面向生态系统服务的森林生态系统经营：现状、挑战与展望
摘要：森林生态系统是地球陆地生态系统的主体,它具有很高的生物生产力和生物量以及丰富的生物多样性,对全球生态系统和人类经济社会发展起着至关重要和无可替代的作用。伴随着人口的不断增长和经济社会的迅猛发展,对森林资源和森林生态系统服务的需求不断高涨,而且人类对森林资源价值的认识也发生了很大程度的改变。推进森林资源可持续经营,增加森林总量、提高森林质量、增强生态功能,已成为中国林业可持续发展乃至推进中国生态文明建设和建设美丽中国的战略任务。本文全面综述了森林生态系统经营发展历程,分析了森林生态系统经营的现状和存在问题,在此基础上,提出整合基于生态系统管理与满足现代人类福祉对森林多重需求的新的森林生态系统经营理念,面向生态系统服务的森林生态系统经营理念是未来的发展趋势。森林经营发展战略表现为：1）从单纯的森林面积数量扩张,转变到提高单位面积的森林生产力和森林质量;2）从单一追求木材生产逐步转变为多目标经营,将森林林产品单一的经营目标转变为广泛的生态、经济和社会等多目标经营;3）森林经营重点从林分水平转变为森林景观的经营,强调森林景观的时空异质性和动态变化,权衡和协同多种生态系统的服务功能,倡导森林景观的多样性和连通性,提高森林与其它土地利用模式镶嵌构成的复合景观的可持续性和稳定性,增强森林生态系统对气候变化影响的适应能力;4）森林生态系统经营将从依赖传统经验的主观决策转变为信息化、数字化和智能化的决策,发展森林生态系统经营决策支持系统和森林景观恢复与空间经营规划系统。天保工程实施以来东北阔叶红松林的可持续经营
摘要：20世纪末以来有两个重要的变化影响着东北温带阔叶红松林资源的可持续性,一是天然林资源保护工程（下称天保工程）的实施,另一个是红松不再作为用材树种被采伐。但森林采伐后的更新造林模式并没有显著改变。以长白山腹地-露水河林业局的阔叶红松林为研究对象,利用森林资源清查（二类）和作业设计调查（三类）资料,评估了这两个重要的变化对当前的森林资源的产生影响。结果表明,天保工程的实施调减了采伐量,间接提高了森林的公顷蓄积量,整体上促进了森林资源的恢复。目前,紫椴,蒙古栎,水曲柳和春榆等占商品材总生产量94.7%（蓄积量）。与此同时,可供采伐的这4个树种年生长量却小于采伐量,而林下补植红松,却忽视阔叶树更新的经营模式势必会逐渐增加红松在阔叶红松林中的比例,使目前商品材资源不足的情况更加恶化。总的来说,天保工程促进了公益林区森林资源的可持续性,但降低了用于木材生产的商品林的面积;红松不采伐增加了红松在商品林中的比例,降低了商品林中用材树种比例和商品材的可持续生产能力,从长期看,必然导致可采伐林木资源的枯竭。据此,建议应根据森林培育的目标,选择合适的森林更新恢复模式。露水河林业局森林多目标经营规划设计
摘要：改变单一经营目标的传统森林经营方式,进行森林多目标经营,综合发挥森林的生态、社会与经济功能是我国林业发展的一个新阶段。如何从一个生产单位的角度出发,统筹森林利用和保护相关的社会、经济及环境等各方面,进行多目标规划和决策,是林业研究和实践中的重要命题。以长白山区露水河林业局为例,探讨了森林多目标经营的必要性,设计了森林多目标经营的规划设计体系,从群落生境分析、发展类型设计、林分作业设计以及生命周期经营计划设计等方面对露水河林业局森林多目标经营进行了规划设计,以期为我国开展森林多目标经营提供借鉴和手段支撑。择伐对阔叶红松林资源可持续利用的影响
摘要：科学评估目前的择伐方式对森林结构与功能的影响对区域森林资源的可持续利用具有重要意义。以择伐过的阔叶红松林为研究对象,并以原始林为对照,分析了择伐对物种组成、林分结构以及对木材生产的影响。结果表明,低强度择伐（≤20%）对物种组成和蓄积结构均没有显著影响,而高强度择伐则显著改变了物种组成和蓄积结构。择伐后林分蓄积量均显著小于原始林,不同择伐强度间没有显著差异。择伐显著影响了用材树种的数量和质量,导致择伐后样地中用材树种的株数和蓄积量均显著减少,严重影响了林分的木材持续生产能力。因此,从阔叶红松林木材可持续利用角度来看,需要重新思考红松不作为采伐树种的用材林经营技术模式。采伐对红松种群结构与动态的影响
摘要：红松是我国长白山阔叶红松林的主要建群种,受森林采伐的影响,种群数量急剧下降,现已被列为国家二级保护植物。通过绘制种群静态生命表、生存函数、存活曲线和径级分布图,研究原始林,15%择伐、40%择伐和皆伐后恢复的天然次生林内,红松种群结构和动态的变化规律。结果表明：（1）采伐干扰对红松种群的波动周期影响不大,15%的择伐强度可以提高红松种群的生存期望。（2）原始林和15%择伐林内红松种群存活曲线均为DeeveyⅡ型,种群处于稳定期;40%择伐林内存活曲线介于DeeveyⅡ型和DeeveyⅢ型之间,种群由稳定期向成熟期过渡;皆伐林内存活曲线为DeeveyⅠ型,种群处在增长期。（3）原始阔叶红松林林、15%择伐林和40%择伐林内,红松种群径级结构均呈稳定的倒J型,且在幼树阶段均存在生长更新的停滞现象;与原始林相比,15%择伐林内幼树比例略有下降;40%择伐林和皆伐迹地,随采伐强度的增加,幼树比例明显增大。（4）方差分析表明,4个种群的生存过程差异较大,采伐干扰对红松种群生存过程的影响达到显著水平。不同采伐强度对阔叶红松林主要树种空间分布格局和物种空间关联性的影响
摘要：分析采伐后森林群落中物种的空间格局有助于认识该格局形成的生态学过程、种群的生物学特性及其与环境因子之间的相互关系,并对制定可持续的森林经营方案具有重要意义。以长白山地区经历不同采伐方式形成的阔叶红松林次生林为研究对象,利用空间点格局分析的研究方法,探讨了采伐对阔叶红松林主要树种空间分布格局、种间关联性以及更新的影响。研究结果显示：较低强度的择伐对阔叶红松林主要树种的空间分布格局、种间关联性的改变较小,群落可以在较短时间内恢复。中等强度的择伐减少了成年树种对幼树的抑制作用,可以促进森林的天然更新。皆伐后,森林的群落结构,物种的空间分布格局、种间关联性都发生显著变化,尽管更新状况良好,但要恢复到伐前水平仍需要较长时间。择伐不仅通过改变主要树种的密度对阔叶红松林群落结构产生影响,还通过改变物种空间关联性改变群落的结构动态。因此,在制定森林生态系统经营管理方案时,不仅要选择适合的采伐强度,还要综合考虑采伐时物种的选择以及种间关系。抚育间伐对蒙古栎次生林生长的影响
摘要：科学合理的抚育间伐措施是实现天然次生林稳定、高效、可持续经营的必然要求。以辽宁白石砬子部级自然保护区萌生蒙古栎次生林为研究对象,设置幼龄林（15年生）和中龄林（35年生）两组抚育间伐试验区,利用两组试验区伐后8a和26a的长期连续测定数据,比较分析了不同抚育间伐强度对林分生长及结构的影响。结果表明,蒙古栎次生林幼龄林阶段经轻度、中度、强度间伐8a后,林分平均胸径及定期生长量与对照相比均有极显著差异,平均胸径分别比对照高2.1、1.3和2 cm;不同间伐强度对林分蓄积增长量影响不大,轻度、中度和强度间伐12 cm以上径阶蓄积定期生长量累计分别是对照的0.97、1.03和1.21倍。中龄林阶段,轻度、中度、强度间伐26a后林分平均胸径分别比对照高0.3、1.7和5.1 cm,强度间伐能显著提高林分平均胸径生长量;间伐能显著提高林分蓄积定期生长量累计及定期生长量,轻度、中度和强度间伐12 cm以上径阶蓄积定期生长量累计分别是对照的1.97、1.65和1.63倍;轻度、强度间伐林分胸径呈单峰右偏山状分布,大径阶树木占绝对优势,而中度间伐、对照林分胸径呈单峰左偏山状分布。综合分析不同林龄阶段不同强度抚育间伐措施对林分生长状况的影响,可以得出蒙古栎天然次生林高效经营技术为幼龄阶段时采用轻度、中度、强度间伐均可,在中龄林时宜采用强度间伐（保留密度1600株/hm2）。森林多目标经营单元的时空尺度扩展
摘要：森林多目标经营是我国林业发展的重要趋势,而森林本身的特性以及国内外的众多研究证明,森林多目标经营需要考虑多个时空尺度,以满足其生态、经济和社会效益的综合发挥。在界定多功能林业和森林多目标经营的概念及基础上,系统地分析了传统森林经营时空尺度和现代森林多目标经营时空尺度的联系与区别,提出现代森林多目标经营单元空间尺度上应该满足区域、景观和林分多尺度的需要,而在时间尺度上则要综合考虑短期、中期和长期,并以露水河林业局为例给出具体的研究思路,以期为我国开展森林多目标经营提供借鉴。珍稀植物对开蕨与其伴生物种的联结性及群落稳定性
摘要：基于22联列表,采用X2和W检验, 联结系数（AC）、点相关系数（PPC）、Ochiai指数（OI）、共同出现百分率（PC）的种间联结性分析和M.Godron群落稳定性测定方法,以长白山极其狭小地区分布的国家Ⅱ级保护植物——对开蕨（Phyllitis scolopendrium）为研究对象,分析了其在海拔729、1008m群落内,对开蕨与其伴生种联结性及群落稳定性。调查显示：吉林省临江区域自然分布的对开蕨种群为小片状聚集分布,数量较少,局部大尺度上分布频度极低,为偶见种。与对开蕨伴生的植物共有70种,其中乔木16种,灌木16种,草本植物38种。联结性分析表明：群落总体联结性VR（方差比率） 〉 1, 检验统计量W〈 X0.05（N）2,显示群落种群间均表现出正关联,但没有达到显著水平。联结性测度指标显示对开蕨种群与乔木、灌木联结性低于与草本的联结性;其中对开蕨与乔木联结种对均不显著（X2 〈 3.841）;与灌木正联结种对以凤城卫矛（Euonymus maximowiczianus）达到显著正联结（X2 〉 3.841）,其它联结均不显著;对开蕨与草本植物三叉耳蕨（Polystichum tripteron ）达到极显著正联结（X2〉6.635）,与粗茎鳞毛蕨（Dryopteris crassirhizoma）为显著正联结,与野芝麻（Lamium barbatum）为显著负联结（3.841〈 X2〈 6.635）,反映出对开蕨与大多数植物种群关联不显著或显著关联的种群极少,种间联结关系较为松散趋向于相互独立,有很大的随机性。群落稳定性测定得出：海拔1008m的01群落和海拔729m的02群落,其总体的累计种类倒数百分数与累积相对频度比值分别为35/65、34/66,均远离20/80;各群落内乔木层、灌木层、草本层的比值也远离稳定点坐标,显示出群落总体均不稳定;两个群落内部各层次的稳定性排序均为草本层 〉灌木层 〉乔木层。结论提示：现存对开蕨群落极不稳定,亟待加强保护。在物种保护和回归实践中可长白山水曲柳种群动态
摘要：通过对长白山水曲柳种群的调查,以种群径级结构代替年龄结构,采用空间代替时间的方法,对水曲柳种群的年龄结构、静态生命表以及种群时间动态预测进行了分析。结果显示：长白山水曲柳种群幼龄个体偏少,中老龄个体较多。其中阔叶红松林中水曲柳种群主要依靠中老龄植株维持,幼龄个体缺乏;白桦次生林中水曲柳植株龄级较阔叶红松林幼龄,但仍然存在幼树缺乏现象。长白山水曲柳种群的存活曲线基本属于偏正态Deevey Ⅲ型,总体呈现衰退趋势。种群时间动态预测显示,随着水曲柳老龄个体短暂增多后的逐渐减少,水曲柳种群逐渐衰退。因此建议在立足现有种群的维持保护上,研究水曲柳濒危机制,采取适当人工抚育措施,保证种群持续稳定发展。辽东山区次生林木本植物空间分布
摘要：森林木本植物的空间格局有助于揭示群落结构的形成机制与潜在的生态学过程,且对林分经营具有一定指导意义。在0-50 m尺度范围内综合分析了辽东山区4 hm2温带次生林样地多度〉10的树种空间格局。研究发现：（1）在完全随机零模型下,大部分树种呈现聚集格局,聚集格局树种的比例随尺度增加而降低;在 〉 32 m的较大尺度下,随尺度增加,随机和规则格局成为树种分布的主要形式;（2）在异质性泊松过程零模型下,55.9%的树种呈现随机格局,其余大部分树种在 〈 10 m的尺度下呈现聚集格局,且随尺度增加,规则格局成为主要形式;（3）在完全随机零模型下,树种属性（林层、径级和多度）显著地影响种群聚集度,而在异质性泊松过程零模型下,树种属性对种群聚集度不存在显著影响。综上,生境异质性、扩散限制和树种属性部分解释了辽东山区次生林木本植物空间分布格局,相对而言,生境异质性的效应更为突出。研究结果有助于揭示次生林群落生物多样性的维持机制。长白山北坡3个森林群落主要树种种间联结性
摘要：长白山是东亚大陆在我国境内唯一具有高山冻原的山地,分析长白山北坡3个群落乔木种的种间关联性尚未见报道。调查了长白山北坡海拔700-1700m的森林群落,根据调查资料,进行了TWINSPAN分类和种间联结性分析。结果表明：（1）35个样方被分为3个群落类型,即原始阔叶红松林、天然次生林和云冷杉林。34个树种被分为五类,第一类和第二类主要为阴性或中性偏阴性的硬阔叶树种,第三类和第四类主要为阳性或中性偏阳的软阔叶树种,第五类主要为针叶树种。（2）原始阔叶红松林建群种总体关联性呈不显著负相关,天然次生林和云冷杉林呈不显著正相关。（3）原始阔叶红松林、天然次生林和云冷杉林分别有89%、76%、47%的种对间关联程度紧密,植物群落稳定性与种间关系并非趋于正相关。长白山北坡林线岳桦种群空间分布格局
摘要：许多自然林线具有的趋同特征之一即乔木树种高生长受限,常演化为矮曲状或类似于灌木的形态（即树种的灌木型）占据高山植被带,因此研究林线树种乔木型与灌木型的结构、功能差异有助于进一步理解林线形成的原因。种群分布格局作为种群相对位置定量化描述的基本特征,可以表征物种对环境适应性选择的结果,反应生态过程的综合作用。利用点格局方法,研究长白山北坡林线岳桦种群各生活史阶段、两种生活型的分布格局,结果表明,长白山北坡林线岳桦树高生长受到限制,1.5-3.0m是一个关键的树高生长阶段;相比于老树、中树,幼苗和灌木型岳桦更为均匀,对空间的异质性选择更弱;林线岳桦发育过程中,存在一个生活型分离的重要阶段。此外,相对于老树,灌木型分布更为均匀,表明低矮、多枝这种相对紧凑的生活型更适宜在过渡带生存,乔木型岳桦和灌木型岳桦可能代表着不同的生存策略。长白山高山苔原带植物濒危现状及保护级别评估
摘要：通过野外调查、文献查阅、专家咨询及市场调查等手段获得长白山高山苔原带植物生存状况、分布数量的基本数据。在查阅文献的基础上,借助专家咨询构建了长白山高山苔原带植物受危等级、优先保护定量评估体系。该体系包含3个子系统,每个子系统下设不同指标共计12个。通过专家咨询法和层次分析法相结合的方法确定各子系统及各指标的权重。共评估植物94种,其中极危种3种,濒危种6种,易危种22种,近危种42种,无危种21种;在保护的缓急程度上,属于特级保护的有5种,一级保护的有6种,二级保护的有34种,三级保护的有30种,暂缓保护的有19种。评估结果与以往的红色名录进行了比较,一些从未列入红色目录的种类在本研究结果中有所体现。相反,有些曾被列入红色名录的物种在本次评估中被列为＂无危＂。对评估结果与以往红色名录之间产生差异种类及原因进行了讨论。东北地区两个主要树种地上生物量通用方程构建
摘要：目前,东北落叶松地上生物量方程主要采用分树种或把不同树种归为一体的方法,但是,既能反映落叶松生物量与自变量的平均关系,又能反映不同树种间生物量差异程度的通用性落叶松生物量方程迄今尚未构建。因此,以东北地区兴安落叶松和长白落叶松地上生物量数据为研究对象,构建一元（自变量为胸径）、二元（自变量为胸径和树高）和三元（自变量为胸径、树高和冠幅）的不同树种生物量通用方程。由于起源和地域的不同,生物量可能会存在一定程度差异,进而,在所构建的不同树种生物量通用方程的基础上,考虑起源和地域的差异,利用哑变量方法构建既能考虑不同树种又能考虑林分起源和不同地域的东北落叶松地上生物量通用方程,并利用加权最小二乘法剔除方程异方差。结果表明：通过哑变量方法构建不同树种生物量模型方法可行;不论是传统的生物量方程,还是只考虑树种或同时考虑树种、起源和地域的通用生物量方程,增加自变量能提高方程预测效果,即,三元生物量方程预测精度最高,二元生物量方程次之,一元生物量方程最低;当同时考虑树种、起源和地域时,方程预测精度最高,只考虑树种的生物量通用方程次之,传统生物量方程最低。因此,如果数据允许,建议构建考虑不同树种、起源和地域的三元生物量方程估计东北地区长白落叶松和兴安落叶松地上生物量。长白山森林生态系统大气氮素湿沉降通量和组成的季节变化特征
摘要：2009-2010年期间,利用雨量计收集法在长白山森林生态系统定位站开展定位观测,分析降水中氮素浓度,研究了该区域大气氮素湿沉降通量和组成的季节变化特征。结果表明,各形态氮素月均浓度之间差别较大,具有明显的季节性;其降水中浓度主要受降水量和降水频次的影响。全年氮素湿沉降中TN、TIN和TON的沉降量分别为27.64 kg N hm-2 a-1、11.05 kg N hm-2 a-1和16.59 kg N hm-2 a-1,TON为沉降主体,占60.02%;其大气氮沉降量主要由降水量和降水中氮素浓度共同决定。该地区氮湿沉降量已处于我国中等水平,考虑到氮素的干湿沉降比例,本区域的年氮沉降量已接近或超过本区域的营养氮沉降临界负荷,存在一定的环境风险。该地区生长季（5-10月）的氮沉降量（16.59 kg N hm-2 a-1）占全年氮沉降量的比例达到73.20%。生长季的氮沉降对于促进植物生长直接生态意义重大,而非生长季的氮沉降对于大量补充次年植物生长初期所需养分的间接生态意义明显。辽东山区天然次生林能量平衡和蒸散
摘要：基于辽宁冰砬山森林生态系统定位研究站2012年森林内、外微气象观测数据,采用波文比-能量平衡法（BERB）研究了辽东山区天然次生林能量平衡组分及蒸散特征。结果表明,天然次生林全年获得净辐射能量（Rn）为1.63109J/m2,其中生长季Rn占全年的71%。Rn月均值呈单峰状季节变化;5月份Rn最大,达101.73 W/m2;12月份最小,仅为-2.38 W/m2。Rn在晴朗天气的日变化呈单峰型,峰值出现在12：00前后,Rn在日出后0.5 h至日落前1.5 h为正值,其它时间为负值。潜热通量（LE）、感热通量（H）在晴朗天气呈单峰型日变化规律。LE呈单峰型季节变化,7月份最大。H呈双峰型季节变化,峰值在4月份,次峰值在9月份。波文比（β）近似呈＂U＂字型季节变化,非生长季β均值为1.50,即H占有效能量的60%,生长季β均值为0.43,即LE占有效能量的70%。生长季土壤热通量（G）为能量支出项,约占有效能量的2.5%,晴朗天气呈单峰型日变化。非生长季G为能量收入项,约占有效能量的6.8%,1月份几乎没有日变化。辽东山区天然次生林全年蒸散（E）总量为541.8 mm,占全年降水总量的70.3%,蒸散耗水是该森林生态系统最主要的水分支出项。兴安落叶松天然林碳储量及其碳库分配特征
摘要：兴安落叶松天然林作为大兴安岭林区的主要植被类型,在森林生态系统碳循环中具有重要的作用。在大兴安岭林区选择不同林龄的兴安落叶松天然林,调查其乔木、灌草、枯落物和土壤,并结合已建立的单木异速生长方程分别计算其碳储量,以期为明确该地区碳库动态及其碳库分配特征提供参考。结果表明,兴安落叶松天然林总碳储量随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林到过熟林分别为140.46、186.63、208.64、308.62和341.03 MgC/hm2,整体表现为碳汇,这主要与乔木碳储量随林龄的增加逐渐增大有关;乔木碳库的变化范围为45.44-212.67 MgC/hm2,且其占总碳储量的比例也随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林的32.60%到过熟林的62.36%;灌草碳储量占总碳储量的比例较小,仅为0.48%-0.93%;枯落物碳库在过熟林中较多,为26.11 MgC/hm2,这与过熟林较少的人为干扰有关;土壤碳储量以幼龄林最小,成熟林最高,分别为78.06和131.93 MgC/hm2,但这与我国其他地区天然林相比均较低,这与该地区较浅的土壤发生层有关;土壤碳储量随林龄的变化并不明显,但其占总碳储量的比例却随林龄的增加逐渐减小,由幼龄林的56.01%减小到过熟林的29.35%。