森林生态系统养分动态模拟研究进展

养分循环是森林生态系统研究的重要内容.随着计算机技术与信息技术的广泛应用,数学模型、计算机模拟成为了森林生态系统养分循环的研究热点和重要的研究手段.综述了森林养分动态模拟研究进展,以期为今后森林生态系统数字化管理与指导生产提供理论参考.     

森林生态系统稳定性的养分原理

从森林组分的易变性、对干扰的反作用、养分的储备及其流动规律等角度,分析了森林生态系统稳定性的原理,并对刺槐(R obin ia p seud oacacia)、兴安落叶松(L arix gm elin ii)、油松(P inus tabu laef orm is)和杉木(Cunn ingham ia lanceola ta)4种人工林进行了典型分析。结果表明,这4种人工林的养分均以钝性储备为主,土壤中的N,P,K,C a和M g养分贮量占整个系统对应养分总贮量的比例均大于92%,而且土壤养分均基本保持平衡或发生微弱亏损(年亏损率0.046%~0.121%),而整个生态系统的养分均基本保持平衡或发生微弱盈余(年盈余率0.005%~0.016%);与其他人工林相比,刺槐人工林为高吸收、高归还、快速循环、养分浪费型(较低养分生产力),其养分流速明显高于其他林地,预示刺槐林在面对微小干扰时具有较强的恢复力,但面对严重的干扰时其恢复力较差。同时作者提出,进行生物地球化学分类是研究森林生态系统功能稳定性的重要途径。     

森林生态系统管理的研究进展

该文对森林生态系统管理这一新兴科学的起源、定义、特征、内涵做了简要介绍,同时对森林生态系统管理中的五个热点研究领域进行了综述和简评.①关于森林生态系统健康,讨论了不同角度对生态系统健康的定义和不同层次上的生态系统健康的内容及评价生态系统健康的困难所在;②关于森林生物多样性,探讨了森林结构复杂性与生物多样性的关系,老龄林结构对森林生态系统的意义和作用,以及如何通过经营调整结构促进生物多样性;③关于森林经营的景观规划,描述了进行景观规划的途径、理论和模型,并对三种概念模型进行了介绍;④关于森林经营的替代技术体系,介绍了模拟自然干扰设计替代技术体系的原理,分析了替代经营技术体系产生的原因和有关最新技术研究进展;⑤关于森林生态系统服务,讨论了生态系统服务的基本内容和评价在森林生态系统管理中的重要意义.该文指出,生态系统管理科学正处于迅速发展时期,表现出多学科、多尺度、适应性机制等超越传统学科的时代特征.     

大兴安岭森林火灾对森林生态系统的影响

1987年春发生在大兴安岭北部的森林火灾,造成了巨大的损失.人们关心火灾对森林生态系统的影响.我们通过较全面的调查研究,得出一些基本的结论:①经重度火烧的林地,兴安落叶松(Larix gemelinii)与樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)的大径级树木未被烧死,而山杨(Populus davidiana)、白桦(Betula platyphylla)在中度火烧情况下就全部死亡.②火灾后,形成了大面积的天然幼龄林,主要是白桦的萌芽更新.白桦的实生苗虽也很多,但生长慢、难成林.而落叶松因缺少种源则难以更新.樟子松在各种火灾等级的樟子松林地上都有良好的更新.③落叶松林火烧后的10年中,生长率降低,以后恢复到正常状态,但生长量有所提高.樟子松林重度火烧后生长率明显降低,但生长量显著提高.④火烧对森林群落的植物多样性影响不大.⑤火烧后的3年内,斜陡坡与阳坡土薄处,植被恢复慢,水土保持能力大为降低,侵蚀强度大,后来形成较多荒山.而水分条件好的大面积谷地、缓坡地植被恢复较快、环境变化不大.⑥火烧迹地的土壤有机质大为降低,矿质养分也明显降低,坡度越大的地段,土壤更为贫瘠化.     

Nitrification: importance to nutrient losses from a cutover forested ecosystem

The nitrate concentration (weighted average) in stream water from an experimentally deforested watershed increased from 0.9 milligram per liter before removal of the vegetation to 53 milligrams per liter 2 years later. This nitrate mobilization, presumably due to increased microbial nitrification, was equivalent to all of the other net cationic increases and anionic decreases observed in tae drainage water.     

Continental-scale effects of nutrient pollution on stream ecosystem functioning

Excessive nutrient loading is a major threat to aquatic ecosystems worldwide that leads to profound changes in aquatic biodiversity and biogeochemical processes. Systematic quantitative assessment of functional ecosystem measures for river networks is, however, lacking, especially at continental scales. Here, we narrow this gap by means of a pan-European field experiment on a fundamental ecosystem process--leaf-litter breakdown--in 100 streams across a greater than 1000-fold nutrient gradient. Dramatically slowed breakdown at both extremes of the gradient indicated strong nutrient limitation in unaffected systems, potential for strong stimulation in moderately altered systems, and inhibition in highly polluted streams. This large-scale response pattern emphasizes the need to complement established structural approaches (such as water chemistry, hydrogeomorphology, and biological diversity metrics) with functional measures (such as litter-breakdown rate, whole-system metabolism, and nutrient spiraling) for assessing ecosystem health.     

贡嘎山地区森林生态系统服务功能价值评估

为研究长江上游亚高山暗针叶林森林生态系统的服务功能,作者选择我国亚热带自然垂直生态系统最典型、保存最完好的贡嘎山地区,应用市场价值、影子价格、机会成本等方法, 首次评价了贡嘎山地区涵养水源、保护土壤、固定二氧化碳、净化空气等森林生态系统服务功能的生态经济价值.结果表明,贡嘎山地区涵养水源价值为71.017 5亿元,保持土壤减少侵蚀价值为2.165 7亿元,固定CO2减轻温室效应的价值为4.261 4亿元,净化空气的价值为107.033 2亿元,4项合计的价值平均每年为184.477 8亿元;最后对贡嘎山森林生态系统的保护与利用提出建议.     

中国森林生态系统服务功能的区域差异研究

森林生态系统在维护环境和提供生态服务方面发挥着重要作用,对森林生态系统服务功能的价值评估是目前的研究热点。采用由国家林业局发布的统一评估体系和计算公式,利用第7次全国森林资源清查数据,对全国各省区的森林生态系统服务功能进行了评估,并在此基础上,采用多边形综合指标法进行综合评价与分级。结果表明:中国森林生态系统服务功能总价值为100 147.61亿元/a;各省区单位面积森林生态系统服务功能价值量主要分布在4.00万~5.00万元/(hm2•a)之间;我国各省区的森林生态系统服务功能水平分布不均,各省区间差异较大;低纬度和高纬度省区的综合评价指数较高,中纬度地区的省区综合评价指数较低。      

淳安县森林生态系统服务价值评估

基于森林资源二类调查数据,采用市场价值法、影子工程等方法,评估了浙江省淳安县森林生态系统主要服务价值。结果表明：2008年,淳安县森林生态系统服务总价值为224.04亿元,生态服务价值是社会经济服务价值的4.55倍。各项服务总价值和单位面积价值依次为保护土壤＞水源涵养＞森林旅游＞保护生物多样性＞净化环境＞固碳释氧＞提供林副产品;不同森林类型生态功能服务总价值依次为针叶林＞阔叶林＞灌木林＞针阔混交林＞竹林,而单位面积价值依次为阔叶林＞针阔混交林＞竹林＞针叶林＞灌木林。在同一类型生态服务中,阔叶林的涵养水源、固碳释氧、保育土壤和针叶林净化环境的单位面积价值较大。图1表3参18     

流溪河国家森林公园森林生态系统服务功能间接价值评估

从森林生态系统的效益出发,选取涵养水源、调节气候、净化环境、土壤保持、固碳释氧、维持生物多样性和医疗保健等因子,采用市场价值法、影子价格法、机会成本法等多种手段对流溪河国家森林公园的森林生态系统服务功能的间接经济价值进行估算.结果表明.该森林公园每年的总生态服务价值约为2.18亿元.     

Prescribed fire: effects on water quality and forest nutrient cycling

Prescribed fire, a practice applied annually to about 10(6) hectares of forests in the southeastern United States, had limited effects on soils, nutrient cycling, and hydrologic systems of a coastal plain pine forest. Hydrologic fluxes of nitrogen, phosphorus, sulfur, and basic cations, from burned pine litter to ground and stream waters, are not likely to have appreciable impacts on water quality in the Atlantic and Gulf Coastal Plain.     

森林生态系统脆弱性评价概述

在广泛了解国内外相关研究成果的基础上,分别从森林生态系统脆弱性的主要影响因素、评价指标体系的构建、评价指标权重的赋予、评价方法的选取等方面进行归纳和评述,认为当前森林生态系统脆弱性评价存在的主要问题为:指标体系不够完整、评价方法不够系统、数据收集不够全面、研究区域和内容有待延展、新技术应用较少及评价后的相关研究需进一步加强和完善。     

毛竹林生态系统健康评价技术研究

在探讨森林生态系统健康评价的基础上,提出了毛竹林生态系统健康评价的指标体系和评价方法,并以此对不同密度毛竹林生态系统进行了健康评价,旨在为毛竹林生态系统健康的修复与维护提供依据,对于推进毛竹林健康经营,促进毛竹林生态系统服务功能发挥具有重要的现实意义。     

Nutrient loss accelerated by clear-cutting of a forest ecosystem

The forest of a small watershed-ecosystem was cut in order to determine the effects of removal of vegetation on nutrient cycles. Relative to undisturbed ecosystems, the cut ecosystem exhibited accelerated loss of nutrients: nitrogen lost during the first year after cutting was equivalent to the amount annually turned over in an undisturbed system, and losses of cations were 3 to 20 times greater than from comparable undisturbed systems. Possible causes of the pattern of nutrient loss from the cut ecosystem are discussed.     

厦门市城市森林生态系统服务价值变化研究

基于森林资源清查资料计以及人口数据,计算出厦门市1972、1988、1996和2008年城市森林生态系统服务价值,它们分别为64 429、61 389、183 860和253 875万元,城市森林人均受益生态系统服务价值分别为828、570、1434和1 019元.结果表明除面积外,林龄、蓄积量等都是影响城市森林生态系...     

Long-term effects of wildfire on ecosystem properties across an island area gradient

Boreal forest soils play an important role in the global carbon cycle by functioning as a large terrestrial carbon sink or source, and the alteration of fire regime through global change phenomena may influence this role. We studied a system of forested lake islands in the boreal zone of Sweden for which fire frequency increases with increasing island size. Large islands supported higher plant productivity and litter decomposition rates than did smaller ones, and, with increasing time since fire, litter decomposition rates were suppressed sooner than was ecosystem productivity. This contributes to greater carbon storage with increasing time since fire; for every century without a major fire, an additional 0.5 kilograms per square meter of carbon becomes stored in the humus.     

基于森林生态连清体系的中国森林生态系统服务特征分析

森林生态系统服务全指标体系连续观测与定期清查(简称“森林生态连清”)体系将森林资源连续清查系统,森林生态系统定位观测研究网络(CFERN)有机结合在一起;前者可以提供森林资源数据信息,通过后者获得森林生态系统各要素生态结构、过程和功能的机理机制和服务研究所需参数。基于第八次(2009—2013年)全国森林资源清查数据,本文采用森林生态连清体系,对涵养水源、保育土壤、固碳释氧等7类13项森林生态系统服务进行物质量和价值量两方面的评估,并分析了不同地区和不同服务项生态效益特点。结果表明:中国森林生态系统服务总价值为12.68万亿元/a,相当于2013年全国GDP的22.3%,是当年全国林业产业总产值的2.68倍,每年为每位国民提供了约0.94万元的生态系统服务。在总价值量中,生物多样性保护价值量最高(占总价值量的34.20%),其次为涵养水源价值量。各项服务的物质量和价值量西部地区均最高,主要原因是该地区森林资源面积较大,降水、温度、土壤类型和树种等也有重要影响。东部和西部地区森林资源占有比例和产生生态系统服务价值比例对比,森林资源面积相近的东部和东北地区产生生态系统服务价值对比,均体现出中国森林资源分布变化、温度梯度变化和水分梯度变化的基本规律。      

贺兰山森林生态系统的脆弱性及其生物多样性的保护

贺兰山是我国西北的著名山体之一,位于内蒙古阿拉善高原和宁夏银川平原之间,处于我国温带草原区和荒漠区的过渡区域.它以挺拔耸立的山体和绵延不断的森林,成为我国西北广阔的干旱地区中一颗绿色明珠,被我国定为水源涵养林国家级自然保护区.作者曾于1995～1997年连续3a对贺兰山进行过野外考察,结合前人的研究,试图探讨贺兰山森林生态系统的现状、生态系统的脆弱性和生物多样性的保护等问题.     

贡嘎山暗针叶林生态系统林冠截留特征研究

林冠截留能力是反映森林与水关系的一个重要指标.该研究充分考虑林冠结构特征与降雨特性,采用机械布样与林分叶面积指数相结合方法,观测了贡嘎山不同演替阶段的暗针叶林群落林内降雨.结果表明,林内降雨量与林外降雨量线性相关,其回归系数可用来估计林冠蓄水蒸发系数,而截距可以用来估计林冠蓄水容量;林冠截留量与林外降雨量呈幂函数关系.在原有预测季节或生长季林冠截留模型基础上,引入单场降雨平均强度,用叶面积指数修正林冠透水系数,建立新的林冠截留概念模型,能够较好地预测长江上游暗针叶林生态系统单场降雨的林冠截留特征.