该项目所属科学技术领域是干扰与恢复生态学,为基础研究及应用基础研究成果类。
主要研究内容包括:(1)冰灾对森林结构的影响:①海拔450~1100m的森林受到严重的机械损伤,重灾区受损95%以上;②林木轻度受损类型主要分布在DBH<7.5cm的小径级树,而重度受损主要为胸径>22.5cm的树木,藤本植物大量死亡,优势科(壳斗科Fagaceae)受损较轻,从整体上不会改变原有栲类林特征;③系统地定义了“非正常凋落物”的概念,摸清冰灾造成的“非正常凋落物”是森林正常年凋落量的4倍以上,阐明了“非正常凋落物”在灾后的生态学影响。(2)冰灾对生物多样性影响:①受损森林林下更新种与原有林分相似度较低,阳生树种大量出现,不同群落林下幼树多样性和数量分布差异明显;②基于蝴蝶分布高度依赖于寄主植物分布,结合中国森林植被分布区划和蝴蝶的自然分布区,提出了蝴蝶热带分布种与非热带分布种的划分方法,运用此方法评价了冰灾对南岭蝴蝶种群的影响研究,结果表明:冰灾使热带种多度下降了88%,非热带种下降了55%,改变了蝴蝶群落组成;③冰灾显著影响大型土壤动物的丰富度和功能群,改变了真菌群落结构,腐生真菌总量明显增加。(3)冰灾对森林碳汇的影响:①测算了冰灾对南岭森林生物量的影响,灾后3年内森林地上生物量的增长4.9t/hm2,而冰灾损失为9.4t/hm2;发现冰灾受损森林生态系统短期内是碳源;②“非正常凋落物”量与温室气体通量呈显著线性正相关,其分解输入能显著提高土壤有机碳质量分数和储量。(4)冰灾对森林水文过程的影响:①林冠受损显著影响降水再分配格局和森林最大截留量;②森林受损后,冠层化学淋溶作用显著减弱,而雨水对树干的冲刷和阳离子淋洗能力增强。(5)受损森林的适应和恢复:①冰灾后常绿阔叶林72.0%受损优势木均有萌条出现,且优势木萌条数量表现为乔木层大于灌木层,萌条率随受损程度增加而增加,林木萌条能力与母株的径级大小和生长速率正相关;②受损森林林下出现大量幼树,落叶阔叶林、常绿阔叶林和针阔混交林林下幼树株数分别为8870、7160和5920株•hm2。
应用推广及效益情况:2008年特大冰灾使南岭森林生态系统严重受损,如何科学管理受损森林成为难题。本成果,特别是“非正常凋落物”的正确处理、受损森林的人工恢复措施等,为科学管理受灾严重的森林提供了全新的思路和方法,良好地管控了冰灾造成的大量“非正常凋落物”,很好地避免可能引起的次生灾害;灾后林冠的恢复动态、蝴蝶的恢复和动态监测数据等研究成果,为灾后森林的科学管理提供了很好的指导和科技支撑作用。