森林径级结构是树木生长、竞争、死亡等过程的综合反映,也是估算森林生物量、判断森林演替阶段与健康状态以及预测森林碳汇潜力的基础依据.林学领域早期对径级结构的研究以统计描述为主,多采用常见的概率分布函数来拟合样地尺度上径级结构的动态变化,缺乏对其形成机制的阐释.随着宏观生态学的发展,最大熵原理、中心极限定理等被用于解释大尺度上发现的相对一致的森林径级结构,但这类模型侧重概率统计,对具体生态学过程的分析仍然欠缺.2000年以来,在原始成熟森林中发现的径级结构的幂律特征催生了一系列理论研究,包括代谢尺度理论、林窗演替理论等.这些理论尝试从树木个体大小和资源利用之间的关系,以及树木对资源的竞争过程来演绎径级结构达到稳态时幂律特征的形成机制.种群统计平衡理论为稳态径级结构的分析提供了一般性框架,揭示了不同的树木生长速率和死亡率如何导致径级结构特征的变化;在此基础上,种群统计最优性假设为径级结构的分析提供了新的视角.数学层面上,转移矩阵、积分投影、偏微分方程等都是径级结构动力学分析的有力工具,但由于这类数学模型的时间动态解析求解较为困难,研究中通常预先假定森林处于理想的结构平衡状态.而在实际情况下,结构非平衡往往是森林的常态,也是森林碳库变化与碳汇潜力估算的基础.为了更好预测全球变化背景下的森林动态趋势,应明确环境因子对径级相关的树木生长速率、死亡率的影响,并发展径级结构动态特征的解析方法.

研究建立了祁连山东部青海云杉(Picea crassifolia)存活个体与死亡个体的树轮宽度年表和断面生长增量(BAI)序列,对青海云杉存活个体与死亡个体的径向生长特征及其对气候要素的响应关系进行了比较,尝试厘清青海云杉径向生长与气候要素之间的响应机制.结果表明:青海云杉死亡个体的径向生长速率明显低于存活个体(P＜0.001),尤其是在 20 世纪 80 年代快速升温后,这一差距进一步加大,青海云杉死亡率也大幅增加.在 1951-1986 年期间,青海云杉径向生长主要受生长季前(上一年 9 月到当年 2 月)干湿状况的影响;而在 1987-2020 年期间,青海云杉径向生长则更多受生长季(当年 6-8 月)干湿状况的影响.并且与活树相比,死树对区域干湿状况表现出更高的敏感性,对气温的负响应也更强.随着气候变暖加剧,高温及其带来的干旱胁迫已成为区域内限制青海云杉径向生长的主要气候因素,青海云杉的死亡率可能会继续升高.

随着全球逐渐暖干化,林火不仅驱动着森林生态系统结构和功能的变化,同时也影响树木的生理和生长.林火导致的热损伤引发树木一系列复杂生理响应.揭示火后树木生理的响应机制,对于进一步理解树木碳水关系和火后恢复生长限制,以及提高火后树木死亡预测准确性具有重要指导意义.该文从林火对树木的作用途径和方式着手,基于不同形式林火(树冠火、地表火、地下火)对树木各部分(树冠、树干、根系)造成的损伤,综述了林火对树木生理的直接影响和间接影响,以及火后树木生理与非生物和生物因素的互作关系.热损伤诱导的形成层、韧皮部坏死和木质部水力失衡是火后树木生理的主要响应机制,二者导致的两个生理功能限制——"碳饥饿"和水力失效——严重影响树木的碳水关系,也决定了火后树木是恢复生长还是延迟死亡.火后树木生理机制还与干旱、昆虫攻击和微生物入侵等其他因素密切相关.该文强调了对林火强度的定量分析和对植物组织死亡阈值的准确判断的迫切性,同时提出了探究火后树木生理与功能性状和其他因素的互作关系的必要性.精确评估树木生理机制间关系对于深入理解林火如何影响树木功能完整性极为关键,有助于完善林火风险评估和树木死亡模型预测.在未来气候暖干化驱动的高频、高强度林火发生背景下,对树木生理响应的深刻认识对于更好地研究火后生态系统动态及其与气候因子的相互关系同样具有重要意义.

随着气候变暖,台风登陆的强度及频率均呈增加趋势,其对海岸森林的影响也日益严重,从而危及沿海生态安全.但因台风登陆的不确定性、海岸森林恢复的滞后性和数据源受限等影响,当前对台风后海岸森林受损及灾后恢复的影响因素研究仍存在很大的不确定性.台风登陆导致海岸森林枝叶脱落、树干折断和根系裸露等,受树种特征(冠层、树干和根系),林分结构(密度、组成),立地条件(地形、土壤)和台风特征(强度、频率)等影响,海岸森林在不同研究尺度的受损存在明显的空间异质性,单一因素难以完全解释台风后海岸森林的受损格局.台风后部分海岸森林因受损严重而死亡,其余仍以种子萌发、幼苗/幼树生长或萌生更新的方式持续恢复.海岸森林在灾后的恢复周期从几个月到几十年不等,其具体时长与树种更新策略(实生、萌生),森林类型(人工林、天然林),树木受损程度(轻度、重度)及区域水热条件(水分、热量)等有关.未来仍需借助多源遥感数据,并结合台风后的固定样方调查、野外采样和室内样品分析,对海岸森林的受损和恢复格局开展多时空尺度研究,阐明不同受损程度下树木的水分传输和光合产物分配过程及其差异,全面揭示台风干扰对海岸森林的影响机制.

[目的]云南切梢小蠹Tomicus yunnanensis Kirkendall&Faccoli和横坑切梢小蠹Tomicus minor (Hartig)是中国云南地区两种危害松属Pinus L.植物的钻蛀性害虫,常在云南松Pinus yunnanensis Faranch.上共同危害,通过蛀梢和蛀干为害造成树木衰弱死亡,生态破坏,带来经济损失.[方法]通过样地调查和树木解析,对两种小蠹在“梢转干”及“干转梢”时期的时间和空间生态位进行了研究.[结果] “梢转干”时期之后,横坑切梢小蠹主要分布在主干中下部,云南切梢小蠹分布在主干中上部;侧枝上主要分布着云南切梢小蠹,而横坑切梢小蠹数量很少;5月中旬进入“干转梢”阶段,两种小蠹同时进入羽化期,云南切梢小蠹在6月1日左右到达羽化高峰期,横坑切梢小蠹则比其晚10 d左右到达羽化高峰期;两种小蠹成虫转梢危害后随机分布.两种小蠹的时间和空间生态位宽度均较大,发生期较长,在云南松上分布范围较广.两种小蠹空间生态位重叠较小,在云南松七的分布趋于分离,对空间资源的需求具有较大差异;而时间生态位重叠较大,在云南松的生长季节能同时危害,且发生期较一致,危害期长.[结论]两种小蠹在空间生态位上的种间竞争强度较小,而在时间生态位上的竞争较大.通过研究比较两种切梢小蠹时间及空间生态位的特性及差异,为遥感监测云南松林的生物灾害提供了支撑依据.

植被恢复是矿区进行生态修复的有效途径,但对于人工恢复植被生态过程的理解却非常有限.本研究基于2010和2015年对安太堡露天煤矿复垦土地1 hm2刺槐(Robinia pseudoacacia)+榆树(Ulmus pumila)+臭椿(Ailanthus altissima)混交林动态监测样地的两次调查数据,从物种组成、数量特征、径级结构等方面分析了人工植被5年间群落的动态特征.结果表明:群落的物种组成变化不大,1个树种因死亡而消失,新增1个树种;刺槐的重要值大幅下降,而榆树的重要值增长较快,群落优势种由刺槐变为榆树;样地中树木胸径(DBH)≥1 cm的独立个体数由2125株增至3531株,其中死亡768株,新增2174株;每年死亡率和增补率分别为8.97％和19.13％;死亡量最大的树种是刺槐,增补量最大的是榆树;群落总的胸高断面积由6.92 m2·hm-2增至8.63 m2·hm-2,其中刺槐的损失量和新增量均最大;树木的胸径年平均生长速率随着径级的增加呈增加的趋势;群落整体的径级结构没有发生较大变化,小径级个体死亡量较大,大径级个体死亡量较小;不同树种死亡个体的径级分布基本类似于2010年该树种的径级分布;3个主要树种的种群大小变化率都超过5％,均属于快速变动的种群,其中以刺槐的降幅最大(-10.36％),榆树的增幅最大(39.39％).

刺槐是黄土高原广泛栽植的水土保持树种,然而人工刺槐林的树木个体生长衰退已经成为该区域开展植被恢复建设、实现森林可持续经营所面临的重大生态环境问题之一.目前人工刺槐林生长衰退的定义、界定标准、量化指标尚未形成统一标准.探讨刺槐生长衰退的机理不仅是植被恢复的理论基础,也是退耕还林还草工程持续开展的直接需求,具有实际价值和研究意义.通过汇集相关研究文献,综合国际和黄土高原关于森林生长衰退、死亡率增加的研究,从生态学(气候变化、土壤干化、群落结构失调、森林经营管理不当)和树木生理学(水力学故障、碳饥饿、遗传及分子调节)两个角度概述了黄土高原人工刺槐林生长衰退的机制以及取得的研究进展.最后提出黄土高原人工刺槐林生长衰退研究的不足,并对未来研究进行展望.

林木间的竞争是影响树木生长、形态和死亡的主要因素.单木邻域竞争分析能够反映个体间相互作用规律及其距离范围,对于减缓林木竞争、促进林木生长具有重要意义.为弄清竞争对阔叶红松林林木生长的影响,本研究基于Hegyi单木竞争指数和邻域分析方法,探讨了长白山原始阔叶红松林中的5个关键树种——红松、紫椴、水曲柳、蒙古栎和春榆(胸高断面积合计占80％)竞争的邻域半径,并分析了竞争对关键树种生长和死亡的影响.结果表明:红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎4个树种单木竞争的邻域半径均为11m,春榆为13m.关键树种单木邻域竞争强度与其生长量的对数呈显著负相关,与树木个体的大小呈显著正相关;竞争强度对树木生长影响的相对重要性随着个体的生长而降低.邻域竞争显著增加了关键树种的死亡率.本研究表明长白山阔叶红松林中邻域竞争对关键树种的生长和存活有重要影响,研究结果对阔叶红松林关键树种竞争环境的调整和生产力的提升具有指导意义.

树线是监测森林生态系统对气候变化响应的理想区域.树线如何响应和适应气候变化是高寒区森林生态系统与气候关系研究的重点内容之一.本文综述了北半球树线位置和更新对气候变化响应的研究进展.自20 世纪以来,北半球不同空间尺度上树线生态过程对气候变化的响应并不一致.变暖导致全球大部分地区的树线树木更新呈现增加趋势.同时,变暖引发的干旱也触发了部分地区树线树木的生长衰退甚至死亡.欧洲和北美洲树线位置上移的比例大致相同,均为56％,其余44％保持稳定.亚洲地区的树线位置上移的比例高达64％,而36％的树线位置保持相对稳定状态.本文讨论了造成树线波动空间差异的主要驱动因素.研究揭示,不同地区的树线波动受到不同气候因素和非气候因素的调控.这一认识对了解树线演化、预测树线在未来气候变化条件下的时空变化趋势具有一定意义.

2013年陕西1 600余人遭胡蜂攻击受伤,造成41死亡的事件[1]轰动一时,随即蜂蜇伤便正式进入了人们的视线.胡蜂为何有如此大的攻击性,损伤为何如此凶猛,如何防范其蜇伤,让我们一探究竟.1 关于胡蜂胡蜂,俗名黄蜂、马蜂,属于群居性社会昆虫,其繁殖和活动受气候影响较大,每年5-10月是筑巢期,其生长、发育、繁殖和筑巢速度加快,9、10月份是蜂群繁殖、迁居的季节.胡蜂食昆虫尸体,也喜甜食,城市树木花草为胡蜂提供了丰富的昆虫和蜜源等食物,垃圾堆里也有大量适合胡蜂的食物,使得原本生长于野外的胡蜂越来越多地迁居到城市筑巢.