色季拉山急尖长苞冷杉林不同坡向土壤养分及肥力研究

以色季拉山不同坡向急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)天然林为研究对象,采用单因素方差、化学计量比及内梅罗指数等方法对不同坡向0—100 cm土壤的pH和7种养分含量及肥力状况进行研究,以期为色季拉山急尖长苞冷杉的经营管理提供理论依据。结果表明:(1)色季拉山急尖长苞冷杉林土壤pH<7,为酸性。0—100 cm土层中除土壤全钾含量外,其他各养分含量及变异系数的均值均表现为:阳坡<阴坡,且均属于中等变异程度。除全磷、全钾含量较低外,其他指标均处于\"中等\"及以上水平。(2)土壤有机质、全氮、碱解氮随土层的增加而降低,总体上表层与深层差异显著(P<0.05),其他土层之间差异不显著(P>0.05);其他养分随土层变化规律不一致,各土层之间差异不显著(P>0.05)。(3)阳坡各土壤化学计量比总体上表现为随土壤深度增加而降低,阴坡呈波动性变化,除C∶N外,阳坡C∶P、C∶K、N∶P、N∶K、P∶K均小于阴坡。(4)阴坡的土壤肥力指数(1.44)大于阳坡(1.32),不同坡向土壤肥力均属于\"中等\"水平。坡向通过影响多种因素使土壤理化性质...     

色季拉山急尖长苞冷杉种群不同龄级立木的空间分布格局

植物种群空间分布格局是种群个体在水平空间的分布、配置状况,是种群对环境适应的生存策略及适应机制的反映。以色季拉山急尖长苞冷杉（Abies georgei var.smithii）原始林为研究对象,在色季拉山东坡设置100 m×100 m固定样地,采用相邻网格法将样地划分为25个20 m×20 m的调查单元,对样地内所有基径≥0.1 cm的急尖长苞冷杉进行调查,记录林木的坐标、胸径、基径、冠幅等信息。依据基径和胸径两个指标将林木划分为12个径级和6个龄级（幼苗、幼树、小树、中树、大树、老树）,对种群的径级特征及空间分布格局进行分析。结果显示：（1）急尖长苞冷杉种群在不同径级上的分布成倒\"J\"型。（2）种群整体、幼苗、幼树随空间尺度的增大依次呈现集群分布、随机分布和均匀分布,小树、中树、大树、老树在所研究尺度内均为随机分布。（3）幼树与幼苗在小尺度上接近或达到负关联,在中、大尺度无显著关联;小树、中树、大树、老树在空间分布上与幼苗、幼树的关联性符合Janzen-Connell假说,但小树、中树、大树、老树之间无显著关联。上述结果表明：色季拉山急尖长苞冷杉种群为稳定增长型种群,小径木以集群方式相互庇护以提高自身适应环境的能力,大径木在小、中尺度抑制林下更新,在大尺度则促进更新。该结果有助于揭示色季拉山急尖长苞冷杉种群的现状与动态规律,可为深入研究该种群维持机制提供理论依据。     

海拔与林隙对色季拉山急尖长苞冷杉林土壤线虫群落的影响

为了解青藏高原高寒森林土壤线虫对海拔及林隙的响应,选取藏东南色季拉山急尖长苞冷杉林为研究区,采用高通量测序技术分析森林内不同海拔和林隙下土壤线虫群落差异。结果表明：在研究区的急尖长苞冷杉林中,土壤线虫多样性随海拔降低而增加;林隙的线虫多样性略高于林内,但差异不显著;海拔变化显著改变土壤线虫群落结构,但林隙与林内线虫群落结构较为相似;刺嘴纲(Enoplea)和三矛目(Triplonchida)在该森林的中海拔(4292 m)占比最高;土壤含水量、磷含量(包括全磷和有效磷)和镍含量是影响土壤线虫多样性的主要因子,林隙导致的土壤重金属及养分变化则是影响土壤线虫群落结构的关键因子。     

雪被厚度对色季拉山急尖长苞冷杉林土壤线虫群落的影响

为了解雪被覆盖对青藏高原高寒森林土壤线虫群落的影响,选取藏东南色季拉山急尖长苞冷杉林为研究区,采用高通量测序技术分析不同雪被厚度0、10、20、30 cm下土壤线虫群落特征。结果表明：随着雪被增厚,有机质和全氮含量显著降低(P<0.05),全钾含量显著升高(P<0.05)。雪被增厚对线虫群落Shannon指数、Simpson指数、Pielou指数以及成熟度指数、线虫通路比值(NCR)均未产生显著影响,但NCR值有升高的趋势。雪被增厚使刺嘴纲(Enoplea)及食细菌性线虫的相对丰度增多,同时使20 cm和30 cm雪被下土壤线虫群落结构发生显著变化(P<0.05)。土壤有机质、全氮和全钾含量是影响土壤线虫群落的最关键的3个土壤环境因子。研究表明雪被厚度会对青藏高原色季拉山急尖长苞冷杉林土壤线虫群落产生影响,雪被增厚意味着较为稳定和温暖的土壤环境,利于土壤细菌数量增加,继而利于土壤有机质分解及钾的释放,为刺嘴纲及食细菌性线虫的增多提供了资源与环境条件。目前仍需对青藏高原地区土壤进行系统调查,以更深入的了解该生态脆弱区土壤线虫分布及其响应环境变化的规律。     

西藏色季拉山急尖长苞冷杉种群点格局分析

基于4 hm2色季拉山长期监测样地调查资料,采用成对相关函数点格局方法,分析西藏色季拉山冷杉林群落优势种急尖长苞冷杉种群活立木不同生长阶段和不同大小死亡木的空间格局及它们之间的空间关联性.结果表明:急尖长苞冷杉种群活立木径级分布连续,呈倒“J”型,为增长型种群.小树在小尺度(0～7 m)上呈显著聚集分布,随着龄级和研究尺度的增加,冷杉种群聚集强度逐渐减弱,最终趋向于均匀或随机分布格局.小树与大树、中树与大树在小尺度(0～35和0～30 m)上呈负关联,在大尺度(45～100和80～100 m)上呈正关联,且个体间龄级相差越大,其关联性越强.冷杉死亡所释放的空间不足以影响大树对小树的距离制约,大径级死亡木与小树在小尺度(0～34和5～27 m)上具有负关联性,在大尺度(49～100和73～100 m)上具有正关联性.自疏作用和Janzen-Connell假说中的距离制约效应可能是色季拉山急尖长苞冷杉种群空间格局形成的重要原因.     

藏东南急尖长苞冷杉群落空间点格局分析及其时空动态

为探究藏东南色季拉山急尖长苞冷杉（Abies georgei var.smithii）群落的空间分布格局及其时空动态,在急尖长苞冷杉纯林中设置1个1 hm²的固定样地,记录样地内所有高度>2 m的急尖长苞冷杉的年龄、胸径、冠幅和坐标等指标。根据径级分布分析种群的径级结构,采用点格局分析方法对种群的空间格局进行分析。结果显示：（1）急尖长苞冷杉的径级分布为倒\"J\"型,结构稳定,自然更新良好。（2）成树在各个时期和不同尺度上都呈随机分布;幼树在1891年之后的各个时期在小尺度（2 m）上呈聚集分布,1981-2012年在1-41 m尺度上陆续出现聚集分布;幼苗在1861-1920年在小尺度（1-2 m）上呈聚集分布,1951-1980年出现聚集分布的尺度范围最大（1-35 m、41 m和48 m）。（3）在不同时期中,不同年龄组树木之间几乎都呈正关联或无关联;成树和幼树随时间推移从无关联到在各个尺度上陆续出现正关联的变化;成树和幼苗随时间呈无关联、中大尺度（32-35 m、44 m和49 m）正关联和无关联的变化;幼苗和幼树呈现从无关联转变为小尺度（8 m）正关联和小、中尺度（1-30 m）正关联的变化。研究结果表明：成树在小尺度上对幼龄树存在一定的抑制,但在较大尺度是促进的。1951-1980年样地中的幼苗数量大量增加,随后30年幼树的数量因幼苗长大也有增加,这在一定程度上增大了竞争。但总体来看急尖长苞冷杉群落在演替过程中具有种内促进作用。     

西藏色季拉山林线冷杉种群结构与动态

急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)是西藏东南部地区高山林线森林群落的主要建群树种,主要分布在色季拉山海拔3600～4400m区域,并成为阴坡高山林线的优势树种。通过对色季拉山林线群落交错区域的定位调查,分析了急尖长苞冷杉的个体生长、种群结构与动态以及林线特征。分析结果表明:(1)西藏色季拉山海拔4320m处为森林郁闭上限,该区域存在两种类型的高山林线,阳坡为渐变型林线,林线树种为方枝柏(Sabina saltuaria);阴坡为急变型林线,林线树种为急尖长苞冷杉。阳坡与阴坡林线分布海拔上限分别为4570m和4390m,阳坡高于阴坡180m;阳坡与阴坡林线群落交错区垂直宽度分别为250m和70m,阳坡比阴坡宽180m。(2)阴坡海拔3700～3800m属急尖长苞冷杉分布的最适范围,种群径级结构表现为典型的反\"J\"型,种群密度约380株/hm2;种群年龄结构表现为\"金字塔\"型,属于扩展型种群。(3)静态生命表和种群存活曲线反映了急尖长苞冷杉种群在形成初期的20a和生长发育的60～160a分别经历了强烈的环境筛选和竞争自疏,以及后期与环境变化相关的死亡波动,200a左右为急尖长苞冷杉的生理寿命,种群后期基本稳定,400a左右为极限寿命。     

色季拉山急尖长苞冷杉叶片及细根性状随海拔的变异特征

叶片和细根是植物对环境变化响应的主要功能器官,在气候变化趋势下,研究其随环境梯度的变化,对理解植物对环境的适应策略具有重要意义。本文是在色季拉山急尖长苞冷杉分布区,按海拔梯度(3800、3900、4000、4100、4200、4300、4400m)选择7个典型样地,在样地内对其叶片基本特征、叶绿素含量、比叶重和细根特征(0—60cm)等参数进行了测量。结果表明:(1)随海拔梯度升高,急尖长苞冷杉叶片叶面积减小、叶片厚度增加、叶绿素含量逐渐降低、比叶重显著增大。3900m处急尖长苞冷杉的叶片形态特征表现最好,叶片长度、宽度和面积均显著优于其他海拔,海拔4200m叶片厚度达到最大值,叶片面积、叶绿素含量随海拔升高呈下降趋势,但在4200m处出现第二峰值。(2)随海拔梯度增加,细根各性状与海拔表现出非线性关系,其中细根生物量和细根体积在3900m和4200m处出现两次峰值,3900m处细根生物量达到最大值,4200m处细根体积达到最大值,4400m处细根生物量和细根体积均显著少于其他海拔。细根根长密度在海拔3900、4200、4300m较高,三者之间差异不显著,但显著高于其余海拔,4400m海拔细根根长密度最小。细根表面积在3900m海拔处达到最大值,显著高于其他海拔,4200和4300m次之,3800、4000和4400m海拔下细根表面积相对较小。4400m处细根比根长达到最大值。各海拔上细根均主要分布在0—20cm土层。随土层厚度增加,各海拔细根生物量和根系体积在0—60cm土层范围内均逐渐减小;细根根长密度、表面积在20—40cm和40—60cm显著提高;同一海拔细根比根长随土层深度增加呈明显的增加趋势。各海拔40—60cm土层细根比根长显著高于20—40和0—20cm土层。(3)综合叶片及细根特征,海拔3900m为急尖长苞冷杉的最适宜生长区域;随海拔升高,环境因子逐渐恶劣,环境胁迫加剧,急尖长苞冷杉最终形成在4400m处为其分布上限的海拔梯度格局。     

西藏色季拉山急尖长苞冷杉原始林粗木质残体空间格局分析

粗木质残体（Coarse woody debris,CWD）的空间格局反映了森林群落的死亡格局和干扰格局,在一定程度上体现了群落内林木的死亡过程。采用相邻网格法对色季拉山急尖长苞冷杉（Abies georgei var.smithii）原始林1 hm²固定样地内CWD进行调查,从CWD类型、腐烂等级、径级3个方面对CWD空间分布格局进行分析。结果表明：样地内CWD总密度为582株/hm²,倒木占55.33%,是CWD的主要输入形式。CWD密度在腐烂等级上的分布可用多项式拟合（R²=0.9973）,在径级上的分布可用指数衰减模型拟合（R²=0.9746）,且在不同类型、腐烂等级及径级上的分布差异较大。在50 m尺度内,CWD整体表现为小尺度的集群分布和中、大尺度的随机分布。在3种CWD分类中,仅有大枯枝、Ⅰ级腐烂、径级ⅠCWD在小尺度或中尺度表现为较强的集群分布,其余则均以随机分布为主,只是在个别尺度达到或接近集群分布。不同类型CWD间整体关联不显著,只有枯立木与大枯枝在0-21 m尺度内达到显著负关联。CWD空间分布格局是急尖长苞冷杉原始林的重要结构特征,在很大程度上决定着林下植物群落及林型自然更新格局。     

不同空间尺度西藏色季拉山急尖长苞冷杉群落谱系结构特征

基于西藏色季拉山4 hm²亚高山暗针叶林固定样地调查数据,分析了急尖长苞冷杉群落内6个径级(1～2、2～4、4～7、7～11、11～16、>16 cm)的植物在5个空间尺度(5 m×5 m、10 m×10 m、20 m×20 m、50 m×50 m、100 m×100 m)上的谱系结构。结果表明: 不同空间尺度上,该群落的净谱系亲缘关系指数(NRI)和净最近种间亲缘关系指数(NTI)值均大于零,整体上表现为谱系聚集。在小空间尺度(5 m×5 m)上,谱系结构聚集强度最大。在所有空间尺度上,群落内小径级个体表现为谱系聚集,随着径级的增大(DBH>7 cm),逐渐表现为谱系发散,且发散程度随径级增加而增大。小径级个体的谱系聚集强度随空间尺度而增大;而大径级个体(DBH>7 cm)的谱系发散程度随空间尺度增加而增大。小径级群落的生境过滤和大径级群落的竞争排斥作用可能是驱动该区域急尖长苞冷杉群落构建的主要生态学过程。     

欧亚大陆高山林线温度的差异性分析

尽管全球高山林线的形成在理论上具有相似的温度条件,但是由于不同气候区林线生态环境的复杂性,林线位置的热量状况具有明显的差异。为了探索林线温度的差异性和复杂性,从公开发表的文献中收集了欧亚大陆410个林线数据,基于公用的World Clim气候数据集计算了与林线存在有关的7个热量指标。结果表明:(1)欧亚大陆高山林线生长季温度变化较小,具有相对的稳定性;(2)不同气候区影响林线高度的主导气候因子变化较大,热带湿润气候区为年生物温度4.63℃、温暖指数21.72℃·月、年均温3.56℃,但在亚热带地中海气候区分别为年生物温度5.25℃、温暖指数29.37℃·月、年均温4.46℃;(3)通常认为的林线指示温度—最热月温度10℃仅存在温带海洋性气候区、亚寒带海洋性气候区和高原温带地区,年生物温度3℃仅存在亚寒带气候区,温暖指数15℃·月仅存在亚寒带大陆性气候区。这揭示了欧亚大陆及不同气候区林线温度的稳定性和变化性,有助于人们全面的认识林线的生态环境特征,深入探索复杂环境条件下林线高度变化的生态机理。     

高山林线与气候变化关系研究进展

20世纪全球气候经历了异常的变化。20世纪是过去1000年中增暖最大的1个世纪,并且90年代是最暖的10年。作为两个生态系统的过渡地带,生态过渡带是监测全球变化的重要地点,而森林和苔原之间的高山林线是全球变化最为敏感的地点。从高山林线树木个体对气候变化的响应、气候变化下林线处树木的更新、林线格局变化以及高山林线与气候变化关系研究中所采用的研究方法等方面,综合论述了国内外的研究进展,最后提出了高山林线研究中需要注意的问题,并对今后的研究趋势作了展望。     

青藏高原东北部不同降水梯度下高山林线祁连圆柏径向生长与气候关系的比较

为了了解青藏高原东北部不同降水梯度下, 高山林线处的树木径向生长与气候关系是否存在差异, 在青海东北部从西北到东南沿降水梯度设置3个高山林线采样点: 乌兰县哈里哈图国家森林公园(HL, 年降水量217 mm)、都兰县曲什岗(QS, 281 mm)和同德县河北林场(HB, 470 mm), 运用树轮年轮学方法分析林线优势种祁连圆柏(Sabina przewalskii)的径向生长-气候关系随降水梯度的变化规律。结果表明: 不同降水梯度下, 降水对祁连圆柏径向生长的限制作用差异不明显, 但温度对祁连圆柏径向生长的影响存在显著差异。在低降水区域(HL), 冬、夏季最低气温主要限制祁连圆柏径向生长, 并且在不同气候特征年中无明显变化; 在中降水区域(QS), 祁连圆柏的径向生长明显受冬季最低气温影响, 与低降水区域相比, 春、夏季最低气温对祁连圆柏径向生长的限制作用减弱, 并且主要限制因子在不同气候特征年存在显著变化; 在高降水区域(HB), 冬、夏季最低气温对祁连圆柏径向生长的限制作用不显著, 而春、秋季最低气温对祁连圆柏径向生长的抑制作用显著增加, 并且主要集中在高温年和干旱年。该研究结果并未支持干旱(湿润)区高山林线树木径向生长主要由水分(温度)限制的假说, 但是林线处降水量会影响树木生长与温度的关系。随着青藏高原东北部暖湿化加剧, 不同地区林线处树木生长的气候限制因子可能存在复杂化趋势。     

高山林线形成机理及植物相关生理生态学特性研究进展

高山林线作为极端环境条件下树木生存的界限,由于其对气候变化的敏感性,在全球变化研究中得到了广泛关注。研究高山林线形成机理以及林线地带植物相关生理生态学特性成为预测未来气候变化条件下植被动态变化的出发点。对于高山林线形成机理研究主要关注两方面问题：（1）林线地带外界环境如何限制乔木生长和分布,其内在机理如何;（2）灌木及草本相对于乔木在林线地区有哪些生存优势,从乔木到灌木及草本生活型演变的功能及意义如何。综述了当前高山林线形成机理及相关生理生态特性的国内外最新研究成果,指出尽管温度（尤其是生长季低温）在全球尺度上能解释大部分高山区域林线的分布,但树木生长和生存受限的内在机理并没有弄清楚,目前主要存在“碳受限”以及“生长受限”假说两大争论焦点。另外,理论上受温度控制的高山林线对气候变化的响应表现出不同的模式,表明全球变化对林线分布和植被生长影响的复杂性和不确定性。因此,未来的研究应该关注影响林线地区植被生长的多种生理生态学过程,比如水分及养分利用过程,以及从乔木到灌木及草本生活型演变的功能意义,从而为林线形成机理以及对气候变化的响应提供更好的解释。     

气候变暖背景下秦岭陕西段植被潜在分布区格局变化

植被分布在一定程度上受控于气候因子,在气候变化背景下,利用生物气候指标研究地带性植被的潜在分布区格局变化对于区域生态系统应对气候变化具有有益的参考价值。从生态气候学角度出发,利用植被热量指标——有效温暖指数(EWI),研究1959—2020年以及未来气候模式下秦岭山地陕西段植被潜在分布格局的变化。结果表明：(1)气候变暖导致植被热量指标发生变化,近62年来,秦岭山地陕西段EWI总体呈上升趋势,并于2001年发生上升突变。(2)基于EWI对秦岭陕西段植被类型的潜在分布区划分发现,2001年以前秦岭北坡无暖温带落阔常绿混交林的分布区,2001年后秦岭北坡渭河东部出现了该植被类型的潜在分布区。(3)随着气候变暖,秦岭陕西段暖温带植被潜在分布区不断扩张,而温带、寒温带以及高寒植被分布区持续缩减,同时各植被类型分布区的平均海拔高度均呈上移趋势。从面积及海拔变化幅度来看,秦岭南坡较北坡植被对气候变化更为敏感,高海拔区较低海拔区植被对气候变化更为敏感。(4)在代表性浓度路径4.5及8.5(RCP4.5及RCP8.5)情景下,未来50年,秦岭南北坡均将可能出现亚热带常绿阔叶林潜在分布区,亚热带常绿阔叶...     

干扰对高山林线再形成过程的影响

高山林线是一类典型的生态交错带,因其特殊的结构和功能以及对外界环境的高度敏感性而成为全球气候变化研究的热点之一.本文简要介绍了高山林线的相关概念及其界定,从高山林线海拔位置波动、植被格局变化、生态交错带物种组成变化及其生理生态特征变化等几个方面阐述了干扰对高山林线再形成过程的不同影响,总结了高山林线物种对干扰的两种基本响应方式,即退行和入侵.认为人为干扰在一定程度上弱化了当前气候变暖对高山林线波动的影响,因而在不同地区必须紧密结合当地可能的干扰来讨论高山林线的波动,否则结果有可能因误差较大而失去应有的价值.指出该研究在高海拔地区进行植被恢复的指导意义.     

Tree-line changes along the Andes: implications of spatial patterns and dynamics

The Andes provide an extensive latitudinal and topographical framework for studying the factors that control the spatial patterns of forests (timberlines) and their species components expressed through the presence of tree growth forms (tree lines). Despite consistent overall similarities in landscape patterns, many processes must be unique, given the dramatic differences in species richness and biophysical constraints along the Andes. In all cases evaluated to date, morphological plasticity is a common trait of plant species that dominate at tree lines. In fact, many changes observed can be related to species-specific traits. Physiological limitations on tree growth form only explain species limits, while disturbances and cyclical climate fluctuations interact to affect many landscape patterns. Over long periods of time, tree lines provide unique habitats and perhaps opportunities for speciation. Understanding the spatial organization of tree-line dynamics is one viable research approach for evaluating the likely past fluxes and possible future changes.