天山中部天山云杉林土壤种子库与地上植被的物种相似性

[目的]天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)林是天山山地最主要的地带性森林植被,为新疆绿洲生态系统的生命之源,对水源的涵养发挥着不可或缺的重要作用.通过对天山北坡中部头屯河上游海拔1 750～2 750 m高度天山云杉林土壤种子库的采样和地上植被的调查分析,旨在深入了解二者在物种组成上的相似性程度,以期为天山森林生态系统的保育与恢复提供科学依据.[方法]采用土壤种子库采样与地上植被调查一一对应的方法和Jaccard相似性系数.[结果]从天山云杉林土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物53种,隶属24科43属,从其地上植被调查中共鉴定出种子植物58种,隶属27科49属,二者共有物种43种.在l 750～2 750 m的10个海拔高度(梯度100 m)上,土壤种子库与地上植被物种组成的Jaccard相似性系数分别为0.35、0.31、0.30、0.29、0.30、0.26、0.23、0.22、0.21、0.18,均值为0.27.[结论]天山云杉林土壤种子库与地上植被的物种组成相似性不高,且随着海拔高度的增加,其相似性呈现减小的趋势.     

种子年后天山云杉林土壤种子库储量及其垂直空间分布

以天山云杉种子年后第一年的土壤种子库为对象,采用萌发法对天山中部海拔1 800～2 210 m天山云杉林下0～10 cm深度的土壤种子库的种子储量及其垂直空间分布进行了研究.结果表明: (1)种子年后天山云杉林土壤种子库有活力种子总储量为(922.00±662.21)粒/m2,主要组成物种有天山云杉(63.39;)、高山羊角芹(18.89;)、仰卧早熟禾(5.48;)、准噶尔繁缕(3.88;)、天蓝岩苣(2.77;)、紫苞鸢尾(2.14;)和小蓬草(1.17 ;);(2)种子年后土壤种子库有活力种子密度自上而下呈现下降趋势,0～2 cm种子数量最多,占0～10 cm种子库种子总数的48.92;;(3)种子年后土壤种子库中天山云杉有活力种子密度自上而下也呈现下降趋势,有活力种子主要分布在0～2 cm,占土壤种子库中天山云杉有活力种子总数的61.46;.     

天山中部天山云杉林土壤种子库年际变化

通过定点采样,采用萌发法对天山中部天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)近熟林(101-120a)和成熟林(121-160a)2004-2011年(8a)土壤种子库物种组成、种子密度的年际变化和不同间隔年限土壤种子库物种组成的相似性进行了分析。结果表明:(1)土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物87种,隶属29科70属,其中乔木种子植物2种,灌木种子植物2种,草本种子植物83种,土壤种子库中草本植物种子密度远远大于木本植物种子密度;8个采样年份土壤种子库恒有种仅有6种;(2)土壤种子库种子密度及其中天山云杉种子密度存在巨大的年际变动,且不具有同步性;土壤种子库种子密度最大(2009年)值为(953.75±66.12)粒/m²,最小(2008年)值为(186.50±20.37)粒/m²,其中天山云杉种子密度最高(2006年)达到(584.50±53.58)粒/m²,最低(2005年)仅有(0.25±0.26)粒/m²;(3)天山云杉林土壤种子库年际间物种组成的相似性不高,Czekanowski相似系数均值仅为0.344,并随间隔年限的增加呈现减小-增大-减小的变化趋势。天山云杉林土壤种子库物种组成和种子密度稳定性差,年际间相差悬殊,物种组成的相似性不高,种子库中天山云杉种子密度主要受其种子库采样前一年天山云杉结实丰歉的影响,属间断型。土壤种子库年际变化特征可为天山森林的更新恢复和可持续经营提供科学依据。     

天山云杉林土壤种子库物种组成及其垂直空间分布

采用萌发法对天山中部海拔1 800~2 210 m天山云杉林下0~10 cm深度的土壤种子库的物种组成及其垂直空间分布进行了研究。结果表明:①种子库共有高等植物31种,除天山云杉外均属一年生或多年生草本;②种子库的储量为(404.75±291.11)粒/m2,主要组成物种有高山羊角芹(31.81%)、白花车轴草(13.40%)、仰卧早熟禾(11.55%)、天蓝岩苣(6.42%)和准噶尔繁缕(5.68%),天山云杉仅占0.86%;③在垂直空间分布上,自上而下种子数量先增加后降低,2~4 cm深度的种子数量最多,达到总量的32.2%,0~6 cm深度的种子数量占种子库种子总数(0~10 cm)的72.14%。     

天山中部不同年龄和海拔高度天山云杉天然更新幼苗茎干功能性状

[目的]了解幼苗茎干功能性状随年龄增大和海拔高度增加的变化特征,揭示幼苗生长的环境适应策略和最适宜的海拔高度,为天山云杉天然更新幼苗的经营管理提供科学依据.[方法]采用物理和化学分析的方法.对天山北坡中部头屯河上游不同年龄(1～10 a)和海拔高度(1 750～2 750 m)天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)天然更新幼苗茎干氮含量(SNC)、磷含量(SPC)、钾含量(SKC)和比茎密度(SSD)的采样进行分析.[结果]SNC、SPC、SKC总体呈现随着幼苗年龄的增大而减小;1～7a天山云杉SSD随着幼苗年龄的增大而增加,7～ 10 a SSD则随着幼苗年龄的增大而减小.SSD、SNC、SPC、SKC随海拔高度的增加变化各不相同.不同海拔高度天山云杉天然更新幼苗茎干SNC与土壤全N含量呈显著(P＜0.05)负相关,SPC与土壤全P含量呈极显著(P＜0.01)负相关,SKC与土壤全K含量相关性不显著(P＞0.05).[结论]天山云杉天然更新幼苗茎干SSD、SNC、SPC、SKC均随年龄增大和海拔高度的增加而变化.幼苗在更新初期(1～4a)更注重高生长,而在后期(5 ～ 10 a)则采用稳定植株体结构的环境适应策略.天山北坡中部2 200 m海拔高度附近具有天山云杉天然更新幼苗最适宜生长的环境条件.     

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(1 960～2 700 m)内,按海拔梯度每隔100 m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)0～60 cm土层中,在海拔1 960～2 300 m之间,随着高度的增加,土壤容重逐渐减小,在2 300-2 700 m之间则相反;(3)在海拔1 960～2 300m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拔升高逐渐增大,在海拔2 300 m以上.随高度增加而逐渐变小;非毛管孔隙随着海拔高度的变化不大.(4)海拔2 500 nl处的土壤自然含水量最高.     

香格里拉县种子植物多样性海拔分布格局

对香格里拉县境内3个省级自然保护区的植物资源进行系统调查,统计所建立的该区植物数据库,建立数字 DEM高程模型并结合物种海拔分布特征,分析香格里拉县种子植物垂直分布格局。结果表明：该区有野生种子植物163科876属3794种;科、属、种的丰富度和种的密度随海拔上升均呈现单峰格局,且丰富度和密度的海拔梯度格局基本保持一致;科和属的丰富度和物种密度最大值的位置偏向于低海拔区域（海拔1900～2200 m）,种的最大值则出现在中海拔区域（海拔3100～3400 m）;物种丰富度垂直分布格局的形成与海拔所反映的水、热状况以及物种分布的界限有关,并受到“中间膨胀效应”的影响;种子植物属中北温带成分,且是香格里拉县的主要区系类型,所占比例随海拔上升而增大,而热带属比例则下降,约在海拔1750 m 处出现区系平衡点。     

温度变化对天山云杉凋落物3,4-二羟基苯乙酮自毒作用的影响

[目的]在全球气候变暖背景下,检验“自毒作用对天山云杉天然更新障碍温度效应假设”,为应对气候变化的天山云杉林保育与可持续经营提供科学依据.[方法]以天山云杉生长季(5～8月)天然林地表层(1 ～5 cm)土壤昼(光同期)夜(暗同期)平均温度(12℃,4℃)为基准,采用智能环境模拟温度变化对天山云杉凋落物3,4-二羟基苯乙酮(DHAP)自毒作用的影响.[结果]温度≥(14℃,6℃),DHAP处理液浓度≥7.5mM时,显著或极显著抑制天山云杉种子萌发,并对幼苗生长表现出显著的抑制作用.[结论]温度升高会增强DHAP的活性,降低其产生自毒效应的临界浓度,使天山云杉天然更新更易受到自毒作用的影响.     

天山云杉林不同发育阶段种群分布格局研究

以新疆西部天山云杉林6hm2永久样地调查数据为基础,采用点格局分析方法,对不同发育阶段的天山云杉种群空间分布格局和种群之间相关性进行统计分析。结果表明:1)调查样地内天山云杉群落物种组成简单,仅7个物种,区系成分均为温带成分,是以天山云杉为主的单优植物群落。2)样地内天山云杉大树个体数较多,小树和中树个体数较少,不同发育阶段其个体密度大小顺序为:大树中树小树,表现为衰退型种群。3)天山云杉不同发育阶段种群分布格局与研究尺度紧密相关,各发育阶段均以聚集型分布为主;不同尺度下均表现为小树的聚集强度最大,中树次之,大树最小。4)天山云杉种群不同发育阶段之间存在着相关性,大树和小树表现为显著的负相关;中树和小树在中小尺度上呈现显著的正相关,大尺度上相关性不显著;中树和大树相关性不显著。     

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436.915 t· 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.     

天山西部天然乔木林空间分布与地形因子的定量关联

【目的】研究天山西部山区天然乔木林分布规律与地形因子(海拔、坡向、坡度)的定量关联,为森林资源的保护与管理提供科学依据。【方法】选取天然乔木林为对象,通过3S技术对Landsat数据进行分类,基于DEM数据生成地形因子,结合森林资源二类调查数据,定量研究天山西部山区天然乔木林的空间分布规律。【结果】天山西部山区天然乔木林主要分布在海拔1 200~2 500 m的区域,分布指数96.19%;坡向上主要分布在阴坡、半阴坡(包含北坡、西北坡、东北坡全部以及东坡、西坡部分区域),分布指数88.72%;坡度上主要分布在坡度≥15~55°,包括斜坡、陡坡和急坡以及险坡的部分区域(≥45~55°),其中在陡坡的分布指数最大。研究区树种有雪岭云杉(Picea schrenkiana)、欧洲山杨(Populus tremula)、疣枝桦(Betula pendula)、杏(Armeniaca vulgaris)和天山野苹果(Malus sieversii),其中以雪岭云杉分布面积最大,海拔范围最广;其次为欧洲山杨,第三为杏;适宜雪岭云杉生长的海拔区域为1 800~2 400 m,欧洲山杨适宜生长区为1 400~2 000 m,杏适宜生长区为1 000~1 600 m。【结论】天山西部山区天然乔木林树种以雪岭云杉、欧洲山杨和杏为主,主要分布在中山—亚高山的阴坡、半阴坡且坡度为≥15~55°的区域。森林抚育、更新时应根据地形条件选择适宜树种,保证树种幼苗成活率,促进乔木林快速更新。     

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。     

天山云杉林土壤有机碳含量沿海拔梯度变化

【目的】 研究天山中部地区海拔对土壤有机碳含量的影响,研究区域尺度上土壤有机碳含量随海拔梯度变化,以及土壤其他因子之间的相关分析,精确估算森林生态系统土壤有机碳库。【方法】以新疆天山三个样区云杉林为对象,利用单因素方差分析和最小显著差异法等统计分析方法,研究不同海拔各土壤层有机碳含量垂直分布、积累特征及其与土壤全氮、全磷和pH值的关系。【结果】不同海拔梯度下,不同林区土壤有机碳含量随着土层深度呈逐渐减少的趋势;海拔梯度对有机碳含量的影响比较明显,尤其是2 000和2 200 m处的有机碳含量最高,1 800 m处次之,而2 400 m处最低;【结论】 三个林区有机碳含量在不同土层厚度中随海拔高度的增加无明显规律;土壤各土层有机碳含量与全氮含量为极显著正相关和土壤全磷含量为显著正相关,而与土壤pH值为弱负相关关系。     

长期定位施肥对稻麦轮作农田土壤杂草种子库的影响

【目的】解析长期不同施肥措施下稻麦两熟制农田土壤杂草种子库的异构性及其养分影响因素,为稻麦高产与杂草控制协同的养分管理提供依据。【方法】以太湖地区31年的长期肥料定位试验土壤为材料,采用镜检法对不施肥（CK）、单施氮肥（N）、氮肥加磷肥（NP）、氮肥加钾肥（NK）、磷肥加钾肥（PK）、氮磷钾3种肥料配施（NPK）6个不同施肥处理的表层土壤（0—15 cm）中杂草种子的种类进行鉴定并计数,分析Simpson指数,Shannon指数,Richness指数和Evenness指数,并进行冗余分析和相关分析。【结果】（1）各个处理的鸭舌草、陌上菜、水苋菜、酸模叶蓼、牛毛毡、异型莎草的种子密度都较大,成为危害太湖地区稻麦生长的主要优势杂草种群。（2）氮肥施入使大部分杂草种子数量下降。磷肥施入使牛毛毡种子数量显著下降,鸭舌草种子数量显著增加。（3）NPK处理的物种数及群落丰富度指数最高（P＜0.05）,而均匀度指数、Shannon指数和Simpson指数则显著低于其余处理（P＜0.05）。【结论】长期氮、磷、钾肥料单一或配合施用可显著影响稻麦两熟制农田杂草种子库的群落组成,其中施氮显著降低农田杂草种子密度,磷、钾肥则影响了不同杂草种子在各处理中的数量。     

西藏那曲不同高寒退化草地土壤种子库研究

【目的】探讨西藏那曲不同高寒退化草地土壤种子库存量、可萌发种子数量和种子萌发的生理生态特征,为西藏高寒退化草地植被恢复、生产力提高及生态保护提供参考。【方法】采用典型取样法,在那曲退化草地试验区按照植被盖度高低选取轻度、中度、重度和极重度4种不同退化程度的样地,在每个样地内采用样线法选取4块样方,于每个月的第1天在样方内采取10 cm×10 cm×10 cm的土样(包括地上的枯枝落叶),采用土样浸泡、溶解、过筛方法分离种子,对其进行鉴定并计数,通过室内萌发试验测定土壤种子库中可萌发的种子数量;用不同质量分数的GA3(0.10%,0.05%和0.02%)、KNO₃(0.20%)、H₂SO₄(60%,70%,80%和90%)处理种子库,分析3种溶液对种子萌发的影响。调查各种植物的相对盖度、相对频度、相对密度和相对生物量,计算其重要值,分析不同退化草地植物群落种类的组成特征。【结果】那曲高寒中度退化草地种子库中的种子数量最多,为(530±80.00) 粒/m²;其次是重度和极重度退化草地,其种子数量均为(250±44.72) 粒/m²;轻度退化草地种子库种子存量最少,为(216±21.34) 粒/m²。种子库中的物种以蔷薇科（Rosaceae）、菊科（Compositae）、禾本科（Gramineae）植物为主。在实验室条件下,轻度退化草地种子库中可萌发种子数量最少,为(100±0.00) 粒/m²;其次是重度和极重度退化草地,均为(140±24.50) 粒/m²;中度退化草地种子库中可萌发种子数量最多,为(260±40.00) 粒/m²。采用质量分数0.05% GA₃处理土壤种子库中的种子时,能够破除种子的休眠作用,有利于种子的萌发;采用质量分数0.2% KNO₃处理土壤种子库中的种子,对种子萌发也有一定的促进作用;不同质量分数H₂SO₄处理对土壤种子库中种子的萌发表现出一定的抑制作用。轻度退化草地以西藏嵩草和高山嵩草为优势种,中度退化草地以高山嵩草和黑褐苔草为优势种,重度退化草地以高山嵩草为优势种,极重度退花草地以臭蒿、矮火绒草和轮叶棘豆为优势种。【结论】轻度退化草地以西藏嵩草和高山嵩草植物为主,牛羊采食量大,且有鼠害,可能会导致植物结种量减小;中度和重度退化草地由于菊科、蔷薇科属植物较多,所以种子库中留存植物种子最多;极重度退化草地中已经没有莎草科植物,主要为菊科、蔷薇科和十字花科植物,动物不可食植物比例增加,牛羊采食减少,故其种子库中植物数量也较多。     

地形因子对天山北坡天山云杉林土壤有机碳的影响

【目的】研究地形因子对天山北坡天山云杉林土壤有机碳的影响。【方法】在新疆农业大学实习林场选取不同海拔、不同坡度和不同坡向的样地采集土壤样品,测定土壤有机碳含量并计算其碳密度。【结果】不同海拔梯度下,天山云杉林土壤有机碳含量介于41.65~77.67 g/kg,土壤有机碳密度介于9.47~14.27 kg/m²,土壤有机碳含量及密度均随着海拔的升高呈减少的趋势。0~20 cm土层坡度小于15°时,土壤有机碳含量表现为最高(105.08 g/kg),而当坡度达到30°~35°时,土壤有机碳含量最低;不同坡向上土壤有机碳含量从高到低依次为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡,其中0~20 cm土层阴坡上土壤有机碳含量显著高于阳坡(P<0.05),20~60 cm土层土壤有机碳含量在各坡向之间差异不显著。【结论】天山北坡天山云杉林在高海拔区域内整个剖面土壤有机碳含量分布较低海拔区域相对均匀。坡向对土壤有机碳的再分配作用在20~60cm土层土壤中难以发挥作用。     

科尔沁沙地沙丘演替过程的土壤种子库特征

该文研究了科尔沁沙地沙丘演替阶段（流动沙丘 半流动沙丘半固定沙丘 固定沙丘）的土壤种子库特征. 土壤种子库物种组成和种子密度均以一年生植物为主. 流动和半流动沙丘土壤种子库密度约为90和364粒/m2,半固定和固定沙丘种子密度显著增加到723和8 880粒/m2 沙丘演替阶段种子密度的时间动态和土壤种子垂直分布特征分析结果表明: 流动半流动沙丘无显著差异(P0.05), 固定半固定沙丘则有显著差异(P≤0.002); 固定半固定沙丘的植物种子表现为持久土壤种子库类型Ⅲa, 并且随土壤深度增加,土壤种子密度显著下降. 沙丘演替阶段土壤种子库的种子密度与植物在地上植被中出现的频度具有显著相关性,二者相关系数为0.568      

坡向和海拔对乌孙山草地植物群落特征及物种多样性的影响

【目的】研究不同坡向、不同海拔梯度的草地植物群落特征差异,为合理利用草地资源提供科学依据。【方法】以位于西天山支脉乌孙山南麓的昭苏县和乌孙山北麓的察布查尔县天然草地为对象,采用典型的样方调查法,分析不同坡向(南坡、北坡)和海拔梯度(1 600~3 000 m)的草地植物群落物种组成,群落数量特征、物种多样性,研究草地植物群落物种多样性在不同海拔和坡向上的分布规律。【结果】同一海拔梯度上,南坡植物物种数多于北坡;在不同坡向上,基本上南坡各海拔草地植物群落高度大于北坡,而密度和盖度小于北坡。南坡各多样性指数沿着海拔高度变化呈现出双峰格局;北坡Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数沿着海拔高度变化均呈现出波浪型变化趋势,Patrick指数则呈现出双峰格局。【结论】乌孙山植物群落特征及物种多样性的变化是由海拔和坡向为主的多种环境因子综合作用的结果。