森林生态系统在全球碳(C)储量中占据极为重要的地位.菌根真菌广泛存在于森林生态系统中,在森林生态系统C循环过程中发挥重要的作用.阐述了不同菌根类型真菌在森林生态系统C循环过程中的功能,对比了温带/北方森林与热带/亚热带森林中菌根真菌介导的C循环研究方面新近取得的研究结果.发现温带和北方森林的外生菌根(EcM)植物对地上生物量C的贡献相对较小,然而是地下C储量的主要贡献者;以丛枝菌根(AM)共生为主的热带/亚热带森林地表生物量占比较高,表明AM植被对热带/亚热带森林地上生物量C的贡献相对较大.我们还就全球变化背景下,菌根真菌及其介导的森林生态系统C汇功能,以及不同菌根类型树种影响C循环的机制等进行了总结.菌根真菌通过影响凋落物分解、土壤有机质形成及地下根系生物量,进而影响整个森林生态系统的C循环功能.菌根介导的森林C循环过程很大程度上取决于(优势)树木的菌根类型和森林土壤中菌根真菌的群落结构.最后指出了当前研究存在的主要问题以及未来研究展望.本文旨在明确菌根真菌在森林生态系统C循环转化过程中的重要生态功能,有助于准确地评估森林生态系统C汇现状,为应对全球变化等提供重要的依据.

生态系统服务指人类从自然生态系统中获得的惠益,不同生态系统服务由社会生态驱动因素组合产生,并且跨尺度展现不同的空间模式.目前,对不同空间尺度生态系统服务间复杂关系及其驱动机制的研究较少.本研究以广东省韶关市为例,分析了 4种生态系统服务及其权衡/协同(TOSs)的空间格局与相互关系,并在千米网格尺度和子流域尺度量化了它们对7个社会生态驱动因素的响应,由此提出跨尺度可持续发展的区域生态管理和规划策略.结果表明:韶关市生态系统服务的空间分布存在聚集性和跨尺度差异,其中,生境质量、水质净化和碳储量的空间分布格局较为一致,高供给主要分布于东部、北部、西部和南部的山区,低供给分布在中部、西北、南部和东北部的平原区域,随尺度扩大,空间聚集性增强;研究区生态系统服务在两个空间尺度上均为协同关系,随尺度变化,协同强度发生变化;生态系统服务在两个空间尺度上的主要驱动因素为归一化植被指数和数字高程模型,TOSs在千米网格尺度的主要驱动因素为年均温,而在子流域尺度为年均蒸散发;综合各生态系统服务供给强度,研究区划分出山地生态均衡区、森林生态保育区、城市森林保持区、生态敏感区和生态风险区5类生态系统服务簇,其分布存在空间异质性和跨尺度差异.本研究将韶关市4种代表性生态系统服务及其复杂的相互作用和驱动机制的跨尺度变化规律整合到空间规划中,以支持跨尺度的可持续生态系统管理,对其他地区的生态文明建设具有重要的参考意义.

快速准确地估计植被地上碳储量及其动态变化,对评估森林固碳能力具有重要意义.以陕西省黄龙林区森林为研究对象,基于样地实测和卫星遥感数据,建立黄龙山林区植被地上碳储量模型,实现研究区 2000-2021 年长时间序列的森林植被地上碳储量的反演及时空分异研究.结果表明:(1)黄龙山森林植被地上碳储量平均值总体呈波动上升趋势,碳储量高于全省平均水平.(2)研究区东部、南部、中部及西北部是植被地上碳储量高值分布地区,且呈增加趋势;而东北部、西部和西南部植被地上碳储量较低,且呈减少趋势,研究区 22 年间森林植被地上部分固碳量增加,生产力提升.(3)年均温、年蒸散发量、年降水量和海拔是 2000-2021 年影响研究区森林植被地上碳储量空间分异主要因素;任意两个因子间的交互作用对黄龙山森林地上碳储量影响都大于单个因子,表明黄龙山森林植被地上碳储量在不同时间的空间分布受多种因素共同作用.年降水量对其空间分布影响逐渐减小,森林稳定性提高.研究在信息有限的基础上提出了快速估算地区植被地上碳储量的方法,了解了地区森林植被地上碳储量时空分异情况及其驱动因素,为掌握地区植被地上碳储量信息、评估森林固碳能力提供了重要依据.

以浙江省森林生态系统为研究对象,基于GIS网格布点,采集了838个森林样地样本(土壤、枯落物等),结合浙江省森林资源监测中心相关数据,利用地统计学和Moran's I相结合的方法系统研究了浙江省森林生态系统碳密度及碳储量空间变异特征.结果表明:浙江省森林生态系统平均碳密度为145.22 t/hm2,其中森林植被、土壤、枯落物和枯死木层碳密度分别为27.34、108.89、1.79、1.38t/hm2.克里格空间插值和局部Moran's I指数结果表明碳密度空间分布规律呈现从西南向东北方向逐渐递减的趋势,与浙江省地形、地势较为一致,受海拔、树龄、森林类型、台风气候等自然因素和人类活动共同影响.浙江省森林生态系统碳储量为877.19 Tg C,森林植被、土壤、枯落物和枯死木层碳储量分别为203.88、656.20、10.84、6.27 Tg C,分别占总碳储量的23％、75％、1.3％、0.7％.在浙江省森林生态系统碳储量空间分布格局中,土壤层是森林生态系统中最大的碳库,约是森林植被层的3.22倍,是整个浙江省森林生态系统碳储量最主要的贡献者.浙江省森林资源丰富,大多数森林仍处于中幼龄林阶段,碳密度水平较低,但是中幼龄林生长速度较快,加强对全省中幼龄林的健康管理,是未来整体提升浙江省森林生态系统固碳潜力的关键.

所研究的风水林和荒山属于喀斯特地貌.喀斯特森林是一种脆弱的低生物量生态系统,土壤贫瘠,自我修复能力低,易受人为因素干扰.风水林指人们居住地附近的一片茂盛的森林,认为有神居住而崇拜,严禁被砍伐和破坏.荒山是喀斯特森林植被在人为干扰后出现岩石裸露产生的石漠化现象.该研究通过野外调查、实验室分析、数理统计等对广西罗城喀斯特风水林和荒山生态系统碳储量进行对比性研究.结果表明:喀斯特风水林植被、土壤和枯落物碳储量分别是荒山的7.42倍、5.9倍和1.1倍,风水林和荒山生态系统碳储量分别为137.06、93.73 t·hm-2,其中土壤碳库贡献率最高,而林下植被和枯落物却较低,表明风水林森林生态系统碳储量明显高于荒山.通过风水林和荒山的碳储量比较研究,为评价风水林碳汇提供依据,为制定森林管理政策、保护村社水平的植被提供数据参考.此外,还探讨了少数民族朴素的生态伦理思想在保护森林和增汇方面的作用,丰富了生态伦理学内容,对传承和弘扬少数民族传统文化、恢复生态具有重要意义.

森林变化影响其碳氮储量,准确评估碳氮储量是森林碳汇管理的重要理论依据.本研究以福建南平天然常绿阔叶林、闽楠人工林、樟树人工林、杉木人工林为对象,采用野外调查研究方法,比较了福建省重要森林生态系统地上生物量和土壤碳库和氮库储量.结果表明:天然林、闽楠人工林、樟树人工林、杉木人工林生态系统碳储量分别为215.68、207.50、120.14、207.53 t·hm-2,氮储量分别为7.73、11.50、9.20、9.05 thm-2;地上部分碳、氮储量最高的为天然林,而土壤碳、氮储量最高的为杉木林;杉木林叶片与表层土壤的C∶N最高;从空间上看,天然林向人工林的转换改变了碳、氮的分配格局,天然林植被部分具有较高的碳、氮储量,应在后期的经营措施中加以保护.

林龄对森林生态系统碳储量及其在不同碳组分(植被、木质残体、凋落物和土壤)中的分配有着重要影响.亚热带森林在陆地生态系统碳循环中起着重要作用,水青冈属(Fagus)植物是我国亚热带广泛分布的重要树种,而有关水青冈林碳储量随林龄变化的研究在我国鲜有报道.该研究选取贵州月亮山3个演替阶段(林龄分别为33年、82年和208年)的亮叶水青冈(Fagus lucida)林为研究对象,对其生态系统全组分的碳储量及其分配格局进行了调查与估算.研究发现,随林龄增加,亮叶水青冈林生态系统碳储量显著增加,33年、82年和208年林分别为(186.9±46.0)、(265.8±82.3)和(515.1±176.4) Mg·hm-2,且生态系统碳储量的增加主要由植被碳储量(占比由32％增长至79％)贡献.凋落物与木质残体碳储量随林龄增加亦呈增加趋势,但二者占生态系统碳储量的比例很小(＜1％).而不同林龄土壤碳储量无显著差异,其占比由33年林的67％降至208年林的20％.这些结果验证了林龄对森林生态系统各组分碳储量及其分配的重要影响,同时指出干扰和土地利用历史等对森林植物残体和土壤碳积累的重要作用.

为阐明青海省森林生态系统乔木层植被碳储量现状及其分布特征,该研究利用240个标准样地实测的乔木数据,估算出青海省森林生态系统不同林型处于不同龄级阶段的平均碳密度,并结合青海省森林资源清查资料所提供的不同龄级的各林型面积,估算了青海省森林生态系统乔木层的固碳现状、速率和潜力.结果表明:1)2011年青海省森林乔木层平均碳密度为76.54 Mg·hm2,总碳储量为27.38 Tg.云杉(Picea spp.)林、柏木(Cupressus funebris)林、桦木(Betula spp.)林、杨树(Populus spp.)林是青海地区的主要林型,占青海省森林面积的96.23％,占青海省乔木层碳储量的86.67％,其中云杉林的碳储量(14.78Tg)和碳密度(106.93 Mg·hm-2)最高.按龄级划分,乔木层碳储量表现为过熟林＞中龄林＞成熟林＞近熟林＞幼龄林.2)青海省乔木层总碳储量从2003年的23.30 Tg增加到2011年的27.38 Tg,年平均碳增量为0.51 Tg·a-1.乔木层固碳速率为1.06 Mg·hm-2·a-1,其中柏木林的固碳速率最大(0.44 Mg·hm-2·a-1);桦木林的固碳速率为负值(-1.06 Mg·hm-2·a-1).3)青海省乔木层植被固碳潜力为8.50 Tg,其中云杉林固碳潜力最高(3.40 Tg).该研究结果表明青海省乔木层具有较大的固碳潜力,若对现有森林资源进行合理管理和利用,将会增加青海省森林的碳固存能力.

常规根系生物量研究方法在我国西南喀斯特森林地区实施困难,根系挖掘法所得研究结果不确定性高,导致目前根系生物量数据匮乏.选择贵州中部喀斯特常绿落叶阔叶混交林为对象,建立常规的根系生物量回归方程,结合群落调查数据,以期研究该森林木本植物的根系生物量特征及其空间分布格局.利用106株乔木、34株灌木和34株藤本标准木根系数据,构建了5种优势乔木(安顺润楠Machilus cavaleriei、化香树Platycarya strobilacea、云贵鹅耳枥Carpinus pubescens、云南鼠刺Itea yunnanensis和窄叶石栎Lithocarpus confinis)、3种优势灌木(刺异叶花椒Zanthoxylum dimorphophyllum、倒卵叶旌节花Stachyurus obovatus和异叶鼠李Rhamnus heterophylla)和2种优势藤本(藤黄檀Dalbergia hancai Benth和小果蔷薇Rosa cymosa)以及乔木通用、灌木通用和藤本通用共13个根系生物量回归方程.利用这些方程计算得到该喀斯特森林木本植物总根系生物量为22.72Mg/hm2.乔木根系生物量(22.57 Mg/hm2)远高于灌木和藤本,占森林总根系生物量的99.30％.5个优势乔木树种的根系生物量(19.67 Mg/hm2)占森林总根系生物量的86.54％.物种根系发达程度是影响根系生物量空间分布格局的重要因素.研究可为喀斯特地区植被地下生物量与碳储量的全面估算提供一个新途径.

藤本植物是热带和亚热带森林的重要组分,在过去几十年中藤本植物多样性在热带森林增加,有可能导致森林的多样性减少,碳储量等生态系统服务功能降低,引起广泛关注.以《广西植被志要》中共355个样地数据(喀斯特森林、海拔1000 m以下的非喀斯特森林和海拔1000 m以上的非喀斯特森林)为基础,结合气候数据,分析天然林中藤本植物区系组成、不同生境藤本植物物种多样性与系统发育多样性关系、藤本植物物种多样性与年平均温度关系,以及系统发育结构特点.结果表明:(1)广西天然林藤本植物中,热带分布的含藤属占比最大(75.4％),温带分布含藤属占比较低(12.3％),世界广布含藤属和亚洲分布含藤属占比最小,海拔1000 m以下的喀斯特和非喀斯特森林都有一些专有的含藤科属;(2)3个生境藤本的Gleason物种多样性和系统发育多样性与年均温都不相关,它们的物种多样性差异不显著,但是系统发育多样性有显著差异,海拔1000 m以下的非喀斯特森林中系统发育多样性最高,喀斯特森林系统发育多样性最低;(3)非喀斯特森林藤本植物系统发育结构趋向于离散,暗指竞争排斥作用是藤本植物组合在该生境群落主要构建机制,喀斯特森林藤本植物系统发育结构趋向于聚集,暗指藤本植物组合由生境过滤作用为主形成.这些研究发现对于热带亚热带森林藤本植物的多样性组成及其共存机制提供了新认识.