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序1 1

第一章 林隙动态与森林生物多样性保护原理研究概述 1

1.1 森林循环理论 1

1.2 自然干扰的概念 1

1.3 林隙特征 3

1.3.1 林隙的概念 3

1.3.2 林隙的形状 3

1.3.3 林隙的大小 3

1.3.4 林隙的形成年龄 4

1.3.5 林隙形成方式分析 4

1.3.6 林隙形成木 5

1.4 林隙生态环境 5

1.4.1 林隙内的微地形 5

1.4.2 林隙的光环境 5

1.4.3 林隙内的温度与湿度 6

1.5 林隙干扰格局 7

1.5.1 干扰速率 7

1.4.4 林隙内的土壤养分状况与资源有效性 7

1.5.2 林隙干扰时间分布 8

1.5.3 林隙干扰的空间分布 8

1.5.4 被林隙干扰的面积比例 8

1.6 林隙更新动态 9

1.6.1 树种对林隙反应的生态种组 9

1.6.2 林隙的侧生长填充 10

1.6.3 林隙内幼树的高生长填充 10

1.6.5 林隙更新动态的综合分析 11

1.6.4 林隙内种子雨与种子库 11

序2 11

1.7 林隙动态与森林景观格局 13

1.7.1 小型干扰与大型干扰的相对作用 13

1.7.2 林隙对群落结构和景观格局的影响 13

1.8 林隙研究的方法 14

1.8.1 确定林隙在森林中所占比例的方法 14

1.8.2 格局分析法 14

1.8.3 森林历史重构的方法 14

1.8.4 种群生物学的方法 14

1.9 林隙动态与森林经营 15

1.8.5 定位研究方法 15

1.8.6 以林隙理论为基础的森林动态模型 15

1.10 中国的林隙研究 16

1.11 生物多样性与保护生物学 17

1.11.1 生物多样性的概念及价值 17

1.11.2 保护生物学 18

1.12 生物多样性层次与格局 19

1.12.1 生物多样性的水平 20

1.12.2 物种丰富度的格局 21

1.12.2.1 物种丰富度的地史格局 21

1.12.2.2 物种丰富度的空间格局 21

1.12.2.3 物种丰富度与面积的关系 22

1.12.2.4 特有种与生物多样性热点地区 22

1.13 生物多样性的丧失与濒危机制 22

1.13.1 生物多样性的丧失概况 23

1.13.2 关键区域与热点地区的多样性丧失 23

1.13.3.1 稀有种 24

1.13.3.2 长寿命种 24

1.13.3 物种的脆弱性分析 24

1.13.3.3 关键种 25

1.13.4 遗传多样性的丧失 25

1.13.5 促使物种濒危和生物多样性受威胁的因素 26

1.14 物种及种内生物多样性的保护 26

1.14.1 人们对物种的有关认识 26

1.14.2 物种保护 27

1.14.3.3 种群间的变异 28

1.14.3.2 种群内的变异 28

1.14.3.1 个体内的变异 28

1.14.3 遗传变异 28

1.14.3.4 变异与适合性 29

1.14.4 遗传变异的丧失 29

1.14.4.1 遗传有效种群大小 29

1.14.4.2 建立者效应 30

1.14.4.3 统计瓶颈作用 30

1.14.4.4 遗传漂变 30

1.14.4.5 近亲交配 30

1.15.2 种群的调节机制 31

1.15 种群动态与生物多样性保护 31

1.15.1 种群与种群统计 31

1.15.3 源、汇、异质种群 32

1.15.4 种群生存力分析 32

1.16 群落或生态系统水平上的生物多样性保护 33

1.17 生境破碎与景观水平的多样性保护 34

1.17.1 生境破碎与异质性 34

1.17.3 破碎化的生物学后果 35

1.17.3.1 物种对生境破碎的反应 35

1.17.2 破碎化过程与面积效应 35

1.17.3.2 一次性排除 36

1.17.3.3 障碍与隔离 36

1.17.3.4 拥挤效应 36

1.17.3.5 易于受生境破碎影响而灭绝的物种 36

1.17.3.6 边缘效应 36

1.18 关于森林生物多样性的形成机制 37

1.19 中国几类天然林结构与动态研究简述 38

1.19.1 阔叶红松林结构与动态研究简述 38

1.19.2 南亚热带常绿阔叶林结构与动态研究简述 40

1.19.3 热带雨林结构与动态研究简述 41

第二章 研究地点与研究方法 42

2.1 研究地区自然概貌 42

2.1.1 阔叶红松林区长白山自然保护区中国科学院应用生态所森林生态系统站 42

2.1.2 阔叶红松林区吉林林学院蛟河实验林场东大坡自然保护区 42

2.1.3 阔叶红松林区天然次生林东北林业大学帽儿山森林生态系统定位站 43

2.1.4 南亚热带常绿阔叶林区黑石顶保护区中山大学亚热带森林生态系统定位站 44

2.2.1 阔叶红松林区长白山自然保护区 45

2.2 研究方法 45

2.1.5 海南岛热带雨林霸王岭自然保护区中山大学热带森林生态系统定位站 45

2.2.2 阔叶红松林区蛟河实验林场东大坡自然保护区 46

2.2.3 阔叶红松林区天然次生林帽儿山森林生态系统定位站 47

2.2.3.1 生态因子的定位观测 47

2.2.3.2 种子库调查 47

2.2.3.3 林隙更新调查 47

2.2.4.2 林隙属性及其更新的调查 48

2.2.4.1 林隙的野外调查及GPS定位 48

2.2.4 南亚热带常绿阔叶林黑石顶自然保护区 48

2.2.3.5 生长量定位测定 48

2.2.3.4 林隙内水曲柳种群结构调查 48

2.2.3.6 林隙特征的分析 48

2.2.4.3 环境因子对比观测法 49

2.2.4.4 林隙的遥感研究方法 49

2.2.5 海南岛热带雨林霸王岭自然保护区 50

2.3 关于林隙的判别标准和林隙面积的计算 50

3.1.1 光因子变化规律 51

3.1.1.1 光照日变化 51

3.1 阔叶红松林区林隙生态环境分析 51

第三章 林隙生态环境的测定与分析 51

3.1.1.2 生长季内光照变化 52

3.1.2 温度因子的变化规律 53

3.1.2.1 地面、地下温度的日变化 53

3.1.2.2 地面、地下温度在生长季内的变化 54

3.1.2.3 地面最高、最低温度生长季内变化 55

3.1.2.4 气温日变化和生长季内的变化规律 56

3.1.3.2 水平梯度变化 58

3.1.3.1 垂直变化 58

3.1.3 土壤含水率的变化规律 58

3.1.4 空气相对湿度变化规律 59

3.1.4.1 空气相对湿度的日变化 59

3.1.4.2 空气相对湿度在生长季内的变化 60

3.1.5 生态因子与树木生长的相关分析 60

3.2 南亚热带常绿阔叶林区林隙生态环境的测定与分析 62

3.2.1 光照强度的对比分析 62

3.2.2 相对湿度的变化规律 63

3.2.3 土壤温度的变化规律 64

3.2.4 土壤主要营养元素分析 65

3.2.4.1 土壤取样及测定方法 65

3.2.4.2 结果及分析 66

第四章 林隙干扰状况分析 69

4.1 长白山自然保护区阔叶红松林林隙干扰状况分析 69

4.1.1 林隙在森林景观中所占的面积比例及干扰频率 69

4.1.2 林隙的大小结构 70

4.1.3 林隙的形成方式 71

4.1.4 形成一个林隙之形成木的数量 72

4.1.5 林隙的年龄结构 73

4.1.6 林隙填充阶段划分 74

4.1.7 林隙空间分布格局的分析 75

4.1.8 林隙形成木的特征 76

4.1.8.1 林隙形成木的组成结构 76

4.1.8.2 林隙形成木的径级结构 77

4.1.8.3 林隙形成木的高度结构 78

4.1.8.4 林隙形成木的腐烂程度 79

4.2.1 林隙在阔叶红松林景观中的面积比例及干扰频率 80

4.2 蛟河阔叶红松林林隙干扰状况分析 80

4.2.2 林隙的大小结构 81

4.2.3 林隙的形成方式 82

4.2.4 形成一个林隙的形成木数量 83

4.2.5 林隙的年龄分布 84

4.2.6 林隙形成木的特征 85

4.2.6.1 林隙形成木的组成结构 85

4.2.6.2 林隙形成木的径级结构 85

4.2.6.3 林隙形成木的高度结构 86

4.2.7 林隙的空间分布格局 87

4.2.6.4 林隙形成木的腐烂程度 87

4.3 阔叶红松林天然次生林林隙干扰的初步分析 89

4.3.1 天然次生林林隙成因 89

4.3.2 林隙分布格局 90

4.3.3 林隙的大小 90

4.3.4 林隙的形状 91

4.4 南亚热带常绿阔叶林林隙干扰状况分析 92

4.4.1 林隙的形成方式 92

4.4.3 林隙的大小结构 93

4.4.2 林隙的形状 93

4.4.4 林隙的年龄结构 94

4.4.5 形成一个林隙的形成木数量 95

4.4.6 林隙形成木的特征 96

4.4.6.1 林隙形成木的径级结构 96

4.4.6.2 林隙形成木的高度结构 96

4.4.7 林隙在森林景观中所占面积比例及干扰频率 97

4.5 热带山地雨林林隙干扰状况分析 97

4.5.1 林隙形状 97

4.5.2 林隙在森林景观中所占的面积比例及干扰频率 100

4.5.3 林隙的大小结构 101

4.5.4 林隙的年龄结构 103

4.5.5 林隙创造者的数量 105

4.5.6 林隙形成木的死亡形式及林隙的形成方式 106

4.5.7 林隙形成木特征的分析 107

4.5.7.1 林隙形成木的组成结构 108

4.5.7.2 林隙形成木的高度结构 109

4.5.7.3 林隙形成木的径级结构 110

5.1.1 林隙内组成树种数量特征 112

第五章 林隙更新动态 112

5.1 长白山自然保护区阔叶红松林林隙更新动态 112

5.1.2 非林隙对照林分内组成树种的数量特征 114

5.1.3 林隙与其附近对照林分组成树种数量特征的对比分析 115

5.1.4 灌木对林隙的反应 117

5.1.5 林隙更新的Markov过程分析 119

5.2 蛟河阔叶红松林的林隙更新动态 122

5.2.1 蛟河阔叶红松林林隙内组成树种的数量特征 122

5.2.2 蛟河阔叶红松林非林隙林分内组成树种的数量特征 124

5.2.3 蛟河阔叶红松林林隙内外组成树种数量特征的对比分析 125

5.2.4 灌木树种对林隙的反应 128

5.2.5 树种更新对林隙大小的反应 129

5.2.6 树种对林隙发育阶段的更新反应 132

5.2.7 小结与讨论 134

5.2.8 主要树种在林隙内外幼苗幼树和小径木的分布 135

5.2.9 主要树种种群结构和更新模式的探讨 136

5.2.9.1 不同树种各类林木的比例 136

5.2.9.2 不同树种的径级结构图 138

5.2.9.3 不同树种的累计株数百分率曲线 140

5.2.9.4 关于林木种群结构的讨论 142

5.2.10 蛟河阔叶红松林中主要树种的高度生态位 145

5.2.10.1 生态位宽度 145

5.2.10.2 生态位重叠 147

5.3 阔叶红松林天然次生林的林隙更新与填充动态 149

5.3.1 林隙内更新树木的生长模型 149

5.3.2 林隙周围树木的侧生长模型 150

5.3.3 水曲柳的林隙更新格局 150

5.3.3.1 林隙内水曲柳种子库 150

5.3.3.2 林隙内水曲柳更新的数量化回归模型 152

5.3.4 林隙内水曲柳种群的结构动态 154

5.3.4.1 林隙内水曲柳种群的年龄与径级结构 155

5.3.4.2 林隙内水曲柳种群的高度结构 156

5.3.4.3 林隙内水曲柳种群的死亡过程分析 156

5.4 南亚热带常绿阔叶林林隙更新动态 159

5.4.1 树种在林隙与非林隙林分内的数量特征及其生态种组 159

5.4.2 主要树种对林隙大小的更新反应 169

5.4.3 主要树种对林隙发育阶段的更新反应规律 170

5.4.4.1 不同大小级林隙内组成树种径级分布 173

5.4.4 林隙内组成树种的结构与动态 173

5.4.4.2 不同发育阶段林隙内组成树种径级分布 174

5.4.4.3 林隙和非林隙林分组成树种径级分布的对比分析 174

5.4.4.4 不同大小级林隙内树木高度级的分布 175

5.4.4.5 不同发育阶段林隙内的树木高度级分布 176

5.4.4.6 林隙与非林隙林分高度级分布的对比分析 176

5.5 热带山地雨林林隙更新动态 177

5.5.1 海南热带山地雨林不同树种在林隙内外的数量特征分析 177

5.5.2 热带山地雨林中主要树种对林隙大小的更新反应规律 180

5.5.3 热带山地雨林中主要树种对林隙发育阶段的更新反应规律 182

第六章 林隙动态与森林生物多样性 184

6.1 长白山阔叶红松林林隙与对照林分的树种多样性分析 184

6.2 蛟河阔叶红松林的林隙与对照林分的树种多样性分析 186

6.3 南亚热带常绿阔叶林的林隙与树种多样性 188

6.3.1 林隙α多样性指数及其时空格局 188

6.3.1.1 不同发育阶段林隙物种多样性的变化 188

6.3.1.2 不同大小级林隙的物种多样性变化 190

6.3.1.4 林隙更新层物种多样性分析 191

6.3.1.3 林隙和非林隙林分内树种多样性的对比分析 191

6.3.2 β多样性指数及其时空格局 193

6.3.2.1 不同大小级林隙间的β多样性的变化 194

6.3.2.2 不同发育阶段林隙间β多样性的变化 195

6.3.3 林隙动态过程与物种多样性 196

6.4 热带山地雨林林隙与树种多样性 197

6.4.1 林隙与非林隙林分内树种多样性的对比分析 197

6.4.2 不同发育阶段林隙内的树种多样性变化 198

6.4.3 不同大小林隙内的树种多样性变化 199

7.1 阔叶红松林斑块结构的初步分析 201

第七章 林隙动态与森林景观格局 201

7.2.1 林隙的遥感研究方法 204

7.2.1.1 主要信息源 204

7.2.1.2 解译步骤和方法 204

7.2 南亚热带常绿阔叶林林隙动态与森林景观格局 204

7.2.1.3 解译标志的建立 205

7.2.2 林隙在森林景观中的面积比例及干扰频率 206

7.2.3 斑块密度 206

7.2.4 斑块形状 207

7.2.5 林隙斑块形状破碎化分析 208

7.2.6 林隙斑块的分维分析 208

7.2.7 森林景观中林隙斑块的动态分析 209

第八章 林隙动态与森林经营 211

8.1 林隙动态与森林生物多样性保护 211

8.2 问题的提出 211

8.1.2.2 一个地区的自然干扰状况会对物种的生境及其空间分布有决定性的作用 212

8.1.2.4 对特殊生境和敏感的林分的考虑 212

8.1.2.3 物种间的相互关系 212

8.1.2.1 物种多样性与其生境有着密切的关系 212

8.1.2 森林经营单位水平上生物多样性间接评价的基本原理 212

8.1.3 阔叶红松林区生物多样性间接评价体系的构建 213

8.1.3.1 对自然干扰状况的考虑 213

8.1.3.2 对人为干扰的考虑 213

8.1.3.3 林分的总体状况 214

8.1.3.4 对于活立木层的考虑 214

8.1.3.8 枯立木、大枝桠和倒木 215

8.1.3.7 藤本植物 215

8.1.3.6 草本、地被层和附生植物 215

8.1.3.5 灌木层 215

8.1.3.9 干扰痕迹 216

8.1.3.10 对特殊栖息地和脆弱生境的考虑 216

8.1.4 评价方法 216

8.1.5 生物多样性间接评价体系在森林可持续经营中的应用 219

8.2 林隙动态及生物多样性保护的理论与森林经营的指导思想 220

8.3 林隙动态与森林采伐更新体制 221

参考文献 223

英文摘要 238