高山林线形成机理及植物相关生理生态学特性研究进展

高山林线作为极端环境条件下树木生存的界限,由于其对气候变化的敏感性,在全球变化研究中得到了广泛关注。研究高山林线形成机理以及林线地带植物相关生理生态学特性成为预测未来气候变化条件下植被动态变化的出发点。对于高山林线形成机理研究主要关注两方面问题：（1）林线地带外界环境如何限制乔木生长和分布,其内在机理如何;（2）灌木及草本相对于乔木在林线地区有哪些生存优势,从乔木到灌木及草本生活型演变的功能及意义如何。综述了当前高山林线形成机理及相关生理生态特性的国内外最新研究成果,指出尽管温度（尤其是生长季低温）在全球尺度上能解释大部分高山区域林线的分布,但树木生长和生存受限的内在机理并没有弄清楚,目前主要存在“碳受限”以及“生长受限”假说两大争论焦点。另外,理论上受温度控制的高山林线对气候变化的响应表现出不同的模式,表明全球变化对林线分布和植被生长影响的复杂性和不确定性。因此,未来的研究应该关注影响林线地区植被生长的多种生理生态学过程,比如水分及养分利用过程,以及从乔木到灌木及草本生活型演变的功能意义,从而为林线形成机理以及对气候变化的响应提供更好的解释。     

干扰对高山林线再形成过程的影响

高山林线是一类典型的生态交错带,因其特殊的结构和功能以及对外界环境的高度敏感性而成为全球气候变化研究的热点之一.本文简要介绍了高山林线的相关概念及其界定,从高山林线海拔位置波动、植被格局变化、生态交错带物种组成变化及其生理生态特征变化等几个方面阐述了干扰对高山林线再形成过程的不同影响,总结了高山林线物种对干扰的两种基本响应方式,即退行和入侵.认为人为干扰在一定程度上弱化了当前气候变暖对高山林线波动的影响,因而在不同地区必须紧密结合当地可能的干扰来讨论高山林线的波动,否则结果有可能因误差较大而失去应有的价值.指出该研究在高海拔地区进行植被恢复的指导意义.     

高山林线形成机理研究进展

高山林线是郁闭森林与高山植被之间的分布界限,作为重要的生态过渡带,对全球和区域性气候变化的反应极为敏感,被认为是气候变化的理想监测器.高山林线研究从最初的形态描述到林线成因假说都是为了寻找高山林线形成的原因.迄今出现的高山林线成因假说都能够在局地尺度解释高山林线成因,但仍然缺乏可以普遍解释全球高山林线现象的假说.温度是林线分布的限制因子,低温限制了林线树种的生存及生长,但是低温影响了哪一个生化过程仍不明确,其影响机理还需进一步探讨.本文对高山林线形成机理,特别是对低温对高山林线植物光合特性、养分特征、非结构性碳水化合物和抗氧化系统的影响等研究进展进行综述,并提出了未来林线研究应该关注的问题.     

高山生物多样性对气候变化响应的研究进展

高山带是指自然气候森林边界即林线到雪线之间的无林区域。受低温限制的高山生物对气候变化具有高度的敏感性, 因此高山带被视为监测气候变化的理想试验场所。气候变暖加速了高山冰雪消融, 也加剧了高山生物多样性的波动, 因而高山生物多样性变化对于指示全球气候变化具有十分重要的意义。目前, 高山生物多样性对气候变暖响应的研究主要集中在高山物种组成和群落结构的变化、物种的分布格局和适宜生境的变化、林线交错带的位移、种间关系的变化等方面。气候变化与人为干扰等因素的叠加效应为预测未来生物多样性的变化增加了很多不确定性, 从长期来看, 气候变化效应相对于其他因素会显得越来越重要。未来的重点研究领域包括高山带生物多样性对极端气候变化的响应、全球气候变化背景下生物多样性与生态系统过程的关系、高山带地上/地下生物多样性的相互作用关系及其对气候变化的响应与适应、全球气候变化与人类活动干扰的叠加效应对高山生物多样性格局的影响等。     

芦芽山不同海拔白杄非结构性碳水化合物含量动态

高山林线对环境变化具有高度的敏感性, 但林线形成机制仍然没有明确的结论。为了检验高山林线形成是由碳限制还是生长限制决定, 并探讨林线树种适应高山环境的生理生态机制, 选择山西省吕梁山脉北端芦芽山, 沿3个海拔梯度测定了林线树种白杄(Picea meyeri)各组织非结构性碳水化合物(NSC)及其组分含量。结果表明: 白杄总体及各组织NSC含量均随海拔升高而增加, 林线树木不存在碳限制; 白杄NSC源、汇均随海拔升高而增加, 源-汇比在3个海拔之间没有差异, 表明源-汇平衡关系对海拔的适应性, 林线树木碳源活动没有受到限制; 各组织中可溶性糖与淀粉的比值随海拔升高呈增大趋势, 说明树木生长的环境越寒冷, 树木组织中表现出越明显的保护策略, 也可能暗示林线区域的树木更多地受到生长限制。研究结果在一定程度上支持“生长限制”假说。     

高山植物对其环境的生理生态适应性研究进展

高山林线植物(林木和草本)由于生长环境特殊而形成其独特的适应环境的生理生态特性.该文对近年来国内外有关高山植物、特别是林线林木在形态解剖结构、光合作用、养分利用和碳水化合物及抗氧化系统等方面对高山环境的生理生态适应性的研究进展进行综述,指出了林线树种生理生态适应性研究方面的不足,并提出了今后高山林线树种生理生态需要研究的方向,以期为研究气候变化下高山林线植物的应对策略和适应机制提供参考.     

林线更新关键影响因子研究进展

林线作为森林上限连接树种线的特殊生态过渡带,能够迅速地对气候变化做出反应,是理想的气候变化生态监测器。在全球变暖影响下,全球林线位置表现为一半上升,其余则保持相对稳定的趋势。林线能否上升取决于种子生产、向上扩散的能力及幼苗建成。大多学者从温度、降水、光照与干扰等方面分析林线更新及动态机制,主要认为低温限制林线上升,然而单一因素很难解释全球林线变化。国内外研究多关注于非生物因子对林线分布的作用机制,缺乏林线群落交错区基于种子扩散者等生物因子与幼苗定居,特别是林线交错带中种子扩散者对林线变化的作用。未来的研究可关注全球气候变暖下的林线幼苗幼树分布,如林线群落区分散贮食动物种子贮藏行为对林线幼苗更新的影响,为从种子扩散者与林线动态互作角度探究生物对气候变暖的响应提供科学依据。     

高山林线交错带高山杜鹃的凋落物分解

凋落物分解是维持生态系统生产力、养分循环、土壤有机质形成的关键生态过程。高山林线交错带是陆地生态系统中对气候变化响应的敏感区域。季节变化和海拔梯度上的植被类型差异可能会影响该区域凋落物的分解,进而对高山生态系统的碳氮循环产生重要影响。采用凋落物分解袋的方法,研究了川西高山林线交错带优势种高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落叶在雪被期和生长季的分解特征。结果显示:(1)季节变化和植被类型对高山杜鹃凋落物的分解均具有显著影响(P0.05),凋落叶的质量损失主要发生在生长季且在高山林线最大,暗针叶林中雪被期的质量损失略高于生长季,但差异不显著;(2)林线交错带上高山杜鹃凋落叶分解缓慢,一年干物质失重率为9.62%,拟合分解系数k为0.145;(3)高山杜鹃凋落叶的质量变化主要体现在纤维素降解显著且集中在雪被期,木质素无明显降解,在高山林线上C/N、C/P、木质素/N变化幅度较小且C、N、P的释放表现得稳定而持续。结果表明,季节性雪被对林线交错带内高山杜鹃分解的影响不仅局限在雪被期内,雪被融化期间频繁的冻融作用和雪融水淋洗作用可能会促进高山杜鹃凋落物在生长季初期的分解。总的来看,在气候变暖的情景下,雪被的缩减、生长季的延长和高山杜鹃群落的扩张可能加速高山林线交错带高山杜鹃凋落物的分解。     

升温突变对川西道孚林线川西云杉和鳞皮冷杉生长的影响

高山林线作为理想的全球气候变化监测器,是研究植被与气候变化关系的重要场所。利用川西道孚县高山林线川西云杉（Picea likiangensis var.balfouriana）和鳞皮冷杉（Abies squamata）的年轮宽度资料,基于树木年代学的方法,构建差值年表并通过升温突变前后（1995年前后）年轮指数与气候要素的相关分析,探讨了该区林线主要针叶树种的年轮响应变化,为研究青藏高原地区树木与气候响应关系提供研究基础。结果表明：（1）年尺度上,1995年气温突变前后川西云杉和鳞皮冷杉年轮指数和生长弹性时间变化趋势均不显著,没有发生显著的响应分歧现象。（2）月尺度上,升温突变前川西云杉年轮指数与前一年11月月均最高温、5-7月月均温、6月月均最高温、7月月均最低温呈显著正相关;鳞皮冷杉则与前一年11月月均温、11月月均最高温和12月月均温呈显著正相关;表明升温突变前林线树木生长分别受夏季和冬季温度控制;升温突变后川西云杉年轮指数与前一年11月月均温呈显著负相关,和当年2月降水量及7月月均最低温呈显著正相关;而鳞皮冷杉则与当年5月月均温和5月月均最低温呈显著负相关,与5月降水的正相关性达到最大;表明升温突变后林线川西云杉生长依然受夏季温度控制,而鳞皮冷杉生长则受到春季干旱胁迫的影响。未来气候若随着升温出现干暖化,则林线鳞皮冷杉可能会发生明显的响应分歧现象。     

长白山东坡不同海拔长白落叶松径向生长对气候变化的响应

为了解高山林线附近树木生长对气候变化的敏感性, 选取长白山东坡火山喷发后形成的过渡性植物群落长白落叶松(又称黄花落叶松) (Larix olgensis)林为研究对象, 并建立不同海拔高度长白落叶松的3个年轮宽度年表, 研究不同生境长白落叶松径向生长对气候变化的响应, 并利用冗余分析对不同海拔的年轮指数与气候因子的关系做进一步分析。主要结果如下: (1)高海拔年轮年表的统计特征更显著, 比低海拔径向生长对气候因子的响应更加敏感; (2)高海拔径向生长主要受上年生长季前期和生长季气温的限制, 尤其是上年6月和8月气温的限制作用, 低海拔径向生长主要与降水量有关, 受当年9月降水量和当年8月帕尔默干旱指数(PDSI)的共同影响; (3)林线内树木对气候响应的敏感性强于林线外, 林线外小生境的异质性及干扰事件频发可能掩盖了树木对气候因子的敏感性, 林线下方可能是检验林线处树木生长对气候响应平均状态的最佳位置; (4)不同海拔年轮年表与气候因子的冗余分析与响应函数分析的结果基本一致, 进一步证明了冗余分析可以有效地量化树轮指数与气候因子的关系。该研究为全球变暖背景下长白山东坡长白落叶松林的管理及该区域气候重建提供了基础数据。     

太白山林线附近太白红杉种群的生态特征

高山林线对外界环境的变化和干扰异常敏感,已成为全球气候变化研究的热点。太白红杉(Larix chinensis)是太白山的高山林线树种,对高海拔生态环境的保护起着重要的作用。在太白山林线附近采用样方调查的方法,对太白红杉种群的生态特征进行了研究,结果表明:(1)林线附近不同海拔区域,种群的平均基径、平均胸径、平均树高等基本特征随着海拔的升高明显降低。(2)太白红杉的胸径与年龄存在着较明显的回归关系,而树高与年龄相关性较低。随着海拔的升高,回归方程的拟合优度呈下降趋势。(3)林线附近不同海拔区域,太白红杉种群的径级结构与年龄结构均存在一定的波动。表明该区域存在着波形的更新,可能与太白红杉的年龄结构受外界环境的影响较大有关。(4)太白红杉种群各龄级的空间格局基本上是聚集型。随着取样尺度的增加,聚集强度呈增加的趋势。随年龄增加,种群分布由聚集型向随机型过渡,聚集强度减弱。     

高山林线形成机制及假说的探讨

高山林线作为森林向苔原过渡的敏感带,历来被生态学家视为生态脆弱区、外界干扰信号的放大器和全球变化重要的预警区.20世纪80年代开始,许多研究关注全球变化对高山林线的影响,这一阶段针对林线海拔高度、纬度位置之间的关系及对未来热环境的响应研究已成为众多学者研究的焦点之一.众多学者依据自身研究目的、不同树种出现上限的原因、局部上影响林木的因子间的差异,在区域上对高山林线的形成机制的提出了诸多假说.本文针对这些假说进行了综述和探讨,并就其中不足之处提出质疑,提出今后需要深入研究的几个方向.

Abstract：

As a sensitive transitional zone between forest and tundra, timberline has always been considered by ecologists to be an ecologically fragile zone, an amplifier of outside interference signals, and a global climate change early warning zone. Since the 1980s, many studies have been made on the effects of global climate change on alpine timberline, mainly addressed the re-lationships of the upper limits of timberline with altitude and latitude, and in particular, the re-sponses of timberline location to global warming. Several hypotheses were proposed to examine the timberline formation of various tree species affected by environmental factors. This paper sum-marized these hypotheses, and discussed some potential studies in the future.     

高山林线变化的更新受限机制研究进展

全球林线位置对气候变暖的响应表现为上升、无变化或下降等截然不同趋势,表明影响林线位置及动态的因子十分复杂,除了较普遍认为的低温调控机制外,还存在其它控制林线位置变化的机制。林线向上迁移开始于种子向林线以上的传播及幼苗在林线以上的定居,这些过程中的限制因子均会影响林线的位移,因此研究更新过程及其限制因子对理解高山林线对气候变化的响应具有重要的科学意义。主要从种子和幼苗两个关键阶段综述高山林线森林更新的研究进展。在种子阶段,夏季积温不足导致种子产量和活力下降,风速过低和浓密灌丛限制种子向林线以上传播,近地表的霜冻/水分胁迫和灌木释放的化感物质会阻碍种子在林线以上萌发。在幼苗阶段,除冬季低温外,生长季内较大的温度日振幅和偶然出现的冻害事件也是导致幼苗死亡的重要原因,而低温环境下的强烈光照引起的低温光抑制会显著降低生长季的光合作用;土壤低温、由土壤温度昼夜变化引起的冻举事件、夏季土壤干旱可能会导致幼苗光合作用下降和死亡率上升;积雪太浅会导致生长季早期幼苗水分供应的严重缺乏,但积雪太深会导致幼苗感染真菌的可能性增加;浓密的灌木和草本植物以及植食动物的啃食也会降低林线以上的幼苗存活率。气候变暖对林线幼苗定居的影响复杂且具有很大不确定性,需要进一步研究气候变暖导致的环境因子变化对林线更新各关键阶段的影响。未来气候变暖无疑会导致生长季起始日提前,结束日推迟,这很可能会增加生长季期间尤其是早期的低温冻害事件,对高山林线树种幼苗的存活具有重要影响。在未来研究中,需要找出定义生长季冻害事件的温度阈值,利用长期气象观测数据分析增温背景下生长季早期冻害事件特征的变化趋势,并进一步开展野外模拟增温实验以深刻理解林线树种的种子萌发和幼苗定居与生长季冻害事件的关系,加强对不同地区林线树种的繁殖策略研究,这将有助于人们进一步理解不同区域林线的形成机制并预测未来气候变化条件下林线的动态变化趋势。     

Comparison of growth-climate relationship of sabina przewalskii at different timberlines along a precipitation gradient in the northeast Qinghai-Xizang Plateau,China北大核心CSCD

Aims To test the hypothesis that water is the main limiting factor of tree growth at the arid alpine timberline, and to explore the effects of water on growth-climate relationships of Sabina przewalskii along a precipitation gradient in the northeast Qinghai-Xizang Plateau. Methods Three sides were selected to sample the alpine timberline along a precipitation gradient in the northeast Qinghai-Xizang Plateau: Halihatu National Forest Park in Wulan County (HL, annual precipitation 217 mm), Qushigang in Dulan County (QS, 281 mm) and Hebei Forest Farm in Tongde County (HB, 470 mm). The correlation and response analysis at seasonal and extreme climate year scales were used to examine the spatial variations of the growth-climate relationship of S. przewalskii at different timberlines. Important findings Our results do not support the hypothesis that water is the main limiting factor of tree growth at the arid alpine timberline. The effect of precipitation on the radial growth of S. przewalskii were consistent across all three sampling sites, while the effects of temperature were different across sites. At HL site (low precipitation), the winter and summer minimum temperature were the main limiting factor of S. przewalskii radial growth, and this relationship did not significantly change in different extreme climate years. At QS site (middle precipitation), the radial growth of S. przewalskii was mainly limited by the minimum temperature in spring and summer, but its effect was weaker than that at low precipitation site. At HB site (high precipitation), the spring temperature had a significant negative effect on tree growth, and the positive effect of spring precipitation on tree growth was significantly enhanced in comparison with those at low and middle precipitation sites, especially in extreme high temperature and drought years. Summer precipitation did not significantly affect tree growth at high precipitation site. Our results did not support the hypothesis that the radial growth of trees at alpine timberline in arid/humid area is mainly limited by water/temperature. However, precipitation at timberline will affect the relationship between tree growth and temperature at different seasons. With the warming and humidification of the northeastern Qinghai-Xizang Plateau, the climatic limiting factors of tree growth in different timberline areas may be complicated. © 2018 Editorial Office of Chinese Journal of Plant Ecology. All rights reserved.     

青藏高原高寒草地生物多样性与生态系统功能的关系

生物多样性和生态系统功能(BEF)之间的关系是目前陆地生态系统生态学研究的热点, 对于生态系统的高效利用与管理意义重大, 而且对于退化生态系统功能的恢复及生物多样性的保护有重要的指导作用。高寒草地是青藏高原生态系统的主体, 近年来, 在气候变化与人为干扰等因素的驱动下, 高寒草地生态系统功能严重衰退。为此, 本文在综述物种多样性和生态系统功能及其相互关系研究进展的基础上, 首先从地下生态学过程研究、全球变化对生态系统多功能性的影响等方面解析了目前关于草地生物多样性和生态系统功能研究中存在的问题。继而, 从不同草地类型、草地退化程度、放牧、模拟气候变化、刈割、施肥、封育和补播等干扰利用方式对高寒草地物种多样性与生态系统功能的影响进行了全面的评述。并指出了高寒草地BEF研究中存在的不足, 今后应基于物种功能多样性开展高寒草地BEF研究, 全面且综合地考虑非生物因子(养分资源、外界干扰、环境波动等)对生物多样性与生态系统功能之间关系的影响, 关注尺度效应和要素耦合在全球气候变化对高寒草地BEF研究中的作用。最后, 以高寒草地BEF研究进展和结论为支撑依据, 综合提出了高寒草地资源利用和生物多样性保护的措施与建议: 加强放牧管理, 保护生物多样性; 治理退化草地, 维持生物多样性功能; 加强创新保护理念, 增强生态系统功能。     

山西五台山高山林线的植被景观

 过草本植物群落的分类和排序,结合对乔木和灌木分布的分析,确定了五台山高山林线的几条植被界线以及五台山森林上限附近植被的性质。结果表明：1）阳坡林线的海拔范围为2 605～2 790 m,阴坡林线的海拔范围为2 810～3 015 m;2）草本植物群落随海拔高度的变化比较明显,阴坡和阳坡从郁闭林到山顶均依次分布林下草本层、林缘草甸、亚高山灌丛草甸、高山草甸,草本植物的分布很好地体现了林线内部景观的差异性;3）海拔高度是高山林线附近草本植物群落空间分异的决定性因素。     

气候变暖对老秃顶子林线结构特征的影响

运用样带样方法和年轮气候学方法对大海林地区的气候因子和样地数据进行了分析。结果表明 ,近 30 a来老秃顶子地区气候变暖明显 ,尤其是冬季增温最明显 ,月份增温中以 2月份最大 ;寒冷时期 (12月份、翌年 1和 2月份 )和温暖时期 (6～ 9月份 )的温度都有增加 ,但是寒冷时期温度的增加幅度较大 ;冬季与夏季温差稍有减少 ,但积温有所增加 ,整年的热量正在增加。全球变暖导致的大海林地区增温对老秃顶子林线结构特征产生了很大的影响 ,由样地调查和分析可知 ,全球变暖导致林线中上部幼苗、幼树的更新和存活增多 ,森林密度加大 ,树木平均年龄降低 ,年龄结构呈倒 J字型 ,并且多呈聚集分布 ;而在林线的下部 ,幼苗更新很少 ,主要以中龄林存在 ,并且多呈零散分布形式。通过年轮分析得出 ,气候变暖导致林线树木径生长和高生长增加 ,而且增加的趋势和近 30 a来温度的变化基本一致。通过对年轮指数与气候因子的相关性分析 ,表明林线树木年轮指数与温度的相关性较强 ,而与降水的相关性较弱 ,并且年轮指数与温暖时期温度和积温呈正相关 ,而与寒冷时期温度和年平均温度呈负相关 ,表明温暖时期温度和积温控制着林线的海拔高度 ,而寒冷时期的温度和年平均温度主要对林线树种类型起着决定性的作用。从敏感度分析看出 ,林线     

Further records for Skye

As one of the most conspicuous boundaries between different types of ecosystem, the alpine timberline has attracted the interest of researchers in Innsbruck for more than 85 years. It is evident that the tree life form here reaches its absolute limit and is constrained by the harsh environment. However, the nature of constraints is less obvious and requires detailed ecophysiological analyses as exemplified in this review, which concentrates on the Central Tyrolean Alps. After focusing on the timberline environment, effects of elevation on the water relations and the CO₂ gas exchange of timberline-associated conifer species will be outlined towards conclusions on tree growth and treeline fluctuations. Presently, temperature is suggested to be the key environmental factor in determining the transition from forests to alpine shrub and grassland. As many physiological aspects are influenced directly or indirectly by the temperature regime at the alpine timberline, tree life at the timberline exists close to a number of physiological limits which interact to determine the position of the alpine timberline and modulate the upper boundary of tree life. Nevertheless, understanding of the altitude of the treeline must also consider seedling establishment, especially when evaluating treeline advances and global change effects in a changing environment.