全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 21 期摇 摇 2012 年 11 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
白洋淀富营养化湖泊湿地厌氧氨氧化菌的分布及对氮循环的影响 王衫允,祝贵兵,曲冬梅,等 (6591)………
造纸废水灌溉对滨海退化盐碱湿地土壤酶活性的响应 夏孟婧,苗颖,陆兆华,等 (6599)………………………
图们江下游湿地生态系统健康评价 朱卫红,郭艳丽,孙摇 鹏,等 (6609)…………………………………………
适应白洋淀湿地健康评价的 IBI方法 陈摇 展,林摇 波,尚摇 鹤,等 (6619)………………………………………
基于 MODIS的洞庭湖湿地面积对水文的响应 梁摇 婕,蔡摇 青,郭生练,等 (6628)……………………………
崇明东滩湿地不同潮汐带入侵植物互花米草根际细菌的多样性 章振亚,丁陈利,肖摇 明 (6636)……………
中国东部亚热带地区树轮 啄13C方位变化的谐波分析 赵兴云,李宝惠,王摇 建,等 (6647)……………………
甘肃臭草型退化草地优势种群空间格局及其关联性 高福元,赵成章 (6661)……………………………………
川西亚高山 /高山森林土壤氧化还原酶活性及其对季节性冻融的响应 谭摇 波,吴福忠,杨万勤,等 (6670)…
模拟分类经营对小兴安岭林区森林生物量的影响 邓华卫,布仁仓,刘晓梅,等 (6679)…………………………
苹果三维树冠的净光合速率分布模拟 高照全,赵晨霞,张显川,等 (6688)………………………………………
拟茎点霉 B3 与有机肥配施对连作草莓生长的影响 郝玉敏,戴传超,戴志东,等 (6695)………………………
落叶松林土壤可溶性碳、氮和官能团特征的时空变化及与土壤理化性质的关系
苏冬雪,王文杰,邱摇 岭,等 (6705)
………………………………
……………………………………………………………………………
人工固沙区与流沙区准噶尔无叶豆种群数量特征与空间格局对比研究
张永宽,陶摇 冶,刘会良,等 (6715)
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山地河流浅滩深潭生境大型底栖动物群落比较研究———以重庆开县东河为例
王摇 强,袁兴中,刘摇 红 (6726)
…………………………………
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荣成俚岛人工鱼礁区游泳动物群落特征及其与主要环境因子的关系 吴忠鑫,张摇 磊,张秀梅,等 (6737)……
北黄海秋、冬季浮游动物多样性及年间变化 杨摇 青,王真良,樊景凤,等 (6747)………………………………
鄂尔多斯市土地利用生态安全格局构建 蒙吉军,朱利凯,杨摇 倩,等 (6755)……………………………………
村落文化林与非文化林多尺度物种多样性加性分配 高摇 虹,陈圣宾,欧阳志云 (6767)………………………
不同生计方式农户的环境感知———以甘南高原为例 赵雪雁 (6776)……………………………………………
两种预测模型在地下水动态中的比较与应用 张摇 霞,李占斌,张振文,等 (6788)………………………………
四川黄龙沟少花鹤顶兰繁殖成功特征 黄宝强,寇摇 勇,安德军 (6795)…………………………………………
硝化抑制剂对蔬菜土硝化和反硝化细菌的影响 杨摇 扬,孟德龙,秦红灵,等 (6803)……………………………
新疆两典型微咸水湖水体免培养古菌多样性 邓丽娟,娄摇 恺,曾摇 军,等 (6811)………………………………
白洋淀异养鞭毛虫群落特征及其与环境因子的相关性 赵玉娟,李凤超,张摇 强,等 (6819)……………………
双酚 A对萼花臂尾轮虫毒性及生活史的影响 陆正和,赵宝坤,杨家新 (6828)…………………………………
孵化温度对双斑锦蛇初生幼体行为和呼吸代谢的影响 曹梦洁,祝摇 思,蔡若茹,等 (6836)……………………
黄玛草蛉捕食米蛾卵的功能反应与数值反应 李水泉,黄寿山,韩诗畴,等 (6842)………………………………
互惠鄄寄生耦合系统的稳定性 高摇 磊,杨摇 燕,贺军州,等 (6848)………………………………………………
超微七味白术散对肠道微生物及酶活性的影响 谭周进,吴摇 海,刘富林,等 (6856)……………………………
专论与综述
氮沉降对森林生态系统碳吸存的影响 陈摇 浩,莫江明,张摇 炜,等 (6864)………………………………………
全球 CO2水平升高对浮游植物生理和生态影响的研究进展 赵旭辉,孔繁翔,谢薇薇,等 (6880)………………
跨界自然保护区———实现生物多样性保护的新手段 石龙宇,李摇 杜,陈摇 蕾,等 (6892)………………………
研究简报
会同和朱亭 11 年生杉木林能量积累与分配 康文星,熊振湘,何介南,等 (6901)………………………………
退化草地阿尔泰针茅生殖株丛与非生殖株丛的空间格局 任摇 珩,赵成章,高福元,等 (6909)…………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*326*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄11
封面图说: 白洋淀是华北地区最大的淡水湖泊湿地。 淀区内沟壕纵横交织错落,村庄、苇地、园田星罗棋布,在水文、水化学、生
物地球化学循环以及生物多样性等方面,具有非常复杂的异质性。 随着上游城镇污废水、农田径流进入水域,淀区
富营养化日益加剧。 复杂的水环境特点、高度的景观异质性和良好的生物多样性,使得该地区成为探索规模性厌氧
氨氧化反应的良好研究地点(详见本期第 6591—6598 页)。
彩图提供: 王为东博士摇 中国科学院生态环境研究中心摇 E鄄mail: wdwangh@ yahoo. com
第 32 卷第 21 期
2012 年 11 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 21
Nov. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:中国科学院战略性先导科技专项(XDA05050201);国家林业公益性行业专项(200804001);国家自然科学基金项目(30870441)
收稿日期:2011鄄09鄄27; 摇 摇 修订日期:2012鄄05鄄17
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail:Burc@ iae. ac. cn
DOI:10. 5846 / stxb201109271420
邓华卫, 布仁仓, 刘晓梅, 贺伟, 胡远满,黄乃伟.模拟分类经营对小兴安岭林区森林生物量的影响.生态学报,2012,32(21):6679鄄6687.
Deng H W, Bu R C,Liu X M, He W, Hu Y M, Huang N W. Simulating the effects of forestry classified management on forest biomass in Xiao Xing忆an
Mountains. Acta Ecologica Sinica,2012,32(21):6679鄄6687.
模拟分类经营对小兴安岭林区森林生物量的影响
邓华卫1,2, 布仁仓1,*, 刘晓梅1, 贺摇 伟1,2, 胡远满1,黄乃伟3
(1. 森林与土壤生态国家重点实验室,中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳摇 110164;
2. 中国科学院研究生院,北京摇 100049; 3.吉林省长白山保护开发区林业局摇 133613)
摘要:运用空间直观景观模型 LANDIS 7. 0 PRO,模拟了在当前采伐模式和无采伐两个预案下,小兴安岭林区森林生物量及主要
树种生物量在 2000—2200 年间的动态。 模拟结果如下:(1)无采伐预案下,森林生物量由最初的 93. 6 t / hm2逐渐升高,90a后达
到最大值 258 t / hm2,之后森林生物量在 245 t / hm2上下小幅波动;(2)前 100a采伐预案会明显降低森林生物量,与无采伐预案
相比森林生物量最大可降低 21. 4 t / hm2,平均减少 14. 7 t / hm2;后 100a采伐对森林生物量的影响逐渐减弱,森林生物量平均减
少 2. 6 t / hm2;(3)当前采伐模式促进保护树种红松和紫椴生长,其生物量分别最大可提高 9. 0 t / hm2 和 0. 53 t / hm2,占到无采伐
预案生物量的 56%和 15% ;(4)采伐预案对云冷杉生物量影响较小,主要降低先锋树种(白桦、山杨)和一些阔叶树种(枫桦、春
榆)的生物量。 研究结果表明现行采伐模式在未来 100 a内会显著影响森林生物量,之后其影响逐渐减小,并且保护政策能提
高所保护树种(红松、紫椴)的生物量,但要保持较高的总生物量,仍需要降低目前的采伐强度。
关键词:生物量;LANDIS 7. 0 PRO;森林采伐;小兴安岭
Simulating the effects of forestry classified management on forest biomass in Xiao
Xing忆an Mountains
DENG Huawei1,2, BU Rencang1,*,LIU Xiaomei1, HE Wei1,2, HU Yuanman1,HUANG Naiwei3
1 State Key Laboratory of Forest and Soil Ecology, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110164, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Changbai Mountain Protection and Development Zone of Jilin Province,133613, China
Abstract:Forest biomass is the largest carbon pool among terrestrial ecosystems, which plays an important role in mitigating
global climate change through sequestrating carbon dioxide and increasing forested area and biomass. However, the
disturbances such as climate change, timber harvesting and fire would affect forest biomass, therefore recently, an
increasing attention rises on research of a wide range of disturbances that alter forest biomass and species composition. The
forested area of China undergone intensive over鄄logging until 1998, to recover the forest structure and biomass from the past
over鄄logged state, the government implemented forestry classified management. To reveal the effects of the forest
management strategy, especially the timber harvesting on the forest and species biomass, the forest and main tree species
biomass were simulated by LANDIS 7. 0 PRO in the Xiao Xing忆 an Mountains in northeastern China, which is one of the
three largest forested areas in China and the ecotone between temperate and boreal forest. LANDIS 7. 0 PRO is the latest
version of LANDIS (a spatially explicit model of forest landscape disturbance, management, and succession), which could
simulate the dynamics of forest biomass at landscape scale. The study area covers 1. 476伊105 hm2 of forested landscape,
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and its forest dynamic and biomass were simulated over 200 years with the current forest management and no鄄harvesting
scenarios. The main results show that: (1 ) The forest biomass in the no鄄harvesting scenario would increase with the
simulation years from 93. 6 t / hm2, and reach a maximum 258 t / hm2 approximately at next 90 year, and then fluctuate with
an average 245 t / hm2, and the potential biomass for this region is about 258 t / hm2; (2) In next 100 years, with the
comparison of no鄄harvesting scenario, the current harvesting scenario significantly decreases the forest biomass, and the
maximum and mean forest biomass decline by 21. 4 t / hm2 and 14. 7 t / hm2, respectively. But after the next 100 years,
current harvesting does not significantly decrease the forest biomass, anyhow the forest biomass trend to decreasing by 2. 6
t / hm2 averagely; (3) The current harvesting scenario increases the percentages of Korean pine and Amur linden, their
biomass increases by 9. 0 t / hm2 (56% ) and 0. 53 t / hm2 (15% ), respectively under the comparison of no鄄harvesting
scenario; (4) The current harvesting scenario affects highly the biomass of deciduous trees including ribbed birch, Black
elm, white birch and wild poplar than the coniferous species including the spruces and Kingan fir which are allowed to be
logged; (5) The forestry classified management can maintain the original forest structure like species composition, and
promote the protected tree species growth and biomass. In addition, our results would be a good evaluation of current forest
management strategy and a valuable guide for establishing a new forest management strategy in future.
Key Words:biomass; LANDIS 7. 0 PRO; timber harvesting; Xiao Xing忆 an Mountains
森林生态系统是陆地生态系统最重要的组成部分,其碳储量占全球陆地生态系统的 56% [1],在维持大气
CO2 浓度和缓解全球气候变化方面具有重要作用。 森林生物量本身就是一个巨大的碳库,同时也是衡量森林
生态系统生产力高低的重要指标,是研究森林生态系统物质循环的基础。 在过去的几十年,对森林生物量的
研究主要集中在森林生物量估算及其时空格局分析上,如 Fang 等采用改进的生物量转换因子法估算了中国
森林总生物量[2];Houghton等利用野外调查、遥感和模型多种方法,估算了巴西亚马逊森林的生物量,并分析
了森林生物量的空间分布[3]。 近几年,人们越来越重视森林生物量对自然和人为干扰响应机制的研究,如
Kauffmank等研究了土地利用变化对森林生物量动态的影响[4],但人们对森林采伐在森林生物量动态过程中
的作用还不是十分清楚。
小兴安岭是我国重要的木材生产基地之一,长期过度采伐导致了森林质量低、中幼龄林比重大、次生林增
多、珍贵树种濒临灭绝等一系列的环境问题[5]。 为遏制生态环境持续恶化,我国于 1998 年实施天然林保护工
程[6],小兴安岭林区开始实行分类经营管理,并降低采伐强度。 当前采伐模式是否有利于森林恢复,当前采
伐模式对森林生物量及主要树种生物量的影响又是怎样的? 为回答以上问题,本文采用最新的空间直观景观
模型 LANDIS 7. 0 PRO,模拟无采伐和当前采伐两个预案下 2000—2200 年间森林生物量动态,揭示分类经营
对森林生物量的影响机制,探讨当前采伐模式可能存在的问题。
1摇 研究地区与研究方法
1. 1摇 研究区概况
研究区位于我国小兴安岭的南坡北段,黑龙江省北部伊春市境内,地理位置大致为北纬 47毅51忆— 48 毅3忆,
东经 128毅26忆— 129毅37忆,包括丰林国家级自然保护区、五营林业局和丽林实验林场,总面积约 14. 76 万 hm2。
气候条件属于大陆性季风气候,四季分明,年平均温度-1—1 益,最冷为 1 月份,平均温度为-20 — -25 益,最
热为 7 月份,平均温度为 20—21 益;年降水量为 550—670 mm,春季干燥少雨,降雨主要集中在夏季。 地带性
植被类型为以红松为优势的针阔混交林,属于中国东北区长白植物区系小兴安岭亚区[7],主要的针叶乔木树
种有红松(Pinus koraiensis)、红皮云杉(Picea koraiensis)、鱼鳞云杉(Picea jezoensis)、冷杉(Abies nephrolepis)、落
叶松(Larix gmelinii)等,主要的阔叶乔木树种有白桦(Betula platyphylla)、枫桦(Betula costata)、黑桦(Betula
davurica)、山杨 ( Populus davidiana )、紫椴 ( Tilla amurensis)、春榆 ( Ulmus propinqua )、蒙古栎 ( Quercus
mongolica)、黄檗(Phellodendron amurense)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)等。 地带性土壤为暗棕壤,并且以
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山地暗棕壤为主,山间谷底、山间盆地及河谷阶地等部位分布有面积较广的白浆土、草甸土、沼泽土和泥炭土,
受气候和植被条件影响,该地区土壤母质风化作用较迅速,成土过程较强,土层较厚。
1. 2摇 LANDIS 7. 0 PRO 模型
LANDIS模型最早是由威斯康星大学麦迪逊分校开发的,主要用于模拟森林景观干扰、演替和管理。 模
型将景观看作由相同大小象元组成的格网,在每个象元上记录每个树种的年龄信息,根据环境条件象元又被
分为不同的立地类型或生态区,相同的立地类型具有相似的物种重建系数、火烧轮回期等属性[8],象元上的
树种的现状信息随着树种的种子传播、建群、演替、死亡及干扰,发生变化和更新。 模型就是通过对个体的、小
尺度的过程的简化表示,并综合森林演替、种子扩散、风倒、火、病虫害、可燃物及采伐等景观过程,实现了模拟
各种自然和人为干扰下样地和景观尺度的森林动态。 LANDIS 模型的详细介绍可以参考徐崇刚等[9],关于
LANDIS模型模拟森林采伐的介绍可以参考 Gustafson等[10]。 目前,LANDIS模型已经广泛应用于森林生态学
领域,如森林景观对气候变化的响应研究[11鄄12],采伐对森林景观影响研究[13],火干扰对景观格局影响研
究[14鄄15],昆虫和病虫害对景观格局影响研究[16]。
近年来,我国学者也利用 LANDIS 模型,在我国大、小兴安岭和长白山自然保护区进行过大量的研究工
作,如胡远满等应用 LANDIS研究采伐和无采伐预案下大兴安岭呼中林区森林景观的长期变化[17],布仁仓等
基于该模型研究气候变化条件下采伐和造林活动对小兴安岭林区树种分布的影响[18],结果表明 LANDIS 模
型完全适用于我国小兴安岭林区。
LANDIS 7. 0 PRO是 LANDIS模型的最新版本,基于生态学理论设计了立地密度模块[19],不再单纯的记
录像元上树种 /年龄组的存在与否,而是跟踪记录每个像元上每个树种 /年龄组的株数,从而可以定量林分特
征,实现对森林生物量和碳储量的时空动态的模拟。
LANDIS 7. 0 PRO需要的参数主要包括:树种的生物学特征(寿命、成熟年龄、耐阴性、耐火性、种子传播
有效距离、最大传播距离、萌发率、最小萌发年龄等)、树种组成图、树木生长曲线、立地类型图、树种重建系数
和干扰模块参数。
1. 2. 1摇 树种生物学特征和树种组成图
LANDIS 7. 0 PRO在原来的基础上又增加了无性繁殖的最大萌发年龄、树种的种子产量等参数。 这些树
种的生物学特征数据列于表 1,它们主要引自一些相关文献。 由于本文研究区域的植物区系与这些参考文献
中的相近,如地带性植被都是阔叶红松林,树种的生物学特征基本相同,笔者认为以这些数据作为本文模拟研
究的参数基本合理。 其中,无性繁殖的最小萌发年龄采用的是近熟林的年龄,种子产量采用公式[20]:
Q0 = 3067Bm
-0. 58 (1)
该式是一种比较普适的树种种子产量计算式[21]。 式中,Q0 表示种子产量,B 表示母树的胸径断面积
(m2),m是每一粒种子的平均重量(g)。
树种组成图由黑龙江省森林调查规划设计院 2000 年制作的林相图转换得到的,像元大小为 90 m伊90 m,
每个像元包含树种、年龄和植株数等信息。 转换方法采用基于小班的随机赋值法[22],即根据各小班的树种组
成百分比和年龄记录,获得各像元的树种和年龄信息,株数则根据各树种不同径级的株数分布规律获得[23]。
1. 2. 2摇 树木生长曲线
模型通过追踪每个年龄级的树木的胸径增加量来模拟树木生长。 本研究根据研究区树种胸径的增长曲
线来设置参数。 本文数据主要来源于文献[23鄄24]和野外采样调查。 在研究区每个树种选取五棵标准木,用生
长锥钻取树芯,经实验室处理获取胸径宽的时间序列数据,利用 Origin 软件 Curve fitting 工具对数据进行拟
合,获得树木生长曲线[25]。
1. 2. 3摇 立地类型图及树种重建系数
在地理信息系统 ArcGIS 9. 3 中,将研究区的坡度图、坡向图、土地利用现状图和土壤类型图进行叠加生
成立地类型图。模型假设同一个立地类型具有相同的环境条件[26] 。同一个立地类型内,每个物种的重建系
1866摇 21 期 摇 摇 摇 邓华卫摇 等:模拟分类经营对小兴安岭林区森林生物量的影响 摇
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数相对一致。 模型通过物种重建系数来反映树种在各个立地类型上定居的能力,其取值范围为 0—1,值越大
表明物种在该立地类型上越容易存活。 Bu等人对小兴安岭主要树种在不同立地类型上的重建系数进行过研
究,本文的物种重建系数采用他们的研究成果[18]。
1. 2. 4摇 模拟方案
我国于 1998 年实施天然林保护工程,根据分类经营的要求,小兴安岭林区被划分为禁伐区、限伐区和商
品林区三类管理区,基于 2000 年小兴安岭林区的林相图,提取研究区内的采伐管理区分布图(图 1)。 根据
2003 年伊春市森林管理局森林面积变化统计数据,计算各管理区每年的采伐强度(以采伐面积与相应管理区
的比值表示),禁伐区无采伐,限伐区年采伐 3% ,商品林区年采伐 5% 。 具体的采伐参数设置如下:
(1)模拟步长为 10a,模拟时间尺度为 200a;
(2)限伐区的采伐强度为 30% / 10a,商品林区为 50% / 10a;
(3)采伐方式为择伐,限伐区主要采伐成、过熟林,商品林区主要采伐近、成、过熟林,红松、紫椴、黄菠萝、
胡桃楸和水曲柳等国家保护树种不参与采伐;
1. 2. 5摇 模型验证
本文利用丰林自然保护区 1997 年的 157 个样点(图 2)的每木检尺数据,采用一元生物量方程[27],计算
每个样点的森林生物量。 在 ArcGIS 中,提取样点位置上的模型输出的模拟生物量。 基于 R语言统计环境,对
实测生物量和模拟生物量进行 T检验,结果显示 T = -0. 2524,P 值 = 0. 801>0. 05,样点实测值与模型模拟值
之间没有显著性差异。 由此说明,模型模拟结果在景观或区域尺度上符合实际的森林生物量水平。
图 1摇 研究区管理区分布图
Fig. 1摇 Forest management area in the study area
图 2摇 实测样点和模拟结果分布图
Fig. 2摇 Map of simulation results and samples
2摇 结果与分析
本文模拟了采伐和无采伐两个预案下森林生物量和主要树种生物量的动态变化,以下是相应的模拟结果
和简要分析。
2. 1摇 森林总生物量
无采伐预案下,随着森林自然演替,森林生物量逐渐升高,90a 后从最初的 93. 6 t / hm2 达到最大值 258 t /
hm2,之后,森林生物量总体上保持平稳,在 245 t / hm2 上下小幅波动(图 3)。 现行的采伐方式在前 100a 显著
地降低森林生物量,降幅最大可达到 21. 4 t / hm2,平均减少 14. 7 t / hm2;100a 后,采伐对森林生物量的影响逐
渐减弱,平均减少 2. 6 t / hm2(图 3)。
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图 3摇 森林生物量的动态变化
Fig. 3摇 Dynamics of forest biomass
2. 2摇 针叶树种的生物量
在无采伐预案下,红松生物量缓慢升高,最大可达
到 16. 3 t / hm2;采伐预案下,红松生物量的增长速率明
显高于无采伐预案(图 4)。 两种预案下,红松生物量的
最大差值达到 9. 0 t / hm2,平均差值为 5. 9 t / hm2。 落叶
松生物量的变化规律与红松相似,采伐预案的生物量高
于无采伐预案,平均高出 1. 6 t / hm2。
从图 4 可以看出,云杉和冷杉生物量的变化趋势相
对一致,前 120a,采伐预案的生物量比无采伐预案的略
高,云杉生物量最大高出 4. 0 t / hm2,平均高出为 2. 6 t /
hm2,冷杉生物量最大高出 1. 4 t / hm2,平均高出仅为
0郾 85 t / hm2;120a后采伐预案的生物量开始低于无采伐预案,云杉生物量最大可以降低 3. 1 t / hm2,平均降低
1. 8 t / hm2,冷杉生物量最大降低 0. 8 t / hm2,平均降低仅为 0. 4 t / hm2。
图 4摇 针叶树种生物量的动态变化
Fig. 4摇 Dynamics of coniferous tree biomass
2. 3摇 阔叶树种的生物量
采伐显著降低枫桦生物量,整个模拟期间(200a),两个预案下的枫桦生物量平均相差为 9. 8 t / hm2,最大
差值出现在 150a,约为 13. 6 t / hm2(图 5)。 前 50a,两个预案下的椴树生物量相差不大,之后,采伐预案下的椴
树生物量逐渐高于无采伐预案的,最大差值为 0. 53 t / hm2,高出无采伐预案 15% (图 5)。
前 140a,采伐预案下的春榆生物量平均比无采伐预案低 0. 18 t / hm2,最大低 0. 26 t / hm2;150a,春榆在采
伐预案下的生物量开始略高于无采伐预案,平均高出 0. 06 t / hm2;在 170a,枫桦和春榆的生物量都出现了大
幅下降的现象(图 5)。 前 120a,采伐预案下的蒙古栎生物量高于无采伐预案的生物量,更新量和生长量超过
了采伐量,采伐促进了蒙古栎生长;随后,采伐预案下的蒙古栎生物量开始逐渐低于无采伐预案,此时满足采
伐条件的成、过熟林开始增多,其采伐量超过更新量和生长量(图 5)。
2. 4摇 先锋树种的生物量
从图 6 可以看出,先锋树种白桦和山杨的生物量变化规律基本相同,模拟前期采伐预案下的生物量明显
低于无采伐预案的,后期差距才逐渐缩小。 前 110 年,两个预案下的白桦生物量平均相差 13. 3 t / hm2,最大相
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图 5摇 主要阔叶树种生物量的动态变化
Fig. 5摇 Dynamics of main broadleaf tree biomass
差 18. 2 t / hm2;120a到 140a间,采伐预案下的白桦生物量略高于无采伐预案,平均高出 3. 7 t / hm2;从 150a 开
始,采伐又开始降低白桦的生物量,平均减少 1. 9 t / hm2。 两个预案下的山杨生物量,在前 110 年,平均相差为
0. 76 t / hm2,最大差值为 1. 19 t / hm2;120a到 170a,平均差值为 0. 52 t / hm2;之后,两者的差距越来越小,平均
差值仅为 0. 12 t / hm2。
图 6摇 先锋树种生物的动态变化
Fig. 6摇 Dynamics of frontier tree biomass
3摇 结论与讨论
模型验证一直是空间直观景观模型面临的一大挑战,由于缺少长时间序列的实测数据,传统的验证方法
(如偏差分析、回归分析、假设检验等)也无法用于模拟结果的验证。 模型验证一般采用的方法是基于调查资
料和林学知识对模拟结果的合理性进行评价[28鄄29]。 我国温带阔叶红松林群落生物量范围在 199—371 t / hm2
之间[30],邓慧平等模拟的小兴安岭阔叶红松林的总生物量为 220 t / hm2 [31],延晓冬等的模拟结果约为 250 t /
hm2 [28],本文森林生物量达到动态平衡时的模拟值约为 245 t / hm2,模型模拟结果与调查结果相符。 为了进一
步验证模型结果的合理性,本文利用丰林保护区的实测生物量与模拟生物量进行 T检验,结果两者不存在显
著差异,模型模拟生物量在景观尺度与实际相符。 另外,LANDIS 模型已经过例行的模拟程序评价,如灵敏
性、不确定性分析和模型结构分析[8, 26],并且其有效性已在广泛的应用中得到体现。
在过去的几十年,研究区的原始林大都被采伐过。 目前,森林正处于演替早期,中、幼林所占比例较大,此
时森林生物量较低,在无采伐干扰下,随着森林自然演替,森林生物量逐渐恢复,大约 90a后达到最大值,之后
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基本保持稳定。 与无采伐预案相比,现行的采伐模式在前 100a 会显著地降低森林生物量,最大降幅可达到
21. 4 t / hm2,平均降低 14. 7 t / hm2;100a 后,采伐对森林生物量的影响逐渐减弱,平均降低 2. 6 t / hm2,森林的
生长量和更新量基本与采伐量相当,森林生物量处于动态平衡。 总体上,现行采伐模式可以维持森林的演替
状态,在森林生物量逐渐恢复的同时,为人类提供木材及木产品,但是为保持较高的生物量,仍需要降低目前
的采伐强度。
单个树种的生物量在无采伐和现行采伐两种预案下呈现出多种变化趋势。 针叶树种中的红松、落叶松和
阔叶树种中的椴树在现行采伐预案下的生物量要比无采伐预案的高。 红松和椴树属于国家保护树种,不参与
采伐,采伐为它们创造了更大的生长空间,减弱周围树种与其对光照、养分的竞争,因而促进它们更新和生长;
落叶松是速生树种,比其他树种更新速度快、更新周期短,采伐为其营造更适合的生存环境从而促进其生长。
针叶树种云杉和冷杉生物量的变化趋势相对一致,总体上现行采伐模式对其生物量动态的影响不明显。 阔叶
树种枫桦和春榆生物量在两个预案下的变化趋势相似,采伐显著降低其生物量水平。 蒙古栎生物量变化较为
复杂,在两种预案下呈现交替增长的趋势。 现行采伐模式可以促进研究区地带性植被优势树种红松生长,加
快森林向顶级群落的演替速度。
研究区的次生林主要为杨桦林,大量的白桦和山杨正处于近、中龄,符合采伐条件的株树较多,模拟前期,
采伐显著降低其生物量水平,为红松及其伴生树种提供了生长空间,从而促进森林演替;模拟后期,其生物量
水平逐渐下降,最后保持一个较低的水平,此时采伐的影响相对变弱。 模型模拟的白桦和山杨生物量的变化
规律与前人研究结论一致[32]。
本研究表明,小兴安岭林区施行的分类经营管理 可以促进地带性植被优势树种红松的更新和生长,加快
森林向顶级群落演替的速度,但要保持较高的森林生物量水平,仍然需要降低采伐强度。
致谢:感谢丰林国家级自然保护区科研室宋国华主任、王全波副主任和李淑华高级工程师在野外调查过程中
给予的帮助,感谢梁宇、李晓娜和吴志伟在野外调查和数据处理过程中给予的帮助。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 21 November,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Widespread of anaerobic ammonia oxidation bacteria in an eutrophic freshwater lake wetland and its impact on nitrogen cycle
WANG Shanyun, ZHU Guibing, QU Dongmei, et al (6591)
………
………………………………………………………………………
Responds of soil enzfyme activities of degraded coastal saline wetlands to irrigation with treated paper mill effluent
XIA Mengjing, MIAO Ying, LU Zhaohua, et al (6599)
…………………
……………………………………………………………………………
Wetland ecosystem health assessment of the Tumen River downstream ZHU Weihong,GUO Yanli,SUN Peng,et al (6609)…………
An index of biological integrity:developing the methodology for assessing the health of the Baiyangdian wetland
CHEN Zhan, LIN Bo, SHANG He,et al (6619)
………………………
……………………………………………………………………………………
MODIS鄄based analysis of wetland area responses to hydrological processes in the Dongting Lake
LIANG Jie, CAI Qing, GUO Shenglian, et al (6628)
………………………………………
………………………………………………………………………………
The diversity of invasive plant Spartina Alterniflora rhizosphere bacteria in a tidal salt marshes at Chongming Dongtan in the Yangtze
River estuary ZHANG Zhengya, DING Chengli, XIAO Ming (6636)………………………………………………………………
Analyzing the azimuth distribution of tree ring 啄13C in subtropical regions of eastern China using the harmonic analysis
ZHAO Xingyun, LI Baohui,WANG Jian, et al (6647)
………………
……………………………………………………………………………
In the process of grassland degradation the spatial pattern and spatial association of dominant species
GAO Fuyuan, ZHAO Chengzhang (6661)
…………………………………
……………………………………………………………………………………………
Activities of soil oxidordeuctase and their response to seasonal freeze鄄thaw in the subalpine / alpine forests of western Sichuan
TAN Bo, WU Fuzhong, YANG Wanqin, et al (6670)
………
………………………………………………………………………………
Simulating the effects of forestry classified management on forest biomass in Xiao Xing忆an Mountains
DENG Huawei, BU Rencang,LIU Xiaomei, et al (6679)
…………………………………
…………………………………………………………………………
The simulation of three鄄dimensional canopy net photosynthetic rate of apple tree
GAO Zhaoquan,ZHAO Chenxia, ZHANG Xianchuan, et al (6688)
………………………………………………………
………………………………………………………………
The effect of Phomopsis B3 and organic fertilizer used together during continuous cropping of strawberry (Fragaria ananassa Duch)
HAO Yumin, DAI Chuanchao, DAI Zhidong, et al (6695)
…
…………………………………………………………………………
Temporal and spatial variations of DOC, DON and their function group characteristics in larch plantations and possible relations
with other physical鄄chemical properties SU Dongxue,WANG Wenjie,QIU Ling,et al (6705)……………………………………
Comparisons of quantitative characteristics and spatial distribution patterns of Eremosparton songoricum populations in an artificial
sand fixed area and a natural bare sand area in the Gurbantunggut Desert, Northwestern China
ZHANG Yongkuan, TAO Ye, LIU Huiliang, et al (6715)
…………………………………
…………………………………………………………………………
Comparison study on macroinvertebrate assemblage of riffles and pools:a case study of Dong River in Kaixian County of Chongqing,
China WANG Qiang,YUAN Xingzhong,LIU Hong (6726)…………………………………………………………………………
Nekton community structure and its relationship with main environmental variables in Lidao artificial reef zones of Rongcheng
WU Zhongxin,ZHANG Lei,ZHANG Xiumei,et al (6737)
………
…………………………………………………………………………
Zooplankton diversity and its variation in the Northern Yellow Sea in the autumn and winter of 1959, 1982 and 2009
YANG Qing, WANG Zhenliang, FAN Jingfeng, et al (6747)
………………
………………………………………………………………………
Building ecological security pattern based on land use:a case study of Ordos, Northern China
MENG Jijun,ZHU Likai,YANG Qianet al (6755)
…………………………………………
…………………………………………………………………………………
Additive partition of species diversity across multiple spatial scales in community culturally protected forests and non鄄culturally
protected forests GAO Hong, CHEN Shengbin, OUYANG Zhiyun (6767)…………………………………………………………
Environmental perception of farmers of different livelihood strategies: a case of Gannan Plateau ZHAO Xueyan (6776)………………
Application and comparison of two prediction models for groundwater dynamics
ZHANG Xia,LI Zhanbin,ZHANG Zhenwen, et al (6788)
………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Pollination success of Phaius delavayi in Huanglong Valley, Sichuan HUANG Baoqiang, KOU Yong, AN Dejun (6795)……………
Mechanism of nitrification inhibitor on nitrogen鄄transformation bacteria in vegetable soil
YANG Yang, MENG Denglong, QIN Hongling, et al (6803)
………………………………………………
………………………………………………………………………
Archaea diversity in water of two typical brackish lakes in Xinjiang DENG Lijuan, LOU Kai, ZENG Jun, et al (6811)……………
Abundance and biomass of heterotrophic flagellates in Baiyangdian Lake, as well as their relationship with environmental factors
ZHAO Yujuan,LI Fengchao,ZHANG Qiang,et al (6819)
……
…………………………………………………………………………
Effects of bisphenol A on the toxicity and life history of the rotifer Brachionus calyciflorus
LU Zhenghe, ZHAO Baokun, YANG Jiaxin (6828)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Effect of incubation temperature on behavior and metabolism in the Chinese cornsnake, Elaphe bimaculata
CAO Mengjie, ZHU Si, CAI Ruoru, et al (6836)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Functional and numerical responses of Mallada besalis feeding on Corcyra cephalonica eggs
LI Shuiquan, HUANG Shoushan, HAN Shichou,et al (6842)
……………………………………………
………………………………………………………………………
Stability analysis of mutualistic鄄parasitic coupled system GAO Lei, YANG Yan, HE Junzhou, et al (6848)…………………………
Effect of ultra鄄micro powder qiweibaishusan on the intestinal microbiota and enzyme activities in mice
TAN Zhoujin,WU Hai,LIU Fulin,et al (6856)
………………………………
……………………………………………………………………………………
Review and Monograph
The effects of nitrogen deposition on forest carbon sequestration:a review
CHEN Hao, MO Jiangming, ZHANG Wei, et al (6864)
………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effect of enhanced CO2 level on the physiology and ecology of phytoplankton
ZHAO Xuhui, KONG Fanxiang, XIE Weiwei, et al (6880)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………
Transboundary protected areas as a means to biodiversity conservation SHI Longyu, LI Du, CHEN Lei, et al (6892)………………
Scientific Note
The energy storage and its distribution in 11鄄year鄄old chinese fir plantations in Huitong and Zhuting
KANG Wenxing,XIONG Zhengxiang,HE Jienan,et al (6901)
…………………………………
………………………………………………………………………
Spatial pattern of sexual plants and vegetative plants of Stipa krylovii population in alpine degraded grassland
REN Heng, ZHAO Chengzhang, GAO Fuyuan, et al (6909)
………………………
………………………………………………………………………
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 21 期摇 (2012 年 11 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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Vol郾 32摇 No郾 21 (November, 2012)
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