中国西南山地喀斯特与非喀斯特森林的生物量与生产力比较

利用1989—1993年中国西南5省区(广西、贵州、云南、四川包括重庆、湖南)森林清查资料,估算和分析了1968个样点森林的生物量和净第一性生产力特征与空间分布格局,重点比较喀斯特森林与非喀斯特森林生物量与生产力的差异.结果表明:中国西南地区森林平均总生物量为148.66 t.hm-2,净第一性生产力达到9.64 t.hm-2.a-1;喀斯特森林的生物量(124.33 t.hm-2)小于非喀斯特森林(163.48 t.hm-2),而喀斯特森林的生产力(8.67t.hm-2.a-1)总体上也小于非喀斯特森林(9.56 t.hm-2.a-1),但在不同的省份中存在差异;作为西南山地的主要森林类型,亚热带和热带的针叶林与山地针叶林、亚热带常绿阔叶林和常绿落叶阔叶混交林中,喀斯特森林的平均生物量(122.95 t.hm-2)和生产力(8.77t.hm-2.a-1)也均低于非喀斯特森林(分别为152.88 t.hm-2和9.92 t.hm-2.a-1);天然林和人工林中的生物量和生产力同样表现出喀斯特森林低于非喀斯特森林的特征.这种差异说明喀斯特生境严酷,在相同的生物气候条件下,喀斯特土层的浅薄和地下水的渗漏胁迫限制了喀斯特森林的生长和生物量积累.     

磷添加对中亚热带2种森林类型土壤微生物群落组成的影响

以福建省三明市格氏栲自然保护区米槠(Castanopsis carlesii)天然林土壤和杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林土壤为研究对象,通过不同梯度(对照CT-0 g·kg-1、低磷LP-0.1 g·kg-1、高磷HP-0.6 g·kg-1)磷添加室内培养实验,采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析法,研究磷添加对中亚热带米槠天然林和杉木人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响,结果表明:1)施磷除显著提高总磷和有效磷含量外,亦显著增加土壤pH和可溶性有机碳的含量;2)土壤微生物生物量和群落组成对磷添加的响应因施磷量和森林类型不同而不同,其中高磷处理显著增加杉木人工林和米槠天然林土壤微生物PLFA,杉木人工林增幅大于米槠天然林。低磷处理仅显著增加杉木人工林土壤微生物PLFA,对米槠天然林土壤微生物生物量影响不显著;磷添加显著增加杉木人工林土壤革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的比值(GP/GN),对2种森林土壤真菌与细菌比(F/B)影响不显著。该研究表明米槠天然林转变成杉木人工林后,养分流失,加剧了磷限制。因此适当施磷有利于杉木人工林可持续经营。     

天然林和人工林生物量对温度和降水变化的响应是否存在差异？以欧亚大陆两针松为例（英文）

对天然林和人工林在生产力和稳定性方面的比较研究一直是森林生态学的重要研究内容之一。森林砍伐导致人工林逐步取代了天然林,在此背景下,研究全球气候变化下森林碳储存能力的变化就显得非常重要。本文在跨大陆水平上以两针松(Pinus L.)为例首次回答了这个问题。本文使用作者收集的有关欧亚大陆森林的单树生物量结构数据库,对1880株天然林林木和1967株人工林林木的数据进行了相关研究。基于林木生物量结构的原始数据、一月平均温度和年平均降水量等,采用多元回归模型,研究了温度与降水对森林生物量的影响。结果发现,随着一月温度和降水量的增加,同等规模和同等树龄的天然林和人工林地上和茎生物量均有所增加,但这种关系仅对枝条部分的生物量有效,而对树叶生物量的影响应具体问题具体分析;同时,人工林的所有组成部分的生物量均高于天然林树种的生物量,但在林木的不同组成部分之间这种差别的程度有所不同,并且主要取决于一月的温度水平,而与年降水量关系不大。当然,在建模的各个环节都存在许多不确定性,本文的结论只是对影响林木生物量的气候因素的初步认识。     

森林转换对土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的影响

对中亚热带米槠天然林转换为米槠人工林后,两林分土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的变化及其影响因素进行研究。结果表明,森林转换后,土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳分别平均下降28.8%、11.0%(P0.05)。米槠天然林和米槠人工林0~10 cm土壤可溶性有机碳含量分别为306 mg·kg-1、209 mg·kg-1,分别占土壤有机碳的0.71%、0.91%;10~20 cm分别为210 mg·kg-1、158 mg·kg-1,分别占土壤有机碳的0.71%、0.88%;两林分0~10cm土层微生物生物量碳分别为508 mg·kg-1、460 mg·kg-1,10~20 cm土层微生物生物量碳分别为373 mg·kg-1、327 mg·kg-1。米槠天然林和米槠人工林中的土壤可溶性有机碳、微生物生物量碳在不同季节表现出极显著差异(P0.01),两林分土壤可溶性有机碳最高值出现在秋季,最低值出现在冬季;而微生物生物量碳夏秋季显著高于春冬季(P0.05)。     

中国陆地植被净第一性生产力及季节变化研究

利用植被指数与植被吸收的光合有效辐射比例之间的线性关系,由1992年4月～1993年3月12 个月的1 km AVHRR NDVI资料及同期地面气象资料确定地表植被吸收的光合有效辐射,然后由光能利用率得到植被净第一性生产力(NPP).为了更准确计算NPP,本文还考虑了温度及土壤水分条件对光能利用率的影响,最后得到我国陆地植被年NPP分布图,并对中国陆地植被净第一性生产力分布情况的季节变化及不同植被类型的NPP季节变化进行了初步研究.结果表明,我国NPP的分布主要受水分条件的影响,呈从东南到西北递减的趋势,全国年总净第一性生产力约为2.645×109tC.     

中亚热带地区森林土壤真菌生物量及影响因子研究

为了解中亚热带地区不同植被类型土壤真菌生物量特征及影响因子,采用玻璃珠细胞破碎提取麦角甾醇法对福建省建瓯市万木林自然保护区内米槠天然林和杉木人工林土壤真菌进行研究,结果表明：1）米槠天然林和杉木人工林0~10 cm土层真菌生物量均显著高于10~20 cm土层。2）相同植被类型,随着海拔高度增加,米槠天然林0~10 cm和10~20 cm土层真菌生物量分别由1.34 mg·g^-1和0.63 mg·g^-1增加到3.28 mg·g^-1和1.46 mg·g^-1,增幅分别达到144.8%和131.7%,但只有0~10 cm土层差异显著。3）不同植被类型,米槠天然林0~10 cm和10~20 cm土层真菌生物量均显著高于杉木人工林相应土层,分别是杉木人工林的1.65和1.91倍。真菌生物量与土壤理化因子的相关分析结果表明：中亚热带地区森林土壤真菌生物量主要受pH值、土壤有机碳、硝态氮、总氮和C/N的影响,表现为真菌生物量与总氮呈显著正相关,与土壤有机碳和C/N呈极显著正相关,与pH值和硝态氮呈极显著负相关。     

长白山森林植被NPP主要影响因子的敏感性分析

对影响森林植被净第一性生产力的主要因子进行敏感性分析是准确估计NPP的需要。本文以长白山自然保护区为例,利用敏感性矩阵,对北部生态系统生产力模拟模型的三个主要输入因子——叶面积指数、温度和降水量,分别分析了各单一因子对森林植被NPP的敏感性,并建立敏感性分析矩阵。分析结果表明,在长白山自然保护区,森林植被的NPP与叶面积指数呈正相关 ,与温度呈负相关,与降水量无明显相关关系。同时,还统计了不同森林植被类型的NPP对输入参数的敏感性,得出了针叶林对环境的适应性最强、生长最稳定的结论。     

川西米亚罗林区云杉天然林与人工林的群落特征比较

云杉林是四川西部山区重要的群落类型,为了解云杉天然林和人工林在物种组成、物种多样性以及群落结构等方面的差异,促进该区域植被的恢复与重建,我们设置典型样地对两种林型进行了详细调查,通过比较分析表明:在川西米亚罗林区,林龄在30 a左右的云杉林,其天然林乔木层、灌木层的物种数以及其所属科、属数均明显比人工林多一些,而草本层物种数相差不大;但从物种多样性指数方面看,除天然林乔木层物种多样性要明显高于人工林外,二者在灌木层和草本层上无显著差异.天然林和人工林乔木层的生长状况无显著差异,天然林灌木层物种的平均密度和平均高度要显著大于人工林,平均盖度则没有显著差异;草本层各群落特征指标在两种林型之间没有显著差异.但是天然林乔木层、灌木层和草本层的物种个体数在不同样地之间的变幅均要比人工林小.物种相似性指数的比较表明,天然林与人工林内物种组成较为一致,没有显著差异.     

森林转换对不同土层土壤碳氮含量及储量的影响

森林转换是影响森林碳氮储量的重要因素。研究森林转换对土壤碳氮的影响,对明确生态系统碳氮循环动态具有重要意义。对由中亚热带常绿阔叶天然林转换而成的阔叶天然次生林(BL)与杉木人工林(CF)不同土层的有机碳(SOC)、氮(TN)含量以及储量进行研究,探讨森林转换对地下土壤碳氮储量的影响及其影响因素。结果表明:(1)相同土层,阔叶天然次生林的SOC含量、TN含量高于杉木人工林,分别在0～40 cm各土层与0～20 cm各土层之间均具有显著性,相同森林类型下SOC含量与TN含量垂直拟合关系均以幂函数拟合效果最好,R~2均达到0.9以上,可以为当地碳氮含量估算提供依据,土壤碳氮比(C/N)均随土层深度增加而下降。(2)森林转换后0～100 cm碳氮储量(SCM、SNM)阔叶天然次生林高于杉木人工林。土壤碳氮在2种林分的差异主要集中在0～10 cm,且阔叶天然次生林显著高于杉木人工林。(3)相关分析显示土壤SOC、 TN含量与土壤容重呈显著负相关,与C/N之间呈极显著正相关(P0.01)。研究表明:森林土壤碳氮储量主要集中在0～10 cm土层,天然林转换为杉木人工林后,土壤碳氮含量降低,不利于森林碳氮储量的积累,因此要加大对天然林的保护。     

关中-天水经济区土地利用变化对净第一性生产力影响测评

净第一性生产力是表现陆地生态过程的关键参数,土地利用变化深刻影响区域的净第一性生产力。选取关中-天水经济区为研究区域,尝试对30 m精度的1980-2011年4期9月份左右Landsat 7的遥感影像以及CASA模型来估算关中-天水经济区的净第一性生产力,并用2011年遥感图像解译获得该年的土地利用数据,以及土地利用变化情况。在此基础上分析土地利用变化对净第一性生产力的影响,并且对关天经济区各县市净初级生产力进行了对比和分析。结果表明：1980-2011年,关中-天水经济区土地利用耕地、林地、居民建筑用地变化明显,南部秦岭山区多为林地与草地,净第一性生产力高达625.37 g C·m-2·a-1,而关中平原与天水地区人口居住区与开垦区净第一性生产力明显下降,最低达47.78 g C·m-2·a-1,人为的开发与利用土地降低了区域的净第一性生产力。所以,要继续施行落实退耕还林政策,控制城镇用地较大速度的扩增,以保持好区域的生态服务功能。     

森林生态系统健康评价指标在中国的应用

1IntroductionDuring recent two decades, the idea of "health" as an appropriate paradigm to assess the condition of ecosystems, is watchword of contemporary ecosystem management. The phrase "forest ecosystem health" has been used with increasing frequency in the context of forestry and natural resource management. Many scientists give the definitions from socio-economic and ecological perspectives (Rapport, 1992; USDA Forest Service, 1993; O'Laughlin, 1996; Allen, 2001). Forest health is a …     

Forest ecosystem health assessment and analysis in China

Based on more than 300 forest sample plots surveying data and forestry statistical data, remote sensing information from the NOAA AVHRR database and the daily meteorological data of 300 stations, we selected vigor, organization and resilience as the indicators to assess large-scale forest ecosystem health in China and analyzed the spatial pattern of forest ecosystem health and influencing factors. The results of assessment indicated that the spatial pattern of forest ecosystem health showed a decreasing trend along latitude gradients and longitude gradients. The healthy forests are mainly distributed in natural forests, tropical rainforests and seasonal rainforests; secondarily orderly in northeast national forest zone, subtropical forest zonation and southwest forest zonation; while the unhealthy forests were mainly located in warm temperate zone and Xinjiang-Mongolia forest zone. The coefficient of correction between Forest Ecosystem Health Index (FEHI) and annual average precipitation was 0.58 (p<0.01), while the coefficient of correlation between FEHI and annual mean temperatures was 0.49 (p<0.01), which identified that the precipitation and temperatures affect the pattern of FEHI, and the precipitation's effect was stronger than the temperature's. We also measured the correlation coefficient between FEHI and NPP, biodiversity and resistance, which were 0.64, 0.76 and 0.81 (p<0.01) respectively. The order of effect on forest ecosystem health was vigor, organization and resistance.     

森林生态系统健康评价指标及其在中国的应用

根据1995～1998年的遥感资料、1980～1997年全国气象资料以及1949～2001年的森林统计资料以及全国300多个森林样地调查资料，在生态系统健康理论基础上，以活力(V)、组织结构(D)和恢复力（R)为评价指标，对中国森林生态系统的健康状况进行了评价，并对中国森林生态系统健康的空间格局进行了分析。我国森林生态系统健康指数高的区域主要分布在热带雨林季雨林以及天然林分布的区域，而蒙新林区和暖温带林区的健康指数较低，且由南到北逐渐降低。温度和降水对森林生态系统健康的空间格局有较大的影响。通过生态系统健康指数与活力、组织结构和抵抗力的相关分析可知，抵抗力对生态系统健康影响最大，其次是组织结构，影响力最小的是活力。     

Response of the water use efficiency of natural vegetation to drought in Northeast China

Drought has become a problem that is universally faced by global terrestrial ecosystems. Northeast China is located in a region sensitive to global climate changes, and one of the main impacts of climate changes in Northeast China is manifested as drought in growing seasons. This study analyzes the spatio-temporal evolution law of the water use efficiency (WUE) of the main natural vegetation (i.e., cold-temperate coniferous forests, temperate pine-broad-leaved mixed forests, warm-temperate deciduous broad-leaved forests, and grasslands) in Northeast China based on public MODIS data products, including MCD12Q1, MOD15A2H, MOD16A2, and MOD17A3H, and meteorological data from 2002 to 2013. The influence of drought events on the WUE of different vegetation types and their response to drought events are also investigated. The study findings are as follows: (1) drought in Northeast China frequently occurs in the regions stretching from 114.55°E to 120.90°E, and the percentage of drought area among the forests is lower than that among the grasslands during these years; (2) the annual average WUE of the natural vegetation ranges from 0.82 to 1.08 C/kg^-1H₂O, and the WUE of forests (0.82 to 1.08 C/kg^-1H₂O) is universally higher than that of grasslands (0.84 to 0.99 C/kg^-1H₂O); (3) in 2008, the regions where the WUE in drought conditions is higher than that in normal water conditions account for 86.11% of the study area, and a significant linear positive correlation is found between the WUE in drought conditions and the WUE in normal water conditions, whereas the degree of drought does not influence the WUE of the natural vegetation in an obviously linear manner; and (4) the WUE for the cold-temperate coniferous forests and temperate pine-broad-leaved mixed forests with a high ET or low NPP is more likely to rise in drought conditions; the WUE for the grasslands with a low Evapotranspiration (ET), Net Primary Production (NPP), and Leaf Area Index (LAI) is more likely to rise in drought conditions; and the ET, NPP, and LAI have no significant influence on the WUE for the warm-temperate deciduous broad-leaved forests in drought conditions. This study contributes to improving the evaluation of the influence of drought on natural ecosystems.     

NPP vulnerability of the potential vegetation of China to climate change in the past and future

Using the Integrated Biosphere Simulator, a dynamic vegetation model, this study initially simulated the net primary productivity (NPP) dynamics of China’s potential vegetation in the past 55 years (1961–2015) and in the future 35 years (2016–2050). Then, taking the NPP of the potential vegetation in average climate conditions during 1986–2005 as the basis for evaluation, this study examined whether the potential vegetation adapts to climate change or not. Meanwhile, the degree of inadaptability was evaluated. Finally, the NPP vulnerability of the potential vegetation was evaluated by synthesizing the frequency and degrees of inadaptability to climate change. In the past 55 years, the NPP of desert ecosystems in the south of the Tianshan Mountains and grassland ecosystems in the north of China and in western Tibetan Plateau was prone to the effect of climate change. The NPP of most forest ecosystems was not prone to the influence of climate change. The low NPP vulnerability to climate change of the evergreen broad-leaved and coniferous forests was observed. Furthermore, the NPP of the desert ecosystems in the north of the Tianshan Mountains and grassland ecosystems in the central and eastern Tibetan Plateau also had low vulnerability to climate change. In the next 35 years, the NPP vulnerability to climate change would reduce the forest–steppe in the Songliao Plain, the deciduous broad-leaved forests in the warm temperate zone, and the alpine steppe in the central and western Tibetan Plateau. The NPP vulnerability would significantly increase of the temperate desert in the Junggar Basin and the alpine desert in the Kunlun Mountains. The NPP vulnerability of the subtropical evergreen broad-leaved forests would also increase. The area of the regions with increased vulnerability would account for 27.5% of China.     

我国低硒带典型景观植物硒的研究

本研究在我国低硒带的东北端和西南端分别选取了针阔叶混交林景观和云南松林景观,并且在低硒带内的克山病和大骨节病非病区与东南非病带选取了落叶阔叶林景观和马尾松林景观为对照景观,系统地采集了上述各不同景观的主要植物和土壤,对硒进行了分析。结果发现,在我国低硒带的东北瑞和西南瑞景观的主要植物含硒量显著地低于对照景观,同时景观内土壤硒也明显地低于划分我国低硒生态景观的阈值,从天然植物的角度进一步对我国低硒带客观存在这一科学论断进行了补充。     

海南岛中部山区热带天然林与人工橡胶林土壤特性对比研究

通过调查取样,对比分析了海南岛中部山区天然林地及林地转变为橡胶林后的土壤物理和化学性质差异.结果表明:(1)不同林地对砂、粉粒和黏土粒度分布的影响显著,天然林地0～30 cm、30～60 cm和60～120 cm三个深度的土壤的物理性黏粒含量均高于人工林地.(2)天然林地和人工橡胶林三层的土壤容重和田间持水量均存在显著差异,天然林地0～30 cm和30～60 cm的土壤田间持水量大于人工橡胶林.(3)两种林地的上、中、下三层土壤的有机质、全氮、碱解氮均有很大差异.天然林地土壤上层( 0～30 cm)有机质     

免灌人工梭梭林生长与土壤水分变化的耦合关系

为了研究古尔班通古特沙漠荒漠-绿洲过渡带区域龟裂土立地条件下免灌人工梭梭林生态特征,探讨林分的最佳建植密度,对莫索湾1983—2021年38 a集水造林地初始种植梭梭、梭梭自然更新苗及不同坡位的土壤水分进行了调查,研究了梭梭生长对密度差异的响应,同时分析了各林地土壤水分的变化特征,探讨了梭梭生长与土壤水分的关系,以期为人工梭梭林的营建与可持续性提供科学依据。结果表明：（1） 当梭梭造林密度为6 m×3.5 m时（480 株·hm^-2）,母树存活率最高。随造林密度增大,母树保存率与梭梭自然更新比逐渐下降;母树保留密度越大的林地,其长势越差、生物量越低;盖度、郁闭度越高的林地,阻碍浅层土壤水分的补给,导致梭梭更新苗长势及生物量越差。（2） 梭梭母树的林木生长与其根部140~280 cm深度土壤含水量之间均呈显著负相关（P<0.05）,且主要利用根部140~240 cm土壤水分,对比3个林地可知该层土壤水分含量越高的林地,其母树的长势越好、生物量越高。（3） 当母树保留密度为360株·hm^-2（株行距4 m×7 m）时,梭梭长势较好、整体生物量最高,林下植被更为丰富,林地土壤水分条件相对较好。综上所述,在该地区进行集水造林时,保持该密度更有利于免灌人工梭梭林结构稳定、持续发挥防风固沙效益。     

东北地区植被分布全球气候变化区域响应

根据东北地区生态气候环境和生物地理规律对Holdridge生命地带分类系统进行修正,将东北地区植被分为寒温带湿润森林、寒温带潮湿森林、温带湿润森林、暖温带湿润森林、温带半湿润森林草甸草原、温带半湿润草甸草原、温带半干旱典型草原、暖温带半湿润草甸草原和暖温带半干旱典型草原等9 个生命地带并分析了其空间分布特征。运用大气环流模式分析东北地区由于温室气体增加导致的气候变化趋势。以此为基础评价东北地区植被分布的区域响应。全球气候变暖情景下,东北地区暖温带和温带范围明显扩大,而寒温带范围缩小甚至退出东北地区,植被分布界限显著北移;同时湿润区面积减少半湿润区和半干旱区扩大,导致森林面积缩小草原面积扩大。     

基于树轮资料重建森林净初级生产力的研究进展

森林净初级生产力(NPP)反映了森林植被固定和转换光合产物的能力,表示了森林碳汇功能强度,也是评价森林植被的演替状况以及陆地生态系统承载力的主要指标。基于遥感、清查资料等方法估算NPP已经取得了一些进展,但传统的研究方法受限于观测(调查)年份,难以有效获取长时间尺度的区域森林种群或群落年际NPP。树轮资料较为有效地反映了历史时期森林植被的逐年生长状况,从而在估算高精度且长时间尺度区域森林种群及群落NPP中具有较大的优势。本文对利用树轮资料重建区域森林NPP的两种主要方法进行了总结,第一种方法主要是依据树轮资料提供的立木逐年生长量进行生物量以及NPP的估算;第二种方法则是利用树轮指数与其他植被指数的相关性间接反演过去时间段区域森林群落NPP的变化。上述两种估算NPP的方法均存在较多的限制性,未来利用树轮资料估算NPP的时空精度仍有待提高。