长白山阔叶红松林冬季雪面蒸发特征
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4种典型地带性森林生态系统碳含量与碳密度比较王斌;杨校生【摘要】以中国生态系统研究网络长期定位观测的热带、亚热带和温带地区4种地带性顶级森林群落类型,即西双版纳热带季节雨林、鼎湖山亚热带常绿阔叶林、哀牢山中山湿性常绿阔叶林和长白山阔叶红松林为基础,分析比较4种森林类型的碳含量和碳密度及其空间分布格局.结果表明,哀牢山和长白山植被碳含量略高于西双版纳和鼎湖山,植被碳含量从大到小依次为乔木层、灌木层和草本层;西双版纳总碳密度为250.78 t/hm2,鼎湖山为248.72 t/hm2,哀牢山为530.13 t/hm2,长白山为254.67 t/hm2,其中西双版纳、鼎湖山和长白山植被层碳密度高于土壤层碳密度,而哀牢山土壤层碳密度要高于植被层碳密度.【期刊名称】《湖南农业大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2010(036)004【总页数】7页(P464-469,473)【关键词】地带性森林;碳含量;碳密度【作者】王斌;杨校生【作者单位】中国林业科学研究院,亚热带林业研究所,浙江,富阳,311400;中国林业科学研究院,亚热带林业研究所,浙江,富阳,311400【正文语种】中文【中图分类】Q948.1随着全球气候问题日益严峻,陆地生态系统在全球碳循环动力学中的作用受到越来越多的重视.森林维持的植被碳库约占全球植被碳库的86%[1],维持的土壤碳库约占全球土壤碳库的73%[2].同时,森林生态系统具有较高的生产力,每年固定的碳约占整个陆地生态系统的2/3[3-4],因此,森林状况很大程度上决定了陆地生物圈是碳源还是碳汇[5].近年来,很多学者采用不同方法对森林生态系统碳含量与碳密度及其空间差异进行研究,并取得了一系列研究成果[6-13].已有研究表明,中国森林植被碳库主要集中在东北和西南地区,平均碳密度以西南、东北以及西北地区较高[14-15].中国土壤碳密度大致是东部地区随纬度的增加而递增,北部地区随经度减小而递减,西部地区随纬度减小而增加,最高土壤碳密度出现在寒冷的东北地区和青藏高原东南缘[16-17].由于采用的方法不同,加上森林生态系统碳密度和碳储量的空间异质性以及随时间变化的复杂性,对中国森林植被和土壤碳库的估算还存在较大的差异[15-19].相对于区域尺度的研究而言,目前还很少利用样地资料研究不同气候带森林生态系统碳含量与碳密度及其空间差异,因此,采用实测数据及能够定量确定陆地生态系统碳循环的通用方法,研究不同森林类型的碳含量和碳密度,对于提高中国森林生态系统碳循环研究水平具有重要意义.近几年,中国生态系统研究网络(CERN)在单站水平上取得了很大的进展,但单站的长期定位监测、试验和研究具有明显的局限性,而多站按照统一规范开展的联网监测、试验和研究,可以揭示出更具普遍性的规律,解决地学和生物学等领域中更具复杂性的问题[20].笔者利用CERN长期定位观测的热带、亚热带和温带地区4种地带性顶级森林群落类型,即西双版纳热带季节雨林、鼎湖山亚热带常绿阔叶林、哀牢山中山湿性常绿阔叶林和长白山阔叶红松林资料,分析比较4种森林类型的碳含量和碳密度分配特征及其差异,以期进一步了解中国不同气候区森林生态系统的碳循环及其对气候变化的响应.1 样地自然条件概况4个样地均是CERN长期定位观测样地,分别属于西双版纳热带雨林生态系统研究站、鼎湖山森林生态系统研究站、哀牢山森林生态系统研究站和长白山森林生态系统研究站,样地保护完好,无放牧及森林砍伐,人为干扰活动较少.热带季节雨林样地位于西双版纳勐仑自然保护区北片的核心地带,是热带北缘的顶级群落类型,以绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)、千果榄仁(Terminalia myriocarpa Huerch)为标志种;灌木层主要由乔木的幼树组成,较常见的灌木种类有染木(Saprosma ternatum)、包疮叶(Measa indica)、锈毛杜茎山(Measa permollis)等;草本层主要由乔木的幼苗和蕨类植物组成,较常见的草本种类有楼梯草(Elatostema parvum)、山壳骨(Pseudoranthemum malaccense)、莠竹(Microstegium ciliatum)等;凋落物厚度0~3 cm.亚热带季风常绿阔叶林样地位于鼎湖山自然保护区内,植被保护良好,属群落演替顶级阶段,乔木层优势种为锥栗(Castanopsis chinensis)、荷木(Schima superba)、云南银柴(Aporosa yunnensis)等;林下灌木以光叶山黄皮(Randia canthioides)、柏拉木(Blastus cochinchinensis)、黄果厚壳桂(Cryptocarya concinna)为主;草本以沙皮蕨(Hemigramma decurrins)为主,层间植物比较丰富;凋落物厚度0~3 cm.中山湿性常绿阔叶林样地位于哀牢山徐家坝中心地带,属亚热带山地气候,干雨季分明,群落演替稳定,乔木树种主要由壳斗科(Fagaceae)、茶科(Theaceae)、樟科(Lauraceae)及木兰科(Magnoliaceae)组成;灌木层主要以禾本科的箭竹(Fargesia spathacea)为优势种并组成显著层片;草本以滇西瘤足蕨(Plagiogyria communis)、钝叶楼梯草(Elatostema obtusum)为主;凋落物厚度0~5 cm.阔叶红松林样地位于吉林省安图县二道白河镇,为原始森林干扰后自然演替的顶级群落,乔木层优势种为红松(Pinus koraiensis)、紫椴(Tilia amurensis)、假色槭(Acer pseudosieboldianum)等;林下灌木以东北山梅花(Philadelphus schrenkii)和光萼溲疏(Deutzia glabrata)为主;草本以毛缘苔草(Carex pilosa)、丝引苔草(Carex remotiuscula)为主;枯枝落叶及腐殖质层厚度0~11 cm.各样地的具体地理环境条件见表1.表 1 样地的基本情况Table 1 Description of study plots样地森林类型平均林龄/年面积/ m2海拔高度/ m 地理位置坡度/(°)年均气温/℃>10 ℃年积温/℃年均降水量/mm年均相对湿度/%西双版纳季节雨林150****073021°57′39.4″N,101°12′00.4″E 22 21.8 4 387.9 1 506.3 86鼎湖山常绿阔叶400 2 500 300 23°10′9.9″N,112°32′22.64″E 30 21.0 7 495.7 1 996.0 80哀牢山中山湿性130 10 000 2 488 24 °32′53″N,101°01′41″E 15 11.0 3 420.0 1 931.1 86长白山阔叶红松140 1 600 784 42°24′11″N,128°05′44″E 2 3.50 2 335.0 750.0 712 研究方法2.1 生物量估算及碳含量测定研究数据来自CERN所属西双版纳站、鼎湖山站、哀牢山站和长白山站提交的2004—2005年的定位观测数据,所有数据调查均按照CERN长期定位观测技术标准执行.由于4个台站已经按照要求统一建立了对应样地各树种的生物量估算模型(约60个树种、240个方程),本研究借用这些已建立的模型计算4种森林类型的生物量.哀牢山的凋落物现存量每隔4月调查1次,西双版纳每隔3月调查1次,鼎湖山每年12月调查1次,长白山每年8月调查1次.植被层碳含量测定是在永久样地的外围按照每层的优势种,每种选择2~3株,乔木分树干、枝、叶、根;灌木分茎、叶、根;草本分地上、地下部分层采样.在凋落物现存量调查的样地内,凋落枝、叶各取约 200 g样品.将土壤层划分为 5个层次(0~10 cm、>10~20 cm、>20~40 cm、>40~60 cm、>60~100 cm)分层采样.对土壤样品按粒级分类,计算粒径>2 mm的石砾含量.所有样品烘干至恒重,测定含水量,磨碎后,用K2Cr2O7容量法测定碳含量;同时按10 cm一个等级测定0~100 cm各土层容重[21-22].2.2 土壤有机碳密度计算土壤有机碳密度是由土壤有机碳含量、土壤容重以及土体中粒径>2 mm石砾的体积分数共同确定的,其计算公式参见文献[23].2.3 碳密度估算生态系统总的碳密度由3部分组成,即植被层、凋落物层和土壤层,其中植被层主要由乔木、灌木和草本组成,凋落物层主要由枯枝落叶层和半分解层组成,土壤层则主要由腐殖质层和矿质土层组成.根据测定的不同层次的碳含量和生物量(或土壤容重),估算森林生态系统总的碳密度.3 结果与分析3.1 生物量组成不同森林类型各层生物量结果见表2.表 2 不同森林类型各层生物量Table 2 Biomass composition in different layers of four forest type t/hm2样地干枝叶根枝叶根地上部地下部枯枝枯叶乔木层生物量灌木层生物量草本层生物量凋落物层生物量西双版纳 222.76 35.28 4.20 63.10 1.18 0.21 0.40 0.60 0.49 0.51 1.62鼎湖山 164.99 87.99 6.53 57.54 0.29 0.17 0.21 0.66 0.37 0.84 1.84哀牢山 310.66 62.34 3.18 89.94 3.19 0.50 0.96 0.48 0.36 4.56 3.25长白山 164.94 29.22 4.11 58.80 3.50 0.49 1.79 0.10 0.15 4.55 10.10从表2可以看出,4种森林类型植被层生物量从大到小依次为哀牢山、西双版纳、鼎湖山和长白山,热带亚热带森林植被层生物量高于温带森林,但不同层次之间有所区别,乔木层和草本层的变化规律基本一致,灌木层则相反.4种森林类型凋落物现存量从大到小依次为长白山、哀牢山、鼎湖山和西双版纳,温带森林凋落枝叶现存量明显高于热带亚热带森林,与已有研究结论[24]基本一致.全球热带雨林平均生物量约为450 t/hm2,热带季雨林和常绿林约为 350 t/hm2,温带落叶针阔混交林约为280 t/hm2[25].本研究中,西双版纳、鼎湖山和长白山的生物量稍低于全球平均水平,而哀牢山中山湿性常绿阔叶林生物量则高于全球平均水平.3.2 植被层碳含量和碳密度不同森林类型植被层碳含量和碳密度计算结果列于表3和表4.从表3可以看出,4种森林类型植被层碳含量在不同器官和不同层次中的分配不同,西双版纳和鼎湖山乔木层树干的碳含量最高,灌木层根的碳含量最高,而哀牢山和长白山乔木层叶的碳含量最高,灌木层茎的碳含量最高;除鼎湖山草本层叶的碳含量大于根的外,其他3种森林类型均是根的碳含量大于叶的.碳含量在不同层次植被的分布有较明显的规律,从大到小依次为乔木层、灌木层和草本层.目前通过植被碳含量实测值来估算碳密度的例子不多,学者们通常采用碳转换系数(0.45或0.50)来估算[5-6].本研究结果表明,由于树种组成以及种群结构的不同,不同气候区植被的碳转换系数略有不同,4种森林类型中哀牢山和长白山的碳转换系数略高于西双版纳和鼎湖山.表 3 不同森林类型植被层碳含量Table 3 Carbon content of plant in different forest types g/kg长白山站乔木层采样时未区分干和枝;全林加权平均碳含量=总碳密度/总生物量.样地乔木层碳含量灌木层碳含量草本层碳含量全林加权平均干枝叶根茎叶根叶根西双版纳 472.50 467.10 462.82 470.48 463.61 458.12 466.51 424.15 449.69 471.24鼎湖山 478.07 463.15 434.29 456.01 449.49 448.40 452.83 428.12 410.14 468.86哀牢山 508.61 508.67 529.01 503.63 504.21 469.19 501.07 471.67 471.83 507.62长白山 490.85 529.26487.78 493.36 433.81 464.53 407.11 428.38 490.42表 4 不同森林类型植被层碳密度Table 4 Carbon density of plant in different forest types t/hm2样地干枝叶根茎叶根叶根全林合计乔木层碳密度灌木层碳密度草本层碳密度西双版纳 105.25 16.48 1.94 29.69 0.55 0.10 0.19 0.25 0.22 154.67鼎湖山 78.88 40.75 2.84 26.24 0.13 0.08 0.10 0.28 0.15 149.45哀牢山 158.00 31.71 1.68 45.30 1.61 0.23 0.48 0.22 0.17 239.40长白山 95.31 2.17 28.68 1.73 0.21 0.83 0.04 0.06 129.03从表4可以看出,4种森林类型中,哀牢山碳密度最高,其次是西双版纳和鼎湖山,长白山碳密度最低.碳密度从大到小依次为乔木层、灌木层和草本层.赵敏[19]利用中国第4次(1989—1993年)森林资源调查资料,估算中国森林植被的平均碳密度为41.321 t/hm2;周玉荣[5]应用相同的森林资源调查资料,估算植被的平均碳密度为57.07 t/hm2;本研究4种森林类型的平均碳密度为168.137 t/hm2,从中可以看出,随着植被的保护和演替发育,中国森林将发挥巨大的碳汇作用.王绍强等[26]通过对中国陆地自然植被碳含量空间分布特征的研究,认为中国陆地总体上表现出东部地区植被碳密度和碳含量随纬度增加而降低的趋势;李海涛等[27]对赣中亚热带森林植被碳密度的空间变化规律研究结果也表明,植被的碳密度与纬度存在显著的相关关系,随着纬度增加植被碳密度递减.从本研究结果来看,除哀牢山乔木层碳密度较高、鼎湖山灌木层碳密度较低之外,4种森林类型不同层次碳密度地带性变化的总趋势是乔木层和草本层的碳密度随纬度增加而降低,灌木层的碳密度随纬度增加而增加.3.3 凋落物层碳含量和碳密度不同森林类型凋落物层碳含量和碳密度计算结果如表5所示.表 5 不同森林类型凋落物层的碳含量和碳密度Table 5 Carbon content and carbon density of litterfall in different forest types碳含量/(g·kg-1)碳密度/(t·hm-2)样地凋落枝凋落叶加权平均凋落枝凋落叶合计西双版纳458.33 467.17 465.05 0.23 0.76 0.99鼎湖山 471.44 528.00 507.46 0.39 0.97 1.36哀牢山 526.44 546.25 533.93 2.40 1.77 4.17长白山 471.94 512.16 499.66 2.15 5.17 7.32从表5可以看出,4种森林类型凋落叶的碳含量均高于凋落枝,哀牢山凋落枝和凋落叶的碳含量最高,西双版纳凋落枝和凋落叶的碳含量最低.和植被乔木层、灌木层枝叶碳含量的平均值相比,叶凋落物的碳含量增加,而枝在凋落后的变化情况不同,鼎湖山和哀牢山的碳含量增加,西双版纳和长白山的碳含量降低.从4种森林类型分布的纬度梯度来看,凋落物层碳密度随纬度增加而增加的趋势明显,温带针阔混交林凋落物碳密度明显高于热带亚热带阔叶林.吕晓涛[28]采用森林年凋落量计算西双版纳热带季节雨林凋落物层的碳密度为4.835 t/hm2,远高于本研究结论.考虑到热带季节雨林凋落物分解迅速,笔者认为采用凋落物现存量表示凋落物层的碳密度更合理.3.4 土壤层的碳含量和碳密度不同森林类型土壤层的碳含量和碳密度计算结果列于表6和表7.表 6 不同森林类型土壤层的碳含量Table 6 Carbon content of soil in different forest types样地 0~10 cm >10~20 cm >20~30 cm >30~40 cm >40~50 cm >50~60 cm>60~70 cm >70~80 cm >80~90 cm >90~100 cm 碳含量/ (g·kg-1)西双版纳 17.34 10.31 7.17 7.17 4.78 4.78 4.43 4.43 4.43 4.43鼎湖山 31.40 11.89 10.21 10.21 5.18 5.18 5.15 5.15哀牢山 122.05 82.34 58.94 58.94 40.87 40.87 29.62 29.62 29.62 29.62长白山 104.70 17.70 4.95 3.87 3.87 3.43 3.43 3.60 3.60 3.60表 7 不同森林类型土壤层的碳密度Table 7 Carbon density of soil in different forest types t/hm2样地 0~10 cm >10~20 cm >20~30 cm >30~40 cm>40~50 cm>50~60 cm>60~70 cm>70~80 cm>80~90 cm >90~100 cm 合计碳密度西双版纳 21.10 13.62 10.38 10.63 6.74 7.07 6.56 6.28 6.28 6.45 95.11鼎湖山 28.79 14.86 12.69 12.69 7.94 7.94 6.50 6.50 97.91哀牢山51.60 40.90 32.48 31.23 25.15 26.92 19.61 19.22 19.69 19.76 286.56长白山47.81 22.66 7.97 6.48 6.17 5.42 5.33 5.57 5.49 5.42 118.324种森林类型中,哀牢山中山湿性常绿阔叶林和长白山阔叶红松林具有较明显的腐殖质层,0~10 cm土层内的碳含量主要反映的是土壤腐殖质层的碳含量情况.从表6可以看出,4种森林类型0~100 cm(鼎湖山80 cm)土层的平均碳含量从大到小依次为哀牢山、鼎湖山、长白山和西双版纳.随着采样深度增加,土壤层碳含量逐渐降低,其中长白山腐殖质层(0~10 cm)到矿质土层(>10~20 cm)的碳含量降低最明显,相差6倍左右.从20 cm开始,不同采样深度土壤层的碳含量从大到小依次是哀牢山、鼎湖山、西双版纳和长白山,并且长白山矿质土层的碳含量要明显小于其他3种森林类型.中国土壤有机碳库的分布格局存在由热带雨林到北方针叶林之间土壤碳密度随纬度升高而增加的趋势[16].从表7可以看出,除哀牢山外,本研究支持这一结论.形成这种格局主要是由于热带亚热带地区高温多湿,使得土壤微生物活动加剧,土壤中有机质易于分解,而温带阔叶红松林全年平均气温较低,凋落物C/N比值高,不易分解,土壤表层的腐殖质积累过程明显,从而使得土壤有机碳积累多.全球土壤平均碳密度约为 104.00~107.70 t/hm2[29-30].王绍强等[16]应用中国第1次土壤普查资料估算中国陆地生态系统土壤有机碳平均密度为108.30t/hm2.从表7可以看出,西双版纳和鼎湖山土壤碳密度低于全国平均值,而哀牢山和长白山高于全国平均值.4种森林类型总的土壤碳密度平均值为149.473 t/hm2,是全球以及中国土壤碳密度平均值的1.4倍左右.从森林演替角度来看,中国森林土壤具有一定碳汇能力.3.5 总碳密度比较不同森林类型总碳密度计算结果如表 8所示.从大到小依次为哀牢山、长白山、西双版纳和鼎湖山,哀牢山中山湿性常绿阔叶林的碳密度最高,其他3种森林类型总的碳密度相差不大.西双版纳、鼎湖山和长白山植被层的碳密度高于土壤层的碳密度,而哀牢山土壤层的碳密度要高于植被层的碳密度.表 8 4种森林类型不同层次的碳密度Table 8 Carbon density of different layers in four forest types t/hm2碳密度样地植被层凋落物层土壤层合计西双版纳 154.67 1.00 95.11 250.78鼎湖山 149.45 1.36 97.91 248.72哀牢山239.40 4.17 286.56 530.13长白山 129.03 7.32 118.32 254.674 小结不同森林生态系统碳含量和碳密度通常存在较大差异.受研究条件限制,已有关于森林生态系统碳密度地带性分布规律研究中[16,26-27],很少从样地角度研究这种差异,这主要是因为在某一区域范围内,森林生态系统的碳密度受林分和立地因子的影响,各森林类型的主要林分因子(如林分年龄)和立地因子(如海拔、坡度)存在较大差异,使结果不存在可比性.本研究所选的4种森林类型,均属于地带性顶级森林群落类型,碳密度可认为是相同气候条件下森林生态系统可蓄积的最大碳量,因此,4种森林类型碳含量和碳密度的差异,对于研究森林生态系统碳密度的地带性分布规律具有一定指导意义.同时,通过将这些森林生态系统的观测数据与当地干扰程度不同的森林生态系统进行比较,可用于指导区域森林的保护、经营和管理,使其蓄积更多的碳,这对减缓全球大气CO2浓度升高也有着重要意义.通过与已有研究结论的比较可以看出,无论是从植被层的碳密度还是从土壤层的碳密度来看,中国森林植被都具有巨大的碳汇潜力,因此,合理经营与管理现有森林植被意义重大.衷心感谢中国生态网络研究中心提供数据支持.英文编辑:胡东平【相关文献】[1] Woodwell G M,Whittaker R H,Reiners W A,et al. 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全球变化对长白山北坡森林影响综述(东北师范大学地理科学学院吉林长春130024)摘要:全球气候变化已是当今学术界在全世界范围内研究的一个热点,全球气候变暖已经成为了当今气候变化的主要趋势,由于人类活动的影响,20 世纪全球的平均气温升高0.6°C。
近些年来,气候变化对森林的影响也到人们关注,尤其是在高纬度和高海拔地区响应更为显著且敏感。
长白山地区是气候敏感区和生态环境脆弱带,气候变化对长白山森林影响会更加明显。
本文通过梳理现有文献,综合了在全球变化影响下几方面长白山北坡森林的变化。
关键字:气候变化长白山森林植被一、前言全球气候变化是指地球大气物理化学的改变,从而引起地球表面云系、温度和降水等气候格局的变化。
这种变化一方面是因为地球太阳辐射、大气环流、地表状况等自然因素的作用;而另一方面,尤为重要的是人类活动造成的,石油、煤炭、天然气等化石燃料的过度使用,原始森林的大量采伐,土地利用方式的变更等,都不同程度地导致了大气中CO2、CH,、CFCS和N20等温室气体浓度的提高。
全球气候变暖势必对陆地生态系统产生极大的影响,而森林生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,森林占地球表面的1/3,它贮藏着全球陆地生态系统80%的有机碳,其碳库的任何变化,都将对大气中CO2的浓度产生不同的影响,全球气候变化不可避免的会影响到陆地上的森林生态系统,同时森林生态系统也会做出相应的响应,这必然对未来的全球气候变化产生反馈作用。
长白山位于吉林省东南部的中朝两国交界处,41°23′N~42°36′N,126°55′E~129°E。
是东北地区松花江、鸭绿江和图们江三大河流的发源地,是我国著名的休眠火山,是欧亚大陆东岸的最高山,海拔2744 m。
属温带大陆性山地气候,降水多集中在夏季,6~9月降水量占全年的80%。
但它东边受太平洋影响,气候潮湿多雨,从山脚到山顶,年降水量变幅在800-1800 mm之间,年相对湿度为65%-74%,年均温度在-7.3-4.9℃之间,无霜期约140d,日照时数1800-2300d, 综上所述,长白山地区气温低、降水多、蒸发多量小,气候非常湿润。
第26卷第9期2006年9月生 态 学 报ACT A EC O LOGIC A SI NIC A V ol.26,N o.9Sep.,2006长白山几种主要森林群落木本植物细根生物量及其动态郭忠玲1,郑金萍1,马元丹2,韩士杰3,李庆康4,于贵瑞4,范春楠1,刘万德1,邵殿坤1(1.北华大学林学院,吉林市 132013;2.南京大学生物学院,南京 210093;31中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳 110016;41中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101)基金项目:国家自然科学基金资助项目(30470293);中国科学院知识创新课题资助项目(K ZCX 12SW 201203);中国科学院知识创新课题资助项目(CX OG 2E01202)收稿日期:2006203220;修订日期:2006207226作者简介:郭忠玲(1965~),男,吉林省吉林市人,博士,教授,主要从事森林生态系统结构和功能、生态恢复研究.E 2mail :gzl65@Found ation item :The project was supported by National Natrual Science F oundation of China (N o.30470293);the K nowledge Innovation Program of the Chinese Academy of Sciences (CAS )(N o.K ZCX 12SW 201and CX OG 2E01202)R eceived d ate :2006203220;Accepted d ate :2006207226Biography :G UO Zhong 2Ling ,Ph.D.,Profess or ,mainly engaged in structure and function of forest ecosystem and ecological restoration.E 2mail :gzl65@摘要:2005年在长白山北坡选择5种垂直植被带典型植物群落类型阔叶红松林、白桦林、山杨林、云冷杉林和岳桦林,利用钻取土芯法对细根分布及细根生物量进行了研究。
文丨苏小年第一名:天山雪岭云杉林最佳游览时间:5月—9月天山雪岭云杉林分布于新疆天山南北坡、昆仑山西部、准噶尔西部山地上,其云杉攀坡漫生、四季青翠、绵延不绝,十分壮观。
在林中,人们常可以见到蓝天下被阳光照耀得闪闪发光、终年积雪的博格达峰上,围绕在天山天池四周的是四季青绿的雪岭云杉林。
银装素裏中,优美的雪岭云杉苍劲挺拔,震撼人心,堪称天山森林的精华。
天山的雪岭云杉,据说是在4000多万年前,由青藏高原迁徙而来,演变成大西北独有的、最为壮观的植物。
特别是在天山北坡,雪岭云杉林分布于海拔1500米—2800米的中低山—亚高山,形成了连绵千里的山地森林垂直带。
在森林带内雪岭云杉与山地草甸、草原、灌丛交错分布,一眼望去,雪岭云杉依山势生长,层层叠叠,仿佛是无数的琴键,奏出跌宕的旋律。
第二名:长白山红松阔叶混交林最佳游览时间:5月—9月红松是著名的珍贵经济树木,它的树干粗壮,大的两个人手拉手都抱不过来。
树高入云,挺拔顺直,是天然的栋梁之材。
红松材质轻软,结构细腻,纹理密直通达,形色美观又不容易变形,并且耐腐朽力强,所以是建筑、桥梁、枕木、家具制作的上等木料。
珍贵又稀有的红松在我国只分布在东北的长白山到小兴安岭一带。
国外也只分布在日本、朝鲜和俄罗斯的部分区域。
长白山的美,美在它的自然因素,而长白山红松阔叶混交林的美,美在其森林的原始性,壮观性和神奇性。
它是一种立体与组合的美感。
第三名:尖峰岭热带雨林最佳游览时间:11月—次年4月尖峰岭热带雨林位于海南省三亚市北部乐东黎族自治县境内,距三亚市区90公里,面积约1600公顷,保护对象主要是热带原始雨林和栖息于此的组冠长臂猿、孔雀雉等珍稀动物。
这里保存了中国整片面积最大的热带原始森林,其植被的完整性和生物物种的多样性位居全国前列。
在这片神秘的大森林里生长繁衍着海南75%的植物和85%的野生动物种类,2亿多年前的活化石树蕨,中古生植物海南粗榧是一种比黄金贵几十倍的珍惜抗癌植物,热带植物世界的"连生"、"绞杀"、"大板根"、"老茎生花"、"空中花园"随处可见。
长⽩⼭野⽣植物垂直分布特点2019-08-07摘要:长⽩⼭地处吉林省东南部,地域辽阔,资源丰富,有很多世界罕有的野⽣植物资源。
本⽂主要分析了长⽩⼭各垂直地带主要植物种类及分布特点,以明确各种类、群落之间的特征和分布规律。
关键词:长⽩⼭;野⽣植物;垂直分布;探讨基⾦项⽬:“⼗⼆五”农村领域国家科技计划项⽬(2012BAD22B0401)中图分类号: Q948 ⽂献标识码: A DOI编号: 10.14025/ki.jlny.2017.06.049长⽩⼭在《⼭海经》中以不咸⼭命名,是东北第⼀⾼⼭。
长⽩⼭脉从西南向东北⾛向,长度达上千公⾥。
长⽩⼭⾃然环境⽐较复杂,⽣态系统⽐较完整,⼭上⽓候变化多样,野⽣植物种类丰富。
长⽩⼭海拔⾼度约2700⽶,垂直依次分布着阔叶林带、针叶阔叶混交林带和针叶林带。
本⽂主要介绍这些地带野⽣植物分布特点,总结分布规律。
1长⽩⼭⾃然环境长⽩⼭位于吉林省东南部,在中国和朝鲜交界处,是松花江、鸭绿江和图们江的主要发源地。
长⽩⼭海拔差异⾮常明显,整个⼭脉从上到下环境差异梯度显著,⾃然野⽣植物多样,随着海拔的增加,植被明显呈垂直分布。
历史上长⽩⼭多次经历⽕⼭爆发,但并没有对长⽩⼭的植被造成影响,长⽩⼭野⽣植被物种⾮常丰富。
2长⽩⼭野⽣植被垂直分布情况长⽩⼭野⽣植被分布以海拔为分界,可分为5个地带。
在海拔500~800⽶地带,温度在3℃左右,这⼀地带⼟壤为棕⾊森林⼟壤,年降⽔量⼤概700毫⽶左右,属于分布着含有针叶树在内的落叶阔叶混交林带。
在海拔800~1100⽶地带,温度在2℃左右,这⼀地带⼟壤为暗棕⾊森林⼟壤,全年⽆霜期为130天,属于针叶、落叶、阔叶混交林带。
在海拔1100~1800⽶地带,温度在2℃以下,这⼀地带属于⾼峰区的斜缓地带,长⽩⼭经常被云雾所笼罩,属于寒温针叶林带。
在海拔1800⽶以上地区,由于地势⽐较陡峭,地表主要为各种⽕⼭喷发物组成。
在海拔1800~2000⽶地带,是由缓坡向⼭顶过度地带,属于寒温针叶矮曲林带。
L i n y e y u a n y i红松也称果松,是分布在我国东北小兴安岭和长白山一带的国家二级保护植物。
红松的材质轻软,耐腐蚀,不易变形,用途广泛,经济价值较高。
种植红松不仅可以获得一定的经济效益,也有利于保护珍贵树种,改善生态环境。
本文主要对红松的种植技术进行了论述。
一、红松生长习性红松喜光,耐湿,在光照充足,土壤水分含量适宜的地区可良好生长,但在土壤干旱贫瘠,或水分过大的低洼地无法正常生长。
最适宜在土壤深厚肥沃,排水良好的酸性山地土上生长。
二、红松育苗种植技术1、种子采集红松雌雄同株,但雌雄开花不同,6月中下旬进入花期,9月份为球果的成熟期,可以采种的时间达4个月之久。
采集种子时,可通过人工到树上采摘或利用长棍将球果打落,也可以在球果自然掉落后在地上捡拾。
将采集到的球果在日光下摊开晾晒,一般7天左右球果的鳞片会张开,此时可利用棍棒敲击取出种子。
天然林的球果出种率一般为13%以上,人工林的球果出种率一般在30%左右,千粒重在0.5公斤左右。
采种时应选择体积较大,外形良好的球果,敲击取果时应将小粒种子去除,以保证种子的质量。
种子取出后要经过晾晒,含水量低于12%时可以储藏。
2、育苗方法①种子处理一是筛选种子。
将种子放入清水中浸泡24小时左右,将浮起的种子去除,保留用沉在水下的种子。
二是种子消毒。
由于红松种子催芽需要较长的时间,不提前对种子进行消毒,易导致种子发生霉变。
种子消毒可采用0.5%硫酸水溶液浸种3个小时以上,然后将种子捞出并控干。
三是种子催芽。
红松种子有较长的休眠期,如果不经过催芽,播种后会造成出苗困难。
催芽一般采取室内堆积法,此法也称混沙法,即将种子在水中浸泡48小时后,与3倍于种子的细沙掺混在一起,适当洒水使湿度达到60%左右。
然后堆放在室内,堆放的高度不要超过40厘米,每天翻动一次,视缺水情况适当浇水。
天气降温至零度以下时,改为堆高60厘米左右,然后大量浇水,将其封冻,来年春季融化后翻动,使温度和湿度均匀。
中国科学: 生命科学2015年 第45卷 第4期: 325 ~ 339 SCIENTIA SINICA Vitae 引用格式: 刘晓娟, 马克平. 植物功能性状研究进展. 中国科学: 生命科学, 2015, 45: 325–339Liu X J, Ma K P. Plant functional traits—concepts, applications and future directions. SCIENTIA SINICA Vitae, 2015, 45: 325–339, doi: 10.1360/N052014-00244《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS评 述植物功能性状研究进展刘晓娟, 马克平*中国科学院植物研究所, 植被与环境变化国家重点实验室, 北京 100093 * 联系人, E-mail: kpma@收稿日期: 2014-09-26; 接受日期: 2014-12-10; 网络版发表日期: 2015-03-12国家重大科学研究计划(批准号: 2014CB954104)和国家自然科学基金(批准号: 31300353)资助项目 doi: 10.1360/N052014-00244摘要 植物功能性状是指植物体具有的与其定植、存活、生长和死亡紧密相关的一系列核心植物属性, 且这些属性能够显著影响生态系统功能, 并能够反映植被对环境变化的响应. 越来越多的研究表明, 相比大多数基于植物分类和数量的研究, 植物功能性状在种群、群落和生态系统尺度上, 都已成为解决重要生态学问题的可靠途径. 本文回顾了植物功能性状研究的发展历程, 总结了近10年来基于植物功能性状研究的前沿科学问题, 包括功能性状的全球分布格局和内在关联, 沿环境梯度的变化规律, 功能多样性的定义及应用, 与群落物种共存机制和群落动态变化的关系, 与系统发育的关系, 对生态系统功能的影响以及对各类干扰的影响和响应. 尽管功能性状研究已经延伸到生态学领域的各个方面, 有力推动了各个前沿科学问题的研究发展, 仍然有很多值得关注和着重研究的方向. 本文也对未来基于植物功能性状的研究, 从性状测量和选取、研究方法以及研究方向上提出了展望, 并指出, 在当前全球气候变化背景下, 功能性状也可应用于指导生物多样性保护和生态系统管理政策的制定.关键词功能性状 群落构建 群落动态 环境功能多样性 谱系关系 生态系统功能 干扰“功能性状(functional trait)”第一次正式出现在植物学期刊中大约是在20世纪末, 被定义为能够强烈影响生态系统功能以及能够反映植被对环境变化响应的核心植物属性(core plant trait), 这些属性是大多数植物具有的共有或常见性状[1~3]. 继而, 生态学家认识到很多生态学关键问题都能够从基于功能性状的研究中得到很好的解释. 由此给出了更为详细准确的定义, 即“植物功能性状”指对植物体定植、存活、生长和死亡存在潜在显著影响的一系列植物属性, 且这些属性能够单独或联合指示生态系统对环境变化的响应, 并且能够对生态系统过程产生强烈 影响[4,5]. 最常见的植物功能性状分类包括: 形态性状(morphological traits)和生理性状(physiological traits)、营养性状(vegetative traits)和繁殖性状(regenerative traits)、地上性状(aboveground traits)和地下性状(belowground traits)、影响性状(effect traits)和响应性状(response traits)[6]以及后来被广泛接受的软性状(soft traits)和硬性状(hard traits)[4]. 软性状通常指相 对容易快速测量的植物性状, 如繁殖体大小、形状、 叶片面积、树高等; 而硬性状指相比软性状, 更能准确代表植物对外界环境变化的响应, 却很难直接大量测量的一类植物性状, 如叶片光合速率、植物耐寒性、耐阴性等. 软性状和硬性状之间有很好的关联,刘晓娟等: 植物功能性状研究进展326硬性状应对环境的变化往往和软性状密切相关. 例如, 利用种子大小和形状(软性状)可以很好地推测种子在土壤种子库中的持久力(硬性状). 不同的植物功能性状和植物体新陈代谢的特定阶段以及生态系统的特定功能密切相关. 大量研究表明, 木质密度和叶片干物质与生态系统的生物化学循环及植物的生长速率显著相关, 种子大小影响植物体的扩散和定植能力, 树高、比叶面积和冠层结构与植物邻体之间的竞争能力有关, 木质密度、树体结构和种子大小则与植物的耐受能力紧密相关[4,6~11].过去10年间, 基于功能性状的研究涉及多个层次, 从个体到生态系统水平, 并延伸到生态学研究的各个领域, 特别受到关注的前沿科学问题包括: (ⅰ) 功能性状间的内在联系以及权衡关系(trade-off); (ⅱ) 功能性状在个体间、物种间以及地域间是否存在差异及其形成原因; (ⅲ) 功能性状沿环境梯度的分布格局以及变化规律(与气候、地形、土壤养分等的关系); (ⅳ) 基于功能性状的功能多样性研究; (ⅴ) 通过功能性状来研究局域群落物种共存机制(结构和格局)及群落动态变化规律(存活率、更新率、生长率、死亡率等); (ⅵ) 功能性状与系统发育的关系; (ⅶ) 以功能性状为手段, 研究植被对生物多样性及生态系统功能的影响; (ⅷ) 功能性状对全球气候变化的响应和指示作用; (ⅸ) 功能性状与植物入侵; (ⅹ) 功能性状对干扰的响应(包括土地利用变化、火烧、放牧等); (ⅹⅰ) 功能性状与森林经营和生态系统可持续管理的关系. 本文就当前生态学家关注的前沿问题总结回顾过去10年间的发展历程, 并展望植物功能性状未来最有潜力的研究方向, 以供国内相关领域的同行参考.1 植物功能性状全球分布格局及性状间的关联和平衡1.1 重要功能性状的全球分布格局研究随着科学家对全球环境变化研究的深入, 过去10年间, 对于能够响应和影响环境变化的重要植物功能性状在全球尺度上的研究受到了更大关注. 其中最著名的是叶片经济型谱(leaf economics spectrum): 通过对全球从北极到热带175个地点收集的219科2548种植物的6种能够很好代表叶片形态、结构及生理特性的性状进行分析, 发现这6种叶片性状间存 在普遍性的规律, 即在养分循环速度间保持平衡. 但是气候对叶片性状及性状间关系的影响在全球尺度上的规律并不明显[12]. 同年, Reich 和Oleksyn [13]通过对全球452个地区1280种植物叶片氮磷含量与温度和纬度梯度之间关系的研究, 提出了叶片氮磷含量的全球分布格局: 越靠近热带, 随着温度的升高和生长季的延长, 植物叶片氮磷含量下降, 氮磷比升高. 而形成此格局的原因与植物生理化学计量及土壤基质的地理格局密切相关. 除对叶片性状的全球格局进行研究外, Moles 等人[14]收集了全球11481个物种和地点的种子重量数据, 通过与纬度梯度的回归分析发现, 从赤道到纬度60°的地区间, 种子重量有320倍的差异, 但与纬度梯度不成线性相关. 并且在热带边缘处, 种子重量呈7倍的骤变, 这种差异及骤变主要是由于植物生活型和植被类型不同而造成的. 随后, Moles 等人[15]又收集了全球7084种植物及其分布地点最大树高的数据. 分析发现, 最大树高在南北半球沿纬度梯度都有十分明显的变化, 赤道附近的平均最大树高是北寒带平均最大树高的29倍, 南温带的31倍, 且在南北半球的变化趋势无异. 与种子全球分布类似, 在热带边缘处, 也同样发现了2.4倍的平均最大树高骤变, 再次证明物种在热带和温带间生活策略的转变. 此外, 最大树高变异跨度比较大的植物通常都生长在干冷和低生产力地区. Chave 等人[16]通过对全球尺度上包括木质密度(wood density)、机械强度(mechanical strength)、解剖特征(anatomical features)及分枝特征(clade-specific features)等树干性状间, 以及这些性状与生长率、死亡率及地理梯度间的关联分析, 建立了全球树干经济型谱(wood economics spectrum).1.2 功能性状间的内在联系和权衡关系物种的功能性状间存在着各种各样的联系, 其中最普遍的是权衡关系(trade-off). 这种权衡关系是经过自然筛选后形成的性状组合, 也称“生态策略(ecological strategy)”, 即物种沿一定的生态策略轴排列于最适应或最具竞争力的位置[7,9,11]. 研究植物性状间的权衡关系不仅能够使生态学家了解植物生态策略在不同环境内和环境间的差异, 更可以深入探索生态位分化和物种共存的内在机理, 而且有助于理解生态系统净初级生产力和营养循环的发展和变中国科学: 生命科学 2015年 第45卷 第4期327化. 这些权衡关系主要包括叶片性状间、叶片与枝条及树干性状间、繁殖性状与数量间、繁殖性状与幼苗叶片间、叶片与根性状间的权衡.分析7个新热带森林中2134种木本植物的7种功能性状间的关系发现, 种子大小、果实大小及树高间存在正相关, 叶片大小和果实大小正相关, 和木质密度负相关[11]. Westoby 等人[7]也定义了几个重要的权衡维度, 例如, 叶片单位面积质量与叶寿命、种子大小和数量、叶面积和小枝大小及树高与很多性状间的权衡, 而这些权衡维度在不同气候带、同一景观类型的不同区域间以及同一区域内的共存物种间都有变化, 由此推测, 同一地点内的物种共存其实是多种生活策略的稳定组合. 早在1998年, Westoby [17]就已经定义过叶片-树高-种子(leaf-height-seed, LHS)这个重要的性状权衡维度. 他首先提出比叶面积、树高和种子大小是最能体现物种生存策略的重要性状, 即植物的生存策略可由它们处于三者组成的三维空间内的位置来表达. 随后这个概念无论在草原还是森林生态系统中都得到了证明[18,19].种子作为植物生活史中唯一可以移动的阶段, 种子大小、性状和数量, 以及后来形成的幼苗性状间都紧密相关[20~22]. Moles 和Westoby [21]对种子性状的研究做出了卓越贡献. 例如, 通过对128种植物种子重量和数量及其他不同生活史阶段的性状进行相关分析发现, 植物并不是简单地通过产生一系列庞大数量的小种子或者小数量的大种子来维持生存策略, 种子重量应该与其他不同阶段的植物性状相结合而形成一定的生活策略, 如植株高度、幼苗存活率、林冠面积、生产和成熟的时间长度等. 对种子大小和幼苗性状分阶段的研究发现, 大种子植物的幼苗有较高的存活率, 这种关系在幼苗建立的最早阶段比较显著, 随着时间的推移, 对幼苗的存活率起重要作用的还有光照强度和单位面积产种量等其他因素[22].枝干在植物生活史中起着很重要的作用, 包括支撑地上组织、保存水分养分以及传导树液. 因而和树干相关的性状往往和植物的生理和结构权衡密切相关, 如木质密度、导水率等[16,23,24]. 对玻利维亚热带森林中30种植物包括树冠透光率、木质密度、抗弯强度、抗压强度、韧性及最大树高等多种性状的研究发现, 共存的植物物种间木质密度有显著差异, 且木质密度和枝干的强度和硬度显著正相关. 树高和木质密度的比值是衡量枝干安全度的重要指标. 耐阴性物种具有比较高的木质密度以增加在林下层的存活率; 先锋树种木质密度低以适应在林窗内的快速生长[24]. 而对其中更多物种的研究发现, 树种的枝干性状主要有导管体积和数量间的权衡以及组织类型间的权衡2种权衡关系. 前一种权衡可以反映水分传导能力和支撑安全度, 后一种权衡则反映了植物对储存和枝干强度的分配比例. 而且植物生长率总是与导管直径和导水率成正相关, 而和木质密度成负相关[23]. 也有研究对测量木质密度的不同方法进行比较, 发现枝条密度和树干密度显著正相关, 因而可以利用非破坏性的方法获得枝条密度来代替通常使用的带有破坏性的测量木质密度的方法[25].植物生长率和死亡率间的权衡被认为是植物生活史中最重要的权衡轴. 而生长率和死亡率间的权衡往往由植物的内在属性、光获取量及干扰共同决 定[8,26,27]. 因而, 研究与植物扩散能力、资源获取能力、耐阴性、抗压性等相关的功能性状与生长率、死亡率之间的关系都有助于了解植物的生活史以及物种共存的真谛. 对5个热带森林240个物种4种植物性状和树木生长率、死亡率的研究发现, 随着木质密度和种子体积的增大, 树木的生长率和死亡率都降低; 而随着树高的增加, 生长率增加, 死亡率降低. 其中, 木质密度是生长率和死亡率的最好指示性 状[26]. 在此基础上, Wright 等人[8]进一步将这5个森林中的植物物种划分为不同的生长阶段, 更细致地研究了5种功能性状和植物生长率、死亡率之间的关系. 结果发现, 幼树性状与生长率、死亡率之间的关系密切, 而到成年树后趋势逐渐减弱. 也同样证明了木质密度是指示植物生长和死亡率的最好性状.植物需要控制生长、开花、传粉和结果的时间以合理分配资源. 时间配置的不同不仅影响植物母株的生长, 也影响子代的存活率[28,29]. 对瑞典北温带中572种植物开花时间、种子大小、扩散方式、植株高度及生活型的调查研究发现, 对于多年生草本植物, 大种子及比较低矮的植物开花时间早, 而一年生的植物却发现了相反的趋势[28]. 对印度干旱热带森林中24种植物连续2年的开花、结果、展叶和凋落的时间进行观察, 及其与木质密度、叶片面积和资源利用率的关系研究发现, 植物通过改变各个阶段的起始时间来适应不同年份的恶劣天气以保证后代的刘晓娟等: 植物功能性状研究进展328数量[29].2 功能性状沿环境梯度的分布格局及变化规律植物功能性状与环境关系的研究由来已久, 植物功能性状决定植物的生长、存活和繁殖, 因此在物种沿环境梯度的分布格局中起重要作用. 研究两者之间的关系, 不仅有助于生态学家研究生态系统功能以及群落物种共存的原理, 而且为预测全球气候变化对植物分布的影响提供了有效的研究手段. 物种间形态和生理性状的迥异使植物形成了一系列生活策略. 这些策略最终在不同的生态系统和生物群落间表现为沿基础资源轴排列, 资源轴的一端聚集了资源快速获取的生活策略, 另一端则聚集资源高度保存的生活策略[9]. 资源轴即代表了各种各样的环境因子. 而在不同尺度上, 对植物功能性状分布起决定性影响的环境因子是不同的. 功能性状在特定地点的分布往往是从大尺度到小尺度层层过滤、多重因子共同作用后的结果. 大部分研究都证实, 在全球尺度或大尺度上, 气候因子对植物功能性状的分布起决定性作用; 在中等尺度上, 土地利用和干扰起主要作用; 而在小尺度或局地范围内, 地形因子和土壤因子决定性状的分布.2.1 与气候之间的关系大尺度或是区域尺度上气候和性状关系的研究, 多是关于气候梯度下, 植被类型间的性状差异或性状对不同气候类型的响应[30]. 气候因子一般包含温度(如年均温、生长积温、最高月均温等)、降水(降水量、潜在蒸散、空气湿度)、光照(太阳辐射)等.温度往往和降水、光照等多种因子共同决定植物性状的分布. 就全球气候分布看, 往往在高纬度气温相对低的地方降水量也比较小. 气温的变化, 特别是生长季温度及其持续时间的长度, 是影响植物生长的重要因子. 低温限制光合作用所需要的碳吸收以及重要元素在植物体内的流动, 决定叶片很多生理性状的地理分布[13]. 而温度的高低也影响水黏滞度、细胞渗透率及新陈代谢速率, 使得有机质的分解和矿化速率发生变化, 从而改变植物叶片和根系可吸收营养物质的成分和含量, 植物的形态生理结构及化学物质含量也会发生适应性变化[31]. 此外, 气温和地球各个地质时期的干扰也影响土壤肥力的分布, 最终影响位于土壤上层植物的功能性状分布. 对全球2500多种维管束植物的研究显示, 气温越高、越干旱、太阳辐射越强的地方, 植物每单位面积的叶片质量和叶氮含量越高, 叶寿命越短, 光合能力越弱[32]. 对中国北部404个地点800多种植物的性状研究表明, 植物生活型、叶形和光合途径都沿生长季温度和降水梯度显著变化[33]. 而对全球452个地点1280多种植物的观察比较发现, 越靠近赤道, 随着温度的增高和生长季的延长, 叶片氮磷含量减小, 氮磷比增加. 且这种分布格局对针叶林、草地植物、禾本科植物及木本植物都是相似的[13]. 对全球范围内182个地点收集的558种阔叶树种和39种针叶树种的性状和气候间关系比较发现, 年最大月均温高且太阳辐射强的地方, 叶片较厚, 每单位面积的叶干物质高[34]. 对澳大利亚豆科大豆属(Glycine ) 34种植物的研究表明, 种子重量和温度及太阳辐射紧密相关, 而和降水量无显著关系. 在纬度较低的地带, 随着温度升高和植物新陈代谢加快, 种子重量变大; 同样, 太阳辐射增大, 光合产物增多, 种子重量也变大[35].降水也是决定植物物种分布和群落组成的一个重要因子, 特别是在水分散失很快的地区, 降水是制约植物多样性最重要的因子. 因此, 沿降水梯度, 植物选择快速吸收水分还是更多地保存水分也成为一种策略. 水分的保存可以通过有效利用有限的水分资源或者通过避免干旱的策略来实现[36]. 所以一般情况下, 耐干旱的植物叶片小而窄, 比叶面积较低而木质密度偏高[34,37]; 不耐旱的物种则更多地选择落叶来减少干旱季节的叶片蒸散, 以及低的木质密度在茎干中储存水分[36]. 对澳大利亚东南部46个地点386种多年生植物叶片宽度、比叶面积及林冠层高度沿降水和土壤全磷梯度的研究发现, 这3个性状都和降水量呈正相关关系[38]. 对非洲西部热带雨林沿降雨梯度的分析发现, 该地区超过80%的植物物种性状分布格局和年降雨量显著相关. 而由性状组成的生活策略中, 起决定性作用的是耐荫性和抗旱性. 木质密度和落叶程度是植物物种沿降水梯度分布的最好指示性状[39]. 对澳大利亚东部4个地点70多种多年生植物生理性状和降水量及土壤肥力关系的研究发现, 光合能力、叶片暗呼吸速率、气孔导水率及叶氮磷含量和降雨量都表现出显著相关性. 降水量小中国科学: 生命科学 2015年 第45卷 第4期329的干旱地区, 叶氮磷含量和叶片暗呼吸速率高, 而光合作用效率和气孔导水率低[40]. 巴拿马4个低地森林的研究结果则表明, 随着降雨量的增大, 群落的常绿树种增多, 林冠层叶片单位重量的氮含量和光合速率增大; 而在降雨量小的地方, 植物具有更多寿命较短的叶片, 且叶片磷含量高[41].光照强度或光量的获取是制约植物生长的重要因子, 特别是在荫蔽环境较大的热带森林中尤其突出. 喜阳和喜阴植物无论在林冠形状、叶片结构、生理特征和枝干密度上都差异很大[42,43]. 太阳辐射量的不同使植物的高度和树冠结构形成差异. 而树冠结构包括枝型、叶序、节间长度以及枝条角度, 这些都决定了叶片的数量、分布和几何结构. 进而可以影响光合作用效率和与此相关的生理形态性状[44,45]. 在光线不足的环境中, 植物树冠宽大且叶层结构薄, 以最大限度地截取光量和减少自我荫蔽; 而生活在光线充足环境中的植物, 生长迅速、树冠垂直结构深、水平宽度和树干直径小, 以竞争更多的能量. 先锋植物的生长方式也与此类似, 需要在光照充足的生境中迅速生长至其邻体无法竞争的高度, 首先占 据光照资源. 对利比亚53种热带雨林树种的树高、 树冠厚度和直径与光照关系的研究发现, 树高和光照显著正相关. 在光照充足的地方, 树木形态细高[45]. 对全球20个地点208种木本植物的研究显示, 在光 线充足的生境中, 植物叶片暗呼吸速率、比叶面积、 光合能力及叶寿命都显著高于光线较弱生境中的 植物[46].2.2 与地理环境的关系地理环境一般指植物所处的地理位置(经纬度)和地形因子(海拔、坡度、坡向)的环境特征. 植物所处的地理位置对其功能性状的影响主要是通过不同经纬度地区气候(温度、降水及光照条件)和土壤的差异来实现, 结果会形成不同类型的功能群, 即对地带性环境因子具有相同或相似响应机理的植物组合[47,48]. 沿纬度梯度, 从热带到温带到寒带, 植物叶片、种子、树高等功能性状都表现出很大的差异[12,14,15]. 并且全球大部分阔叶林中, 叶片形态性状和氮磷含量在各个植被类型间及相同植被类型内都有明显差异. 对中美洲和南美洲2456个树种木质密度和地理环境因子的研究发现, 随着海拔的增高, 木质密度显著降低; 而在低海拔的不同区域内, 湿热森林中的木质密度要显著低于干旱森林. 其他位于不同纬度地带的森林间木质密度也有很大差异[49].地形因子对功能性状的影响则主要表现在小尺度上, 随着海拔、坡度、坡向的不同, 水热光照条件都会随之发生变化, 因而使植物形成不同功能性状组合的生活策略. 随着海拔的升高, 平均气温降低, 降水减少, 大气压变低, 太阳辐射增强, 植物生长季变短. 这样的环境条件会过滤掉一些抗压能力低的物种[50,51]. 对瑞士森林和草原中120种植物13种功能性状沿5个海拔样带的研究发现, 在草原生态系统中, 随着海拔的升高, 风媒植物减少, 虫媒植物增多, 瘦果减少, 蒴果增多; 特别是在低海拔地区, 种子传播的方式多为动物传播和风力传播. 在森林生态系统中也发现了类似的结果[52]. 对在夏威夷群岛上分布范围很广的桃金娘科植物多型铁心木(Metrosideros polymorpha )在4种不同海拔高度的树干导管直径的比较发现, 在高海拔地区的植株树干导管直径显著小于中等海拔地区的直径[53]. 对新西兰30个地点24种草地植物叶和根性状沿海拔梯度变化的研究表明, 高海拔比低海拔地区叶和根中氮浓度显著偏低, 叶片偏厚, 根系偏粗[54]. 随着坡度和坡向的变化, 太阳辐射量、垂直光强以及土壤水分、养分含量都会发生很大变化. 对日本南部屋久岛上常绿阔叶林群落中物种性状的研究发现, 山脊上的植物叶氮含量和比叶面积显著高于中坡和坡底植物[55]. 对美国加利福尼亚海岸群落中311个地点灌木丛木本植物的性状研究发现, 在物种水平上, 植物叶面积在南坡的变化显著大于北坡; 而在群落水平上, 叶面积大小和光照强度呈显著正相关[56].2.3 与土壤营养之间的关系相比气候和地理因子, 土壤和植物性状间的研究更多集中在局域尺度的同种植被类型内. 土壤肥力是决定群落物种组成的主要因子之一. 而植物因个体迥异又能反作用于土壤营养循环. 一般来说, 尽管同一地点内的物种生活策略千差万别[12,38], 但生长在土壤肥沃环境中的植物会产生大量枯落物, 这些枯落物产生的大量营养元素返回到土壤中, 从而土壤可以维持高的肥力水平; 与之相反, 生活在贫瘠环境中的植物物种, 会把更多的营养保存在寿命长且抗性高的植物组织中, 产生的凋落物少, 土壤肥力水平也无法提高[31]. 植物和土壤之间的这种作用和。
红松的地理分布第19如92卷~期IOUR!盏垦盏主坠::9月M里垦!坠!!!!翌:g!护一红松的地理分布陈动李景文(东北林业太学)(蔫龙江林科所)(东北林业太学)【摘要】文章考证了天然红松(PinuskoraiensisSieb.etZucc)厦红耠林在世界上的地理分布.红松主要分布在中国东北东部,俄罗斯远东南部夏朝鲜半岛,日本岛的四国及本州也有零散分布.整个分布医的北界在52.N(俄罗斯):南界在33.5ON(日奉);东界在140.20E(俄罗斯);西北界在49.28N.]26.40E(中国);西南界在4l.20N.124.E(中国).红松林的分布以中国东北东部为中,北到51.N(俄罗斯),南至39N(朝鲜半岛),森林面积约50万krn.红松林由南向北随着纬度的递增表现出组成的分异;且随着纬度的递增,红松林垂直分布的海拔高度逐渐下降.人为圆素的干扰是导致红松分布范围逐渐缩小的主要圆素.主题词:纽墨苎盐;也垄盐毒;盎£中嗣圈书资料分类:s79l盟红松系五针松.整个北半球中高纬度地区分布面积较大且闻名世界的五针松有三种.红松,西怕利亚红松(Pfm”Sibirica)和美国白松(Pin~str曲”s).红松主要分布在亚洲东北部日本海西岸从朝鲜半岛经中国东北到俄罗斯远东南部的三角地带;西伯利亚红松是红松的近邻,从蒙古北部经俄罗斯中,西西伯利亚到乌拉尔山脉;美国白松则遍及美国东北大部和加拿大南部,从纽芬兰经曼尼托巴省西南,大湖地区,爱阿华州和易利诺易斯州到乔治亚州的北部.三者分布面积以西伯利亚红松最大,成林面积约480万km;美国白松第二,约1O0万km:红松最小,约50万kmc51).这三种五针松树干都非常高大端直,材质软硬适中,易于加工,是建筑,桥梁,家俱等的良材,深受世界人民的重视.人们对其开发利用的历史尤为悠久,多年来一直是森林采伐首先选择的对象.红松通常与多种阉叶树混交,构成混交林.称谓阉叶红松林,简称红松林.分布范围位于温带针阔混交林区域.该区域介于欧亚针叶林区域与暖温带落叶阔叶林区域1)本文得到同以良教授的帮助:同时,陈大珂教授,王义弘教授,绦文铎副研究员提供部分资料在此深表感谢.收稿刚朝:1992年6月30日.本篇责任编辑:郭海燕.第5期马建路等:红橙的地理分布41之间.由于这里地处欧亚太陆东缘.濒临日本潜,所以探受海洋季风气候的影响,降雨量较多,夏季气温较高.生长季也较长,形成了适于植物生长的气候条件,因I匕’该区域植物种类丰富.并有不少特征种和孑遗种,形成独特的长白植物区系(旧称满溯植物区系),红松林则是该区域的地带性植被.困该区系中的多种孑遗植物至少在第三纪就已存在.且从未退出过该区系,从而说明了该区系具有相当的古老性9l’”?.1红松的分布区近一个世纪的研究证明.红松的分布区包括中国东北部,朝鲜半岛和俄罗斯远东南部的连续分布区以及日本本州和四国的间断分布.连续分布区又包括集中分布区和外围的岛状分布.红松只有在集中分布区才形成以红松占优势的睿林群落,间断分布和岛状分布的红松皆属散生.红松分布医的北界在俄罗斯远东沿黑龙江下游的郭林(Fop~)河口(约52.N)Ⅲ..;最东界在俄罗斯远东沿海边区瓦尼诺附近的图姆尼(TyMH耶)河口(约140.20E).过去认为红松天然分布区的最南界在朝鲜半岛的釜山一带(约35N).第二扶大战后才有报导.在日本四国的爱援县东赤石山(33.50N)有天然红松的星散分布”.?’,因此,后者应为红松天然分布的最南界;西北界在中国黑龙江省黑河市胜山林场(49.28N, 126.40E),西南界在中国辽宁省的抚顺,本溪一带(约41.20N.124.E)(见图1).分布数量以中国为最多,俄罗斯第二,朝鲜半岛第三,日本岛最少.红松在中国东北天然分布的西北界位于黑龙江省黑河市胜山林场(49.28N,126.40E);西界在黑龙江省德都以北的五大连池跗近(约126.10E).西南界在辽宁省的抚顺,本溪一带(约41.20N,124E);南界在辽宁省的宽甸县(40. 4-5N).分布区大致与长白山小兴安岭山脉所延伸的范围相一致一?玑u’’’.-..’’.-卯.红松在俄罗斯天然分布的北界位于远东的郭林河口(约52.N);东界在瓦尼诺附近的图姆尼河口(约140.20E);西界在布列亚河人黑龙江河口(约129.50E):南界在纳霍德卡附近(约42.30N).红松在俄罗斯主要分布于锡霍特一阿林山脉东西部及黑龙江下游左侧支流的小兴安岭南部山地.但尤以锡霍特一阿林山脉西部的霍尔河,比金河和伊曼河等流域为多’.’一.红松在朝鲜半岛天然分布的南界在釜山一带(约35.N),但主要分布在北部的咸镜山脉,盖马高原,狼林山脉,摩天岭山脉妙香山脉和北大峰山脉等山地.因南部属暖温带,地带性植被是落叶阔叶林,红松只零散分布于雪岳山,华岳山,龙门山,雉岳山大白山,日月山俗离山,八公山,德裕山加智山和智异山等山的韭高山地带’?.’?’?”??.红桧在日本岛的间断分布是第三纪以后的海陆变迁所致”?’,,.南界在四国爱嫒县的东赤石山(33.50N).曾有学者认为在北海道有红松的天然分42东北林业大学第20卷布?25?m,但日本的文献不曾有这样的记载’’}-”‘‘‘‘—.现在茵商认为红松在日本岛天然分布的北界在本州梧岛县的枯木山(约37.N)m’.囡本州,四国地处暖温带,地带性植被为落叶阔叶林,红橙只有在枥木,群马,长野,J吱阜,富山.山梨,静冈和琦玉等县的帝艰山脉,羔营山脉,阿尔卑斯峰,关东山脉,木曾山脉和富士山的亚高山带才有零散分布.2红松林的水平分布红松林以中冒的东北东部为中心.北到俄罗斯的共青城附近(约51. N)6?,向南一直延伸到朝鲜半岛的平壤一带山地(约39.N).】”-.红松林的水平分布区南北跨纬度12.,东西跨径度11.,森林面积约50万km,其中以中国最多.约占总面积的60%,朝鲜半岛最少,只有总面积的10%左右.红松林水平分布区内.因气候条件由南向北,从近海向内陆的梯度变化,红橙林的组成.结构以及生产力等方面有着明显的分异.KoⅡcc[x0¨Ⅱ曾依据气候因子的不同把俄罗斯沿海边区山地红松林划分为三个气候群系,其鉴别依据则是红松秫在组成上的差异.其实,红松林的这种水平分异在整个水平分布区内都表现得比较明显1.混交有杉冷杉(6hollophll~)及干金榆(Carpim~cordma)的红橙林,分布在红橙林的最南端.属喜温类型,称谓南方红松林,以中国黑龙江省的东中一带(约44.20N)为北界.2.棍有枫桦(Betulacostota)和紫椴(Tiliaamurenais)等多种阀叶树的红松林,在生态梯度中占中心位置,以中国小兴安岭南坡及俄罗斯锅霍特——阿林山脉中南部为典型分布区,谓之为中部红松林即通称典型红橙林.3.混有较多红皮云杉(P~cca豇妇)及臭冷杉(Abiesher蛔心)的红松林,分布在红松林的最北端,耿亚针叶林嗣素有所增加,谓之为北方红松林,以中国境内的小兴安岭的对面山48.加N)一线为南界”“,”(见图I).3红松林的垂直分布红橙林地处纬度越低,山体越高大,其垂直分布带谱越完整:而纬度越高,山体越矮小.其垂直分布带谱越简单.位于中朝边境之上的长白山主峰,地处分粕区的南端,且山体最为高大,故其垂直分布带谱最为完整和具有代表性.分布区的北部各山峰,海拔高度均低于长白山主峰,且纬度偏北,所以垂直带谱简单.随着纬度的递增.红松林在承平分布带上的分异(南方红松林,中部红松林和北方红松林)构成了各区的垂直带谱.且随着纬度的递增,红松林垂直分布的海拔高度逐渐下降.红松林在中国东北东部山地上的垂直分布规律见表l及图2;在俄罗斯远东锡霍特——阿林山脉上的垂直分布规律觅图3.红松在日本岛及朝鲜半岛南部虽不成林,但因纬度的不同.红松在亚高【JJ带敞生的海拔高度也不同.红橙因所处纬度不同分布的海拔高度范围见表2,3. 第5期马建路等:红松的地理分布43图1虹梧在世界上的地理分布略田该图所描耸的是本世纪扔的红轮分布复原圈-.’I¨东北林业大学第20卷4结束语一l135曩唧咖咖南方红橙林中部红松林纬度红松至少在第三纪就已存在,而且分布范围要比上述分布区大得多’’’.冲川以各种吨迂爿&”弦竹母奄十在这个分甬《内侨乍了下来,本世兰L一一1名副其实地堪红松耕悖’.然而.近f.”f的掠夺,移民开堑.大规模的工业采fE-的分市大大缩小.据统计,红松林分布较身中的黑龙江’占,l949年红松林还有l16.8O万hln和24878.o0万111”,截止到l986年只剩下51.44万hm和7358.68万m”.短题的37年,而B,备积分布下降了56.0%和70.4%.相反,过伐林圈2中■东北末都山垃红括#垂直分布曩律㈨和次生林面积:中国林业出版社.19892中塌科学院#业土壤研究所.红橙人工林曲研究.北京:中国林业出版社.1960.I~--183中国科学鼠林业土壤研究所.红松#北京:表业iI{版社.198o.4—64中国树木意鳙委会.中国主要耐种造林技术北京中国林业出版社.1976.535中围树木志蝙委会.中国树术卷(I)北京:”中国林业出版社.I982,262--2656卡班诺夫.H.E.苏联远东森林植橱群落的基本特点.见:棼联林业科学考察团在华工作专刊.林业郝林业科学研究所.1956.91—1047刘培新.东北区自然地理.上海:新知讽出版杜195,880—1I1s粥慎谔.王醯.王蕞等.东北丰本植物圉毫.北京:科学出版牡.1955,1—;92—939刘慎浔文曩鳙委会剂慎碍文集北京:科学出版社.1985竹由亮着.中匿操子植橱研兜甓年’张瘦凫译北京:中国林业出版社.i958.63—1111竹内亮,祝廷虚中瑁东北经济树木囤蜕北京:科学出版l2米济凡.刘慎睁,王战等小兴安岭红拾针胃叶{基交#,林业科学,t95s.355—369I3事景文.陈尢珂,博德星等.鼻业江森林.睛尔淀:束北林业大学出版杜,199214事雏洛夫新基.1957年黑觉江耀黛自然基件考搴总培报告见:中国科学院晨盘江斑蒜音考橐’U-羹.东北林业大学第20卷1516l7lE1920212223242526熏龙扛蠢练合考察队自嚣拳件组学术报告譬.第二集.北京:科学出麓吴中伦.中国梧树的分类与分布.植物分类-1956.(5)-3:l31一l64吴鲁夫EH.着.历史地理学.忡崇信等译.北京:科学出厩社,1964,304--363吴征整主螭.中国植被.北京:科学出敷社.1980.772—187周以且等.熏龙江省植物志l第一卷).晴尔磷:东北林业大学出麓社.1985-7—9用以鏖.李世发等.中国蠢林.北京:科学出麓牡.1990.21O一220.428--442厨以鏖.李景文中国东北末部山地主要植苗类型的特征丑其分布的规律.植物生态学与地植物学丛1964.(2):190--206,’胃以鏖.董世林,聂绍垒.磊慧扛树木志哈尔醇:悬龙江科技出版幸E,1986.6一l2周以鏖.黄达章,张玉良等.小兴安岭木本植物.北京:中国林业出版社.1955.49—51周t光.红捂的题.见:中国林学会l96埤学术年会论文j左集.北衷:农业出版鞋.1962.62—76黻珂.虹捂扁叶林幕统发生评述.求北林学院.1982.增刊,1一l7柯尔达诺夫.H.且..朱济凡.对于肇直有用的小兴安峙的红梧林的考察.林业科学.1958,(2】:l2l一128耶鲁申柯.皿Ⅱ.苏联远东植麓群落撬论.见:中国科学院鼻龙江魂域肯f 台考察队编辑.黑龙江魂肄台考察队自辫袭件组学术报告}亡缩.第一集.北京:科学日版杜.1959.4O—49赵光恒.关于西伯利亚红捂在大兴安.}的分布以及我圃红格西北限的探讨末北林学院,l981.(2):31—8橡文铎.中国刺E主要植麓类型的分布与气候的荒系.植柳生态学与地植物.1986,(10).1:254—26229崔米克.AA.小兴安岭主要树种的生物学特性丑其林业经营.见:小共安-}森林考察报告集.洗m:中国科学院林业土壤研究所编辑出版杜.1958,56—6430斯塔里科夫rX苏联岳东北部的植麓1甄配.见:小兴壹岭蒜林考察报告集沈耵:中国科学院林业土壤研究所编辑出版,1958,9O—9I31塔赫他间.A.JI着.世界植物区幕区划.黄观程译北京:科学出敷社,l988.5132太井敬三期口奉植物志(显花篇).至文堂.1978.5433尢政正隆监惨.蒜林学共立出版株式会社.1978.15--19工腺佑舜.订丰有甩树木分类学丸善株式会社.1|.4935山#难朝鲜丰材的讽副.养贤堂.1938.40中井猛之进东亚植物.岩漩书店,1943,l1卜164.208--23137矢献一.图说.树木学——针叶树编.朝仓书店,1964,l19一l203s燕献一.图说.B奉’’树木朝仓书店.1985.22—2339石户咎勉.郑台铉.朝鲜森林树木.朝鲜总督府林业试驻场.193340石I和雄群蒂0分布t耳境.植物生态学讲座(I).朝仓书店,1977.卜一264l车多静六.日奉蒜林植物带论日清印尉椿式会社.j91242北村四朗,村田潦原色(日奉)植物匣监保育牡,1983.42843竹内亮满洲0有用树木.东亚变通公社满洲支社,1945.43—5牧野富太朗新日本植物圆监.北隆馆.1979,66第5期马建路等:红橙的地理分布474546474849.50林弥案.日本产针树0分类分审.表业出麓.1960#弥荣.有用树木圈{兑(林木篇).j虫文堂新光杜.1969.—林辣荣.古里和夫,中村恒堆.珥c色材木太凰监.北崔馆.1985.755野田光奠中国东北区(满洲J植静意.风问书房.1971thRanseandOptimumSiteDelermimtfionoftheTreeSpeciesUsing c1jmatologk:tlFacto~inKorea.J.kor,For1983.62:l—l8S3Noh.Eui—RaeEvacuationofOptimumGrowthandSiteConditionsf0rMaj orTreeSpecie,o1”KoreaUu—inkClimaticFactor~Res.●口.inat.G%.Kor.1988.24:l3卜l9l54YIM,y-n岳叫iti.DistribationofforestvegetationandclimataintheKoreapeninsula.Iv.Zonal dis~ibutionoff0瞄tvcg~aUonin~lationtoI1Icyii11t1climate.Jap.J.Eco1.1977.27:269—7S Yor~ndChan~K,YNewDevelopmeqtsin1WhitePineB]islerRusofKo1 ~ea.Pagel344--353inpI口∞cding|ofsixteen*h]UFROWORLDCONGRF..SS.Norway.1976 56AHy~lmRn..R,TA.Ⅱ嘲姐辅ⅡlⅡon啪_TOM1.<Co~eTcI肚辅哪H 曲哪_>MO~XB&.19S5.413S7Kn胂哪日Bn.K日po_啪J嘲¨ⅦcroItOCT01k~.frpy雎脚c9ocTHoro 舢r啤¨a.Cepa=Bo”H_niTOMⅡ(Ⅸ)AZSJ~CI,,IHHHayxCCCP).1956.5l—”5SⅢ_ViH咐_An.~HonorJ!!月pe呻HIIxyfra~qalongxnopoj~CCCP.y_6c 丌哪,195759KitasmwaMit,~lodB川政夫).Nco--]ine&lrtet~taFloraeManthuric&e.1nderAR.Gtntner虹hg.Germany,1979,6.,o48东北林业大学学履第2O卷GEOGRAPHICDISTRIBUT10NOFPINUSK0RAIENSISINTHEWORLDMaJianlu(North~FormO~U~vmlity)ZhuangLiwcn(Hdlon菌i-丑呈For~tRe?nrch]astitutc)LiJingwenChenDong<Nonh~tstForestryUnivct-sity)ABSTRACTThegeographicdistributionofPinvaKoraiensis(korcanpine)anditsforestinth eworldrcvic~ved.KOrcanpinerangesthroll罟hkoreanpeninsulaandeastareain northeastChinaintosouthpartintheFarEastregioninRussia,withoutlicrsonthe 3apaneseislandsofHonshuandShikoku,andnorthto52.N(Russia),south,cast, northwestandsouthwest,33.50(Japan),140.20E(Russia),49.28rN,126.40E (China),41.20”N,124.E(Chlna),respectively.Koreanpineforestrangesfrom5 1.N(Russia)to39.N(Koreanpcninsula),withtheforestareaof500thousandsquare kilometers.Fromsouthtothenorthinitsrange,koreanpineforesthasdifferencei nspc-cies.~levationaldistributiond~-’rcascsgradua~|y.cmainfactorresuRingredu ceofkoreanpinesrangelittlebylittleisthed. isturbancefromhumanbeing.D翻Ip’D 日:Koreanpine;Naturalforest;Geographicdistribution;Horizontaldis- tribution_。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
第44卷第9期2008年9月林业科学SCIE NTI A SI LVAE SI NIC AE V ol 144,N o 19Sep.,2008寒温带兴安落叶松林土壤呼吸特征3张慧东1,2 周 梅1 赵鹏武1 包青春1 海 龙1(11内蒙古农业大学 呼和浩特010019;21辽宁省林业科学研究院 沈阳110032)关键词: 土壤呼吸;土壤温度;兴安落叶松林;大兴安岭中图分类号:S718155 文献标识码:A 文章编号:1001-7488(2008)09-0142-04收稿日期:2007-01-26。
基金项目:国家林业局“十五”重点项目(2001-01);国家自然科学基金重大项目(30590381-03);内蒙古农业大学博士科研启动基金。
3周梅为通讯作者。
Soil R espiration of Larix gmelinii Forest in Cool T emperate ZoneZhang Huidong 1,2 Zhou M ei 1 Zhao Pengwu 1 Bao Qingchun 1 Hai Long 1(1.Inner Mongolia Agricultural Univer sity Huhhot 010019; 2.Liaoning Academy o f Forest Science Shenyang 110032)Abstract : The soil respiration rate was measured w ith an IRG A in the natural Larix gmelinii forest of the N orthern G reat X ing πanling M ountain in the cool tem perate zone.The environmental factors were recorded using the weather equipment.The soil respiration showed obvious diurnal variation and a total 706gC ・m -2was released during the plant grow th period (M ay.1th ~Oct.31th ).The soil respiration rate was in fluenced significantly by soil tem peture in this zone ,and a significant postive correlation was found between soil respiration rates and soil tem petures in 10cm depth (r =018795).H owever the soil respiration was not significantly in fluenced by the soil m oisture.Furthm ore ,there was a negative relationship between the soil respiration rate and air C O 2contiontration of the air in forest (r =-014261).The results from the experiment can provide the basical materials for the calculation of carbon flux in the northern cool tem perate zone of China.K ey w ords : soil respiration rate ;soil tem perature ;Larix gmelinii forest ;the G reat X ing πanling M ountain碳是一切有机体的基本成分,也是构成生物体的主要元素。
风景林概述 风景林是风景名胜区的森林植被景观, 由不同类型的森林植物群落组成, 在森林的经济分类中属特用林种之一风景林以发挥森林游憩、欣赏和疗养为主要经营目的, 一般保护较好不能随意采伐, 林内蕴藏较多的珍稀动植物, 是生物学、林学、生态学和其它自然科学开展科研活动的理想场所, 也是风景游览区、森林公园、自然保护区自然景观的重要组成部分 我国地域辽阔, 地形复杂, 南北气候差异大,所以从北到南的风景名胜区都有独特的风景林如东北大小兴安岭有一望无际的红松林长白山自然保护区有大片的璋子松林, 落叶松林和桦木林华北避署山庄的万树园北京西山有以黄护为主的红叶林泰山孔庙的侧柏古林南京栖霞山以枫香为主的红叶林安徽黄山的黄山松林西南地区的云南松林海南岛的槟榔、椰子林, 都是各具景观特色的风景林 风景林通常与名胜古迹融为一体、如安徽滁州的琅哪山, 上有琅娜寺、下有醉翁亭, 长久以来都是人们游览的胜地这里山地林茂泉清, 在寺院周围有百年以丰的标类林, 青植、桦树林及五角枫、黄植林等, 还有琅哪山特有树种琅娜榆、醉翁榆,数百年古树银杏、揪树, 石灰岩山地指示植物铜钱树、老鸦柿、刺榆、榔榆、鸡麻等, 组成具有琅哪山特色的风景林。 我国四大佛教圣地之一的安徽九华山, “ 有九华一千寺, 撒在云雾中” 的诗句,该山有茂密的竹林, 成片的金钱松林、银杏林, 秋季叶红的枫香林, 四季翠绿的杉木林、苦储林等加上众多的古树名木如凤凰松、青钱柳、四照花等组成了九华山佛寺丛林的风景林风景林还常与天然疗养胜地结合在一起如我国著名避暑佳境江西庐山、河南鸡公山、河北避署山庄等处, 都有大片的风景林风景林是发展名山风景区森林旅游事业的基础。 驰名中外的湖南张家界森林公园、四川九寨沟风景区、浙江莫干山、雁荡山、千岛湖森林公园等,都是以风景林为特色的旅游胜地风景林和自然森林植被, 不仅是重要旅游资源和珍稀动植物物种的基因库, 还是科研、生产的基地必须善加保护和管理有了葱郁的森林, 才有清泉飞瀑, 所谓“ 山得树而妍, 树因山而茂, 山得水而活, 水因山而幽” 绿色林海、名树古木、奇峰怪石、流泉清溪,都是风景名胜的主体, 景观的主要构成者。当人们进人苍郁葱翠的林海时, 就可充分享受大自然的美享受清新空气、秀丽景色, 倍觉身心舒畅、梢神振奋, 忘却了城市生活的嚣尘喧闹不仅如此森林蕴藏的丰富资源, 为我们人类提供了‘衣食住行、医药卫生、文化艺术等多方面的物资财富可以这样认为, 地球上有了森林植物, 才创造了有利于人类生存和发展的良好环境。 风景林作为森林资源的一个类型, 它不仅能发挥森林游乐效益的功能, 也有完善环境生态平衡的作用在风景名胜区、城郊公园、自然保护区营造风景林, 是发挥森林多种效益的极好方式和途径风景林有利于恢复大自然的生态平衡, 他具有调节气候、保持水土、改善环境、蕴藏物种资源等综合的生态效益。 优美的风景林应从自然美、艺术美和生活美三个方面予以完善自然美是森林在大自然中的奇特风光, 有鸟语花香、林海风涛、浓荫蔽日、万木向荣等迷人景象, 不仅要有视觉器官的欣赏, 也还要有听觉和嗅觉方面的享受。森林的艺术美表现在山清水秀、四季色彩、郁郁葱葱、生气蓬勃的景气他是诗人、画家、摄影师所向往的大自然艺术美。生活美应有方使的交通, 完善的生活福利设施, 有休息、散步、垂钓、划船、滑雪、游泳、野营的场所, 有吃喝、玩乐的地方, 若不具备这些条件, 风景林就不能充分发挥其游乐的效益。 我国名山大川、风景名胜区很多, 这是发展旅游事业的宝贵资源风景林的规划和营造, 既可有效地保护好森林植被, 又可因地制宜地引种珍稀树种、名贵花木建设森林公园、美化祖国大地, 改善环境面貌, 丰富人们精神文化生活, 这种积极开发我国旅游事业, 进行林业建设的改革开放新措施, 具有重要的战略意义。 风景林的建设要在保护好现有森林植被的基础上, 以森林生态学理论作指导, 发展优良珍贵的观赏树种, 实行乔、灌、草的结合, 加逮风景区的绿化和美化同时, 要充分运用树木的色彩、芳香、姿态的自然美和季相变化的‘艺术效果, 实现“ 停车坐爱枫林晚, 霜叶红于二月花” 的诗境风景林的结构以多层次为好, 尽量做到遍地林木阴翁, 沐露黄土但也要有林中草木、水池、疏密结合,在整个风景林区还要考虑到地形变化的因素, 既有景象空间微观的景色效果, 也要有不同视距和不同高度宏观的景观效应。 风景林按树种组成分类, 可分为以下几种类型 一、 针叶树风景林 常绿针叶树风景林黄山奇松的黄山松林, 在海拔一米处, 常形成大面积纯林, 蔚为壮观黄山十大名松如迎客松、送客松、卧龙松、探海松、团结松、姐妹松、麒麟松、黑虎松等, 均为黄山松各具奇特姿态的景观庐山、天目山大片的柳杉林秦岭华山的华山松林及长江以南地区的杉木林、马尾松林, 把祖国的山山水水点缀得一片葱绿 二、 落叶针叶树风林 东北的落叶松林,江南的金钱松林以及水杉、池杉、落羽杉林广泛分布, 形成山岳、平川绿化的景观特色。 三、 阔叶树风景林、落叶阔叶树风林 我国北方落叶阔叶林分布区此类林相景观较多, 它的特点是季相色彩变化丰富, 夏季绿荫蔽日, 冬季则呈萧疏寒林景象常见的落叶阔叶林有栋类林如蒙古栋、懈栋、白栋、栓皮栋、麻栋等、枫香林、乌柏林、械树林秋季红叶树种、银杏林、刺槐林、榆树林等,各具特色。 四、 常绿阔叶树风景林 南方此类林相景观较多, 特点是四季常青, 一片浓绿, 郁闭而阴暗, 花果期有色彩的变化。如储类林有苦储、甜储、绵储、拷树等、青冈栋林有青冈、小叶青冈、褐叶青冈、樟树林、楠木林有紫楠、红楠、祯楠、大叶楠、润楠等、花搁木林、木荷林等。 五、 竹类风景林 南方多丛生竹如孝顺竹、凤尾竹、慈竹、茶秆竹、佛肚竹等, 长江流域及其以北地区多为散生竹如毛竹、刚竹、桂竹、淡竹、紫竹、水竹、美竹等, 高山地区则有华薯竹、玉山竹及箭竹等竹林具有独特景观, 色调一致, 林相整齐。远看如竹海, 声响如竹涛, 起伏如竹浪, 雨后有清韵, 日出有清阴幽重环绕, 万玉森森, 自古竹林就被应用于环境绿化。《避暑录话》云“ 山林园圃, 但多种竹, 不问其它景物, 望之自使人意潇然” 竹林景象, 浩瀚壮观, 秀丽清雅, 漫山遍野, 青翠挺拔, 秀色可飨。 六、 花灌木风林 在山林植被景观中,不同季节的花灌木点缀林地, 令人十分悦目, 如江南低山丘陵的映山红, 每当春季盛花期, 满山红遍摧木灌丛花开时节, 则遍山白花冬季金黄幽香的蜡梅花开满山坳, 景色迷人此外, 还有油茶林、梅花山、桃花坞、杏花帕, 每当花期, 一片烂漫景色, 益显山林风光多彩多姿风景林按组成结构分类, 可分为以下几个类型 七、 水平郁闭型风景林 树种组成以针阔混交林或天然阔叶混交林为佳, 单纯林次之。水平郁闭度住一, 林内透视距离能达到米以下, 树冠长度宜大于树高的二分之一, 色调对比要深浅悬殊、对比明显, 林木无病虫及枯立木 八、 垂直郁闭型风景林 树种组成以天然阔叶混交林或针阔复层混交林为佳, 由复层异龄林组成, 树冠高低参差垂直郁闭度仓一住, 林内透视距离在米左右四季色彩丰富, 林冠天际线明显, 具有森林自然野趣。林下地被稀疏、卫生状况良好、稀疏型风景林树种组成以有季节性景色的观赏树种, 如银杏、枫香、五角枫、黄连木、鸡爪械、架树等为佳,形成自然树丛林木较稀疏, 郁闭度在月一石之间, 林内透视距离可达米以上林下地被有较好的地茎草地, 粗盖度在以上, 随着季节变化有不同草花景观。 九、 空旷型风景林 林中有开阔的草地, 或水面与草地相连的空旷地, 林木郁闭一度一,树种组成以单一的乔木树种为佳, 树木高大, 树冠呈伞形开展, 具有独特的观赏价值。周围有茂密森林为背景, 林内透视距离达米以上, 地被物覆盖度达以上的草地或缀花草地。该类型风景林可开展游憩活动和露营尤其风景区中人工营造的风景林’一为了游览的方便开辟林间道路林间隙地注意各种朝向的林缘布置, 林内古朴的小木屋, 坐凳等都是不可缺少的内容。
长白山阔叶红松林冬季雪面蒸发特征*李辉东1,2摇关德新1**摇王安志1摇吴家兵1摇金昌杰1摇施婷婷3(1
森林与土壤生态国家重点实验室,中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳110164;2中国科学院大学,北京100049;3南京
信息工程大学,南京210044)
摘摇要摇利用2002—2005年冬季积雪期涡度相关水汽通量和微气象观测资料,对长白山阔叶红松林雪面蒸发动态及其与气象因子的关系进行分析.结果表明:该涡度相关观测系统积雪期能量平衡闭合度为79.9%,潜热通量占净辐射的21.4%.研究期间,该区蒸发日变化呈单峰曲线形式,蒸发速率在融雪期大于稳定积雪期.30min平均蒸发速率与净辐射呈线性关系,与气温呈二次曲线关系;蒸发日总量与净辐射呈二次曲线关系,与气温呈指数关系.积雪期蒸发日总量呈下降鄄稳定鄄上升的动态变化趋势,且上升期>下降期>稳定期,蒸发日总量最大值为0.73mm·d-1,最小值为0.004mm·d-1.2002—2003、2003—2004和2004—2005年
积雪期蒸发总量分别为27.6、25.5和22.9mm,占同期降水量的37.9%、19.5%和30.0%,平均蒸发日总量分别为0.17、0.19和0.17mm·d-1.
关键词摇涡度相关摇雪面蒸发摇潜热摇日变化摇气象因子文章编号摇1001-9332(2013)04-1039-08摇中图分类号摇P464;S715摇文献标识码摇ACharacteristicsofevaporationoverbroadleavedKoreanpineforestinChangbaiMountains,NortheastChinaduringsnowcoverperiodinwinter.LIHui鄄dong1,2,GUANDe鄄xin1
,WANG
An鄄zhi1,WUJia鄄bing1,JINChang鄄jie1,SHITing鄄ting3(1StateKeyLaboratoryofForestandSoil
Ecology,InstitudeofAppliedEcology,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110164,China;2UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;3NanjingUniversityofInforma鄄
tionScience&Technology,Nanjing210044,China).鄄Chin.J.Appl.Ecol.,2013,24(4):1039-1046.
Abstract:Basedonthemeasurementdataofwatervaporfluxbyopen鄄patheddycovariancesystemandofthemicrometeorologicalfactorsinbroad鄄leavedKoreanpineforestinChangbaiMountainsduringthesnowcoverperiodfrom2002to2005,thispaperanalyzedthedynamicsofsnowcoverevaporationandtherelationshipsbetweentheevaporationandmeteorologicalfactors.Theenergybalancedratioduringthesnowcoverperiodwas79.9%,andthelatentheatfluxaccountedfor21郾4%ofnetradiation.Thediurnalvariationoftheevaporationpresentedasingle鄄peakcurve,andtheevaporationrateduringsnow鄄meltingperiodwashigherthanthatduringstablesnowcoverperi鄄od.Thehalf鄄hourevaporationpresentedlinerrelationshipwithnetradiationandquadraticrelation鄄shipwithairtemperature.Thedailyevaporationpresentedquadraticrelationshipwithnetradiationandexponentialrelationshipwithairtemperature.Thedailyevaporationpresentedadynamictrendofdecreasing鄄stable鄄increasing,withthemaximumatincreasingstageandtheminimumatstablestage.Themaximumvalueofthedailyevaporationwas0.73mm·d-1,andtheminimumvaluewas0.004mm·d-1.Duringthesnowcoverperiodsof2002-2003,2003-2004and2004-2005,theannualevaporationwas27.6,25.5,and22.9mm,accountingfor37郾9%,19.5%,and30郾0%oftheprecipitationinthesameperiods,respectively.Themeanvalueofthedailyevaporationinthethreeperiodswas0.17,0.19,and0.17mm·d-1,respectively.
Keywords:eddycovariance;snowevaporation;latentheat;diurnalvariation;meteorologicalfactor.
*国家自然科学基金项目(41105112,31240041,31070546,30970483)资助.**通讯作者.E鄄mail:dxguan@iae.ac.cn2012鄄09鄄25收稿,2013鄄01鄄28接受.
应用生态学报摇2013年4月摇第24卷摇第4期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇ChineseJournalofAppliedEcology,Apr.2013,24(4):1039-1046摇摇积雪具有独特的辐射和热力学特征,强烈影响地表的能量平衡[1-2]、大气环流和区域水量平衡[3-4],是区域乃至全球气候的主要影响因素之一[5-6],包括雪面蒸发在内的陆地表层积雪动态变化及其影响研究已成为当今气候学、水文学和生态学研究的热点[7-8].目前,全球季节性积雪覆盖约34%的地球表面,积雪时间长达26周[6],相较于生长季,尽管冬季雪面蒸发速率较小,但由于覆盖面广且积雪时间较长,故蒸发总量较大.因此,研究雪面蒸发对于正确理解区域水文过程和水量收支平衡、合理开发利用水资源、应对全球变化与水资源安全具有重要意义.我国稳定积雪区达420伊104km2,其中,包括内蒙古在内的东北地区多达120伊104km2[9],是我国季节积雪水资源的主要蕴藏区之一.目前,中国关于积雪蒸发研究主要集中在天山和青藏高原等西部地区[10-11],对东北区域的积雪蒸发至今没有研究报道.长白山区常年积雪,作为中国北部积雪季节最长的地区之一,长白山区年均积雪日数达170d以上[9],是东北积雪区的典型代表,研究长白山区的积雪蒸发特征有助于理解东北区域的能量与水量平衡特征,可为应对气候变化和水资源短缺提供理论依据.本文基于长白山阔叶红松林2002—2005年冬季积雪期涡度相关水汽通量和微气象观测资料,测定冬季雪面蒸发量,并分析其动态特征及其与气象因子的关系.1摇研究地区与研究方法1郾1摇研究地概况本研究在中国科学院长白山森林生态系统定位站1号标准地阔叶红松林内进行(42毅24忆N,128毅6忆E,海拔738m),该区年均气温3郾6益,最冷月(1月)平均气温-18郾6益,极端低温可达-32益,年均降水量695mm,其中,冬季降雪可达131mm,年积雪期长达170d.研究区地势平缓、均质,有足够的风浪区长度(大于500m).林下为山地暗棕色森林土,主要建群种有红松(Pinuskoraiensis)、椴树(Tiliaamurensis)、蒙古栎(Quercusmongolica)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)和色木槭(Acermono).林分为复层结构,平均株高26m,立木约560株·hm-2,总蓄积量380m3·hm-2.1郾2摇观测方法观测点建有高62m的微气象观测塔,开路涡度相关系统(OPEC)安装在40m高度,包括三维超声风速仪(CSAT3,Campbell,USA)和CO2/H2
O红外气
体分析仪(Li7500,LiCorInc,USA),脉动信号采样频率为10Hz,通过数据采集器(CR5000,Campbell,USA)采集并按30min计算通量平均值进行存储.
塔上还安装了7层气象要素传感器,高度分别为2郾5、8、22、25郾5、32、50、62m,测量要素有空气温湿
度(HMP45C,Vaisala,Helsinki,Finland),林地土壤温度的测量深度分别为0、5、20、50、100cm(105Tand107T,Campbell,USA),在林内5cm土壤深处
安置2个土壤热通量板(HFP01,HFP01SC,Hukse鄄Flux,Netherlands)测量土壤热通量,原始采样频率
为2Hz,通过数据采集器(CR10X鄄TD,CR23X鄄TD,Campbell,USA)采集并按30min计算平均值进行
存储.同时,在长白山森林生态系统定位站森林气象观测场同步进行温湿风压和雪深的气象常规观测.1郾3摇数据处理与质量控制
1郾3郾1数据阈值判定摇降水、凝露等天气,落在OPEC系统传感器感应窗口的水滴会导致测量值异
常,需要对采集的数据进行阈值判断.根据当地冬季气候特征,各项观测值的合理取值范围规定为:净辐射(-200,800),土壤热通量(-100,100),气温(-35,30),潜热(-100,250),显热(-150,500).
1郾3郾2储热量的计算摇储热量变化(吟Q)公式如下:吟Q=Sa+Sv+Ss+Sg+G(1)
式中:Sa为观测高度下的气层储热量变化;Sv为植被储热量变化;Ss为积雪储热量变化;Sg为表层土壤(5cm以上)储热量的变化;G为深层土壤
(5cm以下)储热量的变化.G由安装在林内土壤5cm深处的土壤热通量板直接测量,Sa、Sv、Ss和Sg