近20年来关于森林作用研究的进展

1981年和1982年著名地理学家黄秉维先生先后发表了两篇论文，题目是“确切地估计森林的作用”和“再谈森林的作用”。这两篇论文的发表，促进了关于森林作用的讨论，也促进了有关的实验和理论研究。直到今天，它对于我国的生态、环境建设，特别是在西部大开发中，仍有重要的现实意义。20年来，这个问题的一些方面在中国和世界范围内有了新的进展，而另外一些则仍有待进一步深入研究。其主要进展在实验科学和理论研究上都有体现。新的实验获得了更具有代表性和说服力的数据，而理论研究则把过去的工作作了进一步的梳理，经过细致的深入研究，一些问题也就迎刃而解了。但由于问题本身的复杂性和进行实验的难度，有不少问题的解决仍有待于进一步的研究。     

日本森林管理的最新发展——以日本神奈川县林业政策过程为例

为了追求更好的森林管理效果,对相关森林政策的实施,不是仅仅停留在传统的狭义的行政管理部门上,同时还要涉及到经营者、市民以及当地居民等利益相关者,使他们都要以相互协调的方式参与到森林管理当中来.它是建立在一定的森林价值现基础上,基于科学原理并突破以往的技术层面而对森林进行的一系列更加合理的管理措施体系.本文以日本神奈川县的林业政策形成过程为例对森林治理问题进行了讨论.     

缙云山柑橘林土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)及酶活性的季节变化特征

土壤微生物和土壤酶作为土壤生态环境最重要的组成成分,对环境变化敏感.本文以缙云山柑橘林为研究对象,采用磷脂脂肪酸法并结合主成分分析方法,分析季节更替对柑橘林土壤表层(0~20 cm)的土壤微生物数量、群落结构特征及酶活性等的影响.结果表明:1季节更替对土壤微生物有显著影响(P0.05),16:0、i17:0、16:1 2OH、18:0、cy19:0ω8c、i17:1ω9c或16:0 10-methyl为4个季节共有PLFAs,含量之和分别占PLFAs的49.57%、41.63%、35.41%和38.05%.各微生物种类中,细菌PLFA比例最高,其次为真菌PLFA,放线菌PLFA比例最低,且均具有显著的季节变化特征,柑橘林土壤PLFAs总量变幅为6.868~24.085 nmol·g-1,大小顺序为春季秋季冬季夏季,细菌PLFAs、G-、G+及放线菌PLFAs也呈现一致的变化规律,但真菌PLFAs则表现为秋季最高,其次是冬季和夏季,春季最低.季节更替对微生物群落多样性指数亦产生显著影响,丰富度指数(R)随季节变化依次为春冬秋夏,多样性指数(H')随季节变化表现出冬秋春夏,均匀度指数(J)表现为夏秋冬春,优势度指数(D)则随季节表现为直线升高的变化趋势.2土壤脲酶随季节变化表现为夏季春季秋季冬季;土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性随季节变化均表现为秋季最高,其次是春季、夏季,冬季最低.3主成分分析结果表明细菌PLFAs、G+、G-、放线菌PLFAs和总PLFAs对土壤肥力贡献最大,其次是蔗糖酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和真菌PLFAs,贡献最小为脲酶.     

秃杉人工林营养元素含量、积累与分配特征的研究

对广西南丹山口林场秃杉人工林的N、P、K、Ca和Mg等5种营养元素含量、积累和分配及其随林分年龄的变化趋势进行了研究。结果表明,不同组分营养元素含量大小次序为树叶＞干皮＞树枝＞树根＞干材;林木各组分营养元素含量以N,Ca或K最高,其次是P,Mg最低。8、14和28年生林分营养元素积累总量分别为574.79、833.21和1214.11kg·hm^–2,其中乔木层营养元素积累量依次占92.87%、86.74%和85.88%,林下植被层依次占2.02%、2.99%和4.62%,地表现存凋落物层依次占5.11%、10.27%和9.50%;乔木层均以N或Ca积累量最多,Mg最少;秃杉人工林不同组分营养元素积累量的分配随林分年龄的增长发生变化,由8年生和14年生以树叶和树枝为主,逐渐转移到28年生以干材和树皮为主。3个林分年龄秃杉林每积累1t干物质需要5种营养元素总量分别为8.97、6.40和4.21kg,其中对N或Ca的需求量最大,Mg最少。     

补贴对林业生产及森林生态效益影响的经济学分析:一个定量分析模型

不同的林业补贴产生不同的效果:可能提高社会福利,也可能降低社会福利。出现这种差别的原因是补贴使林业生产收益流发生了变化,从而使得林业生产收益最大净现值到来的时间相对于社会最优时间提前或延后。论文建立了一个以林木吸收碳来衡量森林生态效益的林业生产收益定量模型,并通过该模型对华东某市的一项林场补贴政策进行分析。分析结果是,在没有补贴的情况下,该林场最优砍伐时间为第19年,当存在补贴的情况下,林场的最优砍伐时间提前到第11年,而随着碳价格从0增加至1000元/t,社会最优砍伐时间从第19年增加到第31年,造成的社会净损失从7750元/hm²增加到17704元/hm²。鉴于此,合理的林业补贴要能够促使私人效益与社会效益相统一。     

Quantification of net primary production of Chinese forest ecosystems with spatial statistical approaches

Net primary production (NPP) of terrestrial ecosystems provides food, fiber, construction materials, and energy to humans. Its demand is likely to increase substantially in this century due to rising population and biofuel uses. Assessing national forest NPP is of importance to best use forest resources in China. To date, most estimates of NPP are based on process-based ecosystem modeling, forestry inventory, and satellite observations. There are little efforts in using spatial statistical approaches while large datasets of in-situ observed NPP are available for Chinese forest ecosystems. Here we use the surveyed forest NPP and ecological data at 1,266 sites, the data of satellite forest coverage, and the information of climate and topography to estimate Chinese forest NPP and their associated uncertainties with two geospatial statistical approaches. We estimate that the Chinese forest and woodland ecosystems have total NPP of 1,325 ± 102 and 1,258 ± 186 Tg C year⁻¹ in 1.57 million km² forests with a regression method and a kriging method, respectively. These estimates are higher than the satellite-based estimate of 1,034 Tg C year⁻¹ and almost double the estimate of 778 Tg C year⁻¹ using a process-based terrestrial ecosystem model. Cross-validation suggests that the estimates with the kriging method are more accurate. Our developed geospatial statistical models could be alternative tools to provide national-level NPP estimates to better use Chinese forest resources.     

成渝经济区森林碳储量动态及空间格局特征

以GIS为支撑,以成渝经济区的空间关系、自然环境和社会环境为基础,分析2000—2007年森林碳储量的动态和空间格局.结果表明:①2000—2007年森林碳储量从3.39×108 t增至3.59×108 t,年均增长率为0.72%,区域碳汇能力逐渐增强.②各生态功能区森林碳储量变化不同,经济发达地区碳储量增长更为缓慢.③森林碳储量在各高程等级均有所增加,其中海拔在500～1 000 m的区域增长最快,海拔≥3 000 m的区域增长最慢;坡度为25～35°的区域增长最快,≥35°的区域增长最慢.④森林碳储量除在人口密度≥1 000人/km2的区域呈缓慢减少的趋势外,在其他区域均呈增加趋势,其中人口密度在250～500人/km2的区域增长最快.⑤同一年内森林碳储量呈现出随GDP增加而逐渐减少的趋势;年际间,各GDP等级内碳储量均呈增加趋势,其中在GDP为2.5×106～5.0×106元/km2的区域增长最快.     

莲花湖库区落叶松水源涵养林土壤入渗性能的空间分布特征

以莲花湖库区落叶松水源涵养林为研究对象,由入渗速率拟合入渗模型,运用地统计学理论与方法对模型参数进行空间异质性分析。结果表明:采用Philip公式对入渗过程进行数学模拟最佳,模型参数吸渗率和稳渗率均服从对数正态分布,空间相关性强,结构比分别为0.867、0.759,变程分别为29.13 m、6.16 m,分维数分别为1.786、1.970。两者块金值都很小,小尺度内非连续性变异不明显,空间分布格局相类似,空间自相关范围内呈极显著正相关关系,相关系数R为0.48。二者相比,吸渗率空间自相关尺度大,空间分布较简单;稳渗率均一性差,空间分布复杂,破碎化程度高。     

云南松林资源动态研究

利用云南省森林资源监测数据对云南松林资源的动态变化进行了研究,结果表明：在1987-2007 年的20 a 间,云南松林资源总体呈增长趋势,尤其是蓄积量在1997-2002 年得益于天然林保护工程,出现了快速上升,5 a 净增20.57%,与此同时,过熟林资源一直处于较低水平,优质可用云南松林资源的数量持续减少,濒临枯竭。云南松林分单位面积蓄积量20 a 间提高了27.05%,而大径组和特大径组林木蓄积所占比例则呈下降趋势,近、成、过熟林的单株材积从每株0.77 m³降至0.22 m³,表明云南松林质量在总体上提高的同时,可用资源数量仍在快速减少,材种结构低质化倾向加剧。云南松林分林龄结构一直呈现出显著的低龄化特征,林龄结构现状迫切要求加强对云南松林的抚育管理,科学开展森林经营。20 a间,云南松林主导利用方向波动较大,难以实现长期经营目标。监测期间,以保护为主导的森林经营政策使云南松林资源得到了休养生息,但仍然存在着粗放经营、经营目标随意调整和对成过熟林资源过度利用等森林经营管理问题,这些因素相互交织,成为云南松林资源数量、林分质量和林龄结构变化的主要原因。     

1954-2010年西南高山地区土壤碳储量时空动态及对气候变化的响应

西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂, 是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。研究应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange betweenVegetation, Soil, and the Atmosphere)估算了1954-2010 年西南高山地区土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:①西南高山地区1954-2010 年平均土壤有机碳密度为14.16 kg C·m^-2,在空间分布上,SOC密度自东南向西北递增,与温度显著负相关(r=-0.447,P<0.01),而与降水量相关性不显著;②西南高山地区1954-2010 年SOC 总量变动范围为6.95~7.64 Pg C,增加趋势显著(P<0.05),平均每年增加0.013 Pg C,土壤有机碳密度平均增加26.94 g C·m^-2;③常绿针叶林、常绿阔叶林和草地SOC密度增加趋势均显著,除常绿阔叶林SOC密度与温度相关性不显著外,其他两种植被类型SOC都与年平均温度显著正相关(草地:r=0.527, P<0.01; 常绿针叶林:r=0.501, P<0.01),且3 种植被类型SOC与年降水量均相关性不显著;④由于作为土壤有机碳输入的凋落物产生量对温度不如异养呼吸敏感,所以未来升温条件下,土壤有机碳储量的增速减缓或者呈下降趋势。