长白山红松和鱼鳞云杉在分布上限的径向生长对气候变暖的不同响应

用树木年代学方法研究了近50年来气候变化对长白山自然保护区两种广泛分布的重要乔木树种红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)分布上限树木径向生长的影响, 发现红松年轮宽度具有与温度升高相一致的趋势, 而鱼鳞云杉年轮宽度则出现随温度升高而下降的“分离现象”。对水热条件的正响应是分布上限红松年表与温度保持一致的关键: 生长季的温度和降水的增加对上限红松的生长有促进作用, 且二者对树木生长的有利效应有相互促进的现象; 生长季的延长也有利于红松的生长。升温导致的水分胁迫是造成上限分布的鱼鳞云杉年轮宽度与温度变化趋势相反的重要因素: 分布上限的鱼鳞云杉年表与大多数温度指标均呈负相关关系; 随着温度升高, 年表与年降水量尤其是春季降水量的相关性逐渐由负转正; 各月的高温以及生长季中后期的少雨是形成上限鱼鳞云杉窄轮的主要气候因素, 而较低的各月温度以及生长季后期充足的降水则有利于上限鱼鳞云杉的生长; 此外, 生长季长度没有变化也可能是造成鱼鳞云杉年表序列对温度变化敏感性下降的重要因素。     

Radial growth responses of Picea likiangensis to climate variabilities at different altitudes in Yulong Snow Mountain,southwest China

为研究滇西北高原树木径向生长与气候关系随海拔的变化规律, 分别在玉龙雪山低、中、高海拔采集丽江云杉(Picea likiangensis)年轮样本, 建立了不同海拔丽江云杉树轮宽度残差年表, 将年轮指数与气候因子进行响应分析、冗余分析以及滑动响应分析。结果表明: 玉龙雪山丽江云杉径向生长受气温和降水共同影响, 但不同海拔径向生长响应模式存在差异。其中当年1-3月降水与不同海拔丽江云杉径向生长均呈显著正相关关系; 当年生长季后期降水与中、低海拔树木生长呈显著负相关关系, 与高海拔树木生长呈显著正相关关系; 中、低海拔树木生长还受当年春季干旱胁迫; 而当年7月气温升高促进高海拔丽江云杉生长。冗余分析与响应分析结果基本一致, 说明冗余分析能够有效量化树轮宽度指数与气候因子的关系。滑动响应分析显示气温和降水在小时间尺度上的变化也会影响树木生长。结合不同海拔丽江云杉生长对气候因子的响应模式及未来气候预测, 玉龙雪山高海拔丽江云杉生长将得到加强, 而中、低海拔丽江云杉生长则表现出不确定性。     

火干扰后红松生长与气候因子的关系

研究了长白山地区火烧后存活下来的红松(Pinus koraiensis)与气候因子的关系,揭示火干扰后树木生长对气候要素的响应策略,建立生长量与气候要素的模拟方程,定量估算火干扰后温度变化对火烧红松径向生长的影响.结果表明,火烧红松年轮宽度与当年2月份、生长季最高温度显著负相关,与1月、5月、9月份和10月份的月最低温度显著正相关,与上一年6月和8月份的月降水量显著负相关,与平均温度的相关未达到显著,生长季的月最高温度是影响火烧红松径向生长的主要原因,且当温度上升4℃时,火烧红松的年生长量降低14%.推断火干扰后红松生长对温度较敏感,全球变暖有可能导致火烧红松的生长量降低.     

吉林老白山鱼鳞云杉树轮蓝光强度和轮宽指数与气候响应关系随海拔变化的对比

树轮数据是晚全新世古气候研究中最重要的代用指标。树轮参数各具优缺点, 蓝光强度(BI)是一种获取成本低廉的最大晚材密度(MXD)的光学替代参数, 其蓝色光反射率或强度最小值(256-BI)与相应的MXD值高度相关, 被很多的学者认为是树轮气候学研究中一个具有重要潜能的新兴参数。该研究以吉林老白山3个海拔(900、1 200和1 500 m)的鱼鳞云杉(Picea jezoensis)为例, 分析鱼鳞云杉的BI及轮宽指数(RWI)与气候因子的响应差异, 以期为BI参数在树轮气候学的进一步应用提供参考。结果表明: 不同海拔鱼鳞云杉BI或RWI对气候的响应趋势基本一致。BI与温度主要呈正相关关系, 而RWI与温度主要呈负相关关系, 其中BI与当年夏季及生长季最高温度显著正相关, 而RWI (低、中海拔)与全年平均气温、当年生长季和全年最低温度显著负相关。BI与当年夏季标准化降水蒸散指数(SPEI)显著负相关, RWI与夏季SPEI负相关关系较弱或为正相关; BI和RWI几乎相反的生长-气候关系可能是早、晚材权衡关系的体现。研究区域鱼鳞云杉的BI参数可能与年轮宽度记录不同的气候信号, 在空间尺度上对于当年夏季降水、最高温度以及SPEI的响应好于传统宽度指标。BI与主要气候因子相关关系的时间稳定性好于RWI, 因此, BI在树轮气候学的研究中具有一定的应用潜能。     

长白山鱼鳞云杉径向生长对气候响应的海拔差异

为了弄清树木径向生长对气候响应的稳定性及其海拔差异,本研究以长白山自然保护区北坡3个海拔(1200 m(低海拔)、1400 m(中海拔)和1600 m(高海拔))的鱼鳞云杉(Picea jezoensis var.komarovii)为研究对象,利用年轮学方法分析了其径向生长的年际变化与气候的关系及其动态。结果表明,鱼鳞云杉的总体气候敏感度不高,在0.12~0.16之间,相比较而言,低海拔鱼鳞云杉的气候敏感度较大。鱼鳞云杉径向生长主要与5月的最高温度呈正相关,而中、低海拔鱼鳞云杉还与当年5月降水呈显著负相关。在3个海拔,鱼鳞云杉径向生长与气候的关系都不是稳定的。自1986年以来,5月平均最高温度表现出降低的趋势,导致高海拔鱼鳞云杉生长与5月温度的相关性减弱,且敏感性由显著相关到不相关的转折点位于5月均温的11.8℃,最高温度的19.9℃;中、低海拔鱼鳞云杉与5月降水相关性增强主要受近年来5月份降水量增加的影响,相关性发生转折的5月降水量为72.2mm。本研究为鱼鳞云杉年轮气候重建、气候变化情境下的生长预测等提供了数据参考。     

长白山红松不同树高处径向生长特征及其对气候的响应

利用长白山红松不同树高(0.3、1.3、4、10、15、20、25 m)处的径向生长资料,分析各树高处径向生长特征,建立红松生长与气候因子的相关关系,以期完善红松种群对气候变化的响应机制。结果表明:(1)红松不同树高处年径向生长量变化趋势基本一致,除在1980年前后,20 m处径向生长量出现异常增加外,其他各高度径向生长均出现下降趋势,红松基部和顶端(0.3、1.3 m和20 m)处径向生长年际变化更明显。随着树高增加,各处年径向生长率有所降低,0.3m处生长速率最大,且与10 m和15 m处径向生长差异显著(P < 0.05)。(2)不同树高处径向生长对气候因子的响应存在明显差异,10 m树高是红松径向生长对温度和降水响应差异的分界线。10 m以下红松径向生长主要受到生长季温度的负作用,尤其是4 m处,与当年生长季初期(4月和5月)温度显著负相关(P < 0.05)。0.3 m和1.3 m处径向生长分别与上年9月平均温度显著正相关(P < 0.05),当年6月平均和最高温度显著负相关(P < 0.05)。随着树高上升,降水对径向生长的促进作用增强,而温度对径向生长的作用也发生改变。10 m(含)以上则受到温度和降水的共同作用。10 m处径向生长对气候因子响应最敏感,受到当年生长季高温的抑制作用,还与上年和当年生长季末(9月)降水显著正相关(P < 0.05)。15 m处径向生长与上年9月最低温度和降水显著正相关(P < 0.05),而与当年5月月平均温度显著负相关(P < 0.05)。20 m处径向生长与当年3月月平均、最低和最高温度,当年7月月平均温度以及当年5月降水显著正相关(P < 0.05),而与当年1月降水显著负相关(P < 0.05)。     

小兴安岭红松和鱼鳞云杉径向生长对气候变化的响应

基于树木年代学方法,利用小兴安岭低海拔阔叶红松林优势树种红松和鱼鳞云杉树轮宽度资料,分别建立年轮宽度年表,探讨影响2个树种径向生长的关键气候因子.结果表明:2个树种对气候因子的响应存在差异,红松较鱼鳞云杉对气候因子的响应更加敏感,更适合用于年轮气候学研究;响应函数分析表明,红松径向生长与当年6月平均温度呈显著负相关,与当年6月降水量呈显著正相关,而鱼鳞云杉与气候因子未表现出显著相关关系;空间相关分析揭示,红松年表具有较大的空间代表性,相关性最高出现在研究区域附近;升温导致的干旱胁迫是限制红松树木生长的主要原因,如果未来全球气温进一步增加,将对红松产生不利的影响;一些大尺度的大气-海洋变化的耦合作用可能对小兴安岭红松径向生长产生影响.     

长白山北坡不同林型内红松年表特征及其与气候因子的关系

运用树木年轮学的基本原理和方法,选取了长白山北坡保存完好的典型性植被阔叶红松林,探讨了杨桦红松林和椴树红松林内建群种红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候要素的响应.结果表明,长白山北坡红松的径向生长对降水较为敏感,杨桦红松林和椴树红松林中,红松年轮宽度均与当年7月以及上一年9月的降水呈显著正相关关系.不同林型内红松的生长与气候因子的关系也有差异.椴树红松的年轮宽度还与上年7月的降水显著负相关,与当年3、4月份的平均气温呈显著正相关.而杨桦红松林内红松年轮宽度和平均温度没有显著的相关关系.特征年分析进一步验证了响应函数相关分析的结果,即当年生长季以及上年生长季末的降水充足促进了红松的径向生长;椴树红松林中,初春温度的升高有利于红松的生长.     

长白山落叶松与鱼鳞云杉生长-气候关系的种间差异

为阐明不同树种间树木径向生长对气候变化的响应及其时间稳定性,本研究以长白山北坡高海拔处(1600～1750 m)落叶松和鱼鳞云杉为研究对象,运用年轮年代学方法探究树木径向生长与气候的关系.结果表明: 研究区落叶松生长与当年6月最高气温呈显著正相关,与当年6月降水呈负相关;鱼鳞云杉与当年5月最高温度呈显著正相关.冗余分析进一步表明,落叶松生长主要受夏季温度的影响,鱼鳞云杉生长主要受春季温度的制约.在1959—2014年,落叶松生长-夏季温度关系相对稳定;对于鱼鳞云杉,自1986年以来其与春季温度的相关性减弱,可能由于最高温度降低导致树木生长减慢.本研究结果可以为预测气候变化情景下长白山针叶树种生长的响应趋势提供数据支持和理论参考.     

伊春地区红松和红皮云杉径向生长对气候变化的响应

树木生长-气候关系对准确评估气候变化对森林生态系统影响、预测森林生产力与植被动态及揭示树木对气候变化的响适应策略至关重要。在全球变暖背景下,升温可能会对树木的生长产生影响,从而改变区域森林生态系统的生产力或碳储量。本研究利用生长-气候响应函数、滑动相关分析等树木年轮学方法,探讨伊春地区阔叶红松林内红松和红皮云杉径向生长的主要限制因子及两者径向生长对快速升温(1980年后)响应的异同。结果表明:1980年前红松径向生长有明显加速的趋势,红皮云杉上升趋势较弱;而1980年后红松径向生长趋势显著下降,红皮云杉则下降不明显。红皮云杉径向生长与上一年9月及当年6月平均气温显著负相关,而红松径向生长与上一年12月及当年1月、4月和6月最低气温显著正相关。1980年快速升温后,高温对两树种生长的抑制作用增强,尤其是红松。生长季末(9月)降水对红松和红皮云杉的限制作用由升温前的负相关转变为升温后的显著正相关。温度是限制红松和红皮云杉径向生长的主要气候因子,降水影响相对较弱;其中红松径向生长对气候变化的响应比红皮云杉更敏感。快速升温后,红松和红皮云杉生长-气候关系的变化可能与升温导致的暖干旱化有关。若气候变暖持续或加剧,二者径向生长的气候限制因子也将由温度转变为水分;红松和红皮云杉会出现生长衰退,尤其是红松。     

Structure and dynamics of the subalpine coniferous forest on Changbai mountain,China

The composition and structure of the subalpine coniferous forest communities on Changbai mountain, China, were studied. Two mixed-conifer forest types, indicated by different combinations of Picea jezoensis var. komarovii, Picea koraiensis, Abies nephrolepis, Pinus koraiensis, and one type dominated by Larix olgensis and Abies nephrolepis were sampled. The number of woody species become less towards the higher elevation, while the herb layer was richer in the upper part due to the lower crown density. The Larix-dominated stand was established in a large gap presented as a building phase, and its composition and structure were simpler than the other two types. The dynamics of the forest zone, which had a mosaic structure consisting of Picea- and Larix-dominated patches, is characterized by patches transforming from one to another. This mosaic structure, with patch interchanging, is defined as the climax of the forest zone. Larix played an important role in sustaining the coniferous forest communities as a gap revegetator and a conditioner for the regeneration of Picea and Abies. Windfall was considered to be a frequent disturbance factor which caused the vegetation to become more heterogeneous and offered opportunities for Larix to establish.     

长白山阔叶红松林大型真菌多样性

采用取样调查方法获得长白山阔叶红松混交林蒙古栎+红松+云杉群落、红松+色木槭+蒙古栎群落、红松+假色槭+糠椴群落、红松+花楷槭+紫椴群落、长白松+红松+山槐群落中的大型真菌物种组成和群落结构的基本数据,分析不同植物群落中大型真菌的丰富度指数R1、R2、多样性指数N1、N2和H′、均匀度指数E。大型真菌标本鉴定采用形态学分类方法,凭证标本保存于吉林农业大学菌物标本馆(HMJAU)。多样性研究结果:(1)共采集鉴定大型真菌238种,隶属于90属44科,其中外生菌根菌100种;腐生菌135种;其他3种。(2)在不同的植物群落中大型真菌丰富度、多样性、均匀度指数有所差异,其中蒙古栎+红松+云杉群落中的丰富度指数和多样性指数最高,而红松+色木槭+蒙古栎群落中的均匀度最大;(3)大型真菌子实体的发生在1a中出现2次高峰,即7月中下旬和9月上旬,第1次高峰期的优势类群为腐生菌,外生菌根菌较少;第2次高峰期优势类群则以外生菌根菌为主,腐生菌相对较少。     

长白山暗针叶林苔藓植物群落特征与林木更新的关系

暗针叶林是长白山亚高山地区的主要森林植被,林下苔藓植物资源极其丰富,有些地段苔藓盖度可达80％以上。苔藓植物作为暗针叶林的主要活地被物,其对林木更新的影响不容忽视。研究了苔藓植物的盖度和厚度对暗针叶林主要树种更新的影响。对苔藓层盖度及厚度与主要针叶树种及亚乔木树种幼苗数量的相关关系分析发现,当苔藓盖度大于40％或厚度大于4cm时,苔藓层对红松、臭冷杉、花楷槭幼苗数量的负面影响较明显;而在苔藓厚度小于4cm时,苔藓层有利于花楷槭和花楸幼苗数量的增加;对苔藓层盖度及厚度与针叶树幼苗高度的相关关系分析发现,一定盖度和厚度的苔藓层对幼苗高生长有积极作用,但其影响程度在各树种间有明显差异。     

长白山红松混交林干扰历史的重构研究

 本文通过对取自300棵林木的年轮盘年轮宽度分析,利用林木年轮中表现出的释压(release)反应,进行红松混交林干扰历史重构研究,结果表明：利用林木的释压反应,分析诸如长白山红松混交林这种以风作为主要干扰类型的林分干扰历史是合理的方法,也是现行林分干扰历史推测方法中最准确、可靠、提供信息量最大的方法;只要满足一定的样本数,是可以通过样树的释压反应分析出林分的干扰历史;对红松混交林而言,臭松、鱼林松和红松是干扰历史分析的理想树种;在天然红松混交林中被压林木比率与干扰密切相关,一次干扰导致林分被压林木一次大幅度下降,而当较长时间不发生干扰时,林分被压林木比率逐渐上升。群落干扰历史的重构为群落和生态系统动态研究提供有利的历史资料。     

全球气候变化对小兴安岭阔叶红松林影响的动态模拟研究

应用林窗模型（Ｆｏｒｅｓｔ Ｇａｐ Ｍｏｄｅｌ）及４种大气环流模式（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｇｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｓ,ＧＣＭｓ）ＣＯ２加倍“平衡响应”数值试验结果模拟了小兴安岭阔叶红松林对未来气候变化的动态响应过程。结果表明,在美国高达空间研究实验室（Ｇｏｄｄａｒｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｓｐａｃｅ Ｓｔｕｄｉｅｓ,简记ＧＩＳＳ）和美国俄勒冈州大学（Ｏｒｅｇｏｎ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒ     

长白山群落交错带长白松和鱼鳞云杉径向生长对气候变暖的响应

长白山是典型的温性针阔叶混交林分布区,也是受全球气候变化影响最为显著的地区之一。为了解该区森林生态系统对气候变化的响应,本研究选取该区阔叶红松林与云冷杉林(又称暗针叶林)群落交错带内优势乔木树种长白松和鱼鳞云杉作为对象,获取树木年轮宽度资料建立标准年表,明确限制2个树种径向生长的关键气候因子。结果表明: 长白松和鱼鳞云杉径向生长对气候变化的响应存在差异,长白松较鱼鳞云杉对气候因子的响应更加敏感,更适合用于年轮气候学研究。长白松径向生长具有与平均气温升高相一致的趋势,而鱼鳞云杉径向生长则出现随气温升高而下降的“分离现象”。相关分析表明,长白松径向生长主要受气温限制,尤其是受上年7、8月和当年9月平均气温影响较大。鱼鳞云杉标准年表与大多数月份的平均气温呈负相关,表现为受气温和降水量的综合制约。升温突变后,长白松和鱼鳞云杉径向生长与气候因子相关性较升温突变前减弱,并且在个别月份出现了径向生长与气候因子相关性由正相关向负相关的转变。目前,升温可能并未超过长白松径向生长的临界阈值,对其径向生长仍保持着促进作用。小波分析表明,该地区树木径向生长可能受到一些大尺度的大气-海洋-陆地变化的耦合作用影响。综上,气候变暖有利于增加长白松径向生长量,升温导致的干旱胁迫是限制鱼鳞云杉径向生长的主要原因,如果未来全球气温持续增加,将对鱼鳞云杉产生不利影响。本结果有助于理解长白松和鱼鳞云杉径向生长对未来气候变化的响应,并为在该区使用该树种进行气候重建提供一定的基础数据。     

小兴安岭针叶树种在不同尺度上对环境因子的敏感性分析

 小兴安岭地区是我国重要的林区之一，预测该地区针叶树种的分布，在不同尺度上查找针叶树种分布最敏感的环境因子，是不同层次的林业部 门制定森林恢复和植树造林方针的重要科学依据。该文以坡度、坡向、综合地形指数、海拔、坡位指数、年平均温度和年平均降水量作为环境 因子，利用Logistic回归模型对红松（Pinus koraiensis）、兴安落叶松（Larix gmelinii）、冷杉（Abies nephrolepis）、红皮云杉 （Picea koraiensis)、鱼鳞云杉(P. jezoensis)和樟子松（Pinus sylvestris var. mo ngolica）的分布进行了预测。并且采用相对运行特征 (Relative operating characteristic， ROC），对模型进行了精度评价。其取值范围为0～1， 如果ROC小于0.7，认为模型具有低精度；如 果大于0.7且小于0.9，则模型具有较好的模拟精度；如果大于0.9，认为模型具有很高的预测精度。对每个树种的模型验证表明只有冷杉的ROC 大于 80%，红松、兴安落叶松和云杉的ROC在70%～80%之间，而樟子松的为67.9%。之后，把预测模型应用到丰林保护区，揭示局域尺度上树种 分布最敏感的环境因子。经过树种分布预测图与环境因子之间的相关分析发现，在区域尺度（整个研究区）上，红松、冷杉、云杉和樟子松对 年降水量最为敏感，而兴安落叶松对坡度最敏感。在局域尺度（丰林保护区）上，红松分布对坡度最敏感，冷杉和云杉对海拔最敏感，兴安落 叶松对坡位最敏感。在不同尺度上，树种最敏感的环境因子的转移，引起了在不同尺度上树种分布类型的变化。红松在区域尺度上聚集分布 （ROC=78.6%），而在局域尺度上其聚集程度有所减弱（ROC=74.4%），红松的分布范围增加。在区域尺度上，云杉和冷杉聚集分布，但在局域 尺度上，它们的分布接近随机分布类型（ROC<60%），它们在丰林保护区内分布面积较大。与以上3个树种相反，兴安落叶松的ROC从71.7%增加 到了82.0%，在区域尺度上聚集分布的兴安落叶松，在局域尺度上更加聚集，其分布范围局限于某个特定环境（谷底）。总的来说，在区域尺度 上，多数树种分布对气候因子最为敏感，在局域尺度上，对地理因子最为敏感。不同树种对不同环境因子的敏感性，揭示了树种空间分布格局 和分异规律。     

主要伴生树种对云杉幼苗生长影响的研究

以椴树,水曲柳、云杉和红松等树叶浸出液或土壤中混拌其叶粉等不同处理方法来培育云杉幼苗,研究这些树种对云杉生长的影响。实验表明,椴树和水曲柳等阔叶树对云杉幼苗具有明显的促进生长作用,而以云杉等针叶树的叶浸出液和叶粉培育的云杉,其生长较差。研究认为,橡树和水曲柳可作为培养人工云杉针阔混交林的重要搭配树种。     

呼中林业局森林采伐方式对森林景观格局的长期影响

采用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了大兴安岭地区呼中林业局在无采伐和同一采伐量下皆伐、二次渐伐和择伐共4种方案下森林景观300年的长期动态变化。结果表明,与无采伐方案相比较,采伐使落叶松和云杉的分布面积减小,樟子松、白桦的分布面积增大;择伐对本区分布面积最大的2个树种———落叶松和白桦的影响最小。采伐改变了树种年龄结构,降低了过熟林的相对面积;相对于皆伐而言,渐伐和择伐时降低的程度较大。各种采伐方式间落叶松和云杉的聚集度差异较小,白桦和樟子松的聚集度则存在显著差异。