[00109019]江苏下蜀城市森林生态系统定位研究

　　该课题为国家林业局（原林业部）下辖的全国森林生态系统定位观测研究网络站之一，1986年建站，原名为"下蜀森林生态系统定位研究站"。1996年，在保持原有定位研究特色的基础上，转向城市森林生态系统研究，更名为"江苏下蜀城市森林生态系统定位研究站"。建站以来，在坚持以基础理论研究为主的同时，结合本站的特点开展基础应用研究，为该区域的生产实践提供技术支撑。 　　基础理论研究方向： 　　（1）森林生态系统结构与生产力。次生落叶阔叶林（栓皮栎林）群落类型（种类成分、生长、结构、演替、生物多样性）和生物量；杉木林的生物量；火炬松林的生物量。 　　（2）森林生态系统养分循环。栎林大量营养元素（N、P、K、Ca、Mg等）的循环（总量、动态），C素循环；杉木林大量营养元素的生物循环，杉木林碳储量；火炬松林大量营养元素的生物循环、碳储量；栎林、杉木林和火炬松林微量元素含量；栎林和火炬松林生态系统重金属元素的生物循环；栎林内N、P、S循环特点和系统分析。 　　（3）森林生态系统水分循环。3种林分的降水分配格局及其季节变化动态；林冠截留率、茎流率、透留率与降水特性、降雨强度的关系；大气降雨与林内雨化学组成与季节动态变化；林下植物截留量的测定。 　　（4）森林生态系统水土保持功能。站内7种林分类型凋落物的水文特性和降水拦截能力的测定，土壤储水量的测定；栎林、杉木林和火炬松林以及对照裸地地表径流和土壤侵蚀量与林分结构特征、降水特性的关系；各林分水土流失与林地土壤营养元素流失量的关系。 　　（5）森林生态系统小气候。3个气象观测站分别设在栎林、杉木林、火炬松林、竹林和对照裸地。主要观测项目：大气水分；林木遮荫；土壤温度场；栎林的能量收支；气温。 　　（6）下蜀林区及周遍地区森林演替规律及物种多样性、群落多样性及景观多样性的研究。 　　（7）森林生态系统土壤动物与微生物。栓皮栎林、杉木林、火炬松林中的土壤动物和根际土壤微生物区系；竹林、竹木混交林中的大型真菌研究,竹荪菌的培育. 　　（8）城市绿化树种的生理生态特性。白玉兰、鹅掌楸、女贞、香樟、栓皮栎、麻栎、杉木等树种的光合特性（光合作用日、季节变化规律，不同树冠部位叶片对光的响应，环境因子对光合作用的影响，叶绿素含量的变化），栓皮栎、火炬松、构树、杨树几个树种蒸腾作用与环境因子相互作用的关系；杉木休眠芽萌芽生理-生态特性（休眠芽萌芽的分布、生长与死亡，数量变化的时空规律，萌芽与光照、土壤、内源激素、有机质和含氮量的关系），休眠芽萌芽萌发、生长规律等。 　　基础应用研究方向： 　　（1）中山风景区立地条件类型划分。以比较生态学为理论基础建立以数值化为依据的立地分类体系，为中山风景区的经营管理提供了依据。 　　（2）生态园林规划方法研究。研究在总结先行城市绿地系统规划理论与方法及存在问题的基础上，提出生态园林规划的新概念。 　　（3）森林生态型景观路的规划设计。为实现城市环境可持续发展目标，结合工程实际将森林引入城市，提出了生态型景观路的规划设计思想。 　　（4）松茶间作。研究了湿地松与茶树间作的茶园和纯茶园在茶树的生理指标，茶树的产量和品质，以及经济效益等方面差异，得出茶叶品质、产量和生态、经济效益均以间作茶园为优。 　　（5）食用菌竹荪的培育。在毛竹林下筛选出菌种，研究总结出培育竹荪的适宜生境、培育技术；并从生态系统食物链的角度分析了生态与经济效益。 　　（6）城市森林的抑菌效应。对南京市城市森林的抑菌效应作了定点观测，发现细菌数城区高出城郊森林区8.21倍。微生物浓度市区达到了3级微污染水平，而城郊森林区属1级清洁区，松林减菌作用最强，杨树林最弱。 　　（7）通过对白玉兰、鹅掌楸和女贞、樟树同化CO2和释O2能力，及其叶面积指数的测算，求得1hm2林地的制氧量，为南京城市森林确定适宜的森林覆盖率提供了参考依据。 　　（8）在杉木休眠芽萌芽生物学和生理生态特性的研究基础上，为应用提出了更新成熟林龄、采伐方式、季节、伐桩留置高度，去萌定株的季节与数量等技术措施。 　　（9）重金属元素的研究。南京地区土壤重金属元素Pb、Cd、Cr、Ni等的背景值高于全国平均水平，但栎林林地表层土壤重金属元素含量处于较低水平，表明林地有较好的环境净化作用。公路两侧茶园存在铅污染问题，在公路两侧40~60m内不宜经营茶园。 　　取得的成果： 　　（1）探索了南京市城市森林的分布格局；从城市森林释氧量及硫的吸收量等方面讨论了城市森林覆盖率；首次研究了城市绿化树种香樟、女贞、白玉兰、鹅掌楸等的光合作用特性和释氧量，和麻栎、杨树等树种的蒸腾强度，还测定了次生栎林、火炬松林的蒸腾强度和耗水量。开创性地探索南京市常见绿化树种及森林对重金属元素的吸收和降解能力。 　　（2）研究火炬松林、栎林及杉木林的生长规律、生产力和生物量，建立了生物量和直径、树高之间的回归模型，弄清了这3个树种的生长规律，为森林经营提供了科学依据。 　　（3）森林生物多样性和森林演替的研究。研究了下蜀林场的阔叶林类型、结构和生物多样性；溧阳市的主要森林类型、结构以及植物物种多样性、群落多样性和景观多样性，提出了计算生物多样性的新方法；研究了下蜀林场、中山陵风景区及琅琊山森林的演替，为该地区森林恢复和森林经营提供了理论依据。 　　（4）森林生态功能的研究。①积累了8~17年气象观测资料，研究了不同森林类型间林区空旷地与南京市的小气候差异及其变动规律，以及在透流、蒸发、温度、林木遮荫等方面的差异，提供了分析问题的新思路。②森林水分循环的研究。研究松、杉、栎、竹4个森林类型降水分配格局的动态变化；分配格局与降雨特性的关系；研究主要森林类型枯枝落叶层和森林土壤的蓄水保土能力。栎类次生林是宜于在该地区发展的防护林类型。③森林营养元素循环的研究。研究栎林、松林和杉木林营养元素（N、P、K、Ca、Mg）的生物地球化学循环，这3个林分的土壤碳贮量、植物碳贮量及其动态积累特点；首次分别系统深入地研究了次生栓皮栎林的N、P和S循环特点及其细根代谢在养分循环中的重要意义。 　　（5）首次提出了杉木休眠芽分布和数量的时空变化规律，阐明了休眠芽萌发与环境因子和内在因素（激素、含N量、有机质含量）的关系，为杉木萌芽经营奠定了理论基础。 　　（6）林农复合经营的研究。研究茶树和湿地松间作、茶叶产量和品质，揭示了间作茶园优于单作茶园的机理；在下蜀竹林内筛选出珍贵的食用菌--长裙竹荪，并对其生物学特性作了系统研究，首次提出了竹荪菌的培育技术。 　　与国内外同类研究比较，该项目更系统、全面地研究了城市森林生态系统的功能和效益，在森林对重金属的吸收和降解，森林生理生态特性，生态系统营养元素循环，松茶间作机理和食用菌栽培等方面取得了突破性成果，取得了显著的经济和社会效益。该研究总体上达到了同类研究的国际先进水平。 　　推广应用前景 　　该森林生态定位站自开展定位研究以来，一直坚持森林生态系统的结构与功能及其与环境之间关系的研究，为全国森林生态系统网络研究提供基础数据，如1996年该站为中国碳循环研究提供了栎、杉、松3个树种碳循环的基本数据；与此同时，还结合区域特点和实际需要，开展应用研究，为地方生态环境建设服务，如在苏南丘陵地区，生产上长期以来一直把杉木作为当家树种造林，而忽视地带性树种栎树，普遍认为栎树长得慢、产量低，杉木长得快、产量高，但通过本站对其群落结构、生产力的对比分析，表明在该地区以栎树为主的落叶阔叶林不但具有较高的生产力，且持续生长期较长、稳定性高；在生态效能方面，栎林的涵养水源和保持水土的效能大于杉木林和火炬松等人工林，这就为发展地带性植被的主要树种栎类提供了科学依据。 　　研究针对我国生态环境建设中的重大理论和实际问题，及国际上生态学前沿研究问题，对北亚热带城市森林生态系统的功能和效益进行了长期、系统的定位研究，研究成果丰富，并对维护和改善长江中下游的生态环境，制定长江中下游林业持续发展战略均具有重大的意义，对该地森林植被恢复，提高森林的多种生态功能，提高森林生产力及对城市森林建设和长江下游防护林体系建设将提供重要的理论基础和实践经验。