沙地云杉林研究述评

沙地云杉(Picea mongolica)是我国特有的针叶林树种,主要分布于内蒙古白音敖包国家级自然保护区。在该地区的防风治沙、退化土壤的生态恢复,三北防护林体系建设等方面起着重要作用。从沙地云杉林的生长环境、个体生态、种群生态、群落生态等方面对国内外的研究现状和最新研究进展进行了综述,并从不同尺度上对沙地云杉林未来研究中应该重视的一些科学问题进行了展望。这些科学问题主要有:(1)沙地云杉个体生长、生殖和保护的结构和生理机理方面的研究。(2)沙地云杉种群与群落方面的研究包括:生命表与生育力表编制与统计;种内与种间的关系;化感作用;种群、群落发生、发展和衰亡的内在机制;自然干扰和人为干扰对沙地云杉更新的研究;全球气温变化对沙地云杉林天然更新的影响等。(3)沙地云杉林生态系统方面的研究包括:大量和微量营养元素在沙地云杉林的凋落物⁃微生物⁃土壤⁃沙地云杉的循环、利用规律及转化机理;凋落物分解规律及机理;水分循环;土壤理化性质和生化特性对沙地云杉生长和生物量的影响;沙地云杉林生态系统能量流动和信息传递研究等。(4)沙地云杉林生态经营研究;沙地云杉丰产林营造技术;沙地云杉种子园、母树林规划与创建;沙地云杉林杄插繁殖技术与无性系研究;幼树移栽技术;沙地云杉天然林和人工林施肥技术;沙地云杉林病虫害预测与防治研究等。     

沙地云杉种群增长预测模型研究

 本文以沙地云杉种群的静态生命表、生殖力表为基础,运用Leslie种群增长模型,预测了小腾格里沙地白音敖包地区有代表性的藓类云杉林中云杉种群的动态增长过程,揭示了沙地云杉各龄级植株的动态规律。结果表明：沙地云杉为缓慢增长型种群;种群的净增殖率、内禀增长率及周限增长率较高,而种群的世代周期及加倍时间偏低;在50年内种群1年生幼苗的数量及种群的总数量表现出持续递增的趋势,且种群总数目的变化幅度较小。     

桤柏混交林种群生物量动态与密度调节

研究了四川省盐亭县桤柏混交林中桤木和柏木种群的生物量动态、密度动态及 种群密度对生物量动态的调节．结果表明,桤木种群生物量在１８ ａ内符合逻辑斯蒂增长, 柏木种群生物量在２０ ａ内呈幂函数增长．而种群密度在 １８ ａ内均呈负幂函数降低在桤 柏混交林中．密度制约是决定种群生物量动态的主要因素,棺木和柏本平均单株生物量较 符合Ｙｏｄａ提出的－３／２自疏定律为快,其自疏系数分别为一２．３３和一３．９７．个体平均生 物量的增长比由密度下降引起的生物量降低快,因此,两种群生物量在密度调节过程中仍 然保持增长状态．其中柏木是生物量增长旺盛的种群．     

红花尔基沙地樟子松种群优势度增长动态及自疏规律的研究

用逻辑斯谛模型分析了红花尔基沙地不同类型樟子松种群胸高断面积增长规律,发现从坡底到坡顶,环境容纳量逐渐减小,种群内禀增长率降低,种群胸高断面积最大增长速度逐渐减小,种媾和的特征返回时间逐渐增大。樟子松种群自疏规律为：平均胸径与密度的关系符合负幂函数模型。     

川西亚高山云杉人工林土壤质量性状演变

通过对川西亚高山云杉人工林不同演替阶段土壤肥力质量性状的研究 ,结果表明 ,人工云杉林土壤肥力退化与土壤有机质有关 ,在人工云杉林地中 ,随着抚育林龄的增加 ,土壤全 N、碱解 N、全 P、腐殖质、HA、FA、CEC、EB、微生物总数、细菌及真菌数量随有机质的减少而降低 ,土壤最大持水量、毛管持水量及总孔隙和毛管孔隙则先减少 ,之后随着云杉自疏而有上升的趋势 ,毛管持水量是决定林地自然含水量的主要因子。土壤 K素和酶活性变化较复杂 ,钾素主要与土壤母质有关 ,酶活性主要与林地微生态环境有关。土壤综合肥力评价表明 ,土壤综合肥力指标 (IFI)从人工云杉幼林向成熟林演替时 ,先迅速下降 ,之后随云杉自疏而缓慢上升 ,表现出非正“U”型的变化。解决当前人工成熟云杉林土壤退化的主要措施应因地制宜地进行间伐或轮伐 ,改善林地的微生态条件 ,尽量避免营造针叶纯林 ,建议营造针阔混交林。     

尕海-则岔地区紫果云杉种群结构与动态特征

紫果云杉(Picea purpurea)为我国特有树种,为了解其种群生存现状及动态特征,以尕海-则岔自然保护区则岔沟的紫果云杉天然纯林为研究对象,通过样地调查和数据统计,绘制了种群结构图,编制了静态生命表,分析了存活曲线,运用生存分析理论与数量化分析法研究种群结构与动态,并运用时间序列模型对种群数量动态进行预测,以揭示本区域紫果云杉的种群结构与动态特征。结果表明,紫果云杉种群龄级结构、高度结构和冠幅结构总体均呈倒"J"型。种群自然更新能力强,幼苗、幼树储量丰富,前期有较高的死亡率,种群存活曲符合Deevey-Ⅲ型。生存分析也说明紫果云杉种群具有前期锐减,中、后期稳定的特点。竞争和自疏作用造成的幼苗、幼树存活率偏低是影响紫果云杉种群自然更新和结构的关键因素。种群动态指数Vpi0,表明种群属于增长型,V'pi趋近于0,表明该种群趋近于稳定型。时间序列预测分析表明,在未来2、4、6、8个龄级后,紫果云杉个体数均有所增加,种群呈一定的增长趋势。说明该保护区的成立使本区域紫果云杉种群得到了相对完整的保存,该种群适应当前的生存环境,能实现自然更新且仍有一定的增长潜力。紫果云杉种群更新主要受制于建成限制,幼苗、幼树存活率过低,可采取适当的人为干扰措施来促进种群更新与增长,而保护幼苗生存环境并提高幼苗质量和存活率才是种群更新和发展的关键。     

葎草种群自疏过程中幼苗构件性状及生物量分配变化

以雌雄异株攀援草本植物葎草为材料,通过每10 d测量1次,连续6次,测定幼苗期葎草种群的密度和高度、个体构件性状和生物量分配等参数,分析种群自疏过程中种群密度与个体构件性状及生物量分配的关系,研究葎草种群的自疏规律。结果表明:幼苗期葎草种群存在显著的自疏现象,种群密度60 d内下降了71%;幼苗期葎草由直立生长向横向生长时,种群密度和株高显著降低;自疏过程中存留植株的茎性状有显著变化,变化大小为节间长主茎长茎直径,节间长增加,叶性状变化大小为叶面积叶柄长叶厚叶宽叶长总叶数保留叶片数,根性状变化大小为总根长根体积根数根长最大根长;自疏过程中存留植株的构件生物量、单株生物量显著增加,而单位面积累积生物量呈阶段性下降;留存植株的地上生物量分配比相对稳定(P0.05),根茎比和叶茎比有极显著变化(P0.01);叶、茎、叶柄生物量与根生物量和地上生物量之间均呈极显著的异速关系(P0.01),茎随地上生物量增长呈等速生长,而叶、叶柄和根随地上生物量增长呈异速生长,地上生物量与叶、茎、叶柄及根生物量极显著相关(P0.01);茎生物量与密度的异速关系遵循最终产量恒定法则,叶、叶柄和根生物量并不满足-3/2或-4/3或-1自疏法则;地上和单株总生物量与密度极显著相关(P0.01),存留单株的地上生物量和总生物量与密度的异速关系遵循最终产量恒定法则。     

浙江省松阳县黄山松种群的密度与生物量动态

 本文研究了浙江省松阳县关山源地区黄山松种群的密度与生物量动态以及它们之间的相互关系。黄山松是该地区森林演替中的先锋种群之一。在演替过程中,黄山松种群的动态可分成三个阶段。大约在黄山松种群入侵次生裸地的最初10年期间,种群的密度和生物量迅速增长(阶段Ⅰ)。此后,种群密度达到饱和,由于自疏作用出现以及其他阔叶树种的入侵,种群密度开始急剧下降,个体平均重量和种群生物量迅速增长(阶段Ⅱ),–3/2自疏定律适用于种群动态的此阶段。随着阔叶树种进入林冠层,虽然个体平均重量仍缓慢增长,黄山松种群的密度和种群生物量逐渐下降直至退出群落(阶段Ⅲ)。但在一些特殊生境中(如裸岩陡坡或山脊),黄山松种群可形成稳定的地形顶极群落,其种群密度、个体平均重量和种群生物量可长期维持相对稳定的状态。     

环境因子对荒漠沙蜥种群密度影响的研究

本文研究人类改造荒漠的活动,植被,潜在的可利用的食物资源,竞争种的密度,土壤理化性质等坏境因子对荒漠沙蜥种群密度的影响。结果说明：人类的活动对沙蜥种群密度没有显著影响;决定沙蜥种群密度的主导因子是潜在的可利用的食物资源,植被,土壤含水量,竞争种的密度。这些因子的任何改变都能改变沙蜥的种群密度,均具有调节种群的作用。     

洮河上游紫果云杉种群结构特征

该研究以洮河上游尕海-则岔自然保护区、卡车林区和冶力关林区的紫果云杉(Picea purpurea)天然种群为研究对象, 通过样地调查和数据统计, 绘制种群结构图, 编制静态生命表, 拟合并分析存活曲线, 运用数量化方法研究种群动态, 揭示种群生存现状, 预测种群发展趋势, 以期为该物种的保护、管理及结构恢复提供理论依据。结果显示: 3个林区紫果云杉种群自然更新能力强, 幼苗、幼树储量丰富, 幼小龄期死亡率普遍偏高; 尕海-则岔种群存活曲线符合Deevey-III型, 种群稳定结构完整, 卡车林区和冶力关林区种群存活曲线均符合Deevey-II型, 且均出现了局部衰退; 3个林区种群动态指数均大于0, 说明种群均属于增长型, 增长潜力为尕海-则岔>卡车>冶力关; 受随机干扰时卡车林区紫果云杉最敏感, 冶力关次之, 尕海-则岔种群最稳定。该研究表明: 竞争和自疏作用是造成紫果云杉幼小龄级个体存活率偏低的普遍因素, 3个林区不同的生存状况反映了紫果云杉种群在不同生境及生活史下生存能力的差异, 保护幼苗生存环境并提高幼苗质量和存活率是种群更新和发展的关键。尕海-则岔紫果云杉生存良好, 种群生存状况主要受自身生物学特性和环境因子的影响; 卡车林区主要受人为影响, 种群结构遭到破坏; 冶力关林区受分布限制, 造成种群结构不稳定, 须采取一定的人工措施来促进种群更新与增长。     

A Primary Study about the Relationship Between Nature Stand Production of Picea asperata and ecology environment Condition

In this paper, the relationship among nature stand production of Picea asperata forest and ecology environment condition was studied. The nature stand average net- primary-production of P. asperata is 5626kg/ha/a, photo-energy utilize rate (P) is 1.63%, general production (Pg) is 18.85 kcal/m2/d. Spruce tree average net-primary- production (NPP) is 4676 kg/ha/a, P is 1.35%, and Pg is 15.57 kcal/m2/d. The close relationship among ecology environment condition, leaf area index (LAI) and NPP of stand and spruce tree was further studied. It was discovered that among NPP of stand and spruce tree and elevation, slope direction, and stand density are quadric curve correlation; among NPP of stand and spruce tree and soil thickness, LAI is linear correlation, these mathematical model was builded. The poly-factor regression relationship among the NPP of stand and spruce tree and LAI, gradient, elevation, stand density, nomal density, soft thickness, rate of stand grade I tree and slope direction was studied and statistics analysised. In different condition, the photoenerge utilize rate, general production and economy coefficient was further system studied from plant physiology-ecology.     

Aboveground biomass and its biotic and abiotic modulators of a main food bamboo of the giant panda in a subalpine spruce–fir forest in southwestern China

中国西南亚高山云冷杉林中大熊猫主食竹的地上生物量及其生物和非生物影响因子 作为大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)的主食竹之一，缺苞箭竹(Fargesia denudate)广泛分布在中国西南山地云冷杉林的林下。然而，缺苞箭竹生物量及其分布的驱动因素仍不清楚。本研究基于对王朗大样地(25.2 ha) 209个样方(投影面积为20 m × 20 m)中的乔木层和灌木层(包括竹子等木质草本)的系统调查，探讨非生物因素(地形和土壤理化性质)和生物因素(乔木密度、乔木总胸高断面积(TBA)和灌木盖度等) 对缺苞箭竹地上生物量的影响。研究结果表明，样方缺苞箭竹地上生物量平均为1.17 ton/ha，在209 个 调查样方中差异很大(0–4.88 ton/ha，95%置信区间)。缺苞箭竹生物量随海拔、坡度和乔木平均胸径的增 加而显著增加，随乔木密度、灌木盖度和土壤pH的增加而显著降低，而与乔木TBA、坡向、土壤有机质或总氮含量无显著线性关系。随机森林模型表明，地形和生物因素对缺苞箭竹生物量的影响比土壤理化性质更大。具体来说，地形主要通过改变乔木密度和土壤理化性质来影响缺苞箭竹的生物量。本研究结果可为大熊猫的保护和亚高山云冷杉林的管理提供科学参考。     

弓杠岭不同海拔云杉细根生物量及形态特征

海拔变化是多环境因子的梯度效应,细根作为植物吸收水分与养分的重要器官,其性状特征在指示植物的生长和分布等方面意义重大.该研究以弓杠岭2500～3300 m海拔地的云杉(Picea asperata)细根为研究对象,采用根序分级法对云杉1～5级根序的生物量及细根形态(平均直径、比根长、根长密度、比表面积)进行测定,以明确...     

濒危植物香果树(Emmenopterys henryi)种群结构与动态

香果树(Emmenopterys henryi)为我国特有种,属国家Ⅱ级重点保护植物。主要分布于江西、安徽等地亚热带中山或低山区的森林中。文中对武夷山自然保护区4个群落类型的香果树种群数量动态进行了系统研究,统计其径级结构、建立生命表,应用谱分析方法分析种群数量的动态变化,并对影响该种群结构的环境因子进行了分析。结果表明:(1)武夷山自然保护区香果树种群基本属于衰退型,幼苗少,中树、大树个体丰富。不同生境的种群密度存在差异,其中香果树纯林密度较大(8.45±0.818株.100 m^-2),幼苗数量较多,更新较好(幼苗密度1.05±0.326株.100 m^-2),针阔混交林中香果树密度较小(6.58±0.76株.100 m^-2),无幼苗;(2)香果树种群中树死亡率较高,其他各级死亡率较低;(3)香果树种群自然更新过程存在明显的周期。(4)对影响香果树种群结构的13个环境因子通过主成分分析(PCA)发现,较高的光强、土壤含水量、弱酸性土壤、土壤有机质、大气湿度、大气温度和适量的人为干扰对种群增长发挥有利影响,而高海拔、阴坡、陡坡度和大的乔灌层盖度对香果树种群增长则发挥不利影响。(5)充分利用香果树幼树喜荫、大树喜光的特点,加强现有林分的就地保护,特别是具有结实能力的母树,并就地采种育苗,扩大人工种群数量。     

濒危植物香果树（Emmenopterys henryi）种群结构与动态

香果树（Emmenopterys henryi）为我国特有种,属国家Ⅱ级重点保护植物。主要分布于江西、安徽等地亚热带中山或低山区的森林中。文中对武夷山自然保护区4个群落类型的香果树种群数量动态进行了系统研究,统计其径级结构、建立生命表,应用谱分析方法分析种群数量的动态变化,并对影响该种群结构的环境因子进行了分析。结果表明：（1）武夷山自然保护区香果树种群基本属于衰退型,幼苗少,中树、大树个体丰富。不同生境的种群密度存在差异,其中香果树纯林密度较大（8.45±0.818株·100 m^-2）,幼苗数量较多,更新较好（幼苗密度1.05±0.326株·100 m^-2）,针阔混交林中香果树密度较小（6.58±0.76株·100 m^-2）,无幼苗;（2）香果树种群中树死亡率较高,其他各级死亡率较低;（3）香果树种群自然更新过程存在明显的周期。（4）对影响香果树种群结构的13个环境因子通过主成分分析（PCA）发现,较高的光强、土壤含水量、弱酸性土壤、土壤有机质、大气湿度、大气温度和适量的人为干扰对种群增长发挥有利影响,而高海拔、阴坡、陡坡度和大的乔灌层盖度对香果树种群增长则发挥不利影响。（5）充分利用香果树幼树喜荫、大树喜光的特点,加强现有林分的就地保护,特别是具有结实能力的母树,并就地采种育苗,扩大人工种群数量。     

飞播马尾松林碳密度分配特征及其影响因素

研究江西省赣州市飞播马尾松林碳密度的分配特征,选取有关立地、林分、林下植被及凋落物等方面的15个因子,建立林分碳密度与影响因子的关系模型,筛选出主要影响因子.结果表明: 林分平均碳密度为98.29 t·hm^-2,表现为土壤层(49.58 t·hm^-2)＞乔木层(45.25 t·hm^-2)＞林下植被层(2.23 t·hm^-2)＞凋落物层(1.23 t·hm^-2);乔木层、凋落物层、土壤层碳密度之间呈显著正相关,其他各层次碳密度之间的相关性均不显著.株数密度、平均胸径、土层厚度、坡位、林龄、郁闭度是影响飞播马尾松林林分碳密度的主要因子,各因子的偏相关系数为0.331～0.434,t 检验结果为显著;运用多元数量化模型I复相关系数为0.796,F 检验结果为显著(F=9.28).对于林分碳密度,株数密度以1500～2100株·hm^-2最好,而郁闭度以0.4～0.7最好,株数密度及郁闭度过高或过低对林分固碳能力均会产生不利影响;林龄及平均胸径越大、土层越厚,其林分碳密度越高,下坡位的林分碳密度高于其他坡位.     

天山中部云杉天然林水源涵养功能定量评估——以乌鲁木齐河流域为例

为定量分析天山中部流域尺度云杉天然林水源涵养功能,以乌鲁木齐河流域为研究区,使用In VEST模型,研究云杉林及其它主要地类水源涵养量的大小,并对云杉林在不同分布面积、不同地形因子条件下的水源涵养量变化进行定量分析。结果表明:(1)In VEST模型可较好的确定研究区流域尺度水源涵养量。基于In VEST模型的模拟,乌鲁木齐河流域云杉林区水源涵养总量为4.93×10~6m~3,占研究区水源涵养总量(2.41×10~7m~3)的20.46%,林区平均水源涵养深度为54.25 mm;(2)云杉林区水源涵养量的大小在海拔、坡度、坡向上的变化与云杉林空间分布格局一致,每公顷水源涵养量随海拔升高先增大后降低、随坡度增大而降低;阴坡水源涵养能力最强;(3)研究区各地类中以林地水源涵养量最大(水源涵养量544.78 m~3/hm~2),随着云杉林覆盖率的不断增加,水源涵养总量、平均水源涵养深度及单位面积涵养量均呈增加趋势;(4)研究区水源涵养量的贡献率与森林面积密切相关,云杉林面积每增加1%,研究区与云杉林区水源涵养总量分别增加0.437×10~6m~3、0.522×10~6m~3;加强对研究区云杉林的保护与抚育管理,才能使森林发挥持续稳定的水源涵养生态服务功能。     

Incorporating environmental change over succession in an integral projection model of population dynamics of a forest herb

Despite seemingly obvious effects of environmental drivers, mechanisms behind long‐term changes in plant population sizes over time are often poorly known. We investigated how soil potassium concentration and seed predation are likely to change over time as a result of succession from deciduous forest to spruce forest, and how this affects population trajectories of Actaea spicata. Observations and addition experiments showed that high soil potassium concentration increased individual growth rates. Among‐site comparisons showed that soil potassium concentration was lower where proportion spruce was higher. Incorporation of a gradual increase in spruce over time in an integral projection model where individual growth depended on potassium suggested a net decrease in A. spicata population sizes over forest succession. This result suggests that small changes in factors with small effects on individual performance can influence patterns of species occupancy along successional gradients. We incorporated also density independent and density dependent effects of pre‐dispersal seed predation over succession into the same model. Seed predation influenced the tree composition at which A. spicata population growth was positive. However, significant effects of A. spicata population size on seed predation intensity did not translate into important feedback effects on population growth trajectories over succession. Our results illustrate how demographic models can be used to gain understanding of the mechanisms behind effects of environmental change on species abundances and distributions by the simultaneous inclusion of changing abiotic and biotic factors.     

黄土高寒区典型植被类型土壤入渗特征及其影响因素

为了研究黄土高寒区典型植被在不同坡位下土壤入渗性能差异及其影响因素,采用恒定水头法测定了不同植被类型的土壤入渗过程,并分析了土壤孔隙状况、机械组成、水稳性团聚体等与渗透速率的相关性。结果表明:(1)初渗速率和稳渗速率均表现为青海云杉祁连圆柏华北落叶松荒草地,且差异性显著;同一植被类型的土壤入渗速率沿坡面向下逐渐增大,但差异性不显著;(2)对不同植被类型的土壤入渗过程模拟发现Horton模型拟合效果最好,决定系数均在0.8以上,通用经验模型拟合精度较差,决定系数在0.614—0.982之间;(3)土壤入渗性能与孔隙状况、水稳性团聚体质量分数、有机质含量均有极显著相关性;0.25 mm团聚体质量分数是影响稳渗速率的主要决策因素;总孔隙度是影响初渗速率的最主要的决策因素,而毛管孔隙度是主要的限制因子。为高寒地区土壤入渗模拟以及植被配置等提供了科学依据。     

祁连山青海云杉低液流特征及其影响因素

植被蒸腾作为林区生态水文的重要组成部分,是分析林区水分循环及其植被健康生长的基础,对林区保护和科学管理至关重要。本研究于2017—2018年运用热扩散探针对祁连山青海云杉树干液流进行连续监测,探究祁连山青海云杉蒸腾耗水特征,并分析影响云杉生长和蒸腾过程的主控因素。结果表明: 青海云杉树干液流的瞬时变化在晴天呈单峰曲线,在阴天呈多峰或双峰型曲线,在雨天基本无明显规律。青海云杉液流密度与太阳辐射变化趋势一致,晴天液流启动较早,结束较晚,液流历时12～14 h。因该地区海拔较高(2700 m),空气温度较低,饱和水汽压差(VPD)较低,导致液流密度整体偏低,平均为(0.86±0.49) kg·d^-1。在小时尺度上,液流瞬时速率受太阳辐射和VPD的显著影响,而在日尺度下,0～40 cm土层土壤温度和土壤水分含量与液流密度显著相关。云杉液流密度随着太阳辐射、空气温度和VPD的降低而降低,在祁连山高海拔林区,较低的土壤和空气温度以及较低的VPD和太阳辐射是导致该地区青海云杉液流偏低的主要原因。