青藏高原东缘野生暗紫贝母生物量分配格局对高山生态环境的适应

从时空尺度研究了青藏高原东缘野生暗紫贝母(Fritillaria unibracteata)生物量分配特征对高山环境条件的生态适应。通过海拔梯度、群落类型、群落盖度、群落透光率4个变量的分析, 间接探讨了高山环境条件下水分、热量、光照和土壤养分等主要环境因子对暗紫贝母生物量分配的影响, 并主要研究了海拔梯度这一综合要素的生态效应。同时, 从时间尺度上研究了暗紫贝母不同生活史阶段的生物量分配模式, 以期了解不同发育阶段高山植物对于环境要素的适应特征。研究结果表明: 1)在一定的空间范围内, 4个环境变量中仅海拔梯度对暗紫贝母单株鳞茎生物量及总生物量的影响差异显著, 且生物量积累随海拔升高而减小。2)在空间尺度上, 海拔梯度为野生暗紫贝母生长的主要限制因子, 表明在高山地区热量条件对植物生长具有明显的制约作用, 同时不同生活史阶段的暗紫贝母其生物量分配模式对海拔梯度的响应也存在着一定的差异。2年生贝母的鳞茎生物量分配随海拔升高而降低, 叶生物量分配随之增加。3年生和4年生贝母鳞茎及叶生物量分配在不同海拔梯度上比较稳定, 而茎生物量分配随海拔升高而降低, 有性生殖(花)分配则随之而增加。各生活史阶段植株根生物量在不同海拔梯度上分配稳定。3)在时间尺度上, 不同生活史阶段贝母生物量分配模式存在显著差异。根和茎生物量分配随生活史阶段的增加而显著增加, 而鳞茎和叶生物量分配则随之显著减少。单株鳞茎生物量在3年生阶段达到最大。     

基于最大熵模型(MaxEnt)预测暗紫贝母的潜在分布

暗紫贝母(Fritillaria unibracteata)干燥的鳞茎是市场名贵药材"川贝"的主要来源,目前由于人们的过度挖采及环境的恶化,使得其野生资源已近枯竭,被列为国家三级濒危保护药材物种。该研究通过收集暗紫贝母的地理分布点经纬度,结合26项生态因子,运用最大熵模型(MaxEnt)并结合地理信息系统(ArcGIS),对其在中国的潜在分布区域进行了预测。结果表明:暗紫贝母的潜在适生区主要分布在四川西部和北部、青海南部、甘肃南部,其中四川阿坝藏族羌族自治州的理县、茂县、松潘县、红原县、黑水县等地区,青海省果洛藏族自治州的久治县、玛沁县、同德县、兴海县、河南县地区以及甘肃省甘南藏族自治州地区是暗紫贝母最佳适生区。此外,在西藏和云南也有零星的分布。对暗紫贝母的分布贡献率较大的主要生态因子有5个,分别是海拔(40.8%),年均降水量(28%),1月最高温度(7.1%),最干季平均温度(6.6%)和昼夜温差日均值(6.6%)。其中,海拔为2700~4 500m、年均降水量为400~1 400mm,是暗紫贝母最适宜生长的生态位参数。该研究结果为暗紫贝母的野生抚育和人工栽培提供了重要的科学依据。     

海拔高度对暗紫贝母叶特征的影响

为探索海拔高度对暗紫贝母(Fritillaria unibracteata)叶特征的影响,该研究在岷江上游的卡卡山北坡设置低、中、高三个海拔部位,并在高、低部位之间进行植株的移栽试验,并测定每个部位植株的叶寿命、气孔密度和长度、单叶面积及比叶面积等叶特征。结果表明:(1)叶寿命从低海拔部位的121.3 d,到高海拔部位的108.5 d,缩减了大约13 d。(2)从低海拔到高海拔,气孔密度逐渐升高,低海拔部位只有48.5number·mm~(-2),高海拔部位与之相比增加了42.8%。(3)而气孔长度则随海拔升高而降低,从低海拔部位的82.4μm到高海拔的71.3μm,降低了13.5%。(4)从低海拔到高海拔,单叶面积和比叶面积都逐渐增加,其中单叶面积由低海拔部位的1.61×10~(-4)m~2到高海拔部位的2.20×10~(-4)m~2,增加了36.6%;比叶面积则由低海拔部位的7.7×10~(-4)m~2·kg~(-1)到高海拔部位的12.5×10~(-4)m~2·kg~(-1),增加了62.3%。(5)另外,同一海拔部位的对照植株和移栽植株之间叶特征并无显著差异;植株在移栽后总是表现出移栽后所在部位对照植株的特点,而没有表现出移栽前所在部位对照植株的特点。综上结果表明,海拔高度对暗紫贝母叶特征影响显著,暗紫贝母的叶特征在海拔梯度上具有较大的可塑性。     

不同基原的中药川贝母生境适宜性分布

利用最大熵模型与GIS技术,结合生态环境数据和中药川贝母4个基原(川贝母、甘肃贝母、梭砂贝母和暗紫贝母)的实际地理分布信息,预测不同基原中药川贝母的生境适宜性空间分布并进行等级划分。结果表明:海拔是影响不同基原中药川贝母生境适宜性最重要的生态因子,海拔对川贝母、甘肃贝母、梭砂贝母和暗紫贝母生境适宜性的贡献率分别达到了38.8%、44.9%、51.1%和52.6%,川贝母的适宜生境主要分布在海拔1850~4550 m的地区,而其他3个基原的中药川贝母大都适宜生长在海拔2800 m以上的高山地区;中药川贝母最适宜生境集中分布在四川、西藏、甘肃、青海和云南5省,但不同基原在各省的分布面积和空间格局存在差异,在引种驯化和人工种植时需要对不同基原进行区分。     

武夷山不同海拔黄山松细根性状季节变化

细根作为植物吸收养分和水分的主要器官,其功能性状对森林生态系统功能具有重要影响。以武夷山黄山松为研究对象,通过对不同季节(春季、夏季、秋季和冬季)和不同海拔(1200、1400、1600、1800 m和2000 m)的黄山松细根的功能性状的测定,分析其细根性状特征随海拔和季节变化的规律。结果表明:(1)黄山松细根比根长(SRL),比根面积(SRA)均随海拔先升高后降低,其均值分别为(9.32±0.35) cm/g与(276.41±68.10) cm~2/g;根组织密度(RTD)随海拔先降低后升高,均值为(0.16±0.05) g/cm~3。根平均直径(AvgDiam)随海拔增加变化不显著,均值为(0.097±0.004) mm。SRL和SRA在海拔1600 m处达到最大,而RTD和AvgDiam的最大值出现在海拔1800 m或2000 m处。(2)SRL和SRA在夏季或秋季达到最大,RTD和AvgDiam最大值则出现在冬季或春季。季节和海拔对各细根性状都有显著影响(P0.01),但季节与海拔对根性状并没有产生显著的交互作用(P0.05)。(3)SRL与SRA间的异速生长指数是1.25,显著大于1.0(P0.01);SRL与RTD存在负等速生长关系,而与AvgDiam存在显著负异速生长关系(P0.01);SRA与RTD,以及RTD与AvgDiam间均存在显著负异速生长关系(P0.01),但SRA与AvgDiam之间不存在异速生长关系。黄山松的细根性状在1600 m处倾向于增加比根长和比根面积,而在海拔1800 m或2000 m处则倾向于增加组织密度与根直径,这与黄山松细根性状从夏秋到冬春的季节变化规律相类似。同时,相对于比根面积来说,黄山松的细根在海拔1600 m处和夏秋季节更倾向于投资比根长来增加养分的吸收。     

坡向对暗紫贝母生长和繁殖特征的影响

在青藏高原东部的牛牛山和卡卡山,在其东、南、西、北4个坡面各设置一个海拔相同(3800m)的样地,每个样地中随机选择30株同龄级的暗紫贝母植株作为研究对象,然后比较各坡面的生态因子以及暗紫贝母的生长和繁殖特征。结果表明:1融雪时间、气温、土壤含水量在南北坡面间有显著的差异,但土壤p H在各坡面间无明显差异。2开始生长期、始花期和盛花期等物候阶段都是北坡最迟,南坡最早,而枯黄期在各坡面间无显著差异。3单叶面积、比叶面积和植株株高以北坡最大,南坡最小。4鳞茎生物量以南坡最大,北坡最小,东、西坡面的值介于南、北坡之间。5单粒果实的生物量在各坡面之间无明显的差异,果实生物量在地上部分中所占的比例以南坡最大,北坡最小。6单粒果实平均种子数以北坡最多,南坡最少;而种子千粒重则以南坡最重,北坡最轻。可见,坡面对暗紫贝母的生长和繁殖特征有显著的影响,尤其是在南北坡面之间大多数性状差异显著。     

山西亚高山草甸植被生物量的地理空间分布

以山西省境内分布的典型亚高山草甸为对象,采用收获法获取植被生物量数据,结合经度、纬度和海拔3个地理因子,分析总生物量(TB)、地上生物量(AGB)、地下生物量(BGB)及根冠比(R/S)沿不同地理梯度的变化规律,从群落水平上探究山西亚高山草甸植被生物量的地理空间分布特征。结果表明:(1)TB、AGB、BGB在地域上表现较大变异。AGB变异最大,在32.50~756.00 g·m-2;BGB次之,变化范围为140.50~1586.50 g·m-2;TB波动最小,在248.25~2342.50 g·m-2。(2)TB随海拔升高显著减小(P0.05),随经度增加缓慢增大(P0.05),随纬度增加略微减小(P0.05),在1700~1800 m、113.4°E—113.85°E、35°N—35.5°N处最大(平均为896 g·m-2)。(3)AGB随纬度增加、海拔升高显著减小(P0.001),随经度增加逐渐增大(P0.05),在1700~1800 m、112.05°E—112.5°E、35°N—35.5°N处最大(平均为366.06 g·m-2)。(4)BGB随纬度增加呈"降低-升高-降低"的变化趋势,整体略有增大(P0.05),随经度增加也略有增大(P0.05),而随海拔升高显著增大(P0.05),在3000~3100 m、113.4°E—113.85°E、35°N—35.5°N处最大(平均为745.63 g·m-2)。(5)R/S随纬度增加、海拔升高显著增大(P0.05),随经度增加略有增大(P0.05);与纬度、海拔呈显著的幂指数函数关系(P0.05),且表现为等速增长(幂指数平均为1.025)。RDA分析结果表明,在一定范围内,对亚高山草甸植被不同生物量特征影响较大的为纬度和海拔因子,最小影响因子是经度,地上生物量与经纬度和海拔均呈显著的负相关,生物量更多地分配到地下部分。     

天山北坡植物土壤生态化学计量特征的垂直地带性

生态化学计量工作专注于植物与土壤的元素比例关系及其环境解释等问题上,还需要分析在连续环境梯度上元素比例关系的变化规律以进一步加深已有的认识。受水热梯度的影响,植被与土壤在天山北坡均存在明显的垂直地带性,这为探讨植物土壤生态化学计量特征的垂直带谱提供了有利条件。在天山中段北坡海拔1000—3840m范围内,按海拔梯度对植物和土壤分别采样,测定其C、N、P含量。结果表明:(1)随海拔的升高,植物C、N、P含量及其计量比变化规律各不相同,C含量随海拔变化保持不变,仅山地针叶林显著低于亚高山灌丛草甸、高山垫状植被和山前灌木(P0.05);N含量、C∶P、N∶P随海拔先升高后降低,山地针叶林和亚高山灌丛草甸显著高于山地荒漠草原、山地草原、高山垫状植被(P0.05);P含量、C∶N则是随海拔先降低后升高,高山垫状植被显著高于其他植被类型,山地荒漠草原、山前灌木和高山草甸显著高于山地草原、针叶林和亚高山灌丛草甸(P0.05)。(2)从生活型角度,乔木、灌木和草本C、N含量、C∶N差异不显著,灌木P含量、C∶P、N∶P显著高于草本(P0.05);乔木和灌木更受P限制,草本更受N限制。(3)随海拔的升高,土壤C、N、P含量、C∶P、N∶P均先升高后降低,其中山地针叶林和亚高山灌丛草甸均显著高于山地荒漠草原和山地草原(P0.05),土壤C∶N表现为一直降低,山地荒漠草原显著高于其他植被类型(P0.05)。(4)植物C、N、P及计量比与土壤相关性分析中,仅植物C∶P与土壤C∶P相关性显著,且植物C、N、P含量与土壤相关系数小于植物C∶P、N∶P与土壤相关系数。在垂直地带性上,土壤主要通过生态化学计量比影响植物的生长。     

黄土丘陵区小流域不同海拔刺槐径向生长对气候的响应差异

为明确黄土高原丘陵区第三副区典型流域-甘肃天水罗玉沟流域刺槐生长过程及其与气候关系随海拔变化的规律。利用树木年代学方法分别建立高、中、低3个海拔刺槐的标准年表，并分析不同海拔刺槐径向生长过程以及对气候变化的响应。研究结果表明：(1)中、低海拔刺槐径向生长与温度因素多为负相关，而高海拔刺槐径向生长与温度因素多呈正相关。高海拔刺槐生长与上一年生长季(6月)、休眠期(当年3—4月)和当年生长季(6月)均温、最低温和最高温呈显著正相关，其中受最低温影响最显著；中、低海拔刺槐与上一年生长季和当年生长季的均温、最高温和最低温呈显著负相关，低海拔受均温影响显著。(2)随海拔升高，刺槐径向生长与降水和相对湿度的正相关呈降低趋势。低海拔刺槐生长与上一年生长季(7—9月)和当年生长季(6—9月)降水、相对湿度呈显著正相关，中海拔刺槐与当年生长季(6—9月)降水、相对湿度呈显著正相关，而高海拔刺槐生长与上一年生长季(6—7月)相对湿度呈显著负相关。(3)低海拔刺槐与上一年6月—当年10月帕默尔干旱指数(PDSI)呈显著正相关；中海拔刺槐与上一年6月和当年2—10月PDSI呈显著正相关；高海拔刺槐与上一年6—...     

青藏高原草地主要单子叶植物的叶表面特征

采用光学显微镜对青藏高原草地主要单子叶植物的叶表面特征进行观测,并运用one-way ANOVA、Pearson相关及线性回归分析,研究了气孔数量指标的物种间差异性以及气孔数量特征与海拔、生长季均温及生长季降水之间的关系。结果表明:(1)青藏高原草地主要单子叶植物长期受高原气候环境的筛选,形成了一些特有的叶表面共性特征,(a)叶表面细胞有长细胞与短细胞两种类型。长细胞呈规则长方形,排列紧密,纵向相接成行;短细胞呈长方形、方形、近圆形或马鞍形,随机散生、单生或孪生,短细胞形态与分布方式因植物种类而异。(b)气孔多分布于叶片下表面,属于单面分布型气孔。气孔选择性地分布在下表面,可在不影响CO_2同化率的情况下,一定程度上起到限制水分蒸发,避免造成生理干旱的作用。(c)不同物种气孔器形态、保卫细胞及副卫细胞形态表现出较为明显的多态性。保卫细胞近方形、半月形或哑铃形;副卫细胞呈低圆顶形、圆顶形或高圆顶形;气孔器为椭圆形、宽椭圆形或近圆形。(d)气孔器类型均是平列型(paracytic type),由两个副卫细胞与保卫细胞共同构成;副卫细胞与保卫细胞平行,并完全包围保卫细胞。气孔器等间距或不等间距呈直线排列形成"气孔带"。(2)青藏高原草地单子叶植物叶表面的气孔密度(SD)较大,平均为(194.07±4.74)个/mm~2,气孔长度(SL)较小(34.50±0.28)μm,气孔指数(SI)为(18.13±0.31)%,其中SD的变异系数(CV)最大(53.02%),SI的变异系数次之(37.23%),SL的变异系数最小(17.94%)。不同物种间叶表面的SL、SD与SI差异极显著(P0.01)。(3)青藏高原草地单子叶植物叶表面气孔数量特征与环境生态因子显著相关。海拔与叶表面气孔特征呈显著正相关(P0.01),生长季均温与SL之间呈弱正相关(P0.05),与SD、SI之间呈显著负相关(P0.01),生长季降水与SL之间呈显著负相关(P0.01)。具体表现为随海拔升高SL、SD与SI增加,随生长季均温降低SL减小、SD与SI显著增大,而随着生长季降水减少SL变大、SD与SI显著降低。(4)海拔、生长季均温与生长季降水对SL、SD与SI的回归方程分别为Y=0.005X_1+0.878X_2-0.021X_3+12.278、Y=0.046X_1-11.688X_2+0.466X_3-46.391与Y=0.003X_1-0.363X_2+0.009X_3+7.394,回归方程统计检验显著(P0.01);环境生态因子对SD的决定系数最大(R=0.690),SL次之(R=0.557),而对SI的贡献率(R=0.342)相对最小。     

不同海拔花椒叶片-凋落物养分化学计量与重吸收的关系

阐明贵州喀斯特高原峡谷区不同海拔顶坛花椒叶片和凋落物化学计量特征与养分重吸收率,有助于掌握养分保存与利用机制。选取531、640、780、871和1097 m共5个海拔的顶坛花椒为对象,采集叶片和凋落物数据,分析其养分含量、化学计量和养分重吸收率随海拔增加的分异规律,阐明叶片养分重吸收与化学计量之间的内在关联。结果表明：叶片和凋落物有机碳(OC)、全磷(TP)和全铁(TFe)均以海拔780 m为最高,叶片全锰(TMn)、全镁(TMg)和凋落物TMg含量表现出随海拔升高而增加的趋势,叶片和凋落物全氮(TN)、全钾(TK)、全钙(TCa)未随海拔发生显著分异。叶片和凋落物C∶P、Fe∶Mn、C∶Ca随海拔升高表现出先增加后降低的变化趋势,而叶片和凋落物Ca∶Mg则呈现随海拔升高而降低。叶片养分重吸收率随海拔的分异规律不完全一致,叶片P和K重吸收率以海拔780 m为最高,N、Fe和Mn重吸收率以海拔871 m为最高,海拔1097 m的Ca和Mg重吸收率显著高于其他海拔,而海拔1097 m的P、N和Fe重吸收率则均为负值。冗余分析结果表明,叶片养分重吸收率与化学计量之间具有很强的相关性。     

吕梁山森林群落草本层植物物种多样性的空间格局及其对模拟增温的响应

为研究气候变暖背景下森林群落草本层植物物种多样性对温度升高的响应及其随海拔、纬度的空间分布格局,按照纬度梯度选择吕梁山系北段的管涔山和南段的五鹿山为研究区,并在每个山地的不同海拔梯度(高、中、低)分别设置对照(CK)、低度增温(OTC1)和高度增温(OTC2) 3种试验样地。于2017年植被生长季对植物多度、频度、盖度、高度进行调查,计算物种多样性指数(Simpson指数、Shannon指数、Pielou指数、Patrick指数)。结果表明:(1)吕梁山森林群落草本层植物物种多样性随海拔呈"v型"变化格局,即在中间海拔梯度处最低,且海拔梯度对各多样性指数的影响均达到极显著水平(P0.01)。(2)物种多样性随纬度升高呈递增趋势(P0.05),即较高纬度山地具有较高的物种多样性。(3)物种多样性随温度升高整体呈递减趋势(P0.05),即温度升高可抑制林下草本层植物物种多样性。(4)在增温处理下,五鹿山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Patrick指数呈递减趋势,Pielou指数先降低后升高;管涔山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数先增加后减小,Patrick指数呈递增趋势。整体来说,在吕梁山较低海拔,持续增温会使物种多样性降低;在中等海拔,物种多样性随温度升高呈现先下降后上升的变化趋势;在较高海拔,适度增温可提高物种多样性,持续增温则抑制多样性。因此,增温对吕梁山森林群落草本植物物种多样性的影响随海拔升高整体呈下降趋势。     

不同海拔牦牛骨骼肌中乳酸脱氢酶三种亚基基因表达的比较

为了阐明高原低氧对牦牛（Bos mutus）骨骼肌中乳酸脱氢酶（LDH）三种亚基基因（LDHA、LDHB和LDHC）表达的影响,本实验分别选取高海拔（4 200 m）、中海拔（3 200 m）和低海拔（1 900 m）三个海拔位置养殖的临床健康成年雄性牦牛各5头,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白质印迹法检测牦牛骨骼肌中LDH三种亚基基因的m RNA表达和蛋白表达水平。结果表明,随海拔的升高,牦牛骨骼肌中LDHA m RNA的表达逐渐下降;LDHB m RNA先降低后升高,在高海拔组牦牛中表达最高,相对表达量为2.82±0.12,与低海拔组（1.01±0.07）、中海拔组（0.73±0.06）牦牛LDHB mRNA表达量差异显著（P <0.05）;LDHC mRNA的表达量随海拔的升高呈下降趋势,且低海拔组（1.10±0.16）、中海拔组（0.86±0.16）、高海拔组（0.69±0.12）组间两两相比均差异显著（P <0.05）。LDHA和LDHC蛋白表达量随海拔的升高呈下降趋势,且LDHA蛋白表达量在低海拔组（1.00±0.00）、中海拔组（0.88±0.0...     

中国北方草地植被物候变化及其对气候变化的响应

研究草地物候变化对揭示草地生态系统随全球气候变化的响应机制具有重要的科学意义.本研究基于1983—2015年的GIMMS NDVI 3g、气候和数字高程模型(DEM)数据,采用动态阈值法提取北方草地的物候信息[生长季始期(SOS)、生长季末期(EOS)、生长季长度(LOS)],分析北方草地物候的时空变化及LOS对气候的响应.结果表明: 88.9%的像元SOS发生在3月下旬到5月下旬(日序第90～150天),其中,68.1%的像元表现为提前,速率为-1.5～0 d·(32 a)^-1;79.7%的像元EOS发生在10月上旬到10月下旬(日序第270～300天),其中,70.3％的像元表现为推迟,速率为0～1.5 d·(32 a)^-1;LOS持续在100～140 d,其中,LOS变长的像元占73.7%,速率为0～1.5 d·(32 a)^-1.LOS与气温呈显著正相关(R=0.628),与降水呈弱负相关(R=-0.091),并存在明显的空间差异.以海拔2000 m为分界线,低于2000 m时,LOS与海拔呈弱正相关(R=0.235),高于2000 m时,LOS与海拔呈显著负相关(R=-0.861);海拔高于3000 m时,海拔每升高1000 m, LOS缩短约10 d.     

天山南坡高寒草地海拔梯度上的植物多样性变化格局

山地气候随海拔梯度变化使山地成为研究生物多样性的热点区域。在天山南坡巴音布鲁克高寒草地,对不同海拔梯度下的物种多样性进行了研究。结果表明共调查样地9个,出现植物34种,分属17科29属;物种丰富度随海拔升高呈明显的偏峰格局,在海拔3060m的天山羽衣草(Alchemilla tianschanica)草甸,物种组成最为丰富,出现植物17种,分属12科17属;Shannon-Wiener指数的变化范围为2.02~2.40,最小值出现在海拔2760m以紫花针茅(Stipa purpurea)为优势种的高寒草原,峰值则出现在3060m的天山羽衣草草甸,Shannon-Wiener指数随海拔梯度的变化趋势与物种丰富度基本相同,呈明显的偏峰格局;随海拔升高,Cody指数表现出明显的单峰格局;Shannon-Wiener指数与生长季温度存在显著负相关,而与生长季湿度和土壤含水量存在显著正相关。     

东北地区植被物候对气候变化的响应

使用1982—2003年GIMMS-NDVI数据和气候数据,借助GIS空间分析和统计分析方法,分析了东北地区不同植被物候期与气候变化的关系。结果表明:22年东北地区年均温度以升高趋势为主,年降水量以减少趋势为主;针叶林、针阔叶混交林、阔叶林、草甸和沼泽植被生长季开始日期提前受春季温度升高影响显著(P<0.05)。春季降水对植被生长季开始日期变化影响较小,仅对针叶林生长季开始日期的推迟有显著的影响(P<0.05)。植被生长季结束日期受温度变化影响较小,仅草原植被生长季结束日期提前受秋季温度降低影响显著(P<0.05)。降水对东北地区植被生长季结束日期的变化影响高于温度。随着秋季降水量的减少,针阔叶混交林、草原和农田植被生长季结束日提前(P<0.05)。草丛生长季结束日期提前受夏季降水减少的影响显著(P<0.05);农田生长季结束日期提前亦受夏季和9月降水量减少的显著影响(P<0.05)。阔叶林和沼泽植被生长季延长受春季温度升高影响显著(P<0.05);灌丛植被生长季缩短受春季降水量减少影响显著(P<0.05);草丛和农田植被生长季延长受夏季降水量增加影响显著(P<0.05)。     

1998—2017年祁连山南坡不同海拔、坡度和坡向生长季NDVI变化及其与气象因子的关系

祁连山是我国西北地区重要的水源涵养保护区,是我国地形第一、二阶梯分界线,对气候变化极其敏感。基于气温、降水量和归一化植被指数(NDVI)数据,使用趋势分析、小波分析和相关分析方法,结合数字高程模型(DEM)数据,从海拔、坡度和坡向的角度探讨祁连山南坡NDVI变化及其与气温和降水的关系。结果表明: 1998—2017年,祁连山南坡生长季NDVI整体呈增长趋势,增长趋势为0.023·10 a^-1。NDVI值在不同海拔、坡度和坡向上的变化存在差异性,NDVI值随海拔的升高呈先增后降趋势,海拔2700～3700 m区域的植被覆盖状况较好,＞4700 m区域的植被出现退化现象;NDVI值随坡度增加呈降低态势;NDVI值在坡向上的差异较小,但阳坡的植被覆盖状况好于阴坡。生长季NDVI与气温、降水的关系密切,生长季NDVI、气温、降水均具有14年的变化周期,而不同海拔、坡度、坡向的植被受到气温和降水的影响不同,海拔＜3700 m、＞4700 m区域、坡度＜25°区域和各坡向区域的植被均易受降水影响。     

庐山不同海拔日本柳杉年轮宽度对气候因子的响应

以庐山自然保护区3个不同海拔样地采集的138根日本柳杉样芯为研究材料,利用树木年轮学方法分析其径向生长与季节和月气候因子的响应关系。结果表明:低海拔处日本柳杉径向生长对气候因子的响应相比于中、高海拔更敏感;中、低海拔径向生长与春季相对湿度呈显著正相关(P0.05),低海拔径向生长与春季日照时数、夏季均温呈显著负相关(P0.05),而中海拔径向生长与夏、秋季均温呈显著负相关(P0.05);高海拔径向生长与各个季节气候因子表现出一定的相关性,但相关性不显著; 3个海拔径向生长均与当年1月均温呈显著正相关(P0.05),中、低海拔径向生长与上年7月及当年7月均温呈显著负相关(P0.05),高温会抑制树木的生长,低海拔径向生长与当年4月空气相对湿度、降水量呈显著正相关(P0.05),与当年4月日照时数呈显著负相关(P0.05),随海拔的升高相关性降低;庐山日本柳杉径向生长与主要气候要素之间的相关性呈现出明显的季节性,日本柳杉径向生长主要受上年7及7月均温和4月空气相对湿度的影响,海拔是影响日本柳杉径向生长对气候因子响应的重要因素,最终建立的标准年轮宽度年表适合进行树木年轮气候学的研究。     

川西高山森林不同时期土壤转化酶和脲酶活性对模拟气候变暖的响应

为了解气候变化对不同时期川西高山森林土壤生态过程的影响,于2010年5月—2011年4月期间,通过原状土柱移位实验,模拟理论增温1.78℃和3.52℃对岷江冷杉原始林(3582 m)土壤转化酶和脲酶活性的影响。结果表明,海拔下降284 m和559 m分别使全年平均气温实际增高1.39℃和2.64℃,但由于季节性雪被的影响,海拔降低559 m后土柱的土壤有机层和矿质土壤层的全年平均温度分别增加了0.84℃和0.82℃,而海拔降低284 m后土柱的土壤有机层和矿质土壤层的全年平均温度分别降低了0.55℃和0.56℃。随着海拔降低,土壤有机层和矿质土壤层的转化酶和脲酶活性均表现出明显的变化,且土壤有机层的变化幅度大于矿质土壤层。海拔降低284 m显著提高了两个土层生长季初期和冻结阶段(冻结初期和深冻期)的转化酶活性,而海拔降低559 m则显著提高了两个土层冻结阶段的脲酶活性。采样时期均温也在一定程度上影响了土壤转化酶和脲酶的活性,土壤有机层和矿质土壤层转化酶活性表现为从生长季初期到生长季末期显著下降,随后在冻结阶段和融化期显著升高并分别在深冻期和融化期达到全年最高;土壤脲酶活性表现为从生长季初期到深冻期显著增加,随后在融化期显著下降的过程。可见,受季节性雪被影响,不同关键时期的高山森林土壤转化酶和脲酶活性对模拟增温的响应不同。     

古尔班通古特沙漠某些短命植物叶片N、P化学计量特征的季节变化

短命植物是荒漠生态系统的重要组成部分。为了解短命植物叶片N、P化学计量特征随生长季变化的特点,选择古尔班通古特沙漠6种优势短命植物(3种一年生短命植物,3种多年生类短命植物)为研究对象,对比了2种生活型短命植物叶片N、P化学计量特征随生长季变化特点。结果表明,3种一年生短命植物尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)、小花荆芥(Nepeta micrantha)以及条叶庭芥(Alyssum linifolium)N含量平均值(±标准差)分别为(11.23±7.16)、(14.11±6.38)和(10.85±6.14)mg·g–1;P含量平均值分别为(2.82±0.73)、(3.12±1.24)和(3.43±0.55)mg·g–1;3种多年生类短命植物独尾草(Eremurus chinensis)、雅葱(Scorzonera pusilla)和簇花芹(Soranthus meyeri)N含量的平均值分别为(19.97±5.94)(15.08±4.01)和(17.94±9.03)mg·g–1;P含量平均值分别为(3.55±0.83)、(2.73±1.11)和(5.03±0.65)mg·g–1。由此可见,短命植物在生长过程中叶片N-P化学计量特征存在一定差异。各物种N、P含量在生长初期都大于其它生长季节,在生长旺季随叶片生物量增加,N、P含量呈下降趋势;而在生长末季N、P含量又有所回升。相关性分析表明,不同生活型短命植物元素间的关系存在差异,但同一生活型短命植物元素间的关系并无显著差异,体现了种内一致性。