长白山北坡垂直植被带表土植硅体组合研究

长白山垂直分布的植被是欧亚大陆从温带到寒带植被水平地带性的缩影。对其北坡不同海拔高度植被带土壤中的植硅体进行初次研究,结果发现,该山北坡海拔700m到2630m的土壤中发育了形态和数量丰富的植硅体。不同植被带植硅体组合的含量各不相同,主要特征表现为随海拔升高示冷型的植硅体含量整体呈上升趋势,而示暖型的植硅体含量整体呈下降趋势。温泉附近土壤中的植硅体则表现出明显的与其上下相邻地点不同的特点。它对中国东北第四纪沉积物中植硅体组合的研究及第四纪古植被和古环境的重建可提供重要的基础性资料。

长白山北坡垂直植被带木本植物的植硅体形态特征及其环境意义

长白山垂直分布的植被是温带到寒带植被的组合,能够很好地反映温度变化趋势,研究其植物的植硅体对于了解长白山气候变迁有重要意义。作者选择长白山9科14属木本植物的叶子,采用湿式灰化法对其进行植硅体分析,计算了不同形态植硅体的百分含量,同时测量了长度和宽度。研究表明:长白山北坡垂直植被带中典型木本植物的叶子具有8种植硅体类型:表面有突起、皱纹的椭圆形、卵形;具有螺旋纹的纺锤状以及导管形、弓形、鸟嘴状、扁棒型、石块状、松树皮状、不确定型。在14种木本植物叶子中都出现了扁棒型植硅体,其含量随海拔升高逐渐增加,说明在长白山区扁棒型植硅体是示冷型植硅体。阔叶类木本植物叶子中,具有螺旋纹的纺锤体及导管形、弓形植硅体占优势;裸子植物叶子中松树皮状、石块状植硅体,其含量随海拔升高逐渐递减,说明松树皮状和石块状植硅体是示暖型植硅体。

华南亚热带中部山地垂直植被带表土孢粉散布规律与气候相关性

孢粉学分析是古生态与古气候定量重建的重要指标之一,建立现代表土孢粉与植被之间的定量关系是利用地层孢粉准确解释古生态与古气候变化的前提条件。基于华南亚热带中部山地垂直植被带采集的113个现代表土和苔藓孢粉样品,采用典型对应分析方法(Canonical Correspondence Analysis,CCA),探讨研究区不同海拔表土孢粉种类散布规律与气候因子之间的关系。主要得出以下结论:1)华南亚热带中部地区现代表土孢粉组合中乔木类以壳斗科栲属、常绿栎属、松属、杉木属和大戟科等种类占绝对优势,草本植物花粉以禾本科、蒿属、菊科和莎草科为主,蕨类孢子以三缝孢子、芒萁属、水龙骨科和单缝孢子为主。2)研究区低海拔至高海拔的孢粉组合呈现以下变化规律:低海拔地区(0~702 m)孢粉组合以栲属、常绿栎属、松属、野桐属、枫香属、茜草科以及禾本科花粉为主;中海拔(703~1299 m)山坡的优势孢粉为栲属、杉木属、松属和常绿栎属;高海拔地区(1300~1600 m)以栲属、常绿栎属、水青冈属、杜鹃花科以及松属花粉最为丰富,表土孢粉组合变化过程与现代植被群落优势种类有较好的一致性。3)CCA分析结果显示,控制研究区域主要表土孢粉分布的气候因子为年均降雨量(MAP)、最热月降水(Mpwa)和最热月温度(Mtwa);松属、杉木属、栲属、常绿栎属、山茶科、水青冈属和落叶栎属等高百分比含量的花粉所对应的气候特征较为明显。4)低海拔地区的优势种属栲属、常绿栎属等以及相对高海拔的松属、杉木属和水青冈属等能较好地反映气候因子对植被空间分布的影响。因此,文章揭示了华南亚热带中部地区表土孢粉在垂直植被带上具有明显差异,孢粉散布规律可能与研究区植被组成、生境、花粉形态与传播媒介等因素有关,能为利用化石孢粉数据进行古生态与古气候定量重建提供参考资料。

东北地区植被多样性的研究Ⅰ.寒温带针叶林区域垂直植被多样性分析

用Renyi及Hill多样性指数簇相结合的方法 ,对中国寒温带针叶林区域垂直植被的区系多样性、生活型多样性及叶级多样性进行了分析 ,将亚高山矮曲林带 (Ⅰ )、寒温性针叶疏林带 (Ⅱ )、山地上部寒温性针叶林亚带 (Ⅲ1 )、山地中部寒温性针叶林亚带 (Ⅲ2 )和山地下部寒温性针叶林亚带 (Ⅲ3) ,划分为生物多样性的特殊性植被带 (Ⅰ )、过渡性植被带 (Ⅱ )及生物多样性的交汇性植被亚带 (Ⅲ1 )、稀疏性植被亚带 (Ⅲ2 )和富集性植被亚带 (Ⅲ1 ) .对Ⅰ、Ⅱ带及Ⅲ1 亚带的植被宜采取保护性经营对策 ,对Ⅲ2 、Ⅲ3亚带 ,采取恢复和提高其生物多样性 ,促进植被进展演替的经营对策 .

滇东南亚热带土壤细菌群落对植被垂直带变化的响应

为探究南亚热带森林土壤细菌群落的变化特征及其与环境因子的耦合机制,沿海拔自下而上选取滇东南文山国家级自然保护区亚热带季风常绿阔叶林(E1)、半湿润常绿阔叶林(E2)、中山湿性常绿阔叶林(E3)3种典型森林类型为研究对象,采用Illumina高通量测序技术研究土壤细菌群落组成、结构和多样性对植被垂直带变化的响应规律,以及它们与环境因子之间的关系。研究发现,(1)环境因子沿植被垂直带变化显著(P<0.05)。E3植被带的凋落物厚度、Simpson指数、土壤含水量、有机质、氮、磷、钾含量较E1和E2显著增加,而植物的Margalef指数、Shannon指数、Pielou指数、土壤密度、pH、温度较E1和E2显著减少,其平均增幅和降幅分别3倍和1.5倍。(2)酸杆菌门、变形菌门、放线菌门等细菌优势菌群的相对丰度沿植被垂直带和土层变化差异显著(P<0.05);次优势菌门变形菌、放线菌在E3植被带的相对丰度显著高于E1和E2(P<0.05),而酸杆菌门相对丰度略低于其他两个植被带(P>0.05);变形菌与放线菌主要富集于土壤表层(0-10 cm)、酸杆菌富集在中层(10-30 cm)、绿弯菌富集在底层(40-50 cm)。(3)土壤细菌多样性沿植被垂直变化呈显著的增加趋势(P<0.05),并在E3达到最大值,沿土层则表现为减小变化。(4)随着海拔上升,植被多样性及凋落物厚度对细菌群落结构及多样性的主导因子从E1的3个减至E3的1个,而土壤理化对二者的解释率从E1的0个增至E3的7个,E1的植被多样性负向影响转变为E3含水量、碳氮等养分元素的正向影响。因此,文山自然保护区植被群落沿海拔的垂直变化,导致凋落物厚度、土壤水分、pH、养分含量的显著改变,进而决定了森林土壤细菌群落组成、结构及多样性的分布格局。

祁连山北坡土壤特性与植被垂直分布的关系

祁连山垂直植被带沿海拔从低到高依次为荒漠草原带、干性灌丛草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛草甸带、高山寒漠草甸带,在这些植被带上选择典型的植被类型设置样地,采用半微量凯氏、氢氧化钠-钼锑抗比色法、CaCO3分子式求法、土壤烘干法、环刀法等方法进行土壤特性相关因子调查分析。结果表明:1.荒漠草原带土壤有机质含量只有1.65%,全氮量和全磷量分别是0.14%和0.089%,含量最少,而干性灌丛草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛草甸带土壤有机质含量相差不大,都在10%～12%之间变动。2.青海云杉林、高山灌丛林、祁连圆柏林、低山灌丛、牧坡草地、无林地其下0～60 cm的土壤容重依次增大,从0.53 g/cm3增大到1.02 g/cm3。相应地,其下土壤孔隙度依次减小,从72.64%减小到48.11%。3.祁连山北坡不同土壤类型上的优势种数量随海拔升高呈先逐渐增加而后逐渐减少,即呈倒U型分布趋势。了解和掌握土壤特性和植被垂直分布之间的响应关系,可为植被恢复提供科技支撑。

藏东南色季拉山西坡不同植被土壤有机碳垂直分布特征及其影响因素

【目的】藏东南地区高山生态系统有巨大的土壤碳汇潜力,研究其不同生态系统下土壤有机碳(SOC)储存的变化特征及其影响因子,有助于深入了解青藏高原土壤碳循环及区域碳源汇平衡。【方法】本研究在西藏色季拉山西坡海拔3000~4600 m开展密集土壤采样,研究不同海拔高度下不同植被类型SOC的储存特征,并分析其关键影响因子。【结果】表层0-5 cm的SOC含量随海拔升高而增加,4个植被带SOC含量平均值表现为高寒草甸(8.31%±0.77%)>暗针叶林(7.20%±0.90%)>高寒灌丛草甸(6.74%±0.80%)>针阔混交林(3.88%±0.46%)。在剖面5-10、10-15、15-20、20-30、30-40、40-60 cm各层SOC含量随海拔升高呈先增加后降低趋势,SOC含量在4种植被带的平均值表现为暗针叶林>高寒灌丛草甸>高寒草甸>针阔混交林。SOC含量随剖面深度增加而显著下降,高寒草甸和高寒灌丛草甸SOC垂直分布特征为表层聚集型,而针阔混交林和暗针叶林SOC垂直分布特征为普通递减型。剖面0-20、20-40、40-60 cm的SOC储量随海拔升高呈先增加后降低的特征。在表层0-20 cm高寒草甸SOC储量最高(C 95.66±4.81 t/hm^2);在剖面20-40和40-60 cm暗针叶林SOC储量最高,且其在整个0-60 cm剖面的SOC总储量在所有植被类型中最高(C 199.14±11.10 t/hm^2);针阔混交林SOC储量在剖面各层均为最低,且其在整个剖面的SOC总储量(C 111.45±10.30 t/hm^2)显著低于其他植被类型。剖面各层SOC储量与年平均温度、凋落物碳氮比呈显著负相关,而与海拔高度、年平均降水量和土壤含水量呈显著正相关。逐步回归显示土壤含水量是影响剖面各层以及整个剖面SOC储存的关键因子。随机森林模型对SOC储存的解释度为50.32%~65.82%,土壤含水量对表层土体SOC预测的相对贡献最高,年平均温度、年平均降水量和凋落物质量对各层SOC预测均有显著贡献,而植被类型对SOC预测的相对贡献随剖面加深而逐步增加。【结论】色季拉山西坡不同海拔高度下SOC的储存特征随不同植被类型和剖面深度而发生显著变化,环境因子(如土壤水分)对表层土体SOC储存有关键影响,植被类型对深层土体SOC储量变化的预测有重要贡献。

贡嘎山东坡典型植被类型土壤动物群落特征

为了掌握贡嘎山垂直植被带间土壤动物群落结构及多样性,2012年5月至10月间对贡嘎山东坡的常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和暗针叶林4种典型植被土壤动物群落进行了调查。共捕获土壤动物347只,隶属于10纲29目68类,其中山蛩属(Spirobolus)为优势类群。土壤动物的群落密度、生物量以及多样性呈常绿阔叶林>落叶阔叶林>针阔混交林>暗针叶林趋势,其中密度、类群丰富度和Shannon-Wiener指数的变化具有显著差异(P<0.05);落叶阔叶林和针阔混交林间的土壤动物群落结构差异明显,其他植被类型间的差异性受季节影响。从各功能群结构来看,腐食性和杂食性土壤动物占主要地位;各功能群的生物量均以常绿阔叶林和落叶阔叶林较高,针阔混交林和暗针叶林较低,而相对生物量的变化趋势各不相同,仅有腐食性功能群的生物量及植食性功能群的相对生物量在各垂直植被带间有显著差异(P<0.05)。群落密度、生物量、类群丰富度、Shannon-Wiener指数以及腐食性和捕食性功能群的生物量与土壤温度呈显著相关(P<0.05)。研究结果表明:贡嘎山东坡土壤动物的群落组成、多样性及功能群结构在各典型植被类型间有明显差异,土壤温度是影响土壤动物垂直分布格局的主要环境因子。

云南鹤庆盆地2.780～1.802MaB.P.期间的古植被和古气候

鹤庆深钻421.7m以下岩芯的孢粉组合揭示2.780～1.802MaB.P.期间鹤庆盆地周围山地植被类型的更替主要是松林和寒温针叶林林带的上下迁移,并且研究区在第四纪之前就已基本具备了目前的主要植物种类及其自然地理轮廓。根据孢粉组合中寒温针叶林主要成分的孢粉含量变化推测研究区周围的山顶气候在2.780～1.802MaB.P.期间依次经历了相对温和偏干→整体相对寒冷潮湿→温和偏干→寒冷较湿→温凉较干→温和偏干→寒冷较湿的7次明显波动;同时结合孢粉组合特征和山顶气候推测盆地周围较低海拔区的气候经历了温暖干旱→整体相对温暖潮湿→温暖干旱→温凉较湿→温和偏干→温暖干旱,但夏季有一定降雨→温凉较湿的7次明显波动。在重建古植被与古气候时,还根据孢粉组合中寒温针叶林的主要成分与喜热成分的孢粉含量变化,探讨了2.780～1.802MaB.P.期间不同时段导致研究区周围山地垂直植被带迁移的主要原因,即区分了构造抬升与气候变化对其影响的可能性。研究认为2.729～2.608MaB.P.期间寒温针叶林面积增加主要是由于山体强烈抬升造成的,此次山体强烈抬升正对应着晚新生代地质时期青藏高原强烈隆升的“青藏运动B幕”,而其他时段的寒温针叶林面积增减主要是气候变化引起的。

猫儿山自然保护区沿海拔分布植被带土壤硝化-反硝化和呼吸作用分析

【目的】揭示环境因子对猫儿山自然保护区不同海拔植被带土壤呼吸和硝化-反硝化作用的影响。【方法】以广西猫儿山自然保护区不同植被带为研究对象,应用气压过程分离系统BaPS(barometric process separation system)研究了不同海拔植被带的土壤呼吸速率(SRR,soil respiration rate)、总硝化速率(GNR,gross nitrification rate)、反硝化速率(DR,denitrification rate),及其对土壤温度等环境因子的响应规律。【结果】在自然土壤温度下,土壤呼吸速率杉木人工林(Chinese fir plantation,CFP)>常绿、落叶阔叶混交林(evergreen and deciduous broad-leaved forest,EDBF)>毛竹人工林(bamboo plantation,BP)>山顶灌丛(mountaintop shrub,MS)>南方铁杉林(southern hemlock forest,SHF)>水青冈天然林(beech natural forest,BNF),CFP最高为361.6μg/(kg·h);总硝化速率SHF最高为275.3μg/(kg·h),BP最低为58.3μg/(kg·h);反硝化速率为BP>CFP>EDBF>BNF>SHF>MS,BP最高为172.2μg/(kg·h)。土壤温度在5~20℃变化时,6种植被带的土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率均随着温度的上升而增加。相关性分析表明,海拔、土壤温度、含水量、pH、有机质、全氮、全钾、速效氮磷钾是影响土壤硝化-反硝化和呼吸作用的重要因子。【结论】低海拔人工林在自然温度下具有比高海拔天然林更高的土壤呼吸速率和反硝化速率,但是高海拔植被带土壤硝化-反硝化和呼吸作用对温度变化具有更高的敏感性,在气候变暖过程中,高海拔植被带土壤可能会释放更多的温室气体增量。

基于生态多稳态的山地植被垂直自然带定量识别研究——以新疆博格达山为例

山地生态系统的自然特征和服务功能与其自身的垂直自然带分布有着密切的关系,定量识别其分布的海拔范围,能够快速捕捉气候和植被之间的相互作用结果。过渡范围海拔的定量识别往往会受到数据的时空连续性和模型分析能力的限制。本研究将温带荒漠、山地草原、山地针叶林、高山草甸、高山垫状植被作为生态系统稳定状态,利用Landsat-8和SRTM DEM数据,基于稳态转换原理结合势能分析方法,估算垂直自然带相邻两个状态的势能量,识别博格达山北坡垂直自然带的生态过渡区域及分带海拔。研究结果:(1)沿海拔梯度,地表温度LST (Land Surface Temperature)概率密度分布呈现多峰模式,赤池信息准则AIC (Akaike Information Criterion)最小值对应的模式数为2,二者均揭示存在不同的生态系统状态;(2)势能分析识别出沿海拔梯度相邻垂直自然带间的生态过渡区域及分带海拔,温带荒漠带—山地草原带(海拔1062—1093 m,1066 m)、山地草原带—山地针叶林带(海拔1689—1764 m,1707 m)、山地针叶林带—高山草甸带(海拔2690—2744 m,2714 m)、高山草甸带—高山垫状植被带(海拔3251—3263 m,3257 m);(3)通过2018年7月的野外考察数据验证了结果的可靠性,总体RMSE为17.19 m。结果表明基于遥感对地观测数据及生态多稳态原理和势能分析方法为快速准确的提取垂直自然带的生态过渡区域及分带的海拔位置提供了参考依据。

海南岛和台湾岛植物多样性“反差现象”的形成机制研究

台湾岛和海南岛是我国的两大岛屿,两者面积相差无几,但在植物多样性方面呈现出奇怪的“反差现象”:台湾岛具有较高的植物特有种比率,而海南岛具有较高的特有属比率。通过从地质与进化历史、地形地貌、纬度位置和植被区系等方面论述了这种“反差现象”的形成机制。台湾岛来自于原菲律宾吕宋岛南部地块的北移;海南岛则是在印度板块与欧亚板块碰撞冲击下从北部湾脱离而出。位置上后者更靠近东南亚和中国西南滇黔桂交界区,这些地区是现代被子植物起源与分化中心之一,因此海南岛植物区系演化历史更久远,比台湾岛具有较高比率的地方特有属。另一方面,台湾岛海拔超过3 500 m以上的山峰有20余座、海南岛最高峰五指山海拔不到2 000 m,进而台湾岛分布更多样的植被类型。台湾岛南北长近400 km,纬度梯度达4度之多;海南岛纬度梯度则仅有台湾岛的一半左右。因此,台湾岛有更大的海拔差和更多样的植被类型、更大的纬度差异、更远的大陆距离,所以台湾岛比海南岛具有更高特有种比率。

雷公山赏绿

我沿着雷公山山林中的小路向山上走着。山间小溪潺潺,空气清新湿润,古树葱茏.蓊蓊郁郁。这片位于苗岭山脉中段、地处黔东南雷山、台江、剑河、榕江四县之间的亚热带型原始森林生态系统,有生物种类2000余种。秃杉、鹅掌揪、钟萼木、金佛兰、长苞铁杉等多样植物,遮天蔽日,莽莽苍苍。