近自然化改造作为森林新增碳汇的最有希望的选择之一,将如何通过改变林分结构影响林分生物量和生产力进而影响林分固碳能力和潜力目前尚不清楚,因此,了解近自然化改造对人工林生物量及其分配的影响,对人工林生态系统碳管理具有重要意义.以马尾松近自然化改造林(P(CN))、马尾松未改造纯林(P(CK))、杉木近自然改造林(C(CN))和杉木未改造纯林(C(CK))4种人工林为研究对象,采用样方调查和生物量实测的方法,分析4种林分生物量差异,旨在揭示近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响.结果表明:马尾松杉木人工林近自然化改造通过调整林分结构显著提升马尾松和杉木人工林生物量和生产力,8a后马尾松和杉木林分生物量分别增加46.71％和37.24％.乔木层生物量在林分生物量总量中占主导地位(95.48％-98.82％),并对林分生态系统总生物量变化起决定性作用.林分生物量和生产力的增加主要因为近自然化改造改变了林分群落结构,进而提高了乔木层生产力.研究结果表明,合理的经营措施不仅可以改善林分结构,提升林分生产力,并可为增强植被固碳能力创造有利条件.

基于广东省第8次国家森林资源清查的固定样地调查数据和2016年典型抽样的死木调查数据,利用分树种、分腐朽程度的各个组分相兼容的生物量模型以及相对应的地上、地下部分含碳系数,对广东省森林死木碳库动态进行估算,分析死木种类、林分类型和龄组对死木碳库的影响,量化林分生长特性和自然灾害对死木碳库的贡献.结果表明:2007-2012年间广东省乔木林死木碳库新增碳储量5811.86 Pg,占同期乔木林活立木碳库的2.94％,其中枯倒木多于枯立木;阔叶混交林和马尾松林贡献了近70％的死木碳储量;马尾松、其他软阔、湿地松、阔叶混交林和其他硬阔的死木碳储量占同类森林总活立木碳储量的比例较大,均超过4.00％,桉树和杉木比例最小,均不足1.00％;从龄组看,发生在中龄林的死木碳储量占总死木碳储量比例最大,过熟林最小.与同龄组林分的现存碳储量相比,从幼龄林(2.03％)到过熟林(4.56％)基本呈上升趋势.全省新增死木库碳密度为(0.7612±3.3988) Mg/hm2.竞争和衰老引起的枯死在林分中普遍存在,占发生死木林分面积的60％以上,但增加到死木碳库的储量不足总量的四分之一,而自然灾害只占发生死木林分面积的10％,对死木碳库的贡献却超过40％.到2016年,2007-2012年间增加到死木库的碳储量下降到785.57 Pg,减少约85％,枯倒木的腐朽程度重于枯立木,不同树种间腐朽程度不一,杉木腐朽程度最低.清林等人为经营活动和死木的腐朽是存量减少的主要原因.

为研究近自然森林经营下的樟子松人工林不同林分类型对昆虫群落多样性的影响,本文以塞罕坝自然保护区内的樟子松纯林与混交林作为研究对象,对5种林分类型(樟子松、樟子松-落叶松、樟子松-白桦、樟子松-山荆子、樟子松-落叶松-白桦-山荆子-山刺玫)中的昆虫多样性进行分析.共获得昆虫标本9617头,隶属于7目70科195种,以双翅目、半翅目和鞘翅目为优势类群.5种不同林分类型中的昆虫物种均比较丰富,且各林分类型之间的昆虫群落结构均处于中等不相似水平,樟子松混交林内的昆虫物种数和个体数均高于纯林,但昆虫群落特征指数在不同林分类型之间无显著差异.主成分分析显示,植食性类群、捕食性类群和寄生性类群是构成昆虫群落结构的主要成分,且捕食性和寄生性等天敌类群对植食性类群的制约作用较强,各林分内昆虫群落结构均具有较高的稳定性.

天然针阔混交林是神农架山地的垂直地带性植被,具有重要的生态和经济功能.为深入了解天然针阔混交林群落的结构和动态、物种多样性维持机制,在湖北省神农架国家级自然保护区内建立了1 hm2的森林动态监测样地,分析了其物种组成、径级结构和主要优势种的空间分布特征.结果表明:样地内记录到存活个体5321株,隶属于14科26属44种,其中针叶树种相对单一,只有巴山冷杉(Abies fargesii)和华山松(Pinus armandii);巴山冷杉、华中山楂(Crataegus wilsonii)和山杨(Populus davidiana)的重要值之和为50.28％,其他阔叶树种的重要值之和为46.06％;群落的径级结构近似倒“J”型,幼树储备丰富,重要值排名前3的优势种中巴山冷杉和华中山楂的径级结构均近似倒“J”型,更新良好,但山杨的径级结构近正态分布,更新不良,种群有衰退的趋势;巴山冷杉、华中山楂和山杨表现出明显的生境偏好,随着尺度的增加,华中山楂和山杨均为聚集分布,而巴山冷杉则依次呈现聚集分布、随机分布和均匀分布;神农架针阔混交林阔叶树种丰富度远比针叶树种高,但从重要值排名前3的优势种来看,针、阔叶树种重要值基本相当,群落结构总体稳定.

混交是人工林近自然经营的重要措施,探究混交度和树种配置对杉木人工林群落稳定性的影响可以为构建可持续经营的杉木混交林提供依据.本研究以3种不同混交度(纯林/低度0.051、中度0.297、高度0.598)的杉木人工林为研究对象,以林内优势种的更新潜力、林地生产力、土壤肥力和物种多样性等4类指标12个因子为评价标准,对不同人工林的群落稳定性特征进行分析.结果 表明:与杉木纯林相比,混交林的林下更新潜力分别提高了32％(中混交度)和100％(高混交度),更新幼苗的种类也更为丰富.其次,混交林的草本生物量和物种丰富度均高于纯林,但乔木树种的生物量却分别仅有纯林的58％(中混交度)和66％(高混交度).此外,混交林较高的物种丰富度和林下更新能力,增加了对土壤养分的需求,其土壤肥力较纯林略低.应用模糊数学中隶属函数方法对各林地群落稳定性进行综合评价,结果表明,中度混交林地的群落稳定性最高(0.909),其次为高混交度林地(0.882),而纯林的稳定性最低,仅为0.856.因此,构建密度适宜的杉木-檫木-栎属树种中度混交林可以使杉木人工林朝着健康的森林演替方向发展,使森林群落的经济和生态效益得到持续发挥.

萌蘖更新是树木应对采伐等干扰后恢复的主要方式之一,对退化森林生态系统正向演替具有重要作用.本文在广泛查阅国内外相关文献基础上,综述了萌蘖更新的基本特征,萌蘖更新的发生、存活与生长机制,以及萌蘖更新在林业生产、森林植被恢复与重建中的作用.当前,萌蘖更新的研究多限于定性描述和比较树种萌芽数量、萌条存活与生长差异等基本特征,很少系统研究萌蘖更新的过程与机制;关于萌蘖更新的许多最基本问题均没有回答,严重影响了萌蘖更新在林业生产、森林植被恢复与重建中的应用.基于此,本文提出了未来亟需重点研究的科学问题,特别关注了温带次生林生态系统萌蘖更新的研究进展.期望对萌蘖更新未来研究及温带次生林生态系统更新与恢复具有一定的参考价值.

森林植被与土壤微生物作为森林生态系统的重要组成部分,它们之间的相互作用对维持森林生态系统功能和稳定性起着重要作用.以往多在天然草地和森林生态系统开展植物多样性与土壤微生物多样性关系的研究,但人工构建的多树种混交林生态系统中树种多样性对土壤微生物群落组成的影响及其机制尚不完全清楚.因此,以南亚热带人工块状造林后自然恢复形成的多树种混交森林生态系统为研究对象,利用高通量测序技术研究了随树种丰富度(1-10种)变化土壤细菌和真菌多样性的变化规律及主要影响因子.结果 表明,随树种丰富度增加,土壤真菌α多样性显著提高,但土壤细菌α多样性差异不显著;不同树种丰富度梯度间土壤细菌和真菌的群落结构组成均差异显著;Pearson相关分析表明土壤细菌α多样性主要受土壤pH和土壤铵态氮影响,而土壤pH和有效磷是土壤真菌α多样性的主要影响因子.距离冗余分析(db-RDA)表明,对土壤细菌群落组成产生显著影响的环境因子分别为土壤pH、硝态氮和芳香碳组分,而土壤有机碳、硝态氮、细根生物量和氧烷基碳组分是影响土壤真菌群落组成的主要因子.本研究的结果说明了南亚热带人工林不同树种混交后形成多树种混交林生态系统的过程中,树种组成和多样性的变化通过改变土壤理化性状和根系生物量对土壤微生物群落组成有显著影响,为制定该区域人工林通过树种丰富度合理组配调控提升地下生物多样性及生态系统功能的经营策略提供了科学依据.

研究青海云杉(Picea crassifolia)种群不同发育阶段的空间分布格局及其关联性,能揭示其种群的发展规律,推断其潜在的生态学过程或影响机制,进而为该种群的配置、种植和森林的经营与管理等提供指导.该研究基于祁连山大野口流域10.2 hm2青海云杉动态监测样地调查资料,分析了青海云杉群落的物种组成和径级结构,并采用点格局方法,通过单变量成对相关函数和双变量成对相关函数对不同年龄阶段青海云杉种群的空间分布格局及其空间关联性进行分析.结果 表明:(1)青海云杉种群的径级结构呈倒“J”型分布,属增长型种群,种群自然更新状况良好.(2)青海云杉种群4个径级的个体在小尺度上呈聚集分布,但随着空间尺度的增大,聚集强度逐渐减弱,趋向随机分布;较小径级的个体常呈聚集分布,而随着径级增大,也趋向于随机分布.(3)青海云杉大树个体在小尺度(＜4 m)范围内与其他径级个体都呈负关联,随着尺度的增加,大树与幼树表现出正关联且关联性随尺度的增加而减弱,而与小树、中树则表现为无关联或者微弱的负关联;径级相近的个体空间关联性为正关联或无关联,随着个体径级间差距增大,空间关联性转变为无关联或负关联.研究表明,祁连山大野口流域青海云杉种群的分布格局及其关联性随空间尺度和发育阶段而变化,这是由种群自身的生物生态学特性、种内种间关系以及环境条件共同作用的结果.

自然恢复形成的次生林和人工恢复的人工林是西南山地分布面积最大、最为典型的森林植被类型.本研究以川西茂县大沟流域自然恢复的次生林以及人工恢复形成的华山松和油松人工林为对象,分析2005-2015年不同恢复途径下森林演替过程中乔木层结构特征、物种组成与群落动态变化,探索不同恢复模式下乔木层群落发展趋势,为区域人工林和次生林的经营管理提供科学依据.结果显示:(1)随着演替进程,油松人工林内乔木层密度增加,径阶和高度分布范围也呈增加趋势,乔木层树种幼苗更新较弱,大径级个体增加,群落演替趋于稳定;华山松人工林和自然恢复下的次生林,乔木层密度先降低后增加,径阶和高度变化趋向处于不稳定状态,表现为先增加后降低的态势,幼龄个体增加,处于增长状态.(2)3种森林乔木层物种数都呈增加趋势,其中华山松人工林增加最为明显,从12种增加到23种,人工栽种树种的重要值降低,保留带内残留的乡土阔叶树种重要值增加,成为华山松人工林从针叶林向针阔混交林演替的主要驱动因子;油松人工林内造林密度较高,乡土阔叶物种更新与生长受到抑制,林窗是促使其物种增加的主要原因;自然恢复下的次生林内乡土树种重要值之和从2005年的35.48％增加至2015年的81.12％,锐齿槲栎等乡土阔叶树种成为其优势种,是其演替的主要驱动因子.(3)不同恢复途径下,油松人工林丰富度指数和多样性指数明显低于次生林,华山松人工林多样性随着时间进程显著增加,与次生林多样性指数接近.从长期来看,低密度“等高交错配置造林模式”形成的华山松人工林对多样性恢复和保护效果与自然恢复相似.

目标树经营为近自然林业的重要手段,研究其林下植物多样性与土壤理化性质对目标树经营密度的响应机制对于人工林经营有着重要的参考意义.以宜宾市高县月江国有林场杉木人工林为研究对象,分析3种不同目标树密度(100株/hm2、150株/hm2、200株/hm2)在经营1年后的林下植物多样性和土壤理化性质的变化情况.结果显示:(1)目标树经营后,灌木层植物生态优势度指数、多样性指数、丰富度指数均有显著增加(P＜0.05),阳生性的灌木与草本物种开始出现,森林植被组成向健康的演替方向发展;(2)目标树经营各处理均显著提高了土壤总孔隙度、非毛管孔隙、全氮、有机质、速效钾(P＜0.05),土壤水解氮有显著下降(P＜0.05);(3)植物各多样性指数与土壤全氮、速效钾、有机质密切相关.本研究表明杉木人工林目标树经营初期在不同处理水平下表现变化不一,但总体表现为对林下植被多样性与土壤理化性质改善作用良好.