西部中国沙棘叶片稳定碳同位素组成的空间特征及其气候意义

分析了西部中国沙棘（Hippophate rhamnoides sinensis）叶片稳定碳同位素组成特征及其与环境因子之间的关系。结果表明,中国沙棘叶片δ13C值在-30.40‰~-24.91‰之间变化,平均值约为-27.62‰,属于C3植物。随纬度和经度的升高,中国沙棘叶片δ13C值明显升高,而随海拔的升高而降低,具有明显的空间分布特征。中国沙棘叶片δ13C值与温度没有明显的关系,随蒸发量和日照时间的升高而升高,随降水量的升高有降低趋势,具有明显的气候意义。表明中国沙棘具有较高的水分利用效率,水分是控制中国沙棘δ13C值变化或生长的主导因子。     

高山植物稳定碳同位素沿海拔梯度响应机制的研究进展

简要介绍了国内外关于植物δ~(13)C对海拔梯度响应规律的研究情况,叙述了植物叶片δ~(13)C对海拔梯度响应的内在机理.重点介绍了随海拔变化的气压、温度、降水(湿度)、光照等环境因子和植物的叶片厚度、比叶重(LMA)、氮含量、气孔密度、气孔导度等生物因子对高山植物δ~(13)C的影响作用.由于各因子的多变性以及之间的相互作用,任何单一因子都不足以决定植物δ~(13)C的最终变化,也不能解释植物δ~(13)C随海拔的变化趋势,这种趋势可能是众多因子综合作用的结果.最后对本领域取得的一些认识和结论进行了总结,并对存在的一些问题以及今后的研究方向提出了一些见解.     

甘肃省摩天岭北坡木本植物叶性状变异及关联

调查了摩天岭北坡以常绿阔叶林带与落叶阔叶混交林为主的低海拔区(700~1 500m)和针阔叶混交林与亚高山针叶林为主的高海拔区(2 100~3 400m)的21个木本植物群落组成,测定了104种植物的比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶片全磷含量(TPC)、叶片全氮含量(TNC)、叶片全碳含量(TCC)以及叶片厚度(LT)等6个植物功能性状。采用相关性分析对6个植物功能性状的变异和关联进行分析。结果表明:(1)SLA、LT和TCC在高海拔区明显高于低海拔区,而LDMC和TNC表现出高海拔区低于低海拔区;(2)SLA均随海拔的升高表现出降低的趋势,而LDMC和LT都随海拔的升高呈现增加的趋势。低海拔区TCC和高海拔区TCC都随海拔的升高呈增加的趋势;低海拔区TNC和TPC随海拔的变化与高海拔区相反,TNC和TPC在低海拔区随着海拔的升高表现出增加的趋势,而在高海拔区随海拔的增加呈现降低的趋势。(3)在高、低海拔区,SLA与LDMC、LT和TCC均呈极显著的负相关关系(P<0.01),LDMC与LT和TCC呈极显著的正相关关系(P<0.01)。摩天岭北坡不同海拔区木本植物叶片功能性状与海拔的关系,反映了该区域木本植物的不同叶片功能性状对海拔决定的环境异质性的协同响应和适应。     

基于 FAREAST 模型的青海云杉中-幼龄林生物量 碳沿海拔梯度分布特征

为预测未来青海云杉在不同海拔梯度上的分布范围，基于 FAREAST 模型，对祁连山西部、 中部和东部 3 个站点的青海云衫（Picea crassifolia）中-幼龄林（0～60 a）生物量碳的海拔分布特征进 行模拟。结果表明：（1）在同一站点，青海云杉幼苗幼树生物量碳在中间海拔分布最多，集中在海 拔 2 800～3 100 m 之间，此范围以外，生物量碳随之减少。（2）不同站点比较，青海云杉幼苗幼树平 均生物量碳在祁连山中部最高，达到 27.48 ± 5.51 t·C·hm-2，其次为东部的 24.56 ± 3.50 t·C·hm-2 和 西部的 23.80 ± 2.07 t·C·hm-2。（3）青海云杉幼苗幼树分布的海拔范围约在 2 500～3 400 m 之间，但 不同站点间存在差异。模拟得出，祁连山区青海云杉幼苗幼树生物量碳分布存在最佳海拔区间 2 800～3 100 m，高于或低于该区间时，青海云杉的生长和更新过程将会受到限制。祁连山中部青 海云杉幼苗幼树生物量碳高于东部和西部，表明中部是青海云杉生长和潜在分布的最佳区域，导 致东、西部区域更新较差的原因可能是由于东部受人类活动的影响更加频繁，而西部山区则可能 更易受干旱胁迫的影响。     

水分对武夷山不同海拔土壤有机碳矿化的影响

在室内3种水分梯度(25%、50%、75%WHC,WHC即土壤持水量)下恒温培养35天,比较分析了武夷山3种海拔表层土壤(红壤、黄壤和山地草甸土)的有机碳矿化动态、水分敏感性和潜在矿化能力的差异。结果表明:在土壤有机碳矿化前期(0～14天),各处理土壤的有矿化速率较高且变化明显,后期矿化速率变化趋于平缓。土壤累积碳矿化量随培养时间的延长而增加,增幅表现前期快后期慢。在(0～35天)培养期间,3种土壤有机碳矿化速率、累积矿化量和矿化率整体呈现随着水分增加而上升的趋势。采用线性方程拟合不同海拔土壤有机碳矿化速率与土壤水分之间的关系,发现土壤有机碳矿化水分敏感性(K)随着海拔升高而增强,山地草甸土对水分变化的敏感性高于红壤和黄壤。运用一级动力学方程拟合不同海拔土壤有机碳矿化动态,表现出土壤有机碳潜在矿化量和潜在矿化速率均呈现随着水分增加而增大的趋势,但不同土壤中存在差异。高海拔土壤潜在矿化作用普遍强于低海拔,说明了在未来气候变化情况下,高海拔地区有机碳比低海拔地区不稳定,其矿化过程更易受到土壤水分变化的影响。     

海拔对囊种草(Thylacospermum caespitosum)修饰土壤微环境作用的影响

选择海拔为3 762m(低海拔样地)和4 137m(高海拔样地)处囊种草(Thylacospermum caespitosum)群落作为研究样地,分别选取9个直径约50cm的囊种草丛,测定其下土壤的养分、水分和温度等指标,并以邻近无囊种草生长区域的土壤为对照,试图揭示囊种草对土壤微环境的修饰作用对海拔的响应。结果表明:囊种草的生长提高了其下土壤养分含量;改善了土壤水分状况;调节了土壤温度,在其冠层下维持了一个温度较为恒定的环境。随着海拔升高,环境条件的恶劣程度加大,环境压力增大,高海拔样地的土壤养分、水分和温度均低于低海拔样地,而囊种草对这些土壤环境条件的改善作用则随海拔的升高而加强。     

青海共和盆地沙柳(Salix psammophila)和乌柳(Salix cheilophila)的水分利用过程

利用稳定氢、氧同位素技术研究了青海共和盆地沙柳(Salix psammophila)和乌柳(Salix cheilophila)的水分来源,利用稳定碳同位素技术研究了它们的长期水分利用效率。沙柳春季同时利用10~150cm土壤水分和地下水,夏季主要利用10~25cm浅层土壤水分和地下水,秋季主要利用50~150cm深层土壤水分和地下水。乌柳春季主要利用10~25cm浅层土壤水分和地下水,夏季同时利用10~200cm土壤水分和地下水,秋季主要利用100~200cm深层土壤水分。沙柳和乌柳能够根据不同水源的可利用性,在不同季节选择利用不同深度的土壤水分或者地下水。它们之间存在一定程度的水分竞争。叶片δ~(13) C值表明春季干旱时两树种的长期水分利用效率较高。沙柳的长期水分利用效率高于乌柳,可能更适应共和盆地的半干旱气候。     

黑河下游不同生境胡杨(Populus euphratica)叶片碳同位素组成特征

植物中稳定碳同位素组成不但与植物的水分利用效率密切相关,而且反映环境因子对植物的影响。选择黑河下游额济纳旗为研究区,以优势物种胡杨(Populus euphratica)为研究对象,利用稳定碳同位素组成分析研究区胡杨受干旱胁迫程度。结果表明:胡杨叶稳定碳同位素组成(δ13 C)处于-25.51‰~-30.21‰,平均值为-28.28‰。随干旱胁迫程度增加,δ13 C值有明显偏正趋势,植物(叶片)碳同位素组成对胡杨成熟木长期适应不同水分胁迫程度有明显的体现。分析δ13 C与胡杨生长状态发现,δ13 C与种群密度相关性不明显,与枯枝比呈显著正相关关系,枯枝比可成为碳同位素组成的替代指标,指示胡杨受干旱胁迫的程度。     

祁连山北坡垂直带土壤碳氮分布特征

对祁连山北坡垂直带山地草原、森林、高山灌丛土壤有机碳和全氮的分布特征进行了研究,结果表明:土壤有机碳和全氮含量山地草原<青海云杉林<高山灌丛,表现为随海拔升高呈现上升趋势,且海拔3 100 m以上土壤碳、氮含量显著高于3 100 m以下土壤碳、氮含量;土壤有机碳和全氮在土壤剖面中的垂直分布大多表现为0~10 cm含量高于10 cm以下各层次的含量。土壤有机碳和全氮含量与土壤水分含量呈显著正相关(r=0.913,0.874,n=117,p=0.001),和年平均气温呈显著负相关(r=-0.883,-0.869,n=10,p=0.001),表明了气候因子对有机碳和全氮在垂直带上的空间分布起决定作用。整个垂直带土壤碳氮比在7.8~24.7间,有利于有机质矿化过程中养分的释放。作为祁连山北坡垂直带乔木林主体部分,青海云杉(Picea crassifolia)林土壤碳密度为18.13kg/m2,与一般常绿针叶林土壤碳密度相当,但远小于针叶林中的云冷杉林土壤碳密度。     

喜马拉雅冷杉和林芝云杉年轮稳定碳同位素气候意义比较

对采自西藏东南部的喜马拉雅冷杉和林芝云杉交叉定年后 ,进行了过去 1 0 0年的年轮δ13 C分析。结果表明 :冷杉和云杉年轮δ13 C序列记录了大气CO2 浓度升高引起大气CO2 的δ13 C下降的全球性趋势 ,但两者的响应程度不同。冷杉和云杉年轮δ13 C高频变化包含共同的气候环境变化信息 ,但在细节变化上存在差异。在对气候变化的响应上 ,两者记录的信息可以进行相互比较 ,以便利用不同地区不同树种的δ13 C进行大区域气候重建。     

祁连山北麓不同海拔土壤化学计量特征

对祁连山中段冰沟流域土壤有机C、N、P含量垂直分布与化学计量特征及其影响因素进行研究。结果表明：冰沟流域土壤有机C、N、P含量在各样点随土层深度而降低,并在表层土中聚集较明显;在0—40 m土层中,土壤有机C、N、P平均含量随海拔升高总体呈现先增高后下降的趋势,在中、高海拔处最高,P含量变异较小。0—40 cm土层中土壤C/N在海拔3 128—2 814 m处高于其他海拔,在3 075 m处C/N最高,土壤C/N、C/P随海拔升高总体呈下降趋势,均在中高海拔处最高,而土壤N/P在海拔3 454 m处最高,在低海拔2 814 m处最低。不同植被类型土壤的C/N、N/P差异性不显著,而土壤SOC/P差异显著,3种植被类型影响土壤C/N和C/P的大小为乔木林>高山灌丛>高山草地,而土壤N/P为灌丛>乔木林>高山草地;植被类型、海拔是影响土壤C、N、P含量和化学计量比的主要因素,其次为盖度、坡向。     

准噶尔盆地荒漠植物碳同位素组成研究

通过对准噶尔盆地古尔班通古特沙漠南缘17个科、41个属的53种荒漠植物的稳定碳同位素分析,结果显示准噶尔盆地荒漠植物的叶片稳定碳同位素值在-7.77‰~-30.10‰之间变化,其稳定碳同位素比值分布范围较广,C3和C4植物资源丰富。其中,C3植物有34种,δ13C值分布区间为-23.27‰~-30.10‰,平均值为-26.77‰;C4植物有19种,δ13C值的变化范围为-7.77‰～-14.90‰,平均值为-13.04‰。研究区内木本植物和草本植物的δ13C平均值分别为-16.74‰和-19.81‰,说明木本植物的水分利用效率明显高于草本植物,这种现象可能是全球荒漠生态系统的一种共性。但是一年生草本植物的δ13C平均值（-19.54‰）却高于多年生草本植物的δ13C平均值（-20.07‰）,由于植物叶片δ13C可以用来间接指示植物的长期水分利用效率,即δ13C值越大,植物的水分利用效率越高;也就是说在该地区,相对于多年生草本植物而言,一年生草本植物对环境的适应能力较强。     

新疆植被NPP及其对气候变化响应的海拔分异

利用2000—2017年MODIS NPP数据与气象观测数据,采用趋势分析及相关分析法,揭示了新疆地区植被净初级生产力(NPP)时空演变格局及其对气候变化响应的海拔分异性。结果表明:(1)18 a间,新疆植被NPP年均值为145.96 g C·m~(-2),以4.422 g C·m~(-2)·(10a)~(-1)速率呈不显著增长;受地形及区域水热条件的制约,植被NPP表现出北疆优于南疆、山区优于平原的分布规律。(2)NPP均值大体上随海拔的增加先增后减。在海拔1400 m区域内,植被NPP以增势为主,向好趋势集中在天山北坡、准噶尔盆地南缘及南疆西北缘等地;在1400～3800 m海拔区域内,植被NPP主要呈弱的负增长,其中天山山区及其南麓、阿尔泰山局部等高海拔山区NPP退化严重。(3)降水量是新疆植被生产力水平变化的主要驱动因素,但气温在高海拔(3900 m)地区取代降水成为限制植被活动的主导因子。在不同海拔梯度下,植被NPP与气温主要呈负相关性,与降水量呈正相关性,且相关性在海拔1400 m时有更突出的梯度差异。     

长汀水土流失区重建植被WUE及相关叶性状研究

对长汀水土流失区不同生态恢复程度生境马尾松(Pinus massoniana)与木荷(Schima superba)的叶片稳定碳同位素组成(δ13C)、比叶面积(specific leaf area,SLA)、叶N含量及C/N进行了分析,并以叶片δ13C值和C/N分别指示植物的水分利用效率(water use efficiency,WUE)和氮素利用效率(nitrogen use efficiency,NUE).研究发现:1)随着生境恢复程度的提高,马尾松与木荷的δ13C值均呈下降趋势,其中木荷对环境的响应比马尾松敏感.2)同一生境,马尾松的δ13C值高于木荷,植被恢复程度较高的生境两者差异更明显,δ13C值变幅为2.20‰.3)相同生境,马尾松的NUE高于木荷,SLA和叶N含量低于木荷,恢复程度较高的生境差异显著(P<0.05).4)树种间的NUE与WUE不存在权衡,SLA和叶N含量的变化趋势与WUE相反.研究结果表明:马尾松与木荷WUE对资源梯度变化的响应趋势相似,木荷的可塑性较强;在干旱贫瘠生境中,马尾松比木荷具有更保守的水分利用方式和氮素消费方式,适应能力更强,能起先锋树种作用,随着生态恢复程度的提高...     

贵州SJJ-1石笋δ~(13)C与δ~(18)O的不同步性及原因

为研究石笋δ~(13)C与δ~(18)O在千年尺度随时间的变化关系,通过对比贵州石将军洞SJJ-1石笋的δ~(13)C与δ~(18)O变化发现二者之间既有相似性又不完全同步。千年尺度两者之间的相似性主要由δ~(13)C与δ~(18)O共同受太阳辐射驱动的东亚季风强度变化所致。通过中国地层孢粉反演的植被空间格局变化,碳氧同位素的滞后期与太阳辐射相对于植被变化的滞后时间一致。因植被中δ~(13)C随年降水量增加具有变轻趋势,因此,两者的不同步性更大可能是太阳辐射驱动的季风强度变化与植被变化的不同步性引起。     

藏东南色季拉山急尖长苞冷杉林线地带地上生物量随海拔的变化特征

从亚高山森林到高山林线,逐渐严酷的生长环境影响了生物量的积累和分配.本研究采用相对生长法和样方收获法估算了藏东南色季拉山急尖长苞冷杉林在禾同海拔(4 190 m,4 270 m和4 326 m)的地上生物量,分析了群落中不同层次地上生物量、各器官生物量及其分配比例随海拔的变化格局.结果表明:1.急尖长苞冷杉群落地上生物量在181～284 t/hm2之间,其中,乔木层在11～-248 t/hm2,灌木层为35～62 t/hm2,草本层为0.9～1.5 t/hm2;2.群落地上生物量随海拔升高急剧降低,降低的平均幅度为73.1 t/(hm2·100 m);3.随海拔升高,群落地上生物量分配到非光合器官(树干和枝条)的比例显著降低,分配到叶的比例呈增加趋势.随海拔的增加,急尖长苞冷杉群落通过增加叶生物量所占比例(高叶寿命)以延长养分在植物体内的存留时间,提高生态系统的养分利用效率,从而适应高海拔地区的低温胁迫环境.     

天山北坡三工河流域中山带森林发育与气候土壤的关系

开展干旱区山地森林发育状况及其土壤因素影响的分析,对干旱区乃至全球山地森林带的成因研究具有重要的理论意义。以天山北坡三工河流域为研究区,主要利用森林调查与遥感影像数据,确定该流域森林带的分布状况,并结合流域气象与土壤采样数据,重点分析气候土壤因素对森林发育的影响。结果表明:1.该流域森林带位于海拔1 510～2 720 m,胸径与树高随海拔增加呈双峰曲线;其中胸径两个峰值分别位于约海拔2 000 m与2 550m,而树高峰值分别为海拔2 100 m与2 600 m,均稍高于胸径的峰值海拔高度;2.在森林带内,年均温随海拔高度增加呈线性下降趋势,最冷月均温(1月)则表现先增加后减小趋势;与其他地区相比,该流域高山林线年均温较高,最冷月均温相差较大,而最热月均温差异不明显;年降水量呈先增加后减小的趋势,且在海拔2 000 m左右达到最大值。土壤属性随海拔递增呈规律性的变化趋势:森林带内海拔约2 000～2 700 m树木发育较好,其有机质、全磷及全氮含量较高;CaCO3,pH值及电导率最小值与海拔2 000 m的最大降水带恰好吻合;土壤A层(0～10 cm)有机质、全磷及全氮含量与B(10～30 cm)、C(>3...     

植物叶片性状沿海拔梯度变化研究进展

由于在海拔梯度上各种环境因子表现出连续的梯度性变化,以海拔梯度为平台研究植物叶片性状的适应特征有助于揭示植物对气候变化的响应,进而可以为研究全球变化与陆地生态系统的关系提供研究基础。本文重点分析了植物的叶寿命、比叶面积、叶氮含量、叶绿素含量等叶片结构性状和气孔导度、叶片羧化效率、水分利用效率和叶片δ^18C等叶片功能性状随海拔梯度的变化规律和特点,探讨了植物叶片性状的研究不足及未来发展方向,以便为国内相关研究的开展提供参考。     

中国比辐射率空间分布特征分析

使用2003-2013年MOD/MYD11C3地表比辐射率光谱数据、MOD/MYD13C2植被指数光谱数据,合成全国各月地表比辐射率、NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)。基于DEM数据分析比辐射率与NDVI随海拔、坡向的变化规律。结果表明:(1)比辐射率低值段(0.960~0.970)主要分布在我国西北荒漠地区,面积比例全年变化不显著,代表了干燥裸土下低比辐射率的特征;中值段(0.970~0.975)分布于我国大部分植被覆盖地区,面积比例夏高冬低,代表植被覆盖下混合像元的中比辐射率特征;高值段(0.975~0.980)位于我国部分高海拔和高纬度地区,面积比例冬高夏低,代表冰雪与植被混合像元的高比辐射率特征。(2)比辐射率与NDVI随坡向变化呈明显的"双峰双谷"分布。东南坡、西坡为峰值,最大值位于东南坡;南坡、北坡为谷值,最小值位于北坡。两者变化一致性很高。受不同坡向太阳方位角下的地形敏感性与植被覆盖综合影响,比辐射率表现出随坡向的峰谷变化规律。(3)随海拔升高,比辐射率呈垂直地带性变化。存在3个下降区:250 m~1250 m、2500 m~3000 m和4750 m~6000 m;3个上升区:1250 m~2500 m、3000 m~4750 m和6000 m~6500 m。这与NDVI随海拔变化特征类似,反映垂直下垫面植被变化对比辐射率空间分布的影响。     

环境因子与植物体δ13C值关系的研究

通过总结主要环境因子对植物体δ^13C值影响,认为大气CO2浓度增加时,植物体δ^13C值会下降;光照增强,植物δ^13C值增大;UV-B增强时,植物体的δ^13C值降低;温度、水分条件与植物体δ^13C值的关系,至今还没有形成一致的意见,作者认为可能与其研究区域、研究的植物种数量、种类、植物部分及叶片成熟度、采样时间的不同有关。