长江上游地区主要森林植被类型蓄水能力的初步研究

论文在收集长江上游各类森林林冠层、枯落物层和土壤层等3个水文生态功能作用层资料的基础上,根据山地气候带和群落生活型将长江上游森林归并为14个植被类型,对其降水截留规律和蓄水能力进行了综合评价。在森林综合蓄水能力中,土壤层和枯落物层持水量占了绝大部分比例,土壤非毛管孔隙度对森林蓄水能力具有决定作用,可以利用凋落物现存量和土壤非毛管孔隙度来评价和估算枯落物和土壤蓄水的综合能力。在长江上游各类森林植被中,常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、铁杉、槭、桦林、云杉林、冷杉林和硬叶常绿阔叶林具有较强的持水能力,这些植被在长江上游高山峡谷区山地垂直带中广泛分布,对整个流域水源涵养和水土保持具有重要作用。因此,在长江上游实施天然林保护和退耕还林工程等生态建设具有重要意义。     

基于多时相MODIS数据的四川省森林植被类型信息提取

森林植被类型信息对于生态的保护、规划和建设具有重要的意义。论文针对单一时相遥感数据在提取森林植被类型信息方面的局限性,探讨了基于多时相MODIS遥感数据实现提取主要森林植被类型信息的方法。将四川省的森林植被划分为常绿落叶混交林、常绿阔叶林、常绿针叶林、落叶阔叶林、落叶针叶林5 种类型。通过对其年内生长差异的分析,选取多时相（2005 年1 月9日、2 月26 日、4 月22 日、7 月19 日和10 月23 日）特征数据,利用光谱和时相特征知识建立了常绿林、落叶林和针叶林的提取模型;通过特征组合与逻辑判断,实现了5 种植被类型信息的提取,提取精度总体达到84%,植被类型最低精度达到76%。研究表明,该方法可以节约大量的人力、物力和财力,在大范围的植被类型调查与监测方面具有较大的应用价值。该研究表明,四川省2005 年的森林覆盖率为28.43%。各类型按所占百分比由高到低的排序为落叶阔叶林、常绿针叶林、常绿阔叶林、落叶针叶林和常绿落叶混交林。该数据对四川省森林植被的保护和利用具有重要的应用价值。     

中国东部典型森林生态系统蒸散及其组分变异规律研究

森林蒸散包括植被蒸腾、土壤蒸发、冠层截留蒸发三个组分,在陆地生态系统水分循环及能量流动研究中占有重要地位。论文基于Priestley-Taylor Jet Propulsion Laboratory Model （PT-JPL）模型,估算温带针阔混交林、人工常绿针叶林、亚热带常绿阔叶林三个典型森林生态系统2003-2008年蒸散（组分）;在模拟结果基础上揭示了蒸散（组分）的季节变异规律及主控因子。结果表明：①PT-JPL模型在中国东部森林生态系统蒸散及其组分估算中具有较高的稳定性和可靠性;②蒸散（组分）季节变化特征明显,不同森林生态系统类型变化规律差异较小,但主控因子存在较大差异：温带针阔混交林蒸散和植被蒸腾季节变异主要由净辐射和增强植被指数（EVI）共同控制,而亚热带人工常绿针叶林和亚热带常绿阔叶林主要受净辐射影响;EVI和饱和水汽压差（VPD）是土壤蒸发季节变异的主控因子,截留蒸发的季节变化则主要受VPD影响。     

井冈山重要森林生态系统碳密度对比

采用生物量模型与实际测量相结合的方法,从植被层(包括乔木与林下植被)、枯落层和土壤层(表层1 m)比较了井冈山5种重要森林生态系统碳密度. 结果表明:①森林生态系统平均碳密度为29.047 kg/m2,常绿阔叶林>针阔混交林>人工杉木林>落叶阔叶林>毛竹林;②土壤碳密度平均值为22.453 kg/m2,占森林总碳密度的77.3%,5种森林类型土壤碳密度排序与总碳密度相同,且差异较小;③植被层碳密度差异最大,针阔混交林碳密度最大(12.039 kg/m2),是碳密度最小的落叶阔叶林(1.322 kg/m2)的9.1倍;④乔木层碳密度排序为针阔混交林>常绿阔叶林>人工杉木林>毛竹林>落叶阔叶林,乔木地上碳密度占乔木总碳密度的61.4%(人工杉木林)～75.8%(落叶阔叶林);⑤灌木层总碳密度差异大,常绿阔叶林和落叶阔叶林的灌木总碳密度分别为最大(0.153 kg/m2)和最小(0.027 kg/m2),前者是后者的5.6倍,灌木地上碳密度占灌木总碳密度的78.3%(针阔混交林)～81.0%(常绿阔叶林);⑥草本层总碳密度差异较小,在0.074 kg/m2(人工杉木林)～0.108 kg/m2(毛竹林)之间,地下碳密度略高于地上;⑦枯落层碳密度最低,不同森林类型间枯落层碳密度差异不大,在0.064～0.084 kg/m2之间.      

NPP增长驱动下的中国森林生态系统碳汇

森林生态系统能够有效地吸收大气中的CO2,在一定程度上缓解全球变暖的压力。生态系统固碳能力取决于两个关键因素：NPP的增长强度与碳周转时间。本文通过对遥感监测到的森林生态系统NPP增长趋势进行校正,结合森林样地实测数据得到的碳分配系数与周转时间,建立了中国森林生态系统碳周转模型,并模拟了1982～1999年森林生态系统的碳汇量及其年际变化。结果表明：1982～1999年,我国森林生态系统的平均碳汇量为0.051 PgC a^-1,其中植被的碳汇量为0.034 PgC a^-1,凋落物的碳汇量为0.013 PgC a^-1,土壤的碳汇量为0.004PgC a^-1;不同森林类型中,常绿针叶林和常绿阔叶林的碳汇贡献最大,落叶针叶林和针阔叶混交林贡献最小;进一步分析表明森林植被的固碳效率显著地受到碳周转时间的控制。     

华西雨屏区典型人工林对降雨过程中NH_4~+-N和NO_3~--N的过滤作用

氮沉降已成为河流、湖泊及城市等生态系统的主要污染威胁因素之一,森林生态系统能从林冠、地被和土壤自上而下截留过滤大气降雨中的NH+4-N和NO-3-N,是区域大气环境污染生态防治的重要途径.选取华西雨屏区几种典型人工林森林生态系统为研究对象,采用定位监测与室内分析相结合的研究方法,于2011年4—12月对大气降水、穿透雨、树干茎流、地表径流和地下渗滤NH+4-N和NO-3-N的含量与分配进行了研究.结果表明:观测期内40次降雨总雨量为492.72 mm,NH+4-N和NO-3-N的总沉降量分别为13.248 kg·hm-2和16.320 kg·hm-2;3种人工林林冠层对NH+4-N和NO-3-N的过滤能力表现为香樟林混交林柳杉林,而地表和土壤层均表现为混交林香樟林柳杉林;无林地、香樟林、柳杉林和混交林生态系统无机氮截留过滤净输入量分别为19.557、44.079、42.331、64.896 kg·hm-2,对无机氮的综合过滤作用表现为混交林香樟林柳杉林无林地.这些结果说明华西雨屏区合理配置混交林能更加有效地降低大气氮沉降对生态系统的影响.     

江西九连山区常绿阔叶林林冠截留量的估算

为了研究常绿阔叶林小流域的水分平衡,我们在江西九连山区进行了３ａ林外雨量、林内雨量和树干流量的观测,并据此进行了年林冠截留量的估算。观测结果表明,林冠截留率由一次降雨量为０．４～１ｍｍ的７８．１％逐步降低到一次降雨量为６０ｍｍ的３．４％～３．６％。一次降雨量大于６０ｍｍ时,林冠截留率基本稳定在这一百分数。１９８８、１９８９和１９９０年３ａ的年降水量在１７１８．５～２１１６．５ｍｍ之间。估算结果表明,年林冠截留量在３００～３４０ｍｍ之间,约为年降水量的１６％～１７．５％。     

西双版纳自然保护区生态旅游实践与思考

西双版纳国家级自然保护区是我国热带雨林生态系统保存最完整、热带森林面积最大和生物多样性最丰富的大型综合性自然保护区.保护区总面积24.2510万公顷,分布有热带雨林、热带季雨林、亚热带常绿阔叶林等8种植被类型,高等植物近5000种.     

中亚热带典型林分不同层次氮硫湿沉降动态变化

基于野外定点监测的方法,于2012年9月~2013年8月对四面山常绿阔叶林大气降水、穿透水、枯透水、土壤渗滤液进行了持续1 a的氮、硫湿沉降动态变化的研究.结果表明:四面山大气降水全年p H平均值为4.89,最大值为5.14,大气降水明显偏酸性;土壤层和林冠层能使降雨的p H值有所升高,其中土壤层对p H值的调升幅度最大,其次为森林冠层;森林冠层对NO-3、NO-2、SO2-4有一定的吸附净化作用,平均截留率分别为56.68%、45.84%、35.51%;研究结果也表明:枯枝落叶的降解是导致各离子质量浓度在枯透水中增加的原因;森林土壤能够吸附中和NO-3、SO2-4、NH+4,释放出NO-2.中亚热带常绿阔叶林生态系统对大气降水中NO-3、NO-2、NH+4、SO2-4的总截留率分别为92.86%、57.86%、87.24%、87.25%,对酸性降雨有一定的缓冲作用.     

缙云山常绿阔叶林湿沉降过程中不同空间层次水质变化特征

为全面调查森林生态系统各层次降水水质状况以及对降水中各离子的截留特征,于2013年9月至2014年8月对重庆市缙云山常绿阔叶林大气降雨、林内降雨、地表枯透水、土壤渗滤液进行了持续1a的水质效应研究.结果表明,缙云山大气降雨偏酸性(pH=4.75);土壤层和林冠层均能调升降雨的pH值,其中土壤层对pH值的调升幅度最大,其次为森林林冠层.森林林冠层对NO_3~-、Na~+有一定的吸附净化作用,降雨能够淋溶森林林冠层的NH_4~+、SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、Mg~(2+)、Ca~(2+)和K~+.另外,枯枝落叶的降解导致构成植物组织的有机物降解为无机物,进而促使各离子质量浓度在地表枯透水中增加.森林土壤中的官能团以及胶体能够吸附并中和渗滤液中的NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、PO_4~(3-)、K~+和Mg~(2+),同时长期处于酸性条件下的土壤层也释放出部分Na~+、PO_4~(3-)和Ca~(2+).该森林生态系统对大气降水中各离子具有较强的截留作用,但各层次对降水中的各离子表现出的截留特征不尽相同,其中以林冠层的截留作用最强.     

广东鹤山酸雨地区针叶林与阔叶林降水化学特征

研究并比较了广东酸雨地区鹤山丘陵综合实验站区内不同类型森林降水的化学特征.结果表明,和大气降水相比,针阔叶林林内降水除NO3外其它离子含量都明显增加,马尾松针叶林冠层穿透雨和树干径流中离子含量增加倍数最高分别为34倍和12倍,阔叶林穿透雨和树干径流中离子含量增加倍数最高分别为8倍和10倍,针叶林降水比阔叶林降水离子富集程度较为显著．林内降水中马尾松针叶林树干径流离子总含量小于穿透雨离子总含量,阔叶林穿透雨离子总含量小于树干径流离子总含量.不同阔叶林型林内降水中离子含量是不同的.针叶林林内降水有进一步酸化趋势.林内降水离子富集导致森林冠层正负电荷数不平衡,营养离子大量淋失,使林冠层养分亏损．     

衡山酸性云水对森林冠层的作用

利用现场同步采样的方式采集并分析了衡山山顶针叶、阔叶林冠层云水和纯云水样品。比较表明这三类样品的化学组成有很大差别。与云水比较,针叶林冠层云水酸度增加,说明针叶林冠层可放出酸性物质,增加云水的酸度;而阔叶林冠层云水则相反,对云水中的酸有中和作用。在酸性云水作用下,森林冠层被淋失一定的营养物质,这将对植物的生长发育构成危害。同时,研究还表明植物等天然源排放出的有机酸可对云水体系构成一定影响。      

酸雨对森林植被的影响及在贵州龙里的初步研究——代“酸雨胁迫影响森林植被及其生态效益的评估”专栏序言

酸雨胁迫条件下森林生态效益评估是亟待解决的环境问题之一.酸雨对森林生态系统的危害可分为直接危害和间接危害.在贵州省龙里建立生态水文实验站,自2005年起开展酸雨监测,对森林植被冠层遭受酸雨直接伤害及其对酸雨的缓冲作用进行模拟实验和分析,结果表明研究区酸雨的直接危害有限;为此,依据生态水文过程理论,利用遥感和地理信息系统技术,建立了土壤酸化、土壤酸化-植被生产力和森林生态效益评价3个空间信息模型;模拟计算了研究区酸沉降对土壤化学性质、植被生产力和森林固碳、保肥方面的生态效益的影响,构建了酸雨对森林植被的间接危害评价方法体系.     

长白山阔叶红松林空气N_2O浓度的垂直分布特征

在原始阔叶红松林测定空气N2 O的垂直分布 ,三次观测结果发现林冠高度处N2 O浓度比树干和林冠上方的背景值高 5 4 3% -74 % ,差异极显著。林冠外出现高浓度 ,树干处低浓度 ,表明N2 O是从林冠排放到周围空气中的。因此 ,本研究提供了植物在自然状态下能排放N2 O的证据 ,从而证明了森林生态系统中植物本身也是大气N2 O的排放源。     

自然状态下树木排放N2O的研究

大气中主要温室气体之一N₂O的部分来源尚不清楚,以前认为只有土壤微生物过程是N₂O的生物源,本文则旨在证明自然状态下植物也是N₂O的排放源.采用同步空气样品采集装置和气相色谱仪观测了长白山阔叶红松林内空气N2O的垂直分布特征,发现林冠或其附近处出现高N₂O浓度,高N₂O浓度比同一时刻其他高度处的正常N₂O浓度高3.03%～64.9%,差异显著或极显著.在林冠高度处的高N₂O浓度和树干高度处的正常N₂O浓度同时存在的现象证明了植物向外排放N₂O,即植物自身在自然状态下是N2O的一个排放源.     

黔中地区不同林龄马尾松小气候特征研究

以黔中地区不同林龄马尾松人工林为研究对象,采用时空替代法,选取农田（对照）、林窗、中林龄、近熟林、成熟林和过熟林6个样地,每月选择代表日分时段测量光照强度、光通量密度、气温、相对湿度、蒸气压亏损和风速等小气候指标,同时对样地内不同垂直高度（0.5,1.0和1.5m）观测指标进行比较.结果表明：（1）除风速随测量高度变化（1.5m > 1.0m > 0.5m）差异极显著外（P<0.01）,其余观测指标随测量高度均无显著差异（P>0.05）.（2）观测时段内,不同林龄马尾松林小气候均存在显著性差异（P<0.05）,其中光照强度、光通量密度、气温、蒸气压亏损和风速变化为农田 > 林窗 > 马尾松林;相对湿度变化为马尾松林 > 林窗 > 农田.（3）与农田相比,马尾松林分别降低了光照强度、光通量密度、气温、蒸气压亏损和风速的917.36%、837.35%、5.33%、30.77%、193.58%,增加了6.39%的相对湿度,具有显著的遮阳降温、增湿保湿、维持林冠下小气候稳定的作用.在演替前期,抵挡阳光和风速的效果明显,而在后期,降温增湿以及保湿效果显著.舒适度评价显示,除冬季外,黔中地区马尾松林可发挥良好的森林康养和游憩生态功能.     

林窗对岷江冷杉幼苗种群优势度增长与周期性波动的影响

在川西亚高山岷江冷杉原始林中布设样带,开展林窗和林下更新幼苗生长状况调查,采用Logistic模型和谱分析进行种群优势度增长和周期性波动分析。结果表明：Logistic模型能较好地反映出岷江冷杉幼苗种群优势度增长规律,基于基面积和总生物量拟合的种群优势度最大环境容量分别为11.34 mm²/m²和4.64 g/m²,内禀增长率为0.60和0.62,基面积和生物量均能很好地表示岷江冷杉幼苗种群大小。基于基面积拟合和计算的林窗种群的最大环境容纳量、内禀增长率和最大增长速率约为林下种群的4.2倍、1.4倍和5.8倍,最大增长速率出现时间较林下种群早2龄级。谱分析发现岷江冷杉幼苗种群的波动性是多个周期的叠加,大周期内存在着小周期,均以基波振幅最大,林窗种群基波振幅约为林下种群的3倍,谐波对林窗种群影响较林下种群早2龄级。林窗干扰提高了岷江冷杉幼苗种群优势度的环境容纳量和内禀增长率、增强了基波对种群周期性波动的控制,使幼苗种群具有更强的增长优势和相对稳定的生长环境。因此,在岷江冷杉原始林的管理过程中应充分重视林窗的作用。     

Assessment of inherent vulnerability of forests at landscape level: a case study from Western Ghats in India

Assessment of vulnerability is an important step in building long-term resilience in the forestry sector. The objective of this paper is to present a methodological approach to assess inherent vulnerability of forests at landscape level. The approach involves use of vulnerability indicators, the pairwise comparison method, and geographic information system (GIS) tools. We apply this approach to assess the inherent vulnerability of forests of the Western Ghats Karnataka (WGK) landscape, which is a part of the Western Ghats biodiversity hotspot in India. Four vulnerability indicators, namely biological richness, disturbance index, canopy cover, and slope, are selected. We find that forests in 30, 36, 19, and 15 % grid points in this region show low, medium, high, and very high inherent vulnerability, respectively. The forest showing high and very high inherent vulnerability are mostly dry deciduous forests and plantations located largely on the eastern side of the landscape. We also find that canopy cover is one of the key indicators that determine the inherent vulnerability of forests, and natural forests are inherently less vulnerable than man-made plantations. Spatial assessment of inherent vulnerability of forests at landscape level is particularly useful for developing strategies to build resilience to current stressors and climate change in future.     

Effect of age and disturbance on decadal changes in carbon stocks in managed forest landscapes in central Canada

Forests have the potential to be a sink in the global carbon (C) budget and thus play an important role in mitigating climate change. However, large-scale management of forests to their sink potential requires understanding of factors responsible for changes in forest C stocks. In this paper, we quantify the effects of initial forest landscape condition and disturbance rates on landscape-level changes in forest C stocks using predictions for managed forests in Ontario, Canada. Ten-year changes in C stocks in public forests managed for wood fibre production were simulated under four scenarios reflecting the range of volume harvested between 1998 and 2007. Changes in forest C stocks varied across Ontario and with harvest rate, resulting in the forest ranging from being a source of 0.767 tC ha^-1 year^?1 to a sink of 0.656 tC ha^?1 year^?1. Simulation results were used to develop a predictive equation explaining over 93 % of the variation in forest C stocks. Variables included in the equation, in descending order of their effect on changes in forest C stocks, were relative harvest rate, forest growth rate, natural disturbance rate, and initial forest C stocks. A reduced equation, including only the first three variables, explained nearly 89 % of the variation in forest C stocks. The results indicate that short-term changes in C stocks depend on initial forest condition and that there are limits to how much these changes can be manipulated by altering harvest and disturbance rates.