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天山中部雪岭云杉林多功能权衡与协同关系

林业科学 2019年第11期55卷 9-18页

作者：兰洁雷相东张毓涛北京林业大学林学院北京100083 新疆林业科学院森林生态研究所乌鲁木齐830063 中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091

【目的】分析森林供给(生产力)、调节(固碳释氧和涵养水源)、支持(生物多样性)功能间的权衡和协同性,为森林多功能经营提供理论依据。【方法】以新疆天山中部雪岭云杉林为研究对象,基于42块样地调查数据和板房沟林场森林资源二类调查117... 详细信息

【目的】分析森林供给(生产力)、调节(固碳释氧和涵养水源)、支持(生物多样性)功能间的权衡和协同性,为森林多功能经营提供理论依据。【方法】以新疆天山中部雪岭云杉林为研究对象,基于42块样地调查数据和板房沟林场森林资源二类调查1170个小班数据,采用随机森林法对小班生产力、固碳释氧、涵养水源和生物多样性进行预测,分析林分4种功能间及平均林龄、平均树高、平均胸径、郁闭度、坡度、海拔、植被盖度和蓄积量8个林分因子与功能的关联特征。【结果】对生产力、涵养水源、固碳释氧、生物多样性影响较大的因子有林分平均胸径、蓄积量、植被盖度、平均年龄和郁闭度。林分平均年龄、平均树高、平均胸径、郁闭度、蓄积量与生产力、涵养水源、固碳释氧、生物多样性和综合功能间呈正相关,相关系数为0.225~0.917(P雪岭云杉林生产力、涵养水源、固碳释氧、生物多样性4种功能间呈协同关系,通过合理的森林经营可实现多种功能的协调。

关键词：多功能权衡协同随机森林法雪岭云杉林

天山北坡雪岭云杉林地开垦的土壤有机碳损失估算

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生态学报 2017年第4期37卷 1168-1173页

作者：常亚鹏李路许仲林新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

在全球变暖的背景下,由土地利用变化导致的土壤碳库的变化已经受到越来越多的关注。首先采用物种分布模型预测了天山北坡雪岭云杉林的潜在分布,其次估计了与被开垦为农田的雪岭云杉林面积(PSC)以及由林地开垦为农田造成的有机碳损失。PS... 详细信息

在全球变暖的背景下,由土地利用变化导致的土壤碳库的变化已经受到越来越多的关注。首先采用物种分布模型预测了天山北坡雪岭云杉林的潜在分布,其次估计了与被开垦为农田的雪岭云杉林面积(PSC)以及由林地开垦为农田造成的有机碳损失。PSC分别由雪岭云杉林的现实分布、潜在分布和农田的现实分布确定。云杉林地和农田的土壤有机碳含量由野外采样和实验室分析获得。研究发现,PSC面积为2.68×10~6hm^2,被开垦为农田的雪岭云杉林土壤有机碳的损失为171.7 t/hm^2;研究区总有机碳的损失为459.70Tg。结果表明,研究区的林地恢复和重建项目将会使土壤有机碳储量有所增加,且土壤表层的增加量多于深层。

关键词：天山雪岭云杉林潜在分布土地利用变化土壤有机碳损失

西天山雪岭云杉林分密度对森林生物量分配格局和异速生长的影响

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干旱区研究 2021年第2期38卷 545-552页

作者：李宗英罗庆辉许仲林新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046

雪岭云杉林是新疆天山北坡山地森林中广泛分布的优势种,探讨林分密度对天山雪岭云杉林器官生物量分配格局和树高-胸径异速生长的影响,对于阐明雪岭云杉林生物量在不同环境中的适应具有重要意义。通过分析在不同林分密度(≤300株·hm^(-2... 详细信息

雪岭云杉林是新疆天山北坡山地森林中广泛分布的优势种,探讨林分密度对天山雪岭云杉林器官生物量分配格局和树高-胸径异速生长的影响,对于阐明雪岭云杉林生物量在不同环境中的适应具有重要意义。通过分析在不同林分密度(≤300株·hm^(-2)、300~450株·hm^(-2)、450~600株·hm^(-2)、>600株·hm^(-2))下雪岭云杉林(Picea schren⁃kiana)的生长特性,研究林分密度对雪岭云杉林器官生物量分配格局及树高-胸径异速生长的影响。结果表明,随着林分密度增加,雪岭云杉林各器官平均生物量均降低;树干和树根生物量占比增加,树枝生物量占比减少,树叶和树皮生物量占比变化不显著;雪岭云杉林树高和胸径均随林分密度的增加而降低。此外,雪岭云杉林树高(H)和胸径(D)间具有显著的异速生长关系,其中树高-胸径(H-D)的最优异速生长方程为:y=2.312×x^(0.900)(R^(2)=0.761,P雪岭云杉林lgH-lgD呈现出复杂非线性异速生长关系,该关系的显著性受林分密度变化呈现逐渐降低的趋势,这表明林分密度通过雪岭云杉林对生长资源的竞争影响各器官的生长发育。研究结果可为雪岭云杉林的可持续经营与管理提供理论依据和数据支撑。

关键词：林分密度雪岭云杉林生物量异速生长

天山雪岭云杉林土壤CNP化学计量特征随水热梯度的变化

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生态学报 2018年第22期38卷 8139-8148页

作者：李路常亚鹏许仲林新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

生态化学计量学是研究有机体所需碳(C)、氮(N)、磷(P)等营养元素之间多重平衡关系的科学。本研究以天山雪岭云杉林为研究对象,分析土壤C、N、P化学计量的特征及其与温度和降水的关系,并利用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)技术分析... 详细信息

生态化学计量学是研究有机体所需碳(C)、氮(N)、磷(P)等营养元素之间多重平衡关系的科学。本研究以天山雪岭云杉林为研究对象,分析土壤C、N、P化学计量的特征及其与温度和降水的关系,并利用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)技术分析了土壤C、N、P化学计量特征与理化因子的关系。结果表明,0—10 cm层C、N、P含量的变化范围分别是44.6—143.4、0.190—0.940、0.086—0.286 g/kg,10—30 m层C、N、P含量分别介于23.0—131.0、0.122—0.589、0.032—0.178 g/kg之间,30—80cm层三者的变化范围分别为14.5—67.0、0.149—0.397、0.062—0.169 g/kg。0—10 cm层C、N、P含量与年均温度存在显著的相关关系,0—10 cm和10—30 cm层P含量与年降水量之间的相关性显著; 0—10 cm层C∶P比与年均温度之间存在显著线性关系,0—10 cm与10—30 cm层N∶P比均随年均温度和年降水量的增大而增大。冗余分析结果表明,在0—30 cm层中,土壤含水量和容重是土壤C、N、P化学计量特征的主要驱动因子,土壤含水量与C∶P和N∶P值成正相关关系,容重与N∶P值成负相关关系;在30—80 cm层中,土壤含水量和土壤粘粒含量是土壤C、N、P化学计量特征的主要驱动因子,土壤含水量与N和P值成正比,容重与C、C∶N、C∶P和N∶P成正比,与N和P成反比;电导率和pH对土壤C、N、P化学计量特征的影响并未达到显著程度,可能是研究区土壤的电导率和pH的差异较小。

关键词：雪岭云杉林化学计量特征年均温度年降水量理化因子

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天山雪岭云杉林粗木质残体储量特征

生态学报 2019年第10期39卷 3730-3739页

作者：李翾然常顺利张毓涛新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 新疆林科院森林生态研究所乌鲁木齐830063

粗木质残体(coarse woody debris,CWD)在天山雪岭云杉林生态系统中起着重要的结构性和生物地球化学作用,解释其储量特征是研究CWD的基础,但尚未有大尺度研究见诸报道。以天山雪岭云杉8hm^2森林动态监测样地为研究对象,采用野外调查、室... 详细信息

粗木质残体(coarse woody debris,CWD)在天山雪岭云杉林生态系统中起着重要的结构性和生物地球化学作用,解释其储量特征是研究CWD的基础,但尚未有大尺度研究见诸报道。以天山雪岭云杉8hm^2森林动态监测样地为研究对象,采用野外调查、室内试验以及数据分析相结合的方法,调查了样地内CWD的储量组成、径级以及分解等级分布格局等基本特征及其影响因子。结果表明:(1)天山雪岭云杉8hm^2森林动态监测样地内共有直径≥10cm的CWD936株,CWD的密度、体积、储量分别为117株/hm^2,15.13m^3/hm^2,4.52t/hm^2;其中倒木是CWD的主要贡献者,占CWD总储量的52.21%;(2)样地内各径级CWD的数量呈典型的倒“J”型结构,直径雪岭云杉林CWD储量特征的主要因素。研究可为天山雪岭云杉林的可持续发展与经营提供科学依据。

关键词：粗木质残体枯立木倒木储量雪岭云杉林

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天山雪岭云杉林生物量估测及空间格局分析

生态学报 2020年第15期40卷 5288-5297页

作者：罗庆辉徐泽源许仲林新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

雪岭云杉林是新疆天山山脉重要的水源涵养林,精确估算雪岭云杉林生物量及准确表征空间格局特征对其生态系统的生物生产力和生态服务功能的评估具有重要作用。结合Landsat 8 OLI遥感数据和66块天山雪岭云杉林样地调查数据,选择包括各波... 详细信息

雪岭云杉林是新疆天山山脉重要的水源涵养林,精确估算雪岭云杉林生物量及准确表征空间格局特征对其生态系统的生物生产力和生态服务功能的评估具有重要作用。结合Landsat 8 OLI遥感数据和66块天山雪岭云杉林样地调查数据,选择包括各波段灰度值、不同波段灰度值之间的线性和非线性组合(包括5种植被指数)以及环境因子在内的42个自变量,分别采用多元逐步回归分析法、偏最小二乘法和主成分分析法建立天山雪岭云杉林生物量估测模型。结果表明:多元逐步回归法采用3个自变量所建模型平均拟合精度为69.07%,绝对误差为64.50 t/hm^2,平均相对误差为10.89%,样地生物量实测值与预测值相关系数为0.465;偏最小二乘回归法采用11个自变量所建模型平均拟合精度为74.36%,绝对误差为144.94 t/hm^2,平均相对误差为28.78%,相关系数为0.717;主成分分析方法提取3个主成分,所建模型平均拟合精度为71.22%,相关系数为0.730;因此偏最小二乘法要优于主成分分析法和多元逐步回归法。天山雪岭云杉林生物量随经纬度的增加而降低,整体呈现西部高,中东部低的趋势;随海拔的升高呈“单峰”型变化;样地生物量主要分布在山脊位置,随坡度的增加呈先降低后升高,然后再下降的趋势;随着阴坡-阳坡的坡向变化,样地生物量逐渐降低。

关键词：雪岭云杉林生物量空间格局多元逐步回归偏最小二乘回归主成分回归

雪岭云杉林土壤碳氮磷含量及生态化学计量比的空间分布

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雪岭云杉林土壤碳氮磷含量及生态化学计量比的空间分布

作者：常亚鹏新疆大学

学位级别：硕士

陆地生态系统的生态化学计量特征在不同尺度上的空间变异性及其影响因素关系到生态系统的养分物质循环过程、生态系统对环境变化的响应,因此受到了生态学家的广泛关注。当前,由于大气中二氧化碳等温室气体浓度的增加加剧了全球变暖的趋... 详细信息

陆地生态系统的生态化学计量特征在不同尺度上的空间变异性及其影响因素关系到生态系统的养分物质循环过程、生态系统对环境变化的响应,因此受到了生态学家的广泛关注。当前,由于大气中二氧化碳等温室气体浓度的增加加剧了全球变暖的趋势,然而关于陆地生态系统土壤生态化学计量特征的研究,主要集中于土壤中有机碳含量的变异性以及影响因素,而对于其他养分元素,如氮(N)、磷(P)等以及元素之间的空间耦合特征及其控制机制的理解,仍然相对缺乏。本研究以天山北坡雪岭云杉林为研究对象,通过野外采样和室内实验分析,基于多元线性回归方法(Multiple linear regression,MLR)研究了天山雪岭云杉林分布区土壤有机碳(C)、全N、全P含量以及C∶N比、C∶P比、N∶P比的空间分布情况。结果表明:(1)雪岭云杉林土壤0-30 cm深度土壤C、N、P含量的平均值分别为(85.76±30.77)g/kg、(6.86±2.76)g/kg和(0.87±0.30)g/kg,C∶N比、C∶P比、N∶P比的平均值分别为(13.00±4.94)、(104.08±38.68)和(8.20±2.57);30-50 cm深度土壤C、N、P含量的平均值分别为(47.56±29.05)g/kg、(4.00±2.14)g/kg和(0.67±0.22)g/kg,C∶N比、C∶P比、N∶P比的平均值分别为(11.86±4.43)、(72.78±37.77)和(6.13±2.33);50-80 cm深度土壤C、N、P含量的平均值分别为(32.76±21.33)g/kg、(2.84±1.48)g/kg和(0.59±0.18)g/kg,C∶N比、C∶P比、N∶P比平均值分别为(11.48±4.69)、(56.04±32.66)和(4.86±2.09)。雪岭云杉林土壤C、N、P含量及化学计量比呈中等程度变异。(2)雪岭云杉林土壤C、N、P含量及化学计量比的相关分析结果显示,不同土壤深度C与N、P、C∶N比、C∶P比、N∶P比之间极显著正相关;0-30 cm深度土壤的N含量与P、N∶P比之间为极显著正相关,与C∶N比极显著负相关,与C∶P比不相关,在30-50 cm与50-80 cm深度土壤中,N含量与P、C∶P比、N∶P比之间均为极显著正相关,与C∶N比不相关;0-30 cm土壤中的P含量与C∶P比、N∶P比之间极显著负相关,与C∶N比不相关,在30-50 cm与50-80 cm土层上,P含量与N∶P比之间显著负相关,与C∶N比、C∶P比不相关。(3)垂直分布特征:随土层深度的增加,土壤C、N、P含量及化学计量比均减小。随海拔的升高,各土层土壤C与C∶P比、N∶P比均增加;N在0-30 cm土层增加,在30-80 cm土层变化不显著;P含量在0-30 cm土层变化不显著,在30-80 cm土层减少;C∶N比在0-50 cm土层变化不显著,在50-80 cm土层上增大。(4)水平分布特征:随经度的增加,0-30 cm深度土壤中的C、N、P含量减少,而化学计量比均变化不显著;30-50 cm深度土壤中的C、P减少,C∶P比减小,而N与C∶N比、N∶P比变化不显著;50-80 cm土层,C减少,C∶N比、C∶P比减小,N、P与N∶P比变化不显著。随纬度的升高,0-30 cm深度土壤中C、N、P含量减少,N∶P比减小,C∶N比增加,C∶P比变化不显著;30-80 cm深度土壤中的C、N、P及化学计量比均变化不显著。(5)雪岭云杉林分布区各土层土壤C、N、P含量及化学计量比的空间分布特征表现出了一定的差异与相似性。总体而言,土壤C、N与C∶P比、N∶P比表现为西南部含量相对较高,西北部与东部相对较低,西南部区域出现低值。土壤C∶N比空间分布特征在各土层上差异较大,具体表现为0-30 cm深度土壤中西北部与东部相对较高、西南部相对较低,50-80 cm深度土壤中西部相对较高、东部相对较低,呈现由西到东逐渐降低的变化趋势。土壤P含量无明显的空间分布特征。多元线性回归模型(MLR)可被用以估算区域土壤元素含量及生态化学计量特征的空间分布。在今后的工作中,可以通过引入更多的自变量(生物、非生物和人为因素)、调整MLR模型或利用其他空间估算模型,以期更好地描述土壤碳氮磷含量和化学计量比的空间格局。

关键词：天山雪岭云杉林土壤碳氮磷含量生态化学计量特征多元线性回归空间分布

天山北坡雪岭云杉林叶片-土壤氮磷化学计量特征

同方学位论文库评论

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2020年第9期48卷 97-104页

作者：宋昕妮李路常亚鹏罗庆辉许仲林新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046

【目的】探讨不同环境因子对雪岭云杉林土壤和叶片氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,为干旱区和半干旱地区植被与土壤化学计量特征关系研究提供参考。【方法】以位于干旱区的天山北坡的雪岭云杉林为研究对象,于2016-2017年7-8月,在7个采... 详细信息

【目的】探讨不同环境因子对雪岭云杉林土壤和叶片氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,为干旱区和半干旱地区植被与土壤化学计量特征关系研究提供参考。【方法】以位于干旱区的天山北坡的雪岭云杉林为研究对象,于2016-2017年7-8月,在7个采样区采集不同土层(0~30,30~50,50~80 cm)土壤和叶片样品,测定其N、P含量及N∶P,同时测定各样地的海拔、年均气温(MAT)和年均降水量(MAP),计算R N(N叶片/N土壤)和R P(P叶片/P土壤),研究叶片N和P含量对土壤N和P含量的响应,利用线性回归,分析环境变量(海拔、MAT和MAP)对土壤、叶片N、P含量和N∶P以及R N、R P的影响。【结果】(1)随土层深度的增加,土壤N、P含量及N∶P均降低。土壤P含量与海拔、MAT以及MAP的关系不明显;土壤N含量随海拔和MAP的增加而增大,随MAT的升高而降低,土壤N∶P随海拔的增加而增大,随MAT的升高而降低,与MAP之间无明显相关性。(2)叶片N含量随海拔的上升而降低,随MAT的升高而增大,与MAP相关性不明显;叶片N∶P随MAP的增加而增大,与海拔、MAT相关性不明显;叶片P含量与海拔、MAT以及MAP的关系不明显。(3)在0~80 cm土层,土壤N含量与叶片N含量、土壤P含量与叶片P含量、土壤N∶P与叶片N∶P均呈正相关关系,但相关性均未达显著水平。(4)R N与海拔呈负相关,与MAT呈正相关,与MAP相关性不明显;R P与海拔、MAT、MAP均无明显相关性。【结论】雪岭云杉林土壤N∶P相对较低,N是主要限制元素;海拔、MAT、MAP对雪岭云杉林叶片和土壤N含量及N∶P有影响,对土壤和叶片P含量无影响。

关键词：化学计量学特征叶片养分土壤养分雪岭云杉林

天山雪岭云杉林粗木质残体储量特征及其环境解释

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天山雪岭云杉林粗木质残体储量特征及其环境解释

作者：李翾然新疆大学

学位级别：硕士

粗木质残体(coarse woody debris,CWD)是森林中大头直径≥10cm的死木质物的总称,在天山雪岭云杉林生态系统中起着重要的结构性和生物地球化学作用,深刻影响森林生态系统中的养分循环、碳贮存和水文生态过程,对维护森林生物多样性、林木... 详细信息

粗木质残体(coarse woody debris,CWD)是森林中大头直径≥10cm的死木质物的总称,在天山雪岭云杉林生态系统中起着重要的结构性和生物地球化学作用,深刻影响森林生态系统中的养分循环、碳贮存和水文生态过程,对维护森林生物多样性、林木更新等具有重要作用。解释其储量特征是研究CWD的基础,但在天山林区尚未有大尺度研究见诸报道,而以往小样方尺度上的研究无法避免空间取样尺度对研究结果的影响和限制。USDA Forest Service和LTER制定的CWD定义规范,将大头直径≥10cm的木质残体界定为粗木质残体(CWD)。CWD的具体类型则采用Harmon and Sexton(1996)进行的规定:倾斜率(偏离垂直方向)雪岭云杉8 hm森林动态监测样地为研究对象,基于样地调查、实验室试验以及数据分析相结合的方法,调查了样地内CWD的储量组成、径级以及分解等级、空间格局等储量基本特征,在此基础上又探讨了CWD储量的影响因子。结果表明:(1)天山雪岭云杉8 hm固定大样地内共有大头直径≥10cm的CWD 936株,主要以枯立木、倒木和树桩的形式存在。天山雪岭云杉为大样地内CWD的单一组成树种。CWD的密度、体积和储量分别为117株/hm,15.13 m/hm,4.52 t/hm,远低于全球针叶林CWD储量的平均值,但处于中国针叶林储量范围的下限。从CWD的组成形态来看,树桩的密度最大,占全部CWD数量的41.03%;但倒木对CWD体积和储量的贡献最多,分别占CWD总体积和总储量的45.41%,52.21%;是天山雪岭云杉林中CWD的构成主体,枯立木在CWD体积和储量中占比最少,仅占20%左右。(2)天山雪岭云杉林内CWD径级分布高度偏向小径级个体,CWD的密度随着径级的增大而急剧减少,呈典型的倒“J”型结构;直径大径级(25%)>中径级(19.4%)。(3)天山雪岭云杉林内全部CWD和枯立木的分解等级总体表现为近似正态分布,Ⅱ、Ⅲ分解等级居多。树桩集中于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分解等级,倒木则没有表现出明显的分布规律。从储量上来看,林内全部CWD的储量主要集中在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分解等级,约占全部CWD储量的85%,Ⅳ、Ⅴ分解等级则仅占15%。天山雪岭云杉林内CWD总体上处于以Ⅱ、Ⅲ分解等级为主的中度分解状态。样地内CWD径级越大,分解程度越高。(4)天山雪岭云杉林中不同类型、不同径级、不同分解等级的CWD空间聚集强度均随尺度增大而逐渐减小,总体上呈现出小尺度下聚集分布、大尺度下随机分布的分布格局。天山雪岭云杉林CWD空间格局主要受到种内关系、干扰及雪岭云杉自身的生物学特性的影响。(5)天山雪岭云杉森林CWD的储量及分布特征的形成受到其自身特性、自然环境、人为干扰历史以及森林发育阶段等多种因素的综合影响。众多环境因子中,土壤因子等对CWD结构特征解释程度则较低,林分密度、郁闭度和海拔则对天山雪岭云杉林CWD结构特征影响显著。本研究在较大研究尺度上量化了天山雪岭云杉林CWD的储量,分析了CWD的分布特征及储量特征影响因子,可为天山雪岭云杉林的可持续发展与经营提供基础科学依据,并可能有助于制定天山森林保育及管理准则。

关键词：粗木质残体储量空间格局影响因子雪岭云杉林