太白山高山带2000多年以来气候变化与林线的响应

本文通过太白山东佛爷池高山湖泊沉积物粒度、总有机碳 (TOC)、磁化率、孢粉和植物残体分析结果 ,结合现代高山林线的植被格局分析 ,探讨了太白山 2 30 0年来的气候变化过程以及高山林线对气候变化的响应机制 ,结果表明 :太白山 2 0 0 0多年以来的气候变化过程划分为以下几个时期 :2 2 5 0～ 1 80 0aB .P .,1 370～ 65 0aB .P .以及 2 0 0aB .P .以后的暖湿期 ;180 0～ 1 5 30aB .P .的冷湿期 ;1 5 30～ 1 370aB .P .的暖干期以及 65 0～ 2 0 0aB .P .的冷干期。温度变化过程与历史文献资料得出的平原地区的变化过程基本一致。

太白山树木年轮宽度资料对过去生态气候要素的重建

采用太白山高山林线附近的太白落叶松树木年轮资料 ,按照树木年轮学要求和方法进行前期处理、交叉定年 ,建立树轮宽度指数序列。基于气候要素影响当年和次年树木生长的原理 ,利用多元回归技术探讨了树轮宽度指数与生态气候要素———温暖指数之间的相关关系 ,重建了太白山地区近 30 0年的温暖指数。结果表明 :1 745～ 1 765年、1 845～ 1 85 5年、1 880～1 90 0年以及 1 90 5～ 1 91 5年为几个较为明显的冷期 ;1 72 5～ 1 745年、1 765～ 1 775年、1 80 0～ 1 81 0年、1 865～ 1 875年和 1 890～ 1 90 5年相对而言属暖期。太白山地区气候的冷暖变化有大约 30～ 40年的变化周期。将本项研究结果与国外相关研究对比还说明 ,太白山地区的气候变化可能具有一定的全球性特征。

太白山高山林线区太白红杉林年轮宽度对气候变化的响应

以秦岭中段的太白山生态公园和太白山自然保护区的高山林线太白红杉(Larix chinensis)林为研究对象,应用相关分析、逐步回归等方法对其年轮生长动态与气候因子变化的响应进行了分析与研究。结果表明:太白红杉林上坡位及林缘样本中包含了丰富的气候信息,适于作为研究样地进行年轮分析;个别月份的气象因子对年轮生长的影响要显著地高于年际的影响;太白红杉年轮序列与当年4月份温度呈显著正相关;太白红杉年轮序列与月降水量关系复杂,与当年8月份的降水量为显著负相关,而与当年10月份的降水量为显著正相关。气候因子对太白红杉生长的滞后效应分析表明:降水的滞后性较温度明显,但都未通过显著性检验。根据响应函数重建部分气候因子变化模型后得到,当年4月份平均温度、当年8月份降水量和当年10月份降水量的预测模型最为稳定。

祁连山中段青海云杉高山林线交错区树轮宽度与气候变化的关系

通过对祁连山中段青海云杉高山林线交错区进行取样,研究了交错区内4个不同海拔树木生长与气候变化的关系。结果表明:在林线交错区内,树木生长对气候变化的敏感性不高,年表统计特征沿海拔并没有一致的变化趋势。气候对树木生长的影响表现出非常明显的"生长滞后效应",所有样地的轮宽指数与上一年10月的降水显著正相关,多数样地的轮宽指数与上一年7、8月的温度显著负相关,后者体现了有效水分供应的限制作用。同时,多数样地的轮宽指数与当年2月降水显著负相关。整个林线交错区的树轮生长主要受生长季之前(上一生长季和秋冬季)的气候指标的影响,而与当年生长季气候没有明显的联系。本文和相关研究发现的林线树木生长对气候变化并不敏感的现象,与高山林线主要受生长季温度限制的传统认识明显不同。

高山林线形成机理及植物相关生理生态学特性研究进展

高山林线作为极端环境条件下树木生存的界限,由于其对气候变化的敏感性,在全球变化研究中得到了广泛关注。研究高山林线形成机理以及林线地带植物相关生理生态学特性成为预测未来气候变化条件下植被动态变化的出发点。对于高山林线形成机理研究主要关注两方面问题:(1)林线地带外界环境如何限制乔木生长和分布,其内在机理如何;(2)灌木及草本相对于乔木在林线地区有哪些生存优势,从乔木到灌木及草本生活型演变的功能及意义如何。综述了当前高山林线形成机理及相关生理生态特性的国内外最新研究成果,指出尽管温度(尤其是生长季低温)在全球尺度上能解释大部分高山区域林线的分布,但树木生长和生存受限的内在机理并没有弄清楚,目前主要存在"碳受限"以及"生长受限"假说两大争论焦点。另外,理论上受温度控制的高山林线对气候变化的响应表现出不同的模式,表明全球变化对林线分布和植被生长影响的复杂性和不确定性。因此,未来的研究应该关注影响林线地区植被生长的多种生理生态学过程,比如水分及养分利用过程,以及从乔木到灌木及草本生活型演变的功能意义,从而为林线形成机理以及对气候变化的响应提供更好的解释。

贡嘎山雅家埂峨眉冷杉林线种群的时空动态

通过对贡嘎山雅家埂峨眉冷杉种群林线附近6个3000 m2样地(阴阳坡各3个)中峨眉冷杉(Abies fabri Craib)种群的定位调查,分析了过去100a间该区峨眉冷杉种群的时间-空间动态。结果表明:1)雅家埂林线附近峨眉冷杉种群密度在过去100 a(主要是近50 a)有显著的升高,但树线的海拔位置并无明显的爬升;2)阴阳坡林线格局存在显著的坡向分异:阴坡林线和树线的海拔高度显著高于阳坡(分别比阳坡高152.5 m和135.8 m),阳坡林线附近峨眉冷杉早期的生长速率在大于阴坡,但后期的生长速率却低于阴坡;3)热量(温度)控制假说不能完全解释雅家埂目前的树线格局,除气候因素之外,其它因素也限制了雅家梗地区树线位置的变化。

高山林线与气候变化关系研究进展

20世纪全球气候经历了异常的变化。 2 0世纪是过去 10 0 0年中增暖最大的 1个世纪 ,并且 90年代是最暖的 10年。作为两个生态系统的过渡地带 ,生态过渡带是监测全球变化的重要地点 ,而森林和苔原之间的高山林线是全球变化最为敏感的地点。从高山林线树木个体对气候变化的响应、气候变化下林线处树木的更新、林线格局变化以及高山林线与气候变化关系研究中所采用的研究方法等方面 ,综合论述了国内外的研究进展 ,最后提出了高山林线研究中需要注意的问题 ,并对今后的研究趋势作了展望。

贺兰山东坡高山林线青海云杉(Picea crassifolia)径向生长对气候因子的响应

基于建立的贺兰山东坡高山林线青海云杉树轮宽度年表,分析了青海云杉径向生长与该区气温、降水和帕尔默干旱指数(PDSI)等主要气候因子之间的关系.结果显示研究区青海云杉径向生长与5月的降水呈显著正相关(P<0.05),与1、3、6月的气温呈显著负相关(P<0.05),而与除当年9月外的所选各月PDSI均呈显著正相关(P<0.05).分析表明,贺兰山林线附近树木径向生长对气候因子具有一致的响应关系,山地相对较低的气温条件对树木生长限制作用不明显,而干旱是限制林线树木径向生长的主要因子.

国内外高山林线研究综述

高山林线作为山地郁闭林和高山草甸的分界在山地生态系统中占有重要地位。以往对山地生态的研究远少于对其它类型陆地生态系统的研究，高山林线方面的研究就更为缺乏。讨论了高山林线的概念和内容，对国内外高山林线研究及特点作了简单回顾，指出高山林线的研究意义及在我国开展此项研究的初步方案。

大兴安岭北部大白山高山林线动态与气候变化的关系

高山林线植被对气候变化十分敏感,已成为全球变化研究的热点。研究了大兴安岭北部大白山高山林线的树木生长和群落更新动态及其与气候变化、火干扰等因素的关系。结果表明,林线树木的生长对气候变化十分敏感,但其敏感性随着海拔的降低而减弱;在高海拔,林线树木的径向生长与上年生长季后期(8月)降水负相关,而与上年初秋(9月)温度正相关,这些限制作用随着海拔的降低而逐渐消失;与此相反,低海拔树木生长与当年冬末春初(3月)的温度负相关,但随着海拔上升这种限制作用消失。分析结果还表明,本地区的群落更新主要受火干扰驱动,而与气候变化没有显著关系。不同树种在火灾后更新的时间存在差异,这种差异又因海拔的不同而异,反映出不同树种的更新策略及对环境变化适应能力的差异。大兴安岭北部的高山林线在树木生长对气候变化的敏感性、与气候因子的关系及群落更新动态等方面均与干旱区林线有明显的差异,这些差异与气候条件、树种、更新驱动力等方面的不同有密切的关系。

亚洲中部干旱区高山林线变化及其驱动机制研究展望

气候变化对森林的影响和森林对气候的反馈作用是全球变化研究前沿,也是森林生态学重要研究方向之一。全球变化对森林的影响存在明显的区域差异,亚洲中部干旱区山地森林在全球变暖背景下正经历着显著变化,其中以高山林线的变化最具代表性。植被带谱清晰的天山北坡近50 a气候变异明显,是研究高山林线变化的理想区域。采用摄影测量技术及高分辨率遥感影像解译手段等新技术、新方法加强对亚洲中部干旱区高山林线变化的探讨,揭示近50 a来亚洲中部干旱区高山林线森林上限和下限变迁特点与过程;并利用Landsat TM、Terra/Aqua MODIS、AMSR_E等遥感影像、气象和测点数据,定量反演林线内土壤温度、水分、冠层温度等控制森林分布与生长发育的关键环境因子的时空变化,揭示林线变迁驱动机制,将深化山地森林生态系统对气候变化响应的认识,并丰富森林生态学的内容。

贡嘎山高山林线动态与生理形成机制

作为典型的生态交错带,高山林线因其特殊的结构、功能及对气候变化的高度敏感性,已成为全球气候变化研究的热点之一。本文分析了贡嘎山高山林线动态,林线峨眉冷杉径向生长与气候变化的关系;基于贡嘎山地区现有的峨眉冷杉、川西云杉、川滇高山栎3个林线树种非结构碳水化合物(NSC)测定,探讨了贡嘎山高山林线形成生理机制,贡嘎山地区林线树木可能遭受冬季碳限制,"碳源与碳汇"的平衡关系影响高山林线的位置与分布,生长在高山恶劣环境条件下林线树种的发育和幸存,不仅依赖于最小需求的NSC浓度,而且要求冬季高于3的可溶性糖:淀粉比率,以成功越冬和维持其正碳平衡;指出了今后应重点关注气候变化背景下区域尺度高山林线动态长期观测与模拟、高山林线树木对极端环境的生理生态适应机制、高山林线森林植被碳源-汇关系的长期监测等研究。

五台山高山林线典型植被土壤有机碳特征

在全球变暖背景下,土壤有机碳(SOC)已经成为全球碳循环和全球变化生态学研究热点,特别是高山林线生态交错带这一气候变化敏感区。对五台山高山林线附近亚高山草甸(CD)、华北落叶松林(HL)和云杉×华北落叶松混交林(YH)SOC含量与土壤有机碳密度(SOCD)进行探讨,结果表明:3种植被SOC含量随土壤深度增加而减少,SOCD则与之相反,且其SOC和SOCD分布均具有“表聚效应”。五台山亚高山森林(HL、YH)土壤SOC总含量和总SOCD都高于亚高山草甸(CD),与中国亚高山土壤一致,但与亚洲以外的世界各大洲不同;且五台山亚高山土壤总SOC含量和SOCD与中国亚高山土壤均值近似,大于其他各大洲均值。显著影响五台山SOC的因素(P<0.05)与世界尺度亚高山土壤不同,且土壤厚度和气候因子(P<0.05)对世界尺度亚高山森林SOC的影响比亚高山草甸/草原土壤(P>0.05)显著。因此,五台山亚高山森林土壤固碳能力比亚高山草甸强,其亚高山土壤的SOC总含量和总SOCD在全国范围内处于平均水平,而中国亚高山土壤碳库在世界范围内占据领先地位,但仍需进一步探讨来减少多尺度研究的不确定性。

林线对气候变化响应的国内研究进展与展望

高山林线作为一种特殊的生态交错带,由于其对气候变化的高度敏感性,成为近年来全球气候变化研究的热点之一。国内对林线的研究起步较晚,林线对气候变化的响应方面的研究特别是定量研究更少。文中讨论林线的概念和界定方法,综述林线对气候变化响应的国内研究进展,总结以往研究存在的问题,并提出未来研究的趋向。