不同林龄紫果云杉林土壤碳氮磷化学计量特征研究

为探究紫果云杉不同生长发育阶段的土壤有机碳、全氮、全磷的质量分数及生态化学计量特征的影响,以青海省黄南州麦秀林场40年生、90年生、140年生紫果云杉天然林为研究对象,采用五点法采集0~10、> 10~20、> 20~30 cm的土壤样品,测定三种林龄和三个土层深度的土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)质量分数,并计算化学计量比。研究结果表明,林龄和土层深度对土壤有机碳、全氮、全磷有显著影响(P <0.01),对碳磷比和氮磷比有显著影响(P <0.01),对碳氮比无显著影响(P> 0.05)。土壤有机碳是影响土壤碳磷比变化的重要因素,土壤氮是影响土壤氮磷比变化的重要因素。

云杉大小蠹的危害特征及不同防治方法的防治效果

为了明确云杉大小蠹Dendroctonus micans对青海云杉Picea crassifolia和紫果云杉Picea purpurea的危害情况以及不同防治方法的防治效果,在野外样地调查云杉大小蠹的发生危害特征,采用刮皮处理、药剂处理进行防治试验。结果表明:云杉大小蠹可危害青海云杉和紫果云杉,青海云杉的受害率高于紫果云杉;危害部位在树干2.5 m以下,树高10~25 m和胸径20~45 cm的青海云杉受害严重,且云杉大小蠹的发生与郁闭度呈一定的线性负相关;刮皮处理对云杉大小蠹的防治效果达100%,树干打孔注药和树干喷药的防治效果均超过95%。该研究结果可为云杉大小蠹的生态学研究和治理提供参考。

遮阴处理对2种云杉的生长量及保存率的影响

通过设置不同透光度的遮阴处理,开展遮阴处理对青海云杉和紫果云杉苗高、地径、冠幅等指标的年生长量及造林保存率的影响试验,结果表明:青海云杉和紫果云杉的生长量、成活率和保存率总体上表现为30%透光度遮阴处理组>60%透光度遮阴处理组>90%透光度遮阴处理组>空白对照组,说明遮阴处理有效提高了造林成活率及保存率。

川西亚高山不同年龄紫果云杉径向生长对气候因子的响应

运用树木年轮气候学的基本方法,建立王朗自然保护区紫果云杉在集中分布上限区域的年轮宽度年表,选取差值年表分析不同年龄云杉的径向生长同逐月气候因子的相关及响应关系,结果显示:幼龄组云杉年表的敏感度高于中龄组和老龄组云杉,幼龄组云杉对生长季前及生长季的气温状况显著正相关;中龄组云杉年表仅与当年4月份和7月份的月平均最低气温显著正相关;老龄组云杉的年轮宽度指数同上年生长季(上年8月份)的月平均气温和月平均最低温显著负相关,上年生长季高温的"滞后效应"在老龄组云杉体现的更为突出;幼龄组与中龄组云杉对当年6月份降水持续增加显示出明显的负相关关系,上年12月份的降水会对幼龄组和老龄组云杉径向生长不利。研究表明幼龄组云杉包含的气候信息要优于中龄组和老龄组云杉,在该区域进行相关研究时应根据研究需要选取不同年龄跨度的云杉年表。

青海麦秀林场紫果云杉次生林的干扰重建

对青海麦秀林场2个50m×50m紫果云杉(PiceapurpureaMast.)样方调查和604株树木年轮系统及157个树桩的分析结果表明:2个样方的干扰强度总体都较高,如PⅠ样方1950′s达到31.4% 10a,PⅡ样方1980′s达到18.1% 10a,说明存在经常性的择伐或盗伐活动,设定近30a来实际发生的干扰强度用树桩断面积与树桩和树木断面积的百分率来表示,并与用树轮分析的干扰重建百分比相比较,结果发现具有正态树龄分布的PⅠ样方的重建值与实际值较为接近,而不具有正态树龄结构分布的PⅡ样方,其重建值明显高于实际值。

应用林窗模型研究全球气候变化对森林群落的可能影响──以四川西部紫果云杉群落为例

本文以我国四川西部特有树种之一紫果云杉（ＰｉｃｅａＰｕｒｐｕｒｅａ）为例，采用林窗模型（ＦＯＲＥＣ）研究了全球气候变化对森林群落结构及生物量的影响。结果表明：全球气候变化对森林群落演替方向和生物量施加影响的大小主要取次于全球气候变化增量与基准气候变率之间的差异性。

紫果云杉在内蒙古地区引种初探

对内蒙古林科院树木园引种的紫果云杉进行观测,研究其生长发育规律及其对环境的适应性。结果表明:紫果云杉生长缓慢,10年以后才能正常越冬,20年以后生长良好;其物候在不同年份存在波动,对冷冻贮存半年的紫果云杉花粉进行测试,其花粉活力可达到79. 8%,可作为优良种质资源培育新种。

原始林内紫果云杉种群的数量动态

本文将紫果云杉种群看作是由不同径级林木所组成的群体,借以 Leslie矩阵描述其数量动态情况,由此得种群 Leslie 矩阵的特征根λ=1.028,对应特征向量亦即种群稳定的径级组成为:(9941,783,556,393,280,116,32,8)。结果表明:在原始林内,紫果云杉种群结构较为稳定,呈增长稳定型;经预测,种群未来的结构组成与现在的相似。

川西亚高山岷江冷杉和紫果云杉径向生长对气候因子的响应

【目的】探讨川西亚高山地区各海拔生境处岷江冷杉和紫果云杉径向生长对气候因子的响应,为进一步揭示当地森林对气候变化的响应机制提供依据。【方法】分别获取王朗自然保护区中海拔与高海拔生境处岷江冷杉和紫果云杉的标准年表,分析年表同气候因子间的关系。【结果】中海拔生境处岷江冷杉生长在1990年后与年均气温存在一定程度的“分离效应”;中海拔生境处岷江冷杉和紫果云杉生长与上年生长季(上年7月和8月)气温和上年生长季末(上年10月)降水量显著负相关( P <0.05),岷江冷杉生长与当年9月气温和降水量显著负相关( P <0.05),紫果云杉生长与当年2、6月月均最低气温显著正相关( P <0.05);高海拔生境处岷江冷杉和紫果云杉生长均与当年生长季前(上年11月、当年1月、当年2月)、当年生长季(当年7月)和上年生长季(上年6月)气温显著正相关( P <0.05),岷江冷杉生长还与当年6月份的降水量及上年8月份的气温显著负相关( P <0.05);滑动相关分析和年表特征年气候分析结果充分印证了各年表对月气候因子响应的可靠性。【结论】上年生长季气温的“滞后效应”对中海拔生境处的岷江冷杉、紫果云杉以及高海拔生境处的岷江冷杉生长均有显著影响;近几十年来,上年生长季末降水对中海拔生境处的岷江冷杉、紫果云杉以及高海拔生境处的紫果云杉生长都具有稳定而显著的抑制作用。

气候变化下青藏高原两种云杉植物的潜在适生区预测

为了预测未来气候变化下云杉属植物的适宜生境,选择青藏高原暗针叶林的两种重要建群植物丽江云杉(Picea likiangensis)和紫果云杉(Picea purpurea)作为研究对象,采用MaxEnt模型预测21世纪50年代(2050s)和70年代(2070s)两物种在未来气候情景下的潜在分布,并结合Arc GIS计算物种分布面积和空间格局变化。结果表明:(1)丽江云杉的潜在适宜分布区主要集中在四川西南部和西藏东部。紫果云杉潜在适宜分布区主要集中在四川西北部、甘肃南部、青海东南部,以及西藏东部地区。(2)在未来两个时期丽江云杉的分布面积总体呈增加趋势,紫果云杉呈先增加后减少的趋势,但与其现代分布面积相比,两种云杉的总适生区面积都有不同程度的增加。(3)丽江云杉适宜生境未来可能会向北迁移,而紫果云杉可能会向西迁移。(4)影响丽江云杉和紫果云杉潜在地理分布的主要气候因子为最暖季降水量和最暖季均温。研究结果可为丽江云杉和紫果云杉在未来气候变化情景下的可持续管理提供一定的理论依据和参考价值。

尕海-则岔地区紫果云杉种群结构与动态特征

紫果云杉(Picea purpurea)为我国特有树种,为了解其种群生存现状及动态特征,以尕海-则岔自然保护区则岔沟的紫果云杉天然纯林为研究对象,通过样地调查和数据统计,绘制了种群结构图,编制了静态生命表,分析了存活曲线,运用生存分析理论与数量化分析法研究种群结构与动态,并运用时间序列模型对种群数量动态进行预测,以揭示本区域紫果云杉的种群结构与动态特征。结果表明,紫果云杉种群龄级结构、高度结构和冠幅结构总体均呈倒"J"型。种群自然更新能力强,幼苗、幼树储量丰富,前期有较高的死亡率,种群存活曲符合Deevey-Ⅲ型。生存分析也说明紫果云杉种群具有前期锐减,中、后期稳定的特点。竞争和自疏作用造成的幼苗、幼树存活率偏低是影响紫果云杉种群自然更新和结构的关键因素。种群动态指数Vpi>0,表明种群属于增长型,V'pi趋近于0,表明该种群趋近于稳定型。时间序列预测分析表明,在未来2、4、6、8个龄级后,紫果云杉个体数均有所增加,种群呈一定的增长趋势。说明该保护区的成立使本区域紫果云杉种群得到了相对完整的保存,该种群适应当前的生存环境,能实现自然更新且仍有一定的增长潜力。紫果云杉种群更新主要受制于建成限制,幼苗、幼树存活率过低,可采取适当的人为干扰措施来促进种群更新与增长,而保护幼苗生存环境并提高幼苗质量和存活率才是种群更新和发展的关键。

紫果云杉天然种群种实性状表型多样性研究

【目的】系统揭示紫果云杉(Picea purpurea)天然种群种实表型分化程度和地理变异规律,为其种质资源保存和遗传改良提供科学依据。【方法】以青海泽库、甘肃天水及四川省若尔盖、九寨沟、阿坝、红原、壤塘、理县、小金和松潘县境内的10个紫果云杉天然种群为研究对象,每个种群选择30个单株,每个单株采集60枚球果,测定其中30枚球果的球果长、球果宽(中央直径)、种鳞长、种鳞宽、种翅长、种翅宽(最宽端),并计算球果长宽比、种鳞长宽比和种翅长宽比,采用巢式方差分析比较种实表型性状在群体间和群体内单株性状值的差异;通过计算变异系数和分化系数,分析种实表型性状的离散程度和分化程度;采用相关性分析检验各种群种实表型性状间的相关关系,最后依据平均欧氏距离对10个种群进行聚类分析。【结果】紫果云杉9个种实性状在种群间、种群内均存在极显著差异(P<0.01);10个种群各种实表型平均变异系数从大到小依次为:壤塘(29.45%)>阿坝(22.48%)>九寨沟(17.93%)>松潘(17.76%)>红原(17.39%)>小金(17.03%)>泽库(16.48%)>若尔盖(15.66%)>理县(15.10%)>天水(13.95%);紫果云杉球果、种鳞、种翅的表型分化系数均值分别为46.17%,27.06%和40.42%,变异系数分别为15.11%,19.70%和21.02%,其中以种鳞的变异系数和表型分化系数均相对较小,表明其性状最为稳定;种实表型性状在种群间和种群内均具有丰富的多样性,种群间表型分化系数均值小于种群内变异(62.12%),为37.88%;除球果宽与种鳞长宽比以及种翅长宽比与球果长宽比、种鳞长、种鳞宽、种鳞长宽比的相关性不显著外,紫果云杉其余种实性状间均呈极显著相关关系;通过聚类分析可以将紫果云杉的10个种群大致划分为3组:壤塘、阿坝和小金种群为一组,天水、理县、若尔盖、松潘、九寨沟和泽库种群为一组,红原种群单独为一组。【结论】紫果云杉种实表型多样性较高,各个性状均存在丰富的遗传变异。

西南亚高山3种典型森林的小气候特征

为阐明以白桦（Betulaplatyphylla）、岷江冷杉（Abieefaxonianan）、紫果云杉（Piceapurpurea）为优势种的典型川西亚高山森林小气候特征，利用3套全自动小气候仪连续测定了3个生长季节（2002～2004年的5月～10月）的小气候变量。结果表明：1）白桦林（BF）、岷江冷杉林（vr）和紫果云杉林（SF）内的太阳辐射日进程、日总量和月总量差异显著；2）生长季节内，BF、sF和FF林内的太阳辐射总量分别占林外太阳辐射总量的47．66（±9．08）％、20．65（±1．74）％和11．42（±4．01）％；3）BF、SF和FF林内空气温度和土壤温度的日进程、日平均和月平均值差异显著；4）BF、SF和FF林内的日平均空气温度和土壤温度与林冠下太阳辐射日积累量没有显著的线性关系；5）BF、FF和SF林内空气温度与土壤温度以及土壤不同层次温度之间有显著的线性关系；6）生长季节内（总184d），BF、FF和SF内的空气日平均温度〉14．0℃的天数分别为150d、148d和125d，林下土壤5cm的日平均温度≥4．0℃的天数分别为184d、184d和151d，而土壤15cm的日平均温度≥4．0℃的天数分别为184d、184d和145d。

川西北亚高山紫果云杉和岷江冷杉异龄叶性状及养分再吸收

【目的】叶片是进行光合作用和储存养分的重要器官,其养分再吸收是植物提高养分利用效率和生产力的重要策略之一。因此研究川西北亚高山紫果云杉(Picea purpurea)和岷江冷杉(Abies faxoniana)异龄叶的性状和养分再吸收特征。【方法】2017年10月在四川王朗国家级自然保护区的原始森林中收集紫果云杉和岷江冷杉当年生(1 a)、次年生(2 a)和凋落叶,测量其性状(叶长、叶宽、叶厚和比叶面积)和N、P、K含量。【结果】紫果云杉和岷江冷杉叶片中P、K含量均表现为异龄叶(1 a叶>2 a叶)>凋落叶,且元素含量及其生态计量之间存在极显著差异;物种、叶龄及其交互效应均会极显著影响N、P、K含量及N/K、K/P;紫果云杉和岷江冷杉3种元素再吸收效率均表现为K>P>N,N/P和N/K,说明紫果云杉和岷江冷杉的生长主要受N限制;叶性状在物种和年际间存在明显的差异,但仅比叶面积对紫果云杉叶的养分含量及其P、K再吸收有显著影响。【结论】常绿植物紫果云杉和岷江冷杉异龄叶的性状和养分具有明显差异,叶片养分再吸收是高寒森林适应养分贫瘠的重要策略之一,在将来的亚高山针叶林养分管理中必须对异龄叶予以足够的重视。

洮河自然保护区大峪沟林区紫果云杉群落木本植物种群生态位特征

基于群落调查数据,以样地代表多种资源的综合状态,物种重要值作为生态位的计测指标,利用Levins和Shannon生态位宽度,Schoener生态位相似和Pianka生态位重叠对洮河自然保护区大峪沟林区的紫果云杉群落木本植物种群生态位进行定量研究。结果表明:紫果云杉群落乔木层共有树种8种,隶属于4科6属,紫果云杉占绝对优势,岷江冷杉为次优势种;灌木层共有植物50种,隶属于16科25属,忍冬科的蓝靛果、葱皮忍冬和唐古特忍冬等以及蔷薇科的峨眉蔷薇和银露梅等构成了灌木层的主体,紫果云杉幼苗优势不明显,但生态位宽度最大。本研究表明,生态位宽度受物种生态特性及其分布和生境共同影响,重要值大的物种生态位宽度一般较大,生态位宽度大的物种之间生态位相似性和重叠性一般较大,并与其它物种重叠的概率高、重叠程度大,生态位宽度小的物种集中出现时也会出现较大的生态位重叠,同科或同属的物种间常有较大生态位相似和重叠。生态位宽度反映着种群的扩散潜力,生态位相似反映着群落的稳定性,生态位重叠反映着物种间存在或潜在的竞争程度。紫果云杉在乔、灌木层均有最大的生态位宽度,生态适应性最强,群落结构稳定,具有进一步扩散的可能。

基于GIS和MaxEnt模型分析气候变化背景下紫果云杉的潜在分布区

该研究收集到紫果云杉的108处数字化标本信息及野外调查采集分布点数据,筛选出13个环境变量,利用CMIP6提供的未来2个时期3种气候情景模式数据,采用MaxEnt模型和GIS技术分析不同时期分布区变化,绘制影响紫果云杉生长的主要环境因子的响应曲线,定量描述适宜紫果云杉生长、生存的环境条件。结果表明:(1)MaxEnt模型对紫果云杉分布区的预测结果具有很高的可信度,AUC值均高于0.95;当前分布主要集中在青藏高原东缘地区的四川西北部、甘肃南部、青海东南部、西藏东部等地。(2)紫果云杉的最适生区面积为40937 km^(2),集中分布于四川西北部、甘肃西南部;较适生区分布面积约167344 km^(2),四川、甘肃、青海、西藏地区分布较广;低适生区分布范围最广,面积为567257 km^(2),占分布区面积的73%以上。(3)Jackknife检验和环境因子响应曲线表明,海拔(贡献率为44.0%)和降水(累计贡献率为45.6%,其中年平均降水量贡献率为32.1%)对紫果云杉的分布影响起主导作用,其次是温度(累计贡献率为10.3%,其中最冷季度平均温度贡献率为5%),适宜紫果云杉生长的海拔、年降水量和最冷季平均温度的阈值分别为2600~4200 m、590~820 mm和-9.8~-1.4℃,峰值分别为3600 m、712 mm和-7℃。(4)未来紫果云杉的分布范围主要向西、北方向延伸,西藏南部小部分生境丢失,总体呈现适宜生境面积增加的趋势,2018-2100年局部发展(ssp370)模式下适生区面积达到最大,为1091404 km^(2)。

同倍体杂交物种紫果云杉的生态位分化及其未来潜在分布区预测

【目的】以我国特有的同倍体杂交树种紫果云杉为对象,研究其与亲本树种丽江云杉和青杄间环境生态位的差异,并预测其在未来气候变化下21世纪50年代(2050s)和80年代(2080s)潜在分布区的变化。【方法】在收集紫果云杉及其亲本种地理分布信息的基础上,利用地理信息系统(Arc GIS)技术获取相应生境的环境变量,通过Kruskal-Wallis多重秩和检验、判别式分析(DFA)和主成分分析(PCA)等统计方法量化分析云杉属3个树种的生态位差异,并利用最大熵模型(Max Ent)结合3种大气环流模型(BCC-CSM1-1、CCCma_Can ESM2和CSIROMk3.6.0)模拟3个树种在3种气候变化情景(即温室气体最低排放,RCP2.6;中度稳定排放,RCP4.5;高度排放,RCP 8.5)下未来2050s和2080s的潜在分布。【结果】Kruskal-Wallis检验、DFA和PCA结果均表明紫果云杉生境的水热条件与亲本种间均存在显著差异。对水分条件而言,尽管紫果云杉生境的最冷季与最暖季降雨量居于亲本种之间,但其生境土壤湿度显著高于2个亲本种;对热量条件而言,紫果云杉生境的最冷月最低温显著低于2个亲本种,且地面结霜频率显著高于亲本。进一步对云杉属3个树种的未来潜在分布区模拟显示,紫果云杉仅在RCP2.6下2080s的潜在分布面积与当前相比略有缩减(约5%),而在此情景下2050s的潜在分布区面积和其余2个情景下2050s和2080s的潜在分布面积高于当前分布区面积。综合分析所有情景及时间段后发现,紫果云杉未来潜在分布区面积平均增加17%以上,且分布区明显呈现由青藏高原东南部边缘向内部扩张的趋势。而其亲本种青杄受气候变暖威胁严重,其潜在分布面积(综合所有情景及时间段)平均减少了21%以上,丽江云杉除在RCP4.5和RCP8.5下2080s的潜在分布面积稍高于当前(不到2%)外,其余情景下的潜在分布面积也都低于当前,其潜在分布面积平均减少5%左右(综合所有情景及时间段)。【结论】明确了同倍体杂交物种紫果云杉与其亲本种生态位的环境差异,即高土壤湿度和冬季低温是紫果云杉与其亲本种产生生态位分化的主要因子;且在未来温度显著增加背景下,基于MaxEnt模型预测表明紫果云杉在未来2050s和2080s潜在分布区面积将显著增加,推测其在未来将发挥更重要的生态安全屏障作用。

冶力关林区紫果云杉天然林种群结构特征

紫果云杉为我国特有树种,以冶力关林区的紫果云杉天然种群为对象,通过样地调查和数据统计,绘制种群结构图,编制静态生命表,分析存活曲线,运用数量化分析法研究种群动态,并用时间序列模型对种群数量动态进行预测,以揭示本区域紫果云杉的生存现状,为该物种的保护和经营提供理论依据。结果表明,紫果云杉幼苗占种群个体总数的21.05%,Ⅱ龄级时,个体数量迅速减少,幼苗死亡率达到80.40%,出现瓶颈现象,种群结构近似于纺锤型。总体来看,紫果云杉种群幼苗数量优势不明显,种群更接近于稳定型,种群存活曲线符合Deevey-Ⅱ型;未来2、4、6、8个龄级后,种群个体数量呈增长趋势,但增长性低,增长潜力小,并对外界干扰较敏感;竞争、自疏作用造成幼苗、幼树存活率偏低是影响紫果云杉种群自然更新关键因素,幼苗的分布状况也影响着种群的发展。散生的种群在自身比例较低的混交林中始终处于劣势地位,不利于种群增长。因此,须采取人工措施使种群形成规模,促进种群增长。

洮河上游紫果云杉群落土壤种子库特征及其与地上植被的关系

该研究以甘肃洮河国家级自然保护区大峪沟林区(TH)、冶力关林区(YLG)、尕海-则岔国家级自然保护区则岔林区(GZ)的紫果云杉(Picea purpurea)天然林群落为研究对象,通过样地调查与萌发实验,分析洮河上游紫果云杉群落土壤种子库特征,以揭示洮河上游紫果云杉群落土壤种子库特征及与地上植被的关系,为紫果云杉群落恢复和管理提供依据。结果表明:(1)3个林区土壤种子库共萌发27科45属50种植物,种子库密度在958~1129粒/m^(2)之间,草本植物是构成研究区土壤种子库的主体。(2)3个林区紫果云杉群落土壤种子库垂直结构明显,物种数及种子密度随土层的加深呈减少趋势。(3)3个林区地上植被物种数大于土壤种子库物种数,相似性系数在0.15~0.23之间,表现为极不相似性;土壤种子库的多样性指数除Pielou指数高于地上植被外,Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数均低于地上植被。研究认为,洮河上游紫果云杉群落土壤种子库以草本植物为主,乔木和灌木的储量较小,特别是建群种紫果云杉的储量较小;地上植被和土壤种子库之间相互的贡献力较低,仅依靠紫果云杉林土壤种子库进行自然恢复,远不能缓解现阶段紫果云杉林退化的问题,因此需开展人工育苗、造林等措施来促进紫果云杉的更新与发展。

甘南州高寒地区紫果云杉育苗技术

紫果云杉是甘南州珍稀优良用材树种。本文详细介绍了甘南州高寒区紫果云杉育苗技术,包括采种、圃地选择、圃地准备、播种,播种当年管理、越冬管理、病虫害防治,2~3年生苗木的田间管理,苗木分床定植,苗木出圃和分级等,以及育苗注意事项。