南亚热带森林生态系统结构、功能与效率的自组织动态

森林生态系统是典型的自组织系统，但其组织动态规律尚不清楚；生态系统自组织与生态系统服务价值动态的整合研究亟待推进。本研究依托两个国家级森林生态系统野外台站，以南亚热带森林生态系统恢复和次生常演替序列为对象，野外监测与室内分析相结合，综合运用能值(Emergy)、生态㶲(Eco-exergy)与环境经济评价方法，从资源负熵（能量、物质与信息流）的摄取与转化、系统有序结构的形成与维持，以及生态系统服务产出三个角度开展森林生态系统自组织动态的多学科交叉研究。监测与模拟研究结果显示，在功能方面，随着演替的进行，南亚热带森林系统能值功率增大；演替早期的能功率密度递增速度大于中晚期（与生物量变化规律一致），但物种信息量能值的递增速度则逐步加快。人工林系统能量转化效率与能值功率呈不同步发展动态。在结构方面，随着演替的进行，南亚热带森林生态㶲持续增加，而specific eco-exergy则在演替后期有所波动。人为种植启动后20年间，人工林植被群落生态㶲的增加主要源于优势树种的生物量增长；在此之后需要人为引入演替中后期乡土树种，为群落和生物量和物种遗传信息量的发展提供新的增长点，推动系统生物热力学结构的升级发展。能值与生态㶲综合分析表明，南亚热带森林生态系统的功能、结构与效率发展遵循最大功率假说。在生态系统服务功能方面，南亚热带森林生态系统服务的效用价值远高于其生物物理学成本价值；随着演替的进行，系统总服务功能价值持续增长，但各分项服务发展不同步，保育土壤和生物多样性服务效率逐渐增大，而涵养水源服务效率逐渐降低。同时，实例研究表明，国家林业局2008年发布的《森林生态系统服务价值评估规范》中给出的各项生态系统服务功能价格忽视了价格源的年份差异，以及香农指数并不能完全表征系统生物多样性保育情况等问题。项目按计划执行顺利，圆满完成既定研究内容；执行期内已发表论文13篇，其中SCI论文9篇，CSCD论文4篇；获省科技一等奖2项，美国环保署科技进步三等奖1项；培养毕业硕士生3名，博士生1名。