青海云杉（Picea crassifolia Kom.）是我国西北特有树种，是祁连山山地针叶林-青海云杉林的建群种。青海云杉林在涵养水源、调节径流、保持水土、净化空气、固碳和维护干旱区生态平衡方面起着重要的作用，山区森林植被的动态变化对流域水资源稳定、经济发展和生态环境建设有直接影响。本研究以森林生态学、土壤学、树木年代学的理论为基础，选择黑河流域上游山区典型林区，通过大量的野外调查实验，应用树木年轮技术和稳定碳同位素技术，并结合当地气象资料分析研究了祁连山中部青海云杉林的种群结构、动态，个体生长过程与水分利用状况，探讨了森林土壤碳氮分布特征，以及青海云杉和祁连圆柏叶片δ13C的海拔响应机理等方面的内容。获得如下结论： 1青海云杉个体生长规律与水分利用效率 青海云杉个体生长过程表现为1～15 a直径和材积生长极其缓慢，直径连年生长量在16～50 a达到最大值，而直径平均生长量则在51～100 a达到最大值；材积连年生长量在51～100 a到最大值，材积平均生长量则在100 a后达到最大值。低海拔调查样地树龄多在120 a以下，说明青海云杉正处于速生期。此外，不同海拔高度处的青海云杉个体生长过程不尽一致，主要是海拔变化所引起的环境条件的变化所致。 生长于不同海拔高度处的3棵青海云杉在整个生长期WUE（水分利用效率）的趋势不尽一致，生长于高海拔处青海云杉个体1～15 a的WUE最低，16～50 a的WUE逐渐升高，51～100 a达到最大，100 a后WUE又逐渐降低。而生长于中海拔和低海拔处青海云杉个体在整个生长期（60 a和55 a）的WUE呈下降趋势，其中40～50 a的WUE比1～10 a的WUE分别下降了7．03%和5．49%。 2青海云杉和祁连圆柏叶片δ13C的海拔响应 两种乔木叶片δ13C值与海拔显著正相关（P<0．0001），与年均温显著负相关（P<0．0001），与年均降水量显著正相关（P<0．0001）。阳坡树种祁连圆柏叶片的δ13C值显著高于同海拔阴坡树种青海云杉。祁连圆柏叶片δ13C值与土壤含水量（P<0．0001）、叶片含水量（P=0．01）和叶片碳氮比（C/N）（P<0．0001）显著正相关，与叶片全氮显著负相关（P<0．0001）。而青海云杉叶片δ13C值与土壤含水量、叶片全氮、叶片碳氮比和叶片含水量不相关。 3青海云杉种群结构与动态变化 青海云杉种群径级结构表现为典型的反J型；年龄结构表现为金字塔型，属于扩展型种群；种群密度随径级和年龄增大而下降，种群生物量则随年龄增大而增加，呈偏正态分布。静态生命表反映了青海云杉种群在形成初期的1～10 a和生长发育的30～50 a分别经历了强烈的环境筛选和竞争自疏，51～140 a种群基本稳定。青海云杉种群存活曲线介于DeeveyⅡ型和DeeveyⅢ型之间，表明祁连山中部青海云杉种群处于发展时期。 4青海云杉林土壤碳氮分布特征及影响因子 祁连山中段北麓山体垂直带阴阳坡表层土壤有机碳、全氮含量随海拔上升均呈显著增加趋势，阴坡显著高于阳坡。土壤有机碳、全氮含量受海拔、坡向、土壤含水量、植被类型等因素的影响，使其在空间上存在较大的变异，有机碳平均含量为（8．07±0．45）%，变异系数为45．78%，全氮平均含量为（0．63±0．02）%，变异系数为26．54%。主要植被类型土壤有机碳含量：高山灌丛草甸>青海云杉林>高山草甸>祁连圆柏林，全氮含量：高山灌丛草甸>高山草甸>青海云杉林>祁连圆柏林。阴阳坡土壤有机碳、全氮含量均与土壤含水量、年均降水量呈显著正相关，与土壤pH值、年平均气温呈显著负相关，阴阳坡土壤有机碳含量均与全氮含量呈显著正相关关系。主成分（PCA）分析表明，年均温、年均降水量和土壤含水量是影响土壤有机碳含量的第一主成分，土壤全氮是第二主成分，累计解释率为71%。