课题组概况 课题组概况

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天然林生态组:以我国东北温带天然林为研究对象,以大型固定样地和控制试验为主要平台,以长期定位监测为主要手段,重点开展森林生物多样性维持机制及森林生态系统生产力的研究,为天然林保护和培育提供理论支持和基础信息支撑。

主要研究内容包括:森林生物多样性(物种、系统发育和功能多样性)格局及动态;森林生物多样性维持机制;森林生态系统生产力;温带森林生物多样性与生态系统功能等。

 

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研究成果 研究成果

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内容

我组揭示“关键少数”大径级个体对温带森林动态的重要性

    相较于小径级个体而言,森林中大树不仅存储着较高的地上生物量,而且对森林结构、功能及微生境的形成起到决定性作用。由于大径级个体更易受到择伐、干旱胁迫、风等干扰事件的影响,目前全球森林的大径级个体数量呈明显下降趋势,这一问题引发学者的广泛关注。"大径级"是一个相对概念,一般是指位于林冠上层的大树,传统研究通常人为地定义为胸径大于某一阈值(如60厘米)的个体,但是受森林类型、演替阶段、环境胁迫等因素制约,许多森林(样方)不能同时满足这个标准,导致很难在区域尺度上量化大径级个体对森林动态的影响。已开展的生物多样性与生态系统功能的研究,其实质是探讨生态系统中物种数量、物种质量、物种间亲缘关系、以及生物与环境相互作用等如何影响生态系统功能,但生物多样性与大径级个体对森林生态系统功能的相对重要性还没有定论。 

  鉴于此,我组以典型温带森林为研究对象,依托长白山区已建立的15块森林固定监测样地,在区域尺度上估算了地上生物量的现状和动态,量化了不同径级个体对森林地上生物量、生产力和死亡量的贡献,通过定义样方内top 1%的个体数为大径个体,对比分析非生物因子(地形和土壤)如何通过改变生物多样性、物种性状组成和大径级个体,进而影响森林地上生物量动态。结果表明:1)长白山地区森林近5年地上生物量年均净固碳速率约为0.33 Mg ha-1, 与全球老龄林(0.34 Mg ha-1, Muller-Landau et al., 2014)和亚马逊热带雨林 (0.31 Mg ha-1, Phillips and Brienen, 2017) 持平,不同样地间表现出强烈的空间变异性(-5.6 ~1.5 Mg ha-1),其中次生林年均增长量约是老龄林的1.2倍,但死亡损失量只有老龄林的36%。2)无论在老龄林还是次生林,大径级个体对地上生物量及其动态的影响不断增强(图1)。3)去取非生物因子的影响后,top 1%个体的地上生物量对森林生产力和死亡量的影响大于植物多样性和组成(图2),突出强调了天然林中由大径级个体形成的"关键少数"对森林动态的重要性,该研究为森林碳汇管理过程中制定优先保护目标提供了一定理论依据和数据支持。 

  以上研究成果以"Few large trees, rather than plant diversity and composition, drive the above-ground biomass stock and dynamics of temperate forests in northeast China"为题发表在Forest Ecology and Management杂志上。我组原作强副研究员为文章第一作者,王绪高研究员为通讯作者。研究得到了中科院先导A项目,国家自然科学基金项目和青促会等项目的资助。

图1.不同径级个体对温带森林地上生物量库、生产力和死亡量的累计贡献

图2.非生物因子(地形和土壤)和生物因子(生物多样性、物种性状组成和大径级个体)对森林地上生物量动态的影响

附件: Few large trees, rather than plant diversity and composition, drive the above-ground biomass stock and dynamics of temperate forests in northeast China.pdf (1,576.1k)