本書以松山國家自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)野外調查及室內實驗數(shù)據(jù)為基礎，
在林分尺度對4種典型林分的植物物種多樣性、生物量及生產力、土壤養(yǎng)分、
降水分配特征和水質離子凈化效應方面展開研究；在景觀尺度對保護區(qū)景觀
格局進行分析并提出網(wǎng)絡優(yōu)化對策。本研究獲得的重要科學發(fā)現(xiàn)如下：①隨
著海拔高度的增加，灌木多樣性與豐富度指數(shù)減小，草本豐富度指數(shù)略增，喬
木、灌木和草本均勻度隨山體高度增加無顯著變化；②各林分生物量范圍在
58.30 ~ 305.48 t/hm2，大小依次為針闊混交林＞蒙古櫟純林＞山楊純林＞油松
純林，4種林分的各器官生物量的積累以樹干和樹枝為主；③隨土壤厚度的增
加，土壤速效養(yǎng)分含量和土壤全量養(yǎng)分含量逐漸減少，全鉀含量＞全氮含量＞
全磷含量，闊葉林＞針葉林；④不同林分在不同雨量級和生長季各月的降水分
配月動態(tài)差異明顯，降水分配特征基本一致，通過主成分分析法對各林分生態(tài)
水文功能進行綜合評價，結果為混交林（2.44）大，油松純林（-2.74）�。�
⑤大氣降雨經過4種林分各層次后，其水質均有一定程度的改善。從不同林分
來說，山楊純林和油松純林枯落物層的凈化作用較為顯著，在對水質起到關鍵
凈化作用的20 ~ 40 cm和40 ~ 60 cm土壤層，以蒙古櫟純林的凈化效果，
其次是油松 毛白楊混交林；⑥2010 2020年，北京松山國家森林公園以林
地為核心景觀基質，以闊葉林為優(yōu)勢景觀類型，由于人為干擾不斷增強，景觀
破碎度持續(xù)增加。通過構建潛在生態(tài)廊道對森林公園景觀格局及生態(tài)網(wǎng)絡進行
了優(yōu)化，可為森林公園區(qū)域景觀規(guī)劃、資源管理保護及生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供科
學依據(jù)。
本書針對松山森林生態(tài)系統(tǒng)結構維護與功能提升提出以下建議：①在今
后生物多樣性及生產力保護措施實施過程中，需按照自然演替規(guī)律，綜合考慮
冠層物種組成與結構、微地形的調控作用，尋找適宜林分類型的森林群落多樣
性，根據(jù)經驗制定合理可行的保護技術，為森林群落生態(tài)功能的發(fā)揮提供科學
支撐；②大面積種植針闊混交林能有效提升森林水文功能，對維持森林生態(tài)系
統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展、改善北京地區(qū)生態(tài)環(huán)境起到積極作用；③目前保護區(qū)內的景觀破
碎現(xiàn)象已經得到緩解，仍需在后續(xù)的保護管理中結合園區(qū)實際特點著重保護以
闊葉林為代表的優(yōu)勢景觀類型，并進行全面的網(wǎng)絡調整與優(yōu)化。本研究對強化
松山國家自然保護區(qū)管理乃至促進首都生態(tài)文明建設均具有重要參考價值。
目 錄
1 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的和意義 2
1.3 國內外研究進展 3
1.3.1 森林物種多樣性研究進展 3
1.3.2 森林生物量及生產力研究進展 5
1.3.3 森林土壤養(yǎng)分研究進展 7
1.3.4 森林水文效應研究進展 8
1.3.5 森林生態(tài)系統(tǒng)水質研究進展 10
1.3.6 森林景觀格局與網(wǎng)絡優(yōu)化研究進展 13
1.4 應用方向或應用前景 14
2 研究區(qū)概況 15
2.1 地理位置 15
2.2 地質地貌與土壤 16
2.3 氣候及水文 16
2.4 植被狀況 17
3 研究內容與方法 18
3.1 研究內容 18
3.1.1 不同林分植物物種多樣性研究 18
3.1.2 不同林分生物量及生產力研究 18
3.1.3 不同林分土壤養(yǎng)分研究 18
3.1.4 不同林分降雨再分配過程研究 19
3.1.5 不同林分水質效應研究 19
3.1.6 森林景觀格局及網(wǎng)絡優(yōu)化研究 19
3.2 研究方法 19
3.2.1 研究對象選取及樣地調查法 19
3.2.2 不同林分植物物種多樣性 21
3.2.3 不同林分生物量及生產力 22
3.2.4 不同林分土壤養(yǎng)分 23
3.2.5 不同林分降雨再分配過程 25
3.2.6 不同林分水質效應 32
3.2.7 松山自然保護區(qū)景觀格局及網(wǎng)絡優(yōu)化 34
3.3 技術路線 39
4 不同林分植物物種多樣性研究 41
4.1 植物物種組成及數(shù)量特征 41
4.2 植物物種多樣性和植物生長型的關系 44
4.3 林下草本物種多樣性 45
4.3.1 草本物種多樣性 45
4.3.2 草本物種多樣性 46
4.4 討論 47
4.4.1 物種組成及數(shù)量特征 47
4.4.2 物種多樣性和植物生長型的關系 47
4.4.3 林下草本物種多樣性與多樣性變化特征 48
4.5 結論 49
5 不同林分生物量及生產力研究 50
5.1 不同林分喬木層生物量和生產力 50
5.1.1 蒙古櫟純林生物量和生產力 50
5.1.2 油松純林生物量和生產力 51
5.1.3 針闊混交林生物量和生產力 51
5.1.4 山楊純林生物量和生產力 51
5.2 喬木層生物量、生產力與主要林分因子的相關性 52
5.3 討論 54
5.3.1 不同林分類型喬木層生物量 54
5.3.2 不同林分喬木層凈初級生產力 54
5.4 結論 55
6 不同林分土壤養(yǎng)分研究 57
6.1 不同林分對土壤有機質的影響 57
6.2 不同林分對土壤全磷、全氮和全鉀的影響 58
6.3 不同林分對土壤速效養(yǎng)分的影響 59
6.4 不同林分土壤養(yǎng)分主成分分析 60
6.5 討論 62
6.5.1 不同林分土壤長效養(yǎng)分的影響 62
6.5.2 不同林分土壤速效養(yǎng)分差異 63
6.5.3 不同林分土壤養(yǎng)分主成分分析 63
6.6 結論 64
7 不同林分降雨再分配過程研究 65
7.1 不同林分林冠層降水分配特征 65
7.1.1 不同雨量級下林冠層降雨再分配特征 65
7.1.2 生長季不同月份的林冠層分配特征 68
7.1.3 不同林分穿透雨特征 70
7.1.4 不同林分樹干徑流特征 72
7.1.5 不同林分林冠截留特征 74
7.2 不同林分枯落物層降水分配特征 77
7.2.1 枯落物厚度與儲量 78
7.2.2 枯落物持水過程 79
7.2.3 枯落物吸水速率 81
7.2.4 枯落物層持水量 82
7.2.5 枯落物層攔蓄能力 83
7.2.6 枯落物層降水分配特征 84
7.3 不同林分土壤層降水分配特征 86
7.3.1 不同林分土壤容重 86
7.3.2 不同林分土壤孔隙度 87
7.3.3 不同林分土壤持水能力 88
7.3.4 不同林分土壤入滲特征 90
7.3.5 不同林分地表徑流、壤中流特征 92
7.4 不同林分生態(tài)水文功能綜合評價與分析 95
7.4.1 不同林分生態(tài)水文功能綜合評價 96
7.4.2 不同林分生態(tài)水文功能分析 98
7.5 討論 99
7.5.1 不同林分林冠層降水分配特征 99
7.5.2 不同林分枯落物層降水分配特征 100
7.5.3 不同林分土壤層降水分配特征 101
7.5.4 不同林分生態(tài)水文功能綜合評價 102
7.6 結論 102
8 不同林分水質效應研究 105
8.1 不同林分不同空間層次對降雨中水質離子的影響 105
8.1.1 大氣降雨水質特征 105
8.1.2 不同林分林冠層水質效應 107
8.1.3 不同林分枯落物層水質效應 115
8.1.4 不同林分土壤層水質效應 123
8.2 森林生態(tài)系統(tǒng)對溪水、地下水和庫區(qū)水的影響 132
8.2.1 溪水、地下水和庫區(qū)水的水質特征 132
8.2.2 森林生態(tài)系統(tǒng)對溪水、地下水和庫區(qū)水水質的影響 134
8.3 森林生態(tài)系統(tǒng)水質效應對比分析 136
8.3.1 森林生態(tài)系統(tǒng)中陽離子水質效應對比分析 136
8.3.2 森林生態(tài)系統(tǒng)中陰離子水質效應對比分析 139
8.4 不同林分不同空間層次凈化水質效果綜合評價 142
8.4.1 主成分分析法的基本原理 143
8.4.2 評價過程 143
8.4.3 評價結果 147
8.5 討論 150
8.5.1 不同林分不同空間層次對降雨中水質離子的影響 150
8.5.2 森林生態(tài)系統(tǒng)對溪水、地下水和庫區(qū)水的影響 153
8.5.3 森林生態(tài)系統(tǒng)水質效應對比分析 154
8.5.4 不同林分不同空間層次凈化水質效果綜合評價 156
8.6 結論 157
9 森林景觀格局及網(wǎng)絡優(yōu)化研究 160
9.1 森林景觀格局分析 160
9.1.1 森林景觀類型劃分 160
9.1.2 景觀格局分析 167
9.1.3 景觀格局與地形因子分異特征關系 179
9.2 景觀格局驅動力分析 183
9.2.1 景觀格局變化驅動因子選取 183
9.2.2 驅動因子數(shù)據(jù)處理 183
9.2.3 景觀格局變化驅動力分析 184
9.3 松山森林生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡優(yōu)化 190
9.3.1 生態(tài)網(wǎng)絡分析 190
9.3.2 生態(tài)網(wǎng)絡優(yōu)化 193
9.3.3 景觀格局生態(tài)網(wǎng)絡優(yōu)化策略 201
9.4 討論 203
9.4.1 景觀格局動態(tài)變化的驅動因素 203
9.4.2 景觀格局與地形因子分異特征關系 203
9.4.3 森林生態(tài)系統(tǒng)景觀格局優(yōu)化對策 204
9.5 結論 204
參考文獻 206
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