中国南北过渡带东段样带植被序列与气候分界问题

国家科技基础资源调查专项"中国南北过渡带综合科学考察"将秦岭一大巴山定义为中国南北过渡带的主体,秦巴山地植被南北变化研究,对于揭示中国南北过渡带地域结构的过渡性、多样性和复杂性具有重要意义.基于植物群落实地调查数据,本文将中国南北过渡带东段分为:东秦岭北麓(EQMN)、东秦岭南麓(EQMS)、东大巴山北麓(EBMN)和...     

秦巴山区马尾松林和油松林的空间分布及亚热带与暖温带界线划分

秦岭不仅是中国南北的地理分界线,也是中国亚热带和暖温带的气候分界线,在中国地理生态格局中占有重要的地位和作用。由于过渡带的复杂性、过渡性和异质性以及划分指标、研究目的的不同,学术界关于这一南北地理—生态分界线的具体位置一直有争论。为了进一步揭示秦巴山区过渡带的特征,明确中国南北地理—生态分界线的位置,本文选择马尾松(Pinus massoniana)林和油松(Pinus tabulaeformis)林这两类分别代表中国南方亚热带针叶林和北方温带针叶林的植被,结合研究区SRTM地形数据、气温和降水数据等,以年降水、最冷月(1月)气温、最热月(7月)气温和年均温为气候指标,详细分析了这两类植被在秦巴山区的空间分布及二者分界线处的气候条件。结果表明:①马尾松林和油松林的分界线及相应位置的气候指标可以作为亚热带与暖温带界线划分的植被—气候指标之一。秦巴山区亚热带针叶林(马尾松林)与温带针叶林(油松林)的分界线位于伏牛山南坡至汉中盆地北缘一线(秦岭南坡)海拔1000～1200 m处;分界线处气候指标稳定:年降水750～1000 mm,年均温12～14℃,最冷月气温0～4℃,最热月气温22～26℃...     

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。     

中国南北过渡带范围的地理表达及定量探测

气候变化下中国南北过渡带的动态变化及地域范围探测是识别农业生产敏感区、研究农业适应行为的基础.前人基于"自上而下"或"自下而上"的方法,采用不同的划界指标对中国南北过渡带的范围进行了探索,但对气候变化下南北过渡带范围的地理表达及其地域范围的定量探测较少涉及.采用1951-2018年2400多个国家气象站点气温和降水的逐...     

祁连山青海云杉(Picea crassifolia)林浅层土壤碳、氮含量特征及其相互关系

为阐明祁连山青海云杉(Picea crassifolia)林分布带对其土壤碳、氮含量的影响,以分布在祁连山东段和西段的典型青海云杉林为研究对象,通过野外取样和室内分析,论述了青海云杉林浅层土壤碳、氮含量特征及其相互关系。结果表明:(1)祁连山东、西段土壤剖面有机碳含量均随土壤深度的增加而减小,但不同土层差异显著性不同,0~40cm含量分别为73.57±17.17g·kg-1和45.85±11.93g·kg-1;东、西段土壤剖面有机碳储量没有明显的变化规律,0~40cm有机碳储量分别为205.51±39.44t·hm-2和134.93±25.80t·hm-2。(2)祁连山东、西段土壤全氮含量随土层深度变化和不同土层差异显著性变化规律同土壤有机碳含量,0~40cm全氮含量分别为4.56±0.88g·kg-1和2.81±0.66g·kg-1;东、西段土壤全氮储量亦同土壤有机碳储量变化规律,0~40cm储量分别为12.77±2.08t·hm-2和8.38±1.56t·hm-2。(3)祁连山东、西段土壤剖面不同土层C/N比差异显著性变化规律相同,其C/N值分别为15.92±1.24和16.10±2.07;C/N比值大小主要取决于有机碳含量;线性分析表明,土壤有机碳与全氮含之间呈极显著的正相关关系,可用乘幂曲线模型Y=aXb较好地描述(p0.01)。上述研究结果可为祁连山水源涵养林建群种青海云杉林的经营和管理提供理论依据和数据支撑。     

吉林东部山地沼泽湿地土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征

湿地土壤有机碳、氮和磷含量变化显著影响着湿地生态系统的生产力。为阐明吉林东部山地沼泽湿地土壤养分的空间分布特征,以吉林省敦化市4种典型山地沼泽湿地：落叶松-苔草湿地(T1)、莎草湿地(T2)、小叶章-甜茅湿地(T3)和沼泽化草甸湿地(T4)为研究对象,研究了土壤有机碳、全氮和全磷含量及其化学计量比的空间分布特征及影响因素。结果表明：4种山地沼泽湿地类型土壤有机碳、全氮、全磷含量均值分别为343.11 mg/g、28.03 mg/g和4.00 mg/g,变异系数为有机碳(9.26%)<全氮(16.52%)<全磷(48.64%)。在0~40 cm土层内, T1、T2和T3土壤有机碳、全氮、全磷含量随土壤深度的增加呈先增加后减少的趋势,在10~20 cm土层出现累积峰; T4土壤有机碳、全氮、全磷含量随土壤深度的增加而减少。土壤有机碳、全氮含量的变化趋势为T1相似文献   

秦巴山地植物南北变化与过渡模式研究

秦岭—大巴山是中国重要的南北地理分界线和生态过渡带,建立秦巴山地南北方向上植物种类组成及重要值的详细变化序列和过渡模式,对于深入认识中国南北过渡带的过渡性、复杂性及暖温带与亚热带分界线具有十分重要的科学意义。本文通过野外实地调查获取秦巴山地东、中、西部3条南北穿越样线163个采样点的植被序列数据,分析了物种丰富度、相对重要值及优势种多度的纬向变化,并将亚热带与温带物种相对重要值的差值（SND-RIV）用于表现南北方物种的优势程度,以分析和归纳植物的空间变化模式。结果表明：① 东部（三门峡—宜昌）、中部（西安—达州）、西部（天水—广元）亚热带物种丰富度及相对重要值自北向南递增,温带物种自北向南递减。东部温带物种丰富度及相对重要值在神农架和伏牛山由于海拔高度的影响出现两个峰值,中部亚热带物种在大巴山地区最高,西部亚热带物种在陇南以南超过温带物种;② 东部南北方物种的交错过渡带最宽,约180 km;中部大约在秦岭南坡至大巴山北坡之间,约100 km;西部交错过渡带偏南,约50~60 km。③ 东、中、西部山地植物纬向过渡模式和驱动因子有明显差异。东、西部自南向北亚热带物种的减少主要与年均降水量减少有关,年平均气温影响较小;中部年平均气温的作用比湿润指数稍大。本文揭示了秦巴山地东、中、西部植物的南北变化及过渡模式,提升了对中国南北过渡带复杂性和多样性的科学认识。     

阿里荒漠区土壤有机碳分布特征及其与土壤物理性质的关系

为完善阿里荒漠区土壤本底数据,提高对高寒荒漠土壤碳汇水平的认识,以青藏高原阿里荒漠区0～100 cm土层为研究对象,通过对分布在全区34个样点的野外调查、样品收集与室内试验,探讨了土壤有机碳含量(soil organic carbon, SOC)与土壤有机碳密度(soil organic carbon density, SOCD)的分布特征及其与植被类型和土壤物理性质的关系。结果表明：(1)0～100 cm深度的SOC和SOCD均值分别为3.74 g·kg^-1和4.91 kg·m^-2,在全国范围内处于较低水平;在垂直方向上,SOC与SOCD从表层逐渐向深层递减,具有明显的表聚现象。(2)全区的SOC与SOCD表现为强变异性,而且因植被类型不同呈显著差异(P≤0.05),水平方向上呈现为由东北向西南从荒漠草原、草原化灌木荒漠、半灌木-矮半灌木荒漠再到无植被区域的递减趋势。(3)区内土壤的容重和砂粒含量随深度增加而逐渐增加,含水量、黏粒含量和粉粒含量逐渐减少,在部分植被盖度低的区域土壤含水量和黏粒含量随土层深度呈现出低—高—低趋势。土壤含水量、粉...     

甘肃河西山地土壤有机碳储量及分布特征

山地土壤具有强异质性和较高的碳密度,研究山地土壤有机碳的储量、空间分布特征和影响因素,对理解未来气候变化情景下该区土壤碳-大气反馈具有重要意义。河西山地地形复杂,水热梯度明显,是研究土壤有机碳空间格局的理想区域。利用河西山地126个土壤剖面数据,分析了0~100 cm土壤有机碳的储量、空间分布特征及其与环境因素的关系。结果表明:河西山地0~100 cm土壤有机碳密度均值15.04±7.24 kg·m^-2,区域土壤有机碳储量1.37±0.66 Pg,其中50%储存在高寒草甸和亚高山灌丛草甸。研究区土壤有机碳密度从高到低依次为亚高山灌丛草甸(41.15±18.47 kg·m^-2)、山地草甸草原(40.26±9.59 kg·m^-2)、山地森林(34.57±14.52 kg·m^-2)、高寒草甸(29.19±14.58 kg·m^-2)、山地草原(19.28±11.33 kg·m^-2)、荒漠草原(9.83±4.14 kg·m^-2)、高寒草原(8.59±2.47 kg·m^-2)、高寒荒漠(5.89±3.18 kg·m^-2)、草原化荒漠(5.16±3.06 kg·m^-2)、温带荒漠(5.00±3.35 kg·m^-2)。土壤有机碳的空间分布与地形和气候因子显著相关。土壤有机碳密度随着海拔的升高呈现出先增加后减少的趋势,阴坡土壤有机碳密度显著高于阳坡和半阴坡。土壤有机碳密度随年平均降水量增多而增多,随年平均温度的升高呈现出先增加后减少的趋势。     

黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分异特征

2009年5月,运用地统计学方法研究了黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分布格局。结果表明,潮滩湿地土壤的TC、TN和C/N含量具有明显的水平变异性,自表层向下均呈显著降低趋势,总体表现为TN>C/N>TC。潮滩湿地土壤不同土层TN和C/N含量的水平分布空间结构明显,分别符合不同的变异函数理论模型,且具有强烈/中等程度的空间相关性,其空间变异性均以向低潮滩延伸且受潮汐涨落影响较大的方向为最大,自然结构因素在引起TN和C/N空间异质性中的贡献占优,随机因素的影响相对较小。潮滩湿地土壤不同土层TN和C/N具有明显的空间分布格局,表层土壤的TN含量向低潮滩延伸方向形成明显斑块低值区,边缘则形成斑块高值区,而不同土层的C/N以及亚表层的TN则与之相反。研究发现,微地貌特征和潮汐微域物理扰动强度是导致空间异质性的重要随机因素,而水盐条件、土壤类型和潮汐物理扰动是重要结构因素。湿地有机质来源以陆源为主,且越靠近海的方向,潮滩湿地土壤中的有机质受陆源的影响越大。     

Distribution patterns of SOC/TN content and their relationship with topography,vegetation and climatic factors in China’s north-south transitional zone

Journal of Geographical Sciences - The spatial distributions and variation mechanism of key soil indices in the Qinling-Daba Mountains are important indicators for the identification of the...     

Spatial patterns of Pinus tabulaeformis and Pinus massoniana forests in Qinling-Daba Mountains and the boundary of subtropical and warm temperate zones

The Qinling Mountains is not only the geographical boundary between North and South China,but also the boundary between subtropical and warm temperate zones.It plays an important role in the geo-ecological pattern of China.However,there is controversy about the specific location of this geographical boundary in academic community due to the complexity,transition and heterogeneity of the transitional zone,as well as the differences in the delimitation indicators and research purposes.To further reveal the characteristics of the North-South transitional zone and clarify the specific location of the geo-ecological boundary between North and South China,combined with SRTM topographic data,temperature and precipitation data,Pinus massoniana forest and Pinus tabulaeformis forest,which represent subtropical coniferous forest in South China and temperate coniferous forest in North China respectively,were chosen to analyze their spatial distributions in the Qinling-Daba Mountains and the climatic conditions at their boundary with the climatic indexes of annual precipitation,the coldest month(January) average temperature,the warmest month(July) average temperature and the annual average temperature.The results show that:(1) Pinus massoniana and Pinus tabulaeformis forests and the climate indicators of their boundary can be used as one of the vegetation-climate indexes for the delimitation of subtropical and warm temperate zones.The boundary between the subtropical coniferous forest(Pinus massoniana forest) and temperate coniferous forest(Pinus tabulaeformis forest) is located along the south slope of Funiu Mountain to the north edge of Hanzhong Basin(the south slope of Qinling Mountains) at an altitude of 1000–1200 m,where the climatic indictors are stable:the annual precipitation is about 750–1000 mm,the annual average temperature is about 12–14℃,the coldest monthly average temperature is 0–4℃,and the warmest monthly average temperature is about 22–26℃.(2) It can be more scientifically to delimitate the boundary of subtropical and warm temperate zones in China by comprehensively considering the vegetation-climate indicators.Additionally,the boundary between subtropical and warm temperate zones in Qinling-Daba Mountains should be a transitional zone consisting of the boundaries of coniferous forests,broad-leaved forests and shrubs between subtropical and warm temperate zones.The results provide a scientific basis for the selection of delimitation index of subtropical and warm temperate zones.     

秦巴山地垂直带谱结构的空间分异与暖温带—亚热带界线问题

秦巴山地垂直带谱结构的空间分异对于揭示秦巴山地地域结构复杂性和过渡性、探索中国复杂的生态地理格局具有重要的意义。本文从文献中搜集了秦巴山地33个山地垂直带谱,建立了秦巴山地数字垂直带谱体系,从纬向、经向和坡向3个维度分析了山地垂直带谱的结构、特征、数量、高度以及分布模式。结果表明:①纬向上从南向北基带由亚热带常绿阔叶林带逐渐转变为暖温带落叶阔叶林带;垂直带结构由复杂逐渐变得简单;优势带由山地针阔混交林和山地常绿落叶阔叶混交林转变为山地落叶阔叶林带;②经向上山地垂直带结构呈现复杂—简单—复杂的特征;常绿落叶阔叶混交林带和山地落叶阔叶林带的海拔呈现了二次曲线分布模式;山地针阔混交林带的海拔则呈现显著的线性降低趋势;③坡向方面,秦岭北坡和南坡基带均为暖温带落叶阔叶林带,但南坡含有常绿成分;大巴山北坡为亚热带常绿落叶阔叶混交林带,大巴山南坡为亚热带常绿阔叶林带;秦岭和大巴山北坡优势带类似,均为山地针阔混交林带或山地落叶阔叶林带,但大巴山南坡具有独特的山地常绿落叶阔叶混交林优势带,这表明了大巴山比秦岭更适合作为暖温带和北亚热带的分界线,但是未来还需使用土壤和气候指标进行系统的分析。     

中国温带昼夜增温的季节性变化及其对植被动态的影响

结合1982-2015年归一化植被指数（NDVI）、植被类型和气象数据,分别利用一元线性回归和二阶偏相关分析方法,揭示了中国温带地区的生长季不同季节昼夜增温的时空格局以及昼夜增温的不对称性对各类型植被活动的影响。结果表明：① 近34年来中国温带大部分地区季节性昼夜气温都存在显著的上升趋势;生长季昼夜增温速率呈现出不对称性,春季、夏季白天气温上升速度略快于夜间,秋季夜间增温快于白天;② 不同季节的昼夜增温对植被活动的影响呈现出明显的分异特征,相对于夜间增温,白天增温对植被活动影响程度更大,影响区域更为广泛;相比夏季和秋季,春季昼夜增温对植被活动的影响范围更广;③ 不同类型植被对昼夜增温速率的不对称性产生了不同的响应,并且在不同季节上的响应程度存在差异。     

中国第二、三级阶梯地形过渡带山前植被物候时空变化探析

基于1982—2015年GIMMS NDVI 3g V1.0数据、3小时温度、逐日降水和日太阳辐射数据集、数字高程模型、中国植被区划数据及实测物候验证数据,利用季节性植被物候提取法、Theil-Sen median趋势分析法和偏最小二乘回归分析等方法,研究中国第二、三级阶梯地形过渡带植被物候的时空变化规律,探讨植被物候对海拔、经纬度和气候变化的响应。结果表明：① 34 a间过渡带山前植被物候时空变化显著。时间上,植被物候呈返青期（Start Of Season, SOS）提前（-0.3187 d/a, p<0.01）、枯黄期（End Of Season, EOS）推迟（0.1171 d/a, p>0.1）和生长季长度（Length Of Growing Season, LOS）延长（0.4358 d/a, p<0.01）趋势;空间上,按SOS像元的86.24%提前、EOS像元的69.66%推迟和LOS像元的84.42%延长分布。② 34 a间过渡带山前植被物候地带性特征明显。垂直地带性方面,在中低纬度地区的物候始末期受以400 m等高线为界的海拔梯度影响,由平原到山地产生SOS平均提前8d,EOS提前25~36 d的分段式变化;水平地带性方面,低纬度和中高纬度地区的植被物候以35°N（秦岭-淮河一线,中国南北方的分界线）、43.5°N（暖温带落叶阔叶林区与温带草原区的分界）为转折点,由南向北SOS以-0.78 d/°、4.89 d/°和-1.56 d/°分段变化,EOS以-3.96 d/°、-1.85 d/°和0.89 d/°分段变化。③ 34 a间过渡带植被物候受气象因素驱动。对于植被返青期,气温对中纬度地区SOS的影响最大,降水的贡献随着纬度的降低而增大,太阳辐射在中纬度地区的贡献力大于低纬度地区;对于植被枯黄期,中纬度地区对EOS的多因素贡献力为太阳辐射>气温>降水（太阳辐射对草原区无贡献力）,低纬度地区贡献力排序与之相反;本研究对宏观地理带中不同植被区划的物候变化认知有学术意义,也为地理因素与气候因素共同影响的植被物候变化提供了新的认识。     

Spatial variation of altitudinal belts as dividing index between warm temperate and subtropical zones in the Qinling-Daba Mountains

To determine the dividing index between warm temperate and subtropical zones based on the spectra of altitudinal belts,this paper collected 33 spectra of altitudinal belts in the Qinling-Daba Mountains from published literatures and then analyzed the structures and the spatial patterns from south to north,from west to east and based on exposure directions.The results show that:1)From south to north,the basal belt gradually changes from subtropical evergreen broadleaf forest to warm temperate deciduous broadleaf forest;the spectra of altitudinal belts change from complex to simple;the dominant belt changes from montane broadleaf-conifer mixed forest and evergreen-deciduous broadleaf mixed forest to deciduous broadleaf forest.2)From west to east,the structures of the altitudinal belt spectra show complexity in the east and west but simplicity in the middle section;the upper limits of both the evergreen-deciduous broadleaf mixed forest belt and montane deciduous broadleaf forest belt present a quadratic curve distribution pattern in the longitudinal direction.However,the upper limit of the montane broadleaf-conifer mixed forest belt exhibits a nearly linear decrease in the west-east direction.3)Both the north and south slopes in the Qinling Mountains have the similar basal belt,whereas it varies greatly between the north and south slopes in the Daba Mountains.Comparably,dominant belts are very similar in the Qinling Mountains and the north slope of the Daba Mountains,but the south slope of the Daba Mountains has its own unique dominant belt:evergreen-deciduous broadleaf mixed forest.This implies that the Daba Mountains are more appropriate than the Qinling Mountains to act as the boundary between subtropical and warm-temperate zones in central China.     

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。