强烈度火后喀纳斯泰加林草本层物种丰富度和地上生物量变化

以喀纳斯泰加林强烈火干扰后40年的森林群落为研究对象,探讨不同森林群落草本层物种丰富度和地上生物量的变化,为喀纳斯泰加林火成演替群落草本层的碳汇功能以及物种多样性的研究提供参考。结果表明,(1)6个森林群落草本层物种丰富度大小依次为:Ⅰ西伯利亚云杉(Picea obovata)+疣枝桦(Betula pendula)-红果越桔(Vaccinium hirtum)-黑穗苔草(Carex atrata)+老芒麦群落(Elymus sibiricus)(26.0±1.6)、Ⅱ疣枝桦+西伯利亚云杉-红果越桔+大叶绣线菊(Spiraea chamaedryfolia)-黑穗苔草群落(25.1±1.4)、Ⅳ西伯利亚红松(Pinus sibirica)+西伯利亚落叶松(Larix sibirica)-红果越桔+北极花(Linnaea borealis)-老芒麦+寄奴花(Cerastium pauciflorum)群落(22.2±2.2)、Ⅴ西伯利亚落叶松-红果越桔+阿尔泰忍冬(Lonicera caerulea)-细叶野豌豆(Vicia tenuifolia)+老芒麦群落(21.6±1.5)、Ⅲ西伯利亚落叶松+疣枝桦-红果越桔+密刺蔷薇(Rosa spinosissima)-黑穗苔草+寄奴花群落(21.2±1.3)、Ⅵ西伯利亚落叶松+西伯利亚云杉-红果越桔-老芒麦+黑穗苔草群落(19.3±2.5);地上生物量排序为:Ⅰ(0.853±0.015) t·hm~(-2)Ⅴ(0.719±0.033) t·hm~(-2)Ⅵ(0.639±0.021) t·hm~(-2)Ⅳ(0.596±0.023)t·hm~(-2)Ⅱ(0.568±0.023)t·hm~(-2)Ⅲ(0.478±0.017)t·hm~(-2),凋落物生物量与草本层地上生物量和物种丰富度的变化趋势不同,3个变量在不同森林群落间都存在显著差异(P0.05)。在阔叶针叶林林分经针叶阔叶林转向针叶混交林过程中,草本层地上生物量递增,而草本层物种丰富度的最大值出现在针叶阔叶林中。草本层地上总生物量与其物种丰富度不相关,杂草地上生物量随着物种丰富度的提高而增加。草本层生物量受到郁闭度的影响,草本层物种丰富度的提高受凋落物积累的限制;禾本科和莎草科的生长受土壤养分影响显著。研究表明,喀纳斯泰加林强烈度火后40年的针叶阔叶林有利于提高草本层的地上碳储量和物种多样性,清除凋落物可提高草本层物种多样性和草本层的碳汇功能。     

火后喀纳斯泰加林乔木更新数量与质量变化

以喀纳斯泰加林主要建群种为研究对象,区分火干扰烈度的情况下,对火后乔木树种的更新数量和质量进行研究,并分析火后乔木的演变趋势。结果表明,(1)喀纳斯泰加林4种建群种在不同烈度火干扰后的更新量不同,西伯利亚落叶松(Larix sibirica):中烈度(79.29 plant?hm~(-2))强烈度(69.14 plant?hm~(-2))弱烈度(28.33 plant?hm~(-2)),西伯利亚红松(Pinus sibirica):中烈度(581.06 plant?hm~(-2))强烈度(439.68 plant?hm~(-2))弱烈度(414.17 plant?hm~(-2)),西伯利亚云杉(Picea obovata):弱烈度(832.78 plant?hm~(-2))强烈度(705.11 plant?hm~(-2))中烈度(689.77 plant?hm~(-2)),疣枝桦(Betula pendula):弱烈度(148.19 plant?hm~(-2))强烈度(110.67 plant?hm~(-2))中烈度(97.09 plant?hm~(-2))。(2)建群种更新变化趋势:西伯利亚落叶松和西伯利亚红松的更新木数量在火干扰后均呈增长趋势;西伯利亚落叶松在中、后期更新木数量增长变快;西伯利亚红松在中、后期更新木数量增长速度稍有下降。西伯利亚云杉则在弱烈度火干扰后更新木数量呈下降趋势;在中烈度火干扰后更新木数量前期呈下降趋势,中、后期呈增长趋势;在强烈度火干扰后前期呈平稳趋势,中、后期呈增长趋势。疣枝桦的更新木数量在弱烈度火干扰后前期呈上升趋势,中、后期呈下降趋势;在中、强烈度火干扰后均呈下降趋势。造成几种树种更新木数量变化的原因是落叶松和红松在泰加林中属于后更新树种,云杉和疣枝桦属于优先更新树种,树种间存在竞争关系。(3)建群种在不同烈度火干扰后更新木数量增加速度均为:强烈度中烈度弱烈度。(4)不同烈度不同森林恢复时期乔木更新质量不同,弱烈度下前、中和后期森林更新质量得分:更新最差时(22-20-26);更新最好时(34-34-32);平均(30-28-30)。中烈度下森林更新质量评价得分:更新最差时(22-26-24);更新最好时(34-34-32);平均(30-28-28)。强烈度下森林更新质量评价得分:更新最差时(22-22-22);更新最好时(34-34-32);平均(30-28-26)。通过了解不同火烈度下各树种更新数量、质量和更新速度的变化情况,可为喀纳斯泰加林科学经营和森林加速恢复提供依据。     

喀纳斯泰加林火成演替群落数量分类与排序

划分泰加林火成演替群落类型,定量分析其分布与环境因子和火干扰因子之间的关系,为喀纳斯泰加林群落物种多样性保护与森林可持续经营提供科学依据。以新疆喀纳斯国家自然保护区科学实验区泰加林火成演替群落为研究对象,基于369个森林群落样方及其历史火干扰发生时间和火烈度的调查,采用双向指示种分析(Two-wayindicatorspeciesanalysis,TWINSPAN)方法对科学实验区处于不同火成演替阶段的森林群落进行类型划分,并采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)方法通过对其森林群落和主要物种进行排序,分析群落和物种分布与环境因子和火干扰因子的关系,定量分离环境因子、火干扰因子及其二者的交互作用对森林群落分布的影响。结果表明,(1)TWINSPAN将369个森林群落调查样方划分为8种群落类型。(2)RDA较好地反映了喀纳斯泰加林火成演替群落分布与环境因子和火干扰因子之间的关系,环境因子中的海拔对火成演替群落的分布起较大的作用,其中:海拔、土壤体积含水量、土壤pH值和土壤全钾(K)、镁(Mg)含量与RDA第一排序轴存在极显著相关性(P0.01),土壤电导率、土壤有机质和土壤铁(Fe)、铜(Cu)含量与RDA第一排序轴存在显著相关性(P0.05),火干扰因子中的火后时间对森林群落分布也起较大的作用,火后时间与RDA第一排序轴存在显著相关性(P0.05);坡度与RDA第二排序轴存在极显著相关性(P0.01),坡位、土壤钙(Ca)、锰(Mn)含量与RDA第二排序轴存在显著相关性(P0.05)。(3)因子分离显示,在影响喀纳斯泰加林火成演替群落分布的因素中,环境因子解释的部分占41.5%,火干扰因子解释的部分占3.4%,二者交互作用解释的部分占42.6%,未能解释的部分占12.5%。喀纳斯国家自然保护区科学实验区有8种火成演替森林群落类型,其分布受环境因子和火干扰因子的双重控制,并且二者的交互作用尤为突出。火干扰是新疆喀纳斯泰加林群落物种多样性保护与森林可持续经营不可或缺的重要因素。     

胡杨年轮记录的塔里木河下游54年来区域水环境历史变迁

通过胡杨（Populus euphratica Oliv．）树木年轮宽度的分析,建立了塔里木河下游大西海子（A）、阿克墩（B）、亚合甫马汗（c）、英苏（D）、阿布达勒（E）、喀尔达依（F）、吐格买莱（G）、阿拉干（H）、依干不及麻（I）和考干（J）10个采样区过去54a来的STD、RES和ARS年表,并借助RES年表,采用年代际变化分析和突变检验,反演了塔里木河下游54a年来区域水环境状况变迁时空格局。结果表明：①下游10个样区54a来区域水环境状况具有多样性和复杂性,并不完全表现为距离下游上段（大西海子水库）越近其水环境状况就越好,区域水环境状况总体变异程度由低到高排序为A、G、C、H、E、D、I、B、F、J,也反映了下游10个样区生态退化程度的差异;②下游54a来区域水环境状况最好时期出现在20世纪60年代和21世纪初,大部分区域最差时期主要集中在20世纪90年代,是下游地区长达30a断流水环境变干累积效应的体现;③下游10个样区区域水环境变化具有明显的突变时间,突变出现时间相对水文事件年代具有滞后性。胡杨年轮记录的塔里木河下游54a来区域水环境时空变迁格局对下游生态退化的历史认识具有重要意义。