中国嵩草属植物地理分布模式和适应的气候特征

为了明确嵩草属(Kobresia)植物分布与气候要素的关系, 收集了嵩草属植物地理分布资料和气象台站气候数据, 应用ArcGIS软件及SPSS软件中的聚类分析方法, 分析了嵩草属植物地理分布模式和适应的气候特征。结果显示: 嵩草属植物分布在青藏高原、西北、华北和东北部分地区, 广泛分布13种, 间断分布10种, 分布海拔为1 400-5 000 m, 经度和纬度范围分别为81-112° E和23-46° N。嵩草属植物适应的气候要素平均值范围: 年生物学温度为4-19 ℃, 年平均气温为0-20 ℃, 年平均最高气温为7-28 ℃, 年平均最低气温为-6-16 ℃, 极端最高气温为25-40 ℃, 极端最低气温为-37.0-0.0 ℃, 1月和7月平均气温分别为-14-13 ℃和11-24 ℃, 1月和7月最高气温分别为-7-23 ℃和18-30 ℃, 1月和7月最低气温分别为-22-7 ℃和5-20 ℃, 春夏秋冬季气温分别为-4-19 ℃、9-23 ℃、6-21 ℃和-11-15 ℃, 温暖指数为23-159 ℃, 寒冷指数为-36-0 ℃, 年降水量为154-1 500 mm, 春夏秋冬降水量分别为19-135 mm、53-662 mm、48-545 mm和5-92 mm, Holdridge潜在蒸散量为261-1 100 mm, Thornthwaite潜在蒸发量为399-895 mm, 干燥度为167-786, 湿润指数为179-816, 4-10月日照时数为990-2 100 h。在热量要素平均值较低和中等、降水量与干燥湿润度平均值中等或辐射时数平均值较高范围下分布种数较多。嵩草属植物适应的气候要素极值, 年平均气温最小最大值范围为-6-21 ℃, 年平均最低气温最小值最高气温最大值范围为-12-28 ℃, 极端最低气温最小值最高气温最大值范围为-48-42 ℃, 最冷最热月气温范围为-32-33 ℃, 冬夏季最低最高气温范围为-20-25 ℃, 降水量最小最大值范围为15-1 800 mm, 干燥度最小最大值范围为7-890, 日照时数最小最大值范围为701-2 300 h。在热量要素极值较低、降水量及干燥度极值中等或日照时数极值较大范围下分布种数较多。说明嵩草属植物主要适应于低温亚湿润型和中温湿润型气候。     

气候变化对中国东北地区日本松干蚧传播扩散的影响

基于气候资料和日本松干蚧传播资料,根据传播扩散范围及入侵地的气候特征,分析了日本松干蚧主要影响因子的年代变化对日本松干蚧在东北地区扩散的影响。结果表明:东北地区最冷月各旬及月平均最低气温总的呈升高趋势(r=0.86,P0.05),冬季极端最低气温也有缓慢上升趋势(r=0.93,P0.01),其年代间的冷暖变化与日本松干蚧在东北地区扩散有明显的相关性。1月平均最低气温和冬季极端最低气温明显升高的20世纪70年代和90年代,日本松干蚧快速扩散、危害地虫口密度大、危害程度重。日本松干蚧大范围扩散和爆发都发生在1月份最低气温较高的年份。1月最低气温和冬季极端最低气温升高是日本松干蚧在东北地区传播扩散的重要因素。复苏后的降水量、卵孵化期的空气相对湿度和夏季最高气温的年代变化对日本松干蚧扩散的影响不显著。     

逐日气象要素空间插值方法的比较

采用距离反比权重法(IDW)、协克里格法(CK)和薄盘样条法(TPS) 3种不同的空间插值方法,对我国1951-2005年气象数据完整的559个气象站点逐月第15日的平均基本气象要素(最高气温、最低气温、日照时数和降水量)进行了插值分析与评价.结果表明：3种插值方法中,TPS法对最高气温和最低气温插值的根均方差（RMSE）最小(1.02 ℃和1.12 ℃)、R²最大(0.9916和0.9913);不同季节中,TPS法对秋季最高气温、夏季最低气温进行插值的RMSE均最小(0.83℃、0.86 ℃),R²均为秋季最高.对于日照时数和降水量而言,TPS法的RMSE最小(0.59 h和1.01 mm)、R²最大(0.9118和0.8135);不同季节中,TPS法对冬季日照时数进行插值的RMSE最小(0.49 h)、R²最大(0.9293),TPS法对冬季降水量进行插值的RMSE最小(0.33 mm),IDW法对夏季降水量进行插值的RMSE最小(2.01 mm),CK法对春季降水量进行插值的R²最大(0.8781).TPS法可作为我国大量逐日基本气象要素的最优空间插值方法.     

大棚模拟条件下角倍蚜春季迁飞数量动态及其与气象因子的关系

2009-2011年,在四川峨眉对大棚模拟条件下角倍蚜春季的迁飞数量及其与气象因子的关系进行观察分析,结果表明春迁蚜的迁飞活动与天气条件密切相关,在迁飞期内,当日平均气温≥9℃、最高气温≥13℃、平均相对湿度≤80％,春迁蚜开始迁飞;当日平均气温≥15 ℃、最高气温≥22 ℃、日照时数≥7 h、平均相对湿度≤65％,春迁蚜大量迁飞.在迁飞初期和中期,春迁蚜迁飞数随气温升高而增加.当天气条件适宜时,春迁蚜日迁飞数量的变化为单峰型,前期和末期低、中期高;当迁飞期内遭遇激烈降温,日迁飞数量波动较大,呈双峰或多峰型,同时迁飞期延长、迁飞率和单位面积迁飞量下降.相关分析与主成分分析结果:春迁蚜日迁飞数与平均气温、日最高气温和日照时数呈极显著正相关(P＜0.001),与平均相对湿度、最小相对湿度呈显著负相关(P＜0.05),与日最低气温和降水量相关性不显著(P＞0.1);表明温度和湿度是影响春迁蚜迁飞的关键因子,日照次之.     

高寒草甸植物物候对温度变化的响应

植物物候是植物为适应其生长环境而呈现的规律性变化,是气候变化的指示器。为了解高寒植物物候对温度变化的响应,利用1997—2010年青海湖海北高寒草原生态监测站群落优势种矮嵩草物候观测资料和同时段的气象资料,应用偏最小二乘(PLS)回归定量分析了植物物候期变化特征、趋势及其与气温间的相互关系。结果表明:①1997—2010年青海湖地区年均温度总体上升,倾向率为0.5℃/10a,其中年均最高温度和最低温度呈现出非对称型变化,最低温度显著升高且高于年均温升幅,倾向率为0.7℃/10a(P0.05),而年均最高温度无明显变化。②1997—2010年间,矮嵩草平均返青期和枯黄期分别为4月18日和10月2日,矮嵩草返青期推迟,枯黄期提前,生长季长度缩短。③影响矮嵩草返青的关键时期为每年的1月和3—4月,1月温度升高影响植物休眠进程进而延迟返青,而3—4月温度升高有利于热量积累使返青提前;影响矮嵩草枯黄的关键时期为7月上中旬和8月,期间温度升高使枯黄期提前。④根据PLS分析和相关分析,最低温度在各关键时期内显著影响植物物候,而最高温度仅在8月对枯黄期影响通过显著性检验,因此最低温度是影响高寒草地矮嵩草物候期的关键因子。     

1961—2008年华南地区极端气温的非对称变化

选取华南110个测站1961—2008年逐日最高、最低气温资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验等方法,分析了华南年和季极端最高、最低气温的时空变化特征。结果表明:近48年华南年极端最高、最低气温均呈明显增温趋势,年极端最高、最低气温分别在2003年、1978年发生突变,极端最高、最低气温存在非对称性变化;年极端最低气温的线性增温速率(0.48℃.10a-1)明显高于极端最高气温(0.20℃.10a-1)的线性增温速率;华南极端最高、最低气温的四季变化存在明显差异,极端最高气温在春季增温明显,而极端最低气温在夏季、冬季增温明显;华南极端气温变化存在明显的地区差异,珠江三角洲、粤东南沿海和海南部分地区增温最明显,而在冬季,极端最高气温在广西西北部地区降温明显。     

近60年广西北部湾红树林生态区气候变化及其影响因素

利用广西北部湾红树林生态区6个市（县）的国家气象观测站1961-2019年气象资料以及海平面资料,分析近60年来该生态区基本气候要素、极端天气气候事件及海平面的变化趋势及其对红树林的影响,并分析未来气候变化对区域红树植物可能造成的影响。结果表明：北部湾红树林生态区年平均气温、年平均最低气温升高,高温日数增多,低温日数和年降水量变化趋势不明显。最长连续无降水日数多数市（县）变化趋势不明显;年霜冻日数减少;热带气旋影响个数减少但平均强度呈微弱增大趋势;大风日数减少;海平面呈缓慢上升趋势。根据RegCM4区域气候模式预估,未来40年（2021-2060年）,在RCP4.5情景下,相对于参照时段（1986-2005年）,该生态区年平均气温将上升0.9-1.4℃,年平均最高气温和年平均最低气温均升高,高温日数增多、低温日数减少;年降水量将增多1%-2%;最长连续无降水日数增多;霜冻日数减少;预计未来30年,广西沿海的海平面较2019年上升40-160mm。年平均气温和极端气温的升高以及冬季低温日数和霜冻日数的减少将有利于热带红树植物的北扩;夏季高温导致的蒸发加剧及夏秋季最长连续无降水日数增多,可能加剧红树林病虫害。极端灾害性天气气候事件、海平面上升和人为影响等多重作用会对红树林分布格局产生重大影响,导致红树林生态退化风险增大。     

白背飞虱灯下虫量与气象要素关系的相关分析

研究白背飞虱Sogatellafurcifera(Horvath)灯下虫量与气象要素之间的关系。相关分析表明(1)白背飞虱灯下虫量与平均气温、最高气温、最低气温和相对湿度的最优曲线估计为Logistic曲线,其中与3个温度要素之间的相关达到极显著水平,与相对湿度的相关关系达到显著水平;(2)灯下诱虫量与降水量、日照时数、温雨系数和晴雨系数的最优曲线估计为幂函数曲线,除日照时数达到显著水平外,其余3个要素均达到极显著水平;(3)对白背飞虱灯下虫量变化影响较大的因子依次为温雨系数、降水量、日照时数和晴雨系数,相应的偏相关系数分别为0.3908,-0.3727,-0.2996和-0.2268;(4)虫量与相对湿度、平均气温、最低气温和最高气温的偏相关系数分别为-0.1229,0.1152,-0.0410和-0.0106,不相关概率为20.5%~91.3%,远未达到5%的显著水平;(5)通过分析,建立白背飞虱灯下虫量预报方程,为及时进行白背飞虱大田防治提供依据。     

青藏高原高寒草甸植物群落物种组成和生物量沿环境梯度的变化

生物多样性与生态系统功能的关系及其机制是生态学领域的重大科学问题. 人们越来越关注环境因子对多样性-生产力关系的影响. 植物群落组成、物种丰富度、物种特征、生物量的分布结构和植物枯枝落叶对高寒草甸物种多样性和生产力有着重要的影响. 因此, 我们利用2001~2004年中国科学院海北生态系统定位站高寒草甸群落的实测资料, 研究了不同环境梯度(土壤含水量和营养)下, 植物群落生物量, 物种丰富度及组成的变化. 结果表明, 植物群落物种组成的不同反应在生物量的分布上, 以藏嵩草为优势种的藏嵩草沼泽化草甸群落总生物量(地上、地下)最高(13196.96±719.69 g/m²), 次之是以杂类草和莎草科为主的小嵩草草甸(2869.58±147.52 g/m₂), 以禾本科和杂类草为主的矮嵩草草甸最低(2153.08±141.95 g/m²). 藏嵩草沼泽化草甸中, 草本植物枯枝落叶显著高于小嵩草、矮嵩草草甸, 土壤含水量对草本植物枯枝落叶有较大的影响. 不同类型草甸群落中, 地上生物量与土壤有机质、全氮和群落盖度之间均呈显著正相关(P < 0.05); 藏嵩草沼泽化草甸中, 总生物量与物种丰富度呈负相关(r_s = -0.907, P < 0.05)、地下生物量与土壤含水量呈正相关(r_s = -0.900, P < 0.05); 而在小嵩草和矮嵩草草甸中它们之间均没有达到显著水平, 说明不同类型高寒草甸群落生产力除受物种多样性、功能群内物种密度和均匀度的影响, 同时也受物种本身特征和外部环境资源的影响. 不同类型草甸群落生物量的分布与土壤含水量和土壤养分的变化相一致.     

陕西省植被覆盖时空变化及其对极端气候的响应

基于2001—2018年MODIS NDVI数据,从生态分区视角分析陕西省归一化植被指数(NDVI)的时空变化特征,并结合该地区31个气象站点日值数据,探讨NDVI对极端气温和极端降水指数的响应特征。结果表明：(1)陕西省及其各生态区的NDVI变化均显著上升,整体呈南高北低的分布特点,其中秦巴山地落叶与阔叶林生态区(IV)NDVI值最高为0.86,陕北北部典型草原生态区(I)NDVI值最低为0.38。(2)年际尺度上,陕西省NDVI与极端气温暖极值(暖夜日数)和极端降水指数总体呈显著正相关(P<0.05),在陕西省北部NDVI变化主要受极端降水的影响,南部则对极端气温的敏感度更高。(3)多年月尺度上,各生态区NDVI对极端气温冷极值(最低气温、日最低气温的极低值和日最高气温的极低值)和极端气温暖极值(最高气温、日最低气温的极高值和日最高气温的极高值)存在明显的滞后性,滞后时间多为3个月;与极端降水指数(单日最大降水量和连续5日最大降水量)的滞后时间为2个月,说明陕西省内NDVI对极端气候的响应具有显著的滞后效应。     

气候变化对中国农作物病害发生的影响

基于全国农区527个气象站点1961—2010年逐日气象资料、逐年农作物病害发生面积以及产量资料,从气温、降水、日照等角度,采用相关分析方法,研究了气候变化背景下各气象要素变化对中国农作物病害发生的影响。结果表明:近50年来,气候变化导致的各气象因子变化总体有利于病害发生,年平均温度以0.27℃·10a-1的速率升高,其每升高1℃,可导致病害发生面积增加6094.4万hm2次;年平均降雨强度以0.24mm·d-1·10a-1的速度增加,其每增加1mm·d-1,可导致病害发生面积增加6540.4万hm2次;年平均日照时数以47.4h·10a-1的速率减少,其每减少100h,可导致病害发生面积增加3418.8万hm2次;在气候变化导致的光、温、水变化中,温度增加对病害发生面积增加的影响最为显著,其次为日照时数减少、第三为平均降雨强度增大,其标准化回归系数依次为0.508、-0.374、0.112。     

锡林河流域草原群落植物多样性和初级生产力沿水热梯度变化的样带研究

用样带法研究了草原群落植物多样性和初级生产力沿海拔和水分梯度的变化,结果表明;在样带梯度上,物种丰富度、多样性和群落初级生产力与海拔高度、年降水量和土壤有机C及全N含量呈正相关,而与年平均气温和干燥度呈负相关。随着海拔高度的降低,降水量的减少,热量和干燥度的增加,以及土壤有机C和全N含量的降低,草原群落的物种丰富度、多样性和初级生产力逐渐降低。典型相关分析的结果揭示出,土壤有机C含量和干燥度是对草原群落物种丰富度和初级生产力具有更大的影响。同时,草地的利用方式和强度对群落植物多样性和生产力也具有较强的影响。     

锡林河流域草原群落植物多样性和初级生产力沿水热梯度变化的样带研究

 用样带法研究了草原群落植物多样性和初级生产力沿海拔和水分梯度的变化,结果表明;在样带梯度上,物种丰富度、多样性和群落初级生产力与海拔高度、年降水量和土壤有机C及全N含量呈正相关,而与年平均气温和干燥度呈负相关。随着海拔高度的降低,降水量的减少,热量和干燥度的增加,以及土壤有机C和全N含量的降低,草原群落的物种丰富度、多样性和初级生产力逐渐降低。典型相关分析的结果揭示出,土壤有机C含量和干燥度是对草原群落物种丰富度和初级生产力具有更大的影响。同时,草地的利用方式和强度对群落植物多样性和生产力也具有较强的影响。     

锡林河流域草原群落植物多样性和初级生产力沿水热梯度变化的样带研究

 用样带法研究了草原群落植物多样性和初级生产力沿海拔和水分梯度的变化,结果表明;在样带梯度上,物种丰富度、多样性和群落初级生产力与海拔高度、年降水量和土壤有机C及全N含量呈正相关,而与年平均气温和干燥度呈负相关。随着海拔高度的降低,降水量的减少,热量和干燥度的增加,以及土壤有机C和全N含量的降低,草原群落的物种丰富度、多样性和初级生产力逐渐降低。典型相关分析的结果揭示出,土壤有机C含量和干燥度是对草原群落物种丰富度和初级生产力具有更大的影响。同时,草地的利用方式和强度对群落植物多样性和生产力也具有较强的影响。     

黄土高原半干旱区气候变暖对胡麻生育和水分利用效率的影响

利用黄土高原半干旱区胡麻生长发育定位观测资料和同期气象观测资料,分析气候变化对胡麻生长发育的影响,以及胡麻水分利用效率与气象条件的关系.结果表明:研究区年降水量呈下降趋势,其气候倾向率为-15.80 mm·(10 a)-1,年降水量存在3 a、6 a的周期变化;年均气温呈上升趋势,其气候倾向率为0.36℃·(10 a)-1;作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,其气候倾向率为0.12· (10a)-1,20世纪90年代初至2009年明显趋于干旱化.研究区胡麻全生育期天数为120～150 d,≥0℃积温为1700～2100℃·d,降水量为200～250mm,日照时数为1000～1300h.影响黄土高原半干旱雨养农业区胡麻生长发育的主导气象因子是气温和降水量.气温增高导致胡麻生育前期的营养生长阶段缩短;而气温增高、降水量减少,则导致生殖生长阶段延长,从而使全生育期延长.除出苗期和成熟期外,气温对其余时期的胡麻产量形成均表现为负效应,现蕾期对气温变化十分敏感;除开花期外,其余时段降水量对胡麻产量形成均为正效应,胡麻出苗期对降水量变化十分敏感.胡麻水分利用率与胡麻出苗期气温、日照时数和现蕾-成熟期干燥度呈显著正相关,与胡麻现蕾-成熟期降水量呈显著负相关.研究区5-7月干燥度是影响胡麻水分利用率的关键因子.     

Macroecological patterns of spider species richness across Europe

We analysed the pattern of covariation of European spider species richness with various environmental variables at different scales. Four layers of perception ranging from single investigation sites to the whole European continent were selected. Species richness was determined using published data from all four scales. Correlation analyses and stepwise multiple linear regression were used to relate richness to topographic, climatic and biotic variables. Up to nine environmental variables were included in the analyses (area, latitude, elevation range, mean annual temperature, local variation in mean annual temperature, mean annual precipitation, mean July temperature, local variation in mean July temperature, plant species richness). At the local and at the continental scale, no significant correlations with surface area were found, whereas at the landscape and regional scale, surface area had a significant positive effect on species richness. Factors that were positively correlated with species richness at both broader scales were plant species richness, elevation range, and specific temperature variables (regional scale: local variation in mean annual, and mean July temperature; continental scale: mean July temperature). Latitude was significantly negatively correlated with the species richness at the continental scale. Multiple models for spider species richness data accounted for up to 77% of the total variance in spider species richness data. Furthermore, multiple models explained variation in plant species richness up to 79% through the variables mean July temperature and elevation range. We conclude that these first continental wide analyses grasp the overall pattern in spider species richness of Europe quite well, although some of the observed patterns are not directly causal. Climatic variables are expected to be among the most important direct factors, although other variables (e.g. elevation range, plant species richness) are important (surrogate) correlates of spider species richness.     

中国东南高海拔黄山松生长对气候的响应——以浙江省九龙山和安徽省牯牛降为例

利用中国浙江省西南部九龙山自然保护区和安徽省南部牯牛降的高海拔黄山松树轮径向宽度资料,分别建立了2个树轮宽度差值年表(RES).由子样本信号强度(SSS)>0.8判定,九龙山年表(JLS01)的可靠时段为1884—2010年,牯牛降年表(GNJ01)的可靠时段为1837—2008年.将采样点周围气象站气象数据做算术平均代表区域气候状况,利用相关函数检验了两年表与区域气象数据的月降水量、月平均温度、月平均相对湿度、月总云量和月日照时数的关系.结果表明： 2个高海拔点树木径向生长主要受夏季(上年6、7月,当年6月)水热条件的影响.九龙山年表与上年6、7月温度呈显著正相关,与上年6、7月和当年6月降水及相对湿度呈显著负相关,与上年7月总云量呈显著负相关,与上年6、7月日照时数呈显著正相关;牯牛降年表与上年7月温度呈显著正相关,与上年7月和当年6月降水及相对湿度呈显著负相关,与上年6月总云量呈显著负相关,与上年7月、当年6月日照时数呈显著正相关.由于高海拔地区温度较低,夏季温度的升高有利于该地区树木生长,同时较多降水对应的高相对湿度、高云量和低日照时数,限制了光合作用产物的合成,导致树木的径向生长受到抑制.
     

红富士苹果品质与生态气象因子关系的研究

通过对我国不同生态类型区红富士苹果果实品质的调查和实验室分析,应用多元统计分析,研究了不同生态类型区红富士果实品质差异及影响果实品质的主要气象因子．红富士苹果在我国陕西渭北、甘肃陇东和山东渤海湾地区呈现出果实大、果面光洁、果色鲜艳的特征;而在西南高地果色暗红;黄河故道地区果面粗糙、着色差、果肉松;宁夏地区果实偏小．经典范相关分析筛选出影响苹果品质因素的主要气象因子,不同品质因素受气象因子的影响各异,果实花青素含量主要受年总降雨量、１０月平均温度、７月平均最高气温、９月平均最低气温、９月日照时数等气象因子的影响     

The altitudinal gradient of vascular plant richness in Aurland, western Norway

Differences in vascular plant species richness; along the altitudinal gradient in the Aurland area of western Norway have been investigated. Based on field surveys, as complete lists as possible of all vascular plants have been compiled for each 100 m altitudinal band, from sea level to the highest mountain (1764 m). For each of the 18 altitudinal bands, climatic data have been estimated. A total of 444 vascular plant species were recorded. Highest species richness (263 species) occurred in the 600–700 in band, whereas the uppermost band had only 10 species. There are minor differences in species number between the altitudinal bands < 1000 m. Partial least squares regression shows that species richness for the overall altitudinal gradient is well predicted by mean July and January temperatures and mean annual precipitation. Species turnover is highest in the 100–200 m. 600–700 m. and 1400–1500 m altitudinal bands. In terms of the gradient in summer temperature, the study supports the generally assumed linear relationship between July temperature and the number of vascular plant species between 700 and 1500 m corresponding with a mean July temperature range of 7–11°C. The study shows a decrease of ca 30 vascular plant species with a 1°C decrease in mean July temperature, and that the “climatic vascular plant limit” is here estimated to occur at a mean July temperature of 2.4°C. Above 1500 and below 700 m. species number is lower than expected based on summer iemperature conditions alone. The 700–800 m band represents the highest floristic difference compared to the other bands. Ordination and classification analyses of the floristic compositional data of all the bands highlight the 600–800 and 1500–1600 m altitudinal bands as the major biotic boundaries along the gradient. No major discontinuity in species richness, composition, or turnover was consistently found, however, at the 1100–1200 m band representing the forest-limit ecotone in Aurland.