天山云杉是新疆山地森林中,分布最广、蓄积量最大的森林生态树种。天山森林对新疆山地水源涵养、水土保持,以及林区生态系统的形成与维护发挥着不可代替的作用。本文以新疆天山森林生态定位站天山云杉群落为研究对象,通过样地调查,对天山云杉群落物种组成、物种多样性、种群立木级、种群空间分布格局,以及种群天然更新能力等群落结构特征进行了研究。 研究结果表明,该植物区系地理成分复杂。天山云杉群落有维管束植物401种,其中,种子植物47科,194属,393种。菊科、禾本科、唇形科、蔷薇科和毛茛科是该研究区的优势科,占总种数的47.58%。少属科和单属科较多,占总科数的89.36%。温带成分占总科数的44.68%,在区系组成和植被构成中占主导地位。这与本地区所处的气候带、地理位置及地史变迁相一致。干旱荒漠气候使温带的许多成分虽在本区多有分布,却难以形成优势,唯有广布性的大科能以其庞大的种系和适应能力在这种生境恶劣的地域取得优势。 天山云杉群落物种丰富度和多样性指数较低,均匀度、优势度指数较大,其中,乔木层丰富度指数仅为3,而优势度指数达0.6073最大。天山山地天然次生林群落,经过多年竞争、演替,阔叶树被取代,逐步形成了天山云杉地带性顶极群落。一般情况下,海拔2000m以上地区,如没有外因破坏,天山云杉林不易为其他树种所更替。草本植物的丰富度指数、多样性指数、生态优势度指数,在海拔梯度上的变化没有显著变化。 天山云杉种群大小级结构呈正金字塔型,各级均有分布,幼苗占25.37%,储备量丰富。天山云杉存活曲线属Deevey-Ⅲ型,即增长种群。前期死亡率较高,后期较稳定。天山云杉种群表现为聚集型分布格局,但各生长阶段聚集强度略有不同。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级的负二项指数K值均小于1,聚集强度较高。其中,Ⅰ级幼苗K值为0.104最小,表现为强聚集分布。Ⅴ级大树的K值为1.105>1,聚集强度急剧降低。Ⅰ级幼苗到Ⅴ级大树聚块性指标M~*/M值由10.619逐级递减为1.905,种群表现为逐级扩敞趋势。并且Ⅰ级幼苗→Ⅱ级幼苗→Ⅲ幼树的扩散趋势较强。研究结果证实,天山云杉幼苗阶段,受种群繁殖特征和生境异质性的影响,表现为强聚集分布。随树木个体生长,自疏作用和它疏作用不断加强,导致大量林木死亡,聚集强度逐渐减弱,到大树阶段已有向轻度聚集和随机分布发展的趋势。天山云杉幼苗期需要适度的庇荫才能存活,随幼苗的不断生长,对于光照的需求也逐渐增强,到大树阶段,基本需要全光照,若一直处于郁闭林冠下,生长将停滞,甚至死亡。郁闭度大的云杉纯林林冠下更新较差或无法更新,在林窗、云杉疏林地和部分林缘地带天然更新较好。天然更新受多种因素影响,尤其以牲畜的影响较大,造成天然更新能力下降,林分的脆弱性加大,稳定性降低。