世界热带森林生态系统大样地定位研究进展_兰国玉

西北植物学报,2007,27(10):2140-2145

Acta Bot.Boreal.2Occident.Sin.

文章编号:100024025(2007)10221402063

世界热带森林生态系统大样地定位研究进展

兰国玉1,2

(1中国科学院西双版纳热带植物园,昆明650223;2中国科学院研究生院,北京100039)

摘　要:热带森林是世界上生物多样性最为丰富的生态系统,但人们对此却知之甚少.为了更好地了解和合理利用热带森林,美国的史密斯桑尼亚热带研究所成立了热带森林研究中心,中心联合世界各国科学家和科研机构,通过建立热带森林动态监测的大样地网络来从事热带森林的科学研究.从该中心于1980年在巴拿马Barro Colorado Island(BCI)建立第一个50hm2的大样地以来,现加入该中心的森林大样地有3个洲的18个样地,共监测了全球已知热带树种的10%的物种,约6000个物种的300万植株.2004年在中国云南的西双版纳开始筹建我国第一个热带森林大样地的定位研究站.本文从全球范围内热带森林生态系统定位研究的大样地建立的意义出发,论述了热带森林大样地的研究方法及研究进展以及我国热带森林大样地的建立和研究进展.

关键词:热带森林;大样地;研究进展

中图分类号:Q948.1文献标识码:A

R esearch Progress on Large,Long2term Plot of

T ropical Forest Ecosystem in the World

L AN Guo2yu1,2

(1Xishuangbanna Tropical Botanical Garden,The Chinese Academy of Sciences,Kunming650223,China;2Graduate School of

Chinese Academy of Sciences,Beijing100039,China)

Abstract:The t ropical rainforest,t he world’s most biologically rich eco system is most poorly understood. To better understand and manage t ropical rainforest s,t he Center for Tropical Forest Science(C TFS)of t he Smit hsonian Tropical Research Instit ute,t hrough a consortium of scientific collaborators and instit utions a2 round t he world,coordinates a network of long2term research programs in t he tropical forest.From t he first 50hm2plot established in Barro Colorado Island in1980,C TFS has18plot s including3continent s,and CTFS is now monitoring more t han3million t rees of6000species,at least10%of all known t ropical t ree species.In2004,t he first large,long2term t ropical forest plot of China was suggested to be established in Xishuangbanna,Yunnan,China.This paper discussed t he meaning,met hods and research p rogress of large, long2term plot of t ropical forest in t he world in details.At last,t he establishment and research progress of t he Chinese large,long2term plot s were discussed also.

K ey w ords:t ropical forest;lager and permanent plot s;research p rogress

1　热带森林大样地建立的目的及意义热带森林的毁坏、物种的消失、全球变暖造成的严重后果已经被普遍认识到.然而,这些问题的解决需要我们首先具有最为基本和较为详尽的科学数据.史密斯桑尼亚热带研究所的热带森林科学研究

3收稿日期:2007204217;修改稿收到日期:2007208201

基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX22YW2430203)

作者简介:兰国玉(1977-),男,在读博士研究生,主要从事森林生态学和保护生物学研究.E2mail:langy@

中心(The Center for Tropical Forest Science, CTFS)联合世界各国科学家和科研机构,通过在全球范围内建立热带森林生态系统的研究网络来从事热带森林生态系统的科学研究.其宗旨是要解决以下科学问题[1]:(1)热带森林为什么会有如此高的生物多样性?在人类利用的情况下,热带森林的物种多样性是怎么维持的?(2)热带森林在稳定气候和大气层中的作用是什么?人类如何利用热带森林进行增强其炭储量?(3)决定热带森林生产力的因素有那些?人类如何可持续利用热带森林资源?这些问题也是热带森林大样地建立的最初目的.另外热带森林植物种类多样性、生境因子多变性和种间关系极其复杂,小样地不能反映整个种群的数量变化.对于稀有物种对气候变化的响应,显然小的样地不能提供理论上的依据.要如实地监测热带森林的动态变化,很有必要建设永久性观测的大样地.

2　热带森林大样地的研究方法

2.1　样地建设

热带森林大样地大小一般为50hm2,但各国由于受各种条件的限制,大样地的大小在16～52 hm2.采用全站仪将整个样地划分为n个20m×20 m的样方;测量时,每隔20m设一个基点,插上PVC(聚氯乙烯)管作标记,并记录两点之间的相对高差、测量方向、斜面距离等指标,并于中间10m 处也用PVC管进行标记.整个固定样地测定完成后,将每个基点的PVC管用8cm×8cm×70cm的水泥桩替换,以备长期使用;根据样地建立时所测资料,并配合GPS测量其经纬度和海拔高度,计算样地内每个基点的相对海拔高度,并绘制等高线地形图.

2.2　树种调查

植物调查时以20m×20m样方为单位,并将其区分成16个5m×5m的小样方.每一个样方以其西南角基点坐标命名,依顺时针方向逐步进行,将20m×20m样方内的小样方,以坐标系统命名为(1.1)、(1.2)、(1.3)∗等.记录并鉴定每个20m×20m样方内胸径大于1cm的所有木本植物(包括胸径大于1cm的藤本植物和灌木),于高度1.3m 处漆上红漆,用围尺测量植物的胸径;胸径较大的树木测量周长,在备注栏注明[2];在每株木本植物钉上不锈钢牌(或铝合金牌)加以编号.并记录植物的编号、树种名称、胸径、样区位置、生长状况.如果植株1.3m以下有分枝,在最粗的分枝1.3m处漆上油漆,并测量其胸径,钉上不锈钢牌(或铝合金牌);其它分枝的胸径也要测量,并记录[2].早期大样地的藤本植物并没有列入到调查范围之内,但随后又做了补充调查[2].藤本植物调查需在整个样地内全面调查,样方的大小为400m2[3],由于藤本植物的胸径测量点(POM,point of measurement)很难确定,调查标准参照Gerwing的方法[4].

2.3　树木编号

固定样地内每个20m×20m样方内植株的编号规则为:号码共8位数,号码前4位数是样方的行号和列号,第5位数为预留编号,后三位则是样方树牌编号(000～999).每一个样方内按顺时针依序挂牌,并不得任意跳号,完成样方调查后所剩牌号留至下次复查时使用,并不得用于其它样方的调查.

2.4　种子动态监测

在样地内离步行道8m处设立种子收集器,种子收集器的规格为0.75m×0.75m,离地面的高度为1m,另外在种子收集器2m处设立3个1m×1 m的小样方用来监测幼苗的动态,如图1.对小样方内所有木本植物的幼苗编号、鉴定、测量、定位.种子收集器内的种子每周收集一次,收集来的种子用于鉴定其种类

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图1　热带森林大样地内种子收集器的布置

Fig.1　The arangement of seed trap in the large,

long2term plot of tropical forest

2.5　样地复查

固定样地建立后每隔5a复查一次.死亡的树木要标记出来,新进入起测径阶(1cm)的小树要测量其胸高、直径和挂牌.

2.6　数据库的建立

用TXT文本文件或Excel电子表格处理软件建立数据库.主数据库包括树木编号(tag)、物种名称(sp)、树木在样地中的x和y坐标(g x,g y)、胸径(dbh)、代码(codes,用来描述树木的具体情况)、胸

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10期 兰国玉:世界热带森林生态系统大样地定位研究进展