青海云杉個體水分利用效率、種群動態(tài)及土壤碳氮研究.pdf

1、青海云杉（Picea crassifolia Kom.）是我國西北特有樹種，是祁連山山地針葉林-青海云杉林的建群種。青海云杉林在涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)徑流、保持水土、凈化空氣、固碳和維護干旱區(qū)生態(tài)平衡方面起著重要的作用，山區(qū)森林植被的動態(tài)變化對流域水資源穩(wěn)定、經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)有直接影響。本研究以森林生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)、樹木年代學(xué)的理論為基礎(chǔ)，選擇黑河流域上游山區(qū)典型林區(qū)，通過大量的野外調(diào)查實驗，應(yīng)用樹木年輪技術(shù)和穩(wěn)定碳同位素技術(shù)，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧?/p>

2、象資料分析研究了祁連山中部青海云杉林的種群結(jié)構(gòu)、動態(tài)，個體生長過程與水分利用狀況，探討了森林土壤碳氮分布特征，以及青海云杉和祁連圓柏葉片δ13C的海拔響應(yīng)機理等方面的內(nèi)容。獲得如下結(jié)論： 1青海云杉個體生長規(guī)律與水分利用效率 青海云杉個體生長過程表現(xiàn)為1～15 a直徑和材積生長極其緩慢，直徑連年生長量在16～50 a達到最大值，而直徑平均生長量則在51～100 a達到最大值；材積連年生長量在51～100 a到最大值，材積

3、平均生長量則在100 a后達到最大值。低海拔調(diào)查樣地樹齡多在120 a以下，說明青海云杉正處于速生期。此外，不同海拔高度處的青海云杉個體生長過程不盡一致，主要是海拔變化所引起的環(huán)境條件的變化所致。 生長于不同海拔高度處的3棵青海云杉在整個生長期WUE（水分利用效率）的趨勢不盡一致，生長于高海拔處青海云杉個體1～15 a的WUE最低，16～50 a的WUE逐漸升高，51～100 a達到最大，100 a后WUE又逐漸降低。而生長于中

4、海拔和低海拔處青海云杉個體在整個生長期（60 a和55 a）的WUE呈下降趨勢，其中40～50 a的WUE比1～10 a的WUE分別下降了7．03%和5．49%。 2青海云杉和祁連圓柏葉片δ13C的海拔響應(yīng) 兩種喬木葉片δ13C值與海拔顯著正相關(guān)（P<0．0001），與年均溫顯著負相關(guān)（P<0．0001），與年均降水量顯著正相關(guān)（P<0．0001）。陽坡樹種祁連圓柏葉片的δ13C值顯著高于同海拔陰坡樹種青海云杉。祁連圓柏

5、葉片δ13C值與土壤含水量（P<0．0001）、葉片含水量（P=0．01）和葉片碳氮比（C/N）（P<0．0001）顯著正相關(guān)，與葉片全氮顯著負相關(guān)（P<0．0001）。而青海云杉葉片δ13C值與土壤含水量、葉片全氮、葉片碳氮比和葉片含水量不相關(guān)。 3青海云杉種群結(jié)構(gòu)與動態(tài)變化 青海云杉種群徑級結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為典型的反J型；年齡結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為金字塔型，屬于擴展型種群；種群密度隨徑級和年齡增大而下降，種群生物量則隨年齡增大而增加，呈

6、偏正態(tài)分布。靜態(tài)生命表反映了青海云杉種群在形成初期的1～10 a和生長發(fā)育的30～50 a分別經(jīng)歷了強烈的環(huán)境篩選和競爭自疏，51～140 a種群基本穩(wěn)定。青海云杉種群存活曲線介于DeeveyⅡ型和DeeveyⅢ型之間，表明祁連山中部青海云杉種群處于發(fā)展時期。 4青海云杉林土壤碳氮分布特征及影響因子 祁連山中段北麓山體垂直帶陰陽坡表層土壤有機碳、全氮含量隨海拔上升均呈顯著增加趨勢，陰坡顯著高于陽坡。土壤有機碳、全氮含量受

7、海拔、坡向、土壤含水量、植被類型等因素的影響，使其在空間上存在較大的變異，有機碳平均含量為（8．07±0．45）%，變異系數(shù)為45．78%，全氮平均含量為（0．63±0．02）%，變異系數(shù)為26．54%。主要植被類型土壤有機碳含量：高山灌叢草甸>青海云杉林>高山草甸>祁連圓柏林，全氮含量：高山灌叢草甸>高山草甸>青海云杉林>祁連圓柏林。陰陽坡土壤有機碳、全氮含量均與土壤含水量、年均降水量呈顯著正相關(guān)，與土壤pH值、年平均氣溫呈顯著負相關(guān)