天山北坡中段雪岭云杉径向生长对气候变化的响应

分析树木径向生长对气候变化的响应，有利于准确预测未来森林的动态变化。天山北坡中山带广泛分布着以雪岭云杉（Picea schrenkiana）为单优树种的温带针叶林，本研究采集该处高海拔雪岭云杉树芯样本，用树木年轮学方法探究雪岭云杉径向生长对气候因子及干旱事件的响应特征。结果表明：（1）1960—2020年，雪岭云杉树轮宽度指数呈极显著上升趋势，未出现生长衰退现象，表明近期雪岭云杉生长状况良好。（2）雪岭云杉树轮宽度主要与当年6—8月气温，4月降水及除当年7月外的各月scPDSI显著正相关；滑动相关显示，雪岭云杉树轮宽度与气候因子的关系不稳定，1991年后，云杉对气候因子的正响应进一步加强。（3）雪岭云杉径向生长变化百分率在1879—1880年低于-25%，表明其在1879—1885年发生了生长衰退；随干旱频率和强度的增加，雪岭云杉应对干旱事件的抵抗力和恢复力下降，当云杉长时间处于水分较充足的环境而遭受突发干旱事件时，会导致其抵抗力严重下降，易发生生长衰退。综上所述，在气候变化背景下，升温在近期仍有利于该区域高海拔雪岭云杉径向生长，但升温过程中伴随着干旱频率和强度的增加，将使雪岭云杉的抵...     

天山中段雪岭云杉树干液流变化及其与气象因子的关系

运用热扩散式探针和自动气象站对雪岭云杉树干液流密度及气象因子进行了同步观测,研究雪岭云杉树干液流密度变化特征及其与气象因子的关系。结果表明:树干液流密度日变化随着太阳辐射出现周期性;晴-多云天气下液流密度呈单峰曲线变化趋势;阴雨天呈多峰曲线,与晴-多云天气相比液流密度较低且升幅较小。树干液流密度夜间变化平缓,不论晴天还是阴雨天夜间仍存在一定液流。气象条件对云杉树干液流存在显著影响(P<0.05),光合有效辐射强度为影响雪岭云杉树干液流的主导因子。     

天山不同海拔雪岭云杉径向生长对气候变化的响应

为研究不同海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana)径向生长对气候要素的响应关系,分别在新疆伊犁尼勒克喀什河流域森林低、中、高海拔采集雪岭云杉树芯样本,建立不同海拔雪岭云杉树轮宽度年表.树轮年表与气象资料相关分析结果显示:影响3个采样点树木径向生长的气候因子主要是平均气温和相对湿度,对降水响应微弱.高、低海拔树...     

天山不同海拔雪岭云杉生长季水分来源

森林生态系统在全球陆地水循环过程中扮演重要的角色，在保护水资源方面有关键作用。雪岭云杉(Picea schrenkiana)是我国天山森林生态系统的建群种，雪岭云杉的水分来源研究有助于理解植物对干旱区山地环境的适应。采用氧稳定同位素和IsoSource混合模型估算2200 m、1800 m和1450 m 3个海拔雪岭云杉生长季(4—9月)的水分来源并分析其动态变化。结果表明：(1)3个海拔土壤水的¹⁸O在4月贫化，5—9月富集，1450 m海拔茎秆水δ¹⁸O值在月份之间变化幅度最大，6—9月3个海拔雪岭云杉茎秆水¹⁸O逐渐富集；(2)整个生长季0～0.2 m土壤水为3个海拔雪岭云杉贡献一半以上的水源，表层土壤水平均贡献率从高海拔到低海拔依次为61.37%、51.35%和58.42%，在5—6月雪岭云杉倾向平均利用各层土壤水，雪岭云杉生长季的水分吸收层没有明显地转移。雪岭云杉主要吸收0～0.2 m土壤水，在发生降雨时可以快速吸收水分，改善水文状况，减小极端降雨的危害，因此，加强雪岭云杉林的保护与抚育管理，可以有效提高了森林...     

天山雪岭云杉（Picea schrenkiana）林净化空气功能研究

通过对天山北坡森林中降尘量、总悬浮颗粒物（TSP）浓度的动态监测,以及对不同海拔梯度树叶中硫含量的测定,分析天山雪岭云杉对空气中主要污染物吸附、过滤作用,以此来评价天山北坡森林的空气净化功能。研究结果表明：①在6～7月,郁闭度0.8的林地降尘量最多可达14.04 g/（m2.30 d）,较对照空旷地滞尘量增加4.88g...     

不同坡向雪岭云杉天然更新影响因素分析

为了解不同坡向环境因子对雪岭云杉林天然更新的影响，在天山北坡中段同一海拔雪岭云杉林的阴坡、半阴坡、半阳坡、阳坡设置系列样方开展调查，构建不同坡向环境因子-更新指数结构方程模型，根据各坡向环境特征分析云杉幼苗存活现状与环境因素间的关系。结果表明：（1）半阴坡和半阳坡更适宜幼苗的存活和生长，二者更新指数(0.065、0.057)显著高于阴坡和阳坡；（2）凋落物对雪岭云杉更新有双重作用，凋落物未分解层过厚不利于更新，丰富的有机质可促进土壤形成高氮环境，有利于林下幼苗更新；（3）不同坡向环境因子对更新指数的作用强度依次为：全氮含量（0.60）>成年树密度（0.46）>凋落物半分解层（0.37）>全钾含量（0.24）>有机质含量（0.23）>全磷含量（-0.16）>速效磷含量（-0.32）>凋落物未分解层厚度（-0.34）。综合来看，该区域的雪岭云杉幼苗在郁闭度大小为0.6左右，凋落物厚度为2.5 cm左右，土壤全氮、全钾含量较高的半阴坡、半阳坡更新较好。     

基于无人机影像的天山云杉林冠幅提取及蓄积量反演

以无人机影像为源数据,天山云杉(Picea Schrenkiana var tianshanica)为研究对象,根据样方实测数据,提取冠幅信息与胸径树高参数进行拟合并反演蓄积量,为天然林保护工程实施后天山云杉生态恢复与科学管理提供技术手段。基于新疆农业大学实习林场的无人机影像数据和60个样方的每木检尺数据,通过多尺度分割技术对天山云杉林冠幅进行分割提取,根据实测数据建立冠幅-胸径模型和冠幅-胸径-树高模型,反演天山云杉林蓄积量。结果表明:无人机影像分割效果较好,根据多尺度分割技术得到的最合优尺度参数为60,形状因子为0.5,紧密度因子为0.5。通过构建天山云杉冠幅-胸径模型,得幂函数模型拟合度最高,R²为0.718,而冠幅-胸径-树高二元一次模型R²为0.817。将提取参数代入模型反演蓄积量与样方蓄积量对比后完成T检验,检验结果sig=0.051,说明模型拟合度较好。研究得出采用面向对象方法对天山云杉林冠幅信息的提取效果较好,基于模拟数据和实测数据构建模型得到胸径参数进而反演林分蓄积量的方法可降低人力调查成本并满足天山云杉林经营管理的需要。     

天山中部不同林龄天然云杉林地表土壤入渗性能研究

通过对天山中部不同林龄天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica(Rupr.)Chen et Fu)地表土壤和林外草地土壤进行实验室人工降雨模拟渗透试验,初步探讨了天山云杉林地土壤的入渗性能.结果表明:1)累积渗透量、入渗速率与入渗时间均呈幂指数相关关系.稳渗速率最高为近熟林1.91...     

鳞毛蕨(Dryopteris filix-mas)天山云杉林种群结构分析

以西天山国家自然保护区内1 hm2原始鳞毛蕨(Dryopteris filix-mas)天山云杉纯林临时标准地调查材料为基础,分析鳞毛蕨天山云杉林胸径、树高和年龄结构、种群存活曲线以及基本测树因子之间的相互关系.结果表明:①鳞毛蕨天山云杉纯林种群结构稳定,无论是胸径、树高抑或年龄,均呈现出明显的倒"J"型,属于典型的异龄林林分结构,林木更新良好,在其自维持过程中不断有大量小径木更新补充;②林木株数随胸径、树高和年龄的增大,呈负指数函数或负幂函数递减;③树木胸径和树高随年龄的增大,按理查兹生长曲线递增;④胸径与树高的关系为非线性关系.此外,种群存活曲线总体趋势呈现"凹"型,表明该种群是一个连续更新的种群,在林分生长发育过程主要受到小尺度林冠干扰的影响.     

青海云杉群落空间结构特征研究

根据祁连山林区青海云杉群落16块样地256个样方的调查结果,对青海云杉群落的垂直结构、种群空间分布格局进行了研究。结果表明:青海云杉群落垂直结构分化明显,一般分为乔木层,灌木层,草本层和苔藓层4层;乔木层和青海云杉种群呈聚集分布格局,乔木种群聚集强度大小依次为:青海云杉混交林>青海云杉群落>灌木-青海云杉林>马先蒿-青海云杉林>苔藓-青海云杉林>草类-青海云杉林。不同林型的垂直结构、空间分布格局都存在一定的差异,草类-青海云杉林中乔木种群呈随机分布,其它林型和青海云杉群落中乔木种群均为聚集分布。苔藓-青海云杉林、草类-青海云杉林、灌木-青海云杉林中青海云杉种群都有随海拔升高由均匀分布向聚集分布逼近的特点。苔藓-青海云杉林是该群落中最稳定的林型,青海云杉种群对维持群落稳定起决定性作用。     

Altitudinal patterns of stand structure and herb layer diversity of Picea schrenkiana forests in the central Tianshan Mountains,Northwest China

Altitude is a useful indicator to examine patterns of forest structure and species diversity in relation to environmental factors.In this study,the altitude patterns of forest stand structure and species diversity were analyzed across 20 plots in the Tianchi Nature Reserve,Northwest China.The results showed that mean stem height(Hm),maximum stem height(Hmax) and mean stem diameter at breast height(Dm) of Picea schrenkiana trees all decreased significantly with increasing altitude.Potential tree height(H*) decreased while stem taper increased significantly as altitude increased,suggesting remarkable altitudinal changes in biomass allocation between the diameter and height growth of Picea schrenkiana.Understory herbaceous richness increased significantly with increasing altitude,or with decreasing total basal area(TBA),Hm and stand volume(Volume).High light availability for understory herbs might account for the higher species richness at high altitude.Sorensen Index decreased significantly with the increase in altitude intervals,while the Cody Index demonstrated a converse pattern,suggesting greater differences in species composition with larger distances.     

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。     

天山北麓黄土剖面的光释光测年分析

利用单片再生剂量法(SAR),测量了天山北麓大佛寺(DFS)、牛圈子(NJZ)2个风成黄土剖面的OSL信号特征与年龄.结果表明:天山北麓黄土的初始OSL信号强度低于黄土高原地区,并且4～11 μm混合矿物颗粒的IRSL、post-IR信号及40 ～ 63 μm石英颗粒的BLSL信号对人工剂量响应的灵敏度较低,其中细颗粒混合矿物的post-IR信号,甚至难以拟合出满意的生长曲线和等效剂量.依据40～63 μm石英颗粒BLSL信号计算出的年龄与地层深度则对应良好.DFS剖面底部年龄为(6.85 ±0.56)ka,表明其黄土物质沉积始于全新世大暖期.NJZ剖面出露黄土的最老年龄为(23.83±2.36)ka,整个剖面包括了晚更新世马兰黄土上部及全新世早期黄土,而全新世大暖期以来的黄土物质则可能因流水侵蚀而缺失.通过计算可以确定DFS、NJZ 2个剖面的平均黄土沉积速率介于0.25～0.26m·ka-1.     

近50年我国天山山区降水变化区域差异及突变特征

利用天山山区32个气象站点1960-2010年的逐月平均降水数据和DEM数据等,进行了降水量时空变化趋势分析和突变分析。研究结果表明:自上世纪60年代以来研究区降水量持续递增,年均降水倾斜率达9.5mm/10a,1980s后递增趋势明显增强;降水主要集中在春夏两季,春、夏、秋和冬四季的降水倾向率分别为1.6mm/10a、3.7mm/10a、2.1mm/10a、1.8mm/10a,表明季节降水量也呈递增趋势,且以夏季降水增幅最大;年降水量空间分布呈现显著的"两中心",即吐哈盆地"低中心"和伊犁河谷"高中心",二者年降水量相差约450mm;山区各区域的降水亦呈明显的增加趋势,北坡降水倾向率达40-50mm/10a,递增趋势最显著,降水量亦多于其它区域;研究区年降水突变不明显,不同区域的季节降水突变具有一定的时期差异,秋季降水突变发生在上世纪80年代末,其它季节不明显,年降水突变发生在上世纪80年代末期。     

Monitoring and analysis of snow cover change in an alpine mountainous area in the Tianshan Mountains,China

Estimating the snow cover change in alpine mountainous areas(in which meteorological stations are typically lacking) is crucial for managing local water resources and constitutes the first step in evaluating the contribution of snowmelt to runoff and the water cycle. In this paper, taking the Jingou River Basin on the northern slope of the Tianshan Mountains, China as an example, we combined a new moderate-resolution imaging spectroradiometer(MODIS) snow cover extent product over China spanning ...     

中国天山山区药用植物资源及其保护与利用

天山山区得天独厚的自然条件孕育了丰富的药用植物资源，加上多民族聚居，三大医药体系交融等人文条件，使这些药用植物长期以来在当地居民与疾病作斗争中发挥了重要作用，据估算，整个天山山区有药用植物200多种，依功能，疗效可分为16类，在对这些资源的开发，利用与保护上，仍存在众多的问题，本文对存在的问题予以分析并提出了相应的对策；指导思想上，阐述了利用与保护的关系；利用方面，提出了加速升值研究；保护方面，提出了变消极保护为积极保护。