川西亚高山几种天然林下苔藓层的持水特性

苔鲜层是森林生态系统垂直结构上的主要功能层之一,其在保持水土,调节径流和改良土壤等方面扮演着重要的角色。为了探讨川西亚高山天然林下苔鲜层的水文功能,研究了川西亚高山云杉林(PP)、方枝柏林(SS)、冷杉+云杉混交林(AF+PP)和冷杉+桦木混交林(AF+BP)林下苔藓层蓄积量、最大持水量和吸水速率等水文特征参数。结果表明:AF+BP苔藓层的蓄积量最大(11.35 t/hm2),其次是AF+PP(9.85 t/hm2)和PP(7.58 t/hm2),SS(3.32 t/hm2)最小。苔藓层持水量呈现AF+BP>AF+PP>PP>SS。AF+BP、AF+PP、PP和SS林下苔藓层最大持水率分别为739.3%、709.6%、588.9%和279.4%。林下苔藓层持水量随浸泡时间的增加而增加,其规律遵循对数方程(Q=klnt+p)。4种林分中AF+BP、AF+PP和PP在各浸泡时间的吸水速率基本一致,而SS较小,各类林分下苔藓层的吸水速率随着浸泡时间增加按方程V=ktb的趋势下降。

不同经营模式对川西亚高山天然次生林林地水文效应的影响

天然次生林是川西亚高山林区经历大规模砍伐后形成的主要森林类型之一,是我国西南林区水源涵养林的重要组成部分。以不同经营模式(抚育经营、清林+补植经营以及封育经营)的川西亚高山次生桦木林和桦木、岷江冷杉混交林为研究对象,通过样方取样法获取和分析了林地苔藓、枯落物和土壤的水文指标。结果表明,与封山育林经营相比,抚育经营下的两种林型的苔藓最大持水率均显著升高(F=8.147,P=0.010;F=15.525,P=0.006)、桦木林的蓄积量显著降低(F=4.979,P=0.022),而苔藓最大持水量变化不显著;混交林则均无显著变化。在清林+补植经营下,混交林苔藓水文效应变化不显著(F=2.280,P=0.183),而桦木林虽然苔藓最大持水率无显著变化(F=4.072,P=0.098),但蓄积量的显著降低(F=3.536,P=0.044)导致了其最大持水量的降低(F=3.782,P=0.042)。两种经营方式基本上促进了天然林的枯落物最大持水率、降低了林下枯落物蓄积量;其中抚育经营效果更显著,但两种经营方式下枯落物最大持水量变化不显著。两种经营方式下,桦木林和混交林的林下土壤容重均降低(F=10.715,P<0.01;F=5.148,P<0.05),同时桦木林土壤最大持水量增加(F=4.499,P<0.05),其中抚育经营的影响程度都更显著。从4年来的短期效应来看,两种经营方式均对天然林的林地持水能力具有促进作用,抚育经营较清林+补植经营更显著,但这仅是短期的结果,两种经营方式对于退化天然林水文以及其他生态功能恢复的长期影响还有待于进一步的观测研究。

岷江冷杉林皆伐后次生群落结构和物种多样性的演替动态

为阐明岷江冷杉林皆伐后次生群落的演替过程,采用空间代替时间的方法,在川西米亚罗林区海拔3100—3600 m的阴坡选择岷江冷杉林皆伐后次生演替10、20、30、40和50a阶段的次生群落作为研究对象,对其群落结构和物种多样性的动态进行了研究。不同演替阶段的树木均呈显著聚集分布。按群落中优势种的重要值将该演替序列划分为3个类型:悬钩子-蔷薇灌丛、白桦阔叶林和桦木-岷江冷杉针阔混交林。随次生演替,乔木和灌木种的物种丰富度趋于增加,而草本种的物种丰富度趋于减少;乔木和灌木种的Shannon-Wiener多样性指数趋于增大,而草本的Shannon-Wiener多样性指数趋于减小;乔木、灌木和草本层的Pielou均匀度指数均趋于增大;乔木层的Simpson优势度指数趋于减小,灌木和草本层的Simpson优势度指数在演替0—40年阶段趋于增大,而在演替50a阶段趋于减小。在该演替序列中,乔木、灌木和草本层的物种组成均呈耐荫种替代非耐荫种的趋势。

川西亚高山暗针叶林恢复过程中群落物种组成和多样性的变化

以立地条件相似的原始暗针叶老龄林作为对照,采用空间代替时间的方法,在海拔3100～3600m的阴坡、半阴坡,对50块标准地进行调查,对川西亚高山箭竹原始暗针叶老龄林和藓类原始暗针叶老龄林经采伐后形成的不同恢复系列(20、30、40和50年)次生林群落物种组成和多样性动态进行研究。共记录维管植物167种,隶属于44科117属;次生林物种种类差别不大,但优势种重要值随森林恢复不断发生变化,20、30、40和50年生次生林群落的优势种为红桦,而160～200年生的原始暗针叶老龄林优势种为岷江冷杉;随着森林的恢复,物种丰富度显著增加,30～40年之间物种丰富度上升最快,到原始暗针叶老龄林时显著下降,不同生长型物种丰富度为草本层>灌木层>乔木层;均匀度指数在40年生次生林最大,箭竹红桦林40年后均匀度指数相对稳定,藓类红桦林在50年时有所下降,到藓类原始暗针叶老龄林略有增大,乔木与灌木层以及乔木与草本层之间均匀度指数差异显著,而灌木与草本层间差异不显著;Shannon指数随次生林恢复时间的增加呈增大的趋势,箭竹红桦林最大值出现在50年生的林分中,为3.7967,藓类红桦林最大值出现在30年生的林分中,为3.6543,原始暗针叶老龄林Shannon指数大小介于次生林之间;群落优势度指数先是随着恢复年限增加而减小,随后又逐渐增大,乔木层与群落优势度指数变化趋势相似,但变化的幅度较大,藓类红桦林比箭竹红桦林乔木层优势度提前20年降低到最小值;除优势度指数以外,其他指数在不同恢复系列间差异显著,而在2种次生林类型间差异均不显著;随着林龄的增大,次生林与原始暗针叶老龄林间的Bray-Curtis指数也有增大的趋势。

川西亚高山针阔混交林与针叶纯林苔藓凋落物层持水性能研究

采用野外实地观测和室内浸水法对川西亚高山地区针阔混交林与针叶纯林林下苔藓凋落物的持水能力进行了对比研究。结果表明:(1)混交林林下苔藓凋落物层储量为10.02t/hm2,最大平均持水量为54.96t/hm2,最大平均持水率为839.70%;苔藓储量为2.43t/hm2,最大平均持水量为11.47t/hm2,最大平均持水率为472.23%,吸水速率经过24h从7683.2g/(kg.h)下降为256.5g/(kg.h);凋落物储量为7.59t/hm2,最大平均持水量为24.07t/hm2,最大平均持水率为317.22%,吸水速率经过24h从8530.1g/(kg.h)下降为321.4g/(kg.h)。(2)针叶纯林林下苔藓凋落物层储量为9.37t/hm2,最大平均持水量为45.70t/hm2,最大平均持水率为766.05%;苔藓储量为2.13t/hm2,最大平均持水量为9.68t/hm2,最大平均持水率为454.85%,吸水速率经过24h从6444.4g/(kg.h)下降为231.4g/(kg.h);凋落物储量为7.24t/hm2,最大平均持水量为21.20t/hm2,最大平均持水率为292.68%,吸水速率经过24h从7004.9g/(kg.h)下降为251.4g/(kg.h)。因此,无论是持水量、持水率,还是吸水速率,混交林都强于针叶纯林。两种林分下,苔藓、凋落物持水率随浸泡时间的增加而增加,持水率与浸泡时间呈对数关系;苔藓、凋落物的吸水速率随浸泡时间的增加而降低,吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。

川西亚高山岷江冷杉林土壤生物肥力特征研究

【目的】以川西亚高山岷江冷杉林为研究对象,研究该区表层土壤微生物种群数量、酶活性以及与之相关的土壤养分季节动态等土壤生物肥力特征。【方法】在川西亚高山岷江冷杉林中设置样地,2011-08中旬在样地上、中、下坡位放置分解袋,分别于2011年9月、11月和2012年3月、5月、7月中旬随机取回部分分解袋,测定其中土壤养分、微生物数量和酶活性,并进行相关分析和主成分分析。【结果】林地土壤微生物数量、酶活性和养分含量季节差异显著,在3种微生物中以细菌数量最多;细菌和真菌数量,蔗糖酶和过氧化氢酶活性,有机质、全氮、全钾、全磷、速效氮和有效磷含量7月最高,放线菌数量、脲酶活性9月最高。相关分析表明,细菌数量与全钾、有机质、全磷、速效氮、有效磷含量呈显著正相关,真菌数量与有机质、全氮、速效钾含量呈显著正相关,放线菌数量与全磷、速效氮、有效磷含量呈显著正相关,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性与有机质、全氮、全钾、速效氮、速效钾含量呈显著正相关;主成分分析表明,第1主成分贡献率为49.766%,主要综合了蔗糖酶、全钾、全磷、真菌的信息。【结论】川西亚高山岷江冷杉林土壤微生物数量、酶活性及土壤养分三者之间相互影响,共同反映土壤生物肥力特征。

密度调控对川西亚高山云杉人工林生物量和生物多样性的影响

以不同密度调控(4 950株·hm^(-2)、1 800株·hm^(-2)、1 160株·hm^(-2))下的云杉人工林为研究对象,通过典型抽样法和模型模拟法获取和分析了不同密度云杉人工林林分的生物量,乔木各器官生物量,乔、灌、草生物多样性等指标,研究了密度调控对川西亚高山云杉人工林生物量、生物多样性的影响。结果表明,密度调控不但提高了川西亚高山云杉人工林的林木生物量,还提高了其以乔木生物量为主的林分生物量。1 160株·hm^(-2)的密度水平较另外2种密度更能提高云杉人工林的林分生物量。同时,密度调控提高了干生物量的分配比例。此外,密度调控还显著地提高了林下灌草的生物多样性。

川西亚高山次生林恢复过程中土壤物理性质及水源涵养效应

川西亚高山原始针叶林遭受大规模采伐后自然恢复形成的次生林已成为该区域的主要森林类型之一,也是我国西南林区水源涵养林的重要组成部分。现有亚高山森林水源涵养功能研究主要集中在暗针叶林,对天然次生林关注较少。选择川西米亚罗林区亚高山次生林自然恢复演替序列上高山柳灌丛、次生桦木阔叶林、岷江冷杉桦木针阔混交林,以相邻岷江冷杉成熟林为对照,采用空间代替时间的方法,基于土壤容重、孔隙度、持水性能等测定,分析了次生林恢复过程中土壤物理性质变化及土壤水源涵养效应动态,结果表明:(1)次生林恢复过程中,土壤容重总体呈下降趋势,除灌丛与阔叶林、针阔混交林、暗针叶林间具有显著差异外,其余植被类型间无显著差异,随着土层的加深,土壤容重呈增加趋势;(2)不同恢复阶段土壤孔隙度具有显著差异,以针阔混交林0—30 cm土层总孔隙度(64.39%)和毛管孔隙度(50.49%)为最高,灌丛总孔隙度(41.25%)和毛管孔隙度(33.70%)为最低;而土壤非毛管孔隙度以暗针叶林(14.27%)为最高;随着土层的加深,土壤孔隙度大致呈现出递减的趋势;(3)随着林龄增加,次生林土壤0—30 cm土层最大持水量呈波动性增加趋势,在针阔叶混交林阶段达到最大(1 815.02 t/hm^2),到暗针叶林阶段有所下降(1 659.88 t/hm^2);土壤毛管持水量以针阔混交林(1 369.72 t/hm^2)为最高,而非毛管持水量以暗针叶林(534.95 t/hm^2)为最高,暗示针阔混交林树木生长所需有效水贮存量较大,亚高山暗针叶林具有较强的土壤水分调节能力和土壤渗透能力。从水源涵养功能角度,川西亚高山森林植被恢复应注重构建针阔叶混交林结构。

修枝对川西亚高山不同林龄云杉人工林生物多样性的短期影响研究

以不同修枝强度(自地面向上1 m修枝,2 m修枝和不修枝)对20 a、30 a和40 a林龄云杉人工林林下灌草为研究对象,通过典型抽样法和收获法获取和分析了不同修枝强度影响下各林龄云杉人工林林下灌草的生物量和生物多样性指标,分析了修枝对川西亚高山云杉人工林林下灌草生物量和生物多样性的影响。结果表明,修枝在短期(1 a)内对林下灌草会产生一定的影响,与生物量相比,林下灌草生物多样性的反应更为敏感,即修枝促进了20 a生、30 a生人工云杉林林下灌木的Shannon-Weiner指数,30 a生云杉人工林的Simpson指数也显著增加。相比之下,1 m修枝对林下灌木多样性的促进作用更强。

川西北高寒地区土壤有机碳密度的垂直分布特征

为掌握川西北高寒地区不同土壤类型碳储量的变化,选择了川西北红原县的3种典型土壤（亚高山草甸土、泥炭草甸土、冲积土）进行有机碳密度的垂直分布特征研究。结果表明：随土壤深度的增加,亚高山草甸土和冲积土的土壤有机碳密度降低;泥炭草甸土的有机碳密度在40～60 cm达到最大。整个土壤剖面（1 m）有机碳密度最高的是泥炭草甸土（72.06 kg/m2）,其次是冲积土（26.58 kg/m2）,最小的是亚高山草甸土（17.05 kg/m2）;冲积土、亚高山草甸土的表层土壤（0～20 cm）的有机碳密度分别占整个剖面的41%、58%,而泥炭草甸土的表层土壤（0～20 cm）的有机碳密度仅占整个剖面的15%。

川西亚高山3种天然次生林土壤有机碳氮组分特征

【目的】在土壤母质和气候相似背景下,探讨天然次生林内不同林分类型的土壤活性有机碳氮含量变化特征及其主要影响因素,以加深对天然次生林更新过程中土壤有机碳氮储量及其活性组分含量变化的认识。【方法】在川西米亚罗镇夹壁沟林区,选择3种20世纪60年代采伐后经自然更新形成的天然次生林(青榨槭+糙皮桦+红桦阔叶林,ABB;红桦+青榨槭+岷江冷杉针阔混交林,BAA;岷江冷杉林,AFF),采用相邻样地比较法探讨不同林分类型表层(0-20 cm)土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、轻组有机碳(LFOC)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、可溶性总氮(DTN)、可溶性无机氮(WDON)、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量变化及其与土壤理化性质和物种多样性的关系。【结果】AFF中SOC、LFOC、MBC、DON和DTN含量分别比ABB和BAA低46.24%和41.29%、51.29%和31.72%、46.46%和41.58%、54.48%和28.54%、56.15%和48.64%;DOC含量表现为ABB>AFF>BAA,AFF中DOC含量比ABB低25.39%、比BAA高4.08%;TN、WDON和MBN含量表现为BAA>ABB>AFF,AFF中TN和WDON含量分别比ABB和BAA低48.46%和48.59%、63.57%和79.94%,而MBN含量则比ABB低5.72%、比BAA高5.26%;冗余分析显示,TN、总磷(TP)、乔草层Shannon-Wiener指数是影响表层土壤活性有机碳含量变化的主要控制因素,土壤活性有机氮含量主要受TN和NO-3-N影响;外源氮磷库(尤其是氮素)的投入以及物种组成结构是导致不同林分类型土壤活性有机碳氮含量差异显著的主要原因。【结论】青榨槭+糙皮桦+红桦阔叶林和红桦+青榨槭+岷江冷杉针阔混交林表层土壤有机碳氮及其组分含量显著高于岷江冷杉林,说明自然更新早期阶段(≤60年)的岷江冷杉林不利于土壤养分积累,在经营管理时可适当增加外源氮素以及阔叶树种和草本植物物种,以提升土壤养分质量。

川西亚高山斑羚冬春季死亡调查及保护策略

川西亚高山冬春季常发现数量不等、死因不明的斑羚尸体,这极不利于斑羚及其它野生动物的科学保护和管理。为深入了解该区域冬春季节斑羚死亡的具体情况,以期找到死亡原因及相应对策,于2016年10月~2017年3月,采用样线调查与样方调查相结合的方法,对卧龙自然保护区邓生管护区域内设置的5条样线进行了12次调查。共发现斑羚尸体21只,其中雌性两只,雄性17只,无法辨别两只,分别占总数的9.5%、81.0%,和9.5%。采集皮肤病料17份,实验室检测后疥螨虫卵都呈阳性。死亡时间集中在1月~2月(19只,占90.5%)。斑羚尸体全部位于水源点20 m范围内,最远20 m,最近1m,平均8.5 m。斑羚尸体集中分布于海拔2 200 m^2 900 m的河谷地带(18只,占85.7%,最低海拔为2 165 m,最高海拔为2 910 m),周边生境类型为针阔叶混交林。斑羚尸体被其他动物取食6只,占28.6%,未被取食15只,占71.4%。调查过程中无害化处理17只,占81.0%。收集头骨3个,骨架1副。同时对该区域斑羚患病、死亡原因进行了初步分析,并提出了针对性管护建议。

川西亚高山箭竹-岷江冷杉原始林优势树种的空间格局分析

箭竹-岷江冷杉林是川西亚高山暗针叶林的重要类型,研究其优势树种的空间分布格局和空间关联性对其恢复和保育具有参考意义。采用林木定位调查法,分别用Ripley’s L（t）和L12（t）函数分析群落中优势树种的空间分布格局和空间关联。结果表明：群落的优势树种为岷江冷杉（Abies faxoniana）、红桦（Betula albosinensis）和云杉（Picea asperata）,群落层次结构分明。3个优势树种在小尺度上均为聚集分布,其分布格局随尺度增大而变化。岷江冷杉种群在0-11m的尺度上呈聚集分布,而在11-20m的尺度上呈随机分布;红桦种群在0-14m的尺度上呈聚集分布,而在14-20m的尺度上呈随机分布;云杉种群在0-20m尺度上均呈聚集分布。3个优势树种间的空间关联性在0-20m尺度上均呈显著的相互独立关系,表明它们相互之间作用微弱。

川西亚高山/高山典型土壤类型有机碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征

论文通过研究川西亚高山/高山生态系统不同海拔分布典型土壤类型SOC、TN、TP及其生态化学计量学特征,对比《四川土壤》1985年调查成果,评价我国川西亚高山/高山典型土壤恢复状况。测定亚高山草甸土、草甸土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、褐土的腐殖质层、淀积层、母质层土壤SOC、TN、TP含量,计算生态化学计量值。结果表明:土壤SOC含量表现为亚高山草甸土>草甸土>暗棕壤>褐土>黄棕壤>棕壤,TN含量表现为亚高山草甸土>草甸土>暗棕壤>褐土>黄棕壤>棕壤,TP含量表现为暗棕壤>亚高山草甸土>草甸土>棕壤>褐土>黄棕壤;暗棕壤、棕壤基本表现为SOC、TN、TP含量随土层加深递减;依据第二次全国土壤普查分级标准,研究区土壤有机质呈很丰富水平,TN呈丰富水平,TP呈缺乏水平。土壤SOC、TN和TP水平分布从南向北呈先增加后减少。化学计量比特征:土壤碳氮比表现为草甸土>褐土>黄棕壤>亚高山草甸土>暗棕壤>棕壤,土壤碳磷比表现为草甸土>黄棕壤>褐土>暗棕壤>亚高山草甸土>棕壤,土壤氮磷比表现为草甸土>暗棕壤>黄棕壤>褐土>亚高山草甸土>棕壤,TP是主要限制因子。对比1985年调查结果,经过近30 a的恢复,亚高山草甸土、草甸土、黄棕壤、褐土土壤SOC含量呈增加趋势,棕壤SOC含量下降幅度最大,2015年仅为1985年的31.06%;土壤TN变化不大;TP含量呈下降趋势,变化幅度在56.41%~87.85%之间。

基于遥感信息的道孚县亚高山森林植被地上碳储量估算及其空间分布特征

遥感技术是估测区域森林植被生物量的有效手段之一.本研究应用2007年9月TM影像数据,结合森林地上生物量实测数据,建立了研究区道孚县木茹林场森林植被地上部分碳储量模型.结果表明研究区森林植被总碳储量为1.73 TgC,其中亚高山针叶林、阔叶林和灌木林碳储量分别为1.26、0.11和0.36 TgC,针叶林占总碳储量的72.83%,是该区域的最大森林植被碳库.研究区域森林植被碳储量随海拔变化表现为以海拔3 400-3 800 m为中心向两极递减,随坡度变化表现为陡坡>斜坡>急坡>缓坡>平坡>险坡,随坡向变化表现为阴坡>半阳坡>半阴坡>阳坡>无坡向.植被碳密度随海拔梯度变化未表现出明显的规律,因坡向不同差异不大,但不同植被类型因坡向不同,碳密度差异较大,植被碳密度随坡度的增大呈增加的趋势.