强风干扰下的长白山寒温带山地植被演替过程与模拟反演研究

The study area is located in the area (1700-1800 m asl) on the southwest slope of the Changbai Mountain, which was stricken by typhoon in August, 1986. We derived vegetation pattern using remote sensing data of eight periods before and after the wind disaster. We qutntified the characteristics of plant community succession through the long-term monitoring windthrow plots shortly after the windthrow. We parameterized species life history characteristics and observed post-windthow vegetation dynamcis into LANDIS PRO forest landscape model and forest dynamics under the strong wind disturbance and no wind disturbance scenarios. We compared the simulated results with the observed data to analyze the following questions: (1) The succession pathway of cold-temperate forests after wind disturbance in Changbai Mountain; (2) The driving forces of mosaic patterning of vegetation distribution on the southwest slope in Changbai Mountains and why they are different from those driving vegetation distribution on the north slope; and (3) The effects of reoccurent strong winds on forest succession and distribution in (cold) temperature humid area. Based on the formation mechanism of revealing unique vegetation distribution in Changbai mountain, the role of ecology and geography is explored for the plant community characteristics and the vegetation distribution which caused by long neglected typhoon in temperate forest areas.

本研究在长白山西南坡寒温带森林区（1700-1800 m）设立研究区，利用1986年8月台风前、后8个时段的遥感数据，获取风灾前、后研究区植被分布格局变化信息；通过对风倒样地的定位监测，定量研究植物群落演替特征；野外调查获得主要物种生活史特征参数，设定强风干扰和无风干扰两种预案，利用LANDIS PRO模型，对植被演替过程进行模拟与有效检验，并对研究区现有植被类型的形成过程进行反演。以此分析：1、强风干扰下的长白山寒温带森林演替规律；2、长白山西南坡植被有别于北坡带状分布而呈镶嵌特征的成因；3、强风反复干扰下的群落演替对（寒）温带湿润区植被分布的意义。在揭示长白山迎风坡植被分布机理的基础上，探讨长期被忽视的中纬森林区强风干扰的生态与地理作用。

1986年8月台风袭击了长白山，在长白山自然保护区内形成风灾区。台风一般影响低纬地区，在我国中纬湿润的林区形成大面积风倒区尚属首次被观察与记录，是难得的强风干扰中高纬和高海拔森林的研究案例。本研究通过对比台风灾前、灾后的植被差异，确定强风干扰林地的成灾因子；通过分析灾后植被演替过程，预测不同生境植被未来的变化，并对现有植被典型斑块的形成过程进行反演。. 本研究在长白山西南坡风灾区（1600-1800m）设立研究区。利用遥感和样地的定位监测手段，获取三期研究区植被差异的数据，并采用景观指数计算、LANDIS PRO模型模拟方法，对数据变化过程和趋势进行分析。研究表明：（1）森林植被受损存在空间异质性，主要影响因素是坡度，其次是海拔。（2）生境的差异和植被受损程度的差异导致了植被演替路径的多重性。在研究区湿生生境中演替经历从草本植物群丛-落叶松林-岳桦林-岳桦、云冷杉林-云冷杉林的过程。在中生环境中随着受损程度不同演替路径存在差异；轻度破坏区植被恢复直接进入乔木演替阶段，坡面上演替经历从岳桦林-岳桦、云冷杉林-云冷杉林的过程；平坦地面上演替经历从岳桦、云冷杉林-云冷杉林的过程；中度和重度破坏区演替经历草本植物群丛-灌木草甸-草本灌木群丛-乔木林演替阶段；在肥力较差的坡面上，目前仍处于草本群落和灌木草甸群落演替阶段；在肥力较高的平坦地面上演替速度加快，目前处于灌木演替阶段后期和乔木演替阶段初期。（3）植被受损异质性和演替路径的多重性控制植被的形态，植被分布的差异性目前处于增加态势，未来差异性减少并最终趋于一致；（4）长白山强风干扰间隔在70-80年，目前迎风坡植被的分布与最近四期强风干扰相关。（5）强风干扰具有间接效应，使草本植物上侵苔原带，改变了苔原带植被。. 通过研究验证长白山西南坡植被分布受控于多次台风干扰的假说，阐明长白山西南坡植被有别于北坡带状分布而呈镶嵌特征的成因，确定强风干扰是驱动（寒）温带湿润区森林演替的动力之一。完善长白山迎风坡植被分布形成机理，探讨长期被忽视的温带湿润区强风的生态与地理作用。