为全面推进林业生态体系建设,优化森林群落结构、改善森林质量、提升森林生态功能,本论文以浙江省生态公益林为对象,运用群落生态学、生物多样性、自然演替和近自然林业可持续发展理论,通过固定样地定位监测、遥感多波段数字影像分类、化学实验测试和营造试验示范林,历经5年,主要结果及创新点如下: (1) 利用美国陆地资源卫星航天遥感多波段数字影像分类的方法,首次对1975、1990、2003年3个典型时段的浙江省森林植被类型进行遥感分类。1975～1990年,经济林和竹林增长了463907hm~2和79869hm~2,松林、阔叶林和疏林分别减少了204715、174599和163918hm~2。1990～2003年,面积增加最多的是杉木林274135hm~2、经济林269439hm~2、竹林240307hm~2和阔叶林218737hm~2,减少最多的是疏林385145hm~2、农地295562hm~2和灌木143206hm~2。这与浙江省的林业生产实际相符。 近30年间,浙江省森林斑块总数量显著增加;成熟松林、成熟杉木林、成熟阔叶林、成熟经济林斑块形状的规则性逐渐增加,疏林斑块形状的规则性则显著下降;面积加权平均斑块分维数介于1～1.35之间;大部分斑块类型的散布与毗邻指数上升,大部分森林类型呈现零散分布的趋势。农田、疏林和成熟松林与整体景观相似性程度较大,随着时间的推移,成熟阔叶林也逐渐成为森林景观的主要组成部分。浙江森林生态系统正得到一定程度的恢复,优势度指数逐渐增加,但存在森林景观多样性指数、均匀度指数、景观破碎化程度逐步下降,少数景观控制整体景观的现象。 (2) 浙江生态公益林主要森林类型可分为针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶树混交林、山地矮林灌丛、竹林、经济林等8种。聚类后的各个样地组的植被生长特性基本一致,变化相对较小,在省域范围内因地理位置不同,各个样地组之间的乔木层生物量、平均胸径和平均树高存在差异,但土层厚度是影响马尾松优势林群落特征的主要因子。 研究表明物种繁殖策略、地理因子、土层厚度、小环境和人为干扰对物种多样性有重要的影响。群落间下木层,多样性指数大多是常绿阔叶林>含较少松的针阔混交林(MFFPT,松树重要值<15)>含较多松的针阔混交林(MFMPT,松树重要值16～53)>松林>灌草丛;乔木层,松林的优势度指数最大,而其他指数最低,MFFPT的各种指数最高,和MFMPT相比大多数指数达到了差异显著或极显著水平,但与常绿林相比差异不显著;草本层MFFPT Gleason指数最高,其他多样性指数如H、SP则是常绿阔叶林最高,松林和SMYPT的各种指数最低。群落内层次间除生态优势度指数D正好相反外,各种指数大多是下木层>乔木层>草本层。 (3) 用维量分析法构建了浙江省生态公益林中主要群落类型的青冈、苦槠、甜槠、枫香、木荷、松、杉等建群树种的13个生物量生长模型,用于推导群落地上部分生物量。经检验与本文的实测点符合,本研究采用D~2H推算植株地上部分生物量模浙江省生态公益林群落结构特征及其调控研究型在浙江省生态公益林范围内具有普适性。 林分生物量与年龄正相关。各器官生物量因群落结构不同而不同,针阔混交林群落生物量的器官分配比例以干材最大,占1/2以上,并随林龄而递增,枝叶生物量比例则随林龄而下降;马尾松林分的主干在总生物量中始终是最主要的组成部分,其次是枝、叶量;杉木林的乔木层生物量随着林龄明显增长,但在1一20a间,增长缓慢;常绿阔叶林乔木层植株的个体大小在空间上的分布是均匀、连续的,林龄普遍较小,而且具有更新潜能的小径级立木较为丰富,处于恢复的早期阶段,直径频度分布可以用y=3183.9e一。‘59851)拟合。根据群落生物量与群落年龄的正相关关系,预计在未来30年中,大部分常绿阔叶林的群落生物量将呈线性增长,增长幅度约为目前常绿阔叶林的1.26倍,达到332.73t/hmZ。 群落内各层生物量在不同阶段存在较大差异。常绿阔叶林、针阔混交林在1年龄段(0一10a)的幼龄林基本没有乔木层,处在幼树一灌丛阶段,生物量的增加主要是由乔木幼苗、灌木树种和草本植物的生长而引起的。至2年龄段(10a一25a),群落中乔木层已经形成,群落总生物量、乔木层生物量、下木层生物量、草本层生物量均随着群落林分年龄的增加而增长。马尾松林乔木层生物量及所占分配比例随林分年龄的增加而增加,而下木层、草本层的生物量及所占比例趋向降低。在杉木幼林中,有较大比例的灌木和草本生长,10a以后逐渐降低,至3年龄段(26a一SOa)将降至10%以下。 针阔混交林、马尾松林、杉木林在3个年龄段的碳储量呈现对数增长,而常绿阔叶林几乎呈直线增长形式。随着森林群落发育,常绿阔叶林作为碳汇的作用远大于其它群落,由于幼、中龄林的碳密度远远低于成熟林的碳密度,且浙江省划定的生态公益林大多偏幼,因而在未来的30a中,可增加92.63t·hm一2。常绿阔叶林作为高碳储量森林,将会是浙江省甚至整个亚热带东部地区的森林碳储量的主要贡献者。 (4)森林凋落物的数量和种类组成与林龄、群落结构等密切相关,年凋落量随林龄增长而增加,叶是浙江省现有生态公益林凋落物的主要组成部分。次生常绿阔叶林年凋落量在313.60一509.609/(m,·a)之间,平均为416.789/(mZ·a),其中叶凋落物量?