亚洲热带山地垂直植被带对晚第四纪气候变化的响应

过去一直认为热带低海拔地区晚更新世冰期的地表气温基本维持不变。孢粉分析、树线等研究结果证明,从南半球的新几内亚和赤道附近的苏门达腊,一直到我国的热带山地在末次盛冰期垂直植被带下降了500m～1600m不等。植被带的下降不仅仅与温度变化有关,其他的综合因素如高海拔紫外线辐射、大气CO₂浓度等都可能共同影响垂直植被带的分布。综合研究认为,整个亚洲地区年均温度平均下降约4℃的结果与热带非洲和美洲基本一致,并与近两年来热带海洋表层水温的研究结果和近期的气候模拟结果相吻合。     

广西岩溶植被自然分布规律及对岩溶生态恢复重建的意义

广西的岩溶植被类型和物种多样性丰富，分为5个植被型组8个植被型共96个群系，广西岩溶植被纬度分布由南至北为季节性雨林→含热带成份的常绿落叶阔叶混交林→常绿落叶阔叶混交林，生态结构复杂，特有成分突出，形成特殊的热带亚热带岩溶植物区系。岩溶区生态建设与植被恢复过程中，需遵循植被地带性分布规律，参照区域性顶极植物群落，进行人工群落的重建设计，选择优良乡土树种尤其是速生常绿阔叶树种，模拟天然植被构建先锋植物群落，乔灌藤草优化配置，针对生境异质性的主导因子，强化岩溶山地造林与封育管理技术，有效提高生物生产效率和植被覆盖率，开发特有适生的名特优产品，带动经济发展、促进生态环境尽快改善。     

兰州南北两山植被恢复策略

兰州地处黄土高原最西端、降水量仅320 mm,但蒸发量1 500 mm,干旱是植被恢复建设的制约因子。如何利用南北两山的地形和黄河流经兰州的天然优势,利用当地的降水和适当的补充灌溉,恢复南北两山植被,是个急需解决的科学问题。在分析兰州市南北两山植被恢复的历史、经验教训及相关研究成果的基础上,探讨了南北两山植被建设的策略。提出在遵从植被与气候耦合的生物地带性生态规律的基础上,以乡土植物,配合雨水集流等补充灌溉,创造斑块状乔灌木植被,是实现该地区的植被恢复、重建和稳定的重要途径。     

藏东南色季拉山林线过渡带生长季低温事件的海拔分布特征

低温事件的加剧可能是限制高山林线向更高海拔爬升的一个关键原因,然而有关高海拔地区不同海拔、不同植被覆盖下的低温事件分布特征的研究十分缺乏。通过对西藏东南部色季拉山急尖长苞冷杉林线过渡带同一坡面不同海拔森林和灌丛冠层温度和土壤温度的监测,并基于冠层温度和土壤温度计算植物的生长季长度,分析生长季期间低温事件在不同海拔、不同植被的分异特征,得到如下结果:1.土壤温度定义的生长季比冠层温度定义的生长季滞后近一个月,且对于亚高山森林和林线,冠层温度定义的生长季长度明显大于土壤温度定义的生长季长度。2.无论以哪种方法定义生长季,期间出现的低温事件均表现为高山杜鹃灌丛亚高山针叶林和林线,前者低温事件出现频率达后者的2~4倍,且总体而言高山杜鹃灌丛中低温事件的强度更大,持续时间相对更长。研究结果表明高山杜鹃灌丛存在更多的低温事件,而且随海拔增加,其频率、强度和持续时间不断加剧,这可能直接限制了乔木树种幼苗在林线之上低矮灌丛中的存活和生长,进而限制了林线乔木树种向更高海拔的分布。     

1992—2020年横断山区植被分布与植被活动变化

横断山区位于青藏高原东缘和多条重要江河的上游,是全球生物多样性最丰富的地区和生态保护的优先区域之一,区域植被对维系区域生态安全和可持续发展起着十分重要的作用。20世纪90年代以来,中国在横断山区实施了多项重大生态恢复和建设工程,但囿于资料和调查不足,对于横断山区全域性、长时段的植被变化及其与海拔关系研究相对较少。鉴此,本文结合使用1992—2020年间多种基于卫星遥感资料生产的土地覆被数据和2000—2020年间MODIS的归一化植被指数（NDVI）数据,采用转移矩阵、Theil-Sen Median趋势分析与偏相关分析等方法研究不同植被类型转换、植被覆被面积与平均海拔变化关系以及植被活动的时空变化趋势,并分析时空变化的主要影响因素。结果表明：① 横断山区分布最广泛的植被类型是常绿针叶林与灌丛—草地镶嵌类型。植被发生变化的区域集中分布在河谷和南部低海拔区域,草地多向森林特别是常绿针叶林转换,植被覆被逐渐向好。这表明封山育林、植树造林、退耕还林等生态保护政策起到重要积极作用。时间序列数据显示,植被覆被面积变化剧烈的时期往往处在政策实施的起始阶段。② 植被活动整体呈现增强趋势。在植被类型未变化的区域中,75%以上区域植被活动增强,其中超20%的区域显著增强（P < 0.05）,且森林植被活动增强趋势大于草地。③ 对植被活动影响较大的环境因子主要是气候变化和地形条件。尽管大部分区域植被活动受气候变暖影响而增强,但在干热河谷的植被活动明显受到降水减少的限制。有近1/4面积的植被活动在减弱,主要分布在山地东坡或南坡,或与降水较多、山高坡陡而造成滑坡、泥石流等自然灾害有关。这些发现可为横断山区生态保护政策效益评估、自然灾害综合风险评估和未来气候变化影响下的植被变化预测提供参考。     

全新世中期青海海东地区聚落选址与环境解读

依托GIS技术,对全新世中期海东地区河湟谷地的聚落选址特征进行分析,指出马家窑文化、齐家文化、卡约-唐汪文化与辛店文化时期的聚落均对海拔2000~2200 m的高程区间具有强烈的选择倾向,这一首选海拔区间标识了全新世中期河湟谷地水热条件优良的森林与草原植被过渡地带。齐家文化之后的卡约-唐汪文化与辛店文化以2000~2200 m海拔高程区间为核心,分别向较高海拔山区与较低海拔河谷地带扩展生存空间,且聚落分布重心发生迁移,聚落聚集程度降低。4000 aBP前后气候开始转为干冷,导致高海拔山区森林退化与河谷水热条件变化,是齐家文化以后的人类文明对环境的适应方式发生变化的主要原因。     

2001-2010年秦岭森林物候时空变化遥感监测

植被物候是陆地生态系统对全球气候变化响应的最佳指示器,研究其时空变化对深入理解陆面水热过程、碳循环过程及预测陆地生态系统的时空变化具有重要意义。本文采用2001-2010年MODIS MOD09A1产品,通过引入MOD09A1的时间控制层DOY(Day of Year)提高EVI的时间精度;采用最大变化速率法和阈值法相结合提取秦岭森林物候期。结果表明,随着水热条件变化,由低海拔至高海拔,东南向西北,生长季始期(Start of Growth Season, SOG)逐渐推迟,集中在第81~120 d(即从3月下旬-4月末);生长季末期(End of Growth Season, EOG)逐渐提前,集中在第270~311 d(10月初-11月上旬);生长季长度(Length of Growth Season, LOG)逐渐缩短,集中在150~230 d。秦岭森林物候期与海拔关系密切,海拔每升高100 m,SOG推迟2 d,EOG提前1.9 d,LOG缩短3.9 d。2001-2010年,森林SOG提前、EOG延后和LOG延长主要分布于秦岭中高海拔区;SOG延后、EOG提前和LOG缩短主要分布在海拔1000 m以下部分区域。高海拔区物候的年际变化要比低海拔区复杂,2000 m以上区域SOG提前、EOG提前、LOG缩短。上述研究结果量化了不同海拔梯度森林的物候差异,揭示了近10年秦岭森林物候的时空格局,可为秦岭地区生态环境评价和保护提供科学依据。     

神农架大九湖四万年以来的植被与气候变化

通过对大九湖6 m长连续沉积岩芯剖面(DJH-1 孔) 7 个样品的AMS¹⁴C年龄测定和151 块孢粉样品的鉴定分析, 揭示了神农架区域4 万以年来植被和气候演变。末次冰期阶段大九湖附近发育森林草地或草地-草甸植被。MIS 3 晚期, ~42-39 cal ka BP之间, 气候相对干冷, 发育森林草地;~39-31 cal ka BP 之间, 气候较为湿润, 草甸扩张并伴随低海拔阔叶树种的发育。MIS 2 阶段, 草甸组分中蒿属显著增加, 高海拔可能分布有荒漠草地, 气候极端干冷;该时期植被带垂直下降达到1000 余m, 按垂直温度递减率推算, 冰盛期阶段该区域温度下降约7℃左右。从冰消期开始, 森林植被开始扩张, 北温带、暖温带和亚热带乔木组分依次增加。约在9.4-4 cal ka BP之间, 演变为亚热带常绿阔叶落叶林, 属全新世适宜期;从约4 cal ka BP以来, 北温带阔叶和针叶树开始增加, 气候趋于凉干。通过对比区域高分辨率的洞穴石笋及高纬冰芯氧同位素记录, 表明神农架区域植被环境变化对气候变化敏感, 并记录了H1, YD气候突变事件;进一步体现出该区域气候环境演变主要与北半球太阳辐射控制的东亚夏季风强度变化有关, 且与北半球高纬气候变化一致。     

毕节地区煤矿生产的生态破坏与植被恢复

根据毕节地区自然条件和开采的施工工艺及施工组织条件,分析煤矿开采过程中的生态环境破坏情况,提出了植被恢复是生态重建的最重要途径之一;并根据生态学上的“适地适树”原则、“生物多样性”原则、“生态位”等原则,筛选出了目前在煤矿工业场地区、生活管理区、排矸场区等主要区域生长良好的具有功能性的乡土树种,指出了选择树种时需要注意的问题,力争为创建毕节地区生态煤矿探索一种模式并实现矿区生态环境的良性循环。     

牛背梁自然保护区林线不同海拔巴山冷杉径向生长对气候变化的响应

近年来气候变化对秦岭植被的影响已得到众多研究的证实,牛背梁作为秦岭东部主脊和国家级自然保护区,该地区亚高山林线植被对气候变化的生态响应现状尚未得到广泛关注。依照树木年代学原理,进行响应分析并建立回归模型,探讨了牛背梁林线关键树种巴山冷杉（Abies fargesii）年表特征及对气候响应的海拔分异特征。结果表明：（1）随海拔升高,树木生长对气候的敏感性逐渐上升,但轮宽年表的同步性和信号强度呈先下降后上升的特点。（2）不同海拔树轮宽度年表的气候响应结果基本一致,对气温的敏感性均较降水强,敏感时段为当年2～8月,差异主要体现在,高海拔树木受生长季末期8月气温的影响较重,中海拔树木受生长季前期3～4月降水和上年冬季10～11月气温的促进,而低海拔树木受初春1～2月降水的限制作用明显。（3）对比分析低、中、高海拔3个回归模型中显著因子的变化趋势,发现气候变化可以促进巴山冷杉生长季的提前,但不同海拔树木的生长动态各异,说明研究区林线不同海拔巴山冷杉生长对全球变化可能具有不同的响应机制。     

青藏高原中东部水热条件与NDVI的空间分布格局

青藏高原受大气环流和地势格局的共同作用,水热条件及植被空间分布呈现独特的三维地带性特征。但是青藏高原范围广、地势起伏大,水热条件及植被空间分布具有明显区域差异。本文利用青藏高原中东部100个气象站1982²000年的降水、气温资料以及同期NO-AA AVHRR植被指数产品（NDVI）,分析水热条件及植被的空间分布特征。首先,设置经向、纬向海拔渐变样带,考察海拔对水热条件及NDVI空间分布的影响;然后,按500米海拔间隔进行站点分组,分析约束了海拔高差后的经纬位置对水热条件及NDVI空间分布的影响。研究表明:在青藏高原中东部由于海拔高差大,热量条件分布首先受海拔递减规律控制,其次才表现出因太阳辐射差异的纬度地带性;而降水分布则主要受水汽通道位置和方向的影响,北上水汽和东部偏南走向山脉是研究区降水经向特征的主要成因;指示植被状况的年均NDVI,则受水热组合的控制,其分布格局是二者的叠加与综合。     

黄土高原西部兰州市郊植被的水环境响应

通过调查兰州南北两山及周边地区的植被类型、生长状况以及土壤水分等因子,分析了植被的生长与气候环境的关系,对在兰州地区造林绿化的适应性以及各地植被分布的类型、特征进行了深入的分析。结果表明,年降水量是决定植被生长状况最关键的因子,兰州市周边地区的植被分布状况基本是东部稍好于南部,南部显著好于北部。东部和南部植被以乔木为主,北部以耐旱灌木为主。不论乔木和灌木,保障土壤含水量常年处于5％以上是人工造林可持续发展的底线。     

A 10-Year Study on Techniques for Vegetation Restoration in a Desertified Salt Lake Area

Vegetation restoration is one of the most common and effective ways to combat desertification and prevent adjacent areas from sand encroachment in many of the desertified regions of the world. However, vegetation restoration in desertified regions is very difficult because of low rainfall, the mobile ground surface, and cost. An effective, low-cost method of afforestation is urgently required. To determine such a method, a 10-year study was carried out in the Jilantai Salt Lake area. Five different afforestation areas were established: a ‘comparison area,’ a ‘land enclosure area,’ a ‘land enclosure + irrigation area,’ a ‘leveled-afforestation area’ (the dune areas were leveled and then planted with seedlings with added irrigation), and a ‘protected afforestation area’ (the dune areas were planted with seedlings, and the surviving natural vegetation was protected as much as possible). Vegetation-related parameters (survival rate, height, trunk diameter, coverage, canopy size, and density) and environment-related factors (relative humidity, wind velocity, and amount of sand encroachment) were measured by standard methods. Results show that the protected afforestation method had the following advantages: (1) the survival rate was higher for seedlings planted in the protected afforestation area than in the leveled afforestation area; (2) vigor (height, trunk diameter, coverage, and canopy size) was better in seedlings planted in the protected afforestation area than in the leveled afforestation area, especially in the beginning period of revegetation; (3) coverage (of individual species, of all planted vegetation, and of all vegetation) was larger in the protected afforestation area than in the leveled afforestation area; (4) density of naturally germinated plant species was higher in the protected afforestation area than in the other areas, showing that the protected afforestation method provided a suitable growing environment not only for planted species but also for naturally growing species; (5) in the protected vegetation area, relative humidity of air increased and wind velocity was greatly reduced; (6) after the establishment of vegetation by the protected afforestation method, sand encroachment into the salt lake area was significantly reduced. These results suggest that protected afforestation is an effective method of vegetation rehabilitation that has the potential not only to be applied to arid lands in China but also to desertified areas throughout the world; (7) cost-effective calculation shows that the leveled afforestation area costs much more than other areas.     

大渡河上游林区森林资源退化及其恢复与重建

虽然森林采伐后的恢复重建一直是青藏高原东部地区森林经营管理的主要实践活动之一，但有关该区大规模森林恢复重建实践及其存在的问题还不清楚。本文选择大渡河上游林区，分析了该区目前森林资源现状、森林退化及其恢复重建及特点，阐明了该区目前资源管理与恢复重建存在的主要问题，并提出了相应的技术对策。结果表明，该区林地资源丰富，但森林资源量小，覆盖率不足23％，长期采伐导致森林生态系统结构和功能严重恶化；现有恢复重建技术体系不健全，人工成林成功率在高山同峡谷区不足30％，高丘区不足15％；造林树种单一，造林密度过大，抚育管理不力，人工林质量低下；强化对迹地退化过程的深入研究和监测，充分认识迹地环境的制约作用，强化抚育管理，改进和完善现有的森林重建技术体系，增加造林树种，特别是乡土阔叶树种的多样性应该是该区生态恢复重建的关键对策。     

陕西黄土高原土壤干层对植树造林的影响

根据野外考察和陕北、关中土壤含水量测定,讨论了陕西黄土高原土壤干层的分布范围及其对恢复植被的影响。资料表明,黄土高原土壤干层分布普遍,向南分布已达关中平原地区。不同植被带土壤干层发生原因有一定差别,干层发育程度有明显不同。在生态环境建设中,应根据不同地区土壤干层发育强度差别恢复不同类型的植被。在以往划分的延安以南的落叶阔叶林带,土壤干层发育较轻,可采取草、灌、乔木相结合的措施逐步恢复森林植被。在延安到长城之间的森林草原带,土壤干层发育严重,应当先发展草灌植被,后恢复森林草原植被。在长城以北的草原带应自然恢复草原植被。在土壤干层发育严重的地区,造林一般不能带来环境效益与经济效益,反而会导致深部土壤水分的过量消耗等不良后果,是不适于造林的地区。在黄土高原退耕还林还草的生态建设中,不论是发展人工林还是发展草灌为主的植被,都不宜选择耗水多、生长快的植物种,而应当发展生长适中偏慢的乔、灌、草种。     

陕北黄土高原人工林下土壤干化原因与防治

黄土高原的退耕还林是一项史无前例的宏伟工程,成功实施该项工程对恢复该区严重恶化了的生态环境和减少黄河下游水患具重大现实意义。当前植树造林面临的需要解决的重要问题是土壤干化。土壤干化导致人工林生长不良,甚至干枯死亡,查明土壤干化原因对在植树造林工作中采取合理对策有重要作用。野外调查和资料分析显示,陕北黄土高原土壤干化原因有两个方面:一是自然原因;二是人为原因。自然原因包括该区本来降水量较少,近50 a来降水减少和气温升高3个方面。人为原因包括植被破坏,人工林密度过大,在不适于森林发育的地带进行了造林和没有遵循植被演替规律进行了造林4个方面。根据黄土高原已经发生了变化的自然条件,本文建议在陕西延安以南至关中盆地南缘的落叶阔叶林带应采取植被的自然恢复或人工草灌和稀疏的植树相结合的措施恢复森林植被,在延安至长城之间的森林草原带应以人工发展优良草灌为主,配合大间距的植树恢复森林草原植被,在长城以北以种草为主。为提高乔木成活率和确保人工林正常生长,继续采取建造鱼鳞坑等集雨工程措施是很必要的。     

1961—2020年青海高原日照时数时空变化特征

太阳辐射是地球系统的主要能源,与人类的生活密切相关。通过选取青海高原50个气象观测站点1961—2020年逐月日照时数数据,分析了青海高原整体、不同纬度地区、不同海拔高度地区日照时数时空变化特征。结果表明：（1）1961—2020年青海高原年日照时数呈显著降低趋势,且在2004年发生突变降低。从空间分布来看,除南部个别站点日照时数持平或略微增加外,其余地区年日照时数均呈显著降低趋势,其中柴达木地区和东部农业区降低趋势最显著。（2）青海高原高纬度地区年日照时数降低趋势显著大于低纬度地区。春季不同纬度地区日照时数变化趋势均较小,夏季和冬季纬度相对较高地区日照时数减少趋势显著大于纬度较低地区,秋季纬度较低和纬度较高地区日照时数减少趋势显著大于中纬度地区。（3）青海高原海拔相对较低地区年日照时数降低趋势显著大于海拔相对较高地区。春季不同海拔高度地区日照时数变化趋势均较小,基本持平或略微减少,夏季和冬季海拔相对较低地区日照时数减少趋势显著大于海拔较高地区,秋季不同海拔高度日照时数均呈减少趋势,但是减少趋势显著性状况差异较大。     

史前人类探索、适应和定居青藏高原的历程及其阶段性讨论

系统梳理了近年来的考古发现与研究成果,总结出人类向青藏高原扩散直至定居的5个阶段性发展过程：古老型智人自中更新世晚期就开始了对高原的适应;现代智人于40~30 ka前已经开启了对高原腹地的探索;末次冰消期以来的气候转暖时段,细石器人群向高原大范围扩散,并在全新世早中期的活动更为频繁;粟作农业人群至少在5.2 ka前进入高原东部低海拔的河谷地带,在4.8 ka以后开始定居在高原东部3 000 m以上海拔的区域;3.5 ka以来麦作的传入和牧业经济的发展助力人群大规模定居高海拔区域。人类在向高原扩散和定居的过程中经历了漫长的生理与文化适应,但受限于当前考古发现与研究材料,史前狩猎采集、农业和牧业等人群在高原的时空分布、对高海拔环境的生理与行为适应﹑与低海拔人群和以藏族为主的现代高原人群之间的联系,以及高寒地区河谷农业和山地高原面游牧双重经济活动对高寒文明形成的支撑作用和高寒文明的普适性等问题仍需要深入研究,期待未来多学科交叉融合共同推动对这些问题的理解。     

阿尔金山-祁连山山地植被垂直带谱分布及地学分析

本文揭示阿尔金-祁连山区垂直带谱空间分布模式并进行地学解释。研究表明:北坡荒漠草原带的上限具有随经度变化的二次曲线分布模式,草原带的上限分布为线性模式,亚冰雪带的分布与7月份气温的零度层分布模式基本相同;北坡镜铁山以西的带谱中没有森林带,以东含有森林带,分布在2500³300米的高度范围内。利用气象台站的地面及高空数据,计算了湿度———生长季平均温度露点差随海拔变化的梯度、多年平均温度、1月多年均温、多年平均降水指标以解释带谱分布,结果表明:由东向西,湿度梯度增大,以酒泉为界,西侧的露点温度差梯度大于0.12℃/100米,东部小于0.09℃/100米,与北坡山地森林带分布基本吻合。     

Analysis of vegetation changes and dominant factors on the Qinghai-Tibet Plateau,China

This research was undertaken to clarify the characteristics of vegetation change and its main influencing factors on the Qinghai-Tibet Plateau. Using the greenness rate of change(GRC) and correlation factors, we analyzed the trend of vegetation change and its dominant factors from 2000 to 2015. The results indicate that the vegetation tended to improve from 2000 to 2015 on the Qinghai-Tibet Plateau, with the improved area accounting for 39.93% of the total; and the degraded area accounting for 19.32%. The areas of degraded vegetation are mainly concentrated in the low-relief and intermediate-relief mountains of the high-altitude and extremely high-altitude areas on the Qinghai-Tibet Plateau, as the vegetation characteristics are impacted by the terrain. Temperature and precipitation have obvious response mechanisms to vegetation growth, but the effects of precipitation and temperature on vegetation degradation are not significant over a short time frame. Overgrazing and population growth are the dominant factors of vegetation degradation on the Qinghai-Tibet Plateau.