西双版纳热带湿性季节雨林生物量及其分配规律研究

 本文采用标准木回归分析法(乔木层、木质藤本)和样方收获法(灌木层、草本层)研究了西双版纳湿性季节雨林生物量及其分配规律。群落总生物量为360.909t·hm-2,其在各层的分配为：乔木层352.563t·hm-2(占群落生物量的97.69％)、灌木层4.737t·hm-2(占1.31％)、木质藤本3.108t·hm-2(占0.86％)、草本层0.501t·hm-2(占0.14％)。群落生物量绝大部分集中于乔木层。乔木层生物量的器官分配为：干241.270t·hm-2(占乔木层生物量的68.43％)、根69.614t·hm-2(占19.75％)、枝37.287t·hm-2(占10.57％)、叶4.392t·hm-2(占1.25％);乔木层生物量的径级分配主要集中于中等径级,胸径在20～80cm间的6个径级,生物量达255.460t·hm-2(占72.46％);生物量在乔木层中垂直分配为：Ⅰ亚层219.365t·hm-2(62.22％)、Ⅱ亚层107.743t·hm-2(30.56％)、Ⅲ亚层25.455t·hm-2(7.22％);生物量大于乔木层生物量0.5％的树种共计26种,其中大于5％的有番龙眼(Pometia tomentosa)(19.67％)、云南玉蕊(Barringtonia macrostachya)(5.44％)、千果榄仁(Terminalia myriocarpa)(5.27％),生物量种类分配反映出优势种明显的特点。乔木层叶面积指数为5.724。     

西双版纳热带季节雨林优势植物热值

为探讨西双版纳热带季节雨林植物热值的变化规律,用SDACM-Ⅲa型量热值仪测定了该群落不同层次37种优势植物不同器官干湿季节的热值。结果表明:西双版纳热带季节雨林各层优势种的平均干质量热值在17.05～20.23kJ.g-1,乔木、层间藤本、灌木、草本干质量热值分别为18.86～20.23、17.97～19.76、17.71～18.83和17.05～17.45kJ.g-1。各层优势种平均干质量热值在干湿季节均表现为:乔木层>层间藤本>灌木层>草本层。所有层次相同各器官平均干质量热值在器官间存在差异,但只有叶与根、枝之间差异显著(P<0.05);不同层次中的同种植物干质量热值在干湿季节差异均不显著(P>0.05);各层优势植物的干质量热值在干湿季节之间差异不显著(P>0.05)。     

西双版纳热带季节雨林集水区基流特征

利用西双版纳热带季节雨林集水区1996--2006年日径流序列资料,计算出逐年基流指数值(BFI);以二水源假设理论为依据,用基流指数值对日径流资料做基流分割,计算出热带季节雨林集水区基流量.结果表明:西双版纳热带季节雨林集水区年基流指数值在0.24～0.45,均值为0.322,年间变化较小;月基流指数值在0.31～0.34,干季大于雨季;径流总量与降雨量年内变化趋势较为一致.本文结果将为热带森林生态水文功能研究和热带区域水资源的规划管理提供基础数据.     

西双版纳热带季节雨林的生物量及其分配特征

 根据3块1 hm² 样地的调查资料,利用123株样木数据建立以胸径(D)为单变量的生物量预测方程。采用样木回归分析法(乔木层、木质藤本)和样 方收获法(灌木层、草本层), 获取西双版纳热带季节雨林的生物量,并分析了其组成和分配特征。结果表明,西双版纳热带季节雨林的总生物 量为423.908±109.702 Mg•hm^－2(平均值±标准差,n=3) ,其中活体植物生物量占95.28%,粗死木质残体占4.07%,地上凋落物占 0.64%。在 其层次分配方面：乔木层优势明显,占98.09%±0.60%;其次为木质藤本,占0.83%±0.31%;灌木层和草本层生物量均小于木质藤本的生物量; 附生植物最低,仅为0.06%±0.03%。总生物量的器官分配以茎所占比例最高,达68.33%;根、枝、叶的比例分别为18.91%、11.07%和1.65 %。 乔木层生物量的径级分配主要集中于中等径级和最大径级。大树(D＞70 cm)具有较高的生物量,占整个乔木层的43.67%±12.67%。树种分配方 面,生物量排序前10位的树种占乔木层总生物量的63.43%±4.09%,生物量集中分配于少量优势树种。西双版纳热带季节雨林乔木层叶面积指数 为6.39±0.85。西双版纳热带季节雨林乔木层的地上生物量位于世界热带湿润森林的中下范围。     

西双版纳热带山地雨林群落学特征分析

根据4块样地的调查资料,分析了西双版纳热带山地雨林的群落学特征。结果表明：在2500m^2的样地中,共计有维管束植物105～178种,分属于46～61科、80～130属。区系成分可分为11个类型,4块样地均以热带区系成分为主（约90％）,其中又以热带亚洲（印度-马来西亚）分布（23．40％～32．88％）和泛热带分布（25．20％～36．67％）的成分占优势。群落以高位芽植物为主,其中又以中（约50％）、小高位芽植物（21．30％～27．78％）占优势;在叶片特征上,群落以中叶（72．66％～82．54％）、单叶（75％～86．96％）、纸质（58．73％～62．22％）、全缘（76．67％～83．33％）、非尾尖（约90％）为主。低海拔带上山地雨林的热带区系成分以及藤本植物、中叶和全缘叶植物所占的比例高于高海拔带上的山地雨林,而小高位芽植物比例则低于后者,体现出较强的热带雨林性质。西双版纳的山地雨林与本地区的沟谷雨林、低丘雨林相比表现为热带区系成分、藤本植物、大高位芽植物以及巨叶、大叶植物较少,而温带成分、小高位芽植物、小叶植物较为丰富,体现出向常绿阔叶林的过渡特征。     

西双版纳勐宋山区热带山地雨林的群落学研究

首次报道了云南西双版纳勐宋的热带山地雨林群落 ,该群落植物区系组成特殊 ,森林上层乔木组成中以古老的单室茱萸科 (Mastixiaceae)和紫树科 (Nyssaceae)植物为优势 ,亦富有木兰科 (Magnoliaceae)的长蕊木兰、云南拟单性木兰 ,红花木莲等系统发育上较原始的植物以及一些典型东南亚热带山地雨林群落的代表植物。通过对该热带山地雨林群落组成与结构的调查研究 ,认为该热带山地雨林可区分为沟谷和山坡 2个类型。沟谷群落类型以八蕊单室茱萸和大萼楠为乔木层优势种 ,可定义为八蕊单室茱萸—大萼楠林。山坡群落类型以云南拟单性木兰和云南裸花为优势 ,可定义为云南拟单性木兰—云南裸花林。     

西双版纳热带季节雨林林冠层温度与大气温度特征

根据2005年西双版纳热带季节雨林群落冠层植物表面温度以及林冠上、林冠下的气温资料,对热带季节雨林冠层温度和冠层气温及其之间的温度差异在不同季节的变化进行了分析。结果表明：热带季节雨林冠层温度除雾凉季夜间稍低于同层大气温度外,其他时间林冠温度皆高于同层大气温度,在雾凉季和干热季,热带季节雨林林冠上气温在大多数时刻高于林冠下气温;在中午前后林冠上气温低于林冠下气温。在平均温度较高的雨季,林冠上气温一直高于林冠下大气的温度;林冠上、林冠下气温之间的差异,显示西双版纳热带季节雨林林冠的生态效应对森林小气候的反馈作用;在雾凉季夜晚,热带季节雨林林冠温度与冠层气温与其他时间不同,雾凉季夜间低温是热带季节雨林能否存在的关键性限制因子。     

西双版纳热带季节雨林林冠上方湍流谱特征

利用中国陆地生态系统通量观测网络(ChinaFLUX)西双版纳热带森林通量观测站涡度相关方法测定的热带季节雨林林冠上方三维方向风速(u,v,w)以及CO2浓度、H2O浓度、气温等变量的10 Hz观测资料,选取1、4、7和10月4个代表性月份晴好天气,在全天5个不同时段内(8:00-11:30,12:00-15:00,15:30-19:00,19:30-23:30,0:00-7:30)求算了各要素的功率谱和与垂直风速的协谱,探讨了热带季节雨林林冠上方数据的高低频响应问题.结果表明:在热带季节雨林林冠上方,晴好天气且湍流条件良好状况下,6个变量的功率谱点阵曲线斜率在惯性副区内均满足-2/3定律;并且各要素与垂直风速的协谱点阵曲线斜率在惯性副区内满足-4/3定律.说明大尺度运动对物质和能量传输的贡献在高频率和中等强度频率信号范围内的响应能力能够满足观测所需要求,可以认为在复杂地形条件下西双版纳热带季节雨林进行通量测定的采样频率合理,所获得数据可以用来作为实际通量的结果加以使用.     

西双版纳季节雨林的外貌与结构特点

本文采用群落样方法和剖面图解法对西双版纳季节雨林水平及垂直结构做了初步讨论。依立木高度、树冠形态、各层植物叶之解剖结构划分层次;用Raunkiaer的生活型谱统计生活型、叶级、叶质、叶型组成,并对其外貌特点做了讨论,最后跟龙脑香林外貌结构做了比较。通过比较表明:本区大面积混合季节雨林种类组成表现出一些种类分布普遍,另一些种类局限,随地势、地形、土壤和局部气候差异形成多样性组合,这种组合在同一林地也明显,构成嵌镶。在自然地段森林可分七层。组成各层的结构种,幼灌层D多于其他各层,说明D层在结构关系中具较大独立性。乔木、灌木、草本层片是基干层片和构成森林结构的骨架,外貌上以单叶、革质、全缘、中型叶、滴水尖叶为主的常绿阔叶大、中高位芽组成为特征,所有这些表现出与东南亚龙脑香林相似。外貌结构上与具显著干旱季节气候的中印半岛北部更接近。     

西双版纳季节雨林的外貌与结构特点

本文采用群落样方法和剖面图解法对西双版纳季节雨林水平及垂直结构做了初步讨论。依立木高度、树冠形态、．各层植物叶之解剖结构划分层次; 用Raunkiaer的生活型谱统计生活型、叶级、叶质、叶型组成,并对其外貌特点做了讨论,最后跟龙脑香林外貌结构做了比较。通过比较表明：本区大面积混合季节雨林种类组成表现出一些种类分布普遍,另一些种类局限,随地势、地形、土壤和局部气候差异形成多样性组合,这种组合在同一林地也明显,构成嵌镶。在自然地段森林可分七层。组成各层的结构种,幼灌层D多于其他各层,说明D层在结构关系中具较大独立性。乔木、灌木、草本层片是基干层片和构成森林结构的骨架,外貌上以单叶、革质、全缘、中型叶、滴水尖叶为主的常绿阔叶大、中高位芽组成为特征,所有这些表现出与东南亚龙脑香林相似。外貌结构上与具显著干旱季节气候的中印半岛北部更接近。     

西双版纳热带季节雨林与橡胶林林冠的持水能力

基于2003～2004年的实验室和野外实测数据,采用尺度上推法对西双版纳地区热带季节雨林和橡胶林林冠持水能力进行了研究.结果表明,热带季节雨林林冠持水 能力为0.45～0.79 mm、橡胶林为0.48～0.71 mm,其中林冠木质部分（枝和树皮）的持水能力占较大优势;雾凉季（11月至翌年2月）和干热季（3～4月）的 林冠持水能力高于雨季（5～10月）;林冠各部分达到饱和所需的时间为叶（5 min）＜树皮（2～3 h）＜枝（2.5～4 h）.对两种林分林冠各部分在浸水/风干过程 的分析结果表明,叶易吸水和风干,在历时较短的降雨事件中是林冠截留的主体,在林地中,面积指数较大的枝和树皮吸水和风干较难,在强度大、历时长的降雨事件中可 以较好地发挥截留作用.与橡胶林相比,热带季节雨林林冠持水能力虽较小,但是其多层林冠结构林冠持水能力较强.     

西双版纳热带季节雨林风时空变化特征初步分析

利用西双版纳热带季节雨林观测铁塔不同高度的风速及风向观测资料,分析了风的年、季节和日变化特征.结果表明,林冠上风速较强,林冠下风速较弱;林内风速的日变化和垂直变化均不明显.30～50 m范围内,风速垂直变化最显著,但年变化不大;50 m以上风速年变化显著,但垂直变化稍小.干热季(3～4月)风速最大,雨季(5～10月)次之,雾凉季(11～翌年2月)最小.昼间风速大于夜间.在昼间,上午风速最小,下午次之,中午最大.受地理位置和地形影响,风向具有明显的日变化特征,主导风向昼间为偏东南风,夜间为偏西风.昼间零平面位移(d) 值上午最大,中午次之下午最小,其年变化幅度呈现下午幅度大,上午和中午幅度小的趋势.粗糙度(Z₀)昼间值呈现下午>中午>上午的趋势,且下午Z₀值显著大于其他两个时段.     

西双版纳地区热带季节雨林与橡胶林林冠水文效应比较研究

季节雨林和橡胶林是西双版纳热带森林系统中可以代表原始林和大面积种植的人工林两种林型,采用水量平衡法,利用对以上两种林分林冠水文各分量1996～2001年的观测结果,初步分析其林冠水文效应,结果表明：一年内,季节雨林林冠截留量660．6mm,树干径流量80．7mm,穿透降雨量,853．2mm,分别占同期降雨总量的41．43％、5．24％、53．74％;橡胶林林冠截留量393．5mm,树干径流量104．1mm,穿透降雨量1096．8mm,分别占同期降雨总量的24．68％、6．68％、67．85％;两种林分森林水文各分量干、雨季差异显著,在研究中还发现,季节雨林中树干径流量随径级的增大而减小,干季出现密林(季节雨林)的穿透降雨量大于疏林(橡胶林)的反常现象;与我国其他地区相比,季节雨林和橡胶林有较大的林冠截留率及干流率。     

Gash模型在热带季节雨林林冠截留研究中的应用

为了验证Gash林冠截留解析模型在西双版纳热带季节雨林中的适用性,基于2003年的热带季节雨林气候及林冠特征观测数据、采用Gash模型对林冠截留进行了模拟.结果显示,西双版纳热带季节雨林样地年降雨量为1244.4mm,穿透降雨为867.3mm,树干径流为114.4mm,树冠截留量为262,7mm,林内穿透降雨量和林外降雨量之间存在显著的正相关关系;降雨过程中饱和林冠的蒸发强度为0.12mm/h,使林冠饱和的降雨为0.6mm,林冠枝叶部分持水能力为0.41mm,树干持水能力为0.18mm;模型模拟的年林冠截留量为274.9mm,干季为71.7 mm,雨季为203.1 mm;模拟的相对误差年值为4.3%,干季为0.1%,雨季为6.9%,模拟与实测有很好的一致性,显示了Gash模型适用于西双版纳地区热带季节雨林林冠截留计算.     

榕树在西双版纳热带雨林生态系统中的作用

榕树是西双版纳热带雨林中的关键植物类群之一,能够为多种生物提供栖息地和食物,从而维持该地区热带雨林生态系统的物种多样性。一些种类的榕树有绞杀特性,在森林更新演替中能够起到积极的作用;还有些种类的榕树是先锋物种,在植被恢复中起重要作用。但是,近些年对西双版纳的过度开发已经使热带雨林片断化,榕树种群数量大量减少,榕果内的寄生蜂、食榕果动物也受到了不同程度的影响。保护好西双版纳热带雨林中关键植物类群榕树,是保护和恢复热带雨林生态系统的重要措施之一。     

西双版纳热带湿性季节雨林和次生林林下砂仁种植的比较研究

为保护热带雨林,改变现有砂仁栽培模式,探讨改雨林下种砂仁为次生林下种砂仁的可行性．比较研究了热带雨林和次生林下砂仁的生长状况和产量．砂仁种植对雨林生物量和生产力影响显著,对次生林的影响不显著．2种林下砂仁4类植株的密度和生物量的大小顺序均为壮株、衰老株、苗和笋．雨林和次生林下砂仁笋和苗的总数分别为衰老株数量的3．95和1．66倍,远多于衰老株数量,表明砂仁能够维持种群稳定．雨林下砂仁苗多为长势较弱的老苗,绝大多数最终不能生长成壮株．2种林下砂仁壮株密度和生物量差异不显著。但次生林下砂仁衰老株、苗和笋的密度和生物量显著高于雨林,表明次生林下砂仁更新比雨林下快．次生林下砂仁产量为78．068kg·hm^-2,略高于雨林．值得注意的是。砂仁产量很低,茎生物量比很高(0．6以上),果实生物量比极低(0．01),增产潜力较大．次生林的生物量低于雨林,透光率高于雨林。土壤水分含量与雨林接近,有利于砂仁的生长发育。可以在次生林下种植砂仁。     

热带季节雨林生态系统净光合作用特征及其影响因子

以西双版纳热带季节雨林生态系统为对象,利用涡度相关系统定量分析了2003-2006年该生态系统光合作用特征及其环境控制因子.结果表明： 2003-2006年西双版纳热带季节雨林生态系统净光合作用年际变化较小,其最大光合速率(P_eco,opt)、昼间呼吸速率(R_eco,d)和表观量子效率(α)平均值分别为-0.813 mg·m^-2·s^-1、0.238 mg·m^-2·s^-1和-0.0023 mg·μmol^-1受气温(T_a)和饱和水汽压差(VPD)等环境因子的交互影响,不同季节生态系统光合作用特征有所差异.雨季的降水量大、气温较高,生态系统的光合能力最强;雾凉季的浓雾为植物提供了部分水分,其光合水平仍较高;干热季气温较高、降水少,T_a和VPD升高,P_eco,opt和α下降.净生态系统CO₂交换主要受>20 ℃的T_a和>1 kPa VPD的影响.     

热带季节雨林林冠碳通量不同校正方法的比较分析

利用西双版纳热带季节雨林2003年3月1～9日的CO₂和水汽通量数据,比较了不同校正方法的差异.结果表明,对季节雨林林冠碳通量观测数据进行校正是必要的,但不同校正方法所起的作用有所差异;昼间WPL校正的作用最大,虚温校正的作用最小;t检验证明,经WPL修正后的碳通量值与基准值、无显著差异;聚类分析表明,进行自然风3次旋转校正有利于数值精度的提高.夜间是自然风旋转校正的贡献最大、虚温校正贡献最小;t检验表明,经过WPL修正和平面旋转校正及其组合得到的碳通量值与基准值均有显著差异;而经包含有自然风旋转校正处理后的碳通量值与基准值均无显著差异;聚类分析表明,经过自然风坐标旋转后,再进行WPL修正,有利于数值精度的提高.