近30年西双版纳热带雨林群落冠层组成与结构的动态变化

【目的】研究1993—2021年西双版纳原始热带雨林在自然状态下的生长变化规律,为热带雨林的保护和恢复重建提供科学依据。【方法】为了解原始热带雨林的自然演变情况,对5块共1.25 hm2的望天树群落(Parashorea chinensis)样地开展了近30年的监测,从乔木层树种数量、树种多样性指数、个体数量、径级结构以及主要树种和偶见种等的变化分析群落演变。【结果】①1993年初测时5块样地记录乔木层树种183种,隶属于48科116属,到2021年乔木层树种减少到177种,隶属于43科112属,其间有28个种退出乔木层,22个种新进入乔木层,退出及新进入的乔木多为偶见种;群落的丰富度指数和Simpson指数均呈小幅下降,年均减少率分别为0.12%和0.08%。②28年来,5块样地乔木树种个体由1963株减少到1779株,累计死亡699株,年均死亡率1.27%;累计进界515株,年均进界率0.94%。死亡乔木集中于小径级(5 cm≤胸径(DBH)<15 cm)个体,计485株,占总死亡株数的69.38%;大径级(DBH≥45 cm)个体死亡最少,计16株,占2.29%。初测时5块样地中有21个主要树种,计1189株;2021年减少至18个主要树种,计1155株,其间进界324株,死亡353株,年均进界率及年均死亡率分别为0.94%和1.03%;望天树及假海桐等5个主要树种的种群数量在增加,毒鼠子和钝叶桂等15个主要树种的种群数量在减少,金钩花和阔叶蒲桃的种群数量保持不变。③群落的径级结构未发生明显变化,均以小径级的个体数量最多,随着胸径的增大个体数量逐渐减少,呈倒“J”型分布。主要树种个体数量波动随径级增大在减小,而偶见种各径级个体数量波动均较大,且无论在哪个径级,主要树种的径级结构都比偶见种径级结构变化小。【结论】虽然望天树群落各项指标均有一定变化,但波动不明显,群落外貌特征基本保持不变,整体发展较为稳定,群落接近顶极群落状态。

多功能森林经营方案编制关键技术及辅助系统研究

随着我国森林经营逐步进入多功能森林经营阶段,多功能森林经营方案的编制任务日渐紧迫,多功能森林经营方案编制技术作为多功能森林经营方案制定的基础和关键,目前尚未形成一套完整的体系。本研究从多功能森林经营方案编制技术体系入手,研究多功能可持续森林经营方案编制的理论和关键技术,包括多功能森林经营区划、森林作业法设计、可持续采伐量计算、多功能森林经营的投入产出等关键技术。将"功能区划-作业法设计–效益分析评价"这个支撑森林经营方案的底层结构和算法模式串联起来,提出与经营目标和作业方法一致的结构化整体进程模型,并集成到软件系统中,形成多功能森林经营方案辅助设计系统。提出了多功能森林经营方案编制关键技术,梳理了技术体系,完成了辅助设计系统。研究的结果为多功能森林经营方案编制提供了技术规范及辅助工具,是多功能森林经营方案编制技术集成的有益尝试。同时对支持森林生态系统可持续经营管理、推进森林经营方案的编制和实施、确保编制成果的科学性和实用性都有重要意义。

间伐强度对马尾松人工林冠下套种树种生长的影响

【目的】研究间伐强度对马尾松人工林冠下套种阔叶树生长的影响,为马尾松人工纯林向针阔混交林转化和阔叶树种潜在价值的开发提供科学依据。【方法】以广西凭祥马尾松人工林为研究对象,设置3种不同间伐强度(80%、50%和30%)的试验样地,间伐后冠下套种大叶栎、红锥、灰木莲、格木4种阔叶树,分析间伐强度对阔叶树胸径、树高和冠幅生长的影响,并利用相关分析检验影响套种树生长的关键因子。【结果】不同强度间伐9年后阔叶树的结构特征和生长状况存在显著差异,大叶栎和灰木莲的生长量随间伐强度的增大而增加,格木受采伐强度影响不显著。不同强度间伐后大叶栎的胸径、树高生长速度均为最快,且伐后3年就出现快速生长;红椎的冠幅生长在80%和50%强度增加较快,间伐5年后生长加快;格木在间伐后9年间生长最慢。相关性分析表明,马尾松林分密度、林下灌木盖度、土壤厚度和土壤有机质对套种阔叶树的生长均有显著影响。【结论】间伐后林分的生长空间和环境条件得到有效的改善,林下套种的阔叶树都出现了不同程度的快速生长,但也因间伐强度和树种特性的不同而产生差异,不同树种在中高强度的间伐下,生长速度更佳。在制定“间伐+套种”的经营措施时,应该考虑适当延长间伐间隔时间和树种生态学特性,马尾松人工林中高强度间伐(80%或50%)后,建议选用大叶栎、灰木莲进行冠下套种,发挥适应性强和生长迅速的优势,提升人工林的生态功能;低强度(30%)间伐后宜套种红椎和格木以培育长周期、高价值的大径材。

马尾松人工林密度控制图及密度预警研究

【目的】密度控制图是一个集设计、展示、评价不同经营措施的有效工具,为同龄林经营提供决策依据。本研究首先是构建热林中心马尾松人工林密度控制图,并在此基础上对马尾松林分密度进行评估,进而构建密度预警图,并根据预警图提出相应的森林经营建议。【方法】以广西壮族自治区热林中心的马尾松人工林为研究对象,基于2011年建立的238块固定样地调查数据以及2013年和2015年的复测数据,采用Reineke自然稀疏方程,构建马尾松密度控制图,基于最优密度的上下限以及二类调查数据,构建马尾松人工林的密度预警图。【结果】基于最优密度上下限、优势高模型、材积模型以及地位指数模型构建了热林中心马尾松人工林的密度控制图;根据密度控制图和现有林分的密度情况,构建了热林中心密度预警图,基于此提出了相应的经营建议。【结论】本研究将热林中心马尾松分为高密度林分,低密度林分以及合理密度的林分,并根据林分所处的状态提出不同的经营建议。高密度的林分,采用疏伐的措施,将林分引向最优密度区间;低密度的林分,采取补植珍贵树种的方式,促使林分朝着合理密度方向发展,落入合理区间的林分,不采取任何与密度调控相关的经营措施,使林分按照原来的经营模式发展,为热林中心马尾松人工林的可持续经营提供决策支持。

基于随机森林模型的天然林立地生产力预测研究

从汪清林业局大荒沟林场、大柞树林场等11个林场的森林资源二类调查数据中选取优势树种为蒙古栎、阔叶混交林及针阔混交林的小班。以海拔、土层厚度、坡位、坡向、腐殖质层厚度、坡度6个立地因子以及年平均气温、月平均气温差等19个气候因子为输入变量,以树种年平均蓄积生长量为输出变量,应用随机森林回归算法分别建立蒙古栎、阔叶混交林及针阔混交林的立地质量评价模型,对不同立地条件下的造林地进行生产潜力预测。同时,分析了各环境因子对树种生长的影响权重。结果表明:1)所建立的3种回归模型的RMSE的值分别为:0.22、0.54、0.52,R^2值分别为:0.79、0.79、0.72,模型的拟合效果较为理想。2)研究区域内,对蒙古栎生长影响较大的因子依次为月平均气温差、温度季节性变化、坡度、年降水量、年平均气温差;对针阔混交林生长影响较大的因子依次为:坡度、腐殖质层厚度、月平均气温差、最湿季度降水量、最暖季度降水量;对阔叶混交林生长影响较大的因子依次为:坡度、坡位、坡向、温度季节性变化、最干旱季平均气温。3)通过对比同一立地3种类型的生产力,针阔混交林、阔叶混交林的年平均蓄积生长量均高于蒙古栎纯林,针阔混交林略高于阔叶混交林。4)因此,应客观考虑环境因子对于林木的影响程度,使其生长环境条件尽可能地处于最佳组合状态。

北京平原地区不同人工林叶片-凋落物-土壤生态化学计量特征

为探讨北京平原不同人工林叶片、凋落物以及土壤的碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量特征及其差异,进一步了解北京平原造林工程实施7年人工林生态系统的养分供求现状,选取北京大兴区永定河边造林区4种不同人工林:人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)、油松林(Pinus tabuliformis)、千头椿林(Ailanthus altissima)、旱柳林(Salix matsudana)为实验样地,在每个样地内随机选取3个20 m×30 m实验样方,在每个样方内,按照"S"形布点法进行5点采样,采集叶片、凋落物和土壤样品,土壤采集0-10、10-20 cm土壤样品,分析其碳(C)、氮(N)和磷(P)含量,并计算其化学计量比。研究结果表明:油松林和旱柳林叶片的C含量显著高于刺槐林和千头椿林。叶片和凋落物N含量呈现刺槐林>千头椿林>旱柳林>油松林的变化,叶片P含量为千头椿林最大,油松林最小;凋落物C?P和C?N均表现为油松林>旱柳林>千头椿林>刺槐林,且两两间差异显著;人工林土壤C和N含量以及C?P和C?N均表现为刺槐林最高,土壤N?P值呈现出油松林最高,显著性差异主要集中在土壤表层(0-10 cm);枯落物与土壤的化学计量比无显著相关性;刺槐林不同组分中N?P均为最高,其中叶片和凋落物N?P均显著高于土壤,刺槐、千头椿和油松凋落物C?N、C?P均大于叶片。该研究揭示了刺槐、油松和旱柳人工林的生长受到"磷限制",而千头椿生长受到"氮限制",建议在北京平原林人工林经营管理时应考虑减少除草割灌,并适当增加凋落物有利于C、N的积累,以促进人工林土壤质量的提升。

Study on Transpiration and Stomatal Conductance Characteristics of C3 and C4 Plant

The transpiration experiment was done under greenhouse conditions with a C3 plant sweet pepper （Capsicum annuum Linn.） and two C4 plants, sorghum （Sorghum bicolor L.Moench） and maize （Zea mays Linn.）. Three species were irrigated with three different water treatment levels of 100%, 66% and 33% which gave a comparison of tolerance and adaptation to irrigation and two different levels of water stress. The measurements of transpiration rate and stomatal conductance were done between 8.00 a.m. and 16.00 p.m. with measurements about each 1.5 h with an infrared gas analyzer. The results showed that Z. mays probably due to a higher leaf area had very low values and was significantly different （LSD pairwise comparison） from C. annuum and S. bicolor. The hypotheses that C4 plants and C3 plants have different transpiration rates and stomatal conductance could not be shown with the results. However, the hypotheses that for the same species, the highest values in transpiration rate and stomatal conductance were with the 100% irrigation treatment and the lowest values were with the 33% irrigation treatment could be accepted due to the results of this trial.

森林作业法的历史发展与面向我国森林经营规划的三级作业法体系

从森林作业法的发展历史和概念定义开始,19世纪初期在德国执行的作业法技术体系中,第1级产品目标分为两个大类,第2级按森林形态分为5个小类,第3级按作业方式划分出14个具体的作业法。简要说明了森林作业法技术体系在全球不同区域的演化和应用发展情况;在中国多功能森林经营科学定义的基础上,论述了我国三级结构的多功能森林作业法的方法学要点,理解应用"自然与人工协同合力"的核心科学机理和"多层次、多功能、近自然、全周期"的技术关键,阐述了规范经营方式和主导功能的一级森林作业法、规范森林类型或树种组成的二级作业法和规范林分全周期经营计划的三级作业法的体系架构及关键技术要领,展示了技术体系在国家、省级森林经营样板基地的示范应用情况和初步效益结果。综合分析认为,混交林、保留性择伐作业和保障部分优势林木生命过程的经营计划等三方面技术是实现森林生态系统经营的关键技术,是践行"绿水青山就是金山银山"重要思想的现代林业经营模式,持续执行将有利于推动生态文明社会的发展。

德国下萨克森州长期生态林业发展规划实施效益评价及启示

文中从增加阔叶树和混交林、促进天然更新、改善森林结构、保护生物多样性等10个方面,介绍德国中部下萨克森州于1991年启动执行的长期生态林业发展计划-雄狮计划(The Loewe Program)的原则和方法,并对实施25年的数据进行对比和效果分析。结果表明,计划执行以来不仅改进了下萨克森州森林整体生态环境服务功能,同时也显著提高了森林的经济效益。根据分析结果提出了其对于我国森林经营工作方法、评价指标等方面的启示,以期对我国多功能森林经营的实施和效果评价起到借鉴作用。

亚热带森林土壤氮磷钾和有机质的空间格局及其对森林经营的启示

土壤氮磷钾和土壤有机质明显影响森林生长。但是,这些土壤特性具有空间异质性,这使得进行可持续森林经营变得更加复杂。因此,必须深入了解土壤氮磷钾和有机质的空间分布及其变异状况。在本研究中,我们在中国广西壮族自治区西南部的热带林业实验中心,布设了181个样点并进行了采样,应用地统计学方法研究了土壤中氮磷钾和有机质的空间变异性。块金值与基台值的比值表明土壤中氮具有很强的空间依赖性,主要受内在因素影响(如土壤质地、母质、植被类型和地形),而土壤中有机质、磷钾具有中等的空间依赖性,受内在因素和外在因素(如栽培技术、施肥和种植模式)共同影响。在土壤中氮磷钾和有机质的空间变异性的基础上,本研究采用普通克里格方法进行空间插值,制作了土壤氮磷钾和有机质空间分布图。模型验证表明,土壤性质空间分布图能够可靠地指导森林经营活动。