东北次生林林窗干扰对种子更新潜力的影响机制

经干扰后形成的次生林已成为我国森林资源的主体，东北林区尤为如此（次生林占该区森林总量的60%以上）。促进次生林天然更新是实现次生林恢复与可持续经营的重要途径之一。"种子雨-土壤种子库-种子萌发"更新转化过程决定着森林种子更新潜力。林窗是影响森林天然更新的最重要的小尺度干扰类型之一，而关于林窗干扰对种子更新潜力的影响机制目前还不清楚，这将对深刻认识林窗演替规律产生影响。本项目以长白山系次生阔叶混交林为对象，通过室内实验、人工模拟林窗环境与野外原位观测，重点探讨次生林林窗干扰下的"种子雨-土壤种子库-种子萌发"更新转化过程，确定林窗特征、环境因子对种子更新潜力的影响机制，揭示林窗干扰下的土壤种子库与种子雨、种子萌发的相关关系，阐明持久种子库在次生林林窗植被演替中的潜在作用，预测次生林林窗更新能力和演替方向。研究结果为人工促进次生林天然更新、实现次生林正向演替与可持续经营提供重要理论参考。

项目获批准后，认真填写计划书、制定详细计划，在以往研究基础上，于中科院清原森林生态实验站（以次生林为主要研究对象）建立野外试验基地，全面开展相关工作。经三年研究，计划内容全部完成；取得主要结果如下：.1）明确了林窗形成及林窗面积对环境条件的影响规律：生长季林窗内光照强度随林窗面积变化呈明显的空间变异和时间变化的规律；林窗中心点气温呈明显的单峰变化趋势，大林窗气温到达峰值的时间相对提前；与林下相比，林窗形成可以增加土壤有效氮磷养分含量，且与林窗面积显著负相关。.2）揭示了林窗形成及林窗面积对土壤种子库空间分布特征的影响：林窗形成可促进潜在植被（即，土壤种子库）的积累，但是，林窗形成初期的土壤种子库组成与地上植物群落组成之间的关系不密切，因此，林窗土壤种子库的更新潜力有限；土壤种子库物种丰富度、种子库与地上植被的相似性分别与林窗面积呈显著正相关和负相关关系，因此，从适合种子入侵和种子库发展成为地上植被的角度，提出温带次生林最佳的林窗面积是150-500 m2（即，形成中林窗）。.3）确定了林窗土壤种子库时间动态格局：从秋季种子脱落到来年夏季，林窗内和林下的种子库密度逐渐减小，林窗内的种子库物种多样性逐渐减少；在所有的季节，林下种子库密度高于林窗内，但是林下种子库物种多样性却低于林窗内。.4）探讨了林窗形成对幼苗出现的影响机制：林窗形成可促进次生林“林窗依赖种”蒙古栎、色木槭的幼苗出现，其影响机制是由于林窗形成，改变了环境因子，使影响幼苗出现的限制因子由非林窗的土壤温度转变为土壤含水量；尽管林窗形成可以促进“林窗依赖种”幼苗出现，但是土壤种子库对幼苗出现的贡献不足10%；蒙古栎幼苗存活率随着光强的减弱而降低，在有枯落物覆盖的条件下，大林窗内的蒙古栎幼苗存活率显著高于其他郁闭度林分内的幼苗存活率。.5）阐明了林窗形成对林窗主要树种种子持久性的影响规律：林窗形成降低了埋于土壤半年和一年的胡桃楸、色木槭种子活力，但林窗形成增加了埋于凋落物层一年的枫桦、水曲柳、花曲柳种子活力；经过半年的埋藏，土壤埋藏和凋落物覆盖可分别提高次生林建群树种胡桃楸、色木槭种子萌发率，与是否形成林窗（即，是否改变林分结构/林分透光度）无关；但是，林窗形成可以改变两种物种种子的萌发格局。.成果表达：发表论文4篇，SCI 2篇，获辽宁省科技进步一等奖1项；培养博士、硕士共3人，1人获优青。