高山森林皆伐迹地的早期恢复演替过程与植被变化

高山迹地演替及其植被变化规律是高山林区生态恢复重建的理论基础，是科学制订恢复策略的必要依据，然而一直缺乏深入研究。假定高山严酷的生境与多变的气候条件下近林线森林皆伐迹地植被演替有较独特的早期过程与规律性，本申请将选择青藏高原东部高山林区不同采伐时间（1980-2008年）形成的皆伐迹地，系统调查植物群落结构、物种组成与多样性、生物量与土壤，获得50-60块迹地的样地综合资料，建立高山迹地植被结构与多样性数据库，采用空间代替时间的研究思路，构建30年尺度的早期迹地恢复演替序列，明确演替的过程、途径和速度，阐明群落结构、生物量、物种组成与植物多样性、植物功能群以及土壤的早期恢复演替变化及其相互关系，探讨高山森林迹地早期恢复演替机制与制约因素，揭示高山迹地早期演替的独特规律性，为高山林区生态恢复和保护提供科学基础，丰富森林采伐迹地次生演替的理论与认识。

本研究完成了青藏高原东部山原区47块皆伐迹地和11块原始林样地上植物群落结构、物种组成、多样性、主要植物功能性状、生物量、凋落物、自然更新和土壤综合调查， 共获得183个乔木样方（2m×100m）、1797个灌木样方（2m×2m）、1797个草本样方（1m×1m）、1797个苔藓样方（1m×1m）和1797个凋落物样方资料；采集土壤样品420多个、植物标本4000多份和枯落物样品400多个。植物标本的鉴定和土壤样品的分析已经完成，建立了数据库。经过系统分析，基本上明确了高山森林皆伐迹地早期（1-30年）自然恢复演替过程、轨迹与速度，阐明了早期恢复过程中植物群落结构、物种组成和多样性、土壤养分演变过程及其相互关系，探讨了高山森林迹地早期演替机制，为高山林区生态恢复和保护提供了科学基础。发表SCI论文3篇，培养一名硕士，四名博士（其中一名已毕业，三名2013年毕业）。.研究发现：1）皆伐迹地上植被进展演替缓慢，自然更新能力不足，25-30年才能自然演替到灌丛阶段；草丛发达制约木本植物生长与更新；.2）在迹地植被自然恢复的30年内，迹地土壤容重持续增加，孔隙度和持水性能明显降低，C、N含量持续降低，土壤质量持续下降；.3）高山地区的灌木存在微气候岛、肥力岛和成核演替岛的效应，且这些效应依赖于物种或大小。随着灌木岛面积增加，光照强度和空气温度逐渐降低，而空气相对湿度却显著升高，不同的灌木物种对微气候的影响存在着差异。随着灌木岛面积增加，有机质、总有机碳和总氮含量显著增加，且不同灌木物种间存在着显著差异。灌木岛显著增加了草本群落的物种丰富度，但减少了其盖度和地上生物量。灌木岛显著提高了木本植物天然更新幼苗的物种丰富度和数量。随着灌木面积增加，木本植物幼苗物种丰富度和数量显著增加（除冰川茶藨子）且不同物种间存在这差异。.综合分析表明，青藏高原东部山原林区块状皆伐迹地经过近25-30年的自然演替，迹地大部分都还处于草丛或草灌阶段，灌木岛在迹地自然演替和人工恢复过程中存在微气候岛、肥力岛和成核演替岛的效应，因此对灌木的保护与利用应该成为青藏高原东部高山高原皆伐迹地管理的核心之一。