天山林区6种优势种灌木林生物量比较及估测模型

采用平均标准木收获法测定了天山东、中、西部林区6种优势种灌木,多刺蔷薇(Rosa spinosissima L.)、黑果小檗(Berberis heteropoda Schrenk.)、刚毛忍冬(Lonicera hispida Pall.)、天山绣线菊(Spiraea.tianschanica Pojark.)、新疆方枝柏(Juniperus pseudosabina Fisch.et Mey.)和黑果栒子(Cotoneaster melanocarpus Lodd.)的地上和地下生物量并构建基于D~2H变量的个体生物量模型。结果表明:(1)天山西部林区灌木林的总生物量大于中部和东部的;(2)6种灌木的平均生物量大小排序为刚毛忍冬黑果栒子黑果小檗新疆方枝柏天山绣线菊多刺蔷薇;(3)6种灌木的生物量贡献主要源于根和枝生物量,不同器官生物量的大小排序根枝叶;6种灌木叶生物量的大小与枝的生物量之间呈极显著相关(P0.01);(4)以D2H为自变量建立6种灌木不同器官及个体生物量估测模型24个,除黑果小檗和新疆方枝柏叶生物量模型达到显著水平(P0.05),其他各组成生物量模型均达到极显著水平(P0.01),模型模拟结果达到了较高的准确度,可用于推算灌木生物量。研究结果可为定量评估天山森林生态系统的固碳功能提供数据支撑,也可为深入开展森林生态系统服务功能评价提供依据。     

关于灌木生物量建模方法的改进

关于灌木生物量建模方法的改进张峰,上官铁梁李素珍（山西大学生物系,太原０３０００６）（太原治金工业学校,０３０００２）ＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅＭｏｄｅｌｌｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＢｉｏｌｍａｓｓｏｆＢｒｕｓｈ￥ＺｈａｎｇＦｅｎｇ;ＳｈａｎｇｇｕａｎＴｉｅｌｉａｎｇ（Ｄｅｐａｒｔ－ｍｅｎｔｏｆＢｉｏｌｏｇｙ,ＳｈａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｔａｉｙｕａｎ０３０００６）,ＬｉＳｕｚｈｅｎ（ＴａｉｙｉｉａｎＭｅｔａｌｌｉｔｒｇｉｃａｌＳｃｈｏｏｌ,Ｔａｉｙｕａｎ０３０００２）．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＶＥｃｏｌｏｇｙ,１９９３,１２（６）：６７－６９．ＤｕｒｉｎｇｍａｋｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｏｆＥｌａｅａｇｎｕｓｍｏｌｌｉｓ,ｔｈｅｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｉｓｂｕｉｌｔｂｙｒｅｐｌａｃｉｎｇＤ￣２ＨｗｉｔｈＣＨ,Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｎｏｔｏｎｌｙｉｔｉｓｃｏｎｖｉｎｉｅｎｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｗｏｒｋ,ｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｆｏｒｅｃａｓｔｍｏｄｅｌｈａｓｍｏｒｅＤｒｅｃｉｓｉｏｎｗｈｅｎＣＨｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｉｎｄｅｐｅｎｄ     

浑善达克沙地6种灌木生物量模拟

在干旱半干旱区,乔木比较稀疏或难以存活,灌木往往在植被群落中占有很大的优势地位,其生态功能及生态学意义尤其值得重视。浑善达克沙地疏林草地是沙地顶级植物群落,其中乔木稀疏分布,而灌木在沙甸以及沙陇背风坡呈密集分布。灌木在固定沙丘、改良土壤、提供栖息地等方面具有重要的生态意义,其生物量组成也在沙地植被群落中占有很大比重。已往的研究中,灌木相比乔木通常处于次要地位,对灌木的研究尚不充分,灌木生物量的模拟方法亦多采用乔木生物量的模拟方法。然而灌木形态结构与乔木有明显差异,专门针对灌木的生物量模拟方法研究尚不多见。以6种沙地灌木为样本,基于异速生长模型,对比了若干地表测量指标对灌木生物量的预测能力,其中设计了一种更贴近灌木实际形态的圆台体积作为新的预测指标。研究结果表明:(1)在单因素指标中,相比高度和地径,冠幅与灌木生物量的相关性更强。(2)相比单因素指标,复合指标与灌木生物量之间的相关性更强。其中冠幅相关的复合指标更优于地径相关的复合指标。这预示着冠幅以及冠幅相关的复合指标对灌木生物量具有较好的预测能力。(3)圆台体积能进一步提高对灌木生物量的预测能力。相关分析和拟合评价结果显示,圆台体积与灌木生物量的相关性更强,拟合误差较小,并且对于不同的灌木种类,其相关性和拟合精度表现出较高的稳定性。这意味着圆台体积对于不同的灌木种类,均具有较好的生物量预测效果。因此建议,在灌木属性测量较为充分的情况下,圆台体积是更为理想的预测指标,而在测量不充分情况下,冠幅及其相关复合指标更适宜进行灌木生物量预测。研究结果最终建立了6种沙地灌木的圆台体积-生物量的异速生长模拟方程,为进一步研究沙地灌木的碳储量以及灌木在半干旱植物群落中的生态意义提供科学基础。     

3种荒漠灌木的用水策略及相关的叶片生理表现

以新疆古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠的3种建群灌木多枝柽柳(Ｔamarix ramosissima)、梭梭(Ｈaloxylon ammodendron)和琵琶柴(Reaumuria soongorica)为对象,跟踪自然降雨过程,利用LI-6400光合作用系统和Model 3005植物水分压力审测定光合作用和叶水势的变化,以研究浅层土壤水分条件改变对荒漠灌木主要叶片生理特征的影响;并在原始生境中将植株根系完整地深挖取出,进行根系形态结构调查,以确定此3种灌木根系功能型与用水策略。当浅层土壤分别处在水分充足及匮缺的条件下时．测定3种灌木的光合作用响应曲线和日过程曲线．以及黎明前和止午叶水势,结果表明：浅层土壤水分状况变化时,3种灌木的光合能力均没有显著改变;多枝柽柳的叶水势亦没有明显波动;而梭梭和琵琶柴的叶水势却表现出显著差异。在两种功能型根中,多枝柽柳为深根型,生存和乍理活动的维持主要依赖于地下水;而梭梭和琵琶柴为非深根型植物,主要水源是降水形成的浅层土壤水,其用水策略是根据水分条件行效调节根系和冠层生长,从而维持正常的光合作用。即荒漠灌木在长期适应的过样中．已形成不同的根系功能型和用水策略;叶水势对浅层土壤水分状况变化的种间差异性响应在一定程度上反映了这一点。同时．此3种荒漠灌小通过不同的个体适应策略都能够实现水分平衡和碳收支的有效调节,这主要体现为浅层土壤水分条件变化时光合响应的种间一致性。     

西安市4种城市绿化灌木单株生物量估算模型

以西安市常见的4种绿化灌木(小叶女贞、雀舌黄杨、紫叶小檗、大叶黄杨)为研究对象,利用不同函数和自变量构建单一物种的器官及个体生物量估算模型,筛选出相关性最高、拟合度最好的模型作为生物量最佳估算模型.结果表明： 4种灌木各器官及个体生物量最优估算模型除大叶黄杨叶生物量模型为对数函数(VAR)模型外,其余无论是器官生物量模型还是个体生物量模型均为幂函数(CAR)模型.模型包含的自变量有基径、植株冠幅直径、植株冠幅直径与株高乘积、植冠面积和植冠体积.大叶黄杨和其他3种灌木在自变量选取上有着明显不同.大叶黄杨生物量模型主要以基径为自变量,其他3种灌木生物量模型主要以与冠幅相关的因子为自变量.
     

内陆盐沼芦苇根系形态及生物量分配对土壤盐分因子的响应

根系形态和生物量分配是决定根系吸收能力发挥的重要特征,其对环境限制因子的响应与适应策略一直是研究的热点。然而,有关土壤盐分对植物根系性状的影响还存在许多不确定性。选择兰州秦王川国家湿地公园芦苇群落为研究对象,垂直于沙河河岸从湿地边缘至湿地中心,依次设置3个不同土壤盐分梯度样地(样地I、样地II和样地III),采用全根挖掘法和WinRHIZO根系分析仪相结合的方法,研究了芦苇(Phragmites australis)根冠比、根总长度、比根长、根分叉数、根平均直径等形态参数的变化特征。结果表明:随着样地土壤盐分含量的增加,湿地群落的高度、盖度、密度、地上生物量逐渐下降,芦苇的根冠比、根分叉数呈逐渐减小的趋势,比根长、根总长度呈先下降后上升的趋势,而根平均直径呈相反的变化趋势;研究区土壤含盐量总体以中度盐渍化为主,表层土壤盐分呈现强变异性,随土层深度的增加含盐量呈下降趋势,而变异程度有所差异;芦苇根系性状与土壤含盐量的相关性分析可知,土壤含盐量与根总长度和比根长呈极显著相关关系(P0.01),与根冠比、根分叉数呈显著相关(P0.05),而与根平均直径相关性不显著。内陆盐沼的芦苇表现出敏感植物的特性,通过根系形态的调整和生物量分配策略的改变来适应盐分强变异的土壤环境,体现了逆境胁迫下湿地植物应对多重环境选择压力的生态适应机制。     

井冈山自然保护区12种常见灌木生物量的估测模型

灌木生物量模型是估测灌木生物量的重要方法之一。以井冈山自然保护区林下12种常见灌木为研究对象,根据树高（H）和地径（D）两个形态因子作为变量,进行回归分析构建模型。通过对比判别系数R 2的大小,筛选最佳生物量估测模型。方程W=a＋b X12 X2、W=a＋b X＋c X 2和W=a X b在模拟生物量时相关指数均较高,为0.904-0.991,达到极显著水平,可用于实际生物量估测,而方程W=a＋b X、W=a＋b X1＋c X2和W=a＋b ln X在模拟灌木生物量时结果较差。利用此类方法建立的生物量模型,精度高,简便易行,对以后估算井冈山自然保护区灌木生物量和碳储量具有十分重要的意义。     

不同人工灌木与草混播群落中4种灌木根系分布的研究

通过对3种人工群落中4种优良水土保持灌木荆条、柠条、胡枝子、紫穗槐的根系分布的研究,分析和探讨这4种灌木在不同群落中根系生物量分布,地上、地下生物量相关性及有效根密度的差异.结果表明:(1)紫穗槐在不同人工群落中的地下生物量相对稳定;(2)群落Ⅰ(胡枝子80/柠条80 紫穗槐30/荆条20 苇状羊茅150/百脉根100)的植物配置灌木根系生物量最大;(3)4种灌木地上、地下生物量有较强的相关性,地上生物量均随地下生物量的增加而提高;群落Ⅰ有效根密度总和远大于群落Ⅱ、Ⅲ.可见,紫穗槐具有良好的混播性能,群落Ⅰ的植物配置模式相对合理.     

天山云杉林生物量和生产力的研究

对新疆昌吉地区木垒林场天山云杉林的生物量和生产力进行了测定和研究,结果表明,林分总生物量为２１６．１７０ｔ·ｈｍ－２,净生长量为１２．６３４ｔ·ｈｍ－２·年－１．林分生物量在各器官的分配是：干占４８．６８％,枝占１７．７７％,叶占９．８１％,果占０．０３％,根占１８．６％;净生长量的分配是：干占３１．４９％,枝占１．２％,叶占１２．７％,果占０．４６％,根占２６．８７％．     

刺旋花种群形态参数的通径分析与亚灌木个体生物量建模

对刺旋花４种形态参数的通径分析表明,冠幅（Ｃ）对种群生物量作用最大,其它依次为分枝数（ＢＮ）、基径（ＢＤ）和高度（Ｈ）．在此基础上,选取ＣＨ和常用变量Ｄ２Ｈ,就７种常规方程对生物量建模的效果进行比较,并同时建立营养器官和单株总生物量的预测方程．结果表明,选取变量ＣＨ较Ｄ２Ｈ合适,线性回归方程较其它方程准确直观,其中单株生物量择优预测方程为Ｙ＝１２．１０＋０．０１０５ＣＨ（Ｒ＝０．９８３,Ｐ＜０．０１）．     

Biomass estimation models and allocation patterns of 14 shrub species in Mountain Luya,Shanxi, China

Aims Shrub species have evolved specific strategies to regulate biomass allocation among various organs or between above- and belowground biomass and shrub biomass model is an important approach to estimate biomass allocation among different shrub species. This study was designed to establish the optimal estimation models for each organ (leaf, stem, and root), aboveground and total biomass of 14 common shrub species in Mountain Luya, Shanxi Province, China. Furthermore, we explored biomass allocation characteristics of these shrub species by using the index of leaf biomass fraction (leaf to total biomass), stem biomass fraction (stem to total biomass), root biomass fraction (root to total biomass), and root to shoot mass ratio (R/S) (belowground to aboveground biomass).
Methods We used plant height, basal diameter, canopy diameter and their combination as variables to establish the optimal biomass estimation models for each shrub species. In addition, we used the ratios of leaf, stem, root to total biomass, and belowground to aboveground biomass to explore the difference of biomass allocation patterns of 14 shrub species.
Important findings Most of biomass estimation models could be well expressed by the exponential and linear functions. Biomass for shorter shrub species with more stems could be better estimated by canopy area; biomass for taller shrub species with less stems could be better estimated by the sum of the square of total base diameter multiply stem height; and biomass for the rest shrub species could be better estimated by canopy volume. The averaged value for these shrub species was 0.61, 0.17, 0.48, and 0.35 for R/S, leaf biomass fraction, stem biomass fraction, and root biomass fraction, respectively. Except for leaf biomass fraction, R/S, stem biomass fraction, and root biomass fraction for shrubs with thorn was significantly greater than that for shrubs without thorn.     

天山林区不同群落土壤水分入渗特性的对比分析与模拟

土壤入渗特性是影响森林生态水文过程的一个重要环节。为了比较不同群落类型土壤水分入渗特性的差异,在天山中段北坡林区利用环刀法测定天然林、人工林、林窗草地、草地、林缘灌木林、山前灌木林六种群落类型的森林土壤入渗过程,对比分析有机质含量、毛管孔隙度、容重、含水率等土壤理化性质对入渗过程的影响,用三种常用模型进行入渗过程模拟,分析比较这/min之间,稳定min之间,不同群落类型土壤平均入渗率从大到小的排序为:天然林林缘灌木林窗草地草地人工林山前灌木;(2)六种群落类型土壤入渗性能均具有初渗速率平均入渗速率稳定入渗速率的相同趋势;(3)Kostiakov模型对试验六种群落类型土壤入渗过程的拟合精度比较高,适用于描述本研究区域水源涵养林地土壤入渗特征;(4)土壤有机质含量与土壤入渗速率呈正相关,且与初始入渗率达到显著水平;土壤的含水率、土壤毛管孔隙度和土壤容重与土壤入渗能力呈现显著的负相关。通过观测与模拟不同群落类型的土壤水分运动过程,本文可为天山林区生态水文长期定位观测提供有益借鉴。     

祁连山中部优势灌木物种叶功能性状参数变化特征

植物叶功能性状是连接植物与外界环境的重要桥梁,是探索植物适应环境、进行全球气候变化研究的指标,也是生态水文模型重要的输入参数。通过高时间分辨率样品的采集结合图像处理技术,对祁连山中部优势物种金露梅(Dasiphora fruticosa)和鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)叶功能性状变化特征进行研究,结果表明：叶面积(LA)从生长初期到生长末期发生明显变化,且2020年6—7月初灌木叶面积变化最为明显;比叶面积(SLA)分别在76—157 cm²/g之间和120—217 cm²/g之间,金露梅SLA平均值(123 cm²/g)<鬼箭锦锦鸡儿SLA平均值(176 cm²/g);在生长初期金露梅的叶面积指数(LAI)明显大于鬼箭锦鸡儿,金露梅和鬼箭锦鸡儿的叶面积指数随时间的变化都符合三次函数;生物量与基径和高度的乘积呈显著性相关,最优回归模型均为幂函数;地上生物量与叶功能性状参数在不同阶段的模拟方程均不同,地上总生物量与叶生物量在生长期的最优选择模型分别呈S型函数和幂函数,金露梅的单株地...     

天山林区雪岭云杉和异果小檗夏季水分来源

天山雪岭云杉针叶林内乔灌木水分利用模式尚不明确,水分利用动态缺乏定量分析。本研究对雪岭云杉和伴生灌木异果小檗茎杆木质部水及各潜在水源的氢氧稳定同位素组成进行测定,运用IsoSource模型定量分析两树种夏季对各潜在水源的相对利用比例。结果表明: 7月,土壤含水量充足时,雪岭云杉和异果小檗主要吸收利用60 cm以上土壤水,相对利用比例分别为73.8%和63.2%。8月,土壤含水量相对较低时,雪岭云杉水分来源保持稳定,对60 cm以上土壤水的相对利用比例为69.5%;异果小檗则转换至利用更深层的水源,对0～20 cm浅层土壤水的相对利用比例降至14.3%,主要吸收利用中层(20～60 cm)和深层(60～100 cm)土壤水,相对利用比例为67.7%。9月,随着0～20 cm浅层土壤含水量升高,两树种恢复对浅层土壤水的吸收利用,相对利用比例达95.0%。综上,雪岭云杉表现出典型的浅根系特征,其吸收利用的水源主要来自浅层土壤水;异果小檗则能够在0～100 cm的土壤各层吸收利用水分,同时随土壤含水量的变化灵活转换其水源,从而应对环境水分变异。     

Species composition and structure characteristics of the major montane shrub communities in the west slope of Helan Mountains,Nei Mongol,China

灌丛是贺兰山最主要的植被组分, 但关于该地区灌丛群落的专门研究并不多见。为了解该地区灌丛资源的分布及生长状况, 该研究对内蒙古贺兰山国家级自然保护区内主要的山地灌丛群落进行样方调查, 通过分析样方数据, 量化描述了各群落的基本特征。结果表明: 贺兰山自然保护区沿海拔梯度主要有准噶尔栒子群系(Form. Cotoneaster soongoricus)、紫丁香群系(Form. Syringa oblata)、小叶金露梅群系(Form. Potentilla parvifolia)、虎榛子群系(Form. Ostryopsis davidiana)、小叶忍冬群系(Form. Lonicera microphylla)、银露梅群系(Form. Potentilla glabra)、山生柳群系(Form. Salix oritrepha)和鬼箭锦鸡儿群系(Form. Caragana jubata) 8种主要的山地灌丛群系。     

贺兰山西坡主要山地灌丛群落的基本特征

灌丛是贺兰山最主要的植被组分, 但关于该地区灌丛群落的专门研究并不多见。为了解该地区灌丛资源的分布及生长状况, 该研究对内蒙古贺兰山国家级自然保护区内主要的山地灌丛群落进行样方调查, 通过分析样方数据, 量化描述了各群落的基本特征。结果表明: 贺兰山自然保护区沿海拔梯度主要有准噶尔栒子群系(Form. Cotoneaster soongoricus)、紫丁香群系(Form. Syringa oblata)、小叶金露梅群系(Form. Potentilla parvifolia)、虎榛子群系(Form. Ostryopsis davidiana)、小叶忍冬群系(Form. Lonicera microphylla)、银露梅群系(Form. Potentilla glabra)、山生柳群系(Form. Salix oritrepha)和鬼箭锦鸡儿群系(Form. Caragana jubata) 8种主要的山地灌丛群系。     

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。     

黑龙江长白山森林生物量的时空变化分析

森林生物量碳储量的空间分布及其变化信息, 对揭示地表空间变化规律及驱动因子、分析评价森林生产力及生态功能具有重要意义。该文以20世纪70年代、80年代、90年代和21世纪初4个时期的遥感数据和同期的森林资源清查样地数据为基础, 应用遥感信息模型, 估算了黑龙江长白山地区的森林生物量, 分析了该地区森林生物量的时空动态变化, 以及森林生物量随高程、坡度和坡向的变化规律。结果表明: 该地区4个时期的森林平均生物量分别为81.56、44.27、48.27和54.82 t·hm^-2。4个时期总的森林生物量分别为5.37 × 10 ⁸、2.83 × 10 ⁸、3.06 × 10 ⁸和3.46 × 10 ⁸ t。20世纪70年代到21世纪初森林平均生物量和总的森林生物量都呈现出先降低后增加的趋势, 呈先下降趋势的主要原因是20世纪70-80年代以森林采伐为主, 后增加趋势的主要原因是实施天然林保护工程起到了很大的作用。该地区4个时期森林生物量随高程、坡度和坡向都表现出一致性的变化规律, 森林生物量随高程和坡度变化都呈先增加后减少的趋势, 导致这一现象的主要原因是, 高程、坡度和坡向变化引起了局地气候条件的变化, 从而直接影响森林生长环境, 造成森林分布的变化。森林生物量在200-400 m高程所占的比例最大, 约为35%, 在坡度5°-15°所占的比例接近50%。森林生物量在南坡和西南坡所占的比例最小, 为7%; 平坡所占的比例最大, 为28%; 南坡次之, 为19%。