祁连山青海云杉林动态监测样地群落特征

依据中国森林生态系统动态监测样地设置方法,参照国际森林生态学大样地建设技术规范,于2010年和2011年在祁连山自然保护区青海云杉（Picea crassifolia kom.）林内建立了10.2 hm2动态监测样地,定位调查了样地内19 927株DBH≥1 cm活立木木本植物,完成了第一次群落特征调查和分析。调查结果表明：①青海云杉群落成层现象明显,可划分为乔木层、灌木层、草本层和苔藓层4个层次。乔木层是群落的最主要层,整体而言其垂直高度结构复杂性要大于灌木层和草本层,苔藓层较为发达。②青海云杉径级结构呈明显的倒“J”形,个体集中在径级1~5 cm至21~25 cm,其占到总个体数目的91.42%,青海云杉更新良好。③青海云杉DBH≥1 cm对应的树高结构呈“单峰”形,高度主要集中在小于6 m,占到总个体数目的60.00%,高度偏小,小树较多,中树占有一定的比例,大树较少。同时,树高和胸径二者之间显著符合二次函数关系（p＜0.05）,反映了青海云杉群落生物学特征。④从空间分布格局来看,青海云杉表现出明显的聚集性分布格局。对不同年龄段青海云杉小树、中树和大树点格局分析表明,随着龄级的增大,种群的聚集程度减小,即由聚集分布变为随机分布,表现出明显的扩散趋势。青海云杉个体分布没有明显的空间异质性,而且2 534株大树随机分布在该样地,表明该群落未受大范围的人为干扰。     

祁连山大野口流域森林空间结构及水源涵养功能

林分空间结构及其水源涵养功能关系一直是森林生态水文学研究的热点.我们在祁连山大野口流域选取林分空间结构、林冠截留和河川径流等监测样地,采用特征参数统计分析、多度分析和相关系数分析等方法,研究了林分空间结构因子及其水源涵养功能之间的关系.结果表明:(1)祁连山大野口流域49块样地的2 819株青海云杉(Picea crassifolia)的胸径、树高、冠长、冠幅、冠幅面积的分布曲线比正态分布平缓,树龄、胸径断面的分布曲线比正态分布剧烈;径级从1～5 cm到26～30 cm、高度级从2～4 m到18～20 m、冠长级从2～4 m到12～14 m、冠幅级从2～4 m到4～6 m,其多度分别为89.4%、94.4%、77.8%和82.7%.(2)林冠截留年总量和平均截留率分别为139.1 mm和35.28％;(3)从相关系数分析来看,海拔对树高影响较大,对冠长影响较小,与其他因子不相关;坡向对冠幅影响最大,对冠长、树高影响较小;坡度对这些因子几乎没有影响.径级与多度、冠长与多度均符合三次多项式关系;胸径与树高、冠长、冠幅、树龄符合线性多元回归函数;雨量级与林冠截留率呈反比.本文可为流域林分空间结构特征与水源涵养功能之间的机理研究提供基础数据和参考资料.     

祁连山青海云杉林空间结构分析

 通过调查祁连山青海云杉天然林1块100 m×100 m的大样地,利用其直径分布和混交度、角尺度、大小比数、开敞度4种结构参数对其空间结构进行了分析,结果表明：（1）青海云杉直径分布表明该林分是典型的异龄林直径结构;（2）青海云杉林地青海云杉为顶级群落且呈单种聚集,空间隔离程度为零度混交;（3）青海云杉直径大小比数和树高大小比数平均数均为0.49,生长上处于中庸状态,大小分化程度一般;（4）青海云杉林角尺度分布呈正态分布,其平均值为0.526,从林分水平分布格局上看,青海云杉分布是以团状分布的;（5）青海云杉开敞度大小为1.667,生长空间很充足。相关研究结果对于今后青海云杉林的合理经营能起到一定的借鉴意义。     

基于无人机遥感的南岭山地树冠与树干性状关联研究

以南岭山地不同海拔高度的冠层树种为研究对象,通过无人机遥感手段获取冠幅、冠周长和冠面积(CA)等树冠性状,探讨其与基径(BD)、胸径(DBH)、2米径(D2)和4米径(D4)等树干性状间的关联性,并构建了冠面积与树干性状间的回归方程。结果表明：南岭山地树冠性状与树干性状的典型变量显著相关(R=0.89,P<0.01),并且这种相关性随海拔的升高(600 m到1 600 m)总体呈“M”型变化。其中,冠面积与树干性状间的相关性最高,可作为单一自变量反演树干性状,具体方程为：DBH=0.35CA+14.88 (R²=0.67),BD=0.41CA+17.89 (R²=0.82),D2=0.33CA+14.14 (R²=0.84),D4=0.35CA+11.3 (R²=0.86)。文章构建的冠面积与树干性状间的回归方程,可作为南岭山地森林生物量遥感反演的基础,也可用于指导南岭森林生态系统的长期监测。     

小陇山国家级自然保护区云杉种群结构和空间分布格局分析

基于野外采样调查,以径级结构代替年龄结构,运用分段匀滑技术,编制小陇山云杉Picea asperata Mast种群静态生命表,绘制径级结构图、存活曲线、死亡曲线、消失率曲线、生存函数曲线,分析云杉种群结构动态;选用5个聚集强度指标研究云杉种群的分布格局。研究结果表明:小陇山云杉种群幼苗幼树丰富,占云杉总株数的27.86%,大树相对较少,仅为4.98%,径级结构总体分布趋于倒"J"型,群落处于稳定发展中;云杉种群死亡率和消失率曲线变化趋势基本一致,存活曲线接近于Deevey-Ⅱ型;生存分析揭示了云杉种群呈前期增长、后期稳定的态势;云杉种群空间分布格局呈聚集分布。研究结果可对小陇山云杉林研究进行有效补充和完善,为小陇山云杉种群的保育及保护区生态环境的保护提供基础材料。     

浑善达克沙地榆树种群结构、格局及动态研究

以浑善达克沙地榆疏林为研究对象,研究了沙地榆疏林种群结构、分布格局与动态特征。结果显示：①丘间低地沙地榆种群呈衰退型种群。固定沙丘沙地榆种群呈增长型种群;②沙地榆种群总体分布格局呈聚集分布,都随着尺度的增大,聚集强度呈减小的趋势;③种群空间分布动态分析表明,丘间低地沙地榆种群,幼、中树随着立木级增大其聚集强度逐渐减弱,大树则在5 m×5 m尺度上呈现出随机分布;固定沙丘沙地榆种群,小、中树随着立木级的增大其聚集强度呈现逐渐增强的趋势,而大树则在10 m×10 m的尺度上呈现出随机分布。物种分布格局主要与物种本身的生物生态学特性和生境有关,育林作业面积应不低于25 m²。     

基于FAREAST模型的青海云杉中-幼龄林生物量碳沿海拔梯度分布特征

为预测未来青海云杉在不同海拔梯度上的分布范围,基于FAREAST模型,对祁连山西部、中部和东部3个站点的青海云衫(Picea crassifolia)中-幼龄林(0～60 a)生物量碳的海拔分布特征进行模拟。结果表明:(1)在同一站点,青海云杉幼苗幼树生物量碳在中间海拔分布最多,集中在海拔2 800～3 100 m之间,此范围以外,生物量碳随之减少。(2)不同站点比较,青海云杉幼苗幼树平均生物量碳在祁连山中部最高,达到27.48±5.51 t·C·hm^-2,其次为东部的24.56±3.50 t·C·hm^-2和西部的23.80±2.07 t·C·hm^-2。(3)青海云杉幼苗幼树分布的海拔范围约在2 500～3 400 m之间,但不同站点间存在差异。模拟得出,祁连山区青海云杉幼苗幼树生物量碳分布存在最佳海拔区间2 800～3 100 m,高于或低于该区间时,青海云杉的生长和更新过程将会受到限制。祁连山中部青海云杉幼苗幼树生物量碳高于东部和西部,表明中部是青海云杉生长和潜在分布的最佳区域,导致东、西部区域更新较差的原因可能是由...     

西鄂尔多斯半日花(Helianthemum soongoricum)种群结构和点格局分析

半日花(Helianthemum soongoricum)是古地中海区系的残遗种,是国家二级珍稀保护植物,种群数量和规模已非常有限。为了揭示半日花种群的结构和发展的空间规律,运用大小结构分析法将半日花种群分为3个龄级(Ⅰ级,d≤3cm;Ⅱ级,3cmd≤9cm;Ⅲ级,d9cm,d为植株体积(高度×冠幅)的立方根),并采用空间点格局分析中的O-ring统计方法研究了分布于西鄂尔多斯砾石质和石质生境的半日花种群的结构和不同发育阶段个体的空间格局及空间关联性。结果表明:(1)半日花个体主要集中在龄级Ⅱ,龄级Ⅰ和龄级Ⅲ的个体都较少,种群的更新受到限制;(2)半日花种群的空间分布格局与不同龄级间的空间关联性受生境条件的影响较大,并且对空间尺度表现出很强的依赖性。砾石质生境中的半日花种群及其各龄级在小尺度范围内呈聚集分布,随着尺度增大逐渐趋向于均匀分布,不同龄级间主要表现为(或接近于)负关联;石质生境中半日花种群及其各龄级在中小尺度呈聚集分布,随着尺度增加表现为随机分布,龄级Ⅲ与Ⅱ和龄级Ⅱ与Ⅰ之间的空间正关联或不关联关系更明显。这种差别与两种生境下的环境条件和群落结构有关;(3)半日花幼龄个体(龄级Ⅰ)在一定程度上受到了来自成年个体(龄级Ⅱ与Ⅲ)的竞争压力。研究结果对半日花的保护与利用具有一定的参考价值。     

1951-2012年渭河流域降水频次变化特征分析

利用渭河流域26个气象站点1951-2012年的逐日及逐年降水数据,分析流域降水频次的变化特征及其相关影响。结果表明：（1）年降水频次在空间上表现出由北向南逐渐递增的趋势,最高年降水频次为111.39 d·a^-1,最低年降水频次为67.77 d·a^-1。强降水频次在空间上表现出由西北向东南逐渐递增的趋势,高值区最高年强降水频次为8.10 d·a^-1,低值区最低年强降水频次为1.99 d·a^-1。（2）年降水量与强降水频次Pearson相关系数>0的区域占到总流域面积的96.59%,>0.6～<1的区域占到了总面积的74.14%,呈现为强相关或者极强相关,Pearson相关系数为负数,且呈现强相关或极强相关的区域只占到了总面积的0.8%。（3）强降水频次在一定阶段符合幂律分布。在拟合趋势线中间会发生转折点,强降水频次的规模较大时,拟合方程为y=198.9x-1.199（R²=0.901 8,P<0.01）,强降水频次较小时拟合方程为y=113 466x-5.402（R²=0.983,P<0.01）。幂律分布规律可以深层次的解释强降水是引发渭河流域洪灾的重要影响因素。     

基于高光谱影像数据的戈壁表面砾石粒径定量反演潜力评估

在新疆哈密境内的噶顺戈壁选取样地,采集不同粒径砾石的光谱数据,分析光谱吸收特征,并利用光谱混合分析技术,以地物光谱为端元从EO-1 Hyperion 高光谱影像中提取了不同粒径的丰度图,分析戈壁表面砾石与高光谱影像的相关关系。结果表明:获取的地物光谱特征显示出粒径的差异对光谱具有明显的影响。所有光谱都展现出在2 250 nm处具有Al–OH 的吸收特性,而且粒径d=41 cm的吸收特性比其他粒径都更显著。而与更小粒径相比,粒径d=53 cm和d=83 cm在480 nm和920 nm处具有较弱的Fe³⁺ 吸收特性。粒径d=0.8 cm(R²=0.637)、d=3.4 cm(R²=0.687)、d=16.3 cm(R² =0.644)及d=41 cm(R²=0.622) 与相应的丰度影像具有显著相关性,而粒径d=53 cm(R²=0.181)和d=83 cm(R²=0.167)与相应的丰度影像相关性不显著。EO-1高光谱影像适用于对戈壁区砾石分布特征的确定,在进一步的研究中将高分辨率影像与高光谱影像相结合,可以提高判别精度。     

西藏砂生槐种群结构与点格局分析

以雅鲁藏布江中游砂生槐种群为研究对象,采用相邻格子法分别在半固定沙地和固定沙地设立20 m×30 m的样方,通过对不同生境条件下种群年龄结构、空间分布格局以及不同径级空间关联等方面的研究,探讨了砂生槐种群结构与空间格局及其影响因素。结果表明,半固定沙地和固定沙地砂生槐种群年龄结构与种群（总和）特征基本一致,均呈基部宽、顶部狭,随径级增大个体数减少的趋势。砂生槐种群中幼龄体的空间分布呈明显的集群分布,随着年龄等级的增加,由中幼龄体不同尺度下的集群和随机分布交替出现过渡到大龄等级下的随机分布。半固定沙地砂生槐种群不同径级的空间关系有正相关和不相关两种方式,变化趋势是随着径级差距的加大,幼体与其他径级砂生槐的空间正相关性逐渐减弱;固定沙地砂生槐种群不同径级的空间关系均呈正相关。     

祁连山青海云杉(Picea crassifolia)林浅层土壤碳、氮含量特征及其相互关系

为阐明祁连山青海云杉(Picea crassifolia)林分布带对其土壤碳、氮含量的影响,以分布在祁连山东段和西段的典型青海云杉林为研究对象,通过野外取样和室内分析,论述了青海云杉林浅层土壤碳、氮含量特征及其相互关系。结果表明:(1)祁连山东、西段土壤剖面有机碳含量均随土壤深度的增加而减小,但不同土层差异显著性不同,0~40cm含量分别为73.57±17.17g·kg-1和45.85±11.93g·kg-1;东、西段土壤剖面有机碳储量没有明显的变化规律,0~40cm有机碳储量分别为205.51±39.44t·hm-2和134.93±25.80t·hm-2。(2)祁连山东、西段土壤全氮含量随土层深度变化和不同土层差异显著性变化规律同土壤有机碳含量,0~40cm全氮含量分别为4.56±0.88g·kg-1和2.81±0.66g·kg-1;东、西段土壤全氮储量亦同土壤有机碳储量变化规律,0~40cm储量分别为12.77±2.08t·hm-2和8.38±1.56t·hm-2。(3)祁连山东、西段土壤剖面不同土层C/N比差异显著性变化规律相同,其C/N值分别为15.92±1.24和16.10±2.07;C/N比值大小主要取决于有机碳含量;线性分析表明,土壤有机碳与全氮含之间呈极显著的正相关关系,可用乘幂曲线模型Y=aXb较好地描述(p0.01)。上述研究结果可为祁连山水源涵养林建群种青海云杉林的经营和管理提供理论依据和数据支撑。     

祁连山北坡青海云杉林生境特征分析

青海云杉林分布格局深受环境影响,量化其分布与环境之间的关系对该种群管理、恢复与重建具有重要的意义,但目前仍然缺乏量化研究成果。本研究选择祁连山北坡青海云杉林为研究对象,以数字高程模型(digital elevation model,DEM)和青海云杉林分布图为基础数据,利用地理信息系统(GIS)空间分析方法,着重量化分析祁连山青海云杉林的生态幅度和地形特征,得出祁连山北坡青海云杉生境的气候边界函数,并界定青海云杉林分布的海拔、坡度以及坡向范围。该项研究目的在于数量化表达青海云杉林空间分布的气候和地形幅度,为退耕退牧还林提供科学支撑,为气候变化条件下青海云杉林的响应研究奠定基础。     

祁连山青海云杉林动态监测样地土壤pH和养分的空间异质性

为了探讨青海云杉林对土壤pH和养分的影响,选择祁连山青海云杉林动态监测样地(340 m×300 m)为试验样地采集土样,利用经典统计学和地统计学方法对其空间异质性进行了研究。结果表明:(1)pH、水解氮和全磷为弱变异性,有机碳、全氮、速效磷、全钾和速效钾为中等变异性,它们的大小依次为速效钾 >有机碳 >速效磷 >全氮 >全钾 >水解氮 >全磷 >pH。(2)半方差最优模型拟合分析表明,pH、全氮、水解氮、全磷、速效磷和速效钾均符合球状模型,有机碳和全钾均符合指数模型;pH、有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾的变程依次为108.8 m、88.5 m、112.8 m、131.9 m、143.3 m、73.3 m、73.3 m和134.7 m。从空间结构特征看,pH具有中等强度的空间自相关,而养分表现出强烈的空间自相关。(3)pH和养分均呈斑块状分布,有机碳和氮素具有相似的空间分布格局,全磷和速效钾分布变化较为明显,速效磷和全钾分布变化较为平缓。上述研究结果可为祁连山青海云杉林土壤pH和养分的取样设计和空间分布图制作等提供参考,也可为青海云杉林的土壤环境恢复与重建提供科学依据。     

祁连山林区青海云杉群落种子植物区系分析

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,对青海云杉群落的植物种类和区系成分的多样性进行了研究,结果表明:青海云杉群落共有维管束植物96种,隶属25科52属;科的分布区类型以世界分布科为主,大部分主产温带;属的分布类型以温带性质居多,共31属59种,占总属数的62.26%,表明了青海云杉群落植物区系的温带性质;随海拔高度的变化,群落中不同林型的种数、属数和科数多样性表现出不同的变化规律,科和属的多样性最大值出现在山杨-青海云杉混交林中,种的多样性最大值出现在圆柏-青海云杉混交林中.     

祁连山高山灌丛生物量及其分配特征

分布于青海云杉林上线的祁连山高山灌丛是祁连山水源涵养林效益最佳林型,研究高山灌丛生物量是生态系统生产力的重要体现,也是群落结构和功能的主要测度之一。以祁连山排露沟流域3 300～3 700 m高山灌丛为研究对象,采用标准地、样方收获法以及壕沟挖掘方法,对不同海拔高度10个固定样地灌丛生物量,器官生物量进行调查,分析了不同海拔梯度灌丛的叶、枝、须根、细根、粗根烘干重数据及其生物量分配特征。结果表明：祁连山高山灌丛总生物量为12 869.39±3 306.16 kg/hm²(平均值±标准差,n=10),其中器官分配以枝生物量所占比例最高,达32.21%,叶、须根、细根、粗根的比例分别为15.70%、14.06%、11.13%和26.90%。不同海拔梯度灌丛生物量器官分配比例差异较大,地上生物量平均为6 097.17kg/hm²,地下生物量平均为6 772.22kg/hm²,不同海拔根茎比在0.56～1.93之间变化,海拔3 500 m处根茎比达最大。祁连山高山灌丛生物量与海拔呈现显著的负相关（R² = 0.898 7,p＜0.01）,随着海拔的升高,灌丛总生物量,地上以及地下生物量均呈现下降的趋势。研究结果可为内陆河流域生态环境的保护及其高山灌丛对全球气候变化的响应研究提供重要理论依据和应用资料。     

祁连山北坡垂直带土壤碳氮分布特征

对祁连山北坡垂直带山地草原、森林、高山灌丛土壤有机碳和全氮的分布特征进行了研究,结果表明:土壤有机碳和全氮含量山地草原<青海云杉林<高山灌丛,表现为随海拔升高呈现上升趋势,且海拔3 100 m以上土壤碳、氮含量显著高于3 100 m以下土壤碳、氮含量;土壤有机碳和全氮在土壤剖面中的垂直分布大多表现为0~10 cm含量高于10 cm以下各层次的含量。土壤有机碳和全氮含量与土壤水分含量呈显著正相关(r=0.913,0.874,n=117,p=0.001),和年平均气温呈显著负相关(r=-0.883,-0.869,n=10,p=0.001),表明了气候因子对有机碳和全氮在垂直带上的空间分布起决定作用。整个垂直带土壤碳氮比在7.8~24.7间,有利于有机质矿化过程中养分的释放。作为祁连山北坡垂直带乔木林主体部分,青海云杉(Picea crassifolia)林土壤碳密度为18.13kg/m2,与一般常绿针叶林土壤碳密度相当,但远小于针叶林中的云冷杉林土壤碳密度。