闽东南地区马尾松古树对气候变化和虫灾的生态弹性

马尾松是我国南方地区广泛分布的先锋造林树种。在全球变暖、气候干旱化和虫灾频发的趋势下,研究马尾松对环境干扰的生态弹性对森林管理有重要意义。本文对福建省仙游县百松村的马尾松古树进行树木年轮样品采集,建立区域首个马尾松树轮宽度标准年表(1865—2014年)。结果表明: 当年7—9月低相对湿度和5—9月极端高温是树木生长的主要限制因素。根据树轮极端窄年确定1869、1889、1986、1991和1993是极端事件年。时序叠加分析发现,极端事件发生前两年的持续低值加剧了极端事件的影响。干旱年份更容易引发虫灾。1889年是受虫灾影响最严重的年份,1986和1991年受到虫灾和干旱气候的双重影响,其余极端年主要受干旱气候的影响。树木对虫灾的抵抗力弱于对干旱事件的抵抗力;除1991年外,树木对虫灾的相对弹性力高于对干旱事件的相对弹性力。1889年的相对弹性力最高,1991年受到连续极端事件的影响,相对弹性力最低。2000年以来研究区干旱化趋势加强,马尾松古树遭受干旱和虫灾的干扰加强,部分树木死亡。     

芦芽山华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)树轮宽度年表对气候因子的响应

在芦芽山地区采集3个不同海拔的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii),在传统去趋势的基础上,采用"signal-free"方法对拟合曲线进行修正,避免了中等频率的气候信息引起的拟合偏差,最终建立3个不同海拔树轮宽度标准年表(STD)。同时以10a为界对上述年表进行滤波处理,得到3个低频年表。年表特征值表明,随着海拔升高,年轮平均轮宽变窄,敏感性和高频信息增强,低频信息减弱,这可能与逐渐恶劣的生境有关。中、低海拔年表的低频信息更一致,中、高海拔的高频信息更接近,而高、低海拔无论是标准年表还是高频、低频年表相似性均较差。树轮气候响应分析显示,低海拔STD年表与5月最低温负相关最为显著,STD和低频年表均与5、6月份土壤温度显著负相关,说明生境暖干,树木主要受生长季的干旱胁迫;中海拔STD年表与当年5月最高温正相关最为显著,STD和低频年表与土壤温度相关均不显著,说明生境逐渐变得冷湿,生长季的低温成为树木生长的限制因子;高海拔STD年表与气象要素相关不显著,低频年表与当年4月土壤温度正相关,说明高海拔最为冷湿,并有季节性冻土分布,生长季的土壤低温成为树木生长的限制因子。因此,全球变暖的趋势将更有利于高海拔树木的生长,而低海拔树木的干旱胁迫进一步加剧。     

植被类型对晋西北地区土壤含水量的影响

晋西北地区是黄土高原及北方农牧交错带的重要组成部分和典型的生态环境脆弱区, 土壤水分是该区限制林草生长的主要因子, 其土地植被承载力实质上是土壤水分植被承载力。为确定晋西北地区土壤干层深度、了解不同植被土壤的水分差异, 对岚县5 种植被类型下0-600 cm 土壤深度的水分含量变化进行对比研究, 并得出以下结论: 不同植被类型下土壤含水量变化范围为沙棘>柠条>草地>落叶松>青杄, 数值分别为10.23%- 36.91%、11.28%-24.83%、10.69%-24.06%、11.12%-24.01%、10.07%-19.47%、5 种植被的土壤含水量均呈现上升趋势; 不同植被下土壤平均含水量大小为沙棘>草地>柠条>落叶松>青杄, 数值分别为(20.68±7.83)%、(18.41±3.47)%、(17.42±5.42)%、(16.71±4.32)%、(15.29±3.13)%; 土壤含水量与土壤深度的曲线拟合呈线性关系; 土壤含水量与植被类型呈极显著负相关(P < 0.01), 与土壤深度呈极显著正相关(P < 0.01)。     

亚热带人工和天然马尾松、杉木林生长对干旱的生态弹性差异

选取福建中西部地区相似气候条件下马尾松和杉木的天然林和人工林进行研究,利用年轮宽度、年轮宽度指数和断面积增量重建了4种林型共109株松树20年(1993—2012年)的年生长量,计算其对连续两次极端干旱事件(2003—2004年和2011年)的抵抗力、恢复力和弹性指数,分析人工林和天然林在抵抗力和弹性方面的差异。结果表明:马尾松和杉木对水分的需求在时间上存在差异,这解释了其对2003—2004年干旱事件的响应不一致。干旱压力极大地降低了马尾松和杉木的生长,但树木生长并未表现出干旱遗留效应。受干旱强度的影响,4种林型径向生长对2003—2004年干旱的响应强于2011年。干旱事件后马尾松比杉木具有更强的恢复能力;天然林比人工林对干旱的敏感性更高,同时弹性也更大。杉木人工林更容易受到频发的极端干旱事件的影响,在人工林抚育管理中应选择抗旱能力较强的遗传种源,以应对气候变暖导致的干旱频发。