辽东山区森林生态系统服务评价－以本溪县为例

生态系统服务评价可清晰地揭示生态环境问题产生的经济根源。由于生态系统服务的复杂性、多样性、重叠性，需选择合适的研究尺度及方法才可使评价结果进入管理、决策过程。 本文以本溪县森林生态系统服务评价为例，确定适合县域尺度的评价方法，借助GIS技术，揭示森林生态系统提供林木生产、水源涵养、土壤保持、气体调节等四种服务的物质量、价值量及其空间分布规律。不同生态系统服务空间分布规律的研究对于维护和提高区域森林生态系统提供生态系统服务能力具有重要意义。主要研究结果如下： （1）研究区森林面积2.72×105ha，以天然次生林为主，中、幼龄林比重较大，森林郁闭度大。按优势树种可划分为蒙古栎、落叶松、色木、胡桃楸、红松、油松、千金榆、枫桦和杂木林等九种类型。 （2）研究区森林生态系统活立木生长量为2.56 m³•ha-1•a-1，森林水源涵养量为873m³•ha-2，土壤保持量为6.77 t•ha-1•a-1，固定CO2为5.15t•ha-1•a-1；活立木生产价值为200元•ha-1•a-1，水源涵养价值为611元•ha-1，土壤保持经济价值为663元•ha-1•a-1，固定CO2为6411元•ha-1•a-1；研究区总活立木生产价值为5.43×107元•a-1，水源涵养价值为1.66×108元，土壤保持价值为1.80×108元•a-1, CO2年固定价值1.74×109元•a-1。 （3）生态系统服务价值较高的区域在研究区中部偏南、偏北集中分布，在南部、东南部零星分布。

辽东山区次生林生态系统主要树种幼苗对光环境的响应

辽东山区森林是辽宁省重要的水源涵养基地与用材林资源，在维系区域内生态环境和林产品的可持续供应方面占据十分重要的战略位置。该区的天然林已基本绝迹，因此该区的森林生态恢复具有重要意义。 已有研究表明，影响辽东山区森林更新演替最主要的环境因素是光环境。核桃楸（Juglans mandshurica）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）、黄菠萝（Phellodendron amurense）和红松(Pinus koraiensis)是阔叶红松林的优势树种；这些树种幼苗对光环境的适应性差异，在群落演替和森林生态恢复中发挥重要作用。 本论文采用人为控制遮光试验测定了核桃楸、水曲柳和黄菠萝幼苗对光环境的响应，同时，采用自然光环境试验和人为控制遮光试验相结合的手段测定了红松幼苗对光环境的适应性。人为控制遮光试验设置的光环境类似于自然中的典型林窗、林缘和林下的光环境；在人为控制遮光试验中，研究材料于2007年4月末栽植于4个不同光环境（全光、全光的60%、30%和15%，分别记为FI、II、LI和WI处理）下，在2007年7~9月测定了树种幼苗的光合生理、叶片特征、生长和冠层形态特征等方面的变化，结果表明： 1）不同光环境处理区内的光合有效辐射（PAR）具有显著差异，形成一定的光强梯度，而气温，相对湿度和土壤含水量差异并不显著。全光处理区内的日平均PAR为842.4μmol∙m-2∙s-1，最大PAR为1884.1μmol∙m-2∙s-1，显著高于其它处理区。 2）生长在高光强下4个树种幼苗的叶片有较高的光合能力（Amax），随生长光强的下降，Amax显著下降；光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）也表现出随着生长光强的下降而降低的趋势。核桃楸和水曲柳净光合速率Pn的日变化最大值约为16μmol∙m-2∙s-1，黄菠萝的约为13μmol∙m-2∙s-1，这与温带阔叶树种叶片的最大净光合速率Pn在10~15μmol∙m-2∙s-1范围内的结论相符；3个苗龄红松针叶的Pn日变化均呈单峰型，没有光合“午休”现象，峰值出现在11:00~13:00期间。 3）4个树种幼苗的比叶重（LMA）和单位叶面积鲜重（LFA）均随着光环境的降低而下降；三个阔叶树种幼苗的叶长L、叶宽W、叶周长C和单叶面积A均具有随着光强的降低而呈增大的趋势，表明叶片通过调节叶片的形态来适应多变的光环境。 4）不同光环境对阔叶树种幼苗的植株冠形和生长有显著影响，而红松幼苗植株冠形和生长的变化无明显的规律性。 综上，本研究得出以下结论：○1.通过可塑性分析和模糊隶属函数分析，核桃楸和黄菠萝较水曲柳能适应更宽的光强幅度；同时，核桃楸和黄菠萝较水曲柳的需光性更强，核桃楸和黄菠萝的需光性差异不大。○2.与3年、5年生红松相比，7年生红松对光强的适应幅度最小；同时，7年生红松的需光性强于3年和5年生红松。○3.本研究结果支持前人的观点：红松在幼年阶段能耐一定程度的遮光，在全光的20%~60%光条件下生长较好，随着年龄的增大，红松的需光性增加。

辽宁东部山区天然次生林恢复的研究

辽东山区的天然次生林是辽宁的森林资源宝库和辽中城市群的天然屏障，在辽宁的经济建设和生态建设中发挥着不可替代的重要作用。辽东山区的天然次生林是原生植被阔叶红松林遭破坏后形成的次生群落，现大部分为低产、低质、低效的“三低”林分，因此天然次生林的恢复具有重要意义。本文对辽东天然次生林的演替动态、干扰对天然次生林的影响、恢复目标林分主要树种的生理生态学特性、恢复的生态过程及恢复技术等进行了系统研究，得出以下主要结论：（1）辽东山区的天然次生林，经聚类分析，分成四种主要类型即：柞木林、阔叶混交林、硬阔叶林和杨桦林。杨桦林在演替序列中的定位应属原生群落遭破坏后初级阶段即软阔混交林阶段。阔叶混交林主要是以锻属、榆属、械属、柞属等阔叶树种组成的群落，在演替序列中的定位应为软硬阔混交林阶段。硬阔叶林系指以辽东山区三大硬阔叶树种水曲柳、、黄菠萝、核桃揪等为主要树种组成的群落，在演替序列中的定位应为硬阔叶林阶段。柞木林是以栋属树种为优势树种的森林群落，它与阔叶红松林同时存在，是长白植物区系的一个亚顶极群落；（2）通过放牧对不同林分类型林木生长、森林环境以及部分生态功能的影响研究表明，天然次生林与其它林分类型比较，其抵御外来干扰的缓冲能力较强，具有一定稳定性。因此在天然次生林中可以适当放牧。科学地解决了辽东山区林牧矛盾问题。试验结果证明：不同采伐方式对天然次生林环境因子有明显影响。择伐是天然次生林较好的恢复途径，既不使森林环境发生大变化，同时择伐后还可以在林冠下引进针叶树，形成针阔混交林；（3）对天然次生林恢复所涉及到的主要树种红松、云杉、水曲柳、花曲柳、黄菠萝、蒙古柞、紫锻等进行了生理生态学特性与光环境关系的研究。红松是阳性树种，具有喜光的特性，但同时幼年又有一定的耐荫性。在透光10％条件下最大净光合速率为5.743μmofco2．m-2．s-1，全光条件下为8.233μmolco2．m-2.s-1。随树龄的增长趋于喜光。利用红松等针叶树的幼年耐荫特性，进行林冠下更新，使人工恢复阔叶红松林成为可能：在一定的光照范围内，水曲柳、花曲柳、黄菠萝、蒙古柞、紫锻这五种阔叶树的最大净光合速率随光照强度的增加而提高，在光照极弱的条件下生长不良，多数树种在透光70％条件下净光合速率最大；光饱和点、暗呼吸速率这五种阔叶树有所差异，蒙古柞和黄菠萝相对喜光，花曲柳和水曲柳居中，紫极相对耐荫；（4）天然次生林的人工恢复是多途径的。人工恢复阔叶红松林组成类型主要有：红松杂木林、红松花曲柳和蒙古柞林、红松水曲柳林、红松核桃揪林4种类型。各类型中红松重要值（相对密度＋相对频度十相对优势度）均超过100；在天然次生林下人工栽植红松，经过20年大部分林分已形成三层垂直结构；人工恢复过程中林木的生长，上层保留木随着林冠的伐开，生长加快，迅速郁闭，这对林冠下栽植红松的成活有利。因光照条件改善，林下阔叶树生长迅速，并大量萌生新的个体。林冠下红松的初期高生长与全光条件下比较几乎无差异，巧年后开始低于全光条件下的生长。红松径生长，栽植10年后明显低于全光条件下的；（5）根据辽东山区天然次生林的形成、现状、在群落演替中的定位以及功能定位等确定辽东天然次生林主要恢复目标为：阔叶红松林、柞树林和阔叶混交林，面积比例分别以30％、65％和5％为宜；以对天然次生林现状、人为干扰对其影响、恢复目标群落所需要的引进种和天然次生林中的主要建群种的生理生态学特性以及人工诱导过程中，系统所发生的变化的研究为基础，并结合林龄、密度、立地条件等确定恢复途径，采取人工诱导、抚育间伐、人工营造针阔棍交林以及封育保护等技术措施完成恢复过程，达到恢复目的。天然林保护是我国正在实施的重大生态建设工程，辽宁省也出台了天然次生林禁止商业性采伐的措施，使辽东天然次生林的保护得到了政策保障。本文研究成果将为辽东天然次生林的保护、恢复以及可持续经营提供可靠的理论依据和技术支撑。