自然保护区内青海云杉与祁连圆柏的种群动态及保护策略研究

引言

青海云杉和祁连圆柏是青藏高原东北部及周边高海拔山区特有的树。它们能留住雨水、减慢地表水流，起到涵养水源的作用；能降低风对土壤的侵蚀，起到防风固沙的作用；还能为很多动植物提供居住和繁殖的地方，在维护生物多样性方面作用很大，别的物种很难代替。自然保护区划定了明确的保护范围，严格限制人为的干扰活动，给这两种树创造了比较稳定的生长环境。不过，由于全球气候变导致气温和降水变化，生长环境被分割成小块，以及树之间争夺资源等原因，青海云杉和祁连圆柏的种群数量和结构还是有明显的波动。研究这两种树的种群变化规律，制定科学的保护办法，是维护保护区生态系统完整的重要工作，也是应对全球环境变化对高海拔森林影响的重要行动，对保障区域生态安全很重要。

1 自然保护区内青海云杉与祁连圆柏的种群动态特征

1.1 种群结构与年龄组成

青海云杉的垂直分层和它争夺光照的方式有很大关系。幼苗时，需要较多的光照。树冠有空隙的地方，透光率能超过 30% ，比树叶密集的林下（透光率 5%-10%) ）高很多。正因为光照不一样，幼苗在树冠空隙处能得到足够能量进行光合作用，长得更快。到了幼树和中树阶段，青海云杉慢慢适应了中等强度的光照，在树林中间形成连续的分布带。这样既不会被上层大树挡太多光，又能利用散射光来生长。成年树凭着高大的树干长在树林最上层，争夺最多的光照。树冠能展开5-8 米宽，形成浓密的遮阳区，对下面的植物光照影响很大。在树木密集的地方，大树的树冠交错在一起，树下光照不够。适当的树冠空隙能改变这种情况。有空隙后，树下温度会上升2-3℃，空气湿度稍微下降，土壤湿度因为蒸发减少而升高。这些小环境的变化对种子发芽有利，还能减少周围植物的竞争，帮助幼苗扎根生长。祁连圆柏的老年树多，这和它的生长特点关系很大。成年树树龄大多超过一百年，树干粗、树皮厚，能抵抗低温和大风。幼树和幼苗只能在岩石缝等特殊地方存活。这些地方能保护它们，减少风雪直接吹打。而且，岩石传热慢，能减小昼夜温差，不让幼苗因为温度变化太大而死掉。祁连圆柏长得很慢，从年生长量就能看出来。幼苗一年长高不到10 厘米，直径增长不到0.5 厘米。从幼苗长到胸径5厘米的小树，要几十年。这种慢生长让它对生长环境的稳定性要求很高。一旦遇到干旱、暴雪等变化，幼苗根吸收能力差，自身养分少，很容易死。两种树的年龄构成不一样，能清楚看到青海云杉靠快速更新占据合适的生长地方，而祁连圆柏靠长得慢、活得久来适应恶劣环境，两者区别很明显[1]。

1.2 空间分布格局

青海云杉成群生长，和它需要水有很大关系。山谷和坡地能聚集雨水，这些地方的土壤含水量比平地多15%-20% ，能满足它蒸腾作用对水的需求。在海拔 2700-3300 米之间，雨水集中，蒸发不多，空气湿度能保持在60%-70% ，为它生长提供了稳定的水分。沟谷底部地下水浅，树根能直接吸收，就算天旱也能正常生长；阴坡阳光照得时间短，土壤里的水蒸发慢，比较湿润，所以青海云杉在阴坡长得更密，比阳坡多。随着海拔升高，雨水虽然多了点，但温度降低，一方面蒸发减少，另一方面也让树根吸收能力变弱。而且风变大，树枝容易被吹伤，这些原因加起来，使得树木越来越少。青海云杉和祁连圆柏的过渡地带宽约500-800 米，在这个地带里，两种树的数量随着海拔变化逐渐变化，这说明它们对水和温度的组合适应得很精细。祁连圆柏能在干旱、土壤贫瘠的地方生长，这和它的身体结构有关。它的叶子像鳞片，面积小，能减少水分蒸发；树皮有很多蜡质，能保住体内的水分。在海拔 3200-3800 米的阳坡、半阳坡，阳光足、温度高，虽然水分蒸发快，但祁连圆柏通过减少蒸发来保持水分平衡。岩石多的地方土壤薄、养分少，但祁连圆柏的根能钻进石缝里吸收水和养分，显示出很强的适应能力。

1.3 种群更新与扩散能力

青海云杉靠种子繁殖，这种方式让它能快速扩大生长范围。它的种子带翅膀，很轻，每粒不到0.1 克，翅膀展开有1-2 厘米长。风一吹，能飘到几公里外。每年秋天种子成熟后，借着西风，从树周围向四周散开，像下雨一样落下很多种子。种子发芽需要土壤湿度在 20%-30% ，温度在10-15℃。春天雪化后和夏天雨水多的时候，很容易满足这些条件，所以发芽率能超过 60% 。但幼苗的根浅，只在地表20 厘米内生长，周围其他植物的根会和它抢水、抢养分。如果落叶太厚，超过 5 厘米，会挡住幼苗的根扎进土壤，导致幼苗活不下来。在人为干扰少的原始森林里，周围植物长得不茂盛，落叶分解速度适中，能给幼苗适当的覆盖和养分，所以自然更新得比较好。祁连圆柏的种子特点让它繁殖得慢。种子皮厚，虽然能保护种子，但也让水不容易渗进去，胚胎也难激活。种子需要冬天冻一冻、春天雪水化了湿润一下，才能打破休眠，这个过程通常要1-2 年。它的种子重，每粒约0.3 克，又没有帮助扩散的结构，主要落在母树周围3-5 米内。祁连圆柏的无性繁殖能力在恶劣环境中能帮它活下去。树干受伤后，根部储存的养分能促进新枝长出来，新枝比种子长出来的苗长得快30%左右，能很快占据原来的位置。但这种繁殖方式只在母树附近，不能像种子那样扩散到新的地方，所以整体扩散得慢，十年通常扩散不超过 100 米。两种树的繁殖和扩散方式，反映出它们长期适应各自生长环境的结果，也决定了它们种群扩大的潜力和范围[2]。

2 制约青海云杉与祁连圆柏种群稳定的因素

2.1 环境变化的影响

气候变暖是全球性的情况，它让自然保护区里的温度分布发生了明显变化。这种变化直接影响青海云杉的生长环境，让适合它生长的海拔变高了。原来生长在低海拔的青海云杉，因为环境不再合适，长得变慢了，生病生虫的情况也变多了，影响了树林的健康。冬天的雪下得少了，这也是环境变化的一个表现。这让土壤在冬天存的水不够多，到了春天，青海云杉和祁连圆柏的幼苗要发芽生长时，就会遇到缺水的问题。缺水会严重影响幼苗的生长，进而影响整个种群的自然更新。极端天气出现得越来越频繁，对这两种树的影响很大。夏天暴雨容易引发滑坡、泥石流，这些灾害会毁掉大片树林，让很多树死亡。春天晚来的霜冻会冻伤祁连圆柏的新枝，新枝是进行光合作用的重要部分，受伤后祁连圆柏制造养分的能力会下降，影响它的生长。长时间的环境变化还会改变土壤的性质，比如土壤的酸碱性、含有的营养多少等都会变。这会打破土壤里养分的循环平衡，让树得不到足够且合适的营养，进一步影响树的生长速度和质量。

2.2 生境碎片化与干扰

自然保护区周围人类活动越来越多，修的路、建的围栏等，像一道道墙，把青海云杉和祁连圆柏的生长地分成了一个个孤立的小块。这样一来，不同地方的树之间没法进行基因交流，近亲繁殖的可能性变大了。近亲繁殖会让树的种类变得单一，降低它们适应环境变化的能力。有些地方放牧太多，对这两种树的生长和更新不好。牛羊会啃食幼苗和小树，直接影响它们的生长。同时，过度放牧会破坏树下的植被，让土壤失去保护，更容易被雨水冲刷，造成土壤流失。土壤流失会让土壤变贫瘠，结构被破坏，进一步影响树的更新和生长。旅游活动虽然受到一定限制，但还是会带来一些人为影响。垃圾会污染土壤和水，踩踏会直接伤害树木和树下的植物。特别是在这两种树集中生长的核心景区，频繁的人类活动会改变树生长的小环境，比如光照、湿度、土壤温度等都会变。这些变化会让树长得没那么旺盛，生长速度变慢，甚至停止生长。生长地被分成小块还会降低整个生态系统的抗干扰能力。原本完整的生态系统自我调节和恢复能力较强，而被分割后，生态系统结构变简单，功能变弱。

2.3 种间竞争与生态位重叠

在青海云杉和祁连圆柏生长区域的交界处，两种树的生长空间相互交叉，对光照、水分、养分等资源的争夺很激烈。青海云杉长得快，能很快占据空间，而且它的树荫很密，会改变周围的光照情况，这会抑制旁边祁连圆柏幼苗的生长，限制祁连圆柏在这个区域的发展。相反，祁连圆柏在干旱环境中更能适应生存。当环境干旱时，祁连圆柏能较好地维持生长，而青海云杉的生长会受到一定影响，这可能会让祁连圆柏占据更多空间，压缩青海云杉的生长范围，改变两种树的分布情况。树下的其他植物和这两种树也存在竞争，这同样会影响它们的更新。长得茂密的草会和青海云杉、祁连圆柏的幼苗争夺土壤里的水分、养分和空间，让幼苗得到的资源减少，生长受限制。有些爬藤植物会缠在小树上，不仅争夺光照，还会挤压小树的树干，阻碍小树生长。树种之间的竞争不平衡会对整个树林的结构产生不好的影响。当一种树在竞争中占据绝对优势时，会导致这种树在树林中占主导地位，树林的结构变得简单。结构简单会让生态系统的功能变得单一，影响生态系统的稳定，降低它抵抗外界干扰和保持自身平衡的能力。

3 青海云杉与祁连圆柏种群的保护策略构建

3.1 生境保护与修复

划定核心保护区域，要考虑两种树的分布情况和对环境变化的敏感程度。可以用地理信息系统技术，划出三级保护圈。核心圈要把青海云杉和祁连圆柏长得集中的地方，以及它们自然更新的主要区域都包括进来。核心圈要完全封闭管理，除了必要的科研和监测，不准任何人进去，车辆不能开，也不能露营、野炊。在核心圈周围设物理屏障，装智能监控设备，保证原始生长环境不被打扰。缓冲圈在核心圈外面，管理稍微松一点。可以在里面做一些科研考察和生态监测，但要先向管理部门申请，经过批准才能进行，而且要限定活动的范围和时间，不能影响树的生长。外围圈主要起缓冲作用，可以搞一些强度低的生态教育活动，但要严格控制参加的人数和活动次数，保证生态环境稳定。针对生长地被分成小块的问题，建生态廊道要尽量贴近自然。廊道的走向要根据地形、地势和两种树的分布来定，最好利用现有的树林、山谷等自然通道连接，减少对原来生态系统的影响。廊道的宽度要能让两种树扩散生长，青海云杉的廊道不能窄于 50 米，祁连圆柏的不能窄于 30 米。廊道里种的本地树，要选和这两种树能一起生长的，比如忍冬、沙棘，形成多层植被，方便种子传播和动物移动。在集水的地方周围种耐旱的草，减少水分蒸发和土壤流失。清除外来入侵物种要长期监测和治理。经常检查植物情况，认出薇甘菊、紫茎泽兰等外来有害植物和厉害的杂草。治理时，用人工拔和生物防治的方法，不要用化学药品，以免污染原来的生态系统。对已经长得很多的入侵物种，分阶段清除：先不让它们扩散，再慢慢换成本地植物，恢复生态平衡，让青海云杉和祁连圆柏能更好地更新生长[3]。

3.2 种群调控与人工辅助

调控树的数量要根据两种树的生长特点和树林的实际情况来定。青海云杉长得太密的地方，砍伐的数量要控制在 20%-30% 。砍的时候，先把长得差、生病生虫以及影响周围树生长的去掉，留下健康的、长得好的树，让树林密度合适。砍树时不要大面积破坏林地，一棵一棵地砍，尽量不影响树下的植物和土壤。弄出的林窗大小在10-20 平方米合适，这样既能有足够的光照让幼苗发芽，又不会因为窗口太大导致水分流失和杂草疯长。针对祁连圆柏老年树多的情况，人工育苗要建标准的育苗基地。采种子要选长得壮、没病没虫的成年树，在果实成熟还没掉的时候采，保证种子饱满、能发芽。处理种子用层积催芽法，把种子和湿润的河沙按比例混在一起，放在低温的地方保存，打破种子的休眠，提高发芽率。育苗时要模仿自然生长环境，控制好育苗土的酸碱性和养分，保持合适的温度和湿度。育出的幼苗要长2-3 年，长到一定大小再移栽，提高在野外的成活率。定向补种要根据祁连圆柏的分布，选合适的地方。最好在岩石缝、坡地等自然更新难但适合它生长的地方补种，每平方米种1-2 棵，不要太密，避免争夺资源。补种时要保护好幼苗的根，带着土球移栽。种好后，要适当遮荫、浇水，直到幼苗适应野外环境。同时，在补种的地方围上围栏，防止野生动物啃食和人为破坏。建种子库要能长期保存种子，用低温冷库存种子，温度控制在 - 18℃左右，湿度保持在 40%-50% 。要经常检查种子的活力，及时更新，保证种子的基因完整。采种子要在不同海拔、不同树林的树上采，避免基因单一。采的种子要详细记录采的地方、时间、母树的特点等，建完善的档案，为树群恢复提供可查的种子材料。在自然更新难的地方，用容器苗种树时，要选适合两种树生长的容器和土壤配方。青海云杉的容器苗要用透气好的无纺布容器，土壤用腐叶土、珍珠岩、蛭石按比例混合；祁连圆柏的容器苗要多加些砂石，让土壤排水好。

3.3 监测与协同管理

建长期的监测体系，要包括地面监测和遥感监测。地面监测要设固定的样地，样地大小根据树的分布来定，青海云杉林的样地20 米×20 米，祁连圆柏林的10 米×10 米。每个样地分成几个小方块，定期查树的胸径、高度、树冠大小等生长情况，记录幼苗、小树的数量和生长状态。同时，监测土壤的温度、湿度、养分和树下植物的情况。每季度至少全面查一次，遇到特殊天气后，要多查几次，及时掌握树群的变化。遥感监测要利用高分辨率的卫星图片和无人机拍照，定期了解保护区内植物的覆盖情况、树林结构等。通过分析图片，看出青海云杉和祁连圆柏的分布变化，监测森林里的病虫害和火灾等灾害。把遥感数据和地面调查的数据结合起来，建树群变化模型，模拟不同环境下树群的生长趋势，提前发现可能出现的问题，为保护决策提供科学依据。保护区管理部门和科研机构要经常合作，建立固定的合作机制。成立联合研究小组，一起研究这两种树的生长规律、繁殖方式、抵抗恶劣环境的能力等。定期开学术研讨会，交流研究成果和保护经验。

4 结语

自然保护区内青海云杉与祁连圆柏的种群动态是生态系统健康状况的重要指示器，其保护工作需要兼顾物种自身特性与生态系统整体平衡。 调控、 长期监测管理等措施，可有效缓解环境变化与人为