不同海拔天山云杉叶功能性状及其与土壤因子的关系

植物功能性状反映了植物对生长环境的响应和适应,将环境、植物个体和生态系统结构、过程与功能联系在一起。为阐明天山北坡1420-2300m天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica)的叶片功能性状对环境的适应性变化,研究了天山云杉10种叶片功能性状的变化规律以及与土壤因子的关系。结果表明叶长宽比(LL/LW)、叶面积(LA)、气孔密度(SD)、单位干重的叶磷(LPC)和叶钾(LKC)含量沿海拔梯度呈上升趋势。单位干重的叶氮(LNC)含量、叶绿素含量(Chla+b)、叶片饱和含水量(LWC)、叶片干物质含量(LDMC)和比叶重(LMA)随海拔的升高呈现非线性变化,前3项在海拔约2100m处达到最大值,分别为(15.42±0.38)mg/g、(2.44±0.37)mg/g和(55.01±0.48)%,后两项在海拔约2100m处达到最小值,分别为(451.80±6.28)mg/g、(252.33±3.60)g/m2。逐步回归分析结果显示,海拔梯度上影响LPC的主要土壤因子是土壤pH值和SWC,影响LNC、LKC、Chla+b、LDMC、LMA和LWC的主要土壤因子是TN,影响LA、SD和LL/LW的主要土壤因子是SWC,可见SWC和TN是天山云杉叶片功能特征沿海拔梯度变化的主要驱动因子。在优越的环境中植物叶片虽然具有较高的光合能力和较高的相对生长速率,但是对资源的利用能力往往较低,在2100m附近LNC、Chla+b、LA最大,LMA、LDMC最小,因此判断此海拔附近为天山云杉最适宜的生长范围。

不同经度天山云杉群落物种丰富度随海拔梯度变化

选择我国新疆境内天山山脉81°05′—93°41.5′E约12个经度范围的昭苏、巩留、乌苏、乌鲁木齐和哈密5个地点的天山云杉林进行垂直样带调查,分析不同经度位置天山云杉群落物种丰富度随海拔梯度的变化.结果表明:各经度的天山云杉群落是以天山云杉为优势树种的纯林,乔木和灌木种类很少,草本植物的物种丰富度主要由优势树种天山云杉控制.天山云杉在中等海拔范围分布最集中、郁闭度最大、生长最好、蓄积量最高,致使林下草本植物的物种丰富度最低.天山云杉群落草本物种丰富度随海拔梯度的变化呈山谷型曲线,可以用二次曲线方程y=ax2-bx+c(a,b,c>0)进行描述.

不同经度天山云杉林分因子随海拔梯度的变化

选择新疆天山山脉从西到东处于不同经度的昭苏、巩留、乌苏、乌鲁木齐和哈密的天山云杉林进行垂直样带调查:将各地点划分为低、中和高3个海拔范围,比较不同范围内主要林分因子的差异;分析主要林分因子随海拔梯度(50m间隔)的变化。结果表明:各地点3个海拔范围内主要林分因子呈现出不同的变化规律;天山云杉林分平均胸径和最大胸径随海拔梯度的变化差异不显著,而平均树高、最大树高、林分密度、胸高断面积和蓄积量随海拔的增加总体上呈现单峰型的变化趋势;尽管不同经度位置天山云杉林分布的海拔上下限范围不同,但各个位置天山云杉林分的平均树高、最大树高、林分密度、胸高断面积和蓄积量随海拔梯度的变化都可以用二次曲线方程进行描述。

天山云杉林生物量及其变化规律的研究

选择新疆天山山脉从西到东处于不同经度位置3个地点(巩留、乌鲁木齐和哈密)的天山云杉林群落进行垂直样带调查,根据所调查数据及已建立的回归方程推算了不同地点天山云杉林的生物量,并分析了其随海拔梯度和林木径级的变化规律。结果表明:不同地点天山云杉林生物量变化在100.921t·hm-2和436.915t·hm-2之间,不同地点天山云杉生物量总体呈现西部大于中东部的趋势,天山云杉生物量随海拔梯度和林木径级的变化总体上都呈现单峰型。

天山云杉球果大小性状的地理变异规律

选择新疆境内天山山脉从西到东处于不同经度位置(81°05′—93°41.5′E,约12个经度范围)5个地点(昭苏、巩留、乌苏、乌鲁木齐和哈密)的天山云杉林进行垂直样带取样测定,分析天山云杉球果大小性状(长、宽及长宽比)随海拔梯度与经度的地理变化规律,以期为天山云杉种群保护、优良种源选育及其合理利用提供依据。结果表明:同一经度位置不同海拔范围内天山云杉球果大小性状发生不同的变化。天山云杉的球果长和球果长宽比随着海拔的增加总体上呈现逐渐减小的趋势,而球果宽则总体上随海拔梯度变化不显著。各经度位置天山云杉球果宽较球果长的性状稳定性高。天山云杉球果性状随海拔、经度和坡度的变化而发生变异,球果长的变异主要受海拔和坡度的影响,球果宽的变异则主要受经度的影响,而海拔、经度、坡度对球果长宽比都有显著影响。

天山中部天然林分中不同龄级天山云杉光合特性

采用LI-6400便携式光合测定系统对天山中部天山生态站天然林分中4个龄级(即Ⅰ(0～20年)、Ⅱ(20～40年)、Ⅲ(40～60年)及Ⅳ≥60年以上)天山云杉林木不同叶龄叶片的光合速率进行测定,分析在自然环境条件下天山云杉的基本光合特性。结果表明:在自然林分中,不同龄级不同叶龄天山云杉的光补偿点在10～25μmol.m-2s-1之间,光饱和点在870～1220μmol.m-2s-1之间;不同龄级不同叶龄天山云杉阳生叶的净光合速率日变化为单峰型曲线,分别在10:00—13:00时段内达到最大光合速率;相同叶龄不同龄级天山云杉的净光合速率大小顺序为Ⅲ龄级>Ⅳ龄级>Ⅱ龄级>Ⅰ龄级;阴生叶的净光合速率日变化除Ⅰ龄级为单峰曲线外,其他3个龄级的为双峰曲线;最大净光合速率值随着林木龄级的增加,表现出先增加后有所降低的趋势,Ⅲ龄级的最大净光合速率值最大;相同年龄不同叶龄的净光合速率值基本上为当年生叶>1年生叶>2年生叶。阳生叶的净光合速率与环境因子中的光照强度、温度、室中CO2浓度、空气相对湿度具有极显著的相关性,而阴生叶只与光照强度呈极显著的正相关性,与空气相对湿度成极显著的负相关。

天山云杉林下土壤物理性质空间异质性研究

天山云杉（Picea schrenkiana var.tianschanica）是整个天山植被群落的优势树种和建群种,在新疆天山中段天山云杉分布海拔范围（1960~2700m）内,按海拔梯度每隔100m取样,研究不同海拔高度天山云杉林下土壤物理性质的变化规律。结果表明：（1）土壤容重随土层深度的增加而增加,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤含水量、土壤饱和持水量、毛管持水量和田间持水量随土层加深而减小;（2）0~60cm土层中,在海拨1960~2300m之间,随着高度的增加,土壤容重逐渐减小,在2300~2700m之间则相反;（3）在海拔1960~2300m范围内,土壤总孔隙度、土壤毛管孔隙度、毛管持水量、饱和持水量和田间持水量随海拨升高逐渐增大,在海拨2300m以上,随高度增加而逐渐变小;非毛管孔隙随着海拨高度的变化不大。（4）海拔2500m处的土壤自然含水量最高。

天山云杉林林冠空隙特征的研究

通过对天山云杉林中 30个林冠空隙的调查 ,研究了新疆天山云杉林林冠空隙的基本特征和影响林冠空隙内幼苗更新的因子 .结果表明 ,本研究范围内 ,天山云杉林扩展林冠空隙 (EG)的面积在 5 0 .81～ 2 98.0 5m2 之间 ,其中以 4 0～ 1 6 0m2 所占比例较大 ;实际林冠空隙 (CG)的面积大多在 1 1 .37～ 1 83.39m2 之间 ,其中以小于 80m2 所占比例较大 ;CG EG值大多在 0 .4～ 0 .6之间 ,大多数林隙的形状近似于圆形 ,都接近于 1 ;林冠空隙有 1 0种形成方式 ,其中以伐倒和伐倒 +掘根风倒的方式最多 ;林冠空隙开敞度大多分布在 0 .4～ 1 .5之间 ,当开敞度为 0 .6 8时 ,幼苗更新株数最多能达到 2 76 75株 hm2 ;

天山云杉天然林分土壤呼吸速率的时空变化规律分析

天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica(Rupr.)Chen et Fu)是构成天山山地森林生态系统的主体。在天山中部,从天山云杉在此区域分布的底线开始,结合天山云杉自然分布特征,沿每隔约100m的海拔梯度选择典型地段设置样地。根据远红外气体分析原理,采用LI-6400-09土壤呼吸室和LI-6400便携式光合作用测量系统,于2006年6—9月,测定了天山云杉天然林分在生长季内土壤呼吸速率随海拔高度和时间的变化规律。在空间上,林分的土壤呼吸速率并非随海拔高度呈线性增加或减少的关系,而是有规律的波动,在海拔1950～2110m之间,土壤呼吸速率是随着海拔高度的增加而降低,在2110～2428m之间是随着海拔高度的增加而升高,在海拔2428m处达到最大的呼吸速率值后又降低。不同海拔高度林分的土壤呼吸速率主要受土壤表面空气相对湿度及土壤温度的影响。在时间上,林分的土壤呼吸速率在生长季内随不同月份的变化为单峰曲线,其最大值出现在7月份;生长季内土壤呼吸速率与土壤温度呈显著负相关,与土壤表面空气相对湿度呈极显著正相关。而林分土壤呼吸速率的日变化在各时间点上的大小排序为7月>6月>8月>9月。它的变化与土壤温度具有极显著的正相关性,与土壤表面空气相对湿度具有显著的负相关性。

天山中部林区疏林地分类及改造措施的初步研究

以天山中部林区人为不合理采伐形成的天山云杉疏林地为研究对象，根据调查收集的45块疏林地典型样地资料，从分析天山云杉疏林地的立地条件和林分特征入手，采用主分量分析、聚类分析的方法，将天山中部林区天山云杉疏林地划分为四种类型，并按因地、因林制宜的原则，提出了相应的改造利用措施。

天山西部云杉林群落数量分类与排序

【目的】研究植物群落的数量分类和排序,分析植物群落与环境之间的关系,为新疆天山云杉林保护、天山西部山区森林群落更新恢复评价提供支撑。【方法】以天山西部国有林管理局巩留分局恰西森林公园为试验点,天山云杉(Picea schrenkiana var tianschanica)林为研究对象,基于群落学调查和环境因子测定数据,采用双向指示种分析(TWINSPAN)对天山西部云杉群落进行分类,冗余分析(RDA)方法对物种分布进行排序,分析物种群落的类型和特征以及与环境因子之间的关系。【结果】物种群落分为8组,群落中乔木层以天山云杉为优势种,天山花楸鲜有分布;灌木层植被较少,存在少量伊犁忍冬;草本层中主要以塔什克羊角芹、白花车轴草、羽衣草、早熟禾和弹裂碎米芥等为优势种,且分布较广泛。影响天山云杉林群落分布的主要环境因子是采伐强度、坡度、海拔、郁闭度和坡向。其中,环境变量对森林群落格局解释率占40.8%,采伐强度对森林群落格局解释率占4.9%,两者共同解释率占39.64%,未解释的部分占14.69%。【结论】天山西部云杉林划分为8个群落类型,采伐强度因子与环境因子共同影响群落分布格局,天然林得到了较好的恢复,森林资源状况得到改善,生态状况由持续恶化向逐步改善转变。

天山云杉枯落物持水特性的空间异质性

对新疆天山北部由西至东5个地点(昭苏、新源、呼图壁、天池、奇台)天山云杉枯落物持水特性进行研究。结果表明:昭苏、新源、呼图壁、天池和奇台天山云杉枯落物总储量分别为(9.00±0.47)、(8.48±0.32)、(8.92±0.52)、(11.10±0.33)、(10.74±0.30)t.hm-2。5个地点天山云杉枯落物的持水量、持水率随浸泡时间的增加均呈递增趋势,且半分解层的值均大于未分解层的;枯落物吸水速率随浸泡时间的增加呈递减趋势且半分解层吸水速率均大于未分解层。天山云杉枯落物的持水量与浸泡时间呈对数关系,其函数表达式为Q=kln(t)+p;吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系,表达式为Y=kt;持水率与浸泡时间呈对数关系,函数表达式为S=kln(t)+p。5个地点天山云杉枯落物的总持水量由大到小的排序为天池、呼图壁、新源、昭苏、奇台,并且天池地区的总持水量与其他4个地区有明显差异。枯落物平均持水率由大到小的排序为呼图壁、新源、天池、昭苏、奇台,其中奇台与呼图壁和天池间有明显差异,奇台与新源和昭苏间无差异。

天山云杉茎枯病的研究

天山云杉茎枯病Truncatella angustata是中国的新记录病害,分布于新疆天山西部的巩留、查布察尔、伊宁、尼勒克林区,1986～1993 年平均发病率为2.6% ,低洼积水处发病较重,危害天山云杉幼苗茎基部,有时危害小枝,采用林业技术与化学防治相结合防效为84.4% 。

天山云杉菌核病的研究

菌核病 ( Sclerotinia sclerotiorum( Lib.) Dby.)是发生在天山云杉上的一种新病害 ,主要分布在天山西部的巩留林区和天山中东部的阜康林区 ,平均发病率为 1 6.8% ,病情指数为5 .5 ,苗高、地径与病情指数均呈负相关 ,相关系数分别为 0 .81 69和 0 .9930 ;经分离培养、接种试验和病原鉴定 ,确定核盘菌 ( S. sclerotiorum)为天山云杉菌核病的病原菌 ;病原菌危害幼苗的茎部、小枝和针叶 ,主要以菌核越冬 ,菌核一般产生菌丝 ,人工诱导条件下 ,在实验室内和田间均能产生子囊盘 ;病原菌最适生长温度为 2 2℃左右 ,温度对菌核产生的初始时间。

不同郁闭度天山云杉林林冠截留量及穿透雨量特征研究

天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica(Rupr.)Chen et Fu)是构成天山山地森林生态系统的主体。选取天山森林生态系统定位研究站不同郁闭度天山云杉林作为研究对象,研究了不同郁闭度条件下天山云杉林冠截留量及穿透雨量的月变化特征、林冠截留量及穿透雨量与总降雨量间的数量关系,通过研究得出结论:林冠截留率与郁闭度表现出显著正相关关系,而穿透雨比率与郁闭度表现出显著负相关关系;穿透雨量、穿透雨比率及林冠截留量的月变化与总降雨量基本一致,林冠截留率则相反;郁闭度为0.8和0.6、0.4和0.2之间的穿透雨量无显著性差异,0.8和0.6与0.4和0.2之间差异明显,林冠截留量相邻郁闭度间均无显著性差异,而不相邻郁闭度之间均差异显著;建立了穿透雨量及林冠截留量与总降雨量间的数学关系,用以定量评价该地区天山云杉林水文生态效益。

天山云杉人工更新速生技术研究

天山云杉 (Picea screnkiana var. tianschanica)天然分布区的下限海拔 1 4 50～ 1 80 0 m,进行速生丰产造林试验 ,结果表明 ,灌丛地横向割灌 ,纵向割灌和丛植 3种处理效果显著 ;灌丛地和欧洲山杨 (Pupulus tremula)皆伐地采用大穴整地和丛植 ,这 2种立地类型 1 5 a生的天山云杉幼树树高分别比 CK高出 40 .0 %和 46.5% ,天山云杉在不同立地类型高生长的优劣顺序为灌丛地 >欧洲山杨皆伐地 >

天山云杉种群分布格局

选择新疆天山山脉不同经度的5个地点(昭苏、巩留、乌苏、乌鲁木齐和哈密)的天山云杉林进行垂直样带调查,应用理论分布模型和聚集强度指标对天山云杉种群分布格局进行研究.结果表明:天山云杉种群格局整体上呈集群分布,不同发育阶段和不同海拔高度对其分布格局和聚集度均有不同程度的影响.随着径级的增大或年龄的增加,天山云杉种群的聚集度降低;不同海拔高度天山云杉都呈现出在高海拔聚集度最大的分布趋势.

天山云杉种子形态性状的地理变异

以新疆天山山脉从西到东不同经度3个地点(昭苏、天池和奇台)的天山云杉林为对象,沿海拔梯度采集不同地点的天山云杉球果,分析其种子性状(种鳞长、种鳞宽、种鳞长宽比、种翅长、种翅宽、种翅长宽比、种子长、种子宽和种子长宽比)的变化.结果表明:随海拔的升高,天山云杉种子性状(种子宽除外)总体呈现下降的趋势;除种翅宽、种子宽和种子长宽比与海拔的相关性不显著外,种子其他性状与海拔均呈显著负相关;种鳞长、种鳞宽、种鳞长宽比与经度呈现显著正相关;种鳞长、种鳞长宽比、种翅长宽比与坡度呈显著负相关;除种翅宽外,种子其他性状与坡向相关性均不显著.海拔是影响天山云杉种子的种鳞长、种鳞长宽比和种翅长宽比的主要因子.

天山云杉倒木的持水特性

倒木在森林生态系统尤其是山地森林生态系统的水文功能和水土保育功能等方面具有重要的作用。为了解天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica)倒木的持水特性和其对天山林区水文功能的影响,沿天山山脉由西至东选取跨越9个经度的5个地区(昭苏、新源、呼图壁、天池和奇台)分别进行取样,运用浸泡模拟法测定天山云杉倒木的吸水过程和持水能力。结果表明:①天山云杉倒木的吸水过程在5个地区随着浸泡时间的推移,其持水量、持水率和持水能力均随着腐解等级的升高而增加。在浸泡吸水过程中天山云杉倒木的持水量(Q)随着浸泡时间(t)的增加而增加,两者的关系可用Q=aln t+b来拟合。②浸泡过程中天山云杉倒木吸水速率(V)随着浸泡时间(t)的增加而呈下降的趋势,两者的关系可用V=c t-d来拟合。③天山云杉倒木持水能力(Q')与腐解等级(x)的关系可用方程Q'=ex2+fx+g来拟合。天山林区5个地区的天山云杉倒木的持水特性存在明显的差异,该成果为进一步开展天山林区水文功能性研究奠定了基础。