祁连山中东部青海云杉径向生长对气候变暖的响应差异

气候变暖对森林生态系统产生了深刻影响,而树木生长对气候变化做出了不同的响应。本研究利用采自祁连山中、东部不同海拔梯度的青海云杉（Picea crassifolia）树轮样本,分别建立了中部和东部6个树轮宽度年表,分析了树木径向生长与各气候要素的关系以及随时间变化的稳定性。结果表明：祁连山中部青海云杉对降水和scPDSI较东部更为敏感。中部树轮宽度年表与当年5—7月的scPDSI极显著正相关（P<0.001）,东部树轮宽度年表与前一年9月和当年5月scPDSI显著正相关,表明中部LCH区域青海云杉径向生长主要受当年5—7月土壤水分条件的限制;东部XYH区域则受前一年9月和当年5月的土壤水分的限制。20世纪80年代中东部温度显著升高（P<0.001）,中东部树木生长受高温引起的干旱胁迫增强;20世纪90年代以后,由于中部降水增加而东部降水变化不明显,中部树木生长干旱压力得到缓解,东部森林受干旱的限制作用增强。此外,中东部青海云杉与温度、降水和scPDSI的相关关系逐渐趋向一致,未来气候的持续变暖或许将减小中东部树轮-气候关系的差异。     

利用树木年轮宽度资料重建川西米亚罗地区过去200年夏季温度的变化

利用川西高原米亚罗地区林线位置高山柏(Sabina squamata)的年轮宽度资料,分析了树轮年表和气候要素的关系.通过相关和响应函数分析得出,树木径向生长对于夏季(6～7月)温度响应最为敏感,上年冬季到早春(12～3月)温度也对树木生长有一定的影响,而年表与降雨没有明显的关系.最终利用树轮年表重建了该地区过去200...     

树轮气候学中树木年轮密度分析方法的研究进展

树木年轮密度（树轮密度）分析作为树轮气候学的一种研究方法,能够提取更准确的环境信息,应用范围更广,在过去环境变化研究中受到越来越广泛的重视。讨论了树轮密度测量技术与树轮密度分析方法在过去气候变化研究中的发展历程及最新研究成果,认为X射线分析法仍然是目前被广泛采用的树轮密度分析手段,基于树轮密度数据的过去温度变化重建仍是树轮密度研究的主要方向。相关研究表明：森林上限和高纬度地区树木年轮的最大晚材密度对夏季温度变化非常敏感,可以用来重建过去几百年、乃至千年的不同空间尺度的温度变化;树轮早材密度或最小早材密度对降水量的响应比较显著,但目前主要集中于重建区域小尺度的降水量变化方面。另外,树轮密度分析结果还可以用来研究某些气候要素分量的变化（季节变化、气候事件爆发的早晚和持续时间等）、区域气候变化的影响因子以及海气动力机制、气压异常等。     

广东现代樟树树轮纤维素的碳同位素与厄尔尼诺事件的关系

本文对广东阳春河的樟树树轮纤维素△δ13C序列研究发现,厄尔尼诺对树轮C同位素的高频变化的影响有一定的滞后性,一般是厄尔尼诺强度高峰期所对应年的下一年树轮△δ13C值较低.通过谱分析发现,树轮记录的△δ13C序列变化中2～3 a周期与热带气候的"准两年振荡"(QBO)十分一致,这从另一个侧面说明了广东樟树树轮记录了大范围的ENSO信息.其中准4.57 a周期可能与影响全球气候异常的厄尔尼诺事件的周期有关,很可能就是厄尔尼诺事件引起的气候变化对树木生长影响的反映.研究表明,广东厄尔尼诺所引起的气候变化,在树轮同位素中有较好的记录.说明在热湿地区,冬季树木仍有同位素分馏,树轮δ13C依然能记录冬季气温和东亚冬季风强弱的变化.     

树轮年代学的若干进展

树轮年代学是一门研究树木木质部年生长层，以及利用年生长层来定年的科学。由于树轮不仅是一种定年工具，它本身还可提供树轮生成时的环境要素信息，为一种环境变化的代用资料。在全球变化特别是在过去全球气候变化研究中，树轮年代学受到愈来愈广泛的重视，在近期内取得了长足的、惊人的进展。本文仅在树轮长年表的建立，树轮年代学生物基础研究──模式研究，利用树轮对环境要素变化的研究，以及树轮的图像分析等几个与环境变化研究相关的方面和本学科目前研究热点的若干进展，予以概要的论述。     

青藏高原东北部树轮海拔梯度研究的散点图分析应用

利用散点图直线回归分析结合主成分分析,研究同一坡面不同海拔的树轮宽度与气候因子的关系.由于同一山坡上随着海拔的升高气候因子表现出差异,导致不同海拔的树木生长对温度和降水的响应呈现阶梯状渐变.对树轮宽度序列和与其存在显著相关的5—7月份的气候因子进行散点图分析,得出5—7月的温度对树木的生长起主要限制作用,但是限制作用从低海拔到高海拔逐渐减弱;低海拔和中低海拔树木与7月温度负相关,中高海拔和高海拔树木受7月份高温影响变弱,相关转为正值;5—7月降水量的增加能促进树木的径向生长,但是随着海拔的增加,树木对于降水量响应变弱.由于快速降水的大部分水分都会流失,不能有效地存留在土壤里,较高海拔树木与较低海拔相比更难保留水分,所以高海拔轮宽序列保留较少的降水信息.     

大兴安岭北部多年冻土区落叶松和樟子松生长的气候响应差异研究

以大兴安岭北部根河、呼中和汗马冻土区落叶松和樟子松为样本,建立了五个树轮宽度年表,并计算获取了五个样点的树轮截面积指数（BAI）序列。树轮BAI-气候响应关系分析表明,气温为这一地区落叶松和樟子松生长的主要限制因子;但落叶松和樟子松对气候变化的响应存在差异。落叶松BAI与3月平均气温,樟子松BAI与前一年12月至当年4月平均气温均呈显著负相关。考虑到水热综合影响,落叶松BAI控制因子由1957-1990年与其呈显著正相关的1月份SPEI转变为1991-2013年与其呈显著正相关的1-4月SPEI和与其呈显著负相关的3月份平均气温;樟子松BAI控制因子则由1957-1990年与其呈显著负相关的2月和8月份平均气温转变为1991-2013年与其呈显著正相关的7月份降水量和6-7月SPEI。结果表明,在全球变暖背景下,水热环境改变使得冻土区树木生长限制因子发生变化。     

秦岭东部牛背梁自然保护区巴山冷杉树轮宽度与气候因子的关系

基于树木年代学方法,通过响应分析与回归分析对秦岭东段主脊牛背梁自然保护区巴山冷杉（Abies fargesii）树轮宽度所蕴涵的气候意义进行探讨。结果表明：巴山冷杉年轮宽度标准化年表和差值年表的各项特征值较高,反映树轮资料包含较强的环境信息;归纳相关分析结果,发现春夏季气温是树木径向生长的主导因子,当年1-8月不同时段的平均气温普遍对巴山冷杉生长有促进作用,其中1-2月平均气温对树木生长的影响最为显著,而前一年10-11月平均气温的“滞后作用”不可忽略。降水不是该区巴山冷杉生长的主要限制因子,但当年1-2月的降水过多会导致组织生长减缓;回归模型能较好模拟年轮宽度与气候因子之间的关系,据此结合极宽、极窄轮出现年份的气候状况印证了巴山冷杉树轮宽度年际变化是生长季初期气温、降水相互制衡、共同作用的结果,并推测巴山冷杉林带位置有向高海拔迁移的可能。为秦岭植被生长在气候变化过程中的生态模式演变研究提供一定的依据。     

亚洲树轮稳定氧同位素研究进展

树轮稳定氧同位素作为一种高精度的古气候代用指标,在亚洲地区的发展起步晚进步快。树轮稳定氧同位素比率（δ¹⁸O）对区域气候信息有较强的记录能力,且与水汽循环关系密切,对于理解复杂的亚洲气候起着重要作用。亚洲地区树轮δ¹⁸O对温度的响应主要出现在高纬度地区,中低纬度树轮δ¹⁸O主要记录与水分（降水、相对湿度、PDSI等）有关的信号。对亚洲地区已发表的树轮δ¹⁸O与气候要素（温度、降水、相对湿度）的相关分析显著性统计显示,生长季气候对树轮δ¹⁸O至关重要,树轮δ¹⁸O 与温度的显著相关关系呈正相关,与降水和相对湿度的呈负相关,温度和降水通过降水δ¹⁸O影响树轮δ¹⁸O,但各自的信号强度存在区域差异,而相对湿度信号则广泛记录在不同区域不同树种之中。亚洲树轮稳定氧同位素研究集中于中低纬度地区,因而对大气水文循环的响应主要侧重于对亚洲夏季风和ENSO的研究,对季风降水的记录反映了季风活动的变化特征以及与之有关的环流信息;季节分辨率的树轮稳定氧同位素研究限于低纬热带亚热带区域,但对于理解区域气候和季风活动的年内变化、挖掘年轮不清晰树种的树轮学研究潜力具有重要的意义。     

树轮生态学研究进展

树轮生态学体系庞大, 涉及众多研究方向, 讨论主要限定在水平梯度和垂直梯度上树轮气候响应模式研究、森林生态系统对环境变化响应和狭义树轮生态学所定义的虫灾、火灾以及涉及人为活动影响如环境污染方面的研究. 基于讨论所限定的树轮生态学的部分研究领域, 通过与国际研究水平的对比, 找出我国树轮生态学研究的不足, 并进一步展望了未来国内树轮生态学的发展. 通过吸取国外先进成果从而弥补国内树轮生态学研究的不足, 结合全球变化研究的背景, 在不同区域开展树轮生态学不同研究领域的研究, 定能更进一步推动我国树轮生态学研究的全面发展.     

贺兰山地区树轮碳氧同位素与夏季风降水的相关性讨论

分析了贺兰山地区油松树轮的稳定碳氧同位素组成对环境因素的响应关系 , 发现树轮碳氧同位素组成均与当年 5～ 9月总降水量具有较好的响应关系 , 碳同位素组成与 5～ 9月总降水量呈负相关关系 ,而氧同位素组成与 5～ 9月总降水量呈正相关关系 ,二者都可较好地反映该地区夏季风降水量的变化.同时 ,碳氧同位素的相关性分析表明二者具有一定程度的负相关性.树轮碳氧同位素的分馏机理十分复杂,其同位素组成不仅与降水量有关,同时还受其他环境因素的影响,单纯利用一种同位素指标来提取相应的气候信息,存在很大的不确定性.在本研究中 ,同时采用两种同位素指标来研究其气候意义 ,使得出的结论更加可靠.因此 ,夏季风降水量是控制该地区树轮稳定碳氧同位素组成的主要因素.     

桂林毛村岩溶区与碎屑岩区檵木和马尾松凋落叶分解研究

为探究岩溶生态环境对凋落叶分解的影响,选用碎屑岩区相同树种作为对比,运用凋落物分解网袋法研究其凋落物分解初期动态,研究结果表明:（1）岩溶区檵木和马尾松凋落叶分解速率总体上均小于碎屑岩区相同树种凋落叶分解速率;（2）凋落叶分解速率k与凋落叶初始养分碳含量呈显著负相关（P<0.05）,与木质素含量呈极显著负相关（P<0.01）;（3）在凋落叶分解过程中,各养分释放规律具有一定的差异,凋落叶养分元素碳在分解过程中呈现出净释放;（4）岩溶区树种的碳释放速率比碎屑岩区慢,说明岩溶区两树种的凋落在一定程度上延长了C的循环周期      

新生代气候变化与陆地硅酸盐岩风化和海洋Sr同位素研究

新生代全球气候自始新世55Ma以来在逐渐变冷。陆地硅酸盐岩在造山带和高原地区通过加速化学风化，消耗了大气中的CO2温室气体造成了新生代气候变冷。目前关于陆地硅酸盐岩风化与海洋Sr同位素关系的研究，主要存在两种观点：一种认为海水Sr同位素变化可作为全球地表化学风化的替代性标志；另一种观点认为全球并不存在平均地表风化这种说法，海水Sr同位素在地质历史中的演化是主要与某种地质构造事件或岩石类型的风化有关。我国应当不失时机地加快对源于喜玛拉雅山地的恒河－布拉马普特拉河进行研究，以进一步揭示陆地硅酸盐岩风化与海洋Sr同位素变化的关系。     

陆地生态系统水—碳耦合循环与过程管理研究

陆地生态系统的水循环与碳循环是地球表层系统物质循环与能量交换的核心，也是最基本的耦合的两个生态学过程。区域或全球尺度生态系统的水管理与碳管理是全球变化科学与可持续发展研究的两大主题，是人类维持全球生态系统的物质与能量循环、自然资源循环再生的重要生态学途径。我们在综合评述现代应用生态学研究的发展趋势，陆地生态系统水和碳循环与生态系统管理关系的基础上，提出了陆地生态系统水循环与碳循环过程管理的内容与思路，阐述了生态系统水和碳耦合循环机制与模拟综合研究的新设想。     

碳酸盐岩在全球碳循环过程中的作用

碳酸盐岩是地球上最主要的碳库，开展全球变化研究应重视碳酸盐岩在岩溶作用过程中的地球化学动力学研究。这方面的科学问题有二个。第一是关于全球碳酸盐岩的碳库容量问题，尚须利用全球沉积岩和碳酸盐岩数据库，根据全球地质历史时期碳酸盐岩的分布面积、厚度和岩石成分等进行重新计算。其次是关于碳酸盐岩在岩溶作用过程中对全球碳循环的动力学贡献问题。一方面碳酸盐岩的溶蚀作用不仅关系到海洋ＣａＣＯ＿３的供给量而影响海洋中碳通量的平衡，而且还可直接回收大气圈中的ＣＯ＿２；另一方面由于钙华的沉积又可向大气圈释放ＣＯ＿２，而影响温空气体的变化。它们构成了大气温室气体源汇关系中不可忽视的一项。     

江西东岭剖面P-T界线碳同位素变化与沉积物输入的关系

二叠纪末期发生了显生宙以来规模最大的生物灭绝事件,利用江西修水东岭剖面二叠-三叠系界线的碳同位素、主量元素及微量元素分别研究全球碳循环的变化及其相对应的物源的变化进而分析环境变化与生物灭绝的关系。研究结果表明,东岭剖面二叠-三叠系界线存在阶梯式碳同位素负偏,第一阶段阶梯式负偏幅度为2‰,第二阶段阶梯式负偏幅度为2.5‰,总的负偏幅度高达4.5‰。在阶段阶梯式碳同位素负偏过程,碳酸盐岩中的硅酸盐组分物源由基性火成岩转变为岛弧性质的酸性火成岩。后者可能与我国华南周围岛弧火山喷发有关。这些碳同位素负偏在时间上与物源的转变及火山灰层基本一致,推测其与我国华南岛弧火山及西伯利亚大火成岩省喷发有关。大规模火山作用喷出或诱发出的二氧化碳及甲烷温室气体有可能是造成二叠-三叠系阶梯式碳同位素负偏的主要原因。火山喷发造成的环境恶化如全球变暖、海洋缺氧、海洋酸化、植被破坏形成的大量沉积物输入海洋致使生物生存压力增大,从而造成二叠末期生物的大灭绝。     

是“岩溶碳汇”还是“岩溶碳通量”?

大气碳收支不平衡问题是全球碳循环研究的核心问题之一,决定了人类活动导致的气候变化速度和程度。在过去50年,陆地和海洋作为全球碳循环的主要汇呈增加趋势,而岩溶作用(CaMg(CO_3)_2+2CO_2+2H_2O  Ca~(2+)+Mg~(2+)+4 HCO_3~-)则通过与岩石圈、水圈、大气圈(层)的密切联系成为联系陆地和海洋碳库的纽带。尽管岩溶作用在水循环和生物圈的作用下,每年可产生约8亿t的碳通量,使岩溶作用过程成为全球碳循环的一个重要环节。但在目前研究技术手段和认识水平的条件下,将岩溶作用这一可逆过程直接认定为岩溶碳汇有不妥之处。因此,在没有涉及生物固碳效应的前提下,应当将岩溶作用参与的碳循环表述为岩溶碳通量。     

利用树轮宽度重建近280 a来祁连山东部地区的春季降水

利用采自祁连山东部的祁连圆柏样芯样本，建立标准化年表，并将标准年表的树轮指数与附近的乌鞘岭气象站的温度和降水进行相关分析，结果表明，年轮指数与3－4月降水呈显著正相关，相关系数为0．525，利用标准化年表与3－4月降水的线性回归方程重建了研究区近280a来的3－4月降水，统计检验表明重建结果是可靠的。     

Field Survey and Research Approaches at Apine Treelines

A tree line, as the altitudinal or latitudinal limit of erect trees, is considered as a sensitive ecological indicator of climate change, and becomes one of the hot issues in the studies of global change ecology. During the last decade, rapid progress has been made in tree line studies. However, field survey and research methods may vary significantly among tree line literatures, limiting the evaluation of mountainous forest response and feedback to climate change at regional or global scale. Herein, we reviewed the research progress regarding the field survey and research methods on tree lines, evaluated the advantages and disadvantages of each method, and pointed out the current research frontiers. Field survey and research methods in tree line literatures mainly include: Repeat landscape photography, remote sensing image analysis, land line transect method, circular sampling plot, rectangular or square sampling plot, spatial point pattern analysis, tree line dynamic model, controlled experiment, and transplant experiment. Repeat landscape photography and remote sensing image analysis can provide an intuitive reference for treeline dyanmics, but some uncertainties remain. Compared with selective sampling approach (e.g., line transect method, circular sampling plot and square small plot), sample-total method (rectangular large plots including the whole tree line ecotone, i.e., encompassing the current timberline and the tree line) provides more robust results regarding tree line structure and shifts. Spatial point pattern analysis has been used to establish the linkage between the ecological patterns and processes of the tree line ecotone. Tree line dynamic models can be used to reveal temporal patterns of position and structure of tree line ecotones and their driving mechanisms. Controlled or transplant experiment has advantages in exploring the critical drivers of tree line dynamics. In future studies, sample-total method and its protocol are recommended when exploring variations in structure and position of tree lines; regular monitoring of fixed large tree line plot is worth carrying out; controlled or transplant experiment can be set up at diverse tree lines across a regional scale; researchers should attempt to develop new tree line dynamic models with good transplantation capability.     

稳定碳同位素在第四纪古环境研究中的应用

文章对陆相沉积物、湖沼相沉积物以及脊椎动物牙齿中的δ¹³C研究作了系统的综述,特别对存在的问题提出了一些看法,认为黄土-古土壤序列中有机质δ¹³C与碳酸盐δ¹³C变化趋势相反的原因是CO₂与碳酸盐交换平衡时的分馏系数在古土壤堆积时和黄土发育时不一致造成的;陆相沉积物的有机质δ¹³C较碳酸盐δ¹³C能更加直接地反映沉积时地表植被状况,陆相沉积物的碳酸盐δ¹³C在古生态中的应用还有待于对它的形成机制和形成过程进行进一步的研究;我国黄土高原末次冰期的气候不利于C4的生长.文章强调古环境、古生态研究应该从现代过程入手,了解现代植物δ13C与气候参数的关系以及现代C4植物的分布规律.同时还认为分子化石的稳定同位素研究这一新研究手段将会给第四纪研究带来更新的活力.