祁连山青海云杉林土壤养分异质性分析

 阐明土壤养分的变异特性对改变森林群落结构和加快生态系统进程有重要意义。该研究选择东西祁连山为主要调查区域,通过变异函数确定和比较变量因子的空间变异程度及空间变异尺度,采用Palintest土壤养分测试仪和实验室化学处理方法获取试验数据,对数据采用DPS7.5和EXCEL软件处理,利用变异函数对祁连山地区6种土壤养分的空间变异特征分析表明：均表现出明显的空间自相关格局,空间自相关范围差异明显;TN、TP、TK、NH+4-N、NO-3-N、有机质变异系数分别为37.6%、23.1%、4.6%、36.3%、109.9%、32.9%,其中,TK为弱变异,TN、TP、NH+4-N和有机质为中等变异,NO-3-N为强变异;NH+4-N、NO-3-N、有机质、TN在剖面上的变化呈递减对数,TP、TK呈递增对数;NH+4-N在海拔上呈多项式变化关系,NO-3-N呈线性变化关系,TN、TP、TK无明显变化,变化范围分别在0.19%～0.4%、 0.043%～0.056%、1.85%～2.014%之间。     

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。     

祁连山中段青海云杉林土壤肥力质量评价研究

以祁连山排露沟流域青海云杉林为研究对象,研究了海拔梯度上土壤肥力因子的分布特征及变化规律,并运用主成分分析法对青海云杉林土壤肥力状况进行了评价。结果表明：（1）研究区土壤呈碱性,pH值均大于8.0;高海拔地区（3 300 m）含水量达到过饱和状态,各土层含水量均大于100%;随海拔升高,全氮含量呈增大趋势,全钾含量呈减小趋势,而全磷含量呈先减小后增大趋势;不同海拔梯度速效磷含量差异不显著（P>0.05）,海拔3 300 m处速效钾含量显著高于其他海拔段（P<0.05）。（2） 不同海拔梯度下土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量都有明显的“表聚效应”,其中3 300 m处0~10 cm土层有机质含量高达325.93 g·kg^-1,是本海拔段其他土层的1.6~1.8倍,是同土层其他海拔段的1.3~2.0倍。（3） 土壤肥力因子间关系密切,土壤含水量与有机质、全氮呈极显著正相关关系,与土壤容重、pH和全钾呈极显著负相关关系,土壤养分含量之间存在不同程度的显著正相关关系。（4） 不同海拔梯度土壤肥力质量为：3 300 m>3 200 m>3 100 m>3 000 m>2 900 m。     

祁连山北麓中段青海云杉林土壤水热时空变化特征

以祁连山北麓中段青海云杉林为研究对象,利用5套土壤温湿度自动监测系统对海拔2 500～3 300 m的青海云杉连续监测3 a,旨在探讨青海云杉林土壤水热的变化特征及土壤水热间的互作效应。结果表明:(1)7:00～19:00,土壤温度整体上呈升高趋势,8:00土壤均温最低,为1.03℃,18:00土壤均温最高,为1.32℃;土壤湿度的变化幅度较小,且差异不显著(P>0.05)。(2)冷期(1～4月、11～12月)、暖期(5～10月),各占全年的50%;8月前随月份增大土壤温湿度增大,月份增大1月,土壤均温增大2.21℃,湿度增大0.021 m3·m-3,8月后随月份增大逐渐减小,月份增大1月,土壤均温减小3.12℃,湿度减小0.017 m3·m-3。(3)土壤温度与海拔之间有负相关关系(R2=0.81,P<0.05);土壤湿度与海拔之间存在二项式相关关系(R2=0.95,P <0.05)。(4)土壤温度与土层深度间呈负相关关系(P <0.05),而土壤湿度与土层深度呈线性正相关关系(P <0.05),土层每增加一层,土壤均温减小0.142℃,湿度约增加0.0...     

宁夏盐池沙地3种植物群落土壤表层养分的空间异质性

采用经典统计学和地统计学方法,通过半变异函数及其模型、克里格局部插值估计、空间分布图及分形维数等对宁夏盐池沙地3种植物群落(牛枝子、牛枝子-黑沙蒿、黑沙蒿)土壤表层养分的空间异质性进行了研究。结果表明:0~5 cm土壤有机质、全氮、速效磷含量的空间自相关尺度分别是67 m、519 m、143 m;结构方差比分别为0.558、0.882、0.514,说明结构性因素和随机性因素在0~5 cm土壤有机质和速效磷的空间分布中共同发挥作用。全氮表现出较强空间自相关性,在空间分布上具有明显的结构特征,表明结构性因素在其空间总变异中发挥主导作用。空间格局图反映出0~5 cm土壤有机质、全氮含量表现为牛枝子群落较高,经牛枝子-黑沙蒿群落,含量逐渐减少,至黑沙蒿群落含量又有所增加;0~5 cm土壤速效磷含量表现为牛枝子群落和黑沙蒿群落含量较高而牛枝子-黑沙蒿群落含量较低的趋势。反映出研究区从牛枝子群落经牛枝子-黑沙蒿群落至黑沙蒿群落,植被从以草原种为主的群落,逐渐灌木化,植物群落结构组成由复杂到简单的过程,深刻影响了土壤养分的分布格局,导致了土壤“肥力岛”的形成和发展,又反作用引起研究区植物群落的进一步灌丛化,并逐步向沙漠化的方向发展的趋势。     

祁连山排露沟流域青海云杉林更新特征对地形因子的响应

为探讨祁连山青海云杉林微地形对天然更新苗的影响,选择祁连山排露沟流域分布的青海云杉为研究对象,采用C-均值模糊聚类分析将该流域15个固定样地的地形参数（海拔、凹凸度、坡度）划分为4种不同的微地形生境,研究微地形生境对更新苗的更新特征（更新苗密度、平均冠幅、平均基径和平均株高）产生的影响。结果表明：（1）该流域的15个固定样地通过聚类分析将微地形生境划分为4类：高海拔陡坡、高海拔斜坡、低海拔凸地和低海拔凹地。（2）不同微地形条件下更新苗密度和平均株高从高到低依次为低海拔凹地、低海拔凸地、高海拔斜坡、高海拔陡坡;更新苗的平均冠幅和平均基径从大到小依次为低海拔凸地>高海拔斜坡>低海拔凹地>高海拔陡坡;在平均株高方面,高海拔陡坡显著低于其他3种微地形。不同的海拔、坡度、坡向、坡位对更新苗的存活率和生长发育过程具有显著性影响。（3）更新苗在不同微地形下大部分表现为聚集分布,聚集强度从高到低表现为高海拔陡坡>低海拔凸地>低海拔凹地>高海拔斜坡。（4）从相关性分析的结果中显示,海拔、坡度、坡位与更新苗之间存在显著相关性（P<0.05）。综上所述,青海云杉林的...     

祁连山青海云杉林截留对降水的分配效应

为了评估青海云杉林的水源涵养服务功能,选择祁连山西水林区排露沟流域青海云杉林,定位监测了在2006年中共83次降水事件的截留分配效应,观测期降水总量为394.2 mm,林冠截留、茎流和穿透水量分别是139.1、1.96和253.1 mm,林冠截留率、茎流率、穿透率分别为35.28%、0.50%和64.22%,当林外降水量>0.8 mm时才观测到林内穿透雨,而大于13.60 mm时,才观测到树干茎流。林冠对降水的截留分配与降水量、降水形态以及林分特征密切相关。冠层截留量、茎流量和穿透量与降水量均呈正相关,冠层截留率与降水量呈负相关,而茎流率和穿透率呈正相关;林冠对降雪的截留强于降雨,而降雨的穿透量强于降雪,同一降水事件下树干茎流量随着胸径的增大而增加。青海云杉林冠的几何形态结构(枝叶的分布与排列)不利于形成树干茎流。     

克拉玛依地区土壤速效微量养分空间变异特征

用地统计学方法研究了克拉玛依地区土壤速效微量养分的空间变异特征 ,并绘制了微量养分空间分布图。结果表明 :土壤速效微量养分在整个研究区内均表现出中等变异水平 ,其变异性大小表现为 :速效Mo >速效B >速效Mn >速效Zn。除速效硼外 ,其它微量元素都表现出很强的空间结构性 ,速效Zn、Mn变程较短 ,分别为 8.7km和 5 .2km ,速效Mo、B变程较长 ,分别为 4 1km和 6 6 .4km。基于半方差函数模型 ,用普通克里格法对研究区土壤速效微量养分进行了克里格插值 ,结果表明 :速效Zn在研究区内普遍缺乏 ,速效B、速效Mn含量较丰富 ,而速效Mo含量在整个研究区表现出明显的差异性。     

祁连山青海云杉林树线温度特征

树线温度对于解释树线位置及树线形成机理、预测树线对于气候变化的响应具有重要意义。通过在祁连山北坡青海云杉林郁闭林内、树线地带、高山灌丛分布带设置土壤温度自动观测仪器,初步分析了青海云杉林树线温度特征。结果表明:(1)树线处青海云杉根际土壤温度(10cm深度)生长季平均值为4.9℃,低于全球树线生长季平均土壤温度(6.7℃)。(2)生长季长度方面,青海云杉树线(104天)与亚北极(Subarctic,103天)、北方林(Boreal,106天)树线相近。(3)高山灌丛分布带在海拔上高于树线地带,但灌丛地带根际土壤生长季节均温(6.4℃),生长季长度(122天)均高于树线地带,显示了树线之上灌丛相对于乔木生活型有更佳的保持根际土壤热量的优势,从而也成为在树线之上灌丛能够很好生长,并且取代乔木的重要因素。     

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。     

祁连山大野口流域青海云杉种群结构和空间分布格局

青海云杉（Picea crassifolia）是祁连山亚高寒山地森林植被的建群种之一。应用“相邻格子法”获得100 m×100 m样方内所有个体的调查资料,采用种群动态和胸径、树高和冠幅级频率分布及6种聚集强度指数分析了青海云杉的种群结构和空间分布格局。结果表明：（1）青海云杉种群动态分析表明,种群表现为增长型种群。（2）青海云杉种群胸径级频率分布呈“倒J”型,胸径级随个体数的变化符合对数方程y=-219.32ln(x)+482.67(R²=0.963 8,P＜0.01),胸径分异指数为0.48,种群个体胸径差异属明显分异;树高级频率分布呈“间歇”型,不同高度级与个体数之间可用二次方程y=0.795x²-31.23x+285.1(R²=0.603,P＜0.01)进行较好的描述,树高分异指数为0.55,高度差异属明显分异;胸径和树高两者之间符合对数方程y=5.912ln(x)-4.249 3(R²=0.603,P＜0.01);冠幅级与个体数之间可用三次方程y=5.317 6x³ -91.759x²+408.88x-173.87(R²=0.8355,P＜0.01)进行很好的拟合[WTBZ],冠幅分异指数为0.53,种群个体冠幅差异亦属明显分异。总体上看,青海云杉幼苗较为丰富,天然更新能力强,目前表现为成熟稳定型种群。（3）在空间分布格局上,青海云杉种群空间分布格局呈斑块状聚集分布,其扩散系数、丛生指标、聚块性指数、平均拥挤度指数、负二项式分布参数、Cassie指标分别为1.162、2.285、0.162、85.802、1.002和0.026。在不同发育阶段的分布格局有所差异,Ⅰ级幼苗和Ⅱ级幼苗为聚集分布,小树、中树和大树为均匀分布,随着龄级的增大,种群的聚集程度减小,即由聚集分布变为均匀分布,该种群表现出明显的扩散趋势。研究结果可为青海云杉的管理和经营提供理论依据。     

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.     

祁连山森林内外主要气象因子对比研究

根据<地面气象观测规范>的要求,在祁连山森林内外建立两个相同的地面气象站,对气温、湿度、土壤温度、降水量、蒸发量等因子进行对比研究,采用同期林内外气象因子的差值来分析其差异特征.结果表明:(1)林内平均气温、土壤温度、降水量和蒸发量相对林外明显偏低,但是,林内湿度相对林外偏高;(2)林内温差和湿度变化幅度明显较林外小,从生态环境学的角度揭示了森林小气候功能,为生态环境建设提供决策依据.