大气CO2浓度升高对森林食叶昆虫的潜在影响

评述了大气CO₂浓度升高对森林食叶昆虫的影响,昆虫对森林取食为害水平的潜在变化,以及研究中的主要实验方法.大气CO₂浓度升高通过引起叶片化学变化进而影响食叶昆虫个体的取食和生长;但物种对环境变化反应的特异性、植物化学对高浓度CO₂的反应强度、昆虫对植物生理变化的敏感性和适应性、研究周期的长短、其它环境因子的协同效应以及不同实验中植物生长条件和研究方法的差异均将影响昆虫反应的方向和强度;CO₂气体浓度增高本身可能不足以对食叶昆虫个体的新陈代谢构成影响;大气CO₂浓度升高也可能影响森林食叶昆虫种群的大小.     

增温对川西亚高山针叶林内不同光环境下红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响

 川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分, 也是研究全球变化对森林生态系统影响的重要森林类型。开展亚高山针叶林不同树种对气候变暖响应差异的研究, 可为预测未来气候变暖背景下亚高山针叶林植被组成和森林动态提供科学依据。我们以川西亚高山针叶林两种主要树种——红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究材料, 采用开顶式增温法(Open-top chamber, OTC)模拟气候变暖, 研究了增温对全光条件和林下低光环境中(约为全光的10%)生长的红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响。在人工林环境下, OTC使增温框内平均气温和地表温度分别升高了0.51和0.33 ℃; 而在林外空地处, OTC使二者分别升高了0.69和0.41 ℃。研究结果显示, 增温总体上促进了两种幼苗的生长和生理过程, 并促使幼苗将更多的生物量投入到其同化部位——叶, 使幼苗的根冠比(R/S)显著降低。增温通过增加叶片的光合色素含量和表观量子效率等光合参数, 促进了幼苗的光合过程和生长。然而, 增温对两种幼苗生长和生理的影响效果与植物种类及其所处的光环境有关。增温仅在林外全光条件下显著影响红桦幼苗的生长和生理过程。岷江冷杉幼苗对增温的响应与红桦相反, 即增温仅在林下低光环境下对岷江冷杉幼苗的生长和生理过程有明显促进作用。这种响应差异可能赋予这两种植物在未来气候变暖背景下面对外界环境变化时具有不同的适应能力和竞争优势, 从而对亚高山针叶林生态系统物种组成和森林动态产生潜在影响。     

碳供给与碳利用对树木生长的限制机制

树木生长固碳过程使森林生态系统成为减缓大气CO₂浓度升高的一个巨大而持续的碳汇。根据树木可利用碳的状况, 限制树木生长的机制可分为碳供给限制和碳利用限制。许多环境因子交互作用, 共同影响树木的碳供给与碳利用, 因而很难量化碳供给和碳利用活动及其对环境变化敏感性对树木生长的影响。因此, 从碳供给与碳利用角度揭示环境变化对树木生长影响的生理机制, 对于预测全球变化背景下树木生长及森林碳汇功能至关重要。为此, 该文介绍了树木生长碳供给与碳利用限制争议的相关背景; 从碳供给与碳利用角度探讨了叶损失、干旱和低温等胁迫条件限制树木生长的生理机制; 提出该领域今后应优先研究的3个问题: (1)探索非结构性碳水化合物(NSC)储存形成的调控机制, 确定什么情况下以及多大程度上树木通过主动降低生长而将光合产物优先分配给NSC储存; (2)加强碳利用活动研究, 系统测定光合产物在其碳利用组分的分配(特别是根系及其共生微生物活动); (3)开展树木碳代谢、矿质营养与水分生理的互作研究, 充分认识树木碳、水和养分耦合关系及对树木生长的影响。     

碳供给与碳利用对树木生长的限制机制

树木生长固碳过程使森林生态系统成为减缓大气CO_2浓度升高的一个巨大而持续的碳汇。根据树木可利用碳的状况,限制树木生长的机制可分为碳供给限制和碳利用限制。许多环境因子交互作用,共同影响树木的碳供给与碳利用,因而很难量化碳供给和碳利用活动及其对环境变化敏感性对树木生长的影响。因此,从碳供给与碳利用角度揭示环境变化对树木生长影响的生理机制,对于预测全球变化背景下树木生长及森林碳汇功能至关重要。为此,该文介绍了树木生长碳供给与碳利用限制争议的相关背景;从碳供给与碳利用角度探讨了叶损失、干旱和低温等胁迫条件限制树木生长的生理机制;提出该领域今后应优先研究的3个问题:(1)探索非结构性碳水化合物(NSC)储存形成的调控机制,确定什么情况下以及多大程度上树木通过主动降低生长而将光合产物优先分配给NSC储存;(2)加强碳利用活动研究,系统测定光合产物在其碳利用组分的分配(特别是根系及其共生微生物活动);(3)开展树木碳代谢、矿质营养与水分生理的互作研究,充分认识树木碳、水和养分耦合关系及对树木生长的影响。     

沈阳城市森林小气候特征的研究

研究了沈阳城市森林不同生长期小气候温湿日变化特征.结果表明,城市森林不同生长期气温日变化趋势是早晨气温最低、午后气温最高,但受森林生态环境的影响,最高峰比太阳辐射峰值迟滞约2 h.一年四季气温日变幅为森林停止生长期(休眠期)＞生长季前期＞生长季后期＞生长季中期.森林生长季前期、中期、后期土壤温度为白天高于夜间,而停止生长期(休眠期)为夜间高于白天.不同生长期土温日振幅为上层(20 cm)＞中层(40 cm)＞下层(80 cm),而同一层不同生长期的土温日振幅为土层深20 cm时,生长季前期＞生长季后期＞停止生长期(休眠期)＞生长季中期;土层深＞40 cm(80 cm)时,生长季前期＞停止生长期(休眠期)＞生长季后期＞生长季中期.城市森林空气相对湿度日变化与气温和地温日变化则夜间的空气相对湿度高于白天,但不同生长期相对湿度值日变化为生长季中期＞生长季后期＞停止生长期(休眠期)＞生长季前期.     

大兴安岭北部林区景观格局变化及其影响分析

人为干扰影响着景观格局变化的速率和方向 ,这在景观格局变化过程中的作用越来越大 ,同时景观格局的变化也对人类活动产生了重大影响。通过对大兴安岭北部林区的景观多样性指数、优势度指数等一系列景观指数来研究该地区森林景观格局的变化 ,简要分析了格局变化产生的影响。结果表明 ,大兴安岭森林景观中 ,人为干扰使森林景观短时期内多样性增加、森林的优势度降低 ;景观向破碎化趋势发展 ;景观格局的变化对环境和人类活动产生了重大影响 ,森林向不可持续方向发展 ,因此应该进行合理的人类活动使森林可持续发展。     

森林木质藤本数量过度增长的机制与生态效应

木质藤本是维持森林物种多样性的组成部分。近年来，热带、亚热带森林尤其是次生林内的木质藤本数量的过度增长给森林的恢复和健康发展造成了威胁。至今，国内尚少有研究对森林木质藤本过多的现象、增长机制与生态效应进行综合认识。该文梳理国内外相关文献，从木质藤本数量增长的机制与生态效应进行分析和总结，综合相关研究认为：(1)木质藤本数量的增长与干旱化加剧、大气CO₂浓度上升、自然干扰和森林破碎化有关，在环境变化的情况下，木质藤本在形态、行为、生理等方面比树木更具优势，表现为更快的生长速率、更强的繁殖力和可塑性以及资源利用效率。(2)木质藤本主要通过遮荫胁迫、资源竞争和机械压力与损伤等方式对树木造成影响。(3)木质藤本过度增长在个体水平上会阻碍树木生长、生殖并引起树木死亡，在群落水平上会改变物种组成、降低多样性，在生态系统水平上会降低森林碳储量，改变碳、矿质养分和水分循环过程等。因此，建议结合野外长期监测与控制实验开展木质藤本数量动态与环境变化关系、森林干扰对木质藤本生长的影响、木质藤本对环境变化的响应及适应机理、木质藤本数量过度增长的生态效应评价研究。同时，应积极探索合理的森林...     

森林碳利用效率研究进展北大核心CSCD

植物碳利用效率(CUE)指净初级生产力与总初级生产力的比率,它不仅反映了植被生态系统将大气中CO2转化为生物量的能力和固碳潜力,而且可确定呼吸对植被生产力的影响。CUE是比较不同生态系统碳循环差异的重要参数,了解生态系统CUE有助于分析陆地生态系统是碳源还是碳汇,对于预测全球变化和人类干扰对森林碳收支的影响具有重要意义。我国在森林CUE研究方面还十分欠缺。该文在介绍森林CUE计算方法和测定技术的基础上,综述了植被、气象、森林经营等因子对森林CUE的影响,得出主要结论:(1)关于不同森林植被类型CUE变化有两种截然相反的观点,即:恒定CUE和变量CUE。越来越多的研究支持第二种观点,不同生态系统、不同森林类型、不同物种和植物发育阶段的CUE存在较大差异,森林CUE较灌丛和草地低,落叶林比混交林和常绿林具有较高的CUE,热带森林CUE通常低于温带森林,CUE与植被演替和林龄相关,森林地上、地下部分和不同组织的CUE不同,以树干为最高;(2)植被的CUE与气温相关,全球尺度上,森林植被年平均CUE与年平均气温呈抛物线关系,温带、寒带、干旱地区植物呼吸的温度适应驱动其较高的CUE;CUE随着降水量的增加而减少,在水分充足或过剩的地区保持不变;光照减弱降低维持呼吸系数,增加生长呼吸系数,导致植物CUE降低,生长在高光照下的植物CUE高于低光照下的植物;(3)CO2浓度升高引起植物CUE的升高或降低,也有人认为CO2浓度升高对森林CUE没有影响,CO2浓度升高对CUE的影响可能取决于树木年龄或基因型;(4)生长在土壤瘠薄、低温、干旱等胁迫环境下的植物CUE通常比生长在适宜环境下的植物具有较大的可塑性,施肥、灌溉和择伐等管理措施影响森林CUE;(5)植物CUE具有明显的季节变化,温带森林以春季CUE为最高。建议今后森林CUE研究应着重围绕以下3个关键问题:(1)从不同空间尺度和生态系统层次,探讨森林CUE的变异特征及其驱动机制;(2)从不同时间尺度,探讨森林CUE动态过程与机制;(3)森林CUE对气候变化的响应与适应。     

天山东西部雪岭云杉径向生长对气候变暖的响应差异

运用树木年轮气候学方法,研究了天山东西部森林上下限雪岭云杉(Picea schrenkiana)树木生长与气候因子的关系,以期揭示不同地区雪岭云杉径向生长对气候因子响应的差异及气候变暖影响下雪岭云杉的敏感性。结果表明:(1)昭苏地区年轮年表的统计特征更显著,比哈密地区树木径向生长对气候因子的响应更敏感;(2)2个地区树木生长受温度与降水的综合影响,从西部到东部,森林下限树木径向生长与温度的响应由显著正相关转为显著负相关;而森林上限树木生长与降水的关系由显著负相关转变为显著正相关;(3)进入快速升温阶段,气候条件对昭苏和哈密地区森林下限雪岭云杉生长的影响增强,而对哈密地区森林上限雪岭云杉生长的影响减弱;(4)随着温度升高,昭苏森林下限和哈密森林上下限的雪岭云杉径向生长与气候因子的关系均出现了显著变化。快速升温后,4月温度对哈密森林上限树木径向生长的促进作用显著增加,6月温度对昭苏和哈密森林下限树木生长的抑制作用显著增加,而对哈密森林上限树木生长的促进作用显著减弱;5和6月份降水分别对昭苏森林下限和哈密森林上限雪岭云杉径向生长的促进作用显著增加;4月温度和10月降水对哈密森林下限树木生长的抑制作用显著减弱。昭苏森林上限降水能够满足树木生长,气温升高对树木生长与气候因子关系的影响不显著。     

基于生长测量仪监测的亚热带地区马尾松多时间尺度径向变化及其与环境因子的关系

树干径向变化的多尺度研究提供了树木生长及其和环境因子关系的详细信息,有助于准确评估全球气候变化背景下森林生态系统碳汇变异。以往树干径向变化研究主要集中在温带和热带地区,且大多数研究方法基于时间分辨率较粗的树木年轮法,然而缺少亚热带地区高时间分辨率树干径向变化的研究。利用树干径向变化记录仪连续监测亚热带地区马尾松13个月的树干径向变化动态,探索不同时间尺度树干径向变化规律及与环境因子的关系。结果表明：（1）在日尺度,马尾松径向变化模式为白天收缩夜晚膨胀,秋冬季节夜晚膨胀没有春夏季明显。（2）在季节尺度,马尾松树干径向变化可分为4个时期,其中3-8月是主要生长月份,4月是累计生长量最大的月份。（3）在日尺度上,相对湿度和饱和水汽压亏缺是调节马尾松径向变化主要环境因素;在季节尺度上,土壤温度对树干径向变化的影响大于空气温度,降水量与相对湿度等水分因素对树干径向生长的促进作用在生长季中后期更为明显。研究结果有助于深入理解亚热带季风气候区树干径向变化及其对环境变化的响应,为气候变化背景下亚热带地区的植树造林设计和森林可持续管理提供依据。     

海南岛尖峰岭热带山地雨林采伐迹地更新群落的初步分析

 海南岛西南部热带山地雨林采伐迹地上的更新群落大多数是以闽粤栲占优势的森林植被。本文以尖峰岭为例,对热带山地雨林不同采伐方式迹地上更新的群落进行了群落数量特征、种群年龄结构的分析。同时从林业生产的角度,评定了群落的更新质量,并提出了热带山地雨林适宜的采伐方式和群落更新的抚育管理方法。     

The parable of Green Mountain: Ascension Island, ecosystem construction and ecological fitting

Aims To use the ecosystem on Green Mountain, Ascension Island, to illustrate aspects of ecosystem construction and function as well as possible mitigation of human caused global environmental change. Location Ascension Island, tropical south Atlantic. Main conclusions The cloud forest on Green Mountain is a man-made system that has produced a tropical forest without any coevolution between its constituent species. This has implications for the way we think about ecosystems and provides a striking example of Janzen's idea of ‘ecological fitting’. This system provides ecosystem services, such as carbon sequestration, and illustrates the possible role of man-made ecosystems in the mitigation of global warming.     

Effects of Logging on the Diversity of Lianas in a Lowland Tropical Rain Forest in Hainan Island, South China

Lianas are an integral part of tropical forest ecosystems, which usually respond strongly to severe disturbances, such as logging. To compare the effect of different logging systems on the lianas diversity in tropical rain forest, we recorded all lianas and trees ≥1 cm dbh in two 40-year-old forest sites after clear cutting (CC) and selective cutting (SC) as well as in an old-growth (OG) lowland tropical rain forest on Hainan Island in south China. Results showed that OG contained fewer liana stems and lower species richness (stems: 261, richness: 42 in 1 ha) than CC (606, 52) and SC (727, 50). However, OG had the highest Fisher's α diversity index (17.3) and species richness per stem (0.184). Species composition and dbh class distribution of lianas varied significantly with different logging systems. The mean liana dbh in OG (22.1 cm) were higher than those in CC (7.0 cm) and SC (10.4 cm). Stem twining was the most frequent climbing mechanism represented in the forest, as shown by the greatest species richness, abundance, basal area, and host tree number with this mechanism. The percent of host tree stems ≥4 cm dbh hosting at least one liana individual in SC (39%) was higher than CC (23%) and OG (19.5%). Large host trees (dbh≥60 cm) were more likely to be infested by lianas in SC and OG. Our study demonstrated that logging disturbance could significantly change the composition and structure of liana communities in the lowland tropical rain forest of south China.
     

雾灵山落叶阔叶林采伐迹地物种多样性和植物种群动态变化研究

在对永久样地连续５ 年定位观测的基础上,应用Ｓｈａｎｎｏｎ 物种多样性和均匀度指数,研究了雾灵山落叶阔叶林采伐前后更新苗木、草本植物和灌木群落的物种多样性、群落均匀度和种群动态变化．结果表明,在林分采伐后的４ 年内,迹地上苗木的物种多样性和群落均匀度指数均高于伐前林分．从无到有并迅速繁衍的树种为山杨,伐前林分中有林木存在,但迹地上缺乏幼苗的树种为油松．灌木的物种多样性和均匀度指数呈增加趋势．始终处于优势的树种为锦带花和胡枝子,后期迅速繁衍的树种为山楂叶悬钩子．草本植物的物种多样性和群落均匀度指数均是在林分采伐后第３ 年达到最大值,第４ 年开始下降．主要草本植物种群的动态变化可归纳为８ 种类型．阳性植物充分发育,阴性或耐荫植物逐渐衰退,是草本植物种群最明显的表现．     

Desiccation Tolerance and Global Change: Implications for Tropical Bryophytes in Lowland Forests

Global change puts an increasing pressure on tropical forests and their inherent diversity by the risk of longer droughts and drier microclimatic conditions within the forest. How organisms will respond is uncertain, especially for organisms highly depending on their microclimatic environment such as bryophytes. An adequate tolerance to desiccation is important to face these changes, however, little is known for tropical bryophytes. We investigated for the first time the desiccation tolerance of epiphytic bryophytes from contrasting microsites at the tropical lowland forest in French Guiana. Using chlorophyll‐fluorescence (F_v/F_m) as an indicator of recovery, we tested: (1) desiccation tolerance for short (3 d) and long (9 d) desiccation events; (2) different desiccation intensities; and (3) recovery by rehydration with water vapor. Species from the canopy were well adapted to desiccation events. Thirteen of 18 species maintained more than 75 percent of their photosynthetic capacity after recovery at the strongest desiccation treatment of 9 d at 43 percent relative humidity (RH). In contrast, species from the understory were sensitive and withstood desiccation only at humid conditions of 75 percent RH and higher. The photosystem of the studied bryophytes was reactivated efficiently in equilibration with water vapor only—a yet neglected phenomenon in bryology. A novel introduced desiccation tolerance index allows global comparison of desiccation tolerances and highlights the sensitivity of understory species. Our results suggest that decreasing humidity caused by climate change and forest degradation could be a concerning threat for understory species.     

A Comparison of the Soil Water,Nutrient Status,and Litterfall Characteristics of Tropical Heath and Mixed‐Dipterocarp Forest Sites in Brunei1

Two of the main hypotheses to explain the distribution and special characteristics of tropical heath forest are nutrient and water limitation. A study was undertaken to investigate both factors on two sites under tropical heath forest (Badas Forest Reserve) and mixed‐dipterocarp forest (Andulau Forest Reserve) in Brunei. Soil water potentials were monitored at depths of 20, 50, and 90 cm over wet and dry periods for five months at each site. The results showed the mixed‐dipterocarp forest site to be drier at 50 cm depth compared to the tropical heath forest site. There was no significant difference in water potentials between sites at 20 or 90 cm. Nutrient concentrations in the soil solution were monitored at the same depths over a seven‐month period at the same sites. A 12‐month litterfall study was also undertaken to monitor nutrient returns from the canopy at each site. The results of both studies suggest that the tropical heath forest site is poorer in nitrogen, but richer in calcium, than the mixed‐dipterocarp forest site. The results for phosphorus are less clear, but do not suggest that its limitation is a significant factor at the tropical heath forest site compared to the mixed‐dipterocarp forest site. Phosphorus and magnesium concentrations in the soil solution showed a strong positive correlation with sliding 30‐day rainfall totals at both sites.     

采伐干扰对长白山核桃楸林生物多样性的影响研究

运用Gleason丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Cody指数和重要值,对长白山核桃楸林不同采伐方式下的生物多样性及变化进行了研究。结果表明,采伐干扰下群落中草本层的植物多样性和重要值变化最大,α多样性和β多样性指数均在皆伐地表现最高,择伐地次之,未采伐地最低;在重要值上,择伐和皆伐后,草本层植物的种类组成和重要值排序明显不同于对照地。从形式上来讲是采伐方式不同引起了多样性的变化,但其实质是光照条件改变所致;从时间尺度上考虑,是时间边缘效应的结果。同时,核桃楸更新苗数量的调查表明,皆伐地内高的多样性指数和核桃楸幼苗的充分发育均是受光因子作用的结果,它们二者之间并无必然的因果关系。     

长白山阔叶红松林不同采伐强度与森林病害的发生

长白山阔叶红松林不同采伐强度与森林病害的发生袁志文,王庆礼,代力民,钟兆康,赵敏（中国科学院沈阳应用生态研究所１１００１５）ＤｉｆｆｅｒｅｎｔＣｕｔｔｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓａｎｄＩｎｃｉｄｅｎｃｅｏｆＦｏｒｅｓｔＤｉｓｃａｓｅｓｉｎＢｒｏａｄＬ...     

中国热带森林植被类型研究历史和划分探讨

热带森林是我国森林植被的重要组成部分,明确其森林植被类型分类对于生物多样性维持机制研究和保护管理等都具有重要意义。该文以中国热带森林植被分类研究中存在的问题为出发点,通过阐述我国各省区植被类型分类的研究历史,在综合考虑多种生物和非生物影响因素的基础上,提出一个新的热带森林植被类型分类框架以供探讨。结果表明:(1)尽管针对我国热带森林的分布范围和群落特征等都已开展了诸多研究,但对我国热带森林植被类型的划分依据和分类体系仍存在争议。(2)尽管我国的热带森林都处于季风气候区带内,但许多热带地区的森林植被类型并不只是受季风影响,而是气候带、关键气候因子、地形、土壤反馈和物种适应等多种因素共同作用的结果。(3)我国的热带森林植被包括5个植被型,即非典型性热带雨林、热带季雨林、热带山地雨林、热带山顶苔藓矮林(热带云雾林)和热带针叶林,其中热带季雨林植被型包含4种植被亚型[热带落叶季雨林、热带半落叶(半常绿)季雨林、热带常绿季雨林和热带石灰岩(石山)季雨林]。(4)阐明了上述热带森林植被型和植被亚型在我国各省区的分布情况,并提出未来有必要对人工恢复后的热带森林进行评估和植被类型划分。综上所述,该文提出一个新的热带森林植被类型分类框架,以期为今后基于不同地区开展热带森林比较研究提供参考。     

长白山阔叶红松林结构多样性的初步研究

在林业可持续发展的背景下,对森林实施生态系统管理,必须保护和维持森林的生物多样性。这就要求在森林调查和经营过程中增加林分结构多样性方面的内容,因此必须充分认识森林结构包括的内容,并研究制订简便实用的结构多样性指标。本文采用目测分层盖度结合无样地点四分法取样进行林分结构因子调查,设计了一套简便的林分结构指标体系,并对长白山红松阔叶混交林及其次生林进行了林分结构多样性的测定研究。结果表明：基于分层盖度构建的林分垂直多样性指数和水平结构异质性指数,可以较好地表示林分的基本结构特征,同时借助点四分法测定的物种多样性指数和对倒木、站干、林隙等的统计,可以较全面地描述阔叶红松林的林分结构因素。应用该方法测定不同的原始林样地的林分结构,得到的林分结构指标与其他林分结构因素的描述,同常规林学调查结论一致并更全面;同时对不同采伐方式的林分结构进行了测定,结合相应的常规指标测定对比,表明该结构指数不但能较好地表示群落的空间结构特征,同时也能对比不同经营方式对林分结构造成的影响,如择伐方式比皆伐方式对林分的结构影响相对较小而且结构恢复时间较短,从而说明对阔叶红松林这种复层异龄混交林的森林类型而言,择伐是一种更适合的通过结构调控进行生态系统管理的方式。在对生态系统进行经营管理过程中,采用该方法能有效地说明林分的垂直结构复杂性和水平结构异质性及重要的林分结构因子存在状况,因而更适合当前森林生态系统管理的要求。文章进一步分析了林分结构指标待改进的部分与研究方向。