呼伦贝尔草地植物群落与土壤化学计量学特征沿经度梯度变化

植物化学计量学特征在大尺度上主要受纬度和经度两个因素影响。纬度梯度上温度因子变化对植物化学计量特征的影响已有大量研究,但是关于经度梯度上降雨因子变化对植物化学计量特征影响的研究却较少。选取呼伦贝尔草原,研究经度梯度上植物化学计量特征和土壤养分指标的变化规律,从经度梯度和养分供给两方面分析植物群落化学计量特征的变化规律,研究结果如下:1)植物群落叶片C含量变化范围为440.76—452.72 mg/g,N含量变化范围为17.79—30.88 mg/g,P含量变化范围为1.31—1.71 mg/g;群落叶片C含量、C/N随经度升高显著增加;群落叶片N含量随经度升高显著下降;植物群落P含量也呈下降趋势,但是关系不显著;植物群落C、N和P元素总量随着经度升高而显著增加。2)0—10 cm土壤全碳、全氮、全磷、有机碳受降雨量变化和植物群落元素总量影响,随着经度梯度升高而增加;但土壤铵态氮、硝态氮在经度梯度上没有表现出规律性的变化趋势。3)土壤全碳、有机碳、全氮、全磷和速效磷与植物群落叶片C、N和P含量没有显著相关关系,但与植物群落C、N和P元素总量呈显著正相关关系。该区土壤有效磷含量(8.13 mg/kg)高于全球平均值(7.65 mg/kg),但植物群落叶片磷含量平均值(1.5 mg/g)低于全球平均值(1.77 mg/g)。通过研究结果推测:植物通过对气候条件的长期适应,群落水平C、N和P含量沿经度梯度形成一定的分布格局;降雨量影响植物群落元素积累的总量,从而与土壤养分含量呈显著正相关关系;植物叶片P含量低的原因并非是由于土壤中磷的供给不足所致,而是植物对环境长期适应形成的策略。     

川西卧龙国家级自然保护区树木生长对气候响应的时间稳定性评估

根据川西卧龙地区岷江冷杉(Abies faxoniana)的年轮宽度资料,分析了该地区树木生长特征及对气候响应在最近53年(1956–2008年)的异质性特征。结果表明,在1956–1976年时段,树木生长速率较快,晚冬至早春(1月到4月)温度对树木生长有着明显的促进作用,而春末5月份的高温对于树木生长有限制性影响,而与日照时数关系不大;在1977–2008年时段,树轮生长主要受冬季(11月到1月)低温的限制,另外,日照时数对于树木生长的限制性影响明显增强。秋季到早冬(9–12月)降水在两个时段上对树木生长均有一定的限制性影响。树轮指数在1956–1976年时段与温度序列吻合较好,而在1977–2008年时段树轮指数明显偏低,与温度序列出现了明显的分离。1977–2008年时段内云层覆盖量增加导致太阳辐射量显著下降,进而树木可利用的光合有效辐射也相应地降低,这可能是树木生长速率在此时期明显较慢的主要原因。     

利用树木年轮宽度资料重建川西卧龙地区过去159年夏季温度的变化

根据川西卧龙地区林线位置岷江冷杉(Abies faxoniana)的年轮宽度资料,分析了该地区树木年轮宽度与气候要素的关系,并重建了该地区1850年以来夏季(6-8月份)温度的变化历史。结果表明:川西卧龙地区在过去159年来的温度变化上,最为明显的特征是20世纪40年代以来的显著变暖趋势,而在20世纪40年代以前的温度明显偏低,主要的低温时期在1850-1870年和1890-1930年。该温度序列的冷暖期与附近地区的冰芯、冰川进退资料,以及对于夏季温度响应敏感的树轮年表都有着较好的对应关系,这表明重建序列记录了可靠的区域尺度的温度信号。对重建温度序列的小波分析表明,较为明显的有2-8年和10-16年的周期,而这些周期可能与厄尔尼诺-南方涛动气候系统和太阳活动周期有一定的关系。     

不同去趋势方法对树轮年表气候信号的影响——以卧龙地区为例

基于川西卧龙地区林线位置岷江冷杉(Abies faxoniana)的树轮宽度数据, 结合地面气象站和空间网格化气象数据, 对不同去趋势年表对气候条件的响应特征进行了比较分析。研究表明: 不同去趋势年表的气候响应特征具有很大的相似性, 具体表现为前一年9月份、当年3月份和7月份的气温, 以及前一年10-12月份的降水、当年4月份和7月份的降水对树木生长的正影响作用; 前一年11月份到当年3月份的相对湿度, 以及当年2-3月份和7-8月份的霜冻频率对树木生长的负影响作用。从不同去趋势方法对气候响应的异质性特征来看, 保守曲线、67%样芯长度步长、60年步长和90年步长的平滑样条函数去趋势年表间具有很强的相关性, 对气候响应也最明显, 特征基本一致。30年步长的平滑曲线去趋势年表与其他去趋势年表的相关性较弱, 与气候要素的相关性也明显较小。另外, 未经去趋势处理的树轮宽度年表统计参量数值要明显高于去趋势年表, 它与气候要素的相关特征也基本反映出川西卧龙地区树木生长对气候响应的基本特征。