中国东北主要植被类型的分布与气候的关系

本文根据吉良的热量指标和作者提出的湿度指数,研究了我国东北主要植被类型的分布与气候之间的关系：1．确定了东北地区10个水平地带性植被类型的热量分布范围和水热指标的平均值。2．研究了东北山地垂直地带性植被类型的水热指标分布特点,并用定量指标讨论了东北东部山地岳桦林带的分布、大兴安岭存在山地冻原和东北植被区域的分界线问题。     

动态地植物学说的理论与实践

刘慎谔先生是中国著名的植物学家、生态学家和林学家,他在20世纪60年代初提出了动态地植物学理论。本文作者利用动态地植物学理论,研究了中国东北地区植被的几个焦点问题:(1)地带性顶极是动态地植物学核心问题,在一个地区只有一个地带性顶极,受大气候控制,其余的都是由局部环境条件影响下形成的非地性顶极。东北地区从东南向西北随着水分条件的变化出现湿润区、半湿润区和半干旱区,地带性顶极相应出现森林、森林草原和典型草原等地带性顶极植被类型。从南向北随着热量变化出现暖温性赤松(Pinus densiflora)-栎树(Quercus spp.)混交林、暖温性油松(Pinus tabuliformis)-栎树混交林、温性沙松(Abies holophylla)-红松(Pinus koraiensis)阔叶混交林、温性红松阔叶混交林和寒温性明亮针叶林等地带性顶极植被类型。除研究水平地带性顶极外,我们还研究了垂直地带性顶极或气候层顶极、前顶极和后顶极及其相互转化关系。(2)根据动态地植学中的极地苔原迁移路线,徐文铎发现了中国第2块苔原植被—大兴安岭亚高山苔原,进而澄清了在中国生态学和自然地理学领域中的山地苔原(mountain tundra)和山地冻原(mountain crymic)的基本概念和本质上的区别,发现东北山地苔原只起源于欧亚大陆北极苔原,是欧亚大陆极地苔原植物区系组成的一部分。(3)动态地植物学强调植物种的演变生态过程和物种正确鉴定的重要性。在生态环境非常脆弱的浑善克沙地发现了沙地云杉(Picea mongolica)新树种,由沙地云杉为建群种形成了超地带性顶极(post zonal climax),是陆地上非常特殊的森林生态系统类型。为系统研究沙地云杉生态系统组成、结构和功能,开展了沙地云杉生态环境、种的起源、分子生态、个体生态、种群生态、群落生态、生态系统生态、保护生态等基础研究。(4)动态地植物学说认为:大气候在不断变化,植被对全球气候变化反应敏感。植被与气候的关系是辩证统一的,有什么样的气候就应该有什么样的顶极植被,且在一个气候区内只能有一个地带性顶极植被。全球气候变暖给动态地植物学研究增加了新的内容,开拓了新的研究领域。地带性顶极植被受大气候控制,且是最敏感、最有代表性的植被类型。若未来气温升高2℃,则东北地区森林地带性顶极,除植被组成、结构和功能发生变化外,其分布格局变化较大,将向北迁移约443～708 km。草原地带性顶极向东迁移926 km。(5)植被区划是动态地植物学在生态建设中的应用。植被区划应该建立在植被地带性基础上,且要反映历史情况与过去的气候关系。高级区应以地带性顶极为主,低级区可以考虑非地性顶极植被类型。因此,植被区划是动态地植物学中最结合生产实践和永续利用自然资源的科学依据。我们根据动态地植物学中植被区划的原则、依据、指标和系统,开展了黑龙江省植被区划、中国东北植被区划和中国东北植被生态区划等研究。     

黄土高原环境异质性与植被的恢复与重建

黄土高原是一个独特的地理区域,由于对其原生植被的不同认识,自然区划历来富有争议.为因地制宜地进行植被建设,在辨析植被属性有关论点(黄土无林、草原次生等)的基础上,主要由现代植被证据进一步讨论黄土高原的自然地带.分析了生物气候条件在不同地域之间的分异性,阐述了植被地带特征.为充分说明植被地带性,还从历史的角度探讨了植被建设的效果.表明黄土高原环境的非均质性可表征为森林、草原等地带,不能认为黄土高原不具有森林发育的地带性环境.相对于森林地带北界森林线,森林草原地带北界应为树木线.植被建设不应局限于一种土地利用模式,不能无视疏林及稀疏灌丛在森林草原地带的客观存在.     

六盘山森林植被的数量分类

 六盘山位于我国黄土高原西部,秦岭西段以北,是一座南北走向的狭长石质山地,具明显 的温带大陆性季风气候。地处温带森林草原地带,地带性植被类型为落叶阔叶林和草甸草原。 本文运用相似系数法和组平均法等数学方法进行森林植被的分类。通过比较和分析,划 分出9个群系,初步建立六盘山森林植被的分类系统。这一结果与定性分类(依据植物群落学——生态学原则)所得出的结果基本相同,说明本文所采用的数量分类方法和分类指标是适用于温带地区森林植被的分类。     

内蒙古高原东南缘森林草原过渡带景观的若干特征

内蒙古高原东南缘森林草原过渡带位于中国东部暖温带落叶阔叶林向温带草原过渡的区域,本研究区的范围为115°45′～117°45′E,42°00′～43°45′N。以群落分类和分布规律为主要依据,利用遥感影象,划分了研究区内的植被界线,并分析了过渡带内部植被的空间分异。结果表明研究区内森林带、过渡带和草原带的界线明显,过渡带内部由于地貌条件的差异可进一步划分为高原边缘山地森林草甸景观、高原森林草原景观和山地森林草原景观。从东南向西北做一条样带,可以发现,从森林到森林草甸,进而到森林草原和草原,物种的递变明显。森林带有大量的本带特有的种类,这些种类为暖温带落叶阔叶林北部的常见种类,说明本区的落叶阔叶林并没有处在落叶阔叶林带的气候边缘,而是由于地貌的变化才迅速向森林草甸进而向森林草原过渡;高原边缘山地森林草甸景观与高原森林草原景观的共有种类少,二者各自均有大量特有种。从森林带过渡到高原边缘山地森林草甸,水热组合由暖湿向冷湿方向发展,这种变化是由坝缘山地的迅速升高所引起的。从高原边缘山地森林草甸过渡到高原森林草原,温度状况逐渐好转而降水量呈逐渐下降的趋势,说明研究区内高原边缘山地森林草甸与高原森林草原的差异在很大程度上是由海拔高度的分异所引起的。由过渡带进入草原带,降水量逐渐下降而温度状况变化不明显,水分不足是限制森林生长的主要因素。森林草原景观的植被性质为森林和草原/草甸的镶嵌分布。群落调查的结果表明,研究区榆树疏林不属于森林草原,而是草原带的超地带性群落类型。     

中国北方地区的本底植被

根据现代地植物学和古生态研究结果．恢复、评估了我国北方地区的原生植被和潜在植被状况．并论述它们对生态建设的意义。潜在植被分布表明．温带或亚热带郁闭森林仅可以发育在北方的东南边缘地带,而东北中西部、华北平原大部、黄土高原东南部和青藏高原东缘等地区为郁闭度较低的疏林或森林草原可能发育地带。这些地区是北方农业发展和生态恢复的主要区域;东北西部、内蒙古东南部、陕北、宁夏东南部、陇东南和青海省东中部等地区．潜在地带植被当属温带草原．宜发展牧业．是目前退耕还草的重点区域。在全新世中期,东北地区东北部的原生植被为温带落叶阔叶林;东北的南部、河北东部、山东东部、淮河流域等地生长着暖温带落叶阔叶林;在黄土高原东南部、黄淮平原西部和青藏高原东部边缘等地区,原生森林面积比目前大得多．分别分布着以松属和落叶阔叶树占优势的稀疏森林和以云、冷杉占优势的山地寒温带森林．为这些地区勾勒了未来生态恢复所能达到的理想境界。根据原生植被分布．黄土高原西北部地区同样不适合发展林业．退耕以后所能够恢复的也只能是草,而不是林;再往西北．到了毛乌素沙地西北部及其我国西北内陆的广袤半荒漠、荒漠地带．原生地带植被中从未出现森林．在绝大多数情况下均不宜发展林业。     

满洲里——大杨树一带表土孢粉的散布规律及数量特征

通过现代植被剖面和表土花粉分析 ,阐述了呼伦贝尔高平原 (北部 )到大兴安岭山地 (中段 )一线不同植被类型的孢粉组合特征。在草原带与森林带之间明显地存在森林草原过渡地带 ,其孢粉组合独特 ,木本植物花粉含量略高于草本 ,一般为 30 %～ 70 %。同时 ,还发现花粉含量与母体植物丰度间为非线性关系 ,校正系数 R值在特定状态下才是“常数”。植物 -花粉系统存在三种状态 :优势、混合及劣势状态 ,相应地其 R值各不相同。     

兰州地区植被的历史演替

文章揭示了兰州地区植被的历史演替过程。结果表明：该地区从早更新世以来,有5种植被型：（1）草原,主要分布于黄土丘陵沟壑区和河谷地带;（2）森林和森林草原,主要分布于较高的山地;（3）其它还有疏林草原和荒漠植被。     

滇南热带季雨林的一些问题讨论

通过分析云南南部的水、热条件及植被分布,讨论了季雨林植被类型及其特征,认为云南南部的季雨林是介于热带雨林与萨王纳之间的,在干季基本上是落叶的一种森林植被类型,符合Schimper (1903)定义的热带季雨林植被,并考虑它是一种生态学意义上的经向地带性植被,与该地区的纬向地带性植被热带季节雨林一起共同构成云南南部的水平地带性植被。在云南南部的石灰岩山坡分布的过去被认为是季雨林的森林植被,尽管也受到季节性干旱的影响而不同程度地具有落叶成分,但它在群落外貌上与典型的季雨林不相同,在植物区系组成上也明显不同于该地区非石灰岩山地的季风常绿阔叶林,在分布上亦是在石灰岩低山沟谷的热带季节性雨林水平地带性植被带之上,根据其生态外貌、植物区系组成和生境特点,我们建议用“热带季节性湿润林”来称呼这类石灰岩山地森林类型,在性质上属东南亚热带北缘石灰岩山地垂直带上的一种植被类型。     

中国东北城市森林树种选择与气候的关系

利用Kira的温暖指标和徐文铎的湿度指标 ,对东北地区 2 33个气象站 ,5 4个树种的分布关系进行探讨。结果表明 ,东北地区主要树种热量指标分布范围在 33 5～ 93 6℃·月之间 ,当WI在 70℃·月时 ,将 5 4个树种区分为 2个分布范围。湿度分布范围为HI5 9～ 10 6mm·℃ -1·月 -1,以HI7 5℃ -1·月 -1为界线区分两个分布范围。结合上述水热指标分布值 ,可将东北地区 2 33个气象站和森林树种划分 5个类型 :(1)寒温性湿润树种分布类型 ;(2 )温性湿润树种分布类型 ;(3)暖温性湿润树种分布类型 ;(4 )温性半湿润树种分布类型 ;(5 )暖温性半湿润树种分布类型。并建立了树种地理分布与气候关系的回归模型。     

2000-2008年中国东北地区植被净初级生产力的模拟及季节变化

利用GLOPEM-CEVSA模型模拟并分析了中国东北地区2000-2008年植被净初级生产力(NPP)时空分布格局及其影响因素,并以4个森林生态站点(大兴安岭、老爷岭、凉水和长白山森林生态站)为例研究了东北地区森林NPP季节变化特征及其环境驱动.结果表明:2000-2008年,东北地区植被年均NPP为445 g C·m-2·a-1;整个研究区沿长白山山脉到小兴安岭山脉地区以及三江平原部分地区的NPP最高,沿长白山山脉到小兴安岭山脉西侧的辽河平原、松嫩平原东部、三江平原和大兴安岭地区次之,西部稀疏草原和荒漠地区的NPP最低.东北地区森林生态系统年均NPP最高,其次为灌丛、农田和草地,荒漠最低.森林生态系统中,针阔混交林年均NPP最大(722 g C·m-2·a-1),落叶针叶林年均NPP最小(451 g C·m-2·a-1).研究期间,森林NPP无显著年际变化,其中2007、2008年较往年NPP大幅增加,很可能与该地区期间气温上升有关(较往年偏高1 ℃=～2℃).东北地区森林自北向南生长季开始时间逐渐提前,生长季变长.     

气候变化对东北主要地带性植被类型分布的影响

准确地划分地带性主要植被类型分布的适宜区域,可为区域植被恢复与重建、生物多样性保护等工作提供有益的理论参考。在检验1961—2013年东北地区气候变化突变点的基础上,基于东北地区主要植被类型热量指标,研究气候变化对该区域主要植被类型适宜分布区域的影响,并利用2000年和2013年土地类型覆盖数据(MCD12Q1),对推算的适宜分布区域进行验证,结果表明:大兴安岭气温突变点为1982年,其它地区为1988年,东北地区各生态地理区年降水量没有明显的突变点。气温突变点后适宜在东北地区生长的主要植被种类没有变化,但各植被类型的分布区域均有所改变,其中高山冻原、亚高山矮曲林、寒温带针叶林和温带针阔叶混交林适宜分布区域面积减小,暖温带落叶阔叶林和温带草原面积增大。气温突变点前后各植被类型适宜分布区的地理中心均发生了不同程度的移动,其中移动距离最大的是南部地区的亚高山矮曲林,向东北方向移动了135.44km。与主要植被类型实际分布相对比,证明气候变化对研究区植被类型分布可能已经产生了影响。     

The Relation between Distribution of Edificator and Companion in Zonal Vegetation and Water-Temperature Condition in Northeast China

The relation between distribution of edificator and companion in zonal vegetation and water-temperature condition in the Northeast China was studied based on the method of Kira’s warmth index (WI), coldness index (CI) and the humidity index (HI) proposed by the author. The results are as follows: 1. The whole range, optimum range of warmth index and the value of humidity indexes of 40 species in the Northeast China have been determined. 2. The 40 species are divided into the six groups according to their warmth index. The species of each group have the same range of warmth index. 3. The upper limit of the forest in Changbai Mountain is in 2100 m above sea level, the WI value of which is 15 ℃·month. 4. The border line between the coniferous forest in the cold-temperate zone and the mixed coniferous-broad leaves forest in the temperate zone has the WI value of 45 ℃·month. The border line between the mixed coniferous-broad leaves forest in the temperate zone and the deciduous broad leaves forest in the warm-temperate zone has the WI value of 85 ℃·month. The border line between the forest and the grassland has the HI value of 7.5 mm/℃·month. The border line between the forest, grassland and the steppe has the HI value of 5.2 mm/℃·month.     

Zonal types of host-parasite complexes of arthropods and small mammals in a flat part of Western Siberia

Within a flat part of Western Siberia distribution of the small mammals and parasitic arthropods connected with them is accompanied by formation zonal host-parasite complexes dated for corresponding landscape zones or subzones: tundra complex dated for a tundra zone; forest complex dated for a forest zone (including subzones northern taiga, middle taiga, southern taiga and subtaiga); forest-steppe complex dated for a northern forest-steppe subzone; steppe complex dated for a southern forest-steppe subzone and steppe. Parasitic specificity of each type of a complex is defined by arthropods of different systematical and ecological groups: a tundra complex is defined by epizoite gamasid mites (Mesostigmata), forest and forest-steppe complexes is defined by tick (Ixodides) and fleas (Siphonaptera), steppe complex is defined by fleas and nidicolous gamasid mites.     

Zonal types of host-parasite complexes of arthropods and small mammals in the west Siberian Plain

Comparative analysis of the composition, population structure, and landscape distribution of small mammals and associated parasitic arthropods was performed for the plain part of West Siberia. Four main zonal complexes were distinguished, corresponding to different landscape zones or subzones: tundra, forest, forest-steppe (the northern forest-steppe subzone), and steppe (the southern forest-steppe subzone and steppes). The parasite specificity of each complex is defined by different systematic and ecological groups of arthropods: the tundra complex is defined by epizoic gamasid mites (Acari: Parasitiformes: Mesostigmata), the forest and forest-steppe complexes are defined by ticks (Acari: Parasitiformes: Ixodides) and fleas (Insecta: Siphonaptera), and the steppe complex is defined by fleas and nidicolous gamasid mites.     

Analysis of vegetation distribution in Interior Alaska and sensitivity to climate change using a logistic regression approach

Aim To understand drivers of vegetation type distribution and sensitivity to climate change. Location Interior Alaska. Methods A logistic regression model was developed that predicts the potential equilibrium distribution of four major vegetation types: tundra, deciduous forest, black spruce forest and white spruce forest based on elevation, aspect, slope, drainage type, fire interval, average growing season temperature and total growing season precipitation. The model was run in three consecutive steps. The hierarchical logistic regression model was used to evaluate how scenarios of changes in temperature, precipitation and fire interval may influence the distribution of the four major vegetation types found in this region. Results At the first step, tundra was distinguished from forest, which was mostly driven by elevation, precipitation and south to north aspect. At the second step, forest was separated into deciduous and spruce forest, a distinction that was primarily driven by fire interval and elevation. At the third step, the identification of black vs. white spruce was driven mainly by fire interval and elevation. The model was verified for Interior Alaska, the region used to develop the model, where it predicted vegetation distribution among the steps with an accuracy of 60–83%. When the model was independently validated for north‐west Canada, it predicted vegetation distribution among the steps with an accuracy of 53–85%. Black spruce remains the dominant vegetation type under all scenarios, potentially expanding most under warming coupled with increasing fire interval. White spruce is clearly limited by moisture once average growing season temperatures exceeded a critical limit (+2 °C). Deciduous forests expand their range the most when any two of the following scenarios are combined: decreasing fire interval, warming and increasing precipitation. Tundra can be replaced by forest under warming but expands under precipitation increase. Main conclusion The model analyses agree with current knowledge of the responses of vegetation types to climate change and provide further insight into drivers of vegetation change.     

河北北部和内蒙古东部森林-草原交错带森林景观格局初步研究

河北北部、内蒙古东部森林 草原交错带的森林景观主要有白桦林、山杨林、云杉林、蒙古栎林和榆树疏林。森林斑块的数量在森林 草原交错带的森林草甸区最多 ,其次是森林带 ,再次是森林 草原交错带的草甸草原区 ,草原带没有森林斑块。从森林带到森林 草原交错带 ,森林斑块变小、森林景观破碎化程度提高。森林 草原交错带森林景观的形成是气候变化和现代气候、地形、火灾和人为活动综合作用的结果     

黑龙江省大兴安岭森林生物量空间格局及其影响因素

基于样地实测数据和EVI指数,定量分析了黑龙江省大兴安岭森林生物量空间格局,并利用ArcGIS软件的空间分析与统计工具,分析了气候区、海拔、坡度、坡向和植被类型对森林生物量空间格局的影响.结果表明: 黑龙江省大兴安岭森林生物量为350 Tg,空间上呈聚集分布,生物量有巨大的增长空间.森林生物量密度大小顺序为:寒温带湿润区(64.02 t·hm^-2)＞中温带湿润区(60.26 t·hm^-2);各植被类型生物量密度大小顺序为:针阔混交林(65.13 t·hm^-2)＞云冷杉林(63.92 t·hm^-2)＞偃松 落叶松林(63.79 t·hm^-2)＞樟子松林(61.97 t·hm^-2)＞兴安落叶松林(61.40 t·hm^-2)＞落叶阔叶混交林(58.96 t·hm^-2).随海拔和坡度的增大,森林生物量密度先减小后增加,并且阴坡大于阳坡.大兴安岭森林生物量空间格局随气候区、植被类型和地形因子的梯度变化表现出差异性,在区域尺度上估算生物量密度时,需要充分考虑这种空间差异性.     

中国东北小兴安岭阔叶红松林更新及其恢复研究

研究了中国东北小兴安岭地区阔叶红松林的更新和红松的生长及其影响因素。研究结果表明由于成树树冠的遮蔽作用所导致的光照减少是制约幼树生长和存活的关键因素。阔叶红松林是该区最典型和稳定的植被类型,但是在过去的50a中,由于皆伐和更新不良导致了它的分布面积和蓄积量的减少。阔叶红松林是地带性“顶极”植被,并通过具有连续性年龄结构的树种有规律的替代和演替过程中不同阔叶树种组成而处于优势地位。这种林型无疑应作为一种重要的基因库加以保护。次生阔叶林是在阔叶红松林受干扰后出现的,但它的种类组成简单,而且结构也很不稳定。因此,必须对现有的林分结构加以调整以利于林分的长期稳定和高产。同时,提出了红松阔叶林的恢复和重建的经营方式。