西藏亚高山暗针叶林是我国森林资源中保存较为完好的天然林之一,对西藏原始林芝云杉林生态系统结构、生物量与生产力、水文效益及养分循环的系统研究,可为揭示西藏亚高山暗针叶林高蓄积量的规律提供科学依据,也进一步丰富我国高海拔地区森林生态系统研究。西藏原始林芝云杉林群落中有53科116属144种植物,其中蔷薇科和菊科为优势科,单种科属植物所占比例较大,温带属占总属的76.14%。群落物种丰富度和多样性指数较低,而均匀度和优势度指数较大,说明该群落处于演替顶级。林分中以中大径级的乔木个体为主,种群处于稳定至衰退型阶段。空间点格局分析表明,在小尺度范围内小径级的云杉个体趋于集群分布,随着树木的生长,乔木个体呈随机分布。林内林窗以大于100 m2的大林窗为主,其形成木以中径级的干折为主。林分更新主要在中林窗中发生,其更新数量是相邻林冠的3.45倍,并且幼树高度增长了1.5倍。西藏原始林芝云杉标准木近80%的生物量集中在树体中下部,86%的根生物量集中在0～0.60 cm的土层中。在水平分布上,枝和叶在开阔空间生物量较高,而根在各方向上无差异。林分的总生物量为367.49 t.hm-2,其中乔木层的比例最大(75.28%),其次为凋落层、下木层、死亡木、灌木层、层间植物(藤本+苔藓)、草本层。在乔木层中生物量分布是干材>树根>树皮>树枝>树叶,并且随着树木的生长,干材和树皮的比例递增,而枝、叶所占比例递减,地上与地下部分比值也在逐渐减小西藏原始林芝云杉林年净初级生产力为10.65 t·hm-2·a-1,其中乔木层生产力最高(46.96%),其次为凋落物、下木层、灌木层、苔鲜层、草本层和层间植物。在乔木层中生产力分布规律为干材>树枝>树叶>树根>树皮。林芝云杉直径与树高生长速度不同步,整个生长过程可分为幼龄期、速生期和速生稳定期,其中速生期可长达100年,加之无病虫毒的发现,导致林芝云杉蓄积量极高。西藏原始林芝云杉林的年降水量为716.4 mm,主要集中在4-9月份。在生长季节中,林冠截留量为338.6 mm,林内穿透水量为316.3 mm,而树干茎流量仅为0.9mm。林下凋落厚度5.0 cm,最大持水率323.13%,有效持水量为92.26 t.hm-2,凋落层由上到下,持水量呈下降趋势。林下土壤随深度增加,容量逐渐增大,而最大持水量、毛管持水量和最小持水量都在逐渐下降,同样土壤毛管孔隙度和总孔隙度也在下降,表明土壤的持水能力随深度的增加而逐渐减弱。大气降水中各养分元素较低,经过林冠之后,SO42-、Zn和Cl-的浓度有所下降,而其它元素增加。经过土壤之后,SO42-、Zn和Fe浓度下降,其它元素的浓度升高。西藏原始林芝云杉林年凋落量为3.40t·hm-2·a-1,其中云杉枝和叶凋落量各占24.3%、26.1%。1年内呈现两个凋落高峰期,分别在生长初期和末期。分解样品袋置于苔藓下方分解速率最快,初始分解速率与环境温度呈正线性相关。凋落叶的分解速率比小枝快,1年后前者失重率比后者高3倍,半衰期分别为1.75年和8.08年。随分解时间的推移,凋落物中K元素含量下降最快,1年后其养分元素含量下降了近1/2,而Ca元素在分解中途含量还相对升高。各养分元素在分解过程中释放量存在明显差异,1年后K元素释放76.36%,而Ca元素仅释放24.01%。西藏原始林芝云杉标准木中干材养分元素含量最低,N、P、K元素在当年叶含量较高。林内土壤层积累的养分最多,但有效利用率仅1-3%。乔木层养分积累主要在干材中,而叶中最少。5种养分元素的积累速率为104.81 kg·hm-2·a-1,排序为Ca>N>K>P>Mg,但在乔木层各器官中各元素积累速率不相同。林分年归还总量达到169.288 kg·hm-2·a-1,其中地上凋落物年归还量最高,其次是地下凋落物,各归还元素的排序为Ca>N>K>Mg>P。西藏原始林芝云杉林中各器官的碳元素含量差异不大。生态系统中碳储量高达305.6 t.hm-2,其中乔木层储量最多,占总量的48.29%,其次是土壤层,占总量的38.31%。林分年固碳速率为3.58 t·hm-2.a-1,其中以乔木层固碳速率最大,占总量的70.57%。