华北土石山区基于森林植被演替规律的森林健康的研究

论文简介：我国华北土石山区由于多年治理，森林覆盖率不断增加，然而，由于目前该地区森林存在着人工林面积较大，树种单一，中幼林、纯林比例较高，生物多样性较低，碳汇能力较弱等问题，因此，如何按照森林植被演替规律提高森林的健康水平，提高森林的生物多样性和土壤有机碳含量成为该地区面临的新问题。本研究主要是以北京市密云潮关西沟为研究对象，对华北土石山区森林植被演替规律和基于演替规律的群落结构、物种多样性和森林有机碳库等森林植被生态学特性进行研究，在此基础上提出了森林健康评价指标，并对潮关西沟研究区和八达岭森林健康试验示范区森林健康进行了初步评价，提出了八达岭森林健康试验示范区森林健康调控的技术方案，为华北土石山区森林健康经营，发挥森林生态系统的多种服务功能提供理论与技术支持。

本研究采用野外调查和室内实验相结合，定性判断和定量分析相结合，对研究区进行了深入的调查研究，取得了以下主要成果：

⒈经过调查，以吴征镒分类系统为基础，把潮关西沟的天然森林植被划分为3个植被型，17个群落类型。其中，温性针叶林有侧柏林；落叶阔叶林包括栎树林、栎树椴树林、山杨栎树林、黑桦椴树林、榆树椴树林、山杨榆树椴树林、山杨椴树林、臭檀林、栾树林、山杏丁香林和臭椿林；落叶阔叶灌木有荆条酸枣小叶朴灌丛、荆条三裂绣线菊灌丛、三裂绣线菊小叶朴灌丛、荆条酸枣灌丛和平榛灌丛。

在该地区天然植被演替规律分析中，综合分析了封育时间、坡向、侵蚀程度、优势种组成变化、群落内主要树种的更新与枯树情况、以及群落组成树种的种群类型，初步得出的该地区植被演替序列为：白羊草群落→平榛灌丛→绣线菊灌丛→荆条灌丛→山杨林、榆树林→椴树林→黑桦林→栎树林。其中榆树林、椴树林和栎树林的主要优势种为春榆、蒙椴和柞栎。基于演替，分析了森林群落的组成与结构、生物量与土壤有机质变化。结果表明群落群落植被生物量随着演替的进程呈增加趋势，土壤有机质含量先升高后降低。

⒉在多样性研究方面，通过对潮关西沟天然森林植被乔木、灌木和乔灌木的物种多样性进行了研究，结果表明：随着演替的进行，乔灌木的物种多样性并不总是增加的，在后期，多样性呈下降趋势。此外，还研究了该地区天然植被乔灌木的种间联结和生态位，在种对正联结方面，演替优势种中，种间正联结非常显著的有柞栎和蒙椴、柞栎和迎红杜鹃、蒙椴和山杨、蒙椴和白蜡、山杨和白蜡、春榆和北京丁香、春榆和大花溲疏。从生态

位宽度来看，荆条＞三裂绣线菊＞蒙椴＞柞栎＞春榆＞山杨＞黑桦。在生态位重叠方面，乔木不同种对中糠椴和春榆、蒙椴和糠椴、蒙椴和春榆具有较大的生态位重叠，他们的生态位重叠指数分别为0.9130、0.5309、0.5160、0.3535，灌木不同种对组合中荆条和酸枣、绣线菊和迎红杜鹃、荆条和小叶朴、蚂蚱腿子和迎红杜鹃的生态位重叠较大，他们的生态位重叠指数值分别为0.9470、0.8955、0.6617、0.6016。对八达岭的森林植被乔灌木物种多样性研究结果表明，天然林的高于人工林的。

⒊在森林植被群落有机碳库方面，研究表明，潮关西沟天然植被群落植被有机碳密度随着演替的进展呈增加趋势，而土壤碳密度和有机碳含量随着演替的进行呈单峰曲线变化。此外，通过对八达岭主要植被进行研究，结果表明，不同类型群落的碳密度平均值为239.67t/hm2，植被、枯枝落叶层、土壤的有机碳密度分别36.06t/hm2、16.24t/hm2、187.37t/hm2，分别占15.04％、6.78％、78.18％，其中，土壤有机碳密度最高。不同群落类型植被的碳密度平均为36.06t/hm2。植被地上部分碳密度的平均值为30.43t/hm2，地下部分为5.63t/hm2，。地上和根系部分分别占84.39％和15.61％。从地上部分来看，乔木和灌木、草本的碳密度分另别是24.33t/hm2、5.77t/hm2、0.32t/hm2，分另别占79.96％、18.98％和1.06％。三者呈不明显负相关。另外，根据土壤有机碳的垂直分布规律，建立了两个研究区土壤总有机碳、活性有机碳沿土层深度变化的回归方程，并分析了不同群落植物根系随着根径变化和土壤深度的变化规律。

在演替过程中的森林水文功能方面的研究表明，森林枯落物的持水能力、土壤的毛管孔隙度、土壤的入渗能力和贮水能力等指标在演替过程中先升高后降低，椴树杂木林在这些项指标中均最高，而产流量的变化顺序则相反。

⒋在天然森林植被演替研究和演替中群落结构、多样性和土壤碳汇变化研究的基础上，对森林健康评价进行了研究，提出了把森林健康等级分为五个等级，提出了森林健康评价等级指数的概念，并提出了计算公式。根据研究成果，提出了以演替程度、物种多样性、土壤有机碳、天然更新、层次结构五个评价指标评价试验区域的健康程度。提出了操作简单、准确度较高的指标判断标准，并根据这些指标计算了实验区代表性群落的健康评价指数值。评价结果表明：潮关西沟各群落平均健康指数为2.2，健康等级为2级。八达岭主要群落平均健康指数为2.9，健康等级为3级。潮关西沟健康程度整体性高于八达岭。根据森林健康指数值，潮关西沟森林不同群落健康程度排序为榆树椴树林(1.3)

＞丁香山杏林(1.6)＞山杨榆树椴树林(1.7)＞臭椿林(1.8)＞山杨椴树林和黑桦椴树林(1.9)＞栎树林(2.3)＞栾树林(2.5)＞臭檀林和荆条酸枣灌丛(2.6)＞三裂绣线菊小叶朴灌丛(2.9)＞平榛灌丛(3.1)。八达岭不同群落的健康程度排序为核桃楸林(2.1)＞槺椴林(2.2)＞原生杂木林(2.3)＞梨树杂木林(2.8)＞侧柏黄栌林(3.1)＞油松林、华北落叶松林和油松元宝枫林(3.3)＞刺槐林(3.5)＞华山松林(4.6)。并对两个研究区进行了小班森林健康评价。

⒌根据八达岭森林健康示范区森林的现状，制定了以生态效益和社会效益为主的森林健康调控目标，并提出了包括树种组成、生物多样性、土壤有机碳、森林层次结构和年龄结构、森林健康等级等指标的森林健康调控目标结构，并对森林健康调控阶段进行了划分，提出了森林调控的一般方法，并根据试验示范区的森林健康的实际情况和森林健康的调控目标，对该研究区主要森林植被类型制定了森林健康的调控方案。为森林健康研究在华北土石山区的付诸实施奠定了基础。购买充值卡，就可下载本篇论文全文