不同海拔长白山岳桦的生理变化

通过分析长白山国家级自然保护区内不同海拔(A1:1700 m, A2:1800 m, A3:1900 m, A4:2000 m, A5:2050 m)梯度岳桦叶片中各种生理指标含量的变化,探讨了林线树木适应高山环境的生理机制.结果表明:随着海拔的升高,比叶面积(SLA)显著减小,A5与A1相比下降了35.90%,差异达到显著水平;叶绿素含量随海拔梯度升高而降低,但叶绿素a/b比值(Chla/Chlb)和Car的相对含量(Car/Chl)随海拔梯度升高而增加;在海拔1900 m左右,MDA含量和MP均处于最低水平,各种酶的活性均为最低;当海拔超过2000 m,接近森林分布的界限时,MDA含量和MP升高,并达到最大值,各种酶的活性都出现了一定程度的下降.综合本次研究表明, 在海拔1900 m比较适合岳桦的生长;海拔超过2000 m,岳桦体内生理抗性下降,不利于岳桦的生长发育,因此高海拔限制了岳桦的分布.     

退化中的长白山西坡灌木苔原优势种分布差异

长白山苔原带植被正在发生显著变化,灌木苔原中灌木植物分布范围萎缩,重要值下降。通过样方调查数据,分析灌木苔原中优势种的变化,灌木分布格局和灌木群落结构特征沿海拔的差异,旨在揭示长白山灌木苔原退化的区域差异,为明确其退化机理提供基础数据。研究表明:(1)长白山西坡灌木苔原退化严重,多种草本植物已经侵入,并成为优势种。目前7个优势种中灌木仅占2席,草本植物占据5席,与1979年的样方调查结果相比灌木优势种的数量和地位都明显下降。7个优势种均为聚集分布,各优势种分布呈现斑块化、分离化,统一的灌木苔原面临解体;大部分灌木苔原群落中,出现了草本层,苔原带下部灌木苔原中草本层高于灌木层,物种组成和群落形态接近草木苔原。(2)灌木在各海拔均仍有广泛分布,但其空间分布格局明显不同。在海拔2300m以下,灌木的分布产生较强的聚集现象,特别是在海拔2100m以下这种聚集分布现象更为突出;在海拔2300m以上灌木的聚集程度较弱。(3)长白山西坡灌木苔原退化的区域分异明显,在海拔2100m以下灌木苔原退化严重,成为草-灌苔原;在海拔2100—2300m之间,灌木苔原退化较严重,成为灌-草苔原;在海拔2300m以上,退化较轻,仍为灌木苔原。由此推断,长白山西坡灌木苔原的退化机理应包括两个方面:草本植物入侵,种间竞争导致灌木退化,以及环境变化导致灌木退化,二者皆可能是全球气候变化的结果。     

长白山红松和鱼鳞云杉在分布上限的径向生长对气候变暖的不同响应

用树木年代学方法研究了近50年来气候变化对长白山自然保护区两种广泛分布的重要乔木树种红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)分布上限树木径向生长的影响, 发现红松年轮宽度具有与温度升高相一致的趋势, 而鱼鳞云杉年轮宽度则出现随温度升高而下降的“分离现象”。对水热条件的正响应是分布上限红松年表与温度保持一致的关键: 生长季的温度和降水的增加对上限红松的生长有促进作用, 且二者对树木生长的有利效应有相互促进的现象; 生长季的延长也有利于红松的生长。升温导致的水分胁迫是造成上限分布的鱼鳞云杉年轮宽度与温度变化趋势相反的重要因素: 分布上限的鱼鳞云杉年表与大多数温度指标均呈负相关关系; 随着温度升高, 年表与年降水量尤其是春季降水量的相关性逐渐由负转正; 各月的高温以及生长季中后期的少雨是形成上限鱼鳞云杉窄轮的主要气候因素, 而较低的各月温度以及生长季后期充足的降水则有利于上限鱼鳞云杉的生长; 此外, 生长季长度没有变化也可能是造成鱼鳞云杉年表序列对温度变化敏感性下降的重要因素。     

长白山土壤微生物群落结构及酶活性随海拔的分布特征与影响因子

长白山是由火山喷发形成的山地生态系统,是研究生态系统重建和演替过程的天然实验室。以长白山西坡垂直带中的亚高山针叶林带、亚高山岳桦林带、高山草甸带、高山苔原带土壤为研究对象,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)和微孔板法分别测定土壤微生物群落结构及酶活性,探讨(1)长白山西坡微生物群落结构及酶活性沿海拔的分布特征;(2)垂直带植被因子、土壤因子对微生物群落结构及酶活性的影响。结果表明:土壤有机碳、全氮、全磷含量均随海拔升高先增加再减少,有机碳和全氮最高值出现在岳桦林带;随海拔升高,土壤微生物总PLFA和各类群微生物PLFA呈现出先增加后减少的变化特征,表现为亚高山岳桦林带亚高山针叶林带高山草甸带高山苔原带;在对土壤微生物总PLFA的贡献率上,表现为细菌真菌放线菌,G~-G~+;微生物PLFA相关性方面,细菌、放线菌、G~+、G~-之间的关联性较大,真菌与这四者之间的关联性较小;土壤全氮含量与各微生物类群均表现为显著正相关,而C/N则与各微生物类群均表现为负相关,二者是调控土壤微生物沿海拔变化的主要因子;土壤水解酶βG和AP活性随海拔升高而逐渐增加,其中AP活性对高山苔原带生态系统表现出很好的响应;土壤含水量、C/N和土壤温度是调控土壤酶活性垂直变化的主要因子;高山苔原带草甸化过程对土壤含水量、全磷含量、水解酶AP活性产生重要影响,而对土壤微生物PLFA含量和其他酶活性影响不大。长白山垂直带土壤微生物群落结构和酶活性除了受到土壤环境因子和水热条件的影响,还与植被群落组成及凋落物性质具有紧密联系。     

海拔梯度对长白山北坡岳桦水分利用效率的影响

以分布于长白山北坡海拔1800～2050 m的岳桦林为对象,以叶片碳稳定同位素(δ13C)值作为岳桦长期水分利用效率指示值,探讨海拔梯度对岳桦林水分利用效率的影响.结果表明:随海拔升高,岳桦林土壤体积含水量、比叶质量极显著增加,而叶片含水量和土壤温度显著降低;岳桦叶片δ13C值与海拔呈极显著正相关,增幅为1.013‰·(100 m)-1,与土壤体积含水量、比叶质量呈显著正相关,与生长季土壤平均温度、叶片含水量呈显著负相关.温度不是长白山林线的唯一限制性因子,海拔梯度上水热条件的差异及其交互作用可能造成岳桦生长期间的生理干旱.     

长白山南坡苔原植被的特殊性及坡向间差异性分析

以长白山苔原带南坡植被为对象,通过植被调查,与北坡和西坡植被进行比较,研究长白山苔原植被因坡向差异导致的不同植被变化模式。结果显示:(1)长白山苔原南坡植被中灌木处于优势地位,与北坡、西坡情况一致。但在物种组成上,各坡向差异明显,为中度不相似水平;(2)在生物多样性、多度、盖度等群落特征上,南坡与西坡的差异较大、与北坡相似性较强;(3)在物种多样性的空间分布上,南坡与北坡相同,即随海拔升高呈单峰变化且峰值出现在中部,与西坡物种多样性随海拔升高呈单调递减的趋势完全不同。表明不同群落抗干扰能力以及所受干扰程度存在差异,北坡处于演替中后期,较为稳定,抗干扰能力更强。南坡因受干扰强度较小,植被处于较稳定状态;(4)长白山苔原各坡向植被变化差异较大。南坡和北坡的植被相对稳定,与西坡草本植物强烈上侵明显不同。长白山苔原带植被的坡向差异源于各坡向的本底差异、环境差异以及对全球气候变化的差异性响应,是火山、强风干扰下植被演替与响应气候变化的植被变化共同作用的结果。     

长白山岳桦种群过渡带位置的研究

在长白山北坡,由于水、热条件及其组合的垂直分异,植被形成了完整的垂直带谱．从表观上看,各植被带间存在明显的过渡带,但由于多种因素的影响,过渡带的位置确定比较困难,文中采用梯度取样方法,应用分形分析、种群分布格局分析和种间竞争分析对海拔1400～2200m的岳桦种群过渡带进行了定量研究,结果表明,岳桦种群在海拔1650m附近与云冷杉林形成一个森林过渡带;在海拔2080m附近与高山苔原形成一个林线过渡带。     

长白山南坡苔原植被的特殊性及坡向间差异性分析

以长白山苔原带南坡植被为对象,通过植被调查,与北坡和西坡植被进行比较,研究长白山苔原植被因坡向差异导致的不同植被变化模式。结果显示：（1）长白山苔原南坡植被中灌木处于优势地位,与北坡、西坡情况一致。但在物种组成上,各坡向差异明显,为中度不相似水平;（2）在生物多样性、多度、盖度等群落特征上,南坡与西坡的差异较大、与北坡相似性较强;（3）在物种多样性的空间分布上,南坡与北坡相同,即随海拔升高呈单峰变化且峰值出现在中部,与西坡物种多样性随海拔升高呈单调递减的趋势完全不同。表明不同群落抗干扰能力以及所受干扰程度存在差异,北坡处于演替中后期,较为稳定,抗干扰能力更强。南坡因受干扰强度较小,植被处于较稳定状态;（4）长白山苔原各坡向植被变化差异较大。南坡和北坡的植被相对稳定,与西坡草本植物强烈上侵明显不同。长白山苔原带植被的坡向差异源于各坡向的本底差异、环境差异以及对全球气候变化的差异性响应,是火山、强风干扰下植被演替与响应气候变化的植被变化共同作用的结果。     

长白山森林景观边界动态变化研究

通过野外调查、遥感和地理信息系统相结合的方法来研究长白山森林景观边界的动态变化规律,并通过相关性分析,探讨了长白山森林景观破碎化过程和景观边界指数变化的关系。首先对遥感影像进行计算机分类,其次,构建了描述景观边界的指标体系,再次,从景观边界的长度、密度、对比度、形状和多样性5个方面,对长白山森林景观边界的动态在景观类型尺度和景观尺度上进行分析。结果表明,在20多年的时问内,苔原面积减少了3694．8hm^2,云冷杉林的面积减少了130482．03hm^2,阔叶红松林面积增加了41610．4hm^2,岳桦林面积增加了66978hm^2．由于森林砍伐和毁林造田以及其它人类活动(如旅游)的影响,长白山森林景观的破碎化程度趋于增加,景观边界形状趋于复杂景观破碎化过程和景观边界指数变化的相关性分析证实了可以用景观形状指数(LSI)、对比度加权边界密度(CWEI))、边界加权总长度(TEGT)、加权景观形状指数(LSI-WGT)的变化来指示森林景观的破碎化程度。景观边界形状指数的大小还可以用来反映人类活动对景观的影响程度。最后,针对目前长白山森林景观破碎化程度趋于增大的情况,建议采取积极措施,防止长白山森林景观的进一步破碎化,以便更好地保护天然林。     

基于地形因子的长白山高山苔原土理化性质空间差异

为说明长白山高山苔原土壤理化性质的空间差异,并为反演长白山高山苔原变化过程提供基础数据,在长白山苔原带选取132个土壤采样点,提取海拔、坡度、坡向、坡位4个地形维度;测定13项土壤理化指标,对其进行变异分析、相关分析及因子分析;对土壤理化指标与地形维度进行回归分析和冗余分析。结果表明:(1)长白山高山苔原土的有机质和速效养分含量均较高,有机质含量为22.96%;土壤偏酸性,p H平均值为4.86;去除砾石后土壤颗粒组成中,粉粒含量最高,沙粒次之,黏粒再次。各理化性质指标之间存在较高的相关性,经过因子分析,将13个理化性质转化为无机养分供应因子、颗粒组成因子、有机养分供应因子。(2)海拔主要影响土壤的养分供应因子,包括无机养分和有机养分,在研究区海拔范围内(2049~2239 m),与养分含量呈正相关;坡度主要影响土壤的有机养分供应因子,与养分含量呈负相关;坡位主要影响颗粒组成因子。(3)冗余分析结果表明,海拔、坡度、坡向、坡位4个地形因子能解释42.8%的土壤理化性质变化,第一轴解释了28.2%的变化信息,第二轴解释了14.6%的变化信息。在长白山苔原带,影响土壤理化性质空间分异的主要地形因子是海拔和坡度。     

巨伞钟报春繁殖策略随海拔梯度的变异

巨伞钟报春(Primula florindae)是报春花属(Primula)的一种二型花柱植物,为青藏高原地区特有种。该研究于巨伞钟报春自然种群在色季拉山的分布下限(3 100m)至上限(林线4 350m)沿海拔梯度设立5个远离人为活动干扰的样点,并选取开花物候、花部结构性状、传粉昆虫、性分配、自然结实5个繁殖表征性状,通过分析比较不同海拔梯度样点的繁殖表征性状之间的差异,明确巨伞钟报春繁殖性状对海拔变化的适应策略,并探讨未来气候变化对巨伞钟报春的分布格局可能产生的影响。研究发现:(1)巨伞钟报春始花时间最早为中海拔种群,其次是低海拔种群,最晚为高海拔种群,而且随海拔高度上升,巨伞钟报春两种表型的花寿命均显著延长;花部结构面积显著增大;访花昆虫种类减少;性分配倾向于偏雌分配,各性状对于不同海拔之间异质环境的适应可能是巨伞钟报春在各海拔繁殖策略上表现出差异的主要原因。(2)随着海拔的上升,巨伞钟报春的开花数显著减少,但虫食数与虫食率也显著降低,最终不同海拔有效座果数和结籽数均无显著差异,表明巨伞钟报春通过应对不同环境形成相应的繁殖策略,在不同海拔均能保证恒定的繁殖成功率,并维持种群的稳定。(3)气候变化将会对巨伞钟报春的分布产生深远影响,其分布下限可能发生上移,但更高海拔地区现有的砂壤环境不适于巨伞钟报春的生长,且传粉昆虫在气候变化综合作用下的时空变异尚不明确,致使其分布上限上移空间有限。研究推测,未来100年内,巨伞钟报春的分布下限可能上移至其现今分布格局的中海拔地区,造成其分布区域缩小。     

长白山北坡与西坡岳桦种群差异分析

本研究通过植被调查,从密度、胸径、树高、树龄、世代和种群分布格局等方面分析长白山北坡与西坡岳桦(Betula ermanii Cham.)种群的坡向差异及随海拔变化的坡向差异,探讨植被坡向差异的干扰因素。结果显示,整体上北坡岳桦种群胸径、二代木比重显著大于西坡,一代木比重则相反,说明尽管西坡生境优于北坡,但西坡植被演替落后于北坡,同时受干扰的因素多于北坡。北坡与西坡岳桦种群特征随海拔变化的趋势存在统一性,岳桦种群密度随海拔的升高均呈"单峰"型变化;其中北坡岳桦胸径、树高、树龄、二代木比重随海拔升高逐渐减小,种群空间分布格局呈聚集-随机-聚集变化趋势,说明在较低和较高海拔岳桦只能占据部分生境,符合一般山地植被特征。西坡岳桦树龄、树高随海拔波动减小,种群呈聚集分布;同时不同海拔的岳桦种群特征坡向差异也不同,海拔1600～1700 m,西坡岳桦胸径、树高、树龄小于北坡,而种群密度大于北坡;海拔1800～2100 m,西坡岳桦胸径、树高、树龄大于北坡,而种群密度小于北坡。研究结果说明西坡的干扰随海拔呈随机性,具有风干扰的特征,推测除已知的火山喷发、火山灰侵蚀干扰以及生境条件差异外,风干扰也是产...     

利用GIS和RS确定长白山自然保护区森林景观分布的环境范围

在对遥感数据进行景观分类和对环境因子进行空间表达基础上,在地理信息系统的支持下,确定长白山自然保护区森林景观分布的环境(包括年均温、年降水量、坡度和坡向)范围．结果表明。从苔原、岳桦、云冷杉到阔叶红松林,最适海拔高度范围依次为1780-2212、1705-1956、1042-1625、823-1184m;最适温度范围分别为-4．75～-2．40℃、-3．42～-2．07℃、-1．49-1．39℃、0．71-2．37℃;最适降水范围分别为1034～1110、1014-1060、883-1017、824-925mm;长白山自然保护区的森林景观主要分布在平、缓坡地上,并与坡向关系密切。苔原在各个坡向上均有分布。且在各个坡向上分布面积的变化不大;岳样、云冷杉林、阔叶红松林、山杨白样林主要呈现北、西北向分布,其次为东北、西向分布;落叶松林主要为东北向分布。其次为东和北向分布;疏林主要为西向分布,其次为西南、西北和南向分布;风倒区主要为西、西南、西北向分布。     

长白山不同海拔岳桦非结构碳水化合物含量的变化

 通常认为, 随着林木不断接近其海拔分布极限, 光合作用产量不断下降, 导致碳水化合物供应不足(碳供应限制), 或者低温限制了碳投资(生长限制)。植物组织内非结构性碳水化合物(Nonstructural carbohydrates, NSC)的含量反映了植物碳供应与碳吸收的平衡。为了检验“碳供应限制”和“生长抑制”假说, 我们对长白山海拔1 700~ 2 050 m的自然生境下生长的岳桦(Betula ermanii)的叶片和枝条组织的NSC含量进行了比较。结果表明: 岳桦叶片的NSC含量随海拔升高变化不显著, 枝条的NSC含量随海拔升高显著增加; 叶片和枝条中淀粉含量与可溶性总糖含量的比值均随海拔的升高而减小; 林线附近的岳桦林木不存在碳水化合物供应不足的问题, 这在一定程度上表明生长限制导致长白山岳桦林线的形成。     

长白山苔原带昆虫群落组成与时间动态

【目的】苔原是一种极地景观类型,本研究调查了长白山苔原带昆虫的物种组成与时间动态,以期为苔原带昆虫保护以及昆虫与苔原植物协同进化研究提供基础依据。【方法】2005-2007年每年6-9月,在长白山北坡、西坡苔原带利用网捕、灯诱、巴氏罐法采集昆虫标本。【结果】2005-2007年从长白山苔原带共获得昆虫标本4 634头,隶属于11目105科550种,其中鳞翅目、鞘翅目、膜翅目、双翅目的种类和个体数量较为丰富,这4个类群的物种数与个体数的最高峰都出现在7月份。对应分析显示,鳞翅目昆虫对7月份,鞘翅目昆虫对8和9月,膜翅目和双翅目昆虫对6月的适应性较强。苔原带7月份昆虫的物种数(382种)、个体数(2 571个个体)和多样性指数(4.673)都最高,物种数和个体数在9月份最低,仅22种265个个体。不同月份昆虫的物种数与个体数之间呈显著正相关(R=0.992)。不同月份间昆虫的相似性低(相似性系数＜0.20)。【结论】长白山苔原带昆虫多样性较低,7月为昆虫的活跃高峰期,9月昆虫的个体数和物种数均较少。鳞翅目昆虫的物种最丰富,对7月份气侯的适应性相对较强,鞘翅目对季节变化的适应能力强于其他类群,在维持苔原带生态平衡中起着重要作用。     

长白山北坡岳桦种群结构及动态分析

以“空间代时间”的方法 ,以种群径级结构代替年龄结构 ,采用静态生命表、生存分析和空间格局分析方法 ,探讨了长白山北坡不同海拔分布的岳桦种群的结构和动态规律。结果表明 ,在海拔 180 0、190 0和 2 0 0 0m ,随海拔升高 ,岳桦种群密度增大 ,径级分布范围减小 ,种群存活曲线由DeeveyⅡ型过渡到DeeveyⅠ型 ,种群由稳定型过渡为增长型 ,说明岳桦种群由低海拔向高海拔 ,群落处于不同的演替和发展阶段。而且随着岳桦径级的增大 ,其分布格局由集群分布过渡到随机分布。     

长白山北坡林线灌木草本植物与岳桦的动态关系

本文以长白山北坡林线为研究区,调查125个样方内岳桦种群的径级结构与林线灌草植物的生态重要值。采用常规统计和聚类方法分析岳桦种群与8种常见灌草植物的动态特点,采用典型与单因子相关分析岳桦动态与林线灌草植物的变化关系。结果表明岳桦种群扩张带动林下灌草的相继移动,林线上侵不仅是单一乔木的变化,而是森林群落向苔原群落的入侵,从空间上挤占生态位的过程。另外,这种替代中各个成分变化也存在差异,由于各种植物在群落中的地位和生态竞争力的区别,在替代过程中不同植物变化也具有明显的异步性。     

长白山苔原植被变化对土壤呼吸影响研究

气候变化导致长白山苔原由灌木苔原向灌草苔原演化,对土壤呼吸及碳循环造成了重要影响。为了明确植被变化对苔原土壤呼吸的影响,该研究选取了长白山苔原典型的群落,测定分析了不同草本植物盖度下的土壤呼吸的季节动态变化及差异。结果表明：(1)在生长季,3个群落下不同变化阶段样地的土壤呼吸速率均有明显的动态变化,均呈单峰型变化特征;草本植物盖度增加没有改变土壤呼吸的季节动态变化趋势。(2)草本植物盖度增加对土壤呼吸速率有显著影响,随着草本植物盖度的增加,土壤呼吸速率也逐渐增大。(3)不同植物群落下土壤呼吸不同,在草本植物盖度相同的条件下土壤呼吸速率依次为：牛皮杜鹃 小叶章群落>牛皮杜鹃 地榆群落>笃斯越桔 苔草群落。(4)不同群落草本植物盖度增加对土壤呼吸的增速效应不同,牛皮杜鹃 小叶章群落的土壤呼吸增速最快,笃斯越桔 苔草群落的次之,牛皮杜鹃 地榆群落最小;草本植物盖度的增加也使3个群落之间土壤呼吸的差值出现明显的变化。     

贡嘎山东坡的鸟类多样性和区系

经过7年5次野外系统调查并综合有关文献,贡嘎山东坡分布有鸟类336种,其中,留鸟204种(60.7%),夏候鸟89种(26.5%),冬候鸟18种(5.4%),旅鸟25种(7.4%);东洋界物种205种(61.0%),古北界物种105种(31.3%),广布种26种(7.7%);雀形目Passeriformes鸟类245种(72.9%);繁殖鸟类293种(87.2%)。本地区有国家Ⅰ级重点保护鸟类3种,国家Ⅱ级重点保护鸟类29种;横断山-喜马拉雅地区特有鸟类53种;CITES附录Ⅰ鸟类3种,附录Ⅱ鸟类25种;世界自然保护联盟濒危物种红色名录濒危鸟类1种,易危鸟类2种。研究发现,东洋界物种的海拔分布下限平均、上限平均、中点平均和海拔跨度平均都低于古北界物种,但仅海拔分布中点平均和上限平均差异有统计学意义(P0.05),体现了东洋界和古北界物种对高海拔环境适应能力的不同可能与其不同的生物地理演化历史有关;东洋界占优势的特有种(51/53)海拔分布下限平均、中点平均和上限平均显著高于非特有物种,体现出东洋界特有种对高山环境的适应也许与其特有化过程有关。贡嘎山东坡鸟类丰富度在中海拔1 800~2 800 m的落叶阔叶混交林和针阔叶混交林中最高,在高海拔和低海拔物种丰富度较低,物种丰富度呈中峰模式,鸟类生态群落随植物群落结构变化而呈现一定的垂直生态替代规律。     

穿越云间花园(一) 花的盛会 虫的大餐 人的眼福

<正>长白山是复合式"盾型"的休眠火山,熔岩覆盖面积1.4万平方公里。长白山火山锥体从海拔700多米的熔岩台地上拔地而起,相对高差达2000米。从山麓至山顶数十公里依次展现着红松阔叶混交林、云冷杉林、亚高山岳桦林和高山苔原(又称高山冻原)四大植被类型的带状垂直分布,浓缩了从中温带到北极寒带数千公里的生物景观,成为欧亚大陆北半部山地生态系统的典型代表和具有世界意义的自然综合体。