芦芽山林线华北落叶松径向变化季节特征

利用点状树木径向变化记录仪对芦芽山林线树种华北落叶松树木茎干的径向变化进行了一年的连续观测,分析了华北落叶松茎干径向日变化规律及茎干累积变化的季节动态。结果表明:华北落叶松茎干日变化在温暖季和寒冷季存在着相反的变化模式。在温暖季,茎干径向日变化归因于空气温度导致树木蒸腾作用强度的日变化而使茎干组织水分发生变化;在寒冷季,茎干径向日变化主要是因为空气温度通过热力学原理导致的"茎干冻融作用"。华北落叶松年内茎干径向变化存在4个不同阶段:1)春季茎干水分恢复期,2)夏季茎干快速增长期,3)秋季茎干脱水收缩期,4)冬季茎干相对稳定期。在不同阶段,影响华北落叶松茎干径向变化的环境因子并不一致。土壤温度为生长季中控制华北落叶松茎干径向生长的主导因子。

羊草草原植被不同演替阶段土壤鞘翅目昆虫群落特征

2007年6月、8月、10月对吉林省羊草草原植被不同演替阶段的土壤鞘翅目昆虫进行调查,共获取土壤鞘翅目昆虫19科,1 670只,优势类群3类:步甲科、隐翅甲科、象甲科幼虫,其中象甲科幼虫为广布类群。不同演替植被生境中土壤鞘翅目昆虫在类群及数量组成上存在明显差异,其垂直分布具有明显的表聚性。土壤鞘翅目昆虫群落多样性指数(H′)表现为:羊草群落>羊草+虎尾草群落>虎尾草群落>碱蓬群落,这与植被演替进程密切相关。不同演替阶段植物群落中土壤鞘翅目昆虫个体数、类群数及多样性指数(H′)均存在明显的季节变化,除虎尾草群落外,个体数在8月份达到最大值。灰色关联分析结果表明土壤鞘翅目昆虫受土壤含水量、pH、土壤有机质等土壤环境因子的影响明显。

近46年来东江流域降水变化趋势分析

运用非参数检验Mann-Kendall方法对东江流域近46年来降水变化趋势的时空特征进行分析,结果表明:近46年来东江流域年降水量呈现出增加趋势,但未达到显著性水平,增加速率为16.02mm/10a;流域年降水日数表现为不显著的减少趋势,递减率为0.51d/10a,6月份降水日数的显著减少对全年降水日数的减少趋势贡献率最大;流域年平均降水强度总体变化趋势不明显,变化率为0.16mm/d.10a,其中7月份增强幅度最大(0.9mm/d.10a),对全年降水强度的变化趋势贡献率最大;近46年来东江流域年降水量、降水日数及平均降水强度的变化趋势在空间分布上都存在一定的区域差异性。

近50年来东北地区气温变化时空特征分析

运用MHF小波分析、非参数统计检验Mann-kendall法及Yamamoto法对东北地区91个气象站点近50年的气候资料进行了温度变化的时空特征分析,结果表明:东北地区近50年来年均气温存在着明显的增温趋势,变化幅度为0.36℃/10年,明显高于全国的平均增温幅度,冬季和春季对东北地区年均气温上升趋势贡献率最大,两者的变化幅度分别为0.6℃/10年和0.4℃/10年。年、季节的温度变化趋势在空间上存在差异,对于年均温而言,近50年来整个东北地区的升温幅度较大的地区位于小兴安岭,松嫩平原大部及大兴安岭山地北端;大兴安岭南端、燕山山地东侧,辽河平原、辽东山地及长白山地大部变化幅度较小,本溪周围为整个东北地区气温变化幅度最小的地区。东北地区气温年变化具有明显的14年振荡周期,年代际特征明显,突变点分别为1964年和1988年,后者为强突变点。

近百年来中国东北与日本北海道地区气温变化对比

利用东北及北海道地区7个气象站点1909～2003年逐月气温数据，建立两地区近百年来年、季气温序列，对近百年来两地区气温变化特征进行对比分析，结果表明：近百年来东北及北海道地区气温变化存在显著的增温趋势，前者进入显著升温期早于后者，其中对年均温上升趋势贡献较大的是冬、春两季，夏季升温幅度最小。两地区年均温表现出强的增温持续性，未来气候将继续变暖；两地区都存在9、28、40—42a的变化周期，但两者主周期的次序所有不同；近百年来两地区气温变化在不同时间尺度上具有不同突变点。

近50年来吉林省气温和降水变化趋势分析

利用近50年来吉林省20个气象站1953—2001年的气温及降水观测数据,采用DB16正交小波分析、非参数统计检验Mann-kendall法对气温与降水的变化趋势进行了研究.结果表明:近50年来,吉林省气温存在明显的增温趋势,降水呈现减少趋势;在不同的时间尺度上,气温、降水的变化趋势存在差异,尺度越大趋势性反应的越明显;气温、降水的年季变化趋势在空间分布上有所不同.

1960—2017年滦河流域降水集中度与集中期时空变化特征

基于滦河流域1960—2017年逐日降水数据,运用Mann-Kendall非参数检验法、Pettitt法、经验正交分解(EOF)等方法,分析了滦河流域降水集中度(PCD)和降水集中期(PCP)的时空变化特征.结果表明:近60a来,滦河流域PCD平均值为0.71,呈显著的下降趋势.PCP平均值为203.3,年内降水多集中在7月22—23日左右,呈现出微弱的下降趋势.PCD在1996年前后发生突变,而PCP的突变特征不明显.近60a来,PCD和PCP变化趋势的空间分布存在明显区域差异.乐亭、唐山、青龙和承德地区PCD的降幅较大且达到了显著性水平,PCP在中游的青龙地区下降幅度较大.EOF分析结果表明:滦河流域PCD和PCP以全区一致型的空间分布为主,流域上游与中下游反向的分布格局次之.滦河流域年降水量与PCP相关性较差,而与PCD具有较好的相关性,其中青龙、乐亭、秦皇岛和唐山等中下游地区都表现出显著正相关,说明滦河流域中下游地区年降水越集中,年降水量和日最大降水量也相应越大,使得当地发生洪涝灾害的概率增大.位于流域上游的多伦和围场地区PCD、PCP与年降水量相关性都不显著,这对于当地的水土保持是相对有利的.

1960—2017年太湖流域不同等级降水时空特征

基于太湖流域1960—2017年逐日降水数据,运用Mann-Kendall非参数检验法、R/S分析等方法,分析太湖流域不同等级降水的时空变化特征,并探讨了不同等级降水对年降水的影响。结果表明:1)近60年来,流域小雨发生率最高,为73.55%;年总降水量中,中雨量所占比例最大,为32.05%。小雨发生率呈显著减少趋势,暴雨贡献率呈显著增加趋势。2)太湖流域大雨、暴雨的降水量和降水日数都呈显著增加,小雨日数显著减少,小雨强度、年总降水强度显著增强。3)不同等级降水变化趋势的空间分布存在明显差异。小雨日数与年总降水日数,以及小雨强度与年总降水强度的变化趋势空间格局相一致。中雨日数、大雨日数、暴雨日数变化趋势的空间分布与其对应的降水量变化趋势的空间格局相似。4)R/S分析结果显示,小雨、暴雨、年总降水相关指标(小雨量除外)都表现出较强的持续性,未来变化趋势与过去相一致。5)近60年来,太湖流域年总降水量、降水日数、年总降水强度的变化,分别受中雨量、小雨日数、暴雨量的影响较大。在旱年流域年降水量偏少受大雨量减少的影响较大,而涝年年降水量偏多受暴雨增加的影响较大。

1960～2017年华北地区气候生长季变化特征及成因分析

基于华北地区1960~2017年逐日气温数据,运用Mann-Kendall非参数检验、Morlet小波分析和R/S分析等方法,分析了华北地区气候生长季指标生长季开始(GSS)、生长季结束(GSE)、生长季长度(GSL)、生长季内≥10℃活动积温(AT10)及其对应的天数(DT10)的时空变化特征及其影响因素。结果表明:①华北地区GSS呈显著的提前趋势,变化速率为−2.43 d/10a,GSL呈现出明显延长,AT10和DT10表现为显著增加趋势,变化速率分别为2.95 d/10 a、67.14℃/10a和2.31 d/10a,GSE变化趋势不明显。近60 a来华北地区GSL的延长主要归因于GSS的明显提前。②生长季指标变化趋势在空间上存在明显差异,其中GSS与GSL,AT10与DT10变化趋势的空间分布格局较为相似。③生长季指标普遍在20世纪90年代中后期发生了明显的突变,GSS、GSE和GSL的突变年份为1994~1995年,AT10和DT10的突变年份为1997~1998年。④近60 a来华北地区生长季指标变化存在着2~3 a、5~6 a的主周期。生长季指标Hurst指数都大于0.7,表现为较强的持续性,其过去变化趋势将在未来继续延续。⑤北大西洋年代际振荡指数(AMO)是影响近60 a来华北地区生长季指标(GSS、GSE与AT10)变化的主要大气环流因子。

1959-2004年东江流域气温变化特征分析

运用非参数检验法Mann-Kendall、R/S及功率谱分析方法对东江流域1959—2004年气温变化特征进行分析,结果表明:近50 a来东江流域年平均气温变化存在显著的增温趋势,增温速率为0.17℃.(10 a)-1,其中冬季对整个流域年平均气温增温贡献率最大,流域年、季平均气温变化趋势的空间分布格局基本一致;东江流域全年、夏、秋季平均气温存在明显的变化周期,分别为2.31、2.5、30 a;流域年、季平均气温突变年份有所不同,全年、冬季在1994年左右发生突变.

中国高山林线树木径向生长研究进展

高山林线作为树木分布的高度上限,是全球范围最重要的植被过渡带之一,目前已成为全球气候变化理想的"监视器".本文从树木年轮法、树木径向变化记录仪法、微树芯法等3种主要研究途径出发,综述了中国高山林线树木径向生长研究的进展情况,并对未来的研究方向进行了探讨.

黄芩分布区主要气候要素变化趋势时空特征分析

基于国内黄芩主要分布区确定的研究区内94个气象站点的气象观测数据,运用非参数统计检验Mann-Kendall、R/S等分析方法,分析了研究区1957-2007年气温、降水量和日照时数变化趋势的时空特征。结果表明:近50a来,研究区气温表现出显著的上升趋势,降水量、日照时数呈现出减少趋势,日照时数的变化趋势通过了0.01水平的显著性检验;Hurst指数分析表明,研究区未来气温、日照时数都表现出很强的持续性,即与过去近50a的变化趋势基本保持一致,降水量在东北段的减少持续性很强,华北段和西北段变化的持续性相对较弱;研究区气温、降水量、日照时数的变化趋势在空间分布上存在着一定的区域差异。

芦芽山阳坡不同海拔华北落叶松径向生长对气候变化的响应

为研究树木生长对气候变化的响应状况,选取芦芽山阳坡的3个海拔高度建立了华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)的树轮宽度年表。年表的统计参数表明,3条年表均为研究气候信息的可靠资料。结果表明,芦芽山阳坡华北落叶松的径向生长和生长与气候的关系均具有海拔差异,中海拔(2440 m)和高海拔(2540 m)的华北落叶松具有相似年际生长变化,而二者均与低海拔(2330 m)华北落叶松的年际生长不同。低海拔华北落叶松的生长与4月平均气温和上一年11月降水量显著负相关,而中海拔和高海拔的生长均与上一年10月平均气温和6月降水量显著负相关。通过年表与气候因子之间的滑动相关分析发现,3个海拔高度华北落叶松生长与气候因子的关系均不稳定,生长与气温条件之间的显著相关关系是随着气温升高而出现的。气温的升高引起了华北落叶松生长与气温因子关系的海拔差异,以及径向生长的海拔差异。这一结果对于气候变化对植被垂直梯度影响的研究具有一定参考价值。

芦芽山不同海拔华北落叶松径向生长与气候因子关系的研究

利用采自山西芦芽山3个海拔高度的华北落叶松(Larix principis-ruppre chtii)年轮样芯建立差值年表,通过与气候因子的相关性分析,以及单年分析和多元回归的方法,探讨树木径向生长与气候因子的关系,发现各个海拔高度的华北落叶松径向生长均受到气温、降水因子的综合影响,且与降水因子的关系均较与气温因子的关系密切.机制上,生长季中低海拔华北落叶松径向生长受到土壤干旱的限制,而高海拔华北落叶松受到低温的限制.随海拔升高,华北落叶松径向生长与生长季降水因子的关系从正相关逆转为负相关.在本次研究设立的低海拔(1 972 m)与中海拔(2 237 m)采样点之间,生长季降水量增加从而跨越了其对华北落叶松生长限制的阈值.

芦芽山林线组成树种白杄径向生长特征及其与环境因子的关系

在山西芦芽山林线附近,应用树干径向变化记录仪(Dendrometer)测量了6株白杄树干的径向生长过程,同步监测环境因子。观测期分为两个阶段,分别是7月15日～8月7日(夏季期),9月5日～10月9日(秋季期)。结果表明:(1)白杄树干径向变化在晴好天气呈现出有规律地波动式上升,在阴雨天气下则表现为持续上升,降雨结束后迅速下降;(2)树干径向生长生长曲线在两个阶段都呈二次曲线形式,在夏季期内树干径向生长为正,在秋季期初始阶段为负在9月中旬后逐渐变为0。(3)在两个观测期内的非降雨期内,树干径向变化与空气温度负相关,与空气相对湿度、土壤含水量、土壤水势正相关与土壤温度相关关系在两个时期内不同;在两个观测期内的降雨时段内,树干径向变化与环境因子的相关关系均不同。(4)距离分析结果表明,在秋季期内,温暖湿润的环境适宜白杄的生长,在夏季期内,湿润环境有利于白杄的生长。

芦芽山针叶林分布上下限土壤温度及含水量的季节差异

山地小气候特征对解释林线位置、形成机制以及生长⁃气候关系具有重要意义。由于高山气象数据匮乏,尤其是土壤水热数据的缺失,使以往对华北地区山地土壤的温湿度变化特征知之甚少。基于5个整年(2012—2016年)的连续监测,分析了华北芦芽山针叶林分布上下限土壤(10cm)温度和含水量的季节变化特征及差异。结果表明:(1)在芦芽山针叶林分布上限,北坡土壤10月末冻结,5月初解冻,南坡土壤冻结和解冻日均滞后于北坡,生长季内南北坡土壤均温、生长季长度无显著差异(122d,8.1℃和110d,7.6℃);(2)南北坡林线土壤含水量最低值都出现在冬季(1月),最高值则在秋季(10月和9月),并且南坡生长季土壤含水量(0.350 m3/m3)显著大于北坡(0.247 m3/m3);(3)与针叶森林的分布下限(2040 m a.s.l.)相比,林线土壤热量指标(年均温、生长季均温、最热月均温和生长季长度)均明显偏低,而土壤生长季内含水量显著偏大。研究结果揭示了亚高山区土壤冻融过程中温度和含水量的耦合关系,并进一步证实了芦芽山地区针叶树木径向生长在低海拔受干旱胁迫而在高海拔受低温限制。

基于RS与GIS的中巴经济走廊生态现状评价

生态现状评价是开展区域规划和生态管控的前提基础,本研究以遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术为支撑,从地形、生物、土壤和人类活动4个方面构建了生态现状评价指标,并运用层次分析法确定各指标权重,对中巴经济走廊生态现状进行了评价,获得了中巴经济走廊生态现状分布图.结果表明:中巴经济走廊生态状况达到优等级的地区主要分布在中北部的森林覆盖区,其面积约为24 162km^2,占研究区总面积的2.48%;达到良等级的地区主要分布在自然条件良好的东南部农耕区,面积约为169 235km^2,占研究区总面积的17.37%;一般等级的地区面积最大,约为454 510km^2,占总面积的46.65%,广泛分布在巴基斯坦的中西部和中国喀什的中部和东部;差等级的地区面积约为326 390km^2,占总面积的33.50%,主要分布在高山地带和沙漠地区.本研究得到的中巴经济走廊生态现状分布图,可为优化中巴经济走廊的产业类型、结构、规模和布局,完善区域生态保护设施和措施,提升投资区的生态环境治理能力提供数据支撑和规划指导.

基于遥感和GIS的流域社会经济数据空间化方法研究

人口和社会经济数据及其空间分布,在资源、环境及自然灾害评估中的重要性已被广泛认知。把遥感和GIS技术相结合,是探讨解决社会经济统计数据空间化的重要思路。以东江流域为例,以多期人口、GDP、土地利用数据为基础,建立东江流域人口与土地利用、GDP和土地利用的多元线性回归模型;以土地利用数据和100 m×100 m网格数据为基础,构建东江流域人口和GDP空间分布约束力指标图层;然后结合统计模型和面积内插,实现了东江流域2009年人口、GDP统计数据的空间化。在县域空间尺度上对模拟结果进行了验证,与同尺度研究工作进行了对比,结果显示模拟得到的人口和GDP空间分布数据,与同尺度的研究工作处于同一精度或者略高的精度水平,表明该方法是一种进行流域社会经济数据空间化处理的有效方法。

树轮—气候响应研究中气象数据选择探究——以贺兰山油松为例

利用贺兰山同时存在高山气象站和山下气象站的条件,在高山气象站旁采集油松树轮样本,建立3种树轮年表,并选用标准年表分别与高山气象站和山下的阿左旗气象站的月降水量和月均温进行相关分析,探究利用山下气象站数据代替山上气候是否可行.结果表明,在贺兰山地区,用山下气象站数据代替高山气候,能较准确地反映树轮与月均温的响应显著的月份;而在反映树轮与月降水的响应关系时,则与真实情况有所差异.因此在树轮—气候的研究中,可以用山下气象站的数据代替山上的月均温,而不能代替月降水来进行相关分析.

长白山区公路边坡人工植草后土壤动物群落特征

对长白山区高速公路边坡的中小型土壤动物进行了调查,探讨了人工植被恢复后公路边坡土壤动物的群落特征.研究区内共捕获中小型土壤动物32类,4 807只.结果表明:不同生境土壤动物群落类群数和个体数量的多样性特征存在差异,阳坡土壤动物的类群数大于阴坡,而个体数量小于阴坡;土壤动物群落个体和类群主要集中分布在0～5cm土壤层,而且具有时间上的变化,均为7月<9月<次年5月.土壤动物与环境要素的相关分析表明,植被恢复后土壤动物类群与土壤pH和全P含量相关不明显,与土壤有机质、全N含量和土壤含水率呈显著的正相关,与全K含量呈显著负相关关系;个体数量与土壤中全N、全P、全K含量、土壤含水率和pH相关不明显,而与土壤有机质的含量呈显著的正相关.人工植被恢复的边坡生境还处在恢复阶段,条件较差,可以用甲螨的个体数量粗略地评价植被恢复的发展阶段.A/C比值特征不仅仅具有纬度地带性,而且具有经度地带性,同时受人为活动的干扰.