山体基面高度对欧亚大陆东南部林线分布的影响——山体效应定量化研究

根据收集到173个林线数据,采用纬度、经度和基面高度的三元一次方程拟合欧亚大陆东南部林线分布,计算各自的标准回归系数和贡献率,以此来确定山体基面高度(山体效应的简明表达形式)对林线分布高度的影响。结果表明,纬度、经度和山体基面高度对林线分布高度的贡献率分别为30.60%、26.53%、42.87%。以北纬32o为界线,对其以北、以南区域也分别进行了分析,基面高度的贡献率达到24.10%和39.11%。分析不同尺度和区域山体基面高度作用于林线的贡献率不难发现:在欧亚大陆东南部以基面高度代表的山体效应对于林线高度的影响显著,明显地超过了纬度和经度。基面高度的作用受气候条件和海陆位置影响较小,不论大陆内部或沿海,基面高度分异对山地垂直带分异的影响都相对独立和稳定。该结果定量地表明了山体效应对林线分布高度的重要作用。     

山体效应对北半球林线分布的影响分析

通过搜集整理了北半球516 个林线数据, 结合WorldClim 气象数据计算了林线数据点上的大陆度, 并依据SRTM高程数据提取了林线处的山体基面高度(作为山体效应的代用因子), 然后以纬度、大陆度和山体基面高度为解释变量, 建立三元回归模型。结果表明:线性回归模型的判定系数R²为0.904, 二次回归模型的R²高达0.912。相比先前不考虑基面高度的林线分布模型(R² = 0.79), 纳入了山体基面高度的林线分布模型能够更加有效的拟合半球尺度的林线分布; 结果还表明, 山体基面高度对北半球林线高度分布的贡献率达到了48.94% (p =0.000), 而纬度和大陆度分别为45.02% (p = 0.000) 和6.04% (p = 0.000)。这揭示了山体效应对半球尺度林线分布具有重要的影响。基面高度在北美洲地区对林线高度的贡献率最大(50.49%, p=0.000), 在欧亚大陆东部地区为48.73% (p = 0.000), 在欧亚大陆西部地区为43.6% (p=0.000)。这一结果说明山体效应对林线分布高度的影响虽有区域差异, 但都有较高的贡献率。     

天山北坡高山林线分布的生态地理特征

综合利用多源遥感影像和实地勘察资料识别天山北坡高山林线分布格局,结合区域气象数据和土壤理化性质,分析天山北坡林线分布的生态地理特征。结果表明:①天山北坡林线分布高度大约在2 600～2 850 m,从西向东林线分布高度呈上升趋势,奇台至巴里坤段林线高度上升最为显著;伊犁河谷段与玛纳斯段林线垂直宽度较宽。②影响天山北坡林线分布高度的关键气候因子为生长季温度（如年生物学温度3.35 ℃,最热月均温10.49 ℃,生长季均温8.26 ℃）,特别是年生物学温度,能较好的指示天山北坡高山林线分布位置,且各气候指标均在全国均值范围之内,而影响巴音布鲁克地区森林发育的主要原因为冬季低温干旱。③伊犁林线过渡带和玛纳斯林线过渡带有机质、全氮及全磷的含量最高;酸碱性大致以阜康林线为界,向西呈酸性,向东呈碱性;土壤营养物质主要分布于表层（0～10 cm）,深层(30～80 cm)含量低且变化不显著,具有明显的“表聚现象”;下层土壤pH值从西向东逐渐由弱酸性向弱碱性过渡;电导率空间变异性较强,各层变化特征不显著。     

中国高山林线的分布高度与气候的关系

通过研究我国高山林线的分布高度沿纬度、经度的变化格局,和对高山林线处的温度和基带降水等气候指标的分析,对我国高山林线分布高度与气候因子的关系进行探讨。结果表明：(1) 我国高山林线高度表现出明显的纬向和经向变化,总体趋势是：在北纬30^o以北,高山林线高度随纬度升高而下降,下降速率为112 m/度左右;在30^oN以南,则表现出较大的东西部差异：在东部,高山林线高度变化不明显,西部则随纬度增加呈上升趋势。在相似的纬度上,高山林线高度呈现出从东向西升高的趋势。高山林线在藏东南的洛隆、丁青、工布江达一带 (约29^o~32^oN,94^o~96^oE) 达到4 600 m,为世界最高林线高度,并以此为中心向四周降低。(2) 影响高山林线高度的主导气候因子为生长季温度条件。我国高山林线高度的温度指标为年生物温度3.5 ^oC,温暖指数14.2 ^oC·月,生长季平均温度8.2 ^oC。该指标相应海拔高度的地理差异,导致了我国高山林线高度的纬向、经向变化,和从沿海到内陆林线高度的差异。(3) 降水对高山林线高度有显著影响。在中高纬度地区,相同纬度上干旱区域的高山林线高于较湿润区域,降水量是通过温度间接作用于林线高度的。     

青藏高原增温效应对垂直带谱的影响

青藏高原作为巨大的热源对亚洲气候、高原生态格局等产生重要的影响。但青藏高原的增温效应最初是20世纪50年代因其对亚洲气候的重大影响而被发现的,因此,大量的相关研究主要集中在高原夏季增温对气候的影响方面,而高原增温效应对高原地理生态格局的影响研究却非常少。利用收集到的气象台站观测数据、基于MODIS地表温度估算的青藏高原气温数据、林线数据和垂直带谱数据及DEM数据,通过对比分析高原内部与外围山区垂直带谱高度的变化及林线的分布规律,并以高原内部与边缘地区相同海拔高度上的气温差、最热月10℃等温线、15℃·月的温暖指数等温度指标来定量描述高原的增温效应及其对垂直带谱和林线的影响。研究结果表明:1由于青藏高原增温效应的影响,高原内部气温和生长季长度高于边缘地区,相同海拔高度上,高原内部各月气温比边缘地区高2~7℃;在4500 m高度上,高原内部各月气温比四川盆地高3.58℃(4月)到6.63℃(6月);最热月10℃等温线的海拔高度也从东部边缘(4000 m以下)向内部逐渐升高,在拉萨-改则一带则可出现在4600~5000 m的高度;15℃·月的温暖指数的海拔高度也从边缘向内部逐渐升高,在4500 m的海拔高度上,横断山区、高原南部和中部地区的温暖指数均能达到15℃·月以上,而其它边缘地区则都低于15℃·月。2青藏高原垂直带谱和林线的分布规律与增温效应的规律极其一致,即均从东部边缘向内部逐渐升高,表明增温效应抬升了高原内部垂直带谱的分布范围和高度:山地暗针叶林带的分布范围在高原内部比东部边缘地区高1000~1500 m;山地草甸带的分布范围在高原内部比东部边缘高出700~900 m;高原内部林线比外围地区高500~1000 m左右。最热月10℃等温线和15℃·月温暖指数的分布规律与林线分布规律一致,表明高原增温效应对垂直带谱的分布具有重要的影响。     

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。     

青藏高原和阿尔卑斯山山体效应的对比研究

山体效应不仅对气候产生重大影响,也对区域地理生态格局有深远影响,尤其是它对山地垂直带分布和结构类型等的影响已经为地理学家和地植物学家所认识。目前相关研究主要集中在山体效应定量化方面,缺少不同山地山体效应的对比研究,因此对山体效应的区域差异性了解不足。本文选择欧亚大陆上具有明显山体效应的两个山地青藏高原和阿尔卑斯山为研究对象,利用收集到的气象台站观测数据、林线和DEM数据以及基于MODIS地表温度估算的青藏高原和阿尔卑斯山气温数据等,通过对比分析青藏高原与阿尔卑斯山相同海拔高度上的气温以及林线分布高度等来探讨两个山地的山体效应差异性。分析结果表明青藏高原的山体效应比阿尔卑斯山更为强烈,表现为：① 由于山体效应影响,在相同海拔高度上（4500 m）,青藏高原内部气温远高于阿尔卑斯山的气温,尤其是在最热月高原内部气温比阿尔卑斯山内部气温高10~15℃,在最冷月高原内部气温比阿尔卑斯山内部气温高5~10℃。② 由于山体效应影响,青藏高原内部林线也远高于阿尔卑斯山内部林线,约高2000~3000 m。本研究将为山体效应的影响因素分析奠定基础,同时对于揭示欧亚大陆山地生态系统格局具有一定的科学意义。     

科罗拉多落基山脉山体效应定量化研究

落基山脉作为北美最大的内陆山地,其山体效应对林线分布具有很大影响,导致林线海拔远高于周围内陆山体及其他海岸山地。然而,以往落基山脉山体效应研究多集中于定性研究,但是山体效应如何量化,如何根据落基山脉的地形气候条件构建区域山体效应的定量化模型,目前鲜有研究。通过分析台站处山体增温及量化落基山脉山体效应的影响因子,并计算最热月均温10℃等温线的海拔高度,来定量化地估算科罗拉多落基山脉山体效应值大小及其对林线分布的影响。结果表明:(1)用山体增温值表示山体效应大小是合理且比较理想的指标。科罗拉多落基山脉增温显著,所有台站的增温均值为2.07℃,增温幅度为0.78~4.29℃。(2)科罗拉多落基山脉山体效应的主要影响因素为山体基面高度和降水大陆度,二者与山体增温构建的线性拟合模型具有较高的解释能力,判定系数高达71.2%。(3)科罗拉多落基山脉不同纬度带山体内外最热月10℃等温线分布高度对比表明,山体内部理想林线高度均高于山体外部的理想林线分布,内外分布差异为400~700 m。定量分析科罗拉多落基山脉的山体效应模型,优化了区域尺度的山体效应模型精度,有助于深入认识山体效应及其对垂直带分布的影响。     

青藏高原山体效应的遥感估算及其生态效应分析

山体效应是隆起的山体所产生的热力效应,其结果之一就是相同垂直带界限自外围向内部有升高的趋势。本文结合MOD11C3地表温度产品和地面144个气象台站实测气象数据,估算青藏高原内外相同高度上的温差(也即高原山体效应值)。具体结论如下:(1)最大温差(10.04℃~11.70℃)出现在高原中南部,即雅鲁藏布江以北藏北高原以南。由此为核心向北、向东、向西均逐渐减小;(2)数据点上同高度内外温差与局部基面高度有紧密关系,基面高度每抬升100 m,温差增加约0.051℃,并有加速增大的趋势;(3)山体基面高度与山体效应存在明显的线性关系,其决定系数R2高达0.5306。但山体基面高度最高的区域山体效应并非最大,说明还有其他因子影响山体效应的大小,可能的因子包括大气湿度、纬度、地形开阔程度等,在建立山体效应数字模型时必须加以考虑;(4)高原山体效应对雪线分布高度的抬升作用更甚于其对林线。山体效应估值最大的区域,分布着6 000 m以上极高雪线;最高林线(4 900 m)分布于本研究中山体效应估算值较低的相对多雨区,因为林线的发育还要求一定的降水量。     

中国矮曲林的分布特征及生态意义

矮曲林是山地森林带在严酷的自然环境影响下发展演化而成的特殊植物群落,对中国山地植被和垂直带的研究具有重要的地理和生态意义。本文选择20世纪30年代以来在国内外文献中发表的52个矮曲林数据,结合Worldclim气候数据等,对中国矮曲林的类型和分布及其相应的气候条件进行了研究。结果表明：①中国的矮曲林主要包括山顶苔藓矮曲林、寒温性偃松矮曲林和岳桦矮曲林3类;其中,山顶苔藓矮曲林主要分布于秦巴山区以南的山地,而偃松矮曲林和岳桦矮曲林主要分布于东北地区。②山顶苔藓矮曲林主要由亚热带、热带地区的常绿阔叶林在山顶或山脊受山顶效应等的影响演化而来;而寒温性矮曲林主要由寒温性针叶林或针阔混交林在山顶或山脊条件下长期演化而来。山顶苔藓矮曲林自东向西随地势升高,其分布的海拔高度也逐渐升高;寒温性偃松矮曲林和岳桦矮曲林分布高度自南向北逐渐降低。③矮曲林分布在气候林线以下的山地,其气候条件足以支撑山地森林的发育,但由于山顶效应的存在(如强风、气候干冷或湿冷及土壤贫瘠等),只能发育矮曲林而非垂直地带性的山地森林。④中国东南部的很多山地高度小于3000 m,山顶效应明显,矮曲林广泛发育,造成了假林线的普遍存在。     

高山林线植物的光合作用--与刘鸿雁等先生商榷

随着海拔的升高,高山森林立地的气温逐渐降低,最终形成分布的不连续,林线就是森林分布的上线。温度与林线形成的关系非常密切,此外,水分状况、地形、土壤养分及其它干扰因素也影响林线的形成[1～3]。对林线的认识虽然存在一定的差异,但还是形成了许多相近的观点。从热带到极地,林线的海拔高度与纬度的变化呈负相关,林线林木生长季的长短也与纬度的变化呈负相关。在20°N、46°N和68°N,林线高度分别是海拔4000m(Orizaba)、2350m(Alps)和420m(NortherScandes),生长季分别有7～8个月、5个月左右和2～3个月。由于林线结构和功能特殊,引起了…     

白马雪山发育现代冰斗冰川的条件基础及其发育特征

位于横断山脉中部的白马雪山是著名的世界遗产地——三江并流中澜沧江与金沙江的分水岭。依据2011年5月对白马雪山冰川环境的考察,发现白马雪山4200m以上部分区域有终年积雪覆盖,根据Ohmura对70条中高纬现代冰川的相关研究所得出的山岳冰川雪线处降水量与气温的关系（此关系也被Hebenstreit用于计算台湾部分偏低纬度的山地现代雪线计算）并结合当地的气候数据,计算出白马雪山现代理论雪线位置大概为4800m,低于山体顶峰海拔高度。且位于4800m以上的部分地形适合冰川发育,依据这些可形成冰川的理论条件,可见白马雪山部分较高地区至今仍有小规模的现代冰川发育。白马雪山现代冰川变化以及终年积雪分布特征反映了一段时间内当地的气候环境变化。     

祁连山青海云杉林树线温度特征

树线温度对于解释树线位置及树线形成机理、预测树线对于气候变化的响应具有重要意义。通过在祁连山北坡青海云杉林郁闭林内、树线地带、高山灌丛分布带设置土壤温度自动观测仪器,初步分析了青海云杉林树线温度特征。结果表明:(1)树线处青海云杉根际土壤温度(10cm深度)生长季平均值为4.9℃,低于全球树线生长季平均土壤温度(6.7℃)。(2)生长季长度方面,青海云杉树线(104天)与亚北极(Subarctic,103天)、北方林(Boreal,106天)树线相近。(3)高山灌丛分布带在海拔上高于树线地带,但灌丛地带根际土壤生长季节均温(6.4℃),生长季长度(122天)均高于树线地带,显示了树线之上灌丛相对于乔木生活型有更佳的保持根际土壤热量的优势,从而也成为在树线之上灌丛能够很好生长,并且取代乔木的重要因素。     

喜马拉雅地区林线格局及其对气候变化的响应（英文）

喜马拉雅地区拥有世界上最高和最多样的林线。亚高山林线作为山地森林和高山植被之间最明显的边界之一,多年来一直吸引着研究者的兴趣。然而,由于地理位置偏远,与欧洲同领域的研究相比,喜马拉雅山脉的林线生态学研究不足。本文综述了气候变化情景下喜马拉雅地区的植物区系组成、林线的分布格局和气候条件,形成林线的碳供应机制,以及气候变化影响下林线的迁移和林木更新。研究发现西藏东部地区是喜马拉雅林线分布最高的地区,大果圆柏和川西云杉是分布最高的林线树种,林线是低温限制导致植物生长受限形成的,全球林线有相当一致的低温阈值,而水分和养分并非林线形成的全球限制因子。在未来全球变暖的情况下,预计林线将向更高海拔推进,但在大多数情况下,林线交错带树木更新增加比林线推进更常见。为了使我们能够预测人类活动和相关的全球变化对这一敏感区域的潜在影响和变化,需要对林线交错带进行更详细的机制研究。     

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。     

中国东部暖温带高山林线乔木的光合作用及其与环境因子的关系

高山林线对于气候变化的影响非常敏感。气候变化首先从个体的水平影响林线的内部结构，然后才影响到作为整体的林线的推移，因此研究乔木个体生理活动与气候条件之间的关系，对于研究高山林线对气候变化的响应具有重要意义。本文通过对们于中国东部暖温带的五台山、关帝山、太白山森林上限附近白杆（Picea meyeri）、华北落叶松（Larix principis-ruprechtii)和太白红杉（L.chinensis)生理活动与环境因子的野外测定，分析了光合作用与环境因子之间的关系，得出以下初步结论：（1）研究区内林线乔木的光合作用不存在单一的限制因子；（2）有关研究表明，光照与温度共同作用于高山林线乔木的光合作用，在光照较低的情况下，温度成为光合作用的限制因子，本研究进一步证实了这一现象；（3）树线、林缘、郁闭林内三种不同生境条件下乔木光合作用的对比表明，林缘的生境条件最适合植物光合作用。虽然林缘的湿度条件中等，但良好的光照和温度条件对光合作用有促进作用。     

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。     

长江上游山地垂直带谱及其空间分布模式

长江上游包括青藏高原东南部、秦巴山地、四川盆地与云贵高原部分地区,在地理、地貌、气候、生物多样性方面都表现得极为复杂和丰富多彩,在世界山地中也占有举足轻重的位置。特别是复杂多样的山地垂直带谱更是欧亚大陆乃至世界山地垂直带研究中至关重要的组成部分。在地学信息图谱和数字山地垂直带体系的基础上,本文系统地收集和分析了长江上游共50个山地垂直带谱所体现的空间规律,河源区、横断山区、秦巴山区及贵州高原的垂直带谱类型多样并各具特色,且在经度和纬度方向又具有统一的分布规律,如雪线、林线、针叶林及阔叶林等的分布界线变化规律比较符合二次曲线规律,验证了大陆尺度上山地垂直带二次曲线模式假说。另外,山地垂直带分布规律又具有尺度效应,中小尺度上地形的影响作用表现得极为显著。     

秦岭中部山地落叶阔叶林超级垂直带的发现与意义

山地垂直带谱是气候和植被水平地带变化和更替的缩影,垂直带的带幅、带间过渡方式、带内结构和垂直带组合方式都表现出高度的异质性和复杂性。本文发现在中国南北过渡带中部太白山发育了世界上最宽的山地垂直带——山地落叶阔叶林垂直带。该垂直带从基带到典型垂直带再到先锋性垂直带皆为山地落叶阔叶林,3种本来可以独立存在的垂直带,连续分布形成了包含3个栎林亚带、2个桦林亚带的“三层五亚带”超级垂直带,远远超过正常情况下山地垂直带1000 m的阈值,且其上限达到了海拔2800 m。它的形成与秦岭所处的过渡性地理位置、秦岭中部垂直带谱的完整性、丰富的落叶木本植物种群及其形成的强大群落竞争优势等因素紧密相关。超级垂直带的发现有多方面的意义：它是中国南北过渡带又一重要的标志性自然地理特征;它表明山地垂直带在特殊的山地环境中可以具有非常复杂的内部结构和宽大带幅,这扩展了我们对山地垂直带谱结构及机理认识的广度,对于创建山地垂直带谱结构理论具有十分重要的意义;超级垂直带的发现,也说明中国南北过渡带还有很多科学内容有待我们去探索和发现,希望本文能起到抛砖引玉的作用,引起学界对超级垂直带形成的气候和生物多样性因素、地理过渡带的结构和生态效应等重大问题进行深入研究。     

贡嘎山林线峨嵋冷杉叶片功能属性特征

本文以贡嘎山东坡、西坡和东北坡四处林线峨眉冷杉叶片为研究对象,分析测试了叶片比叶面积(SLA)、全氮(N)、全磷(P)、全碳(C)和碳同位素,并结合林下土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、有效氮(AN)、有效磷(AP)含量,从叶片化学计量特征、水分和养分利用效率的角度,试图利用植物叶片功能属性探讨林线植物峨眉冷杉的现存可能机制。结论显示,环贡嘎山林线峨眉冷杉林线的叶片N∶P均低于10,说明已经发生了较为明显的N限制;林线处相较于低海拔林下土壤有更低的土壤有机质、有效氮和磷,以及更低的比叶面积(SLA),说明该区域冷杉的分布和生长可能受到可获取的土壤养分限制,峨眉冷杉生长转向资源保守型,减缓生长以适应可利用资源贫瘠的环境。研究结果从某种程度上说明,土壤养分利用状况和植物本身的资源利用策略也是影响贡嘎山林线峨眉冷杉生长和分布一个不容忽视的可能潜在因子,在未来模型碳估算中应当予以考虑。