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单词 沙地云杉林
释义

【沙地云杉林】
 

拼译:spruce forest in scmdyland
 

沙地云杉林是一个非常特殊的森林生态系统类型,主要分布在我国小腾格里沙漠东部边缘号称八百里“瀚海”的固定沙地上。对于沙地云杉生态以及生理的深入研究,可以揭示其生命活动规律,阐明其适应沙地生境机理,研究其群落和生态系统,为保护好现存的沙地云杉林,建立沙地云杉基因库,扩大造林面积,提供科学依据。对于研究中国东北西部、内蒙古东部草原地带的森林资源与森林发生发展规律,以及三北防护林体系建设,治理中国北方浩瀚的沙漠都具有重要价值。

沙地云杉分布于内蒙古腹地,关于它的归属问题,在植物分类学上一直有争论性。郑万钧在《中国植物志7第七卷》(1979)、《中国树木志》(1986)等著作中,都记载为红皮云杉(Picea koraiensis)。徐文铎(1980)根据大量标本和分布区的对照研究,认为此种云杉是白扦云杉(Picea meyeri),而不是红皮云杉,嗣后引起争议。1992年,徐文铎通过对三种云杉内蒙古沙地云杉以划分为一个独立种更为合适,即将原来发表为白扦云杉的变种新组合改为独立的种——沙地云杉(Picea meyeri Var.mongolica H.Q.Wu)。陈炳浩、陈楚莹(1980)最旱研究了沙地云杉森林群落的净生产量、死物量,乔木层的总生物量,树干、树枝、针叶、球果、根系的生物量;计算了沙地云杉乔木层生物量与幼树、下木、活地被物等各层生物量的比率。他们指出,中小径级林木处于被压状况,森林生产力很低,根系生物量较大,根系适应力强,建议择伐过熟林。

1981年,徐文铎对沙地云杉林的种类组成、结构特征进行了细致的观察研究,阐明了沙地云杉林的分布特点。沙地云杉林主要分布于沙丘的阴坡和半阴坡,阳坡几乎没有分布。主要有两种类型,一是藓类苔草云杉林,一是禾草杂类草云杉林,并认为沙地云杉林的群落演替包括云杉、油松(Pinus tatulacfornis)、兴安落叶松(Larixl dahurica)之间相互演替的进展演替及云杉林被杨桦林取代和云杉林向草原化演替的逆行演替。

1987年,徐文铎模仿沙地生境的条件作了一系列沙地云杉幼苗盆栽实验,基本上弄清了沙地云杉幼苗适应沙地干旱生境的机理,定量地测定其幼苗每年的生长量、干物质累积规律及在各器官的分配情况,并提出相应的数学模型。他指出,一年生的及二年生的植株根生长十分迅速。一年生植株根生长是地上高的4倍多,根干物质是地上部分的1倍多。他认为在沙地上限制植物定居,生长的环境因子主要是水分。沙地云杉适应干旱生境,首先满足根生长,将有限的干物质优先分配给根,保证云杉能够从地下获得足够的水分。叶量干物质的减少,减小叶面积,降低蒸发量,从而协调既要有足够的叶量进行光合作用又要降低水分消耗的矛盾,揭示了沙地云杉能够在严酷的生境中生存并持续发展的部分机理。

1989年,常禹对沙地云杉林的生境进行了研究,绘制了沙地云杉林分布区的坡度图、坡向图、土壤类型图。目前,国家已在沙地云杉林的分布区建立自然保护区,这必将推动对沙地云杉的深入研究。

1991年,徐文铎进行沙地云杉种群结构与动态的研究,探讨在沙地云杉种群中用大小级代替年龄级研究种群结构动态的可能性。他认为,在沙地云杉纯林中种群属于增长型的,而在混有极少量白桦的云杉林中种群基本上处于稳定状态。他用GreigSmith的邻接格子样方法研究种群的空间分布格局及其动态变化,分析造成这种变化的机理。由于沙地云杉种子量大,更新良好,因而幼苗量大,且种子大都散落在母树周围,造成幼苗、幼树、小树、中树的集群分布格局,但由于激烈的竞争导致自疏,密度下降,到大树阶段已变成随机分布格局。在此基础上他提出了云杉更新的几种方式,一是在林冠的阴影处更新;一是在林墙外侧更新。

目前,对沙地云杉的研究工作从个体、种群、群落、生态系统四个层次全面铺开。在个体水平上,主要研究个体的呼吸、光合速率、特性以及各种理化因子,诸如生命必需元素N、P、K及微量元素Mn、Co、Zn、Cu、Ni、Ag、Pb在云杉各器官的累积和运移情况,并阐明土壤中这类物质的含量对云杉生长的影响。对物理因子的研究主要包括气温、降水量、风速、无霜期等气象因子及土壤含水量、土壤腐殖质含量、土壤厚度、pH值、坡度、坡向、海拔等立地因子对云杉生长的影响,组建数学模型,筛选主要影响因子,进而对云杉生长作出预测。种群水平上的研究主要是对不同林型、不同环境条件中的沙地云杉种群进行数量统计,编制生命表、生殖力表,在此基础上建立预测种群动态变化的离散时间模型。对云杉种群生殖生态学的研究,主要是估算生物量在生殖器官及营养器官之间的分配,为合理规划林区密度,控制其生物量的分配,平衡材积生长与提高结实量,营建优良基因库之间的关系。对沙地云杉生物量及蓄积量随年龄变化的研究,主要是运用各种模型模拟其增长过程,找出其生长稳定点,从而为过熟林的择伐、合理抚育、提高森林生产力提供定量标准。对种群的自我调节、自疏过程中密度变化规律的研究,以及经典的-3/2法则在沙地云杉种群中适用性的探讨也正在进行。在群落的水平上进一步研究群落的种类组成、垂直结构、水平结构,预测群落在自然及人为干扰下的演替趋势,探讨人为控制沙地云杉演替方向,扩大造林面积的可能性。生态系统水平上的研究是在综合的高度上研究整个沙地云杉的结构功能、能量流动、物质交换以及内部的协调及适应外界干扰的最大能力,对其稳定性给予预测。

今后的研究重点仍以生态系统为主,在弄清系统结构的基础上探讨组建人工生态系统的方式,使得系统具有最大的稳定性和最高的生产力,有可能将沙地云杉的分布区向其周围沙漠地区扩展,成为治沙的一个模板。通过宏观的及微观的研究论证,最终人们会对沙地云杉种类的归属取得共识,从而使人们对它的认识提高到一个新的高度。

【参考文献】:

1 陈炳浩,陈楚莹.林业科学,1980,16(4):269~278

2 徐文铎.东北林学院学报,1981,2:61~68

3 徐文铎.植物生态学与地植物学丛刊,1983,1:1~7

4 徐文铎,郑元润.应用生态学报,1993,4(1):1~6

(中国科学院沈阳应用生态研究所郑元润博士、徐文铎研究员撰)

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