大兴安岭森林火烧后不同演替阶段土壤细菌多样性动态

【目的】研究我国最大的林区之一——大兴安岭森林火烧后不同演替阶段土壤细菌多样性动态,为天然林保护工程对于生物多样性的影响增添新的认识。【方法】以空间替代时间的方法分析大兴安岭森林演替对于土壤细菌多样性动态的影响。大兴安岭森林火烧后典型的自然演替序列为火烧迹地(LG-BA)、灌丛(SHR)、白桦林(BP)、白桦落叶松混交林(BP-LG)、落叶松林(LG-OM)。在演替序列的每个典型样地上采集0-10 cm土样,采用Illumina Mi Seq高通量测序技术测定土壤细菌群落组成及其多样性。【结果】细菌操作分类单位(OTU)数量从少到多的顺序为火烧迹地落叶松白桦混交林灌丛落叶松林白桦林。随着森林演替,多样性指数Simpson先增高后降低;Shannon指数先增加后减少再增加;OTU的丰度变化比较平缓,表明物种变化较小。在各演替阶段中,土壤细菌种类主要有变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes),4个门的种类含量随演替顺序都呈现先增加后减少的趋势。主成分分析表明不同演替阶段土壤细菌群落存在一定的差异性。冗余分析表明有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)和p H对于土壤细菌群落变化有影响。【结论】随着森林演替,大兴安岭地区土壤细菌种类和生物多样性会发生变化,其变化与土壤化学成分和p H有关。     

火后恢复时间影响大兴安岭寒温带森林内部与边缘鸟类多样性

中重度火干扰通常会显著改变森林结构与功能,甚至引发森林演替,严重影响鸟类群落组成与多样性。大兴安岭是我国林火高发热点地区之一,但林火对鸟类多样性影响的研究较少,特别是对功能多样性的影响尚不清楚。本研究于2021年7–8月在大兴安岭地区的黑龙江南瓮河国家级自然保护区,采用样点法对森林鸟类展开调查,量化不同林火干扰时间下森林内部和边缘鸟类功能多样性的差异。同时,通过系统性文献检索,进一步比较了大兴安岭地区不同林分组成与鸟类功能多样性的关系。结果发现:(1)不同林火事件后,森林内部鸟类群落的组成差异较小,但边缘鸟类组成差异较大;(2)森林内部的鸟类功能丰富度和均匀度随火后恢复时间增加逐渐升高,并且在火后早期阶段森林边缘的功能丰富度更高;(3)随着火后恢复时间的增加,森林边缘的留鸟比例增加,夏候鸟比例减少;(4)在大兴安岭地区,针阔混交林中的鸟类功能丰富度显著高于兴安落叶松(Larix gmelinii)林。本研究建议在大兴安岭寒温带森林中,保持森林内部结构稳定性,同时提升火后早期阶段森林边缘的植被多样性,这有利于维持鸟类较高的功能丰富度和功能均匀度。     

气候变化对大兴安岭北部蒙古栎种群动态的影响

通过对气象因子和样地数据分析表明,20余年来大兴安岭北部气候趋于变暖,低海拔地带蒙古栎呈现明显的进展趋势,演替趋于以蒙古栎为优势种的阔叶林,海拔较高地带蒙古栎更新不良,演替趋于兴安落叶松和几种阔叶树的混生林,蒙古栎种群发展与干暖化具有一致性,在各类气象因子中,5月均低温是影响蒙古栎更新的决定性因子,由海拔升高引起的区域干燥度降低也是影响更新的重要因子,这也说明蒙古栎对冷湿生境的不适应性。     

大兴安岭北部森林景观对气候变化的响应

将森林景观模型LANDIS和林窗模型LINKAGES相结合,模拟气候变化对大兴安岭森林景观的影响,并比较分析了气候变化对森林景观的直接影响与通过火干扰改变所产生的影响.结果表明:维持当前气候和火干扰情景的条件下,森林景观保持动态平衡,兴安落叶松占据优势树种地位,未来气候情景下,兴安落叶松和偃松的分布面积降低,白桦、山杨、甜杨和钻天柳等阔叶树以及樟子松的分布面积增加,森林景观的破碎化和多样性增加;气候变化对森林景观的影响具有时滞性和长期性,气候变暖有利于大部分树种(兴安落叶松除外)的生长,火干扰增加使山杨、甜杨和钻天柳等分布面积增加,使兴安落叶松、樟子松和偃松的分布面积明显降低;火干扰增加对森林景观的影响几乎与气候变化的直接影响同等重要,其加剧了气候变化对森林组成、森林景观破碎化和森林景观多样性的直接影响.     

大兴安岭人为火发生影响因素及气候变化下的趋势

我国重要的北方针叶林地区大兴安岭是林火高发地区.受气候变暖影响,该地区林火发生频率将会发生显著变化.模拟人为火的发生分布与影响因素之间的关系、加强气候变化下人为火的发生分布预测,对于林火管理和减少森林碳损失具有重要作用.本文采用点格局分析方法,基于大兴安岭1967—2006年的火烧数据,建立人为火空间分布与影响因素之间的关系模型,该模型以林火发生次数为因变量,选取非生物因子(年均温和降水量、坡度、坡向和海拔)、生物因子(植被类型)和人为活动因子(距离道路距离、距离居民点距离、道路密度)共9个因子为自变量.并采用RCP 2.6和RCP 8.5气候情景数据代替当前气候情景预测2050年大兴安岭人为火的空间分布状况.结果表明: 点格局模型能够较好地模拟人为火发生分布与空间变量的关系,可以预测未来气候下人为火的发生概率.其中,气候因子对人为火的发生具有明显的控制作用,植被类型、海拔和人为活动等因子对人为火的发生也具有重要影响.林火发生预测结果表明,未来气候变化下,南部地区的林火发生概率将进一步增加,北部和沿主要道路干线附近将成为新的人为火高发区.与当前相比,2050年大兴安岭人为火的发生概率将增加72.2%～166.7%.在未来气候情景下,人为火的发生更多受气候和人为活动因素的控制.     

大兴安岭北部地区原始林火干扰历史的研究

在大兴安岭阿龙山林业局的一个集水区,通过样地法（９６个样地）,调查了大量的火疤木,研究了景观水平上的火状况。结果表明,由１８２５至１９９３年间样区共发生１４次火灾,火烧种类主要是地表火,但也有少量树冠火;火烧强度主要为弱度火;火场面积通常很大;火烧平均间隔期为３７ａ,火烧轮回期的约３０ａ。这些指标对大于大兴安岭北部林区有一定的代表意义。大兴安岭北部林区的火状况主要决定于兴安落叶松的抗火特性和森林群     

气候变化情景下天宝岩国家级自然保护区森林景观演替长期动态模拟

气候变化将会对森林树种结构、空间结构以及林龄结构等产生重大影响,准确预测森林景观演替对未来气候变化的响应,不仅能够为科学管理森林生态系统提供理论依据,而且对制定生物多样性保护与珍稀物种保护策略也具有重要意义。本文运用LANDIS Pro 7.0与LINKAGES模型,模拟天宝岩国家级自然保护区8个树种在2种不同气候变化情景(RCP4.5和RCP8.5)下未来300年的森林植被演替动态,分析森林景观格局变化特征及其对气候变化的响应。结果表明：毛竹、马尾松、猴头杜鹃、长苞铁杉以及杉木的潜在面积分布与景观格局指数对气候变化的响应较为显著。在气候变化情景下,各树种的景观分维度均介于1.03—1.08,保护区内各景观斑块相对简单规则。毛竹、猴头杜鹃和杉木聚集度下降趋势明显而斑块密度显著上升,长苞铁杉随演替进行面积逐渐减少而聚集度相对较高且斑块密度剧增,马尾松斑块密度缓慢增加而聚集度先降后升,随气候变化这些树种的景观完整度都遭到了不同程度的破坏,且在RCP8.5气候情景下景观破碎化更严重。而气候变化对阔叶林与柳杉的影响则较小,且阔叶林在演替期间斑块密度下降而聚集度稳中有增,潜在面积分布呈现出良好的...     

南亚热带森林演替过程中小气候的改变及对气候变化的响应

区域水热格局变化和系统演替深刻影响森林内部小气候,不同演替阶段森林内部水热环境对气候变化的响应和反馈作用有待进一步认识和评估。以南亚热带地区的3种不同演替阶段代表性森林生态系统统(人工恢复的马尾松针叶林(Pinus massoniana coniferous forest,PF)、马尾松针阔叶混交林(mixed Pinus massoniana/broad-leaved forest,MF)和季风常绿阔叶林(monsoon evergreen broad-leaved forest,MEBF))为研究对象,通过分析其林内小气候林型间差异以及时间序列上的动态变化,探讨森林系统内部水热环境的改变机理。结果表明:演替驱动下,随着PF→MF→MEBF的正向发展,林内温度条件如气温、土壤温度逐渐降低,林内相对湿度、土壤层及凋落物含水量等水分状况逐步升高。不同林型在"雨热同期"的南亚热带地区其"降温效应"有差,演替初期的PF干、湿季"降温效应"分别为7.9%和3.6%,中期MF分别为11.6%和6.4%,顶级群落MEBF干、湿季"降温效应"可达15.7%和10.5%。总体上,随演替"降温增湿"效应越来越显著,且"降温"表现为干季更明显,而"增湿"表现为湿季明显。此外,演替驱动下后期森林对高温及土壤温度的调节作用更为突出。时间序列上,区域降水趋于"极端化"的格局影响下,森林生态系统的水分固持能力下降。主要表现为:自1984年以来,3种林型0—50cm土壤含水量均呈显著降低的趋势(P0.001),且湿季土壤含水量下降速率高于干季,林型间在全年及湿季均为MFMEBFPF,干季为MEBFMFPF。虽然研究期间3种林型林内气温、土壤温度无明显趋势性变化,但顶级群落MEBF林内相对湿度(P=0.021)、凋落物自然状态下含水量(P=0.003)在年际尺度上均呈现显著下降的趋势。与土壤含水量干、湿季下降速率的格局一致,二者也均为湿季大于干季。研究认为,成熟森林可能在当前南亚热带区域气候变化及水热格局改变背景影响下更为敏感和脆弱。     

气候变化和林火干扰对大兴安岭林区地上生物量影响的动态模拟

预测森林地上生物量对气候变化和林火干扰的响应是陆地生态系统碳循环研究的重要内容,气温、降水等因素的改变和气候变暖导致林火干扰强度的变化将会影响森林生态系统的碳库动态.东北森林作为我国森林的重要组成部分,对气候变化和林火干扰的响应逐渐显现.本文运用LANDIS PRO模型,模拟气候变化对大兴安岭森林地上生物量的影响,并比较分析了气候变暖对森林地上生物量的直接影响与通过林火干扰强度改变所产生的影响.结果表明: 未来气候变暖和火干扰增强情景下,森林地上生物量增加;当前气候条件和火干扰下,研究区森林地上生物量为(97.14±5.78) t·hm^-2;在B1F2预案下,森林地上生物量均值为(97.93±5.83) t·hm^-2;在A2F3预案下,景观水平第100～150和150～200年模拟时期内的森林地上生物量均值较高,分别为(100.02±3.76)和(110.56±4.08) t·hm^-2.与当前火干扰相比,CF2预案(当前火干扰增加30%)在一定时期使景观水平地上生物量增加(0.56±1.45) t·hm^-2,CF3预案(当前火干扰增加230%)在整个模拟阶段使地上生物量减少(7.39±1.79) t·hm^-2.针叶、阔叶树种对气候变暖的响应存在差异,兴安落叶松和白桦生物量随气候变暖表现为降低趋势,而樟子松、云杉和山杨的地上生物量则随气候变暖表现出不同程度的增加;气候变暖对针阔树种的直接影响具有时滞性,针叶树种响应时间比阔叶树种迟25～50年.研究区森林对高CO₂排放情景下气候变暖和高强度火干扰的共同作用较为敏感,未来将明显改变研究区森林生态系统的树种组成和结构.     

火干扰强度对大兴安岭森林地上植被碳储量的影响

以大兴安岭呼中林区不同强度的火烧迹地为研究对象,对森林地上植被(乔木层、灌木层和草本层)碳储量进行分层采样,采用异速生长方程和生物量收获法获得各层生物量并转换为碳储量,分析了不同火烧强度下研究区地上植被碳储量的差异.结果表明: 火烧强度显著影响研究区森林地上植被碳储量,表现为未火烧＞轻度火烧＞中度火烧＞重度火烧.相同火烧强度下,各林层碳储量变化状况表现为乔木层＞灌木层＞草本层.乔木层碳储量在不同火烧强度下表现为未火烧＞轻度火烧＞中度火烧＞重度火烧;灌木层碳储量在不同火烧强度下表现为轻度火烧>未火烧>中度火烧>重度火烧;草本层的碳储量在不同火烧强度下表现为轻度火烧>未火烧>重度火烧>中度火烧.火烧强度显著影响森林生态系统乔木层和草本层的碳储量,对灌木层碳储量的影响不显著.     

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.     

气候变化对森林演替的影响

森林演替是森林生态动力源驱动下森林再生的生态学过程,自20世纪初建立群落演替理论以来,演替研究成为生态学研究中的热点．客观准确地认识森林演替规律,研究森林演替动力学机理及其模型,是科学管理森林生态系统的需要;对于天然林保护工程与森林植被的恢复重建,具有重要的理论与实际意义．干扰是森林循环的驱动力,导致森林生态系统时空异质性,是更新格局和生态学过程的主要影响因素．它可改变资源的有效性,干扰导致的林隙是森林循环的起点．回顾了目前演替研究的几种方法,即马尔科夫模型、林窗模型(GAP)、陆地生物圈模型(BIOME)和非线性演替模式．介绍了气候变化对森林演替的影响;并在已有成果的基础上,提出了目前研究存在的问题及未来的发展方向．     

气候变化背景下我国东北三省农业气候资源变化特征

基于1961-2007年中国东北三省72个气象台站的气象资料,分析了东北三省全年及温度生长期内的平均气温、≥10 ℃积温、降水量、日照时数和参考作物蒸散量等农业气候资源的变化特征.结果表明：研究期间,东北三省年均气温总体呈升高趋势,其气候倾向率为0.38 ℃·10 a^-1;温度生长期内≥10 ℃积温同样呈上升趋势,且积温带逐渐北移东扩,全区高于3200 ℃·d积温带面积增加了2.2×10⁴ km²,2800～3200 ℃·d积温带北移0.85°、东移0.67°,2400～2800 ℃·d积温带北移1.1°;东北三省年日照时数显著下降,且以松嫩平原东部、吉林省中西部平原、辽河平原西部的减少尤为明显,全区年日照时数高于2800 h的区域面积由13.6×10⁴ km²缩小到4.1×10⁴ km²,2600～2800 h的区域向西推进了1.5°;全区温度生长期内日照时数平均为1174 h,与1961-1980年相比,1981-2007年温度生长期内的日照时数高值区明显减少,日照时数1200～1400 h的区域向西推进了0.9°;1961-2007年间,研究区年降水量及温度生长期内降水量均呈下降趋势;黑龙江省全年参考作物蒸散量整体呈增加趋势,吉林省中西部平原区有所减小、东部山区呈增加趋势,辽宁省均呈减小趋势,与1961-1980年的年均值相比,1981-2007年年参考作物蒸散量高于900 mm区域向西推移了约1°;黑龙江省和吉林省绝大部分区域温度生长期内参考作物蒸散量逐年增加,而辽宁省绝大部分区域以小于14 mm·10 a^-1的幅度在减少.     

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 impact of global climate change on tropical forest biodiversity in Amazonia

Aim To model long‐term trends in plant species distributions in response to predicted changes in global climate. Location Amazonia. Methods The impacts of expected global climate change on the potential and realized distributions of a representative sample of 69 individual Angiosperm species in Amazonia were simulated from 1990 to 2095. The climate trend followed the HADCM2GSa1 scenario, which assumes an annual 1% increase of atmospheric CO₂ content with effects mitigated by sulphate forcing. Potential distributions of species in one‐degree grid cells were modelled using a suitability index and rectilinear envelope based on bioclimate variables. Realized distributions were additionally limited by spatial contiguity with, and proximity to, known record sites. A size‐structured population model was simulated for each cell in the realized distributions to allow for lags in response to climate change, but dispersal was not included. Results In the resulting simulations, 43% of all species became non‐viable by 2095 because their potential distributions had changed drastically, but there was little change in the realized distributions of most species, owing to delays in population responses. Widely distributed species with high tolerance to environmental variation exhibited the least response to climate change, and species with narrow ranges and short generation times the greatest. Climate changed most in north‐east Amazonia while the best remaining conditions for lowland moist forest species were in western Amazonia. Main conclusions To maintain the greatest resilience of Amazonian biodiversity to climate change as modelled by HADCM2GSa1, highest priority should be given to strengthening and extending protected areas in western Amazonia that encompass lowland and montane forests.     

东北阔叶红松林分布区生态气候适宜性及全球气候变化影响评价

以在植被分布中起重要作用的温度指标(生长度·日,GDD)和水分指标(可能蒸散率,PER)为基础提出温度·水分影响函数f(GDD,PER),评价丁东北阔叶红松林分布区生态气候环境质量即生态气候适宜性．将f(PER,GDD)≥0．70划为阔叶红松林核心分布区;0．35≤f(PER,GDD)＜0．70划为适宜分布区;f(PER,GDD)<0．35划为边缘分布区．东北阔叶红松林分布区面积为39．99km^2,其中核心分布区面积7．13×10^4kg^2,适宜分布区12．27km^2,边缘分布区20．59km^2。同时结合大气环流模式(GISS、OSU)的气候变化情景评价了全球气候变化对东北阔叶红松林分布区生态气候适宜性的影响．结果表明,于暖化气候条件下东北地区阔叶红松林分布区明显减小,生态适应性显著下降。     

Effects of expected global climate change on marine faunas

Anthropogenically induced global climate change is likely to have a major impact on marine ecosystems, affecting both biodiversity and productivity. These changes will, in turn, have a large impact on humankind's interactions with the sea. By examining the effects of past climate changes on the ocean, as well as by determining how shifts in physical parameters of the ocean may affect physiology, biochemistry and community interactions, scientists are beginning to explore the possible effects of global climate change on marine biota.     

东北地区植被物候对气候变化的响应

使用1982—2003年GIMMS-NDVI数据和气候数据,借助GIS空间分析和统计分析方法,分析了东北地区不同植被物候期与气候变化的关系。结果表明:22年东北地区年均温度以升高趋势为主,年降水量以减少趋势为主;针叶林、针阔叶混交林、阔叶林、草甸和沼泽植被生长季开始日期提前受春季温度升高影响显著(P<0.05)。春季降水对植被生长季开始日期变化影响较小,仅对针叶林生长季开始日期的推迟有显著的影响(P<0.05)。植被生长季结束日期受温度变化影响较小,仅草原植被生长季结束日期提前受秋季温度降低影响显著(P<0.05)。降水对东北地区植被生长季结束日期的变化影响高于温度。随着秋季降水量的减少,针阔叶混交林、草原和农田植被生长季结束日提前(P<0.05)。草丛生长季结束日期提前受夏季降水减少的影响显著(P<0.05);农田生长季结束日期提前亦受夏季和9月降水量减少的显著影响(P<0.05)。阔叶林和沼泽植被生长季延长受春季温度升高影响显著(P<0.05);灌丛植被生长季缩短受春季降水量减少影响显著(P<0.05);草丛和农田植被生长季延长受夏季降水量增加影响显著(P<0.05)。     

东北森林净第一性生产力与碳收支对气候变化的响应

以东北地区(38.43'N～53.34'N,115.37'E～135.5'E)为研究对象,利用当前气候状况和不同气候情景下的气象数据驱动基于个体生长过程的中国森林生态系统碳收支模型FORCCHN,模拟了气候变化对东北森林生态系统净第一性生产力(NPP)和碳收支(NEP)的影响.结果表明:1981～2002年期间,东北森林NPP总量位于0.27～0.40 pgc·a-1之间,平均值为0.34 pgc·a-1;土壤呼吸总量在0.11～0.27 PgC·a-1,平均为0.19 PgC·a-1;NEP总量位于0.11～0.18 PgC·a-1之间,且近20多年来该区森林起着CO2汇的作用,平均每年吸收0.15 Pg C的CO2;该区森林NPP和NEP对温度升高比对降雨变化的反应更为敏感;综合降雨增加(20%)和气温增加(3℃)的情况,该区各点森林的NPP和NEP增加的幅度最大;温度不变、降水增加(不变)情景下最小.     

中国东北地区植被NDVI对气候变化的响应

结合1982—2003年GIMMS-NDVI数据集和GIS技术,应用基于像元的相关分析方法,分析了东北地区植被NDVI对气候变化的响应。结果表明：1）1982—2003年,东北地区年平均气温呈上升趋势,而年降水量呈下降趋势;东北地区植被NDVI与年平均气温呈显著正相关的像元占12.84%,主要分布在松嫩平原南部、三江平原中部和西辽河平原,植被类型为农田、阔叶林、草原。植被NDVI与年平均气温几乎不存在显著负相关性;植被NDVI与年降水呈显著和极显著正相关的像元比例为4.55%,主要植被类型为草原和农田;植被NDVI与年降水量呈显著负相关的像元比例为7.52%,主要植被类型为针叶林和阔叶林。2）东北地区植被与生长季气温显著正相关和显著负相关的比例分别为3.96%和4.35%;植被与生长季降水显著正相关和显著负相关的比例分别为8.81%和8.54%。3）东北地区58.21%的植被像元与春季气温显著或极显著正相关,主要分布在大兴安岭中部、小兴安岭、长白山及完达山-张广才岭等地区,主要植被类型为阔叶林、农田、针叶林和草甸;植被NDVI与春季气温几乎不存在显著负相关性。植被NDVI与春季降水呈显著正相关和显著负相关的比例分别为4.81%和1.67%。4）东北地区植被NDVI与夏季气温和降水呈显著相关的比例明显少于春季,与夏季气温正相关的比例为7.61%,与夏季降水显著负相关的比例为6.29%。秋季气温和降水对东北地区植被NDVI影响较小,其中植被NDVI与秋季气温显著正相关的像元占植被像元总数的6.05%,几乎不存在与秋季气温显著负相关的植被像元;植被NDVI与秋季降水显著负相关的比例为5.43%,几乎不存在与秋季降水显著正相关的植被像元。