朱教君 閆巧玲 于立忠 張金鑫 楊 凱 高 添

1 中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所 沈陽 110016

2 中國科學(xué)院清原森林生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站 沈陽 110016

全世界正處于一個次生森林植被的時代[1]，次生林（secondary forest, second-growth forest）已成為森林資源的主體（全球占 60%，中國占 62%，我國東北地區(qū)占 72%）。對于我國東北次生林，由于其木材生產(chǎn)能力大幅下降，導(dǎo)致很多次生林被人工用材林取代，從而形成了次生林與人工林鑲嵌分布的次生林生態(tài)系統(tǒng)。在當(dāng)前我國實施天然林保護(hù)工程和全面禁止天然林商業(yè)性采伐的背景下，林區(qū)已基本完成了由以木材生產(chǎn)為主向提供生態(tài)服務(wù)功能的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步使林區(qū)依靠單一木材生產(chǎn)為主的經(jīng)濟(jì)陷入危機(jī)，并加劇了林農(nóng)的生存壓力。因此，如何提高占東北區(qū)域森林總面積 70% 以上的次生林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)、生態(tài)功能，破解森林生態(tài)保護(hù)、恢復(fù)與林區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾，促進(jìn)次生林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，是次生林生態(tài)系統(tǒng)管理的關(guān)鍵問題。中科院清原森林生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站（簡稱“清原站”）作為以次生林生態(tài)系統(tǒng)為觀測研究對象的野外臺站，面向國家、區(qū)域?qū)τ跂|北森林生態(tài)保護(hù)、恢復(fù)與可持續(xù)發(fā)展的緊迫需求，根植森林生態(tài)研究與試驗示范，為次生林生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、恢復(fù)與資源高效利用提供了重要理論和技術(shù)支撐，為中國乃至全球溫帶森林可持續(xù)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)，得到了各級政府及國內(nèi)外同行的高度評價。

1 突破林分/林窗結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)量化技術(shù)和方法，確定了基于林分垂直分層結(jié)構(gòu)調(diào)控原理的次生林恢復(fù)和林下參培育技術(shù)

結(jié)構(gòu)決定功能，林分/林窗結(jié)構(gòu)是森林可持續(xù)經(jīng)營的基礎(chǔ)；然而，由于缺乏科學(xué)有效的結(jié)構(gòu)量化方法，現(xiàn)有森林結(jié)構(gòu)調(diào)控機(jī)理尚未完全清晰，直接限制了不同類型林分結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)與進(jìn)程，進(jìn)而影響了森林的生產(chǎn)與生態(tài)功能發(fā)揮。為此，清原站科研團(tuán)隊突破了林分/林窗結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)量化技術(shù)和方法并闡明了結(jié)構(gòu)調(diào)控基本原理。

林分垂直結(jié)構(gòu)與林分內(nèi)的生物與非生物因子、凋落物分解、養(yǎng)分循環(huán)等生態(tài)過程和生物多樣性等密切相關(guān)[2]。由于林分垂直結(jié)構(gòu)測量的困難性，以往林分垂直結(jié)構(gòu)測量通常采用簡單的郁閉度估測方法粗略估計林冠的透光情況，因此，影響了林分結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)實施。我們依據(jù)光在介質(zhì)中的分布規(guī)律（Beer-Lambert 定律），通過在林分內(nèi)不同高度拍攝魚眼鏡頭照片，提出了透光分層疏透度（OSP）的概念（圖 1）；根據(jù)光在均勻介質(zhì)中衰減系數(shù)恒定的基本原理，從 OSP 分布模型中可計算衰減系數(shù)的變化規(guī)律（圖 2），并由此定量劃分林分垂直層次[2]。除分層外，OSP 已應(yīng)用到林內(nèi)主要環(huán)境因子（風(fēng)、溫度及粒子分布等）預(yù)測，并替代了傳統(tǒng)林分結(jié)構(gòu)（郁閉度）定性測量的做法，解決了林分結(jié)構(gòu)垂直調(diào)控定量化測量的技術(shù)難題。

林窗是森林（尤其是次生林）生態(tài)系統(tǒng)中最普遍、最重要的小尺度干擾形式，是影響次生林更新的關(guān)鍵要素之一。林窗形成首先改變林窗內(nèi)的環(huán)境因子，尤其是光環(huán)境，從而影響林下植被更新和次生林恢復(fù)。然而，林窗形成后的“立體結(jié)構(gòu)（林窗大小、形狀與邊緣木高度）如何量化？”“內(nèi)部的環(huán)境因子（尤其是光環(huán)境）如何變化？”“林窗大小范圍如何界定？”等問題尚未明晰。為此，利用長期監(jiān)測優(yōu)勢，清原站相關(guān)科研團(tuán)隊以次生林林窗為對象：① 應(yīng)用單半球面影像一次性確定林窗大小（面積）和形狀，所得結(jié)果與傳統(tǒng)方法無顯著差異[3]。② 應(yīng)用雙半球面影像法可一次性準(zhǔn)確測定林窗立體結(jié)構(gòu)——林窗大小、形狀與邊緣木高度（圖 3a）；與傳統(tǒng)方法相比，雙半球面影像法不受地形限制，不需要假設(shè)林冠邊緣木同高，具有簡單、精確等優(yōu)點[4]。③ 以樹木在生長季平均投影（光環(huán)境）的影響范圍（樹木的平均影長），作為確定林窗上、下限的主要依據(jù)（圖 3c），這是自林窗概念提出至今 70 余年，首次客觀量化了林窗大小范圍，研究結(jié)果為不同林窗研究之間比較和森林近自然經(jīng)營提供量化指標(biāo)[5]。

圖1 透光分層疏透度確定方法示意圖

圖2 透光分層疏透度衰減系數(shù)隨高度分布圖

由于林窗光環(huán)境復(fù)雜的時空分布特征，直接采用光量子儀器測量林窗光環(huán)境異質(zhì)性耗時費(fèi)力且成本昂貴，而林窗光指數(shù)（Gap Light Index，GLI）作為評價林下光環(huán)境的最有效指標(biāo)，其測量需要大量雙半球面影像獲得林窗坐標(biāo)。為此，研究團(tuán)隊以林窗立體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，采用全天空照片（僅需要2張）的幾何計算方法，快速計算出林窗內(nèi)任意點林窗坐標(biāo)，進(jìn)而精準(zhǔn)、快速獲得林窗光指數(shù)（圖3b）[6]。該方法應(yīng)用到實際中，被同行專家評為近30年來對國際通用的林窗光指數(shù)最成功的改進(jìn)，使林窗光環(huán)境研究取得突破性進(jìn)展。

闊葉紅松（Pinus koraiensis）林是東北地區(qū)的地帶性頂極植物群落，次生林林下更新紅松是快速恢復(fù)闊葉紅松林的重要途徑；但是，如何調(diào)控上層闊葉樹的垂直結(jié)構(gòu)是影響紅松生長的關(guān)鍵。清原站科研團(tuán)隊基于透光分層疏透度（OSP）在林內(nèi)分布規(guī)律，依據(jù)紅松隨生長所需要的光環(huán)境不斷變化的特征（OSP 從更新初期的 0.20 到生長至 20 年后的 0.85），建立了不同生長階段紅松上方闊葉樹冠層 OSP 與闊葉樹胸徑、密度的關(guān)系（圖 4），從而為促進(jìn)紅松成功更新與生長和闊葉紅松林快速恢復(fù)提供科學(xué)參考?；诖?，制定了林業(yè)經(jīng)營技術(shù)方案，應(yīng)用于當(dāng)?shù)亓謽I(yè)生產(chǎn)。

人參（Panax ginseng）是一種藥用價值極高的珍貴藥材；林下種植人參已成為當(dāng)前天保工程和全面禁止天然林商業(yè)采伐實施背景下林農(nóng)致富的重要途徑之一。但林下參在生長過程中對上方的光環(huán)境要求較高，已有的調(diào)控（僅依據(jù) 1.6 m 高度的郁閉度或光環(huán)境）不能滿足林下參生長的要求，林下參苗保存率極低，嚴(yán)重影響林下參的種植效益。為此，清原站科研團(tuán)隊將透光分層疏透度（OSP）精準(zhǔn)量化技術(shù)應(yīng)用于林下參培育過程中，改變以往上層闊葉樹的調(diào)控高度與精度，實現(xiàn)對林下參上方（0.5 m）OSP 的準(zhǔn)確量化，進(jìn)而進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，大幅提高了林下參的成活率（圖 5）。該技術(shù)已經(jīng)推廣應(yīng)用10 000 ha，取得較好的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益。

圖 3 林窗立體結(jié)構(gòu)（a）、光指數(shù)（b）以及上、下限確定方法（c）示意圖

圖4 林分結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)在林下紅松更新的應(yīng)用

圖5 林分結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)在林下人參栽培的應(yīng)用

2 明確了自然干擾過程及其生態(tài)學(xué)意義，提出人工模擬自然干擾（林窗）促進(jìn)次生林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和林下中草藥栽培利用技術(shù)方案

雪/風(fēng)災(zāi)害等極端氣候事件作為森林生態(tài)系統(tǒng)重要的自然干擾因子之一，不僅對林業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展有著重大影響，同時對森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定也產(chǎn)生一定程度的影響，尤其是對經(jīng)過干擾而形成的次生林生態(tài)系統(tǒng)，其影響更是不容忽視[7]。了解引發(fā)森林雪/風(fēng)災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律，對保護(hù)現(xiàn)有森林資源、指導(dǎo)林區(qū)的經(jīng)營管理以及加強(qiáng)未來林分抵御自然災(zāi)害的能力，加速森林生態(tài)系統(tǒng)的正向演替具有重要意義。為此，清原站科研團(tuán)隊以 2003 年發(fā)生在東北次生林區(qū)（清原站）50 年一遇的雪/風(fēng)干擾為契機(jī)，首次明確了次生林生態(tài)系統(tǒng)雪/風(fēng)干擾成因、過程、影響因子及其與立地因子、林木及林分特征的關(guān)系（圖 6）[8,9]。

鑒于干擾在次生林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、保護(hù)中的重點性，建立了基于環(huán)境因子分析的相對人為干擾度劃分新方法，提出了森林干擾度的概念[1]，為人工調(diào)控林分結(jié)構(gòu)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。通過將典型次生林生態(tài)系統(tǒng)劃分為 5 個干擾等級，闡明次生林生態(tài)系統(tǒng)植物多樣性與干擾度的關(guān)系，表明目前人為干擾水平不會使喬木樹種多樣性降低，而可能使灌木層和草本層的植物多樣性受到影響[9]。就目前的人為干擾強(qiáng)度而言，喬木層樹種尚未達(dá)到或接近中等干擾水平；灌木層樹種則正處于中等干擾水平，多樣性均比原始林要高；對于草本層植物，已超過中等干擾水平，其多樣性比原始林低[9]。

自然干擾或人為干擾形成的林窗是森林演替的驅(qū)動力；但是，由于自然干擾的偶發(fā)性及不可控性，由此形成的林窗特征（林窗大小、林窗空隙率、林窗密度）和林窗空間分布格局存在不確定性，不利于評估干擾過后次生林生態(tài)系統(tǒng)演替狀態(tài)與制定人工模擬自然干擾形成林窗的次生林恢復(fù)措施。為此，清原站研究團(tuán)隊遙感監(jiān)測了站區(qū) 1 350 ha 典型次生林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)受兩種自然干擾（雪/風(fēng)災(zāi)害和洪水）發(fā)生前后的林窗分布格局和林窗特征，揭示了自然干擾類型對溫帶典型次生林生態(tài)系統(tǒng)林窗形成與格局的影響規(guī)律（圖 7）；發(fā)現(xiàn)了雪/風(fēng)災(zāi)害干擾主要驅(qū)動中林窗形成，增加了次生林生態(tài)系統(tǒng)的空間異質(zhì)性，因此干擾過后森林的經(jīng)營應(yīng)著重于應(yīng)用林窗促進(jìn)森林的更新與正向演替；而洪水干擾后形成大量林間空地，引起次生林生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替，森林的經(jīng)營應(yīng)著重于通過人為措施加速裸地的恢復(fù)與森林的重建[10]。與此同時，清原站科研團(tuán)隊通過對 2004 年人工模擬自然產(chǎn)生的大、中、小林窗的連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)了小林窗在形成后 7—8 年即通過樹冠側(cè)方生長完成閉合，而中、大林窗僅通過樹冠側(cè)方生長不能完成閉合，需要林窗內(nèi)更新填充（圖 8）；表明對于模擬林窗實現(xiàn)樹木更新，小林窗沒有實際意義[11]。

圖6 遼東山區(qū)次生林生態(tài)系統(tǒng)雪/風(fēng)災(zāi)害對樹木的影響

圖7 清原站站區(qū)次生林生態(tài)系統(tǒng)雪/風(fēng)災(zāi)害（a）和洪水（b）干擾后形成的林窗特征

林窗是森林生態(tài)系統(tǒng)演替的重要驅(qū)動力，林窗更新則是森林生態(tài)系統(tǒng)更新的主要機(jī)制。林窗雖然普遍存在于溫帶次生林內(nèi)，但多是自然干擾形成的林窗，不能指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。清原站科研團(tuán)隊基于自然干擾過程的研究成果，建立了林窗特征（林窗直徑 D）與林窗邊緣木高度（H）關(guān)系；明確了林窗數(shù)量以林窗總面積不超過林分面積 10% 的限制；確定了有利于種子進(jìn)入林窗、種子萌發(fā)和幼苗存活、生長的最佳林窗面積，完善林窗更新技術(shù)體系（圖 9）；該方法實現(xiàn)了小干擾、原生境、逐漸改善物種多樣性、提高水源涵養(yǎng)功能的效果，有力地促進(jìn)了次生林恢復(fù)，被廣泛應(yīng)用于地方生產(chǎn)實踐。

我國東北林區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的中草藥資源，但隨著對野生資源無序、野蠻地掠奪式濫采亂挖，野生中草藥資源日趨枯竭。為了利用林下良好的環(huán)境空間，清原站科研人員模擬野生環(huán)境，在自然干擾形成的大林窗下種植五味子（Schisandra chinensis）（人工搭設(shè)藤架），在小林窗內(nèi)栽植細(xì)辛（Asarum sieboldii）、刺五加（Acanthopanax senticosus）、黨參（Codonopsis pilosula）等；同時應(yīng)用研發(fā)的解除/避免低溫霜凍危害技術(shù)[12]，在早春季節(jié)為細(xì)辛、人參等中草藥開展覆蓋凋落物或松土等措施，以解除低溫霜凍危害，提高苗木成活率，為該區(qū)域的林下中草藥資源開發(fā)提供技術(shù)支撐。

圖8 清原站站區(qū)人工林窗閉合特征

圖9 林窗面積與土壤種子庫物種豐富度（a）、土壤種子庫與地上植被的相似性（b）關(guān)系

3 系統(tǒng)揭示了次生林建群樹種共存機(jī)制，建立了促進(jìn)次生林生態(tài)系統(tǒng)正向演替的結(jié)構(gòu)調(diào)控途徑及林下山野菜復(fù)合經(jīng)營技術(shù)

林窗干擾對森林生態(tài)系統(tǒng)物種天然更新影響的研究正在成為生態(tài)學(xué)和森林經(jīng)營管理研究領(lǐng)域中的一個非?；钴S的領(lǐng)域。一般認(rèn)為，成功的森林種子更新必須具備充足而有活力的種源、完整的種子庫、種子萌發(fā)并形成幼苗庫、幼苗存活并形成幼樹。上述各個環(huán)節(jié)中任何一個出現(xiàn)問題都會使天然更新發(fā)生障礙[2]。但是，目前林窗干擾下的森林天然更新研究主要集中在接近更新成功的幼樹階段，很少涉及另一重要的、對環(huán)境條件敏感的更新過程（“種子雨—土壤種子庫—種子萌發(fā)—幼苗庫”過程）和物種共存機(jī)制[13]，這無疑影響了對林窗天然更新潛力和森林演替機(jī)制的深刻認(rèn)識。為此，在林窗結(jié)構(gòu)研究得以突破的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊揭示了林窗內(nèi)種子—幼苗階段更新規(guī)律：① 首次提出了溫帶次生林生態(tài)系統(tǒng)適合種子入侵和種子庫內(nèi)的種子萌發(fā)形成幼苗的最佳林窗面積（150—500 m2）[14]（圖 9）；在林窗幼苗出現(xiàn)的影響機(jī)制方面，發(fā)現(xiàn)了溫帶次生林生態(tài)系統(tǒng)建群樹種蒙古櫟和色木槭等是“林窗依賴種”，即林窗形成能促進(jìn)上述樹種種子形成幼苗，其作用機(jī)制是由于林窗內(nèi)光照增加，打破了種子形成幼苗的土壤溫度這一主要限制因子。② 從生理生態(tài)角度上揭示了東北原始闊葉紅松林中兩個最主要的建群樹種（紅松和蒙古櫟）共存的光調(diào)控機(jī)制。光是調(diào)節(jié)種間共存與否的關(guān)鍵，紅松在低光條件下具有存活優(yōu)勢，蒙古櫟在高光條件下則具有生長優(yōu)勢；紅松幼苗非結(jié)構(gòu)性碳水化合物集中分布于針葉，且葉片的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度與其存活率相關(guān)性最大，表明紅松會在早春闊葉樹種展葉前盡快利用充足的光資源啟動生長；而蒙古櫟幼苗非結(jié)構(gòu)性碳水化合物集中分配到根，且根部非結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度與其存活率相關(guān)性最大，該分配模式有利于其在極低光環(huán)境下以萌蘗更新方式來繁殖（圖 10）[15]。

由于長期的不合理開發(fā)利用，東北地區(qū)的原始闊葉紅松林逐漸退化演替為現(xiàn)有的大面積次生林，現(xiàn)多采取次生林冠下栽植紅松的森林經(jīng)營措施來加快恢復(fù)闊葉紅松林資源。但在培育過程中經(jīng)常出現(xiàn)上層撫育不及時影響紅松生長或撫育強(qiáng)度過大形成紅松純林等問題。為此，清原站科研團(tuán)隊基于紅松與蒙古櫟等闊葉樹共存機(jī)制的研究成果，提出確保長期混交狀態(tài)的次生林恢復(fù)技術(shù)體系，包括保留木標(biāo)準(zhǔn)、撫育時間、撫育強(qiáng)度、不同時期上層木及紅松的保留密度等，并指導(dǎo)制定《天然次生林人工誘導(dǎo)闊葉紅松林技術(shù)》地方標(biāo)準(zhǔn)，為促進(jìn)次生林生態(tài)系統(tǒng)正向演替提出了科學(xué)的結(jié)構(gòu)調(diào)控途徑。

研究還發(fā)現(xiàn)落葉松與龍牙楤木（Aralia elata）（一種山野菜）具有較好的共存關(guān)系，在培育落葉松大徑材人工林的同時，利用林下充足的光環(huán)境，以及林窗效應(yīng)，開展林菜復(fù)合經(jīng)營。上層落葉松（保留密度為 150 株/ha）與林下栽植龍牙楤木（7 500 株/ha）的復(fù)合經(jīng)營模式，不僅促進(jìn)落葉松生長，改善林分土壤狀況；而且龍牙楤木經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，3 年定產(chǎn)后，年產(chǎn)量可達(dá) 200—300 kg/ha。該模式不僅有效提高林地使用率，還充分利用落葉松與龍牙楤木的共存機(jī)制，實現(xiàn)林-菜復(fù)合經(jīng)營，促進(jìn)林農(nóng)致富，達(dá)到了以林為主、長短結(jié)合的經(jīng)營效果。

圖10 紅松和蒙古櫟幼苗非結(jié)構(gòu)性碳水化合物（NSC）與幼苗存活率關(guān)系

4 揭示次生林生態(tài)系統(tǒng)中落葉松人工林生產(chǎn)力維持的凋落物機(jī)制，提出基于凋落物保護(hù)的次生林生態(tài)系統(tǒng)功能提升和林蛙養(yǎng)殖存活率/保存率提高技術(shù)

針對次生林生態(tài)系統(tǒng)中的落葉松人工林地力衰退（土壤微生物量碳降低 41%，酶活性降低 20%—50%）、水質(zhì)酸化（地表徑流 pH 值<5.2），生態(tài)服務(wù)功能下降等問題[16,17]，通過對比落葉松人工林和次生林的土壤微生物量、有效氮磷及有機(jī)質(zhì)數(shù)量及質(zhì)量變化特征，揭示了落葉松人工林地力衰退的凋落物機(jī)制[18,19]，明確了落葉松人工林土壤質(zhì)量下降的原因主要是樹種組成單一、凋落物分解緩慢，并確定導(dǎo)致落葉松凋落物分解速率低的關(guān)鍵要素——凋落物高的木質(zhì)素/氮、微生物分解者所產(chǎn)生的酶活性較低[20,21]?；谶@一重要研究結(jié)果，科研團(tuán)隊依據(jù)凋落物化學(xué)性質(zhì)，布設(shè)次生林生態(tài)系統(tǒng)主要樹種凋落物袋共 5 040 袋，開展了凋落物分解研究（圖 11），研究發(fā)現(xiàn)：次生林主要闊葉樹種凋落物分解率為落葉松凋落物的 1.5—1.9 倍；次生林主要闊葉樹種的氮、磷養(yǎng)分釋放率分別是落葉松凋落物的 2.3—3.4 倍和 1.2—1.4 倍。據(jù)此，提出引進(jìn)闊葉樹、保持凋落物等土壤肥力維持技術(shù)。通過闊葉樹引入，逐步將人工林誘導(dǎo)成為針闊混交林，提高 17%—28% 土壤微生物量碳和 10%—31% 酶活性，形成了通過調(diào)控凋落物組成提升人工純林地力、維持落葉松人工林生產(chǎn)力的新思路[22,23]。

圖11 次生林生態(tài)系統(tǒng)主要樹種凋落物分解試驗樣地

建立人工純林誘導(dǎo)為混交林的結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)，該技術(shù)通過強(qiáng)度撫育、引進(jìn)闊葉樹[24-26]、形成林窗[27]等方式，達(dá)到促進(jìn)闊葉樹種在人工林內(nèi)的更新能力[28]、改善凋落物組成、維持土壤肥力、提升水源涵養(yǎng)功能等效果[29]。提出了促進(jìn)闊葉樹種在落葉松人工林內(nèi)天然更新的最優(yōu)栽植格局——“上（次生林）下（人工林）模式”，為人工純林的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與功能提升提供范式[30,31]（圖 12）。人工林誘導(dǎo)形成的針闊混交林基本形成復(fù)層結(jié)構(gòu)，除提升地力外，水源涵養(yǎng)能力提高 5%—10%、地表徑流 pH 值由 5.2 提升到 6.2[32]。

森林凋落物及其形成的森林腐殖質(zhì)是森林土壤的重要組成部分，在森林涵養(yǎng)水源、減緩地表徑流、維持土壤肥力、保持生物多樣性等方面具有重要作用。森林凋落物可大量出口賺取外匯，驅(qū)使部分人群對其進(jìn)行無度地獲取，從而對森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和生態(tài)服務(wù)功能的發(fā)揮造成極大的危害。為此，清原站站長朱教君研究員針對森林凋落物利用和管理現(xiàn)狀，提出了《關(guān)于控制我國森林凋落物和泥炭/草炭出口的建議》咨詢報告。該報告被國務(wù)院辦公廳采納，并由國家林業(yè)局作為加強(qiáng)森林資源管理的法規(guī)文件下發(fā)執(zhí)行（圖 13），為保護(hù)凋落物資源、促進(jìn)森林可持續(xù)經(jīng)營提供了法律保障（圖 14 和 15）。

中國林蛙（Rana chensinensis）是一種珍貴的兩棲類動物，具有很高經(jīng)濟(jì)價值，近年來，林蛙養(yǎng)殖已經(jīng)成為東北林區(qū)天保工程以后林農(nóng)增收致富的重要途徑。但在養(yǎng)殖過程中，在蝌蚪變態(tài)期存在幼蛙死亡率高、幼蛙上岸后存活率低等問題?；诘蚵湮锉Ｗo(hù)技術(shù)，清原站科研團(tuán)隊研發(fā)了林蛙（幼蛙變態(tài)期）凋落物管理技術(shù)，增加變態(tài)期凋落物覆蓋數(shù)量，修建由凋落物組成的“蛙路”，從而確保幼蛙變態(tài)期的生存環(huán)境與食物來源，提高幼蛙成活率 30%—50%。該技術(shù)已在東北林區(qū)多地推廣應(yīng)用，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖 12 落葉松人工林（LP）-次生林（SF）空間結(jié)構(gòu)對闊葉樹種早期更新過程的影響

5 結(jié)語

圖13 清原站相關(guān)研究促成國家林業(yè)局文件

圖14 清原站相關(guān)研究促成海關(guān)總署文件

圖15 清原站研究為保護(hù)凋落物資源、促進(jìn)森林可持續(xù)經(jīng)營提供法律保障的具體案例

圖16 獲中國科學(xué)院科技促進(jìn)發(fā)展獎和遼寧省科技進(jìn)步獎證書

建站 15 年來，清原站始終圍繞國家生態(tài)安全建設(shè)和溫帶森林可持續(xù)發(fā)展的重大科技需求，結(jié)合應(yīng)用生態(tài)學(xué)學(xué)科發(fā)展的需要，在次生林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與林下資源利用等方面取得了一大批原創(chuàng)性成果。先后獲得國家科技進(jìn)步獎二等獎（2008 年“北方防護(hù)林經(jīng)營理論、技術(shù)與應(yīng)用”）、遼寧省科技進(jìn)步獎一等獎（2013 年“東北次生林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營基礎(chǔ)、技術(shù)與應(yīng)用”）、遼寧省自然科學(xué)獎一等獎（2016 年“典型防護(hù)林衰退與恢復(fù)機(jī)制研究”）、中科院科技促進(jìn)發(fā)展獎（2016 年“遼東山區(qū)森林資源保育與林下資源利用技術(shù)研究及示范”）等多項國家和省部級獎勵（圖 16）；獲得國際林聯(lián)（IUFRO）科學(xué)成就獎等個人榮譽(yù)獎20余項。培養(yǎng)了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（“973”計劃）項目首席科學(xué)家 1 人，國家重點研發(fā)計劃項目首席科學(xué)家 1人，國家杰出青年基金獲得者1人，國家優(yōu)秀青年基金獲得者 2人，中科院“百人計劃”入選者 2人，中科院青促會成員 4人，中科院特聘研究員 4人，“國家百千萬人才工程”入選者 1人，獲國務(wù)院政府特殊津貼 1人等優(yōu)秀人才。搭建次生林生態(tài)系統(tǒng)科研樣地（四大類）、次生林生態(tài)系統(tǒng)塔群 LiDAR監(jiān)測平臺、森林野外增溫平臺等重大科研平臺。2014 年進(jìn)入 CERN（中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)）后，根據(jù)“生態(tài)文明”建設(shè)新需要，重新梳理清原站總體定位，凝練清原站未來研究方向和主要任務(wù)。我們堅信，清原站將“立足東北，面向全國”，開展長期定位監(jiān)測和試驗、示范研究，為次生林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營提供科技支撐與決策依據(jù)，為發(fā)展森林生態(tài)學(xué)和國家生態(tài)文明建設(shè)繼續(xù)做出貢獻(xiàn)。

1 朱教君, 劉世榮. 次生林概念與生態(tài)干擾度. 生態(tài)學(xué)雜志,2007, 26(7): 1085-1093.

2 Zhu J J, Matsuzaki T, Gonda Y. Optical stratification porosity as a measure of vertical canopy structure in a Japanese pine coastal forest. Forest Ecology and Management, 2003, 173(1-3): 89-104.

3 Hu L L, Gong Z W, Li J S, et al. Estimation of canopy gap size and gap shape using a hemispherical photograph. Trees-Structure and Function, 2009, 23(5): 1101-1108.

4 Hu L L, Zhu J J. Determination of canopy gap tridimensional profiles using two hemispherical photographs. Agricultural and Forest Meteorology, 2009, 149(5): 862-872.

5 Zhu J J, Zhang G Q, Wang G G, et al. On the size of forest gaps: can their lower and upper limits be objectively defined?Agriculture and Forest Meteorology, 2015, 213(2): 64-76.

6 Hu L L, Zhu J J. Improving gap light index (GLI) to quickly calculate gap coordinates. Canadian Journal of Forest Research,2008, 38(9): 2337-2347.

7 Zhu J J, Li X F, Liu Z G, et al. Factors affecting the snow/wind induced damage of a montane secondary forest in Northeastern China. Silva Fennica, 2006, 40(1): 37-51.

8 Li X F, Jin L, Zhu J J, et al. Response of species and stand types to snow/wind damage in a temperate secondary forest, Northeast China. Journal of Forestry Research, 2017, https://doi.org/10.1007/s11676-017-0446-z.

9 Zhu J J, Mao Z H, Hu L L, et al. Plant diversity of secondary forests in response to anthropogenic disturbance levels in montane regions of northeastern China. Journal of Forest Research, 2007,12(6): 403-416.

10 Zhu C Y, Zhu J J, Zheng X, et al. Comparison of gap formation and distribution pattern induced by wind/snowstorm and flood in a temperate secondary forest ecosystem, Northeast China. Silva Fennica, 2017, 51: 7693.

11 Lu D L, Zhu J J, Sun Y R, et al. Gap closure process by lateral extension growth of canopy trees and its effect on woody species regeneration in a temperate secondary forest, Northeast China.Silva Fennica, 2015, 49(5): 1310.

12 朱教君, 劉世榮. 森林干擾生態(tài)研究. 北京: 中國林業(yè)出版社,2007.

13 Zhu J J, Matsuzaki T, Li F Q, et al. Effect of gap size created by thinning on seedling emergency, survival and establishment in a coastal pine forest. Forest Ecology and Management, 2003, 182(1-3): 339-354.

14 Yan Q L, Zhu J J, Zhang J P, et al. Spatial distribution pattern of soil seed bank in canopy gaps of various sizes in temperate secondary forests, Northeast China. Plant and Soil, 2010, 329(1-2): 469-480.

15 Zhang M, Zhu J J, Li M C, et al. Different light acclimation strategies of two coexisting tree species seedlings in a temperate secondary forest along five natural light levels. Forest Ecology and Management, 2013, 306(6): 234-242.

16 Yang K, Shi W, Zhu J J. The impact of secondary forests conversion into larch plantations on soil chemical and microbiological properties. Plant and Soil, 2013, 368(1-2): 535-546.

17 Gao T, Zhu J J, Zheng X, et al. Timber production assessment of a larch plantation: An integrated framework with fieldbased inventory, remote sensing data and forest management history. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2016, 52: 155-165.

18 Yang K, Zhu J J, Yan Q L, et al. Changes in soil P chemistry as affected by conversion of natural secondary forests to larch plantations. Forest Ecology and Management, 2010, 260(3): 422-428.

19 Yang K, Zhu J J. The effects of N and P additions on soil microbial properties in the paired stands of temperate secondary forests and adjacent larch plantations in Northeast China. Soil Biology &Biochemistry, 2015, 90: 80-86.

20 Yan T, Lü X T, Zhu J J, et al. Changes in nitrogen and phosphorus cycling suggest a transition to phosphorus limitation with larch plantation stand development. Plant and Soil, 2017, https://doi.org/10.1007/s11104-017-3473-9.

21 Yan T, Zhu J J, Yang K, et al. Nutrient removal under different harvesting scenarios for larch plantations in northeast China:Implications for nutrient conservation and management. Forest Ecology and Management, 2017, 400: 150-158.

22 Yang K, Zhu J J. Impact of tree litter decomposition on soil biochemical properties obtained from a temperate secondary forest in Northeast China. Journal of Soils and Sediments, 2015, 15(1): 13-23.

23 Zhang W W, Lv Z T, Yang K, et al. Impacts of conversion from secondary forests to larch plantations on the structure and function of microbial communities. Applied Soil Ecology, 2017, 111:73–83.

24 Gang Q, Yan Q L, Zhu J J. Effects of thinning on early seed regeneration of two broadleaved tree species in larch plantations:implication for inducing pure larch plantations into larchbroadleaved mixed forests. Forestry, 2015, 88(5): 573-585.

25 Yan Q L, Zhu J J, Gang Q, et al. Comparison of spatial distribution patterns of seed rain between larch plantations and adjacent secondary forests in Northeast China. Forest Science, 2016, 62:652-662.

26 Lu D L, Wang G G, Zhang J X, et al. Convert larch plantation to mixed forest: Effects of canopy treatment on the survival and growth of planted seedlings. Forest Ecology and Management, 2018, 409: 19-28.

27 Wang J, Yan Q L, Yan T, et al. Rodent-mediated seed dispersal of Juglans mandshurica regulated by gap size and within-gap position in larch plantations: implication for converting pure larch plantations into larch-walnut mixed forests. Forest Ecology and Management, 2017, 404: 205-213.

28 Zhu J J, Liu Z G, Wang H H, et al. Effects of site preparations on emergence and early establishment of Larix olgensis in montane regions of northeastern China. New Forest, 2008, 36(3): 247-260.

29 Shang G D, Zhu J J, Gao T, et al. Using multi-source remote sensing data to classify Larch plantations in Northeast China and support the development of multi-purpose silviculture. Journal of Forestry Research, 2017, DOI: 10.1007/s11676-017-0518-0.

30 Yan Q L, Zhu J J, Gang Q. Comparison of spatial patterns of soil seed banks between larch plantations and adjacent secondary forests in Northeast China: implication for spatial distribution mode of larch plantations. Trees-Structure and Function, 2013,27(6): 1747-1754.

31 Yan Q L, Gang Q, Zhu J J, et al. Variation in survival and growth strategies for seedlings of broadleaved tree species in response to thinning of larch plantations: implication for converting pure larch plantations into larch-broadleaved mixed forests. Environmental and Experimental Botany, 2016, 129: 108-117.

32 Wang R Z, Xu T L, Yu L Z, et al. Effects of land use types on surface water quality across an anthropogenic disturbance gradient in the upper reach of the Hun River, Northeast China. Environmental Monitoring and Assessment, 2013, 185(5): 4141-4151.