秦岭太白红杉种群结构与动态的研究

在秦岭太白山、光头山、玉皇山和冰晶顶等 4个地段分别设置了 4个样地 ,用样方法对太白红杉种群进行了调查 .共做样方 2 80个 .分析了太白红杉的群落学特征、径级结构及其密度变化规律 ;编制了太白红杉的静态生命表 ;绘制了存活曲线和死亡曲线 ;从多角度研究了太白红杉种群的动态变化规律 .结果表明该种群存活曲线趋向于Deevey Ⅱ和Ⅲ之间 ,高径级种群趋向于稳定 ,低径级种群则反之 .幼年个体补充不足 ,严重影响着该种群的生存和发展 .

太白山南北坡高山林线太白红杉对气候变化的响应差异

气候变化对秦岭植被生长的影响已经引起了人们的广泛关注,在相同的立地条件下,植被对气候变化的响应会因坡向不同而产生差异,秦岭的分水岭太白山尤为典型,为更进一步揭示不同坡向太白红杉(Larix chinensis)对气候变化响应的差异,以树木年代学为依据,利用采自太白山南、北坡相同海拔的太白红杉树芯样本分别建立了树轮年表,并分析了两者的年表特征,探讨了树轮宽度指数与气候因子之间的相关性及逐步线性回归方程。结果表明:太白山南、北坡太白红杉年表的平均敏感度、样本间平均相关系数、样本总体代表性等特征值较高,表明两个不同坡向年表中皆含有丰富的环境信息,相对而言,北坡样地植被对气候的响应较南坡样地敏感;由相关性分析可知,南北坡太白红杉差值年表对气温和降水响应显著的月份有所差异,北坡样地轮宽指数与当年和前一年1—6月平均气温皆为显著正相关关系,而南坡样地轮宽指数仅与当年5—6月平均气温通过显著性检验。南、北坡太白红杉径向生长都明显受到前一年6月降水"滞后效应"的一致影响,但北坡仅与当年8月的降水呈显著正相关,南坡与当年1—4月的平均降水量存在十分显著的负相关;多元线性逐步回归模型显示,气温因子对回归方程的贡献最大值均大于降水因子的贡献最大值,表明气温因子的变化更易引起太白红杉树轮宽度的变化,另外,气温因子对北坡样地回归模型的贡献值比气温因子对南坡样地回归模型的贡献值大,表明北坡样地处树轮宽度指数对气温因子更敏感,并且与相关分析结果一致。

太白山太白红杉种群空间分布格局研究

针对研究区太白红杉种群分布特点,设置了15个20m×20m样地,采用离散分布理论拟合和聚集强度测定方法,对太白红杉种群空间分布格局进行了比较分析.太白红杉种群空间分布格局属于聚集型,在25m2和100m2面积上聚集强度较大.随海拔上升,聚集强度降低;在分布下限地区,聚集最强的尺度较小,中下部地区较大;阴坡的种群分布聚集强度大于阳坡.随着年龄增加,种群分布由聚集型向随机型过渡,强度减弱;聚集性最强的格局尺度在幼、老龄期为150m2,中龄期则为100m2.分布格局受生物学特性、年龄阶段、群落组成、环境因素等影响.在未来保护与利用中,低海拔和阴坡应该适度间伐乔木层非目的树种;在高海拔和阳坡地区,适度间伐灌木,促进群落内团块状更新;育林作业面积应该与聚集性最强的面积相适应.

太白红杉(Larix chinensis)混交林径级结构与竞争的关系

混交林的径级结构和竞争关系的研究可在一定程度上预测群落的动态变化趋势。探讨了太白山太白红杉(Larix chinensis)混交林的径级结构和竞争关系,并对该区域森林的动态变化趋势进行了预测。结果表明:①在混交林内,太白红杉幼苗数量较少,更新差,种群径级结构呈衰退型;而巴山冷杉(Abiesfargesii)幼苗数量较多,更新良好,种群径级结构为增长型。②太白红杉种内竞争强度大于种间竞争强度,巴山冷杉种内竞争强度小于种间竞争强度。在混交区域,巴山冷杉处于群落的优势地位,而太白红杉处于劣势地位,应加强对太白红杉的保护,合理抚育管理太白红杉幼苗。

太白红杉种群结构与环境的关系

对太白山不同生境出现的 5种太白红杉种群的高度、径级和生物量结构进行了较为系统的对比研究。结果表明 :(1)不同生境的太白红杉种群 ,生长发育明显不同。但经年龄拟合和方差分析证明 ,该地区不同太白红杉种群在演替上应属同时发生 (P<0 .0 5 )。 (2 )不同太白红杉各种群在高度和胸径上有极显著差异 (P<0 .0 1) ,生长于中海拔地域的太白红杉种群平均高和胸径显著高于低海拔和森林线地带的种群 ;随着海拔升高 ,种群生物量结构中根系所占比例呈现高→低→高的趋势 ;主干和枝叶呈现低→高→低的趋势。(3)对种群表现结构形成有重要影响的 10个环境因子的主成分分析表明 ,乔木层郁闭度、土壤厚度、土壤p H、土壤含水率、年平均降雨量、人为干扰是影响种群结构形成的最重要因素。 (4)对太白红杉种群应以就地保护为主 ,低海拔地区的群落应适当间伐乔木层非目的树种 ,中高海拔地区应以保护原有生境为主 ,适当间伐灌木层树种 ,为太白红杉更新创造良好条件。

太白红杉(Larix chinensis)叶的形态解剖学特征与环境因子的关系

根据生态气候学方法推断出不同海拔高度气候指标 ,应用多元统计方法 ,对分布于秦岭太白山地区海拔 30 0 0～ 340 0 m的太白红杉 ( L arix chinensis)叶特征进行了生态解剖学研究 ,分析了影响其变化的主导生态因子。观察指标包括叶形态指标 (叶片总厚度、每束叶中的叶数和叶长宽比 )、叶解剖学特征 (叶表皮角质膜厚度 ,上、下表皮厚度 ,近上、下表皮叶肉厚度 ,内皮层厚度 ,管胞直径 ,叶转输组织和维管束厚度及其与叶片总厚度之比 )。结果表明 :1水热综合因子是影响太白红杉叶长宽比和叶表皮角质膜厚度的主导因子 ,随着水热综合因子的增大 ,叶长宽比呈增加趋势 ,而角质膜厚度则逐渐变薄。2年降水量是影响其它形态解剖学指标的主导因子 ,随着年降水量的增加 ,每束叶中的叶数、叶厚度、管胞直径、叶转输组织和维管束厚度、内皮层厚度、转输组织和维管束厚度及其与叶总厚度之比呈减少和变薄的趋势 ,而上、下表皮厚度则逐渐增加。 3近上、下表皮叶肉厚度与环境因子无明显相关 。

秦岭太白红杉林土壤有机碳密度研究

土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)库是陆地生态系统中最大的碳库,确定土壤有机碳储量及影响因子对碳循环和气候变化的研究具有重要意义.在秦岭太白山南、北坡分别沿不同海拔梯度共调查了太白红杉(Larix chinensis Beissn)林的18个样点,共计54个土壤剖面,分南、北坡对太白红杉林土壤有机碳密度进行了估算,并分析了土壤有机碳的主要影响因子.结果表明:太白红杉林北坡土壤有机碳平均密度在枯落物层为(0.31±0.18)kg/m2,在0～100 cm土层为(15.84±9.08)kg/m2;南坡土壤有机碳平均密度在枯落物层为(0.27±0.07)kg/m2,在0～100 cm土层为(14.51±7.85)kg/m2;太白红杉林南、北坡0～100 cm土层土壤有机碳平均密度为(15.18±8.51)kg/m2.秦岭太白红杉林北坡0～100 cm土层土壤有机碳密度随海拔的增加呈显著减小趋势(P<0.05),此外,该层土壤有机碳密度随年降水量的增加呈下降趋势.土壤容重与w(有机碳)呈显著负相关(P<0.05).

基于Biome-BGC模型及树木年轮的太白红杉林生态系统对气候变化的响应研究

利用Biome-BGC模型模拟了1960—2013年太白山太白红杉林生态系统的净初级生产力(NPP),对其与太白红杉的径向生长关系进行了探讨,并分析了NPP值对气候变化的响应关系。结果表明:1960—2013年太白山太白红杉林北坡NPP年均值为305.33g C m^(-2)a^(-1),南坡为320.71g C m^(-2)a^(-1),南北坡的NPP值均呈现出一定的上升趋势,北坡的上升速率(0.47g C m^(-2)a^(-1))要小于南坡(1.29g C m^(-2)a^(-1)),但是北坡太白红杉分布下限区NPP值波动浮动较大。且北坡太白红杉NPP值随着海拔高度的上升而逐渐下降,低海拔的变化振幅要大于高海拔地区,南坡无明显变化。多数采样点的模拟NPP值与树轮宽度指数年际变化趋势趋于一致,相关关系呈显著相关。太白红杉标准年表、模型模拟NPP值与气象因子的相关分析均表明太白红杉的生长与生长季气温的相关性显著高于降水,即生长季的气温是太白红杉生长的限制因子。气候的变化作为制约太白红杉生境的重要因素,影响了太白红杉树木的生长,进而对NPP的变化产生了影响。树木年轮很好的检验了Biome-BGC模型模拟结果。

秦岭太白红杉种群空间分布格局动态及分形特征研究

采用相邻格子样方法采集数据,应用计盒维数和信息维数研究了太白红杉种群空间格局的分形特征,结果表明,太白红杉种群有较高的计盒维数(18087)和信息维数(17931),表明其对空间占据程度较高.用分布系数法和Morisita格局指数法检验格局类型,发现不同年龄组太白红杉种群均呈聚集分布.运用GreigSmith的方法研究格局规模,发现太白红杉种群在128m2和512m2处聚集,不同年龄组在不同规模尺度聚集.以区组分布格局强度(PI)检测聚集强度,发现太白红杉种群格局强度随尺度变化程度较高,个体分布不均匀,随着年龄的增大,其聚集强度呈下降趋势.太白红杉种群的空间分布格局特征是其对严酷生境长期适应的结果.

秦岭山地太白红杉种群种实性状的生态可塑性研究

研究了太白红杉6个种群中13个种实性状的变异情况.结果表明,太白红杉种实性状在种群内和种群间均存在广泛的变异,除种子宽和种鳞宽的差异在种群间不显著外,其它11个性状在种群间差异均极显著;种群间种鳞长、种鳞宽、球果长宽比、种翅长和种翅宽的变异程度比种群内大,其它8个性状在种群内的变异程度比种群间大.海拔对太白红杉种实性状的影响比较明显,其中种子宽、种鳞长、种翅宽、种鳞宽、球果长、球果宽和种鳞数与海拔呈负相关,种子宽和球果宽相关性显著,种鳞长、种翅宽、种鳞宽、球果长和种鳞数相关性极显著;坡度与种鳞长宽比呈负相关;年降水与球果宽呈正相关.种子长宽比和种翅长宽比与海拔呈负相关.

秦岭太白红杉林分布及太白山高山林线特征的定量分析

采用正交试验设计在秦岭太白山设置了12个太白红杉林分,用样方方法对太白红杉种群进行了调查,用正交分析法和"DataProcessingSystem"数据处理软件对影响太白红杉林分布的5个生态因子进行了分析。结果表明:5个生态因子中,海拔梯度的变化是影响太白红杉林分布的主导因子,5个生态因子在影响太白红杉林分布中的作用地位是:海拔>坡度>土壤厚度>坡向>风向。并对描述太白红杉林的5个指标进行了主成分分析,并对高山林线进行了定量描述,胸高直径是描述太白红杉林的主要成分,海拔3400m是太白山太白红杉郁闭林的上限。

秦岭太白红杉群落特征及其物种多样性的研究

选择太白红杉群落分布较集中的太白山、长安光头山、玉皇山和冰晶顶等 4个地段 ,设计 1 8个样地 ,用样方法进行调查 ,共作样方 2 80个。分析了太白红杉群落的种类组成、区系特点、群落外貌、垂直结构和水平结构等群落学特征 ,并对该群落的环境概况进行分析 ,计测了不同地段上群落的频、盖度指标和不同层次上的 Shannon- Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数和种间相遇指数。结果表明 ,太白红杉主要分布于秦岭海拔 2 80 0～ 350 0 m的高海拔山地 ,群落组成种类约 85种 ,北温带分布属占优势 ,地面芽植物种类多、数量大 ,是该群落的优势层片。乔木层为太白红杉单优组成 ,平均高度约 8.6m;多样性指数 0 .2 0 7～ 0 .42 0 ;灌木层 H值为 1 .779～ 2 .363;草本层 H值最高 ,为 2 .1 2 2～ 3.0 2 5。

太白红杉总DNA的提取及鉴定

用抗氧剂和螯合剂组合的方法 ,成功地从太白红杉的叶组织中提取和纯化了总 DNA,并对其产率、质量和纯度作了鉴定。用此方法能有效地去除酚类化合物、多糖、萜类化合物和未知化合物的干扰 ,为太白红杉的分子生物学研究提供了一套迅速、经济和可靠的技术方案。

太白红杉邻体竞争研究方法的改进

当环境中可利用的资源低于种群最佳生长需要时,种群内个体之间就会产生竞争.竞争常发生在邻体植物之间,植物地上部分和地下部分的竞争范围不同.目前,有很多度量竞争强度和确定竞争范围的方法,本文通过对不同方法的比较分析,提出了更具有说服力的方法.

太白山不同海拔太白红杉年轮生长对气候变化的响应

【目的】研究不同海拔太白红杉年轮宽度序列对气候变化的响应。【方法】以太白红杉为研究对象,在太白山同一坡向、不同海拔(3100,3200,3300和3400m)分别设立样地,用生长锥法在树高1.3m处钻取木芯,经晾干、打磨后,使用WinDENDROTM年轮分析系统进行轮宽测量和交叉定年,并分别建立各海拔年表;利用相关分析及响应分析统计方法,对年轮与气候因子的相关性及响应函数解释量进行研究。【结果】最高海拔4号样地与其他样地的相关性分析结果存在较大差异。当年生长季(3,4,6,7月)温度与1,2,3号样地太白红杉年轮指数序列均呈正相关,而与4号样地呈负相关;当年生长季(3,4,7月)降水量与1,2,3号样地年轮指数序列均呈负相关(4月份3号样地除外),而与4号样地呈正相关。由响应函数分析可知,低海拔采样点1号样地,气象要素(温度和降水量)在响应函数解释量中所占的比重较高;但与降水量相比,高海拔林线采样点4号样地温度的解释量明显较大。【结论】太白红杉林最高海拔样地年轮指数序列变化与其他样地有明显差异;在响应函数分析中,气候要素对最低海拔样地年表贡献率最大,但最高海拔太白红杉生长对温度表现出较强的敏感性。

太白红杉种内和种间竞争研究

采用逐步扩大范围的方法确定影响对象木 (Objectivetree)的最佳竞争范围 ,利用单木竞争指数的改进模型对太白红杉 (Larixchinensis)种内和种间竞争强度进行了定量分析 ,并讨论了不同竞争强度下太白红杉的形态变化。结果表明 :随对象木胸径的增大 ,由于太白红杉种群自然稀疏过程中密度调节作用 ,植株距离增加 ,种内竞争强度降低 ;太白红杉主要分布于亚高山地段 ,群落内其它物种较少 ,个体普遍较小 ,结果种间竞争相对较弱 ,种内与种间竞争关系顺序为 :太白红杉 太白红杉 >巴山冷杉 (Abiesfargesii) 太白红杉 >牛皮桦 (Betulaplatyphylla) 太白红杉 >其它树种 太白红杉 ;竞争强度和对象木胸径的关系服从幂函数关系 (CI =AD-B) ,当太白红杉胸径达到 35cm以上时 ,竞争强度几乎没有变化 ,所得的预测模型能很好地预测太白红杉种内和种间的竞争强度 ;不同竞争强度下 ,太白红杉主茎各层的分枝角度、总分枝数、当年生枝条长、平均枝长和活枝数均表现出显著的差异。表明采用逐步扩大范围的方法能有效地确定竞争木范围 ,较好地反应太白红杉种内和种间的竞争关系。同时 ,太白红杉通过自身形态变化 ,提高了对光的截获能力和对不同竞争强度的适应能力。

林线树种太白红杉碳储量估算

林线对气候变化十分敏感,有关环境如何影响林线植被碳储量分布的研究鲜见报道.采用野外调查、遥感影像解译和生物量模型计算相结合的方法,对秦岭主峰太白山林线树种——太白红杉(Larix chinensis)碳储量、碳密度及其分布进行了估算.结果表明:太白红杉林总碳储量为5.290×105 t,其中南坡碳储量为1.765×105 t,北坡碳储量为3.525×105 t,南北坡碳储量分布不均与太白红杉分布面积和海拔有很大的关系;太白红杉林碳密度为0～17.40 kg/m2,平均值为(7.65±4.15)kg/m2,与年均温度呈正相关,与海拔和年降水量呈负相关,温度是影响太白红杉林碳密度的关键因素.

秦岭不同年龄太白红杉径向生长对气候因子的响应

秦岭地区是我国最为典型的太白红杉温带针叶林分布区,也是受全球气候变化影响最为显著的地区之一。已有的研究已经显示树木的生理特征会随着树木年龄发生变化,这可能会造成与树木生长有关的气候信号随时间改变。为探索该区不同年龄太白红杉树木径向生长对气候变化的响应差异,本研究运用树木年轮气候学传统方法,研究了不同年龄太白红杉年表特征及其与气候因子的关系,以期揭示年龄因素对年表的潜在影响。结果表明:1)不同年龄太白红杉径向生长对气候因子的响应存在差异,老龄组太白红杉年表较中、低龄组年表对气候因子的响应更加敏感,更适合用于年轮气候学研究;2)响应函数分析表明,老龄组太白红杉年表对生长季早期和春季温度以及春季降水更加敏感,而幼龄组太白红杉年表与各月气候变量均未表现出显著相关关系。综上所述,太白红杉年轮宽度与气候变化的响应模式受年龄因素影响,高龄年轮年表对气候响应的敏感性更高,包含更多的气候信息。该研究结果为全球变暖背景下秦岭高山林线太白红杉林的合理经营管理及该区域气候重建提供了一定的基础数据。

太白红杉种群生殖对策研究Ⅰ生育力和种子重量

研究了太白红杉种群生育力和种子重量与年龄及海拔的关系.结果表明:(1)南坡的太白红杉成熟年龄比北坡早.(2)太白红杉种群的生育力随着年龄的增大而增大,但到一定年龄后又呈下降趋势,南坡太白红杉在70龄左右时生育力开始降低,北坡太白红杉在90龄左右生育力下降;北坡太白红杉种群的生育力随海拔的升高逐渐增大,大约到海拔3300 m左有后逐渐降低;南坡太白红杉种群的生育力则一直随海拔升高而逐渐增大.(3)太白红杉种子的重量(千粒重)随着个体年龄的增大逐渐增加,但南坡在60龄左右时又逐渐变轻;种子重量随海拔的升高表现为先增加,后下降的趋势,但在北坡种子重量开始下降的海拔要比南坡低.

太白红杉单木胸径生长模型的研究

通过比较分析4种有代表性的植物竞争指数的预测效果,选择较合适的指标构建太白红杉(Larixchinen-sis)的单木生长模型。研究结果表明:包含对象木胸径、竞争木胸径及对象木与竞争木距离的APA指数能客观反映太白红杉群落植株间的竞争关系;以近2年内胸径相对生长速率为因变量,自身胸径大小和竞争强度为自变量,通过回归分析建立的太白红杉单木生长模型具有较高的回归优度(r=0.916,P<0.05),表明该模型能很好地预测太白红杉的生长。