青海云杉林更新及其研幼究苗幼樹生長態(tài)勢模擬.pdf

1、青海云杉（Picea crassifolia）廣泛分布于祁連山區(qū)，是該地區(qū)的優(yōu)勢喬木樹種。青海云杉林承擔(dān)著氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性維持、固碳釋氧和水源涵養(yǎng)的生態(tài)服務(wù)功能，是生態(tài)環(huán)境脆弱的西北地區(qū)的重要生態(tài)屏障。其中青海云杉林所承載的水源涵養(yǎng)功能對水資源貧乏的西北內(nèi)陸來說乃是重中之重，這關(guān)系到甘肅河西走廊地區(qū)及部分內(nèi)蒙古地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水問題，是有關(guān)國計(jì)民生的大事。目前，祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境安全已上升為國家生態(tài)安全戰(zhàn)略層面。然而自上世

2、紀(jì)60年代以來，森林砍伐、土地資源不合理利用以及青海云杉林經(jīng)營管理不善導(dǎo)致青海云杉更新不良，對青海云杉林的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生威脅，進(jìn)而影響青海云杉林生態(tài)服務(wù)功能的發(fā)揮。為了理清影響青海云杉更新的因素，本文以青海云杉為研究對象，以影響青海云杉更新的生物因素和非生物因素為切入點(diǎn)，通過野外調(diào)查、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)以及模型模擬等方法揭示青海云杉更新的時(shí)空特征，主要研究結(jié)果如下：
　　1.環(huán)境變量對青海云杉更新的影響
　?。?）在坡面尺度上，青海云

3、杉幼苗幼樹的分布首先受海拔梯度的影響（約占總變異的34.3％），調(diào)查結(jié)果顯示青海云杉幼苗幼樹在中等海拔梯度（2900-3200m）分布最多，其次受其他環(huán)境要素如坡度、坡向及距母樹的距離（約占總變異的27.7%）的影響。
　　（2）在樣方尺度上，青海云杉幼苗幼樹受苔蘚層的影響。研究結(jié)果顯示厚度約為5cm和蓋度約為50%的苔蘚層是影響青海云杉更新的閾值；即當(dāng)苔蘚層厚度約為5cm、蓋度約為50%時(shí)，生長在苔蘚層上的幼苗幼樹最多。

4、　　2．苔蘚沿海拔梯度對青海云杉更新的影響
　?。?）在相同海拔梯度薄苔蘚層（5cm）促進(jìn)青海云杉更新，降低幼苗幼樹死亡率，而厚苔蘚層（10cm）抑制青海云杉的更新。
　?。?）去除地表苔蘚層后（裸地）隨著海拔梯度的升高青海云杉的更新能力下降；在未去除地表苔蘚處理中，隨著海拔梯度的升高，苔蘚對青海云杉的更新產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用；該研究結(jié)果為“脅迫梯度假說”提供了直接證據(jù)，即隨著脅迫梯度的增強(qiáng)，物種間的正相互作用在增強(qiáng)。

5、　?。?）在較低海拔梯度上（2750m），苔蘚抑制了青海云杉幼苗幼樹的存活，而隨著海拔梯度的升高，苔蘚降低了青海云杉幼苗幼樹的死亡率，說明在環(huán)境條件較為惡劣的情況下苔蘚對青海云杉產(chǎn)生了“保育作用”；暗示著苔蘚植物潛在擴(kuò)張了青海云杉幼苗幼樹的生態(tài)位，在脅迫梯度的末端提高了幼苗幼樹的存活率。3．苔蘚化感作用對青海云杉種子萌發(fā)和濕度梯度對出苗的影響
　?。?）高濃度（50mg ml-1）苔蘚水提液抑制青海云杉種子萌發(fā)，而低濃度（0.5m

6、g ml-1和5mg ml-1）苔蘚水提液促進(jìn)青海云杉種子萌發(fā)，在水提液濃度為0.5mg ml-1時(shí)，青海云杉種子的萌發(fā)率最高，約為70%。
　?。?）在干燥（空氣濕度50%）和中等濕度（空氣濕度70%）的環(huán)境中，苔蘚植物對青海云杉出苗具有積極的“保育作用”，而在潮濕（空氣濕度90%）的環(huán)境中苔蘚對青海云杉出苗產(chǎn)生抑制作用。該結(jié)果意味著苔蘚對青海云杉更新具有雙重影響。
　　（3）苔蘚層改變了青海云杉幼苗的形態(tài)學(xué)特征，導(dǎo)致生長

7、在苔蘚層中的青海云杉幼苗柔弱纖細(xì)（5.41×10-4±6.7×10-5g cm-1；幼苗干重/幼苗長度），而生長在裸土上的青海云杉幼苗較為粗壯（6.58×10-4±8.5×10-5g cm-1；幼苗干重/幼苗長度），但是苔蘚層中的青海云杉出苗率高于裸土上的青海云杉出苗率，綜合以上結(jié)果，苔蘚對青海云杉更新起到積極的促進(jìn)作用。
　　4．不同時(shí)空尺度青海云杉幼苗幼樹的生物量特征
　　（1）FAREAST模型模擬顯示，60年內(nèi)青海云