长白山北坡林线岳桦种群与土壤关系

以长白山北坡林线为研究区,选择4块样地(83个样方)进行岳桦种群径级结构与土壤理化性质关系的研究.采用单因子方差等方法分析土壤理化性质(有机质、全氮、全磷、砾石含量)和岳桦种群(灌丛和乔木)径级结构的关系,采用相关分析法做岳桦种群与土壤性质的动态变化分析.结果表明土壤因子对岳桦种群的扩张有一定的制约作用,但不足以决定林...     

黄土丘陵区坡面柠条(Caragana korshinskii)林地草本植物分布特征

人工植被恢复会显著影响林下草本的分布及多样性,而人工植被恢复耦合坡面微地形变化对草本群落分布及其多样性响应尚缺乏系统的认识。以位于半干旱黄土丘陵区的甘肃定西龙滩小流域为研究区,系统调查和监测了不同坡向上、中和下坡位人工柠条(Caragana korshinskii)林地草本群落组成、生物量与柠条生长状况、凋落物量及土壤水分含量,分析草本群落的分布特征及其影响因素。结果表明:(1)不同坡向草本群落组成明显不同,阴坡人工柠条林地草本物种丰富度、优势度和多样性指数显著高于半阳坡和阳坡,而均匀度指数各坡向间差异不显著;(2)不同坡向间草本地上生物量为阴坡>半阳坡>阳坡,但差异不显著;阴坡上、中坡位草本生物量显著高于下坡位,半阳坡和阳坡各坡位间草本生物量差异不显著;(3)pRDA分析结果表明,坡向影响了坡面水热条件,对草本分布的影响最大,解释了15.2%的草本群落变异;(4)柠条种植密度和坡向与草本物种丰富度呈显著负相关;阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)和长芒草(Stipa bungeana)与坡向呈显著正相关,主要分布在阴坡,茵陈蒿(Artemisia capillaris)和赖草(Leymus secalinus)等与坡向呈显著负相关,主要分布在阳坡。半干旱黄土丘陵区坡向通过影响水热条件从而影响了植被生长,坡面微地形调整可以在一定程度上削弱坡位对草本植物生长的影响,但坡向及人工植被种植密度决定了草本的分布格局。     

豫西山地植被NDVI及其气候响应的多维变化北大核心CSCDCSSCI

豫西山地是秦岭山系在河南境内的余脉,处于亚热带向暖温带的过渡区域,是气候变化的敏感区。利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法探讨豫西山地NDVI及其气候响应的多维变化。结果表明:(1)14年来豫西山地NDVI呈增长态势,增速为0.041/10a。NDVI值随山地海拔升高先增后降,随坡度增加而增大,在各坡向的分布相差不大。(2)植被在<1100 m海拔区恢复概率最高,在>1700 m区域退化概率最高;在10°~20°坡度区域恢复概率最高,在0°~5°区域退化概率最高;坡向对植被变化的分异作用不明显。(3)不同海拔、坡度、坡向上的植被所受影响因素不同,高海拔区植被动态主要受降水控制;不同坡度上的植被NDVI与气温的相关性均大于与降水的;在不同坡向上差异不明显。(4)崤山、熊耳山、伏牛山三大山脉北坡NDVI增速均大于南坡;北坡植被对降水变化较敏感,而南坡植被对气温变化较敏感。这些都是在全球变化背景下该区生态环境响应的重要信号,反映了过渡带生态响应因子对山地生态系统的重要性。     

豫西山地植被NDVI及其气候响应的多维变化

豫西山地是秦岭山系在河南境内的余脉,处于亚热带向暖温带的过渡区域,是气候变化的敏感区。利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法探讨豫西山地NDVI及其气候响应的多维变化。结果表明:(1)14年来豫西山地NDVI呈增长态势,增速为0.041/10a。NDVI值随山地海拔升高先增后降,随坡度增加而增大,在各坡向的分布相差不大。(2)植被在1100 m海拔区恢复概率最高,在1700 m区域退化概率最高;在10°~20°坡度区域恢复概率最高,在0°~5°区域退化概率最高;坡向对植被变化的分异作用不明显。(3)不同海拔、坡度、坡向上的植被所受影响因素不同,高海拔区植被动态主要受降水控制;不同坡度上的植被NDVI与气温的相关性均大于与降水的;在不同坡向上差异不明显。(4)崤山、熊耳山、伏牛山三大山脉北坡NDVI增速均大于南坡;北坡植被对降水变化较敏感,而南坡植被对气温变化较敏感。这些都是在全球变化背景下该区生态环境响应的重要信号,反映了过渡带生态响应因子对山地生态系统的重要性。     

长白山西坡小叶章侵入苔原带调查与机理分析

受火山活动干扰,长白山各坡向植被演替进程表现出较大差异,东坡植被演替处于早期阶段;而北坡出现岳桦(Betula ermanii Charm.)上侵现象;南坡植被演替处于二者之间。经过多年野外调查对比分析,首次提出长白山西坡苔原带出现小叶章(Deyeuxia.angustifolia(Kom.)Y.L.Chang)侵入苔原的现象。调查显示小叶章呈现从低海拔处向高海拔逐渐侵入的趋势,威胁牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum Pall.)及笃斯越橘(Vaccinium uliginosum Linn.)等苔原带植物的生存,并导致苔原带景观变化。在调查长白山西坡小叶章侵入苔原带的基础上,根据苔原带的环境变化设计了小叶章移栽与增温实验、小叶章种子着床实验。实证了小叶章上侵是火山喷发后植被演替的一个特殊阶段,并提出长白山苔原带西坡小叶章上侵代表了岳桦林带上移的理论。     

祁连山森林草原带坡面尺度土壤有机碳分布

以祁连山森林草原带3个山头为研究对象,在坡面尺度上分析了坡向和坡位对不同深度(0~10、10~20、20~40、40~60 cm)土壤有机碳浓度和密度的影响。结果表明:坡肩、背坡及坡脚各层有机碳浓度变化趋势为北坡>西坡>西南坡>南坡,不同沟谷土壤有机碳浓度差异不显著。有机碳浓度的坡位分布因坡向而异,在南坡、西南坡及西坡,沟谷各层有机碳浓度均显著高于其他坡位(P<0.05),坡脚高于坡肩与背坡;在北坡,坡肩、背坡及坡脚有机碳浓度无显著差异,沟谷20~40、40~60 cm土层有机碳浓度显著低于坡肩(P<0.05)。不同层次土壤有机碳密度的变化特征与有机碳浓度相似,0~60 cm有机碳密度最大值出现在北坡(33.64±0.91 kg·m^-2)及沟谷(34.30±2.55 kg·m^-2),约为南坡的3.20倍,西南坡的2.87倍、西坡的1.90倍。     

山地高梯度森林生物质能效应研究(Ⅱ):案例

综合应用森林生物量及生产力计算、地理信息技术、生物地理统计等方法,对梅里雪山森林生物质能资源赋存量、资源总量以及与海拔、山地坡度和坡向等的关系作出定量计算,并对其相关性作分析,发现梅里雪山东坡森林生态系统潜在蕴藏生物质能资源具有明显的空间异质性和空间相关性:在海拔2 000 ～3 900 m,森林生物质能资源数量随着海拔的升高而逐渐增加,3900m以上急剧减少;生物质资源数量在坡度25°～35°期间最大,不同坡向上生物质资源数量差异明显,较为集中分布在东坡、东南坡和西北坡.相关分析表明,生物质能资源数量与地形因子海拔、坡度、坡向具有相关性,与海拔、坡向负相关,与坡度呈正相关,其皮尔森简单相关系数分别为-0.17,-0.86和0.30.在山体中部形成森林生物质能资源富集带,构成环形生态廊道,为山地生态系统和人居环境提供了优良环境条件.     

长白山突变型林线岳桦对气候变化的响应

在长白山北坡局地突变型林线内选取10个样方,采用实测法测量岳桦两种生活型(灌木状和乔木状)的树高、径级,采用年轮法测定岳桦的树龄,计算分析长白山北坡2000m处48 a(1953-2000年)的积温变化.对获得的数据采用回归模型、小波分析、相关分析建立树高、径级与积温变化的关系.结果显示:对应长白山48年来积温变化的几个高温期(1960年代初、1980年代、1990年代后期),岳桦树高生长对气候变化有显著响应.灌木状岳桦在径级1～7、7 ～13、13～19和＞19 cm阶段树高生长分为适应期,弱胁迫期和胁迫期.乔木状岳桦在径级13 cm和5 cm出现增长受限和适宜生长两个拐点.高温期对应岳桦树高的快速生长,岳桦树高增长的年际变化是对气温变化的积极响应.     

不同空间尺度DEM对山区气温空间分布模拟的影响——以浙江省仙居县为例

以浙江省仙居县为实验样区,通过气温空间分布的地形调节统计模型,使用10个气象站(哨)气温资料和4种不同空间分辨率的DEM(5 m,源于1∶1万数字化地形图;30 m,来源于Aster GDEM v2;90 m,来源于SRTMv4.1;900 m,源于GTOPO30’)模拟不同空间尺度年均气温空间分布,比较其误差大小及随宏观地形(海拔高度)和微观地形(坡度和坡向)的分布差异。结果表明:基于4种不同空间分辨率DEM模拟气温呈较大空间分布差异性;随着DEM空间分辨率减小,误差逐渐增加,空间差异性降低。微观地形因子(坡度和坡向)随空间分辨率的变化产生显著变化,明显影响气温空间分布,不同坡度和坡向间年均气温差最高可达到10～12.5℃,最小仅为1.9～2.6℃。     

长白山北坡林线长白落叶松与岳桦对环境适应的对比分析

以长白山北坡林线长白落叶松（Larix olgensis）和岳桦（Betula ermanii）为研究对象,通过野外样方调查、树轮技术分析,采用趋势线模型拟和、单因素方差等统计方法从各种参数分析长白落叶松和岳桦径向树高生长的对比关系并揭示2个种群动态对环境适应性的对比差异。结果显示：垫状生长形的长白落叶松海拔最高（均值：2 017 m）,其次为旗形树（2 005 m）,正常形态的海拔最低（1 992 m）,所在生境差异显著（p < 0.05）。正常形态的长白落叶松生长速度大于岳桦（树高方程斜率：长白落叶松0.750 9>岳桦0.253 6）,随着旗形树的出现,速度相似（斜率：长白落叶松0.375 4>岳桦0.253 6）,变成垫状后,岳桦占优。长白落叶松受到压制种群扩张速度不如岳桦,长白山林线上侵表现为以岳桦种群为主力,长白落叶松仍是岳桦主要的伴生树种。     

长白山北坡岳桦林线变动的水热条件分析

近50年来长白山北坡林线种群呈现明显的扩张态势。为揭示林线变动机制,本文以长白山天池气象站的气象数据(1953-2007年)为基础,结合野外的气温观测,以温暖指数(WI)及湿润指数(HI)为生态气候指标,以16℃·月和68.8 mm/℃·月为阈值,通过数据保证率的计算推测55年来长白山北坡岳桦林线的水热条件变化。结果表明:以WI和HI指标确定的林线位置分别在1975~2460 m和1584~2231 m。WI与HI变化对林线高度变动影响的交互作用不显著(p>0.05),WI与HI变化呈显著负相关(p<0.01),两种林线变化也呈负相关(r=-0.11<0),交互作用和相关分析结果显示水热条件的不同步变化使岳桦林线上侵不能达到各自的潜在高度,林线位置波动在1975~2231 m。林线上缘波动的复杂程度高于下缘,波动幅度与胁迫力的大小呈正相关。     

Dynamics of the Alpine Treeline Ecotone under Global Warming: A Review

The alpine treeline ecotone is defined as a forest-grassland or forest-tundra transition boundary either between subalpine forest and treeless grassland, or between subalpine forest and treeless tundra. The alpine treeline ecotone serves irreplaceable ecological functions and provides various ecosystem services. There are three lines associated with the alpine treeline ecotone, the tree species line (i.e., the highest elevational limit of individual tree establishment and growth), the treeline (i.e., the transition line between tree islands and isolated individual trees) and the timber line (i.e., the upper boundary of the closed subalpine forest). The alpine treeline ecotone is the belt region between the tree species line and the timber line of the closed forest. The treeline is very sensitive to climate change and is often used as an indicator for the response of vegetation to global warming. However, there is currently no comprehensive review in the field of alpine treeline advance under global warming. Therefore, this review summarizes the literature and discusses the theoretical bases and challenges in the study of alpine treeline dynamics from the following four aspects: (1) Ecological functions and issues of treeline dynamics; (2) Methodology for monitoring treeline dynamics; (3) Treeline shifts in different climate zones; (4) Driving factors for treeline upward shifting.     

Low recruitment above treeline indicates treeline stability under changing climate in Dhorpatan Hunting Reserve,Western Nepal

A treeline can respond to climate change by shifting position, infilling, increasing recruitment, and increasing radial growth. More studies from understudied areas and their associated species are needed to understand treeline structure and dynamics. We established two transects of 20 m width and 120 m length (100 m above and 20 m below the forestline) in the Betula utilis subalpine forest of the Dhorpatan Hunting Reserve in Western Nepal. All individuals of B. utilis within the transects were classified into three height classes – trees (>2 m), saplings (0.5–2 m), and seedlings (<0.5 m) – and measured for morphometric features. Tree-ring cores were collected for age structure analysis. B. utilis forms an abrupt treeline in the region, and the mean forestline and treeline elevations were 3893 and 3898 m, respectively. The average age (57 yr) of trees at the treeline ecotone suggests a young stand. Poor regeneration was observed above the forestline in both transects when compared to below the forestline. Low regeneration at the treeline ecotone suggests site-specific biotic and abiotic controlling factors. Seedling and sapling establishment above the forestline is limited by a lack of moisture, absence of suitable microsites, and presence of herbivores.     

雪岭云杉树轮宽度对气候变化的响应

利用新疆伊犁地区雪岭云杉的6个树轮宽度年表 ,通过相关分析的方法,分析不同地形条件下雪岭云杉树轮宽度对于气候要素的响应。统计分析表明,雪岭云杉对气候变化比较敏感,在北天山南坡的森林下限,雪岭云杉生长与生长季7~8月降水关系显著;在南天山北坡的森林下限,雪岭云杉生长对生长季前11-次年1月最低温度存在显著正相关。地形对雪岭云杉与气候要素之间的关系影响较大,在南天山北坡,由于森林上下限树木抗寒性的差异,森林下限树木生长对温度的响应强于上限树木;南北坡引起的降水量水平的差异,使得天山不同坡向的树木生长响应不同的气候要素。     

秦岭陕西段南北坡植被对干湿变化响应敏感性及空间差异

秦岭位于暖温带与亚热带交界处,也是中国南北地理分界线,秦岭南北坡植被对干湿变化响应敏感性,可以折射出暖温带、亚热带地区主要植被类型对干湿变化的响应规律和机制特征,对深入理解不同气候带植被变化规律具有重要意义。本文利用秦岭山地32个气象站点的气象数据和MODIS NDVI时间序列数据集,探讨了2000—2018年秦岭南北坡NDVI和SPEI时空变化特征,揭示了南北坡植被对干湿变化响应敏感性及其空间差异。结果表明：① 2000—2018年秦岭植被覆盖情况整体显著改善,但秦岭南坡NDVI上升幅度和面积占比均高于北坡,南坡植被比北坡改善情况好。秦岭湿润化趋势不显著,但秦岭北坡湿润化速率和面积占比均大于南坡。② 秦岭北坡植被比南坡植被更易受干湿变化影响,秦岭北坡植被对3—6月总体干湿变化最为敏感,南坡植被对3—5月（春季）干湿变化最为敏感。秦岭南北坡植被主要受3~7个月尺度干湿变化影响,对11~12个月尺度的干湿变化响应较弱。③ 秦岭有90.34%的区域NDVI与SPEI呈正相关,大部分地区春季湿润化能促进全年植被生长;随海拔上升,植被对干湿变化响应敏感性先上升再下降,海拔800~1200 m是植被响应最敏感的海拔段,海拔1200~3000 m随海拔上升植被响应敏感性下降;南北坡草丛均是对干湿变化响应最为敏感的植被类型,但秦岭北坡多数植被类型对干湿变化响应比南坡敏感。     

中国气候变化的植物信号和生态证据

全球平均气温上升、降水格局变化、极端天气事件发生的频率和强度增大等气候变化现象已经对陆地生态系统产生了影响,物种、群落和生态系统响应于气候变化而发生的改变,可以作为气候变化的间接生物学和生态学证据,对未来气候变化的影响评价有重要的价值,尤其是对减缓和适应全球气候变化的"地球系统科学"研究以及可持续生态系统管理与发展对策的制订,具有重要的意义。在国际气候变化的生物学证据研究的大背景下,总结了中国陆地生态系统响应过去气候变化的植物学信号和生态学证据:(1)物种水平:气候变暖导致中国33°N以北大部分地区植物春季物候期包括萌芽、展叶、开花期等显著提前,植被生长季延长;(2)群落水平:群落物种组成和分布发生改变,主要表现在长白山等高山群落交错带物种组成和林线位置的变化以及青藏高原高寒草甸的退化;(3)生态系统水平:全国总体植被盖度增加,植被活动加强,生产力增加;北方和西部地区农业植被的耕作制度、种植结构、耕种面积和产量发生变化,东北地区水稻种植面积和产量增加,但全国大部分地区农作物产量和温度呈负相关,这将威胁到未来的粮食安全。     

长白山区植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子敏感性

本文利用长白山区SPOT/VGT NDVI 数据和气象数据,分析该区不同植被类型NDVI时空变化特征以及与气候因子的相关关系,并探讨了植被对气候变化响应的滞后性。结果表明：①2000-2009 年,长白山区植被NDVI 逐年变化总体呈增长趋势,增长区域的面积占全区面积的83.91%,在空间上主要集中在北坡和西坡,NDVI减少区域集中在南坡;②NDVI变化率随季节和植被类型变化而不同,NDVI增长主要集中在5 月和9 月,而7 月NDVI变化较小,甚至出现下降趋势;③植被NDVI与温度和降水存在着显著的正相关性（p<0.01）,且NDVI与温度的相关性高于与降水的相关性,且随海拔升高,NDVI与温度相关性增强;④NDVI对气温和降水变化的响应存在滞后期, 不同植被类型,滞后期存在差异。苔原NDVI对温度和降水响应的滞后期大约10 天,而针阔混交林和针叶林NDVI 对温度和降水响应的滞后期约为20 天。