我組在溫帶森林動態(tài)的驅(qū)動機制方面取得新進展
實現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本目標是實現(xiàn)經(jīng)營條件下接近自然狀態(tài)的森林,即"近自然林業(yè)"。其基本思想視森林為持續(xù)的、多樣性的和動態(tài)的生態(tài)系統(tǒng),通常實現(xiàn)途徑是將人工純林改建為混交異齡林,使闊葉林形成多樹種復層異齡林,而林齡對天然林異齡混交林動態(tài)變化的影響過程和機制還不清楚。在區(qū)域尺度上,林齡和土壤養(yǎng)分可以直接影響樹木生長、更新和死亡。同時,二者可以通過改變物種多樣性,樹種組成和植被綠量(vegetation quantity)來間接影響這三個過程。目前,學者對多重生物和非生物因子如何通過不同路徑影響森林動態(tài)(demographic processes)的機制還缺乏深入了解。
鑒于此,我組原作強副研究員及其合作者,基于長白山自然保護區(qū)內(nèi)4種主要森林類型(次生楊樺林、闊葉紅松林、暗針葉林和落葉松林),37.8公頃樣地內(nèi)近93,000棵個體5~10年的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù),整合分析了林齡和土壤肥力對樹木生長、更新和死亡的直接影響,及其通過影響植物多樣性、群落性狀組成和植被綠量的間接影響,確定了樹木死亡而非生長是決定區(qū)域森林生物量動態(tài)的主導因素(圖1),發(fā)現(xiàn)了樹木生長和死亡速率隨林齡增長而降低,但隨土壤肥力增加而升高;闡明了樹木生長、更新和死亡三個過程的主要驅(qū)動力:高植被綠量促進樹木生長、植物多樣性促進森林樹木更新和資源獲取型樹種主導的群落會增加死亡率(圖2)。該結(jié)果可以為溫帶森林動態(tài)模型提供森林群落發(fā)生、發(fā)展過程、變化的速度和機理等關(guān)鍵參數(shù)。
相關(guān)研究結(jié)果以"Multiple abiotic and biotic pathways shape biomass demographic processes in temperate forests"為題發(fā)表于Ecology雜志(doi: 10.1002/ecy.2650),這是繼2015, 2016年后,我組再次在該期刊上發(fā)表長白山溫帶森林相關(guān)研究成果。原作強副研究員為第一作者,郝占慶研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院B類先導專項和青促會的支持。
圖1.多重生物和非生物因子影響溫帶森林樹木地上生物量生長(a)、更新(b)、死亡(c)和凈變化量(d)的直接和間接影響
圖2.多個驅(qū)動力對樹木生長、更新和死亡的相對影響(填充的直方圖表示該因子的直接影響,帶斜紋的直方圖表示其間接作用)
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