林窗干扰与森林群落演替

林窗干扰是影响森林群落演替的一个重要因素。该文从林窗干扰和森林群落演替理论及林窗对森林群落微环境、植物入侵和定居、群落结构、群落演替的影响等方面简要介绍了当前国内外有关林窗干扰与森林群落演替的研究现状和研究前景。     

气候变化对森林演替的影响

森林演替是森林生态动力源驱动下森林再生的生态学过程,自20世纪初建立群落演替理论以来,演替研究成为生态学研究中的热点．客观准确地认识森林演替规律,研究森林演替动力学机理及其模型,是科学管理森林生态系统的需要;对于天然林保护工程与森林植被的恢复重建,具有重要的理论与实际意义．干扰是森林循环的驱动力,导致森林生态系统时空异质性,是更新格局和生态学过程的主要影响因素．它可改变资源的有效性,干扰导致的林隙是森林循环的起点．回顾了目前演替研究的几种方法,即马尔科夫模型、林窗模型(GAP)、陆地生物圈模型(BIOME)和非线性演替模式．介绍了气候变化对森林演替的影响;并在已有成果的基础上,提出了目前研究存在的问题及未来的发展方向．     

干扰对动物传播森林植物种子有效性影响的研究进展

干扰在森林生态系统中普遍存在,并影响森林的更新和演替.动物传播种子是种子更新的必经阶段,其对森林干扰的响应在一定程度上能够预测未来的森林群落组成和结构变化,对于明确森林演替方向具有重要意义.本文论述了森林干扰对动物传播种子有效性(包括动物传播种子的数量和质量)影响研究的生态学意义,全面揭示了自然干扰(火干扰、林窗干扰等)和人为干扰(生境破碎化、狩猎、采伐等)对动物传播种子数量、传播距离以及传播后幼苗更新影响的研究进展,指出干扰通过影响动物种群动态,进而造成动物传播种子数量发生了改变,动物传播种子的距离对干扰的响应基本表现出轻微负相关;干扰对传播后幼苗更新的影响结果因干扰类型的不同而复杂多变,干扰迹地环境因子的变化也影响着传播后的种子萌发和幼苗更新.干扰对动物传播种子有效性影响研究中存在的问题,主要表现为火干扰迹地恢复过程、增益性的干扰(如抚育、间伐、林窗)等对种子传播有效性影响研究的匮乏,以及忽略了温带森林内的干扰对动物传播种子的影响等.今后,应开展干扰对种子传播有效性的长期研究;对于干扰多发地带的森林,应高度重视增益性干扰影响动物传播植物种子的研究.     

林隙干扰对森林生态系统的影响

林隙干扰通过改变森林微生境异质性和群落演替进程,对森林物种组成、林分结构和系统功能产生重要影响。本研究评述了有关林隙干扰对森林生态系统影响的最新研究进展,从物种生物学特性和环境因素两个方面分析了林隙干扰对森林物种组成变化的影响规律,基于群落组件和群落架构阐述了林隙干扰对森林结构的作用关系,梳理了林隙干扰对森林生态系统功能的影响机制。基于已有研究的分析和目前森林生态系统经营亟需解决的问题,提出未来研究所需关注的重点领域和问题: 林隙面积阈值确定方法;林隙闭合机制;林隙干扰对森林生态系统过程的影响;林隙干扰与森林生产力的关系。林隙干扰在促进物种更新和提升森林结构复杂性等方面具有优势,因此本研究可为我国低产低效人工林改造提供科学依据。     

林窗研究进展

本文从林窗的形成、林窗内微环境特点、林窗内树木更新、以及树轮分析与干扰重建,阐述了国内外在该领域的研究动态和取得的成果,以期推动和促进我国的林窗研究工作。根据欧美学者的研究报告,林窗的面积不仅与林冠和树径的大小成正比,而且与树木的倒伏方式有关;林窗的形成与特征主要受制造林窗树林的种类、树龄、海拔和气候带等因素的影响。林窗内微环境特点随林窗的大小、形状、纬度及所处位置的不同而变化。林窗是推动森林演替和更新的重要因素之一,林窗的形成、大小影响和控制着林内树种的组成和树木的更新。树轮分析可用于检测树木的生长释放,研究表明,在样本数量较大时,树木生长释放对重建过去的森林干扰是很有用的。     

天童国家森林公园主要森林植被过去30年的动态变化

在气候变化和人类干扰的双重影响下,植被的演替和发展是生态学研究的热点之一,也是关系到人类社会可持续发展的一个重要问题.以浙江天童国家森林公园6种森林植被类型(典型常绿阔叶林的3个亚群丛、常绿落叶阔叶混交林、常绿针叶林和毛竹林)为研究对象,对比分析1982年和2012年其物种组成、群落结构和物种多样性等变化特点.结果表明:30年间群落的整体空间格局保存完好,群落分布未发生质的变化,主要优势植物种类变化不大;群落中幼树所占比例上升,小径级个体增多,群落更新状况良好且自然更新能力增强;乔木层物种多样性增高,常绿成分增加,灌木和草本层物种多样性下降.在过去30年里,随着温度上升,该地主要森林群落呈正向演替趋势,表明天童森林群落受到了较好的保护,也表明气候变化与常绿阔叶林的演替和发展存在一定的潜在正相关.     

植物自然更新研究进展

植物自然更新是一个复杂的生态学过程,它对种群的增殖、扩散、延续和群落稳定及演替具有重要的作用,是植被动态研究的热点。目前国内外在这方面的多数研究主要从更新过程中的某一或几个阶段入手,分析各生态因子对更新的影响,或从林窗、火烧、动物等干扰对自然更新影响的角度揭示植被自然更新的机制。本文从植物自然更新方式、干扰对更新的影响及群落的更新等方面进行了总结,并提出了今后该领域的研究建议。     

林窗干扰研究

林窗是森林生态系统中一种普遍存在的现象,无论是健康的系统还是已经受到过度干扰的系统,林窗作为森林生态系统发展的重要驱动力,影响着森林的物种组成、结构以及森林的演替方向。因此,林窗研究能够为受干扰森林生态系统的恢复提供理论指导,并为森林生态系统的管理提供科学依据。本文从总结有关林窗的基本理论入手,重点介绍了近年来对林窗概念、基本特征、林窗产生后的生境条件变化以及生物对林窗环境变化的响应等研究概况,并对目前林窗研究的手段以及热点问题进行了总结,以期为今后的相关研究提供参考。     

四川缙云山森林群落林窗边缘效应的研究

 本文运用Shannon—Wiener物种多样性指数、Simpson生态优势度指标以及边缘效应强度指数,对缙云山亚热带森林群落林窗的边缘效应现象进行了初步研究。29个林窗样地不同部位上述指标的测定表明用物种多样性指数拟合边缘效应测度通式,缙云山亚热带森林群落林窗的边缘效应强度值为1—3左右;而用生态优势度值拟合边缘效应强度测式,则上述边缘效应强度值为0.1一1.2左右。研究表明林窗边缘区由于边缘效应的作用有增大物种多样性的趋势。而林窗面积、所处坡向以及林窗所在的森林群落类型,都对处于不同发育阶段的林窗的边缘效应强度具有影响。在此基础上,本文对林窗边缘效应强度的变化规律、效应性质、测定意义以及对森林营造和优化管理上的作用进行了一定探讨。     

长白山地区天然赤松林群落学特性的研究

对赤松群落的组成。生活型谱,更新,演替及主要类型林分的生长特点等的分析结果表明：长白山地区的天然赤松林群落种类组成简单,缺乏固有种,群落尚处于演替的初级阶段,干扰行为将严重地影响着群落的演替方向;更新种群呈弱度的聚集型空莘格局,且缺乏演替层;榛子－赤松林的生产力较高,胡枝子－赤松林,草类－赤林次之,杜鹃－赤松林生产力最低。此外,文章还对不同类型的林分的经营措施提出了建议。     

西双版纳热带次生林林窗干热季气温分布特征的初步分析

利用西双版干热季次生林林窗的温度观测资料,探讨了林窗４方位的气温时空变化特征。由于林窗不同区域所受太阳辐射的影响不同,加之林缘热力效应的综合作用,林窗中存在明显的气温差异,特别是最高气温差异显著;气温最高值和气温日较差最大值不在林窗中央而出现在林窗东侧林缘树冠垂线处。     

西双版纳干季晴天次生林林窗气温时空分布特征

利用西双版纳干季(12月、4月)次生林林窗的温度观测资料,探讨了晴天林窗4方位的气温的空气变化特征。由于林窗的不同位置所受太阳辐射的影响不同,加之林缘热力效应的综合作用,林窗中存在明显的气温差异,特别是最高气温差异显著;气温最高值和气温日较差最大值不在林窗中央而出现在林窗东侧林缘树冠垂线外。这势必造成林窗不同区域热量传输的不同,形成林窗小气候的差异。其结果可为进一步研究森林林窗小气候及有关生态学现象提供基础。     

西双版纳热带次生林林窗小气候要素的时空分布特征

利用西双版纳雾凉季和干热季热带次生林林窗的小气候垂直观测资料,探讨了昼间林窗区域树表温、气温、水汽压及相对湿度的时空分布和变化规律,指出在林窗区域,林窗边缘不仅具有显著的热力效应,同样具有明显的水汽效应。并由此构成了林窗区域立体空间的环境异质性,其结果对深入探讨林窗区域的热量、水汽传输,小气候的形成机制,生物多样性和更新等问题均具有重要意义。利用西双版纳雾凉季和干热季热带次生林林窗的小气候垂直观测资料,探讨了昼间林窗区域树表温、气温、水汽压及相对湿度的时空分布和变化规律,指出在林窗区域,林窗边缘不仅具有显著的热力效应,同样具有明显的水汽效应。并由此构成了林窗区域立体空间的环境异质性,其结果对深入探讨林窗区域的热量、水汽传输,小气候的形成机制,生物多样性和更新等问题均具有重要意义。     

热带次生林林窗不同热力作用面特征分析

利用热带次生林林窗边缘树表温和林窗区域地表温的观测资料,探讨了昼间林窗各热力作用面的热力效应及其变化规律,通过分析林窗边缘树表温和林窗地表温的变化,指出在林窗区域林窗边缘墙面是林冠面,林窗地面,林内地面之外的亲的第4热力作用面;各个热力作用面的热力效应随季节,位置和时刻的不同有着明显差异,在受浓雾影响的上午,林窗地面热力作用较强,在中午和下午林窗东侧林缘壁面,林窗东侧－东北侧地面的热力作用显著,中乖以林窗地面作用较强;而下午则以林窄边缘墙面作用较强,各个较力作用面的热力特征和相互作用将制约林窗的热力变化,影响植物的生长。     

暖温带山地森林的小气候研究

本文探讨了暖温带山地落叶阔叶混交林和油松林不同梯度的气温、湿度、土壤温度的日变化特征,不同季节的分析结果表明：１．落叶阔叶林夜间始终存在气温随高度增加而增加（第１梯度＞第２梯度＞第３梯度＞第４梯度）的辐射逆温现象。油松林夜间林内气温观测值始终低于林冠以上值。２．在生长季的不同时期,人工油松林的林内气温（林地以上２ｍ和４ｍ）的日间波动程度和振幅都高于林冠以上（林冠顶以上０．５ｍ和２．５ｍ）。而在生长季中期,充分发育的落叶阔叶林林冠能够明显地缓减林内气温波动和振幅。３．两类林分各梯度的气温一般均在正午后２～３小时内达到高峰,而早晚较低,具有明显的日变化特征。４．落叶阔叶林林冠以上２．５ｍ处的水汽压及相对湿度始终低于林地以上４ｍ（林下灌木层以上２．５ｍ）处的同期值,具有比油松林更强的增湿效应。     

西双版纳望天树林林窗小气候特征研究

 对西双版纳望天树林林窗小气候要素的季节变化、水平差异进行了观测研究,并对比分析了两个大小不同林窗内温度垂直分布状况、相对湿度差别。结果表明：大林窗内温度、湿度、光照的日变化均比林内大;大林窗中央光照强度为林内的10倍以上,太阳总辐射量、净辐射量为林内的5倍以上,大林窗中央的蒸发耗热量大于林内,且均占各自净辐射的较大比例(70％～80％),干季大林窗内温度、湿度日变化比雨季剧烈,大林窗内具有两个加热层(幼苗冠层、地表),小林窗仅有一个加热层(幼树冠层),且前者的加热强度大于后者,相对湿度日变化则是大林窗内较剧烈。     

热带季节雨林林窗边缘不同热力作用面热力效应的季节变化特征

通过对热带季节雨林雾凉季和湿热季昼间林窗区域不同热力作用面的热力效应初步分析,指出在西双版纳,不论是雾凉季还是湿热季,热带季节雨林林窗边缘壁面均具有不可忽视的热力作用,且由于受林缘树木的影响,热力效应较强的东侧,北侧林缘壁面最大区域出现位置高于次生林林窗,而强度小于次生林林窗,显示了林窗边缘壁面的热力效应除与太阳高度角,太阳辐射的时间长短和强度有关之外,林窗边缘树木高度也是不可忽视的因子,其结果可为进一步研究林窗小气候形成机制提供研究基础,为研究林窗更新及生物多样性问题提供科学参考。     

Vegetation effects on microclimate in lowland tropical forest in Costa Rica

The temperature and atmospheric humidity in a tropical lowland rain forest in Costa Rica were measured in order to assess the microclimate in different forest environments. Two disturbed sites, a single tree fall gap (400 m²) and an 0.5 hectare clearing, were compared for periods up to two years after disturbance. Two locations in primary forest, the canopy and understory, were also monitored. Temperatures were highest in the clearing, intermediate in the canopy and gap which were similar, and lowest in the understory. Vapor pressure deficits (VPD) were highest in the clearing, followed by the canopy, the gap and the understory. With regrowth of the vegetation in the gap and clearing sites, the temperatures and vapor pressure deficits significantly decreased. After 1 year, the microclimate at seedling height in the clearing resembled that of the gap, and after two years the microclimate of the gap was very similar to that of the understory. Seasonal differences in temperature and VPD were small compared to differences caused by changes in the stature of the vegetation.     

Detection of seasonal variability in microclimatic borders and ecotones between forest and savanna

Along eight forest-savanna transects, the borders, the width of associated ecotones, and the depth-of-edge influence (DEI) towards the forest interior were determined on the basis of microclimatic parameters. The analysis focused on the seasonal variability of microclimate at the forest-savanna ecotone that has so far rarely been investigated. The study was located in an intact mosaic of semi-deciduous forests and savanna in the Comoé National Park (north-eastern Ivory Coast). The microclimatic parameters air temperature, air humidity, and vapor pressure deficit were measured from the dry season (February) until the rainy season (September) during five measurement periods (MP). Borders and ecotones including their confidence intervals were determined by a border-and-ecotone detection analysis, which is based on non-linear regression analysis. The ecotone limits were interpreted as DEI towards the two habitats. During the dry season, the microclimatic border between forest and savanna was located further towards the forest interior than during the rainy season. This may be caused by different foliation patterns of tree species at the forest interior and the forest boundary, with the latter being completely defoliated during the dry season. In addition, the variability of microclimatic parameters was higher and differences between forest and savanna were less pronounced during the dry season. The minimum DEI towards the forest interior was 27.4±15.5 m for air humidity in the rainy season (MP-5). The maximum DEI of 137.3 ±138.3 m occurred for air temperature in the dry season (MP-1). The average DEI for all microclimate parameters and MPs was 50.5 m. These DEI values are similar to observations from temperate and tropical forest boundaries in the literature. As microclimate borders proved to shift over the seasons, detailed knowledge of species’ responses to this variability appears to be essential for predicting concomitant dynamics of forest core areas.     

Growth and vitality of epiphytic lichens

 We tested the hypothesis that changed microclimate at induced forest edges causes reduced growth of epiphytic lichens. Two foliose, green algal lichens were transplanted to the lower canopy of a mature Picea abies forest at six distances (2, 6.25, 12.5, 25, 50 and 100 m) from a clearcut. The biomass growth in Platismatia glauca (6.2% in 16 months) was 41% higher than in Lobaria pulmonaria (4.4%). We found no growth reduction near the forest edge. In contrast, the highest growth in both species occurred within 12 m from the edge. Further, fluorescence and chlorophyll measurements showed that lichen vitality was unaffected by distance from edge. The light intensity was 4.3 times higher at the edge than in the interior during the growing season, but there were only minor differences in air temperature and relative humidity. Monitoring of thallus water content revealed clear differences in both number and length of wetting and drying cycles. However, the total time with water content sufficient for photosynthetic activity was only slightly higher at the edge. The data thus indicate that our gradient in microclimate was too small to significantly affect lichen growth, and that lichens are largely metabolically inactive when large edge-interior contrasts in microclimate occur. Lichen response to forest edge microclimate results from intricate interactions among several biotic and abiotic factors. Linking data on lichen growth, microclimate and thallus water content with physiological measurements provides a framework for future studies of the mechanisms behind abiotic edge effects. Received: 15 April 1996 / Accepted: 21 June 1996