森林净生态系统生产力及其生物影响因子研究进展

在全球大气二氧化碳浓度上升的背景下,陆地生态系统碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注,日益成为今后的政治和外交的重大议题之一.净生态系统生产力(net ecosystem production, NEP)是生态系统光合固定的碳与生态系统呼吸损失的碳之间的差值;或者为生态系统净的碳积累速率.NEP 的研究整合生态系统地上和地下部分,把生态系统碳循环的影响因子有机地联系了起来.当NEP为正值时,说明生态系统为碳汇,NEP为负值则表明生态系统为碳源.随着植物和土壤相互联系及其对生态系统过程研究的深入,NEP已经成为生态系统碳循环研究的核心概念之一.以森林NEP为出发点,综述了国内外的最近的 NEP 研究进展,分析了 NEP 研究的科学意义;探讨了植物群落组成/生物多样性、土壤微生物群落、大型/土壤动物和人为的管理或干扰等生物因子对NEP的影响.根据综述研究提出未来研究应在:(1)土壤生物过程、土壤食物网及其与地上部分植物/动物相互作用对NEP的影响;(2)自然林生物多样性的竞争/共存机制与生态系统碳吸存稳定性;(3)人工林固碳潜力和不同植物功能群(灌草层)对生态系统碳动态影响等方面加强,以期为全面认识生物因子对森林生态系统系统固碳现状、机制和潜力提供理论基础.     

森林生态系统土壤呼吸时空异质性及影响因子研究进展

土壤呼吸是全球碳循环的一个重要流通途径,是大气CO2的重要来源之一,是陆地碳循环的重要环节,对温室气体的排放产生直接影响,且关系到科学把握全球变化背景下CO2的排放动态,在全球碳收支中占据重要地位,越来越受到各国学者的广泛关注。在全球变化背景下研究土壤呼吸的时空异质性及其影响因子,可为探索陆地生态系统在碳循环方面的碳源/碳汇功能和揭示“碳失汇之迷”,以及减缓气候变暖等方面提供有力的依据。作为一个复杂的生物学与生态学过程,土壤呼吸受到气候、生物以及非生物等因子的影响而呈现时空异质性,并随着各种干扰因子影响的增强,人为因素的作用亦越来越大,该文阐述了森林生态系统土壤呼吸作用的时空动态变化规律、并探讨了影响土壤呼吸速率的各种影响因子,剖析了导致土壤呼吸时空异质性的影响因子,指出自然因子、生物因子和干扰因子共同驱动着土壤呼吸的时空动态变化。并对森林生态系统土壤呼吸作用的模型模拟方面的研究进展进行了综述。最后讨论了森林土壤呼吸时空异质性研究中存在的相关问题,同时提出了今后土壤呼吸研究中应关注的问题,同时对森林生态系统土壤呼吸时空异质性及影响因子的研究方向进行了展望。     

Use of an Airborne Lidar System to Model Plant Species Composition and Diversity of Mediterranean Oak Forests

Abstract: Airborne lidar is a remote‐sensing tool of increasing importance in ecological and conservation research due to its ability to characterize three‐dimensional vegetation structure. If different aspects of plant species diversity and composition can be related to vegetation structure, landscape‐level assessments of plant communities may be possible. We examined this possibility for Mediterranean oak forests in southern Portugal, which are rich in biological diversity but also threatened. We compared data from a discrete, first‐and‐last return lidar data set collected for 31 plots of cork oak (Quercus suber) and Algerian oak (Quercus canariensis) forest with field data to test whether lidar can be used to predict the vertical structure of vegetation, diversity of plant species, and community type. Lidar‐ and field‐measured structural data were significantly correlated (up to r= 0.85). Diversity of forest species was significantly associated with lidar‐measured vegetation height (R²= 0.50, p < 0.001). Clustering and ordination of the species data pointed to the presence of 2 main forest classes that could be discriminated with an accuracy of 89% on the basis of lidar data. Lidar can be applied widely for mapping of habitat and assessments of habitat condition (e.g., in support of the European Species and Habitats Directive [92/43/EEC]). However, particular attention needs to be paid to issues of survey design: density of lidar points and geospatial accuracy of ground‐truthing and its timing relative to acquisition of lidar data.     

江西九连山阔叶林雪灾后主要树种残存量的恢复时间

2008年初的南方冰雪灾害对江西九连山自然保护区常绿阔叶林生态系统造成了巨大损失.对受灾4 hm2样地中的1 5901株林木(DBH≥1 cm)进行了统计分析,其中对枫香、马尾松、米槠、木荷、拟赤杨、丝栗栲这6个代表树种进行了残存率恢复研究.结果显示:6种植物残存率为木荷>拟赤杨>米槠>枫香>马尾松>丝栗栲;恢复时间为枫香>丝栗栲>马尾松>木荷>米槠和拟赤杨.恢复时间最长的为枫香(33年),最短的为米槠和拟赤杨(15年左右),种群恢复到受灾前.同时对残存率和恢复时间的关系进行了Logistic非线性曲线模拟.样地中植物种群残存率恢复时间由受灾状况和物种生长速度决定,采用Logistic模型拟合的相关度非常显著.     

基于土壤动态蓄水的森林水源涵养能力计量及其空间差异

水源涵养是森林提供的重要生态服务之一,而森林土壤对降水的拦蓄和调节起着主要作用。采用土壤动态蓄水能力法,以太湖流域安吉县森林资源二类调查和雨量站逐日降水量数据为基础,评估了森林的水源涵养能力,并将土壤水源涵养能力参数和降水数据进行空间栅格处理和相应的栅格运算,从而揭示了水源涵养的空间差异。结果表明:安吉县森林生态系统年涵养水源能力为19.66×10⁸ t,单位面积森林年涵养水源能力为14 788 t/hm²;从空间分布上看,森林水源涵养量沿西苕溪由上游向下游呈减少的趋势;从不同森林类型来看,竹林的水源涵养贡献率最大,达52.26%。     

Non-timber forest products and village livelihoods in Rajasthan,India: adaptation in a changing environment

This paper presents the results of research conducted between 2009 and 2014 in the village of Khanda Sharol in the state of Rajasthan, India. Our research objective was to determine how the livelihoods of village residents have been affected by the intensification of forest use, and the resulting loss of domestic access to traditionally used forest resources. Results indicate that changes in forest cover have resulted in a loss of livelihood options for village residents. Yet rather than being victimized by environmental change processes, this paper shows how villagers have responded by partnering with public and private actors to develop a community protected forest area that is now helping villagers to meet their livelihood needs. These findings suggest that sustainable livelihoods in rural regions of India require committed and scaled approaches involving local, public, and private actors.     

乡村路网对三峡库区社区水平森林结构的影响

道路作为人为扰动介质被认为是短时空尺度森林景观演化或用途转换的主要驱动力之一,体现为明显的“通道-阻隔”效应。论文以重庆市石柱县西沱镇为例,以3期遥感影像和调研数据为基础,利用ArcGIS的缓冲叠加功能,基于路网动态变化角度,从类型、林龄、起源等主要森林结构方面分析路网变化对森林结构变化的影响。结果表明：1）研究区道路数量先增加后减少,道路质量以等外公路和村级公路的改善为主。2）道路对森林景观干扰性明显。森林从类型、起源、林龄三方面在道路缓冲区内的破碎度均高于非缓冲区内的破碎度。1992—2002年及2002—2014年两个时期相比,前一时期其他灌木林、幼龄林以及萌生林大幅减少,基本表现为道路缓冲区内减少量大于非缓冲区内减少量。后一时期乔木林、中龄林以及萌生林有所增加,其他灌木林和成熟林轻微减少,其中,乔木林在道路缓冲区内增加量大于非缓冲区内增加量,中龄林及萌生林则表现为道路缓冲区内增加量弱于非缓冲区内增加量。3）道路影响域范围内,在无政策性干预条件下,道路的增加和质量的提高很大程度上导致森林景观的退化,低级路段的消失则有助于森林景观的恢复。     

影像纹理窗口大小对山地阔叶林不同群落有效叶面积指数估测的影响

森林叶面积指数是陆地表面过程和地球系统气候模型的基本参数,更是森林结构的关键参数之一,已广泛应用于辐射、植物光合作用和降雨截流估测等方面。论文以川西南山地阔叶林5种不同群落类型为研究对象,基于地面调查的112个20 m×20 m样地和SPOT 5数据,运用5种图像处理技术,包括光谱反射率、植被指数、影像单波段纹理、简单波段比纹理和主成分纹理,提取相应影像信息,建立多元回归模型估算有效叶面积指数（LAIe）。结果表明：光谱反射率、单波段纹理参数和植被指数对LAIe估测能力相对较低,利用植被指数仅获得实测LAIe约65%的精度（R²=0.65,RMSE=0.28 m²/m²）;更为有效的是运用所有比值处理的纹理特征参数值来估测LAIe,可获得实测LAIe约74%的变异（R² =0.74,RMSE=0.20 m²/m²）;改进最理想的是利用主成分处理建立的回归模型（R²=0.85,RMSE=0.10 m²/m²）。不同群落的LAIe估测,整体上相应地优于研究区结果,其中栲群落决定系数R²更是高达0.89（RMSE=0.07 m²/m²）。对于研究区阔叶林以窗口7×7、9×9比较成功,而各群落以窗口9×9较好。因此比值处理、主成分处理的纹理特征参数引入及高空间分辨率数据的使用,能显著提高LAIe估测精度。     

中国森林碳汇的空间溢出效应与影响因素——基于大陆31个省（市、区）森林资源清查数据的空间计量分析

科学估算各地区森林碳汇量并探讨其空间关联性特征是制定差异化碳汇发展政策的重要基础。根据1988—2013年中国大陆31个省（市、区）的6次森林资源清查数据,论文利用森林蓄积量扩展法测算了各地区的森林碳汇量,进而检测和比较了省域间碳汇总量空间关联性的方向和强弱,最后运用空间计量模型分析了碳汇的溢出效应与影响因素。结果表明：1）我国的森林碳汇量整体呈上升态势,各地区间碳汇量差异明显,其中西藏、黑龙江等地区碳汇量丰富,而上海、北京等地则碳汇增长率较快;2）研究期内的Moran’s I指数整体表现为倒“S”型的波动变化特征,全国森林碳汇在省域空间分布上的差异性并不是随机的,而是具备一定关联性;3）我国森林碳汇存在显著的近邻空间溢出效应,森林资源采伐、森林受灾程度和降水量等因素对森林碳汇水平的影响显著。因此,研究认为：我国在发挥森林生态功能时,应当考虑省份间的地理区位因素,合理制定兼具差异化和协调性的森林碳汇发展政策。     

兴安落叶松林火后对土壤养分和土壤微生物生物量的影响

以大兴安岭兴安落叶松林火后不同强度(重度、中度、轻度)及未火烧区的土壤为研究对象,于火烧结束3年后(2009年)的秋季,采用氯仿熏蒸浸提法测定了不同强度火烧后土壤的微生物生物量碳(C_mic)和微生物生物量氮(N_mic),并研究其与土壤养分因子的关系。结果表明:兴安落叶松林重度火烧区的C_mic显著高于中度、轻度和未火烧区,N_mic在不同强度火烧样地间差异不显著,但在重度火烧区出现最高值。其中重度、中度、轻度和对照的C_mic平均为692.8、499.9、428.8和498.7 mg·kg^-1,而N_mic分别为70.6、55.2、50.9和54.1 mg·kg^-1。土壤含水量、土壤pH值、土壤有机碳对C_mic和N_mic的影响显著,土壤微生物生物量与土壤含水量、pH值、土壤有机碳均呈正相关。研究将为进一步开展火干扰对北方森林土壤碳平衡影响机理研究提供科学依据。