明,柳杉(Crytomeria fortunei)林内CWD的持水量最低;不同森林类型各类CWD的水分蓄持能力不同,猴头杜鹃(Rhododendron simiarum)林内以倒木枯立木树桩,长苞铁杉(Tsuga longibracteata)林和柳杉林内为枯立木倒木树桩;CWD有效持水量和自然含水率随CWD腐烂程度增加呈上升趋势。     

天宝岩长苞铁杉林倒木接触处土壤酶活性变化及其环境效应

倒木是森林生态系统中重要的结构性和功能性成分,但分解过程十分缓慢,目前有关土壤生物学特性对其分解影响机制的研究甚少。通过分析环境因子对选择天宝岩国家级自然保护区长苞铁杉林内倒木接触处土壤酶活性的影响,探讨酶活性对倒木分解机制、土壤进程的影响及特定酶活性的时空分布格局。研究结果表明:天宝岩长苞铁杉林内倒木接触处土壤酶活性的变异系数属中高等变异程度,纤维素分解酶活性受环境影响最大,蛋白酶受影响最小;倒木的覆盖有利于提高土壤酶活性,尤其是显著地提高了纤维素酶活性,蛋白酶及脲酶活性随腐烂等级升高而降低,纤维酶活性呈升高趋势;在所有环境因子中,土壤基质环境对土壤酶活性的解释量最大,表明化学基质环境对土壤酶活性的影响不容忽视,土壤酶活性随土壤SOC、TN含量的增加而升高,随海拔升高而降低,越往南坡,土壤酶活性越高。研究揭示倒木分解与土壤酶活性之间相互促进、相互制约,倒木的存在对驱动森林生态系统的碳循环有重要意义。     

小陇山国家级自然保护区次生林分类、排序及演替

在野外调查基础上,采用TWINSPAN和DCA对小陇山林区次生林群落进行了数量分类和排序,从植物群系组成、植物群落与环境的生态关系方面,研究小陇山植被群落的分布格局,用以确定该区次生林演替,并给予合理的环境解释。结果表明:采用TWINSPAN数量分类方法,将植被划分为12个群落类型;DCA排序图明显反映出排序轴的生态意义,第一轴基本上突出反映了湿度变化,沿第一轴从左到右,湿度逐渐增大;第二轴主要表现了温度梯度,沿第二轴从下到上,温度逐渐降低;次生林的演替序列为山杨林→山杨+白桦林→锐齿栎混交林及锐齿栎纯林,其自然恢复演替以锐齿栎林为顶极群落。     

松山自然保护区森林群落的数量分类和排序

根据68个森林群落样方数据,采用双向指示种分析(TW INSPAN)方法,对松山自然保护区的森林群落进行分类和采用除趋势对应分析(DCA)、典范对应分析(CCA)方法进行排序。结果表明:(1)TW INSPAN将该区的森林群落分为13类型;(2)样方的DCA排序及样方和优势种的CCA排序较好地揭示了该区森林群落的分布格局与环境梯度的关系;CCA第一轴明显地反映出森林群落的海拔梯度、枯枝落叶层厚度和土壤深度变化,沿CCA第一轴从左到右,海拔逐渐升高,枯枝落叶层越厚和土壤越深;第二轴与海拔高度和坡度成正相关,而与土壤紧实度成负相关。其中海拔梯度是环境因子中对森林群落起决定性作用的因子。(3)与DCA相比,CCA的排序轴更有利于生态意义的解释,后者能同时反映样方间在种类组成上及环境因子组成上的相似性,表现在排序图中样方较集中,群落间的界线变得较模糊,因此如果排序同分类结合使用,DCA的效果要好于CCA。(4)TW INSPAN分类与DCA和CCA排序的结果,同时表明了该地区森林群落的垂直分布格局。     

Quantitative classification and ordination of forest communities in Pangquangou National Nature Reserve

Quantitative analysis of ecological relationships between vegetation and the environment has become an essential means in the field of research of modern vegetation ecology. In this article, based on data from 84 quadrates, forest communities in this reserve were investigated using TWINSPAN, DCA and DCCA. The results will be helpful in the construction and development of Pangquangou National Nature Reserve. Using TWINSPAN, the forest communities were classified into seven types. The distribution pattern of vegetation reflects the comprehensive influence of environments. The results of DCA and DCCA clearly reflect the relationship between the pattern of forest communities and environmental gradients. The ordination result of DCCA indicates that altitude is more important than other environmental factors because the change of altitude gradient will lead to changes in the temperature and humidity gradients. The first of the DCA ordination axes indicates the humidity gradient, and the second indicates the temperature gradient. All these results show that the main factors restricting the distribution of communities in this reserve are temperature and humidity. The ecological meaning of the ordination axis in DCCA is much clearer than that in DCA, and the species-environment correlation of DCCA is more obvious than DCA. The first DCCA axis indicates the altitude gradient among the communities, while the second is the gradient in aspect and slope among the communities. DCCA ordination can simultaneously express similarities of species and environment. Therefore, the quadrat location in the DCCA ordination figure is much closer than in the DCA.     

Quantitative classification and ordination of forest communities in Pangquangou National Nature Reserve

Quantitative analysis of ecological relationships between vegetation and the environment has become an essential means in the field of research of modern vegetation ecology. In this article, based on data from 84 quadrates, forest communities in this reserve were investigated using TWINSPAN, DCA and DCCA. The results will be helpful in the construction and development of Pangquangou National Nature Reserve. Using TWINSPAN, the forest communities were classified into seven types. The distribution pattern of vegetation reflects the comprehensive influence of environments. The results of DCA and DCCA clearly reflect the relationship between the pattern of forest communities and environmental gradients. The ordination result of DCCA indicates that altitude is more important than other environmental factors because the change of altitude gradient will lead to changes in the temperature and humidity gradients. The first of the DCA ordination axes indicates the humidity gradient, and the second indicates the temperature gradient. All these results show that the main factors restricting the distribution of communities in this reserve are temperature and humidity. The ecological meaning of the ordination axis in DCCA is much clearer than that in DCA, and the species-environment correlation of DCCA is more obvious than DCA. The first DCCA axis indicates the altitude gradient among the communities, while the second is the gradient in aspect and slope among the communities. DCCA ordination can simultaneously express similarities of species and environment. Therefore, the quadrat location in the DCCA ordination figure is much closer than in the DCA.     

人类活动对升金湖国家级自然保护区景观格局的影响

自然保护地通常是重要的生态敏感区域,具有十分重要的生态和社会经济价值,因此维持自然状况,避免人为干扰是日常管理的基本要求.借助遥感手段,快速识别人为扰动引起的景观变化,是加强保护地管理的有效手段.以升金湖国家级自然保护区为研究对象,基于RS和GIS空间分析等技术方法,利用人为干扰度模型,并结合特定人类活动干扰类型的变化...     

Integrating ecophysiology and forest landscape models to improve projections of drought effects under climate change

Fundamental drivers of ecosystem processes such as temperature and precipitation are rapidly changing and creating novel environmental conditions. Forest landscape models (FLM) are used by managers and policy‐makers to make projections of future ecosystem dynamics under alternative management or policy options, but the links between the fundamental drivers and projected responses are weak and indirect, limiting their reliability for projecting the impacts of climate change. We developed and tested a relatively mechanistic method to simulate the effects of changing precipitation on species competition within the LANDIS‐II FLM. Using data from a field precipitation manipulation experiment in a piñon pine (Pinus edulis) and juniper (Juniperus monosperma) ecosystem in New Mexico (USA), we calibrated our model to measurements from ambient control plots and tested predictions under the drought and irrigation treatments against empirical measurements. The model successfully predicted behavior of physiological variables under the treatments. Discrepancies between model output and empirical data occurred when the monthly time step of the model failed to capture the short‐term dynamics of the ecosystem as recorded by instantaneous field measurements. We applied the model to heuristically assess the effect of alternative climate scenarios on the piñon–juniper ecosystem and found that warmer and drier climate reduced productivity and increased the risk of drought‐induced mortality, especially for piñon. We concluded that the direct links between fundamental drivers and growth rates in our model hold great promise to improve our understanding of ecosystem processes under climate change and improve management decisions because of its greater reliance on first principles.     

生态美学视角下宁夏贺兰山国家级自然保护区视觉景观特征评估

景观美学的理论维度已从风景美学延伸至生态美学,为促进生态美学理论在客观法和空间水平上向"数字化+可视化"发展,以宁夏贺兰山国家级自然保护区为例,创新性地提出了利用地理要素构建分类的数字景观模型并借用基于景观生态学的景观格局指数进行视觉景观特征评估的研究框架。在筛选地貌（自然和垂直要素）和土地利用（文化和水平要素）景观要素的基础上,构建了一套景观分类指标体系;通过GIS进行空间叠加分析,识别了研究区域中的440种景观斑块和类型,以此作为视觉景观特征评估的基本单元;基于生态美学理论,构建了视觉景观多样性、自然性和独特性3个视觉景观特征评估指标,借用景观格局指数进行度量并通过FRAGSTATs与GIS可视化;通过SPCA分析得到权重后绘制了视觉景观特征综合评估的空间分布。结果显示,诸多相互作用的景观要素"聚集"在一起产生了不同水平的视觉景观特征,与低水平视觉景观特征有关的景观类型在要素组成上较为复杂,而与高水平视觉景观特征有关的景观类型主要与坡度适中的东南向山谷地貌与荒草地、未成林封育地和乔木林等土地利用的共同作用有关。研究认为,可视化的视觉景观特征评估结果有助于识别需得到保护修复、规划利用及管理协调的景观斑块或类型,有利于增加保护地整体的生态美学价值。     

黑龙江胜山保护区阔叶红松林不同演替阶段径向生长与气候变化的关系

黑龙江黑河为我国红松(Pinus koraiensis)分布的北界, 在研究红松林的生长、演替、分布, 及其对气候变化的响应上有独特的意义。该文通过研究胜山保护区内阔叶红松林的演替系列(软阔叶林、硬阔叶林、阔叶红松近熟林和成熟林4个阶段), 分析了树木径向生长与气候变化的关系在不同演替阶段的差异。结果表明: 从演替早期的软阔叶林到晚期的红松成熟林, 年表统计特征表明树木径向生长对气候波动的敏感性逐步降低。对年轮-气候关系的分析结果也表明气候对树木径向生长的影响随着演替的进展呈现规律性的变化。上年6月和12月的气温与红松成熟林的径向生长显著正相关, 表现出明显的“滞后效应”。红松成熟林的轮宽指数与当年6月气温显著负相关, 而与当年6月降水量显著正相关, 反映出生长季水分对红松生长的限制。上述这些限制作用均随着演替的进展而增强, 但在演替的早期影响不显著。相反, 上年6月降水量与软阔叶林的生长显著负相关, 但该限制作用在演替的中晚期消失。这些差异反映出随着演替的进展, 优势树种对水分的需求逐步提高。滑动相关分析表明研究区近几十年明显的气候干暖化趋势对各林型的生长兼具有利和不利的影响。不同因素综合作用下, 软、硬阔叶林阶段生长尚未产生清晰的长期变化趋势。但由于水分对红松林生长的限制作用增强, 红松林生长明显下降。今后气候进一步干暖化可能对红松林的生长、恢复演替和分布有不利影响。