白龙江高山林线木本植物组成与地被物和土壤持水特性.pdf

第 卷第期 年月贵 州 林 业 科 技G u i z h o uF o r e s t r yS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yV o l ,N o J u n,白龙江高山林线木本植物组成与地被物和土壤持水特性黄旭东,杨永红,曹秀文,刘锦乾,王飞,(甘肃省白龙江林业科学研究所,甘肃 兰州 ;甘肃白龙江森林生态系统国家定位观测研究站,甘肃 舟曲 )摘要:高山林线是植被生态脆弱区,也是植被过度敏感区,对高山林线的研究一直是众多学者研究的焦点之一,因研究的地域、海拔、环境、气候、对象等的不同,导致不同高山林线区域物种组成,水源涵养功能等差距较大.本研究以甘肃省白龙江高山林线为研究对象,通过对该区域木本植物组成与地被物和土壤持水特性分析,结果显示:高山林线不同海拔区域物种组成不同,随着海拔的升高,物种组成呈增加的趋势;高山林线不同区域土壤和地被物持水特性不同.关键词:高山林线;木本植物;地被物;土壤;持水特性中图分类号:S 文献标识码:AW o o d yp l a n t sc o m p o s i t i o na n dw a t e rh o l d i n gc h a r a c t e r i s t i c so fg r o u n dc o v e ra n ds o i l i nt h ea l p i n e t i m b e r l i n eo fB a i l o n gR i v e rHUANGX u d o n g,YAN GY o n g h o n g,C AOX i u w e n,L I UJ i n q i a n,WANGF e i,(I n s t i t u t eo f f o r e s t r yS c i e n c e,B a i l o n g j i a n gF o r e s t r yM a n a g e m e n tB u r e a uo fG a n s uP r o v i n c e,L a n z h o u ,C h i n a;G a n s uB a i l o n g j i a n gN a t i o n a lF o r e s tE c o s y s t e mR e s e a r c hS t a t i o n,Z h o u q u ,C h i n a)A b s t r a c t:A l p i n e t i m b e r l i n e i so n eo f t h em o s t e c o l o g i c a l f r a g i l ea n do v e r l ys e n s i t i v ea r e a s i nt h ev e g e t a t i o nc o v e r a g e s H o w e v e r,m o s tp r e v i o u sr e s e a r c ho fa l p i n et i m b e r l i n ec a nv a r yg r e a t l yi nt h er e g i o n,a l t i t u d e,e n v i r o n m e n t,a n dc l i m a t e T a k i n gt h eB a i l o n gR i v e r i nG a n s ua l p i n et i m b e r l i n ea st h er e s e a r c ho b j e c t,t h i ss t u d ya i m s t oe x p l o r et h er e g i o n a lw o o d yp l a n t sc o m p o s i t i o na n dw a t e rh o l d i n gc h a r a c t e r i s t i c so fg r o u n dc o v e r a n ds o i lm o i s t u r e T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e s p e c i e s c o m p o s i t i o nw a sd i f f e r e n t a t t h ev a r i o u s e l e v a t i o n so f t h e a l p i n e t i m b e r l i n e S p e c i f i c a l l y,t h e s p e c i e s c o m p o s i t i o nw a s e n h a n c e ds i g n i f i c a n t l yw i t ht h e i n c r e a s e i nt h ee l e v a t i o n S o i l a n dg r o u n dc o v e ra l s os h a r e dt h ed i f f e r e n tw a t e rh o l d i n gc h a r a c t e r i s t i c s i nt h ed i f f e r e n tr e g i o n so f t h ea l p i n e t i m b e r l i n e K e yw o r d s:a l p i n e t i m b e r l i n e;w o o d yp l a n t s;g r o u n dc o v e r;s o i l;w a t e r f e a t u r e高山林线(a l p i n e t i m b e r l i n e)是山地垂直带高山植被的分界线和生长型发生急剧变化的地段,是划分高山区景观类型的一条重要生态界限,具有许多独特的性质,被认为是对气候变化反映最收稿日期:基金项目:甘肃省林业科技项目(k j );甘肃省林业科技项目(k j );甘肃省林业科技项目(k j )第一作者简介:黄旭东(),男,本科,工程师,主要从事林业生态研究.Em a i l:q q c o m通信作者简介:杨永红(),男,本科,高级工程师,主要从事林业土壤研究.Em a i l:q q c o m期黄旭东,等:白龙江高山林线木本植物组成与地被物和土壤持水特性敏感的地区之一,是全球气候变化理想的监测器.由于人类活动的影响,大气中C O浓度已由工业革命前的 p p m增加到 年的 p p m,且呈现加速的趋势,地表年均温也上升了 ,以目前C O排放速率计算,全球平均气温将升高 ,高山林线作为对气候变化反映最敏感的地区之一,对它的研究已经成为全球气候变化研究的热点内容之一,由于极端的环境条件,高山林线生物类群均处于相对复杂的临界状态,是典型的生态系统脆弱区,目前,对高山林线群落的分布格局、生物多样、生理特征及生态适应对策等有了较为深入的研究 .高山林线一般是一条介于郁闭森林与树线之间的过渡地带,此处所指的郁闭森林是以长势良好、树高m、树冠对称的树木为界,树高不足m的为树线,也是乔木生长上限.虽然我国有很多高山林线发育,但因高山林线研究工作的难度很大,高山林线生态方面的研究工作仍然很薄弱.地被物介于地表植物基部与土壤表层之间,由植物的枯枝落叶在地表形成的有机物层,在植物的生长过程中保持土壤水分含量、积累地表营养物质,有着重要的生态学功能.降雨经过林冠截留,汇集到地被物表面,通过地被物渗透到土壤,形成植物地被物土壤有机结合体,土壤水分含量影响植物区系分布.高山林线因所处的地理位置特殊,植物分布对土壤和地被物水分要求更为敏感.森林地被物和土壤在森林生态系统中发挥重要角色.地被物的储量、养分特征以及土壤的持水特性等方面的研究都表明其深刻影响着森林生态系统功能 .通过探究白龙江高山林线木本植物组成与地被物和土壤持水特性的研究,加强对该区域的功能认识和原地保护,对提升甘肃南部高山林线生态功能具有重要意义.材料和方法 研究区概况研究区位于甘肃省白龙江高山林线区域,白龙江地处青藏高原东北边缘(E,N),发源于甘肃省甘南藏族自治州碌曲县与四川若尔盖县交界的郎木寺,属于长江支流嘉陵江的支流,流经地域广、落差大,河道全长 k m,属典型的西南高山地形,温度、降水等具有垂直梯度和水平差异.高山林线区域地处高海拔,森林自然分布具有明显的垂直分布,自上而下分别是裸岩、苔原、灌丛、杜鹃冷杉林、针阔混交林,针阔混交林属于采伐后逐渐形成的次生林带;土壤多属于暗棕色森林土,土壤厚度在m以内,表层多石砾;年降水量多集中在 月,年平均空气相对湿度,无霜期 d .研究方法 样地设置及方法高山林线区域株高m的区域为树线区域,树线以上为苔原带,树线以下为针阔混交林,采用典型样方调查法,在不同区域设置 m m的标准地样方,对每个样方采用G P S定位坐标、海拔,调查坡面、坡向、层盖度、层高度以及周围的植物,调查植物种类、高度、基径、冠幅、物候期、生活力等因子.土壤样品采集和水文特性的测定各样方中随机布设处点挖掘土壤剖面,用环刀分别取 c m、c m原状土壤带回实验室,各指标处理方法为 ,其他指标参照森林土壤水分物理性质的测定标准(L YT ):Wt Pth;Wc Pch;Wo Poh.式中:Wt为土壤最大持水量;Pt为土壤总孔隙度;h为土层厚度;Wc为土壤毛管持水量;Pc为土壤毛管孔隙度;Wo为土壤有效持水量;Po为土壤非毛管孔隙度.地被物的采集和持水能力的测定在样方中随机布设个 c m c m的小样方,收集地被物,将收集的地被物带回实验室称重,然后在 的下烘至恒重,然后称其干重.主要计算公式分别为 :WMMd;R(MMd)/Md ;Whm a xM Md;Rhm a x(M Md)/Md ;Rsm a xRhm a xR;Ws v(Rhm a xR)Md.式中:W为地被物自然含水量;Wh m a x为地被物最大持水量;Ws v为地被物有效拦蓄量(t/h m);贵州林业科技 卷M为地被物自然状态下的储量(鲜储量);Md为地被物单位面积储量(干储量);M 为地被物吸水饱和单位质量(t/h m);R、Rh m a x、Rs m a x分别为地被物自然含水率、最大持水率和最大拦蓄率();为有效拦蓄系数,最大拦蓄率最大持水率平均自然含水率;最大拦蓄量最大拦蓄率蓄积量;有效拦蓄率 最大持水率平均自然含水率,为有效拦蓄系数.本文在查阅文献的基础上,结合甘肃省白龙江生态观测站气象数据,阐述白龙江高山林线区域植被特征和土壤以及地被物的水文特性,为甘肃南部高山林线研究提供理论依据.结果与分析 白龙江林区高山林线植物特征和气候特征调查区域内共有木本植物 种,隶属 科 属,主要以双子叶植物为主,其有科 属 种;裸子植物科,分别是松科(P i n a c e a e)和柏科(C u p r e s s a c e a e),乔木科属,常绿乔木科属,灌木科 属,常绿灌木种,落叶性灌木为种.高山林线不同区域植物物种组成不同.苔原带有木本植物 种,隶属科 属,主要有柏木(C u p r e s s u sf u n e b r i s)、甘 肃 小 檗(B e r b e r i sk a n s u e n s i s)、唐古特瑞香(D a p h n et a n g u t i c a)、金露梅(P o t e n t i l l a f r u t i c o s a L)、花 楸(S o r b u s p o h u a s h a n e n s i s)、冷 杉(A b i e s f a b r i)、高 山 柳(S a l i xc u p u l a r i s)、高山杜鹃(R h o d o d e n d r o n l a p p o n i c u m)、高山蔷薇(R o s at r a n s m o r r i s o