大兴安岭北坡多年冻土区植物群落分类及其物种多样性对冻土融深变化的响应

气候变化背景下冻土环境对地上植物群落的影响备受关注。鉴于此,选择了大兴安岭北坡作为研究区,应用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析法(CCA)对大兴安岭北坡不同冻土融深的30个样地进行了群落分类,分析了物种多样性对冻土融深的响应。结果表明,1)研究区30个沟谷冻土样地植物群落可划分为3个群丛组,TWINSPAN的分类结果很好的反映了群丛组的分布与冻土融深的关系,即随着冻土融深由浅变深,群落由柴桦(Betula fruticosa)+狭叶杜香(Ledum palustrevar.angustum)-苔草(Carex subpediformis)群丛组逐渐过渡到柴桦(Betula fruticosa)-苔草(Carex subpediformis)群丛组和柴桦(Betula fruticosa)+细叶沼柳(Salix rosmarinifolia)-苔草(Carex subpediformis)群丛组,并在CCA二维排序图上得到了验证;2)地上植物群落的物种多样性指数随着冻土融深的增加表现出先上升后下降的单峰变化趋势;在50cmPMD≤150cm时,物种多样性指数较高。研究结果对冻土区的森林管理以及生物多样性保护具有一定地指导意义。     

大兴安岭北坡多年冻土区植物生态特征及其对冻土退化的响应

多年冻土和植被是寒区生态系统的重要组成部分。随着全球气候变暖,多年冻土逐渐退化,导致土壤水分以及有机质含量降低,进而对地上植被产生影响。对大兴安岭北坡多年冻土区植物生态特征及其对冻土退化的响应进行了研究。结果表明,调查的30个多年冻土区共有85种植物,隶属于29个科,55个属。其中,蕨类植物1种,占种组成的1.2%;裸子植物1种,占种组成的1.2%;被子植物83种,占种组成的97.6%。在4种生活型中,以地面芽植物的种类最多,为51种,占植物种数的60%;地下芽和高位芽植物次之,分别为12和19种,分别占14.1%和22.4%;地上芽植物较少,为3种,占3.5%。在4种水分生态类型中,以中生植物种类最多,为50种,占植物种数的58.8%;湿生植物次之,为26种,占30.6%;沼生植物为7种,占8.2%;旱生植物最少,为2种,占2.4%。冻土活动层厚度50—150cm范围内,植物的科、属、种数最多,其次是大于150cm范围的冻土区,活动层厚度较小(50cm)时,植物科、属、种数最少。随着活动层厚度的增加,即多年冻土退化,地面芽植物的物种数显著增加(P0.05),高位芽植物的物种数显著减少(P0.05),地上芽和地下芽植物的物种数随活动层厚度的变化不显著。随着活动层厚度的增加,沼生植物的物种数显著降低(P0.05),中生植物的物种数显著增加(P0.05),湿生和旱生植物的物种数随活动层厚度的变化不显著,群落植物组成从湿生逐渐向中生转变。     

气候变化对小兴安岭主要阔叶树种地上部分固碳速率影响的模拟

运用LANDIS Pro 7.0模型,模拟了2000—2200年小兴安岭地区10个阔叶树种地上部分生物量在当前气候条件和不同气候变化情景下的变化状况,并结合各树种的含碳率计算各树种的地上部分固碳速率.结果表明: 在模拟初始年份,水曲柳、黄檗、蒙古栎、春榆、色木槭的生物量低所占比例小,枫桦、白桦、山杨生物量较大所占比例较高.先锋树种白桦和山杨的固碳速率在模拟中后期出现先下降后上升的过程;其他阔叶树种的固碳速率变化规律较复杂,蒙古栎和紫椴的固碳速率在整个模拟阶段分别在-0.05～0.25和0.16～1.29 t·hm^-2·(10 a)^-1范围内波动,水曲柳、春榆、色木槭和枫桦的固碳速率在模拟中后期呈先上升后下降的趋势.在模拟的第2(2050—2100年)和第4阶段(2150—2200年),黄檗、黑桦在不同气候变化情景间的固碳速率存在显著差异,其他树种的固碳速率在不同气候条件间无显著差异.小兴安岭地区阔叶树种地上部分固碳速率对未来气候的敏感性存在差异.不同气候变化情景的不确定性对大多数森林乔木树种地上部分固碳速率不会造成显著差异,且气候对森林固碳速率的影响存在时滞效应.     

大兴安岭白桦-兴安落叶松林火烧迹地林下植被群落恢复过程的动态分析

火干扰在森林生态系统的发育过程中起到重要作用,直接影响着森林生态系统的物种组成、结构稳定性和物种多样性。本文通过调查大兴安岭兴安落叶松(Larix gmelinii)-白桦(Betula platyphylla)林林下植被,采用空间序列代替时间序列的研究方法,分析了大兴安岭北方针叶林火烧迹地林下植被的恢复过程。研究表明:1)在灌木层和草本层中林分结构的变化主要表现在一些旱生物种与中湿生物种的替代过程;2)物种多样性随着群落演替顺序未呈现连续增加趋势。在草本层,物种丰富度指数呈先上升后下降的单峰型变化趋势,在火烧后5~8年达到一个峰值,随着进一步的演替有所下降;物种多样性指数也表现出类似的单峰型变化趋势,在火烧后的第5年达到最大值,15年左右开始趋于平稳,20年左右达到一个较为稳定的数值;物种均匀度指数在火烧后5年左右达到最低值,随后上升并最终趋于平稳。在灌木层,物种多样性指数的变化趋势基本与草本物种相同,但滞后于草本群落3~5年;3)林下层的生物量随恢复年份呈指数增加,到25年时生物量达10.5t·hm-2。