天山云杉种群分布格局

选择新疆天山山脉不同经度的5个地点(昭苏、巩留、乌苏、乌鲁木齐和哈密)的天山云杉林进行垂直样带调查,应用理论分布模型和聚集强度指标对天山云杉种群分布格局进行研究.结果表明：天山云杉种群格局整体上呈集群分布,不同发育阶段和不同海拔高度对其分布格局和聚集度均有不同程度的影响.随着径级的增大或年龄的增加,天山云杉种群的聚集度降低;不同海拔高度天山云杉都呈现出在高海拔聚集度最大的分布趋势.     

天山云杉种群空间格局与动态

天山云杉(Picea schrenkiana)林是天山林区的重要针叶林。研究调查了两块分别代表天山云杉不同演替阶段的标准地,应用Ripley’s K系数法研究了天山云杉种群空间格局与动态。结果表明：天山云杉是聚集型种群,天山云杉活立木、枯死木、天山桦(Betula tianschanica Rupr．)和天山柳(Salix tianschanica Rgl．)的空间格局均为聚集型;天山云杉枯死木的聚集强度大于天山云杉活立木的聚集强度;天山桦和天山柳的聚集强度大于天山云杉枯死木的聚集强度;天山桦和天山柳的空间格局随种群所处的演替阶段不同而不同,增长型种群在所有尺度上其空间格局都为聚集型,在大于70m尺度上表现为均匀格局,而天山云杉成熟林中的天山桦和天山柳只在小尺度(0～40m)上表现为聚集。随着天山云杉的生长,其聚集强度逐渐减小,聚集半径不断增大。从50a以下天山云杉到50～100a的天山云杉其聚集强度急速减小,这有利于天山云杉幼树获得足够的资源,是天山云杉幼树的一种生存策略或适应机制。150a以上天山云杉的聚集强度增加,这是由于天山云杉生长到150a左右时开始出现成熟后死亡,形成林窗有利于天山云杉林的更新。研究还对Ripley’s K系数法和频次检验法进行了比较,Ripley’s K系数法能够分析各种尺度下的种群空间格局,且不受样方大小的影响,结果清楚、直观。     

天山云杉天然林群落空间结构异质性分析

为了解天山云杉(Picea schrenkiana var. tianschanica)天然林群落空间结构的变异规律,沿天山山脉由西至东选择5个地点(昭苏、新源、呼图壁、天池、奇台),在每一地点沿海拔布设样带进行天山云杉群落调查,样带海拔区间为1700~2900 m。利用角尺度、大小比数分析其群落空间结构特征。结果表明: (1) 5个样带天山云杉角尺度平均值为0.545,群落呈团状分布格局;大小比数平均值为0.490,群落内林木的生长状态介于亚优势与优势之间。(2) 不同海拔高度天山云杉角尺度的变化显示随海拔高度的增加该群落呈现聚集分布-随机分布-聚集分布-随机分布的交替变化规律;大小比数随海拔高度的变化显示群落中天山云杉林木生长分化特征随海拔的增加呈现出亚优势-中庸-亚优势-劣势的规律。(3) 5个地点天山云杉角尺度平均值随着经度的变化较小,各地点均呈明显的整体团状分布;而林木大小分化由西至东表现为中庸木-亚优势木-中庸木的转变特征。     

天山云杉天然林不同林层的空间格局和空间关联性

天山云杉(Picea Schrenkiana)林是天山林区的重要针叶林。研究调查了分别代表天山云杉增长型种群和成熟型种群的两块标准地,应用Ripley's K系数法研究了天山云杉更新层、低林层、中林层和高林层的空间格局和不同林层的空间关联性,并应用Moran's I系数法研究了不同林层的林木高度的空间自相关性。结果表明:所有林层的天山云杉活立木都是显著聚集的,只是发生聚集格局的强度和聚集尺度不同。更新层天山云杉具有最大的聚集强度,从更新层到低林层,聚集强度急速降低。两块标准地中天山桦(Betula tianschanica Rupr.)、天山柳(Salix tianschanica Rgl.)和天山云杉活立木的空间关联性的表现不同。研究结果表明:增长型种群中天山桦、天山柳在所有尺度上都抑制天山云杉的生长;而成熟型种群中天山桦、天山柳在1-10 m尺度内对天山云杉种群的生长没有影响,10-40 m表现出正相关,40 m以上没有表现出明显的关联性;同时天山桦、天山柳基本上在所有尺度都抑制天山云杉的更新。在更新层和低林层间表现出正相关;而更新层和枯死木之间的空间关联性为正相关。     

天山中部天山云杉种群空间分布格局及其与地形因子的关系

采用点格局分析方法研究了天山云杉不同龄级个体的分布格局及其相互关系,以及地形变化对天山云杉分布的影响.结果表明:天山云杉种群随胸径的增加,各径级植株密度呈下降趋势.除老龄个体在较小尺度(0～12 m)下表现为随机分布外,幼树、小树、中树和大树在所有尺度下均表现为聚集分布,并随着树龄的增加,各种群出现最大聚集度的尺度逐渐增加,聚集强度不断降低.在小尺度(0～16 m)范围内,各龄级间均表现为负关联性,且树龄差别越大,负相关性越显著.海拔与中树、大树和老树的数量呈显著正相关,与幼树和小树个体数量间的相关性不显著;坡度与幼树、小树和中树数量呈显著正相关,与老树数量呈显著负相关,而与大树数量的负相关性不显著;凹凸度与幼树、小树和中树数量呈显著负相关,与老树和大树数量的相关性不显著.     

Spatial distribution patterns and association of Picea crassifolia population in Dayekou Basin of Qilian Mountains,northwestern China

研究青海云杉(Picea crassifolia)种群不同发育阶段的空间分布格局及其关联性, 能揭示其种群的发展规律, 推断其潜在的生态学过程或影响机制, 进而为该种群的配置、种植和森林的经营与管理等提供指导。该研究基于祁连山大野口流域10.2 hm²青海云杉动态监测样地调查资料, 分析了青海云杉群落的物种组成和径级结构, 并采用点格局方法, 通过单变量成对相关函数和双变量成对相关函数对不同年龄阶段青海云杉种群的空间分布格局及其空间关联性进行分析。结果表明: (1)青海云杉种群的径级结构呈倒“J”型分布, 属增长型种群, 种群自然更新状况良好。(2)青海云杉种群4个径级的个体在小尺度上呈聚集分布, 但随着空间尺度的增大, 聚集强度逐渐减弱, 趋向随机分布; 较小径级的个体常呈聚集分布, 而随着径级增大, 也趋向于随机分布。(3)青海云杉大树个体在小尺度(<4 m)范围内与其他径级个体都呈负关联, 随着尺度的增加, 大树与幼树表现出正关联且关联性随尺度的增加而减弱, 而与小树、中树则表现为无关联或者微弱的负关联; 径级相近的个体空间关联性为正关联或无关联, 随着个体径级间差距增大, 空间关联性转变为无关联或负关联。研究表明, 祁连山大野口流域青海云杉种群的分布格局及其关联性随空间尺度和发育阶段而变化, 这是由种群自身的生物生态学特性、种内种间关系以及环境条件共同作用的结果。     

沙地云杉种群结构与动态的研究

本文用种群大小结构代替年龄结构研究了沙地云杉种群的大小结构、分布格局和动态规律。结果表明,样地1、2、3、5的沙地云杉种群属于增长型,样地4的沙地云杉种群为稳定型,将样地1、2、3作为一块样地,其分布格局为集群型,但从幼树到大树,则由集群分布变为随机分布。     

不同经度天山云杉群落物种丰富度随海拔梯度变化

选择我国新疆境内天山山脉81°05′—93°415′E约12 个经度范围的昭苏、巩留、乌苏、乌鲁木齐和哈密5 个地点的天山云杉林进行垂直样带调查,分析不同经度位置天山云杉群落物种丰富度随海拔梯度的变化.结果表明：各经度的天山云杉群落是以天山云杉为优势树种的纯林,乔木和灌木种类很少,草本植物的物种丰富度主要由优势树种天山云杉控制.天山云杉在中等海拔范围分布最集中、郁闭度最大、生长最好、蓄积量最高,致使林下草本植物的物种丰富度最低.天山云杉群落草本物种丰富度随海拔梯度的变化呈山谷型曲线,可以用二次曲线方程y=ax²-bx+c(a,b,c＞0)进行描述.     

天山北坡不同环境条件下雪岭云杉(Picea schrenkiana)林限土壤属性

为了研究干旱区天山北坡中山带长达1000余公里的单建群种山地针叶林的空间分布原因,选择精河、玛纳斯、阜康和巴里坤中山带作为四种不同的环境条件,通过对不同环境条件雪岭云杉(Picea schrenkiana)上、下限土壤的采样与分析,探讨土壤因素对天山北坡中山带雪岭云杉分布的控制作用.雪岭云杉在天山北坡的连续分布主要是水热组合条件和土壤因素相互作用的结果,上、下限土壤属性变化与环境条件变化间存在着紧密的联系,表现为降雨量丰富的玛纳斯林区土壤肥力较高,但CaCO3含量较低,而降雨量较小的巴里坤和精河林区土壤肥力较差,但CaCO3含量较高.虽然长达1000余公里的雪岭云杉中山带环境条件差异较大,但其土壤属性变化均在雪岭云杉发育所需土壤条件的允许范围之内,这主要是受土壤成土母质、不同海拔高度的降雨量、地形、局地环流等因素的共同影响.     

天山雪岭云杉森林群落的密度制约效应

密度制约是维持自然森林群落物种共存的重要机制之一。雪岭云杉(Picea schrenkiana)是天山森林群落的单优种, 在我国温带森林中占有重要地位。本文基于对天山雪岭云杉8 ha森林动态监测样地的两次调查结果, 分析了该样地群落物种组成的动态变化, 运用点格局方法分析了雪岭云杉个体在不同龄级的空间分布格局及其关联性, 探讨了该群落的密度制约效应。结果表明: (1)该样地内, DBH ≥ 1 cm的木本植物在2009年有11,835株, 2014年为11,050株, 5年间的个体死亡率为8.82%, 补员率为2.19%, 个体株数净减少6.63%。(2)使用双关联函数g(r)分析了不同龄级雪岭云杉的空间分布格局, 发现幼龄树和中龄树在0-40 m尺度上主要呈现聚集分布, 但随着尺度增大聚集强度逐渐减小; 老龄树在0-2 m及4 m尺度上呈随机分布, 在其他尺度上呈聚集分布, 但聚集程度较小。(3)用“案例-对照”设计的方法, 排除生境异质性的影响后, 将幼龄树和中龄树作为案例, 老龄树作为对照, 对比幼龄树、中龄树与老龄树的分布格局, 发现雪岭云杉幼龄树和中龄树在0-40 m尺度上呈现额外的聚集, 随着径级的增大, 这种额外的聚集强度逐渐减小, 即表现出密度制约效应。(4)老龄树与中龄树、幼龄树的空间关联性相同, 在0-40 m尺度上均呈明显负关联。     

天山云杉种子形态性状的地理变异

以新疆天山山脉从西到东不同经度3个地点(昭苏、天池和奇台)的天山云杉林为对象,沿海拔梯度采集不同地点的天山云杉球果,分析其种子性状(种鳞长、种鳞宽、种鳞长宽比、种翅长、种翅宽、种翅长宽比、种子长、种子宽和种子长宽比)的变化.结果表明: 随海拔的升高,天山云杉种子性状(种子宽除外)总体呈现下降的趋势;除种翅宽、种子宽和种子长宽比与海拔的相关性不显著外,种子其他性状与海拔均呈显著负相关;种鳞长、种鳞宽、种鳞长宽比与经度呈现显著正相关;种鳞长、种鳞长宽比、种翅长宽比与坡度呈显著负相关;除种翅宽外,种子其他性状与坡向相关性均不显著.海拔是影响天山云杉种子的种鳞长、种鳞长宽比和种翅长宽比的主要因子.     

天山中部天然云杉林森林生态系统降水过程中的水质变化

通过对天山中部天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica (Rupr.)Chen et Fu)不同郁闭度、林龄天然林区内,降水在转化过程中各环节(包括大气降水、穿透水、地表径流、地下渗水)的水质变化规律,以及森林生态系统不同层次对水质的影响对比分析。结果表明:(1)天山云杉林生态系统对降雨的水质影响,随郁闭度和林龄的增加而增强。在林龄相同的条件下,表现为:0.20.40.60.8;在郁闭度为0.8的条件下,表现为:幼龄林中龄林成熟林近熟林;(2)大气降水透过林冠层后,水中的养分含量显著增高,表现为溶解氧含量减小,氨氮、COD、BOD、总磷、钾含量增加;(3)穿透水转化为地表径流,水中的溶解氧浓度进一步降低,COD、BOD、总磷、钾的含量升高,氨氮浓度降低;(4)总地下渗水的各项水质指标均明显优于大气降水,土壤层是森林生态系统净化水质的关键层。(5)通过对各集水区域水质指标定量化综合评价,天山云杉林生态系统内的水质质量表现为:7月份9月份8月份;(6)利用主成分分析方法(PAC)构建的水质综合评价多元线性模型,具有很强代表性,能很好地用于水质的等级评价。     

3,4-二羟基苯乙酮胁迫对天山云杉种子萌发过程中内源植物激素含量变化的影响

3,4-二羟基苯乙酮(DHAP)是天山云杉(Picea schrenkiana ssp. tianschanica)叶和凋落物中存在的主要自毒物质, 是导致天山云杉林天然更新障碍的原因之一。为了解释自毒物质发生作用的生理机制, 该文设计多个浓度梯度的DHAP溶液处理天山云杉种子, 以发芽率和发芽势为种子萌发参数, 运用反相超高效液相色谱(UPLC)分析技术, 检测了种子萌发过程中内源植物激素玉米素(ZT)、赤霉素(GA₃)、吲哚乙酸(IAA)和脱落酸(ABA)含量水平的变化。研究结果表明: DHAP处理对天山云杉种子萌发影响具有浓度效应, 表现为5.0 mmol·L^-1 > 0.1 mmol·L^-1 > 1.0 mmol·L^-1 >对照, 即5.0 mmol·L^-1 DHAP处理组对种子萌发的抑制作用最强、0.1 mmol·L^-1 DHAP处理组次之、1.0 mmol·L^-1 DHAP处理组最弱; DHAP处理组的种子内源ZT、GA₃浓度水平降低, ABA含量升高, GA₃浓度峰值出现时间延迟, IAA浓度在高浓度(5.0 mmol·L^-1 DHAP)处理组短时间内(3-6天)过量积累, 1.0和5.0 mmol·L^-1 DHAP处理组的种子内源ABA浓度峰值出现时间延迟; DHAP处理种子萌发1-6天时, ZT/(GA₃+IAA)比值降低, IAA/ZT、ABA/ZT比值增大; ABA/(ZT + GA₃ + IAA)比值在0.1 mmol·L^-1 DHAP处理组增大, 在5.0 mmol·L^-1 DHAP处理组降低。DHAP处理引发种子内源激素含量水平及激素含量间比值变化, 可能是抑制、延迟天山云杉种子萌发的主要原因。     

不同树高处树轮密度变化特征及其对气候的响应

以伊犁南部山区雪岭云杉风倒木为对象,研究了1.3、5、10、15、20 m树高处树轮圆盘样品的最大密度、最小密度、早材平均密度、晚材平均密度4种树轮密度年表,结合当地气象观测资料进行相关分析,研究树干不同高度树轮密度对气候要素的响应特征。结果表明: 同一树高下4种密度参数在整体上表现出较高的相关性,其中10、15、20 m树高相对显著;不同树高处晚材平均密度的一致性相对较好;不同树高处树轮密度对气候要素的响应存在差异,15 m树高处最大密度、晚材平均密度对上年7—9月、当年5—9月平均气温具有较好的响应。因此,在1.3 m处采集雪岭云杉样本存在对气温响应估计偏低的可能。