省域视角下中国森林碳汇空间外溢效应与影响因素

森林碳汇空间相关性与溢出效应对林业产业的区域统筹发展具有重要作用,科学核算各地区的森林碳汇量并分析其空间关联特征是制定差异化碳汇发展政策的重要基础。以森林蓄积量扩展法核算我国31个省(市、自治区)1993—2018年6次森林资源清查期间的森林碳汇量,探究省域间森林碳汇量的相关性特征,并利用空间计量模型分析森林碳汇的外溢效应和影响因素。结果表明：(1)我国整体森林碳汇量不断增加,不同地区的森林碳汇量差别较大。西南省份和东北林区森林碳汇量处于第一梯队,上海和北京碳汇增速较快。(2)研究期间内的Moran′s I指数先呈现倒“V”形的变化特征,之后又以较为稳定的趋势上升,我国各地区的森林碳汇分布存在显著的空间关联性。(3)森林碳汇的空间外溢效应显著,根据空间杜宾模型将外溢效应分解为直接效应、间接效应和总效应。林业管理水平和森林蓄积水平对本地和相邻地区森林碳汇量有正向影响,林业产业发展水平对本地区的森林碳汇量有负向影响。综上,我国各地方政府对差异化林业碳汇政策的制定和执行应兼顾区域因素,以我国林业政策的总体空间规划来综合统筹各区域森林政策,在“山水林田湖草沙”的命运共同体理念引领下,实现林业的...     

基于随机森林模型的茹河流域水沙变化及其影响因素研究

水沙关系不协调已成为制约黄河高质量发展的关键问题,揭示径流量与输沙量变化的主要影响因素,对适应生态经济发展条件下的水土流失治理工作具有指导意义。以茹河流域为研究对象,采用M-K检验和Pettitt检验分析茹河流域1989—2019年水沙变化趋势,运用双累积曲线法定量研究了降雨和人类活动对茹河流域径流量、输沙量变化的贡献率,通过随机森林回归分析探索了影响水沙变化的主控因子。结果表明：(1)茹河流域径流量和输沙量峰值对应情况良好,但在2012年之后径流量和输沙量呈现出明显分异,径流量逐渐增加,输沙量平稳减小。(2)茹河流域径流量突变点为1996年和2003年,输沙量突变点为1996年和2004年,影响期的两个阶段中,人类活动对径流量的贡献率分别为95.95%和77.52%,对输沙量的贡献率分别为78.31%和77.91%。(3)显著影响径流量的因子为农作物播种面积、耕地面积、草地面积和人口密度,显著影响输沙量的因子为植被覆盖度、水利环境投资占比、人口密度和工业总产值。(4)农作物播种面积和耕地面积的变化对径流量的影响均呈显著正相关,草地面积和人口密度对径流量响应关系为显著负相关;植被覆盖度...     

北京市4种城市功能区森林植被涵养水源功能评价及价值估算

本研究对北京市首都功能核心区、城市功能拓展区、城市发展新区和生态涵养发展区进行林分涵养水源功能评价及价值估算,旨在探究提升城市功能区森林水源涵养功能较优林分配置模式。结果表明：（1）北京市森林植被面积2009年为4.00×10⁵ hm²,2014年为4.59×10⁵ hm²,北京市NDVI平均值2009年为0.331,2014年为0.708,北京市森林植被面积总体呈增加趋势。北京市2014年林地绿化调节水量较2009年降低了近1/3,2014年水源涵养功能价值量较2009年分别减少了22.08%和8.24%。（2）生态涵养发展区水源涵养功能年平均能力最强（2.88×10⁸ m³/a）,城市发展新区水源涵养功能年平均能力次之（1.72×10⁸ m³/a）,而首都功能核心区水源涵养功能年平均能力相对最弱,仅1.05×10⁶ m³/a。在针叶林、阔叶林和混交林三种林分类型中,2014年混交林水源涵养功能价值量较2009年增加5.13%,而阔叶林和针叶林分别减少34.93%和55.55%。（3）培育纯林,提高森林覆盖率,对于调节水土资源和保护生态环境具有非常重要的生态意义,而从森林水源涵养功能实物量和价值量考虑,认为混交林比纯林具有更强的水源涵养功能和较优的经济价值。在城市特定的条件下,建立生态与景观相协调的人工植物群落使城市土地资源的利用达到生态、社会、经济三大效益的最佳结合,是提高城市绿地质量的关键所在。     

中国天然林保护工程区森林覆盖遥感监测

天然林资源保护工程（天保工程）自1998年开始实施至2020年底结束,标志着我国林业由以木材生产为主向以生态建设为主进行转变,对天然林资源开展定量监测与评估,有助于全面、及时、科学地评价天保工程对森林资源的保护成效。基于公开发布的土地覆盖产品,利用新的遥感数据合成算法构建了森林类型综合提升方法,生产了一套我国天保工程区的森林覆盖产品,对天保工程区1997年至2020年间的森林覆盖情况开展监测与评估。利用中国森林生态系统定位研究网络数据（CFERN）、森林资源规划设计调查数据和地面调查数据进行精度检验,森林类型的分类精度优于90%。分析结果显示,自天保工程实施以来,工程区的森林覆盖度总体呈恢复性增长趋势,森林覆盖从1997年的30.15%增长到2020年的31.74%,净增长1.59%,其中,长江上游地区森林增长量最高,占全工程区森林增长面积的50.97%。研究结果表明我国天保工程区内森林资源得到有效保护和恢复,天保工程实施效果显著。     

重庆酸雨区马尾松纯林改造对土壤酸化特征及团聚体稳定性的影响

马尾松对酸沉降危害极其敏感,生产实践中往往通过林分改造来应对酸沉降危害。为掌握酸雨区马尾松纯林改造对土壤酸化环境的影响及科学指导经营管理,采用空间代替时间的方法,对重庆铁山坪林场的马尾松纯林及其阔叶化改造后的香樟林、木荷林、马尾松×香樟混交林和马尾松×木荷混交林土壤养分、酸化特征及团聚体稳定性进行研究。结果表明：（1）除木荷混交林的腐殖质层土壤有机碳和全氮含量显著增加外,其他森林类型总体均减少（P<0.05）;香樟林及其混交林的各层土壤全磷和全钾含量均增加,但木荷林及其混交林均减少（P<0.05）。（2）改造为香樟林及其混交林能显著提高土壤pH值、交换性盐基离子含量和盐基饱和度,降低交换性Al³⁺含量,但改造为木荷林及其混交林则总体对土壤酸化特征影响不明显（P>0.05）。（3）木荷林及其混交林淀积层的水稳性大团聚体含量增加,香樟林及其混交林则是微团聚体含量增加（P<0.05）。（4）改造对各森林类型腐殖质层和木荷林淋溶层及淀积层的土壤团聚体稳定性均无显著影响,但能增强马尾松混交林和香樟林淋溶层或淀积层的土壤团聚体稳定性（P<0.05）。综合来看,改造能改变土壤酸化环境,但各森林类型的影响不同,改造为香樟林或其混交林的改善效果总体好于木荷林或其混交林。因而对酸雨区马尾松纯林改造,还应根据改造树种特性及林分特征,科学确定相应的改造方法,尤其应注重改造林分的全过程抚育经营,以营造良好的林下环境。     

基于高光谱数据的互花米草叶片功能性状反演

互花米草成功入侵的关键是其生长繁殖能力以及对环境的适应能力,叶片含水率、相对叶绿素含量、碳氮比、总氮、总磷以及比叶面积等叶片功能性状反应的是互花米草对资源的利用能力以及环境的适应能力。以江苏盐城滨海湿地为研究对象,进行互花米草叶片功能性状与高光谱数据的关系研究。通过对原始光谱数据以及一阶微分转换光谱数据进行主成分分析提取新的主成分变量作为自变量分别建立不同性状的逐步回归、BP神经网络、支持向量机、随机森林4种预测模型,通过比较构建模型的R²以及RMSE选择最优模型,进而基于相关性分析得到的敏感波段构建最优模型,验证其准确性和适用性。研究结果发现：（1）一阶微分数据的建模效果优于原始光谱数据;（2）通过对不同功能性状的预测建模,发现4种模型的预测效果排序为：随机森林>支持向量机>BP神经网络>逐步回归,其中随机森林模型的准确性高、稳定性强,明显优于其他3种模型,而逐步回归模型的效果最差,不适用于互花米草叶片功能性状的高光谱建模;（3）通过对相关性分析得到的敏感波段建立随机森林模型,建模R²均大于0.90,验证R²介于0.73-0.95之间,进一步证实了随机森林模型的准确性和稳定性。研究结果表明,高光谱数据可以作为快速监测互花米草生长状况的有力手段,而随机森林模型可以作为高精度模型实现对互花米草不同叶片功能性状的估测。     

大别山南坡森林植物群落物种多样性及其与海拔因子的关系

大别山地区植物资源丰富,区系组成复杂且起源古老,为连接华东、华北和华中三大植物区系的纽带,也是我国重要的生物多样性保护和水源涵养生态功能区。采用样方法,在大别山南坡的多枝尖、庵基坪和麒麟沟3个地区,沿着不同海拔高度选取了具有代表性的森林植物群落进行研究,从不同植物群落类型和层次的物种多样性、均匀度和丰富度及其与海拔因子的关系等方面,对大别山南坡的森林植物群落物种多样性进行综合分析。结果表明:1. 共记录有植物108科270属449种,划分为20个森林植物群落类型;2. 森林植物群落各层次物种丰富度表现为草本>乔木>灌木;Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数呈现出乔木>灌木>草本;Pielou均匀度指数变化较为复杂;3. 森林植物群落各层次的物种丰富度随海拔升高而下降;Shannon-Wiener指数和Simpson指数也表现为随着海拔升高而下降,但草本层在1400m之后有上升的趋势。Pielou指数在乔木层中表现为随着海拔的升高而下降,在草本层中表现为先下降后出现上升,在灌木层中则随着海拔的升高而上升,但其波动更为剧烈。本研究对大别山南坡森林植被大范围的采样观测研究,能够全面的展现大别山南坡森林植物的种类分布、空间组成等整体概况及其与海拔因子的关系,能为以后大别山南坡生物多样性的保护提供较为全面真实的数据,从而为大别山地区生物多样性的保护和可持续利用提供理论依据和实践意义。     

寒温带地区典型森林类型中外生菌根真菌多样性和群落组成及其影响因素

外生菌根(ECM)真菌可促进宿主植物对土壤中水分和营养的吸收,提高宿主植物的抗逆性及对环境的适应,在森林生态系统的物质循环中发挥了重要作用。为探明寒温带地区ECM真菌多样性和群落组成以及土壤理化因子对真菌群落组成的可能影响机制,采用高通量测序(Illumina Miseq)平台对大兴安岭4种典型森林类型白桦、樟子松、兴安落叶松和偃松的根围土壤ECM真菌群落组成进行了分析。结果表明,4种典型森林类型根围土壤中共获得167个ECM真菌可操作分类单元(OTUs),隶属于2个门、4个纲、10个目、24个科、36个属。在门水平上,担子菌门(Basidiomycota)真菌的相对丰度占96.4%,子囊菌门(Ascomycota)真菌占3.6%。在属水平上,红菇属(Russula,30.2%)、丝膜菌属(Cortinarius,17.1%)、Piloderma(9.6%)、棉革菌属(Tomentella,7.2%)、丝盖伞属(Inocybe,7.2%)和蜡壳耳属(Sebacina,6.2%)的相对丰度均>5.0%,是该地区的优势ECM真菌类群。不同森林类型的优势ECM真菌在属水平上的组成存在显...     

准确理解和量化森林水源涵养功能

公认的森林水源涵养功能是指森林通过调节蒸散的组分和总量、保护和改善土壤结构、提高土壤入渗和削减地表径流、促进壤中流形成和地下水补充等水文过程而产生的消减河川洪水径流、增加枯水期径流、稳定水资源供给的利于经济社会发展的有益作用。但是,这种简单定义忽略了森林对总径流量的调节作用,因此会常常引出对森林水文效益的一些误解。研究认为,森林水源涵养服务功能或效益与森林水文调节作用关系密切但却是不同的概念。混淆二者的内涵是导致不能准确理解和合理评价森林水文影响的重要原因。森林水源涵养效益有很大时空差异,在量化和评价时需对比参照生态系统并考虑经济社会发展的水安全需求。量化森林水文调节作用方法的共同原则是赐除森林以外的其它因素影响,从而确定森林本身的水文影响。大面积森林恢复虽然对减少灾害性的中小洪水有积极作用,但各地的森林水源涵养功能并不一致,还会随时间而变,也时常存在不同水源涵养功能指标的矛盾。造林或再造林不一定会产生补充地下水、提高枯水期径流及增加年径流总量的效益。相反,不合理的造林与经营可能产生不利的水文影响。我们呼吁生态学和水文学研究机构及自然资源管理部门应尽快联合,统一定义森林水源涵养服务功能...     

茂兰喀斯特森林植物物种丰富度的垂直分布特征及环境解释

茂兰喀斯特峰丛地貌森林是目前罕见的一类原生性强、人为干扰少的非地带性森林生态系统,与常态地貌地带性森林生态系统相比差异大。该研究采用典型样地调查方法对茂兰喀斯特森林海拔在620～910 m之间的垂直样带11个样方进行调查,分析研究区顶级群落物种丰富度的垂直梯度变化特征,并用冗余分析(RDA)法分析环境因子对物种丰富度的影响,以明确垂直梯度上物种丰富度与环境因子的关系,为喀斯特自然森林生态系统的维持与恢复、保护与管理提供理论基础。结果表明：(1)该调查茂兰喀斯特峰丛共记录有维管植物511种,隶属于124科272属。(2)单因素方差分析表明,该群落不同生活型的丰富度之间存在极显著差异(P<0.01);LSD多重比较分析表明,群落丰富度水平表现为总体>灌木层>草本层>乔木层。(3)随海拔梯度的升高,群落总物种丰富度和草本层物种丰富度与海拔呈显著负相关关系(P<0.05),乔木层丰富度和灌木层丰富度与海拔无明显规律。(4)冗余分析表明,土壤C/N/P的解释率达到58%,是影响物种丰富度的主要因素。