太白山林线附近太白红杉种群的生态特征

高山林线对外界环境的变化和干扰异常敏感,已成为全球气候变化研究的热点。太白红杉(Larix chinensis)是太白山的高山林线树种,对高海拔生态环境的保护起着重要的作用。在太白山林线附近采用样方调查的方法,对太白红杉种群的生态特征进行了研究,结果表明:(1)林线附近不同海拔区域,种群的平均基径、平均胸径、平均树高等基本特征随着海拔的升高明显降低。(2)太白红杉的胸径与年龄存在着较明显的回归关系,而树高与年龄相关性较低。随着海拔的升高,回归方程的拟合优度呈下降趋势。(3)林线附近不同海拔区域,太白红杉种群的径级结构与年龄结构均存在一定的波动。表明该区域存在着波形的更新,可能与太白红杉的年龄结构受外界环境的影响较大有关。(4)太白红杉种群各龄级的空间格局基本上是聚集型。随着取样尺度的增加,聚集强度呈增加的趋势。随年龄增加,种群分布由聚集型向随机型过渡,聚集强度减弱。     

基于Biome-BGC模型及树木年轮的太白红杉林生态系统对气候变化的响应

利用Biome-BGC模型模拟了1960—2013年太白山太白红杉林生态系统的净初级生产力(NPP),对其与太白红杉的径向生长关系进行了探讨,并分析了NPP值对气候变化的响应关系。结果表明:1960—2013年太白山太白红杉林北坡NPP年均值为305.33g C m-2a-1,南坡为320.71g C m-2a-1,南北坡的NPP值均呈现出一定的上升趋势,北坡的上升速率(0.47g C m-2a-1)要小于南坡(1.29g C m-2a-1),但是北坡太白红杉分布下限区NPP值波动浮动较大。且北坡太白红杉NPP值随着海拔高度的上升而逐渐下降,低海拔的变化振幅要大于高海拔地区,南坡无明显变化。多数采样点的模拟NPP值与树轮宽度指数年际变化趋势趋于一致,相关关系呈显著相关。太白红杉标准年表、模型模拟NPP值与气象因子的相关分析均表明太白红杉的生长与生长季气温的相关性显著高于降水,即生长季的气温是太白红杉生长的限制因子。气候的变化作为制约太白红杉生境的重要因素,影响了太白红杉树木的生长,进而对NPP的变化产生了影响。树木年轮很好的检验了Biome-BGC模型模拟结果。     

太白红杉种群结构与环境的关系

对太白山不同生境出现的 5种太白红杉种群的高度、径级和生物量结构进行了较为系统的对比研究。结果表明 :(1)不同生境的太白红杉种群 ,生长发育明显不同。但经年龄拟合和方差分析证明 ,该地区不同太白红杉种群在演替上应属同时发生 (P<0 .0 5 )。 (2 )不同太白红杉各种群在高度和胸径上有极显著差异 (P<0 .0 1) ,生长于中海拔地域的太白红杉种群平均高和胸径显著高于低海拔和森林线地带的种群 ;随着海拔升高 ,种群生物量结构中根系所占比例呈现高→低→高的趋势 ;主干和枝叶呈现低→高→低的趋势。(3)对种群表现结构形成有重要影响的 10个环境因子的主成分分析表明 ,乔木层郁闭度、土壤厚度、土壤p H、土壤含水率、年平均降雨量、人为干扰是影响种群结构形成的最重要因素。 (4)对太白红杉种群应以就地保护为主 ,低海拔地区的群落应适当间伐乔木层非目的树种 ,中高海拔地区应以保护原有生境为主 ,适当间伐灌木层树种 ,为太白红杉更新创造良好条件。     

基于Biome-BGC模型及树木年轮的太白红杉林生态系统对气候变化的响应研究

利用Biome-BGC模型模拟了1960—2013年太白山太白红杉林生态系统的净初级生产力(NPP),对其与太白红杉的径向生长关系进行了探讨,并分析了NPP值对气候变化的响应关系。结果表明:1960—2013年太白山太白红杉林北坡NPP年均值为305.33g C m~(-2)a~(-1),南坡为320.71g C m~(-2)a~(-1),南北坡的NPP值均呈现出一定的上升趋势,北坡的上升速率(0.47g C m~(-2)a~(-1))要小于南坡(1.29g C m~(-2)a~(-1)),但是北坡太白红杉分布下限区NPP值波动浮动较大。且北坡太白红杉NPP值随着海拔高度的上升而逐渐下降,低海拔的变化振幅要大于高海拔地区,南坡无明显变化。多数采样点的模拟NPP值与树轮宽度指数年际变化趋势趋于一致,相关关系呈显著相关。太白红杉标准年表、模型模拟NPP值与气象因子的相关分析均表明太白红杉的生长与生长季气温的相关性显著高于降水,即生长季的气温是太白红杉生长的限制因子。气候的变化作为制约太白红杉生境的重要因素,影响了太白红杉树木的生长,进而对NPP的变化产生了影响。树木年轮很好的检验了Biome-BGC模型模拟结果。     

太白红杉林径级和龄级结构的研究

在秦岭太白山,选取太白红杉3个林型组中的8种林型,设置20个样地,用样方分析法进行调查,共做样方180个,主要分析了太白红杉8种林型的径级和龄级结构及其密度变化规律等,根据它们的径级和龄级结构表现特征,划分为3种类型,结果表明用径级和龄级对太白红杉林进行客观描述存在着一致性,太白红杉年龄均值浮动区间的大小,说明太自红杉林种群在发育上存在着时间差异,还对造成太白红杉8种林型的这一径级和年龄结构的形成原因进行了探索,提出了相应的保护策略。     

1958-2008年太白山太白红杉林碳循环模拟

太白红杉(Larix chinensis林主要分布于我国秦岭太白山的林线位置,对气候变化的响应十分敏感.为了定量分析太白山太白红杉林在气候变化背景下的碳循环特征,基于模型(MTCLIM)模拟的温度和降水数据,应用植被动态过程模型(LPJ-GUESS)模拟了太白山南北坡1958-2008年太白红杉林的净初级生产力(NPP)、生物量和净生态系统碳交换量(NEE).结果表明:1)太白红杉和巴山冷杉(Abies fargesii)的NPP和生物量在太白红杉林占有优势,太白红杉的NPP和生物量均大于巴山冷杉.1958-2008年间太白红杉南北坡NPP的平均值为0.38 kgC·m-2·a-1,巴山冷杉为0.25 kgC·m-2,a-1,两者之和占整个太白红杉林NPP的86％;1958-2008年间太白红杉南北坡生物量的平均值为2.91 kgC/m2,巴山冷杉为2.02 kgC/m2,两者之和占太白红杉林生物量的94％.2)太白红杉和巴山冷杉的NPP均表现为北坡大于南坡,且南北坡均有逐年增加的趋势,北坡的增幅小于南坡,所以太白山南北坡太白红杉林的NPP差异有逐年减少的趋势.3)太白红杉生物量的年际波动较大,南北坡呈交替上升趋势,南坡的平均值(2.94 kgC/m2)大于北坡(2.89 kgC/m2).巴山冷杉生物量的年际波动相对较小,北坡生物量水平大于南坡.4)1958-2008年南北坡太白红杉林平均NEE均为-0.023 kgC·m-2·a-1,表现为碳汇.南北坡碳汇水平均呈逐年增加趋势,南坡的增加幅度(0.91 g·m-2·a-1)大于北坡(0.42 g·m-2·a-1).以气候和CO2为驱动因子对太白山太白红杉林的长期碳循环动态做了定量分析,从机理上揭示气候变化与生态系统碳循环的关系,还需要做进一步的野外观测和控制实验研究.     

封面说明

正图片由西北大学城市与环境学院秦进、高娜等于2014年10月拍摄于陕西省秦岭主峰太白山自然保护区.太白山地处陕西秦岭中段,是秦岭山脉的主峰,海拔最高处3771.2 m,对全球气候变化极为敏感.太白红杉是落叶松属红杉组分布最东界的种,为国家二级保护植物,现仅分布于我国秦     

濒危植物太白红杉种群年龄结构及其时间序列预测分析

为了阐明太白红杉(Larix potaninii var.chinensis)种群的年龄结构和未来发展趋势,合理保护现有资源,在太白山地区调查了 29个样地(10 m×10m),对处于不同生境的 5个种群的年龄结构、静态生命表和时间序列预测进行了分析。种群年龄结构分析表明,各种群个体数量主要集中于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ龄级(个体数量比重占68.64％),幼、老龄个体数量较少。受所处生境条件影响,不同种群年龄结构特点不同:海拔较低的种群(B)由于水热条件适宜,林内有林窗出现,幼龄级个体数相对丰富;而其他种群由于幼龄个体严重缺乏,衰退趋势明显。太白红杉不同种群生命表和存活曲线的分析表明,尽管所处的生境差异较大,但存活曲线基本属于Deevey Ⅲ型,种群偏离典型存活曲线的程度与幼苗缺乏程度有关,一般V-Ⅸ龄级死亡率较高。时间序列分析表明,在未来20、60、100和200年中,各太白红杉种群均会呈现老龄级株数先增加后减少的趋势,种群稳定性维持困难。太白红杉种群年龄结构和动态趋势与银杉(Cathaya argyrophylla)等其他濒危植物比较,导致种群衰退的原因相似:在郁闭的林下种子萌芽和幼苗生长困难。应该利用太白红杉喜光、耐旱和中老年个体产种量丰富的特性,对现有太白红杉林分实行就地保护,合理抚育管理。低海拔地区,应适当间伐非目的树种     

太白红杉群落优势种的生态位研究

应用Levins和Shannon-Wiener生态位宽度指数及Pianka生态位重叠指数,研究了太白红杉群落12个优势种的生态位宽度和生态位重叠。结果表明,乔木层中太白红杉的生态位宽度最大,对高海拔地区的环境适应能力较强,巴山冷杉对的低海拔地区的环境适应能力较强;灌木层中香柏的生态位宽度最大,华西忍冬、华西银腊梅、太白忍冬次之,头花杜鹃的生态位宽度最小。乔木层中太白红杉与巴山冷杉的生态位重叠较大,但二者只在低海拔分布范围有重叠;灌木层头花杜鹃的分布范围较大,与其它3个种的生态位重叠也最大,另外3个种的生态位重叠较小;草本层中毛状苔草、羊茅和嵩草的生态位重叠较大,而大叶碎米荠和太白银莲花的生态位重叠较小。     

秦岭太白红杉群落特征及其物种多样性的研究

选择太白红杉群落分布集中的太白山、长安光头山、玉皇山和冰晶顶等4个地段,设计18个样地,用样方法进行调查,共作样方280个。分析了太白红杉群落的种类组成、区系特点、群落外貌、垂直结构和水平结构等群落学特征,并对该群落的环境概况进行分析,计划了不同地段上群落的频、盖度指标和不同层次上的Shannon-Wiener指数,Simpson指数、Pielou指数和种间相遇指数。结果表是,太白红杉主要分布于秦岭海拔2800－3500m的高海拔山地,群落组成种类约85种,北温带分布属占优势,地面芽植物种类多,数量大,是该群落的优质层片。乔木层为太白红杉单优组成,平均高度约8．6m,多样性指数0．207－0．420,灌木层H值为1．779－2．363,草本层H值最高,为2．122－3．025。本研究为太白红杉可持续利用和保护提供了有益的参考。     

太白山太白红杉种群空间分布格局研究

针对研究区太白红杉种群分布特点,设置了15个20 m×20 m样地,采用离散分布理论拟合和聚集强度测定方法,对太白红杉种群空间分布格局进行了比较分析.太白红杉种群空间分布格局属于聚集型,在25m²和100m²面积上聚集强度较大.随海拔上升,聚集强度降低;在分布下限地区,聚集最强的尺度较小,中下部地区较大;阴坡的种群分布聚集强度大于阳坡.随着年龄增加,种群分布由聚集型向随机型过渡,强度减弱;聚集性最强的格局尺度在幼、老龄期为150m²,中龄期则为100m².分布格局受生物学特性、年龄阶段、群落组成、环境因素等影响.在未来保护与利用中,低海拔和阴坡应该适度间伐乔木层非目的树种;在高海拔和阳坡地区,适度间伐灌木,促进群落内团块状更新;育林作业面积应该与聚集性最强的面积相适应.     

太白山土壤淡色丝孢真菌群落多样性及生态位

从秦岭太白山南、北坡采集的40个土壤样品中分离纯化得到土壤淡色丝孢真菌16属,利用物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、均匀度、生态位宽度及生态位重叠等指标对太白山南、北坡不同林带土壤淡色丝孢真菌的群落结构进行了研究.结果表明：土壤淡色丝孢菌各物种在南、北坡各林带中的分布具有明显的环境梯度格局.海拔和植物林带类型是决定太白山土壤淡色丝孢菌分布的主要因素.淡色丝孢真菌物种丰富度和多样性指数随着海拔的升高呈明显降低的趋势;群落的均匀度随海拔的升高呈一定的升高趋势,但规律不明显.对淡色丝孢菌各物种的生态位研究结果表明,太白山南、北坡青霉属、曲霉属、轮枝孢属、拟青霉属、枝顶孢属等物种生态位宽度值较大,与其他各属的生态位重叠较高,说明上述各属真菌在太白山南、北坡分布较广泛.而单端孢属、粘帚霉属、绿僵菌属的生态位宽度较窄,与其他各属的生态位重叠较小,说明这些属的真菌分布受海拔高度及植被类型的影响较大,仅在某些特殊林带中出现.     

独叶草种群年龄结构及动态分析

对太白山不同生境条件下的独叶草种群年龄结构、生命表及存活曲线进行了研究,结果表明,不同生境的独叶草种群在3～6年生阶段个体数量最多。幼年个体和老年个体数量较少,生命表中。幼龄级的dx、qx、Kx等为负数,可以反映种群幼龄个体缺乏程度．以无性繁殖独叶草不同与以有性生殖为主的植物,它可产生不同龄级的无性系分株,幼龄个体少的年龄结构并不代表种群必然衰退．随海拔升高,种群密度增加,个体寿命延长,反映了种群在适应性方面的调整．独叶草种群根状茎生存于腐殖质层中,仅有叶片露出地面;种群所在的牛皮桦、巴山冷杉和太白红杉群落人为干扰较少。生境相对稳定,种群可以长期维持．对种群保护应注重所处的环境及森林群落保护。     

秦岭太白红杉种群结构与动态的研究

在秦岭太白山、光头山、玉皇山和冰晶顶等4个地段分别设置了4个样地,用样方法对太白红杉种群进行了调查.共做样方280个.分析了太白红杉的群落学特征、径级结构及其密度变化规律;编制了太白红杉的静态生命表;绘制了存活曲线和死亡曲线;从多角度研究了太白红杉种群的动态变化规律结果表明该种群存活曲线趋向于Deevey-Ⅱ和Ⅲ之间,高径级种群趋向于稳定,低径级种群则反之.幼年个体补充不足,严重影响着该种群的生存和发展.     

秦岭太白山北坡蝗虫的群落结构

在秦岭太白山北坡23个样地内采集到蝗虫2总科7科25属34种。应用数量分类、多样性指数及相似性分析方法对太白山北坡蝗虫群落垂直分布样方资料进行了分析。应用数量分类法可将蝗虫群落按植被类型分为8种,即农耕带、栓皮栎林带、锐齿栎林带、辽东栎林带、桦木林带、冷杉林带、落叶松林带、高山草饲带。太白山蝗虫群落垂直分布规律明显。其中高海拔（如高山草甸带）的蝗虫种类数和多样性明显低于中低海拔,中低海拔（锐齿栎林带）蝗虫种类和多样性指数最大。但低海拔的农耕带人为干扰大,植被较单一,蝗虫优势种的优势度大,蝗虫密度大,而种类数较少。