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 哀牢山亚热带森林生态系统研究站

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科技成果
 

      20多年来,哀牢山站在国家自然科学基金、云南省自然科学基金和中国科学院等各机构的大力支持下,完成了当地森林生态系统的本底调查,并开展了亚热带中山湿性常绿阔叶林生态系统的结构与功能、亚热带山地森林的生物区系地理成分、退化山地生态系统的恢复与人工林优化模式等方面的14项研究。涉及气候、土壤、植物、动物、微生物等学科内容,积累了丰富的基础资料。据不完全统计,从建站到目前为止,有关研究人员已在国内外学术刊物上发表了近200篇学术论文(其中包括10篇SCI收录的论文),出版了《云南哀牢山森林生态系统研究》论文集和《哀牢山森林生态系统研究》专著各1部。 

      哀牢山站刘文耀研究员主持的《山地湿性常绿阔叶林附生植物生态学效应机制的研究》项目,获得云南省人民政府颁发的2004年度云南省自然科学二等奖。
 
主要研究创新点和成果归纳成以下几方面:

A、哀牢山亚热带常绿阔叶林的本底调查
通过1982—1985年的本底调查,首次全面地揭示了哀牢山北段亚热带常绿阔叶林区域的植物、动物群落组成和分布特征,表明中山湿性常绿阔叶林的区系成分以中国喜马拉雅成分为主、以西南特有种为代表、并与热带东南亚北缘成分共同组成,强烈地表现出与中国喜马拉雅南部和热带东南亚北部山地的亲缘关系。同时系统地描述了我国西部亚热带山地常绿阔叶林这一代表类型的群落结构、及其气候和土壤的分布特征、以及地理环境因子对群落分布的影响规律。

B、森林养分元素循环周期、水分动态特征
通过对中山湿性常绿阔叶林凋落物和元素积累规律的研究,发现这一森林中各元素的循环周转期分别为:碳69年、氮29年、磷46年、钾48年、钙38年、镁31年、锰19年、铝60年和铁184年,说明养分元素在这一生态系统中的循环周期相对较长。由于树干上附生有厚而密的苔藓层,影响到了树干茎流的化学成分组成,与没有苔藓层的树干茎流比较,N, NH4+-N, Mg, Na和SO42--S的含量增加了,而NO3--N,K, P和Ca的含量几乎消失。在输入森林的雨水量中,大约有1/3的水分通过蒸散作用进入大气,约有2/3的水量在生态系统内参与各种途径的迁移。林冠对降雨的截流率为12.95%,穿透雨占降雨量的81%,树干茎流占0.2%。森林的枯枝落叶层持水量为66 t/ha,雨水降落后进入土壤的水量为6762 t/ha,山地黄棕壤的最大持水量为4523.2 t/ha,常年持水量为711.7 t/ha,土壤层非毛管孔隙的持水量为87.7 t/ha,可以看出,这一生态系统内的水分循环强度较大,其土壤涵养水分的能力也较强。

C、森林物候特征
在中山湿性常绿阔叶林中,几乎全年都有植物开花、结果,所有坚果类植物及滇木荷的果实并不在当年成熟,而是到第二年夏秋季成熟,这显然与森林生长的山地环境密切相关。林中除部分落叶树种有明显的冬季休眠外,所有的常绿树种均无明显的落叶期。对于树木开花期的诱导,光照和温度具有同等重要的作用,但在萌动—展叶期,降雨量和光照则起主导作用。这里共有暖温性、温性及温凉性3种物候生态型,且以暖温性物候生态型为主。总体来看,其物候节律与温带森林不同,而与热带森林相近。

D、森林动态特征
对哀牢山主要森林类型动态规律的研究发现,旱冬瓜疏林、云南松疏林和滇山杨林(次生林)土壤种子库的储量高于中山湿性常绿阔叶林;草本植物在上述4类森林的各土壤种子库的生活型组成中均为优势成分,但随着演替的进展,草本种类所占比例则有所减少,乔木、藤本种类增多。山顶苔藓矮林的土壤种子库储量远高于上述4类森林,尽管其种子库内的物种数量最低,并且此类森林种子雨的输入量也远高于中山湿性常绿阔叶林和滇山杨林的种子雨输入量;各样地旱季输入的种子种类多于雨季。中山湿性常绿阔叶林在雨季初期有一个种子萌发的高峰期,但由于雨季连续的雨水冲蚀、动物取食等原因,新萌幼苗的死亡率也非常高;多年生的乔、灌木幼苗在一年内的高度生长变化不大。林窗内的乔木幼苗密度、物种多样性远高于林冠下,许多乔木的幼苗只出现于林窗内。这些结果反映了此类森林生态系统动态研究的最新进展。

E、附生植物研究
首次对哀牢山自然森林中附生植物的生态学效应进行研究,发现林冠附生物不仅能够捕获大气中的营养物质,而且还能选择性地吸收和释放营养元素;通过对林冠附生物分解的研究,发现附生物的分解速率表现为前期快,后期慢的特点;附生植物中木质素和P的含量是决定其分解速率的关键因子。这些研究结果被国外学者称为是近年来在林冠生态学研究中具有创新意义的发现,并认为对其它地区类似的研究有重要的借鉴的作用。

F、动物群落研究
1.在哀牢山徐家坝地区共记录了两栖动物17种,根据它们的生境条件可将其分为两个不同的群落,即溪流型群落和静水型群落,前者由12个种组成,代表了原生性的环境。后者由7个种组成,代表着次生性的环境。
2.对当地鸟类的研究结果表明,哀牢山中山湿性常绿阔叶林区的鸟类群落成分以留鸟居多,但它们具有季节性垂直迁移的特征,与当地山区的立体气候相对应。鸟类群落的组合动态表现出食虫鸟类与食植物浆果、种子鸟类的季节性更替,与它们食物来源的季节性变化相关。
3.在哀牢山中山湿性常绿阔叶林中共记录了8种鼠形啮齿类动物,其中中华姬鼠为优势种。中山湿性常绿阔叶林的啮齿类动物个体密度明显高于热带山地雨林,但生物量平均值却无明显差异。对于铗捕小兽的元素含量来说,除了氮元素之外,其他元素都表现出种间差异。

G、植物群落类型与气候带的不协调
按气候学指标划分,哀牢山亚热带常绿阔叶林区域属于暖温带气候,但按照植被的地带性类型划分,该区属于亚热带森林气候,从而形成了气候带与植被带的不协调。研究结果发现,当地的地温年均值比气温年均值高2.55—3.03℃,地积温比气积温全年高出900—1100℃,这一气候现象揭示了当地气候带与植被带不相吻合的原因。

H、植被垂直变化与山地气候特征
调查发现,哀牢山东西坡的植被垂直分布具有明显差异,具体表现为:东坡:干热河谷植被(910-1300米)—半湿润常绿阔叶林及云南松林(1300-2400米)—中山湿性常绿阔叶林(2400-2600米)—山顶苔藓矮林(2600-2700米);西坡:季风常绿阔叶林及思茅松林(1140-2000米)—中山湿性常绿阔叶林(2000-2600米)—山顶苔藓矮林(2600-2700米)。其原因主要是由于迎风的西坡存在着明显的逆温层(特别是干季)、而东坡则存在明显的焚风效应,导致了东西坡植被的垂直分布差异。

I、气候分界订正
一般认为,哀牢山是东南季风和西南季风的分界线,但通过研究发现,哀牢山东西坡的风向差异是由于局部地形引起的,其分界线应在104°E处,与昆明准静止锋的平均位置相近。

J、林窗边缘效应
对中山湿性常绿阔叶林林窗边缘不同热力作用面的研究发现,森林的林窗边缘存在着一个垂直热力作用面(壁面),其热力强度在森林小气候的研究中是不可忽视的,乃是林窗区域一个新的热力作用面,在森林植被的更新过程中具有潜在的生态学意义。

K、土壤特征
哀牢山中山湿性常绿阔叶林下的土壤是黄棕壤,但它是在亚热带山地上由于海拔升高形成的,与水平地带上出现的黄棕壤还有所差别。与安徽金寨和南京水平带的黄棕壤比较,哀牢山山地黄棕壤的土壤有机质含量和阳离子交换量明显高于水平地带的黄棕壤,说明山地黄棕壤的土壤胶体吸附阳离子的能力较强;由于腐殖质酸的影响,山地黄棕壤的酸度也高于水平地带的黄棕壤。

L、新种(亚种)发表
到目前为止,已发表新种或新亚种6个(哀牢蟾、景东齿蟾、高山掌突蟾、蟾腹斑掌突蟾、景东树鼠、猪尾鼠景东亚种)。

 

欢迎国内外的科学家到哀牢山站来开展研究工作。

联系地址: (1)  676209  云南省景东县太忠乡徐家坝哀牢山生态站

           (2)  650223   昆明市学府路88号中国科学院版纳植物园昆明分部

      联系电话: 0879-6386140(哀牢山生态站)  0871-5179560(昆明)

      E-maail:  lyh@xtbg.ac.cn     
 

 

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