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。     

天山野苹果林立地条件和林分结构对苹果小吉丁种群数量的影响

【目的】 研究苹果小吉丁Agrilus mali Matsumura自然种群在天山野苹果林的发生及其与影响因子之间的关系。【方法】 基于17块天山野苹果林标准地,以苹果小吉丁为研究对象,研究天山野苹果林生态系统中海拔、坡度、坡位、坡向等立地因子和林分郁闭度、林分密度、野苹果比例、树种丰富度等林分因子对苹果小吉丁种群影响效应等,构建预测模型。【结果】 海拔＞1 400 m的林分内平均虫口数量最低,仅为0.49头/m样枝,1 250～1 299 m平均虫口数量最高,达到1.26头/m样枝。随着样地坡度的增加,苹果小吉丁种群数量逐渐降低,缓坡(6°≤坡度≤15°)林分的平均虫口数量最高,达到1.24头/m样枝,显著高于陡坡(26°≤坡度≤35°)的0.39头/m样枝(P＜0.05)。林分郁闭度为0～0.29的林分虫口数量最高,达到1.44头/m样枝,显著高于郁闭度为0.30～0.49和0.50～0.79的林分(P＜0.05)。林分密度＜0.11的稀疏林分平均虫口数量最高,为1.5头/m样枝。海拔和坡度偏相关系数绝对值较大,分别为0.598和0.542,是苹果小吉丁虫口数量的关键影响因子,两者与平均虫口数量的关系达到显著水平(PX₁=0.031;PX₃=0.047;均小于0.05)。由海拔(X₁)、坡度(X₄)与苹果小吉丁虫口数量(Y)建立的多元回归模型为:Y=5.541-0.003X₁-0.033X₄。经F检验该线性回归预测模型达到显著水平(F=12.021,df=2,16,P=0.001)。将预测值与实测值进行比较,平均差异度为0.193;对实测值与预测值进行独立样本T检验,两者之间无显著差异。【结论】 海拔和坡度是影响苹果小吉丁种群数量的关键因子,其次为坡位,而林分郁闭度、林分密度、坡向、野苹果比例和树种丰富度对苹果小吉丁种群数量的影响作用稍弱,均为非主要因子。     

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。     

新疆天山西部云杉生长量变化及其影响因子分析

【目的】计算新疆天山西部云杉生长量,对云杉生长量影响因子进行相关性分析,为监测云杉生长和研究天山森林生态系统提供参考。【方法】根据1996年天山西部8个林场218个样地5682株云杉的实地测量值推算出天山西部云杉的材积经验式和一元材积表;利用GIS和SPSS软件对利用遥感手段提取的生长量影响因子进行相关性分析。【结果】1996~2006年,天山云杉定期生长量为20.487482 m3,1996~2006年定期平均生长量为2.048748 m3。生长量影响因子相关性分析表明灰度值中的红光波段、近红外波段、绿光波段与云杉生长量显著相关,其次是海拔、NDVI和坡向,相关性最弱的为蓝光波段、短波红外波段和坡度。【结论】在今后的工作中,可根据影响天山云杉生长量的主导因子,并结合GIS手段动态监测云杉生长状况,从而更好地进行天山云杉的研究保护工作。     

新疆天山西部云杉生长量变化及其影响因子分析

【目的】计算新疆天山西部云杉生长量,对云杉生长量影响因子进行相关性分析,为监测云杉生长和研究天山森林生态系统提供参考。【方法】根据1996年天山西部8个林场218个样地5682株云杉的实地测量值推算出天山西部云杉的材积经验式和一元材积表;利用GIS和SPSS软件对利用遥感手段提取的生长量影响因子进行相关性分析。【结果】1996~2006年,天山云杉定期生长量为20.487482m3,1996~2006年定期平均生长量为2.048748m3。生长量影响因子相关性分析表明灰度值中的红光波段、近红外波段、绿光波段与云杉生长量显著相关,其次是海拔、NDVI和坡向,相关性最弱的为蓝光波段、短波红外波段和坡度。【结论】在今后的工作中,可根据影响天山云杉生长量的主导因子,并结合GIS手段动态监测云杉生长状况,从而更好地进行天山云杉的研究保护工作。     

高强度采伐对天山云杉更新群落物种组成的影响

【目的】分析高强度采伐后群落物种组成与不同采伐等级和采伐时期下,天山云杉更新群落主要植物种重要值变化特征,研究物种组成角度解释更新群落的变化规律,为天山云杉更新群落物种组成与天保工程实施和伐后森林恢复评价提供科学依据。【方法】采用重要值定量分析法,分析天山云杉更新群落乔木层、灌木层和草本层主要植物种在不同高强度采伐等级和采伐时期下的动态变化。【结果】高强度采伐后更新群落中共有植物33科61属67种,双子叶植物占决定性优势。乔木层发达,灌木植物发育不良,草本种类繁多且数量庞大,其中菊科种类最多,伴随出现一定数量特征鲜明的单科单属、单属单种植物种类。干扰强度增加,天山云杉(Picea Schrenkiana)重要值小程度降低,天山桦(Betula tianschanica)相对优势度和重要值呈先上升后小幅度下降趋势。采伐发生时间越远,更新天山云杉重要值和相对优势度减小,天山桦相反。物种丰富度在小灌木和草本层随采伐强度变化不明显,优势种是林下植物高山羊角芹(Aegopodium alpestre)。在采伐＞40年时物种丰富度最小,森林更新修复后物种丰富度增大,近20 a来天保工程禁伐措施的实施使得植物群落竞争加剧,弱势种减少,林下物种丰富度小程度减少。【结论】人为干扰强度增加和采伐发生时间离现在越远,乔木层天山云杉重要值小程度降低,天山桦的重要值和相对优势度增加;灌木、草本层物种丰富度随采伐强度变化的差异不明显。     

基于无人机影像的天山云杉林单木树冠信息提取

【目的】 研究树冠信息估测出林分密度、生长量等森林调查指标,判断林木生长优良状况提供参考,【方法】 基于无人机遥感影像,以新疆农业大学实习林场主伐迹地下天山云杉林(Picea Schrenkiana var tianshanica)为研究对象,采用高斯-拉普拉斯算子(Laplacian of Gaussian,LOG)结合最大类间方差寻找最优阈值(Otsu)对影像进行处理,并利用标记控制分水岭分割方法分别提取疏、中、密3种不同郁闭度的天山云杉单木树冠信息。【结果】 利用优化后的标记控制分水岭分割方法较好的解决了过分割问题,对单木树冠信息提取的F测度在疏、中、密林区分别是98.26%、92.91%和87.57%。【结论】 使用的方法提取单木树冠信息精度较高,可以评价对天山云杉林的生长状况,可对主伐迹地下天山云杉林的更新和恢复提供可靠的技术支撑。     

新疆野生梯牧草种质资源分布与保护利用

【目的】 研究野生梯牧草在新疆的地理分布与种的分布区形成和结构、群落特征以及开发利用与保护,为新品种选育、种质创新、种质保护提供基础材料和科学依据。【方法】 以新疆野生梯牧草(Phleum. pratense L.)为研究对象,调查种质资源的分布、群落学特征。【结果】 (1)新疆是我国野生梯牧草分布的重要区域,集中分布于天山山地的中段和西段海拔1 900～2 200 m山地草甸植被中;(2)梯牧草在天然草地中数量极少,在群落中常以伴生种和偶见种出现,少有以优势种出现的种群分布;(3)在天然草地中,梯牧草种群个体空间分布多数地段呈聚集分布,随机分布形式较少。【结论】 新疆野生梯牧草具优异的种质资源特性,有重要的开发利用价值。     

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。     

云杉落针病病菌侵染后雪岭云杉叶片内保护酶活性的变化

雪岭云杉是天山特有常绿乔木,分布于海拔1200-3000米之间,是一种耐阴树种。近年来,雪岭云杉病害危害程度明显高于虫害,尤其是云杉落针病危害程度明显增高,且易造成大面积发生,特别是在多年生更新地病害尤甚。本文研究了雪岭云杉抗氧化酶系统活性随海拔梯度的变化,以期揭示云杉抗氧化系统对抗逆性、高寒、     

更新方式对天山云杉林土壤碳氮的影响

【目的】 研究天山云杉林不同更新方式对土壤碳氮的影响,了解碳、氮的生物地球化学循环。【方法】 采用典型样方法,研究新疆天山云杉林不同更新方式对土壤碳氮含量的影响。【结果】 不同更新方式下林地土壤有机碳、全氮含量均随着土层加深呈逐渐下降的趋势。不同更新方式间土壤有机碳含量的差异主要在0~25 cm土层。与老龄云杉林相比,更新后,天然更新林、人促更新林和人工更新林0~10 cm土层土壤有机碳含量分别下降21.08、27.83 和53.2 g/kg, 10~25 cm土层分别比老龄云杉林下降9.09、13.88和13.83 g/kg,且与老龄云杉林差异均达到显著水平(P < 0.05);而不同更新方式间全氮含量的差异主要在0~10 cm土层,分别比老龄云杉林下降0.44、0.71和0.98 g/kg,且与老龄云杉林差异均达到显著水平(P < 0.05)。不同更新方式对林地土壤有机碳及全氮储量的影响不同,75 cm深土壤有机碳及全氮储量的大小顺序依次为,天然更新林＞人促更新林＞人工更新林。【结论】 不同更新方式对林地土壤碳氮影响程度不同,人工更新林土壤碳氮含量比天然更新林土壤下降的更为明显,其中表层土壤反映最为敏感,下降最快。     

天山中部天山云杉林土壤种子库海拔梯度分布格局

[目的]通过对天山北坡中部海拔1 450～2750m高度天山云杉林土壤种子库的采样与分析,深入了解天山云杉林土壤种子库的海拔梯度分布格局,以期为天山森林生态系统的保育恢复与可持续管理提供科学依据.[方法]采用野外土壤种子库采样与室内萌发相结合的方法,对土壤种子库物种组成及种子数量进行鉴定.[结果]从天山云杉林土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物49种,隶属23科38属.随着海拔高度上升,天山云杉林土壤种子库的物种组成数量总体上呈现波动中下降的趋势,最大值出现在海拔2000 m(1 950 ～2 050 m),达到30种;相邻海拔梯度之间共有物种数量呈现先增加后下降,最后趋于平稳;土壤种子库种子密度呈现单峰分布格局,密度最大值(1 813.8±154.0粒/m2)出现在海拔2000m(1950～2050m);土壤种子库中天山云杉种子密度也呈现单峰分布格局,密度最大值(190.0±16.8粒/m2)出现在海拔1800m(1 750～1 850 m).[结论]随着海拔高度上升,天山云杉林土壤种子库的物种组成数量总体上呈现波动中下降的趋势.天山云杉林土壤种子库种子密度和土壤种子库中天山云杉种子密度随着海拔高度上升均呈现单峰分布格局,但二者在海拔垂直空间分布上不具有同步性.     

基于高通量测序技术的酿酒葡萄产区土壤微生物多样性

【目的】研究新疆4大酿酒葡萄产区土壤中的微生物群落结构及多样性,为构建新疆酿酒葡萄主产区的微生物菌库奠定基础。【方法】分别从新疆酿酒葡萄主产区采集土壤样品,提取总DNA,通过Illumina MiSeq高通量测序结合生物信息学分析,得到新疆酿酒葡萄主产区的土壤微生物群落结构及多样性。【结果】在12份土壤样品中,伊犁河谷土壤中细菌的群落多样性最高,天山北麓土壤中细菌群落多样性最低;吐哈盆地中真菌群落多样性最低,焉耆盆地中真菌的群落多样性最高。节杆菌属细菌和耐冷酵母属真菌是吐哈盆地和天山北麓葡萄园土壤中的优势菌属;芽单胞菌属细菌和刚毛四枝孢属真菌是伊犁河谷葡萄园土壤中的优势菌属;节杆菌属细菌和赤霉菌属真菌是焉耆盆地葡萄园土壤中的优势菌属。土壤pH值对细菌群落组成的影响最显著,Mn元素含量对真菌群落组成的影响最显著。【结论】揭示了新疆酿酒葡萄主产区土壤中细菌和真菌群落组成,新疆酿酒葡萄产区的微生物多样性存在差异。     

基于GF-2影像对恰西国家森林公园的遥感分类

【目的】 选用面向对象的监督分类法,对研究区域的天山云杉林进行遥感分类,选取一种分类效果最佳的方法,为该区域的林地资源调查、动态监测评价提供依据。【方法】 基于高分二号(GF-2)遥感影像数据,借助ESP 尺度评价工具和目视解译相结合,筛选研究区各地物最优分割尺度,利用3种不同分类方法在此基础上进行遥感分类。【结果】 研究区内的水体、道路、其他用地、林地和草地的最优分割尺度,分别为390、372、316、296、246;其次在各地物最优分割尺度下,比较最邻近分类、结合矢量数据分类和阈值分类3种方法,经过精度评估发现,3种分类方法的 Kappa 系数和总体精度值分别为0.760 7、0.782 0、0.840 6和0.814 8、0.830 5、0.876 5。【结论】 阈值分类方法优于其他2种方法,选用更为优良的阈值分类方法引入解决该地区林地资源调查是可行的。     

天山南坡农区土壤养分空间分布特征

【目的】研究天山南坡农区土壤养分空间分布状况,分析土壤养分与地形因子间的相关关系。【方法】 共采集研究区487个样品,土壤指标有pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾。采用GIS和地统计学相结合的方法,研究区土壤养分的空间分布特征,并分析土壤养分含量与地形因子之间的相关性。【结果】 土壤pH值的变异性最低,而有效磷和速效钾的变异系数最大,其他的变异系数较接近;全氮和有机质的相关性最强,碱解氮与其他土壤养分均达到极显著相关性,全氮和速效钾的相关性最弱;有机质和全氮含量偏低,碱解氮含量极低,而有效磷含量中等偏高,速效钾含量中等偏低;有机质、全氮和碱解氮的块金效应分别为44.99%、44.47%和49.83%,而有效磷和速效钾的块金效应分别为12.39%和15.16%;有机质的变程最大为0.936 km,其次是全氮、碱解氮,变程分别为0.873和0.582 km,有效磷和速效钾的变程分别为0.051和0.042 km。【结论】 天山南坡农区土壤养分属于中等程度变异,区域内土壤养分存在的空间丰缺差异明显;有机质、全氮和碱解氮表现为中等空间相关性而有效磷和速效钾表现为强烈的空间相关性;地形因子对土壤养分含量的影响也较大。需有针对性地对天山南坡农区进行施肥指导和管理,合理增施氮肥和有机肥,适当施用磷肥和钾肥。