天山云杉森林8hm2样地的建立及三维可视化管理

大型固定样地(简称大样地)能够为人们系统地了解生物多样性、群落动态、物种共存机制等问题提供翔实、充分、长期的数据(马克平,2008;兰国玉,2007).因此,通过建立大型固定样地开展森林生态系统定位研究越来越受到重视(叶万辉等,2008;张建侯等,1994;Condit,1998).1980年,Stephen Hubbell和Robin Foster在巴拿马的Barro Colorado岛建立了第1个大型监测样地,美国Smithonian研究院热带森林研究所(Smithonian Tropical Research Institute)热带森林科学研究中心(Center for Tropical Forest Science,CTFS)建立的热带森林监测网络则是大型固定样地最优秀的代表之一.大样地的建设有效监测了物种的时空分布模式,为研究物种多样性的维持机制、物种空间分布格局、群落动态、自然干扰等提供了重要的研究平台,并取得了大量成果(兰国玉,2007).     

天山云杉林不同森林类型土壤物理性质和营养元素含量研究

通过设置4种不同典型的森林类型样地(P1:天山云杉林纯林;P2:天山云杉林+落叶阔叶林;P3:天山云杉林与落叶松混交林;P4:天山云杉林与灌木混交林),监测其林下土壤物理性质和营养元素的含量,分析不同森林类型的土壤状况。研究结果:土壤容重在0.74～1.05g/cm3,其中天山云杉纯林的土壤容重最大。土壤总孔隙度在60%～71%,其中天山云杉与灌木混交林的土壤总孔隙度最大。土壤自然含水率在15%～51%,其中天山云杉与落叶阔叶混交林的自然含水率最大。土壤有机质含量在18～112g/kg,其中天山云杉与落叶松混交林的有机质含量最大。速效氮、磷、钾的变动范围分别为:49～470mg/kg、80～350mg/kg、97～245mg/kg。     

乌鲁木齐河水源林地生态功能区划研究

以景观生态功能区划原则为理论基础,结合实际,在边界划定、主导因素结构、格局和功能分析的基础上,将乌鲁木齐河水源林地区划为5个生态功能区和15个生态功能亚区,并针对每个功能区和功能亚区,从保护水源林地和生态农林产业开发方面提出了相应的生态保育措施,可以为管理部门有效地开发和保护乌鲁木齐河流域水资源、开展生态农业生产与林牧业管理、合理地开发生态旅游等提供决策依据。     

天山林区不同地段6种灌木生物量组成

分布于天山云杉林下线的山地灌丛是天山重要的植被类型之一,也是天山相对稳定的生态系统类型,在天山水土保持中发挥着重要的作用。以天山6种常见的灌木为研究对象,在天山西部、中部、东部设置调查样地,并用平均标准木收获法获得6种常见灌木各营养器官的生物量。从而探讨了6种灌木在天山三段的分布特征以及各营养器官的分配差异。结果表明:（1）同种灌木在天山西部、中部、东部单株生物量存在着差异,其中天山西部6种灌木生物量明显大于天山中部和东部。主要是由于天山西部水热条件优于天山中部和东部;（2）在天山6种常见灌木类型中,单株生物量从大到小排序为:刚毛忍冬（8 549 g/株） > 黑果栒子（7 943 g/株） > 黑果小檗（7 880 g/株） > 新疆方枝柏（3 014 g/株） > 天山绣线菊（2 837 g/株） > 密刺蔷薇（2 615 g/株）;（3）天山6种常见灌木在天山三段各器官生物量分配比例不同,天山西部主要表现为枝生物量（53.30%）大于根生物量（27.32%）,而天山中部和东部则为根生物量（75.90%）大于枝生物量（19.06%）,这种分配比例的差异体现了物种对其生境选择的适应性。本研究结果可为对于天山灌丛植被的保护及其退化生态系统的恢复重建提供科学依据。     

天山北坡中段草地、林地积雪消融过程的定量化分析

依托天山森林生态系统定位站,选择典型区域设置林地、草地固定观测小区,在积雪消融期对林地和草地积雪特性(雪深、雪密度、液态含水率、雪温)、产流量、侵蚀量以及常规气象指标进行定量化观测,对比分析林地和草地的积雪消融过程。结果表明:积雪消融期林地树冠对降雪的截留量约为56.8%,草地平均积雪深度是林地2.5倍;因树冠截留雪受重力作用下降使融雪产流后期林地积雪深度下降速率大于草地;林地融雪产流的时间比草地早,产流期林地和草地积雪层密度、液态含水率的变化规律相似,"峰值"均在积雪中间层,但林地积雪的平均雪密度和平均液态含水率分别为0.48 g/cm^3,0.61%,均大于草地0.29 g/cm^3,0.52%;林地雪温的"峰值"在积雪表层,而草地在积雪底层,林地平均雪温为-0.032℃,低于草地0.046℃;且雪液态含水率和积雪层温度呈正相关(r=0.611,p<0.05);草地径流小区的产流量和对地表的侵蚀量分别是林地的2,6倍;林地、草地对地表的侵蚀量占总径流量百分比分别为0.21%,0.71%;林地在融雪产流过程中对地表的冲刷作用小于草地,体现了森林的固土作用。研究结果为小尺度探讨积雪消融过程提供理论依据和数据基础。     

天山云杉林生态系统健康评估中林下土壤指标筛选及综合指数的研究

在天山中部林区,采用样带法布设20m×20m的固定样地44个,通过监测各样地的土壤理化性质,运用综合指数公式“H=∑n i=1”,对土壤理化因子进行归一化处理,计算各样地的土壤综合指数,并采用聚类法对其进行分类。研究结果表明：样地土壤综合指数得分范围在3．36～6．18,共分成4类,其中I类样地7个,均值为5．89;II类样地25个,均值为4．92;III类样地11个,均值为4．32;IV类样地1个,值为3．36。天山云杉森林生态系统林下土壤总体表现为I类和II类,其中林分郁闭度为0．6的综合指数最大,林分郁闭度为1的综合指数最小。不同林分郁闭度的林下土壤综合指数表现顺序为：郁闭度为0．6〉郁闭度为0．4〉郁闲度为0．8〉郁闲度为0．2〉郁闭度为1。     

模拟氮沉降对天山云杉凋落叶分解及其养分释放的影响

采用野外模拟试验,通过设计4种氮处理〔CK(对照,不施氮)、LN(低氮,5 kg·hm~(-2)·a~(-1))、MN(中氮,10kg·hm~(-2)·a~(-1))、HN(高氮,15 kg·hm~(-2)·a~(-1))〕,研究了氮沉降对天山云杉凋落叶分解及养分释放的影响。结果表明:1分解24个月后CK凋落叶干重残留率分别是LN、MN和HN的1.04倍、1.16倍和1.23倍,且4种处理间差异显著(P0.05)。CK条件下凋落叶分解50%为4.58 a,分别比LN、MN和HN多0.46 a、0.75 a和1.35 a;相应地分解95%需要的时间分别多2.01 a、3.24 a和5.87 a,说明施氮对天山云杉凋落叶的分解起到了促进作用,且促进作用随着氮沉降量的增加而加大。2从凋落叶月分解速率看,表现为HNMNLNCK,且随着分解时间的延长,4种处理间的差异逐渐缩小。3氮沉降促进了天山云杉凋落叶中木质素和纤维素的分解,同时促进了C元素的释放,增加了N元素的累积,降低了C/N值。     

基于月水量平衡的天山中部天然云杉林森林生态系统蓄水功能研究

以天山中部天然云杉林森林生态系统为研究对象,以250 hm2流域尺度为单元,采用流域试验和水量平衡样地相结合的方法,对森林生态系统的月水文过程进行全面、系统地研究。结果表明：（1）在降雨分配过程中,80.39%的雨量分配是在土壤层完成的;其次,林冠截留率较大,占降雨量的17.92%,并且随着林龄的增大,单位面积产生的截留越强;单位面积产生径流量最小,仅为降雨量的2.75%,其中,单位面积裸地的产流最大,分别为草地和林地的5.4,12.5倍。（2）蒸发散是流域森林生态系统的最大损耗方式,占月总水分输入量的69.53%;而以径流方式产生的水分流失最小,仅占降雨输入量的3.8%;剩余26.67%的水分则以水源涵养的方式贮蓄在土壤中。（3）降雨在森林生态系统各层次的分配规律为：树木蒸腾〉土壤蓄水〉林冠截留〉土壤蒸发〉地表径流〉地下径流,分别占水分总输入量的43.93%,26.67%,17.92%,7.68%,2.75%和1.05%。     

新疆杨生物量空间分布特征研究

[目的]为准确评估新疆杨碳储量提供科学依据.[方法]在阿克苏扎木台试验林场选取新疆主要造林树种新疆杨人工林为研究对象,采用样地实测法,在幼龄、中龄、成熟3个龄级样地内选取6株新疆杨标准木进行树干解析,并分析不同土壤深度中各径级根系生物量与林龄的关系.[结果]新疆杨人工林林分平均生物量为106.6t/hm2,地上部分占84.8;,地下部分占15.2;,随着林龄的增加,树干、地上生物量及林分总生物量均显著增加,地上生物量分配比例基本保持树干＞树枝＞树皮＞树叶这一规律,其中树干生物量占据地上生物量的主导地位(占55.2;);地下根系主要集中分布在0～40cm土层,其生物量约占根系总生物量的80;以上.[结论]新疆杨林分生物量与林龄密切相关,随着林龄的增大,林分生物量也增大.     

新疆乌拉泊库区3种灌木树干液流对比研究

[目的]为干旱区水源函养林适宜树种选择、健康培育及科学经营与管理提供理论依据.[方法]选择新疆乌拉泊库区水源涵养林3种主要灌木树种紫穗槐、榆叶梅和疏花蔷薇,利用热扩散探针配合自动气象站,于2009年5和8月对树干液流和气象进行同步监测.[结果](1)3种灌木树种树干液流流速呈宽单峰曲线;5月平均液流流速最高的是榆叶梅,达0.027 cm/s,其次是疏花蔷薇,为0.024 cm/s,最低的是紫穗槐,为0.018 cm/s;8月树干液流平均流速最高的是紫穗槐,达0.013 cm/s,其次是疏花蔷薇,达0.008 cm/s,最低的是榆叶梅,为0.007cm/s,该3种灌木树种5月树干液流速率均高于8月.(2)3种树种的树干液流流速与气温和太阳辐射强度呈现极显著正相关,与空气相对湿度为极显著负相关.除疏花蔷薇树干液流速率与风速有显著关系外,榆叶梅和紫穗槐树干液流流速与风速关系不密切.(3)5月日耗水量最高的是榆叶梅,为3.87L/d,紫穗槐和疏花蔷薇次之,分别为2.94和2.92 L/d;8月日耗水量最高的是紫穗槐,为2.12 L/d,榆叶梅和疏花蔷薇次之,分别为1.00和0.97 L/d.与3种灌木树干液流流速季节变化相似,日耗水量变化也表现为5月高于8月.