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西藏原始林芝云杉林群落结构与功能研究

方江平

  西藏亚高山暗针叶林是我国森林资源中保存较为完好的天然林之一,对西藏原始林芝云杉林生态系统结构、生物量与生产力、水文效益及养分循环的系统研究,可为揭示西藏亚高山暗针叶林高蓄积量的规律提供科学依据,也进一步丰富我国高海拔地区森林生态系统研究。 西藏原始林芝云杉林群落中有53科116属144种植物,其中蔷薇科和菊科为优势科,单种科属植物所占比例较大,温带属占总属的76.14%。群落物种丰富度和多样性指数较低,而均匀度和优势度指数较大,说明该群落处于演替顶级。林分中以中大径级的乔木个体为主,种群处于稳定至衰退型阶段。空间点格局分析表明,在小尺度范围内小径级的云杉个体趋于集群分布,随着树木的生长,乔木个体呈随机分布。林内林窗以大于100 m2的大林窗为主,其形成木以中径级的干折为主。林分更新主要在中林窗中发生,其更新数量是相邻林冠的3.45倍,并且幼树高度增长了1.5倍。 西藏原始林芝云杉标准木近80%的生物量集中在树体中下部,86%的根生物量集中在0~0.60 cm的土层中。在水平分布上,枝和叶在开阔空间生物量较高,而根在各方向上无差异。林分的总生物量为367.49 t.hm-2,其中乔木层的比例最大(75.28%),其次为凋落层、下木层、死亡木、灌木层、层间植物(藤本+苔藓)、草本层。在乔木层中生物量分布是干材>树根>树皮>树枝>树叶,并且随着树木的生长,干材和树皮的比例递增,而枝、叶所占比例递减,地上与地下部分比值也在逐渐减小 西藏原始林芝云杉林年净初级生产力为10.65 t·hm-2·a-1,其中乔木层生产力最高(46.96%),其次为凋落物、下木层、灌木层、苔鲜层、草本层和层间植物。在乔木层中生产力分布规律为干材>树枝>树叶>树根>树皮。林芝云杉直径与树高生长速度不同步,整个生长过程可分为幼龄期、速生期和速生稳定期,其中速生期可长达100年,加之无病虫毒的发现,导致林芝云杉蓄积量极高。 西藏原始林芝云杉林的年降水量为716.4 mm,主要集中在4-9月份。在生长季节中,林冠截留量为338.6 mm,林内穿透水量为316.3 mm,而树干茎流量仅为0.9mm。林下凋落厚度5.0 cm,最大持水率323.13%,有效持水量为92.26 t.hm-2,凋落层由上到下,持水量呈下降趋势。林下土壤随深度增加,容量逐渐增大,而最大持水量、毛管持水量和最小持水量都在逐渐下降,同样土壤毛管孔隙度和总孔隙度也在下降,表明土壤的持水能力随深度的增加而逐渐减弱。大气降水中各养分元素较低,经过林冠之后,SO42-、Zn和Cl-的浓度有所下降,而其它元素增加。经过土壤之后,SO42-、Zn和Fe浓度下降,其它元素的浓度升高。 西藏原始林芝云杉林年凋落量为3.40t·hm-2·a-1,其中云杉枝和叶凋落量各占24.3%、26.1%。1年内呈现两个凋落高峰期,分别在生长初期和末期。分解样品袋置于苔藓下方分解速率最快,初始分解速率与环境温度呈正线性相关。凋落叶的分解速率比小枝快,1年后前者失重率比后者高3倍,半衰期分别为1.75年和8.08年。随分解时间的推移,凋落物中K元素含量下降最快,1年后其养分元素含量下降了近1/2,而Ca元素在分解中途含量还相对升高。各养分元素在分解过程中释放量存在明显差异,1年后K元素释放76.36%,而Ca元素仅释放24.01%。 西藏原始林芝云杉标准木中干材养分元素含量最低,N、P、K元素在当年叶含量较高。林内土壤层积累的养分最多,但有效利用率仅1-3%。乔木层养分积累主要在干材中,而叶中最少。5种养分元素的积累速率为104.81 kg·hm-2·a-1,排序为Ca>N>K>P>Mg,但在乔木层各器官中各元素积累速率不相同。林分年归还总量达到169.288 kg·hm-2·a-1,其中地上凋落物年归还量最高,其次是地下凋落物,各归还元素的排序为Ca>N>K>Mg>P。 西藏原始林芝云杉林中各器官的碳元素含量差异不大。生态系统中碳储量高达305.6 t.hm-2,其中乔木层储量最多,占总量的48.29%,其次是土壤层,占总量的38.31%。林分年固碳速率为3.58 t·hm-2.a-1,其中以乔木层固碳速率最大,占总量的70.57%。……   
[关键词]:林芝云杉林;群落结构;生物量;水文效益;养分循环;西藏
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中南林业科技大学2010年