本书以松山国家级自然保护区生态系统野外调查及室内实验数据为基础，在林分尺度对4种典型林分的植物物种多样性、生物量及生产力、土壤养分、降水分配特征和水质离子净化效应方面展开研究；在景观尺度对保护区景观格局进行分析并提出网络优化对策。

1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的和意义
1.3 国内外研究进展
1.3.1 森林物种多样性研究进展
1.3.2 森林生物量及生产力研究进展
1.3.3 森林土壤养分研究进展
1.3.4 森林水文效应研究进展
1.3.5 森林生态系统水质研究进展
1.3.6 森林景观格局与网络优化研究进展
1.4 应用方向或应用前景
2 研究区概况
2.1 地理位置
2.2 地质地貌与土壤
2.3 气候及水文
2.4 植被状况
3 研究内容与方法
3.1 研究内容
3.1.1 不同林分植物物种多样性研究
3.1.2 不同林分生物量及生产力研究
3.1.3 不同林分土壤养分研究
3.1.4 不同林分降雨再分配过程研究
3.1.5 不同林分水质效应研究
3.1.6 森林景观格局及网络优化研究
3.2 研究方法
3.2.1 研究对象选取及样地调查法
3.2.2 不同林分植物物种多样性
3.2.3 不同林分生物量及生产力
3.2.4 不同林分土壤养分
3.2.5 不同林分降雨再分配过程
3.2.6 不同林分水质效应
3.2.7 松山国家级自然保护区景观格局及网络优化
3.3 技术路线
4 不同林分植物物种多样性研究
4.1 植物物种组成及数量特征
4.2 植物物种多样性和植物生长型的关系
4.3 林下草本物种多样性
4.3.1 草本物种α多样性
4.3.2 草本物种β多样性
4.4 讨论
4.4.1 物种组成及数量特征
4.4.2 物种多样性和植物生长型的关系
4.4.3 林下草本物种多样性与β多样性变化特征
4.5 结论
5 不同林分生物量及生产力研究
5.1 不同林分乔木层生物量和生产力
5.1.1 蒙古栎纯林生物量和生产力
5.1.2 油松纯林生物量和生产力
5.1.3 针阔混交林生物量和生产力
5.1.4 山杨纯林生物量和生产力
5.2 乔木层生物量、生产力与主要林分因子的相关性
5.3 讨论
5.3.1 不同林分类型乔木层生物量
5.3.2 不同林分乔木层净初级生产力
5.4 结论
6 不同林分土壤养分研究
6.1 不同林分对土壤有机质的影响
6.2 不同林分对土壤全磷、全氮和全钾的影响
6.3 不同林分对土壤速效养分的影响
6.4 不同林分土壤养分主成分分析
6.5 讨论
6.5.1 不同林分土壤长效养分的影响
6.5.2 不同林分土壤速效养分差异
6.5.3 不同林分土壤养分主成分分析
6.6 结论
7 不同林分降雨再分配过程研究
7.1 不同林分林冠层降水分配特征
7.1.1 不同雨量级下林冠层降雨再分配特征
7.1.2 生长季不同月份的林冠层分配特征
7.1.3 不同林分穿透雨特征
7.1.4 不同林分树干径流特征
7.1.5 不同林分林冠截留特征
7.2 不同林分枯落物层降水分配特征
7.2.1 枯落物厚度与储量
7.2.2 枯落物持水过程
7.2.3 枯落物吸水速率
7.2.4 枯落物层最大持水量
7.2.5 枯落物层拦蓄能力
7.2.6 枯落物层降水分配特征
7.3 不同林分土壤层降水分配特征
7.3.1 不同林分土壤容重
7.3.2 不同林分土壤孔隙度
7.3.3 不同林分土壤持水能力
7.3.4 不同林分土壤入渗特征
7.3.5 不同林分地表径流、壤中流特征
7.4 不同林分生态水文功能综合评价与分析
7.4.1 不同林分生态水文功能综合评价
7.4.2 不同林分生态水文功能分析
7.5 讨论
7.5.1 不同林分林冠层降水分配特征
7.5.2 不同林分枯落物层降水分配特征
7.5.3 不同林分土壤层降水分配特征
7.5.4 不同林分生态水文功能综合评价
7.6 结论
8 不同林分水质效应研究
8.1 不同林分不同空间层次对降雨中水质离子的影响
8.1.1 大气降雨水质特征
8.1.2 不同林分林冠层水质效应
8.1.3 不同林分枯落物层水质效应
8.1.4 不同林分土壤层水质效应
8.2 森林生态系统对溪水、地下水和库区水的影响
8.2.1 溪水、地下水和库区水的水质特征
8.2.2 森林生态系统对溪水、地下水和库区水水质的影响
8.3 森林生态系统水质效应对比分析
8.3.1 森林生态系统中阳离子水质效应对比分析
8.3.2 森林生态系统中阴离子水质效应对比分析
8.4 不同林分不同空间层次净化水质效果综合评价
8.4.1 主成分分析法的基本原理
8.4.2 评价过程
8.4.3 评价结果
8.5 讨论
8.5.1 不同林分不同空间层次对降雨中水质离子的影响
8.5.2 森林生态系统对溪水、地下水和库区水的影响
8.5.3 森林生态系统水质效应对比分析
8.5.4 不同林分不同空间层次净化水质效果综合评价
8.6 结论
9 森林景观格局及网络优化研究
9.1 森林景观格局分析
9.1.1 森林景观类型划分
9.1.2 景观格局分析
9.1.3 景观格局与地形因子分异特征关系
9.2 景观格局驱动力分析
9.2.1 景观格局变化驱

森林是陆地生态系统的
主体，在地圈、生物圈中起
着积极的作用，它不仅是地
球物质循环和能量转化中一
些物质的“汇”和能量积聚的
“库”，也是另一些物质和能
量释放的“源”，还是大气-
植被-土壤系统中生物能量
转化的重要通道。森林生态
系统由不同类型的乔灌木及
林下草本植物组成，在所有
陆地生态系统类型中具有最
复杂的时空结构、最大的反
馈和自组织能力、丰富的生
物多样性及最大的生物量和
生产力。结构决定功能，森
林生态系统的结构越复杂，
其生态功能越强。由于复杂
的结构形成了多样化的物质
循环与能量转化通道，森林
生态系统在地球化学循环中
起着重要作用，深刻影响着
碳循环、氮循环、涵养水源
、土壤保持、生物多样性保
育及物质生产等多种功能。
因此，森林结构数据可为量
化森林生态系统的服务功能
提供依据。森林生态系统结
构与功能的研究一直是全球
变化与世界森林生态系统相
互关系研究中的热点。
北京松山森林生态系统
隶属于松山国家级自然保护
区，位于北京市延庆区海坨
山南麓，距北京市区约
90km，距延庆城区约25km
。地理坐标东经115°43'44”
～115°50'22”，北纬
40°29'9”～40°'35”。区内地
形复杂，地势北高南低。最
高海拔2.198km，最低海拔
627.6m。生态环境多样，
植物种类丰富，具有明显的
垂直分布规律。松山国家森
林公园在保护生物多样性、
维系区域生态安全、促进社
会发展等方面发挥着重要作
用，承担着重要的生态功能
，是北京市重要的生态屏障
。目前已有研究大多针对松
山国家森林公园的人为干扰
、生态旅游、环境教育与保
护、森林资源及其服务价值
评估等方面，缺少针对其结
构与功能的研究，因此，深
人研究北京松山森林生态系
统的结构与功能（不同林分
物种多样性、生物量及生产
力、土壤养分、水文效应及
景观格局优化分析），对强
化松山国家级自然保护区管
理乃至促进首都生态文明建
设均具有重要参考价值，为
进一步实现北京城市森林的
可持续发展，建设美丽北京
、绿色北京，为实现伟大的
“中国梦”做出贡献。
本书以松山国家级自然
保护区生态系统野外调查及
室内实验数据为基础，在林
分尺度对4种典型林分的植
物物种多样性、生物量及生
产力、土壤养分、降水分配
特征和水质离子净化效应方
面展开研究；在景观尺度对
保护区景观格局进行分析并
提出网络优化对策。本研究
获得的重要科学发现如下：
①随着海拔高度的增加，灌
木多样性与丰富度指数减小
，草本丰富度指数略增，乔
木、灌木和草本均匀度随山
体高度增加无显著变化；②
各林分生物量范围在58.30
～305.48 t/hm2，大小依次
为针阔混交林>蒙古栎纯林
>山杨纯林>油松纯林，4种
林分的各器官生物量的积累
以树干和树枝为主；③随土
壤厚度的增加，土壤速效养
分含量和土壤全量养分含量
逐渐减少，全钾含量>全氮
含量>全磷含量，阔叶林>
针叶林；④不同林分在不同
雨量级和生长季各月的降水
分配月动态差异明显，降水
分配特征基本一致，通过主
成分分析法对各林分生态水
文功能进行综合评价，结果
为混交林（2.44）最大，油
松纯林（-2.74）最小；⑤大
气降雨经过4种林分各层次
后，其水质均有一定程度的
改善。从不同林分来说，山
杨纯林和油松纯林枯落物层
的净化作用较为显著，在对
水质起到关键净化作用的20
～40cm和40～60cm土壤层
，以蒙古栎纯林的净化效果
最佳，其次是油松+毛白杨
混交林；⑥2010-2020年，
北京松山国家森林公园以林
地为核心景观基质，以阔叶
林为优势景观类型，由于人
为干扰不断增强，景观破碎
度持续增加。通过构建潜在
生态廊道对森林公园景观格
局及生态网络进行了优化，
可为森林公园区域景观规划
、资源管理保护及生态可持
续发展提供科学依据。
本书针对松山森林生态
系统结构维护与功能提升提
出以下建议：①在今后生物
多样性及生产力保护措施实
施过程中，需按照自然演替
规律，综合考虑冠层物种组
成与结构、微地形的调控作
用，寻找适宜林分类型的森
林群落多样性，根据经验制
定合理可行的保护技术，为
森林群落生态功能的发挥提
供科学支撑；②大面积种植
针阔混交林能有效提升森林
水文功能，对维持森林生态
系统稳定发展、改善北京地
区生态环境起到积极作用；
③目前保护区内的景观破碎
现象已经得到缓解，仍需在
后续的保护管理中结合园区
实际特点着重保护以阔叶林
为代表的优势景观类型，并
进行全面的网络调整与优化
。本研究对强化松山国家级
自然保护区管理乃至促进首
都生态文明建设均具有重要
参考价值。
本书的出版得到了北京
市农林科学院科技创新能力
建设项目“北京山地4种林分
水质效应研
究”（KJCX20210409）、“
不同灌溉条件下绿化灌木生
理生态与景观功能研
究”（KJCX20220412）、“
北京森林生态质量状况监测
基础数据平台建
设”（KJCX20220302和
KJCX20190301）、“农林复
合体系模式研究与示
范”（KJCX20200801），国
家林业