暖干化加剧东北半干旱地区油松人工林径向生长的水分限制

相较天然林,人工林生态系统对全球性气候变化更敏感。本文利用树木年代学方法,以东北半干旱地区油松人工林为对象建立油松年轮宽度年表,研究油松生长的动态变化及其径向生长与气象因子的相关关系,探讨升温对油松生长及分布的影响。结果表明: 研究区油松年轮宽度主要与生长季5—7月的平均温度呈显著负相关,与生长季早期4月和生长季5—7月的平均降水量和PDSI呈显著正相关,水分可利用性是限制研究区油松径向生长的主要因子。自西南向东北随着年降水量增加,各样点油松径向生长对年均温的敏感性增强,与年降水量的相关关系由显著正相关转变为负相关,说明偏干旱的西南部地区油松生长受水分限制更严重。气候变暖导致的干旱胁迫使得研究区西南部的部分人工林油松生长呈衰退状态。随着暖干化的持续,研究区油松分布边界将发生局地收缩,适宜生长的边界将向北移动。     

沈阳清墓木质葬具的树种鉴定及生态环境的指示潜力

古墓葬器所用木材是我们了解当时植被、气候以及社会状况的重要材料。本文利用木材解剖学和树木年代学方法,对沈阳浑南水家村墓葬群出土的木质葬具进行树种识别与树木年轮定年研究。结果表明: 16个木质葬具样本中有7个为松科松属油松木材,有8个为松科落叶松属木材,很可能为长白落叶松,有1个为槭树科槭树属木材。这些树种至今在辽宁地区仍广泛分布,说明该地区森林结构(树种组成)相对稳定,在一定程度上反映了当时气候与现在相似。也表明清代盛京(今沈阳)地区平民墓葬木质葬具所用木材存在区域性的植物地理特征,并反映出当时的生产力发展水平,即均是低成本、易获得的乡土树种,且这些木材以针叶树为主,也有少量阔叶树。这些木材很可能来源于沈阳当地或辽东山区森林,浑河水道是木材运至沈阳的重要途径。部分油松和落叶松葬具木材可以较好地交叉定年,确定树木生长年代在1680s—1770s(清朝早期至中期)。这些样本的年轮宽度变化具有较好的一致性和较高的气候敏感度,反映出区域气候环境的一致性。这些木质葬具对清朝早期至中期的气候条件具有一定的指示潜力。     

基于SWAT模型的浑河中上游水源涵养服务价值评估

浑河中上游流域的森林覆盖率高达68%,是辽宁省饮用水的重要水源保护地。本研究基于SWAT模型和影子工程法,评估2000—2019年浑河中上游流域的水源涵养量及其服务价值,并分析其时空变化的原因,以期为流域内生态补偿和生态恢复提供依据。结果表明:2000—2019年浑河中上游水源涵养量及其价值量呈先增加后减少趋势;年均水源涵养总量和水源涵养服务价值分别为24.6亿m³和150.4亿元;研究区水源涵养量存在明显的空间差异,高值区主要分布在清原县和新宾县,低值区集中于沈阳市辖区;不同生态系统的水源涵养服务价值差异较大,森林的单位面积水源涵养量远高于草地、农田和城市。     

大连市黑松树木水分利用效率的环境响应

以生长于大连城区的黑松为研究对象,建立了1951—2010年间的树木径向生长、树轮稳定碳同位素比率(δ¹³C)和水分利用效率的时间序列,研究了三者的变化特点及其与主要气候因子的关系.结果表明: 1980年以来,黑松树木径向生长有减缓趋势,δ¹³C值降低,但是水分利用效率显著增加(P<0.05).年轮宽度、稳定同位素比率和水分利用效率的变化均受气候因素的影响,并随季节波动:夏季温度与树木径向生长呈负相关,而冬季则呈正相关;6月降水和相对湿度的波动与年轮宽度变化基本呈正相关;3—9月各月温度与δ¹³C和水分利用效率呈弱正相关,其他月份基本呈弱负相关;全年降水和相对湿度分别与δ¹³C和水分利用效率基本呈负相关.快速暖干化的城市气候环境促进了树木水分利用效率的提高.     

辽东山区天然更新红松幼苗种群结构与动态

本研究以辽东山区红松人工林为种源的3种不同林带(落叶松林带、针叶混交林带和阔叶混交林带)内天然更新红松幼苗为对象,运用静态生命表和生存分析方法研究天然更新红松幼苗的种群结构与动态特征.结果 表明:3种不同林带内天然更新红松幼苗的年龄结构呈"(n)"型左偏态分布,前期幼苗数量较多且死亡率较高,后期不断减少,属于衰退型种群...     

辽东山区次生林乔木幼苗分布格局与种间空间关联性

在辽东山区次生林建立4 hm^2样地(200 m×200 m),研究0~50 m尺度范围内乔木幼苗分布格局及种间空间关联性.结果表明:在完全随机零模型下,0~20 m尺度上,95%的树种呈现聚集分布格局;0~16 m尺度上,19个树种呈现聚集分布;随着尺度的增加,聚集分布树种的比例逐渐减少,50 m尺度上,随机分布成为树种分布的主要形式;在异质性泊松过程零模型下,0~24 m尺度上,5%的树种呈现聚集分布,26~50 m尺度上,42%和58%的树种呈现随机和均匀分布.在完全随机零模型下,正相关树种对比例最高,且在50 m尺度下呈现正相关、负相关、无相关3种相关性的树种对比例相同;在异质性泊松过程零模型下,树种对主要呈现负相关,且随尺度增大,负相关的树种对比例逐渐升高.种子扩散限制和生境异质性在某种程度上解释了乔木幼苗的聚集分布格局,乔木幼苗强烈的聚集分布又促使种间空间关联性密切,更新群落稳定性较差.     

野外土壤增温对胡桃楸幼苗生长和生理特性的影响

全球气候变化将增加地表土壤温度,从而影响植物幼苗生长和种群动态。本研究以温带地带性顶极植被——阔叶红松林的优势树种胡桃楸为对象,研究野外土壤增温2 ℃对1年生和2年生胡桃楸幼苗生长与生理特性的影响。结果表明: 与对照相比,土壤增温使1年生胡桃楸幼苗的基径、根长、总叶面积、叶干重、根干重、总生物量、表观光合电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和表观光合电光化学淬灭系数(q_P)分别显著增加18.3%、66.7%、 94.4%、105.9%、 95.8%、37.8%、89.5%、100.0%和71.4%;土壤增温使2年生幼苗的基径、总叶面积、叶干重、总生物量、叶片超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性和游离脯氨酸含量、ETR、Φ_PSⅡ和q_P分别显著增加12.5%、180.5%、97.3%、42.5%、23.9%、20.4%、14.9%、20.7%、66.7%、283.3%和284.6%。苗龄和增温对幼苗的根冠比以及叶绿素荧光参数中的Φ_PSⅡ、q_P存在交互作用,表现为土壤增温显著降低了2年生幼苗的根冠比,2年生幼苗叶绿素荧光参数的增幅(4.1～4.6倍)远高于1年生幼苗(1.5～1.8倍)。野外土壤增温2 ℃有利于1年生和2年生胡桃楸幼苗生长,提高胡桃楸幼苗的更新潜力,尤其是2年生胡桃楸幼苗通过大幅增大叶面积、提高叶片光化学效率和提升体内的保护酶活性产生抗逆性来应对土壤增温。     

关于三北防护林体系建设的思考与展望——基于40年建设综合评估结果

三北防护林体系建设工程(简称:三北工程)是同我国改革开放同步实施的世界最大生态工程,是生态文明建设的重要标志。三北工程规划建设期限历时73年,现已经过40年建设,为科学、准确把握三北工程40年建设来的成效、经验、问题等综合状况,国家林业和草原局(原国家林业局)于2017年委托中国科学院作为第三方评估机构,对三北工程建设40年进行了全面、系统评价与分析。本文在简要介绍三北工程建设40年的历程、取得的成效、积累的经验和存在问题的基础上,对三北工程未来建设与发展进行了思考与展望;提出了重大生态工程未来研究方向,以期为推动三北工程未来高质量发展,为美丽中国-生态文明建设提供重要证据和为全球生态安全建设提供经验与范式等提供参考。     

寒温带森林白桦径向生长的海拔差异及其气候响应——以奥克里堆山为例

气候变化深刻影响森林生态系统的结构和功能。在全球升温背景下,不同环境中不同树种的生长模式及其气候响应决定着生态系统的发展和稳定。本研究基于大兴安岭地区奥克里堆山的白桦年轮宽度数据,采用树木年代学方法,分析(兴安)落叶松森林中先锋树种白桦的生长-气候响应与升温和海拔变化的关联。结果表明: 气候变暖使具有明显海拔环境差异的白桦产生生长分异。较低海拔(1050 m)区域的白桦生长显著增加,而在相对偏高海拔(1250 m)区域的生长变化不大;在具有明显快速升温变化(1980年)之前,各海拔区域白桦生长的冬季(上年10月至当年2月)低温胁迫均达到显著水平;在快速升温阶段(1981—2010年),白桦生长的冬季低温胁迫降低,生长季(5—7月)温度成为偏高海拔处白桦生长的主要限定性因子;在水热条件较为调和的低海拔区域,白桦生长加快。研究区内白桦的分布总体上随着气候的持续变暖逐渐向高海拔区域扩散。     

通用风速廓线模型在山区森林的适用性

基于莫宁-奥布霍夫相似理论的解析方程(风速廓线模型)自20世纪70年代以来一直被用于平坦地形上的风速预测,成熟且准确,但在非平坦地形适用性尚不清楚。其适用性标志着对非平坦地形近地层空气动力学参数(如零平面位移高度及粗糙度)估计的准确性,将决定基于涡度协方差法计算碳水及痕量气体通量中频率修正及其源区分析的准确性。因此,风速廓线模型在非平坦地形的适用性评价是确认通量模型是否需要改进的前提。本研究利用辽东山区清原森林站科尔塔群测量三维风速数据,并与辽河平原盘锦农田站同类数据相比较,评估了以莫宁-奥布霍夫相似理论为基础建立的通用风速廓线模型在非平坦地形上的适用性。结果表明：通用风速廓线模型无法准确预测清原森林站3座通量塔所在地的风速,不适用于复杂地形。在非生长季和生长季,清原森林站3座通量塔实际观测与模型预测风速的决定系数(R²)为0.12～0.30,观测数据与预测值的标准误超过2 m·s^-1,模型风速约为实际观测风速的2.0倍,显著高估。然而,该模型可准确预测盘锦农田站平坦农田景观的水平风速,实际观测风速与模型预测之间的R²为...