气候变化对中国东北主要森林类型的影响

应用林窗模型-FAREAST,模拟未来气候变化对中国东北主要类型森林演替动态的影响.根据大气环流模型ECHAM5-OM和HadCM3预测的气候变化资料,模拟选择了目前气候情景、增暖情景、增暖且降水变化情景3种气候情景.结果表明:维持目前气候不变,东北森林树种组成和森林生物量基本维持动态平衡.气候增暖不利于东北主要森林类型生长,主要针叶树种比例下降,阔叶树比例增加;温带针阔混交林垂直分布带有上移的趋势;增暖幅度越大,变化越明显.气候增暖基础上考虑降水变化,东北森林水平分布带有北移的趋势,降水对低海拔温带针阔混交林影响不大.     

气候变化对小兴安岭森林影响的模拟研究(英文)

中国东北小兴安岭的温带针阔混交林是中国重要的商品木材资源。本文应用森林林窗模型 NEWCOP来模拟森林的生长和更新。研究表明 ,该模型可以再现森林的树种组成动态和森林的分布 ,故可以用来模拟气候变化对森林的可能影响。通过模拟在 GISS 2× CO2 和 GFDL 2× CO2 气候变化情景下的小兴安岭现有森林的动态发现 :在未来 10 0 a现存森林可能有一个快速衰退过程 ,随后可恢复为落叶阔叶树 (如蒙古栎 )为主要树种的森林 ,从而取代了目前针叶树种在森林树种组成的优势地位     

气候变化对中国大兴安岭森林演替动态的影响

应用森林生长演替动态模型-FAREAST,在气候变化背景下对大兴安岭漠河林区森林的演替动态进行了模拟。模拟选择了目前气候情景、增暖情景、温度和降水都增加情景3种气候情景,并考虑了气候变化引起的火干扰变化对森林演替的影响。结果表明:维持目前气候不变,兴安落叶松(Larix gmelini)将继续作为绝对优势树种,樟子松(Pinussylvestris var.mongolica)、桦树(Betula)、杨树(Populus)伴生其中;气候发生变化,东北森林带将有北移的趋势,大兴安岭将可能以温带针阔混交林为主,森林群落中出现红松(P.koraiensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、椴树(Tilia)等树种;火干扰影响森林生物量及森林的物种组成和结构。     

气候变化对阔叶红松林不同演替阶段红松种群生产力的影响

本文以长白山地区阔叶红松林不同演替阶段(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始红松林)内红松种群作为研究对象,采用树轮学与相对生长式相结合,获取红松种群净初级生产力(NPP)连年生长(1921—2006年)数据以及相对增长率的年际变化数据,建立红松种群NPP与年际和季节性气候因子的关系,分析不同气候时期长白山阔叶红松林不同演替阶段内红松种群NPP年际变化特征及其对气候变化的响应差异.结果表明： 研究期间,不同演替阶段红松种群NPP与气候因子响应关系存在差异.随着温度上升,次生杨桦林红松种群NPP与上年生长季和当年生长季低温由显著负相关关系转变为显著正相关关系;次生针阔混交林红松种群NPP由与当年春季最低温度的正相关关系转变为与上年和当年生长季温度的显著正相关关系,气候因素对次生针阔混交林红松种群NPP影响的滞后效应增强;原始红松林红松种群NPP与温度的相关性减弱,与上年生长季降水量的正相关关系增强.研究区气候变化表现为低温和平均温度显著上升,而最高温度和降水没有明显变化.气候变化有利于提高演替初级阶段次生杨桦林和演替中级阶段次生针阔混交林内红松种群生产力,尤其是次生针阔混交林,而对演替顶极阶段红松种群NPP影响不明显.     

长白山不同演替阶段针阔混交林群落物种多样性及其影响因子

基于长白山3个5.2hm²针阔混交林永久监测样地的野外调查数据,以胸径(DBH)≥1cm的乔木树种为对象,运用R4.0.3软件计算物种多样性指数以及进行物种多样性相关性分析和多元回归分析,以探讨生物和非生物因素对不同演替阶段针阔混交林物种多样性的影响。结果表明：(1)3个典型针阔混交林的4个物种多样性指数均随演替的正向进行而下降,其中物种丰富度、Shannon-Wiener指数和Simpson指数在3个演替阶段存在显著性差异,而Pielou均匀度指数在次生杨桦林与次生针阔混交林阶段差异不显著。(2)胸径结构变量是影响物种多样性变化的主要驱动因子,随着演替的进行,林分密度对物种多样性产生的影响越来越大。(3)所有土壤因子在针阔混交林阶段对物种多样性指数均表现出显著的影响,而在次生杨桦林只有土壤全氮与物种多样性指数存在显著相关关系,土壤全磷在原始椴树红松林阶段是影响物种多样性的主要因素。综上,研究认为在各演替阶段,生物和非生物因素均影响着森林群落的物种多样性,胸径结构和林分密度是影响群落物种多样性的主要因素,林分中的土壤因子受到不同群落特征的影响产生不同变化,从而对群落的物种多样性产生影响也有所不同。     

次生针阔混交林动态经营后空间结构动态分析

本文运用"时空替代"方法和分形理论,探讨了对现有的次生针阔混交林实施"团块状保留母树团"经营后,不同经营时间林分组成树种的空间结构的动态变化。得出随经营时间的推移,乔木层占据空间的总体能力逐渐增强,也趋于稳定,形成多层次的林冠郁闭,同时红松、椴树、水曲柳逐渐占据优势地位;而灌木层与乔木层相反,随经营时间的推移占据空间的能力逐渐减小并趋于稳定,在它们中,经营之初占优势地位的喜光种类逐渐退出,以典型针阔混交林下种类如丁香、山梅花、刺五加逐渐占据优势。反映出该经营方式促进了林分快速地向典型的红松针阔混交林演替的趋势。     

酸雨背景下缙云山典型林分凋落物量和营养元素含量及其释放特征

选取缙云山针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林和灌木林作为研究对象,对4种林分的凋落物储量和营养元素释放量等进行观测,并应用室内模拟酸雨实验对4种林分凋落物进行淋溶模拟。结果表明:缙云山各林分现存凋落物厚度为1.4～4.5 cm,具有明显的分层结构;林分未分解U层、半分解S层和分解D层现存凋落物量分别为1.97～8.59、2.84～10.18和3.58～17.43 t·hm-2,林分年凋落物量为2.17～9.86 t·hm-2·a-1,凋落物总储量为14.21～32.42 t·hm-2,凋落物分解常数为0.15～0.31,林下凋落物分解95%时所需时间针阔混交林和楠竹林均在10年以上,凋落物分解速率比较缓慢;林下凋落物层营养元素含量以Ca、N为主,Fe、K、Mg次之;凋落物总的营养元素释放率表现为常绿阔叶林(0.80)>灌木林(0.72)>针阔混交林(0.50)>楠竹林(-0.17);与叶片相比,凋落物中N、K、Mn 3种营养元素含量明显降低;为探明酸雨影响营养元素循环的作用机理,对模拟酸雨的离子含量与凋落物淋滤液盐基离子含量进行了分析,其相关性大小表现为楠竹林(相关系数0.895)>针阔混交林(0.826)>灌木(0.700)>常绿阔叶林(0.699),楠竹林凋落物营养元素的淋滤受酸雨影响最大,常绿阔叶林受其影响最弱;推测在这一过程中以凋落物的吸附作用为主。     

长白山云冷杉林不同演替阶段群落稳定性

以长白山杨桦次生林、云冷杉针阔混交林、云冷杉近原始林为研究对象,选择反映群落基本特征的种群更新潜力、土壤肥力(土壤水分和土壤养分)、林地生产力、物种多样性5项共22个因子,通过模糊数学的隶属函数值对不同演替阶段群落的稳定性进行评价.结果表明:云冷杉针阔混交林的更新潜力、土壤养分、林分生产力、物种多样性指标最高;云冷杉近原始林的土壤水分指标最高;3种森林群落的稳定性表现为云冷杉针阔混交林＞云冷杉近原始林＞杨桦次生林.     

基于空间结构指数的不同森林群落稳定性研究

以长白山杨桦次生林、云冷杉针阔混交林、云冷杉近原始林为研究对象,基于微观经济学中的柯布—道格拉斯生产函数相关理论,以3个常用的空间结构指标(混交度、大小比数、角尺度)为"投入",林分整体空间结构为"产出",构建林分空间结构生产函数,定义了林分空间结构指数(FSSI)并计算了林分空间结构距离(FSSD)。利用这5个指标分析比较不同演替阶段森林群落的空间结构特点,从而评价各演替阶段的稳定性。结果表明:不同演替阶段森林群落的混交度值均不相同,云冷杉近原始林平均混交度最大,云冷杉针阔混交林次之,杨桦次生林最小;大小比数对不同森林群落空间结构影响较小,其值基本为0.49~0.52;3种森林群落水平分布状态为云冷杉针阔混交林和云冷杉近原始林随机分布,杨桦次生林聚集分布;其空间结构指数大小及与理想结构接近程度排序为:云冷杉近原始林云冷杉针阔混交林杨桦次生林。因此,云冷杉近原始林空间结构较好,稳定性最佳。     

重庆缙云山针阔混交林林隙树木更替规律研究

 研究了重庆缙云山大面积分布的亚热带次生性针阔混交林林隙树木更替规律,预测了该类型林林隙演替趋势。结果表明：马尾松(Pinus massoniana)种群表现出强烈的相互更替模式,四川大头茶(Gordonia acuminata)、四川山矾(Symplocos setchuanensis)等常绿阔叶树种自我更替与相互更替两种模式共存;林隙现实树木更替过程不能维持群落现有组成;Markov转移矩阵分析表明未来林冠层组成中马尾松种群将失去优势地位,整个群落将由针阔混交林向常绿阔叶林方向演替。     

长白山阔叶红松林演替序列水分利用效率特征

水分利用效率是反映植物水分利用的客观指标,对其研究有助于了解陆地生态系统的碳水耦合机制。本研究利用稳定碳同位素技术分析了长白山阔叶红松林演替序列下3种林分(中龄杨桦林、成熟杨桦林、阔叶红松林)中优势树种的水分利用效率。结果表明: 3种林分的水分利用效率在不同演替阶段存在阔叶红松林＞中龄杨桦林＞成熟杨桦林的大小顺序,且同一树种在不同林分中水分利用效率不同,中龄杨桦林中山杨和白桦的水分利用效率高于成熟杨桦林,阔叶红松林中水曲柳的水分利用效率远高于其在中龄杨桦林,阔叶红松林中色木槭和蒙古栎的水分利用效率高于其在成熟杨桦林;优势树种的水分利用效率存在木材类型上的差异,总体呈现环孔材树种＞散孔材树种;阔叶红松林优势树种中,阔叶树种和针叶树种的水分利用效率在生长季呈现两种不同的变化趋势,水曲柳、色木槭、蒙古栎、紫椴总体呈现先减小后增加的趋势,而红松呈现先增加后减小的趋势。生长季阔叶红松林的水分利用效率与温度呈显著负相关。不同的水分利用效率是长白山阔叶红松林优势树种适应演替进程、响应气候和环境变化的策略之一。     

Increasing climate sensitivity of beech and pine is not mediated by adaptation and soil characteristics along a precipitation gradient in northeastern Germany

Rising temperature and altered precipitation regimes will lead to severe droughts and concomitant extreme events in the future. Forest ecosystems have shown to be especially prone to climate change. In assessing climate change impacts, many studies focus on high altitude or ecological edge populations where a climate signal is supposedly most pronounced. While these studies represent only a fraction of the forest ecosystems throughout Europe, findings on climate sensitivity of lowland core populations remain comparatively underrepresented.By using tree-ring widths of a large region-wide network of European beech and Scots pine populations along a precipitation gradient in northeastern Germany, we identify main climatic drivers and spatio-temporal patterns in climate sensitivity. Further, we analyze the resistance of tree growth towards drought. Detailed data on soil characteristics was used to interpret climate-growth relationships.Beech was found to be most sensitive to summer drought during early summer at dry sites, whereas pine displayed highest sensitivity for winter temperature at wet sites. The resistance to extreme drought was lower for beech. By splitting the observation period (1964–2017) into an early and late period, we found non-stationary climate-growth relationships for both study species with beech showing an increase in drought sensitivity and pine in winter temperature sensitivity.Overall, beech populations seem to be especially endangered by prospective climate changes, whereas climate-growth relationships of pine seem more ambiguous with a possible trade-off between enhanced photosynthetic activity caused by early photosynthesis in late winter and reduced activity due to summer drought.     

Different responses of Korean pine (Pinus koraiensis) and Mongolia oak (Quercus mongolica) growth to recent climate warming in northeast China

Different tree species growing in the same area may have different, or even contrasting growth responses to climate change. Korean pine (Pinus koraiensis) and Mongolia oak (Quercus mongolica) are two crucial tree species in temperate forest ecosystems. Six tree-ring chronologies for Korean pine and Mongolia oak were developed by using the zero-signal method to explore their growth response to the recent climate warming in northeast China. Results showed that Mongolia oak radial growth was mainly limited by precipitation in the growing season, while Korean pine growth depended on temperature condition, especially monthly minimum temperature. With the latitude decrease, the relationships between Korean pine growth and monthly precipitation changed from negative to positive correlation, while the positive correlation with monthly temperature gradually weakened. In the contrary, Mongolia oak growth at the three sampling sites was significantly and positively correlated with precipitation in the growing season, while it was negatively correlated with temperature and this relationship decreased with the latitude decrease. The radial growth of Korean pine at different sites showed a clearly discrepant responses to the recent warming since 1980. Korean pine growth in the north site increased with the temperature increase, decreased in the midwest site, and almost unchanged in the southeast site. Conversely, Mongolia oak growth was less affected by the recent climate warming. Our finding suggested that tree species trait and sites are both key factors that affect the response of tree growth to climate change. In addition, the suitable distribution area of Korean pine may be moved northward with the continued global warming in the future, but Mongolia oak may not shift in the same way.     

Long‐term successional forest dynamics: species and community responses to climatic variability

Question: Are trees sensitive to climatic variability, and do tree species differ in their responses to climatic variability? Does sensitivity of forest communities to climatic variability depend on stand composition? Location: Mixed young forest at Walker Branch Watershed near Oak Ridge, East Tennessee, USA. Methods: Using a long‐term dataset (1967–2006), we analyzed temporal forest dynamics at the tree and species level, and community dynamics for forest stands that differed in initial species composition (i.e., chestnut oak, oak–hickory, pine, and yellow poplar stands). Using summer drought and growing season temperature as defined climate drivers, we evaluated relationships between forest dynamics and climate across levels of organization. Results: Over the four‐decade study period, forest communities underwent successional change and substantially increased in biomass. Variation in summer drought and growing season temperature contributed to temporal biomass dynamics for some tree species, but not for others. Stand‐level responses to climatic variability were related to the responses of component species, except in pine stands. Pinus echinata, the dominant species in pine stands, decreased over time due to periodic outbreaks of pine bark beetle (Dendroctonus frontalis). These outbreaks at Walker Branch could not be directly related to climatic conditions. Conclusions: The results indicate that sensitivity of developing forests to climatic variability is stand type‐dependent, and hence is a function of species composition. However, in the long term, direct effects of climatic variability on forest dynamics may be small relative to autogenic successional processes or climate‐related insect outbreaks. Empirical studies testing for interactions between forest succession and climatic variability are needed.     

小兴安岭阔叶红松林不同演替系列森林细根生物量的研究

以小兴安岭地区阔叶红松林旱生演替系列的蒙古栎次生林和蒙古栎红松林、中生演替系列的枫桦次生林和枫桦红松林、湿生演替系列的白桦次生林和云冷杉红松林这6种林型为研究对象,采用土钻取样法对不同演替系列细根生物量的空间变化、垂直分布规律及其影响因子进行系统地研究。结果表明：（1）3种演替系列总细根生物量存在显著差异（P<0.05）。中生演替系列生物量最高,平均达8.56 t·hm^-2,其次是旱生演替系列8.18 t·hm^-2,湿生演替系列生物量最低,为5.79 t·hm^-2;（2）对于不同演替系列细根生物量垂直变化,在阔叶红松林的正向演替过程中,森林细根生物量逐渐增加,且随着土层的增加而降低,拟合效果均达显著水平（P<0.05）,中根和粗根的垂直分布差异较大;（3）在小兴安岭地区,6块林地不同径级细根生物量与土壤有机C和全N、土壤容重、土壤含水率呈显著负相关（P>0.05）,而土壤pH值与细根生物量呈显著正相关性（P>0.05）。     

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     

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。     

不同林龄樟子松人工林径向生长对气候及地下水位变化的响应

全球气候变化导致森林生态系统的结构与功能发生改变,甚至出现树木死亡与林分衰退的现象,研究林分生长对气候变化尤其是干旱事件的响应有助于预测未来气候变化下生态系统的稳定性。以辽宁章古台5个林龄的樟子松人工林为研究对象,分析了树木径向生长对气候因子与地下水位的响应,结果表明：秋季气温,尤其是最低气温显著影响樟子松林的生长（44年生林分除外）;低林龄樟子松林（36、39年）生长与当年夏季及生长季内的降水显著正相关,而高林龄樟子松林（52年）生长则与当年春季尤其是当年2月与5月降水显著正相关;36、39、52年生樟子松人工林年表与当年夏季的Palmer干旱指数（PDSI）显著正相关,44、58年生樟子松人工林年表则与地下水位显著正相关。应对早期干旱（即1997年）时,樟子松人工林表现为随林龄增加,其抵抗力增加而恢复力降低;在随后的两个干旱事件中,高林龄樟子松林的抵抗力不再明显高于低林龄,可能是由于地下水位显著降低影响根系吸水;受累积干旱的影响,所有林龄樟子松人工林对2007-2008干旱事件的弹性力均小于1,径向生长量明显降低。地下水位是影响不同林龄樟子松人工林生长及对干旱抵抗力的重要因子,考虑地下水位有助于进一步提升森林生态系统对气候变化响应研究的准确性。