升温突变对川西道孚林线川西云杉和鳞皮冷杉生长的影响

高山林线作为理想的全球气候变化监测器,是研究植被与气候变化关系的重要场所。利用川西道孚县高山林线川西云杉（Picea likiangensis var.balfouriana）和鳞皮冷杉（Abies squamata）的年轮宽度资料,基于树木年代学的方法,构建差值年表并通过升温突变前后（1995年前后）年轮指数与气候要素的相关分析,探讨了该区林线主要针叶树种的年轮响应变化,为研究青藏高原地区树木与气候响应关系提供研究基础。结果表明：（1）年尺度上,1995年气温突变前后川西云杉和鳞皮冷杉年轮指数和生长弹性时间变化趋势均不显著,没有发生显著的响应分歧现象。（2）月尺度上,升温突变前川西云杉年轮指数与前一年11月月均最高温、5-7月月均温、6月月均最高温、7月月均最低温呈显著正相关;鳞皮冷杉则与前一年11月月均温、11月月均最高温和12月月均温呈显著正相关;表明升温突变前林线树木生长分别受夏季和冬季温度控制;升温突变后川西云杉年轮指数与前一年11月月均温呈显著负相关,和当年2月降水量及7月月均最低温呈显著正相关;而鳞皮冷杉则与当年5月月均温和5月月均最低温呈显著负相关,与5月降水的正相关性达到最大;表明升温突变后林线川西云杉生长依然受夏季温度控制,而鳞皮冷杉生长则受到春季干旱胁迫的影响。未来气候若随着升温出现干暖化,则林线鳞皮冷杉可能会发生明显的响应分歧现象。     

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。     

北京东灵山辽东栎林树木生长对气候要素的响应特征

根据北京东灵山辽东栎(Quercus wutaishanica)的年轮宽度资料,分析了该地区树木生长在1951—2010年时段对气候要素的响应特征。相关分析表明,夏季干旱胁迫是限制东灵山辽东栎树木生长的最为重要的气候要素,主要体现在与夏季(7—9月)温度的负相关关系和夏季降雨(7月)的正相关关系,另外春季(5月)温度对树木生长也有一定的限制性影响;年表与生长季节干旱指数普遍呈正相关关系,进一步证实了干旱胁迫对树木生长的限制性作用。滑动相关分析表明,年表与夏季温度负相关关系及与夏季降雨的正相关关系在近期趋于增强,这表明夏季干旱胁迫对树木生长影响作用有不断加强的趋势。辽东栎林是北京东灵山温带落叶阔叶林的优势群落,在暖干化气候不断发展背景下,辽东栎林生长的干旱胁迫效应将更加突出,对北京东灵山地区森林的生产力及固碳能力产生负面影响。     

升温突变对川西不同坡向和海拔岷江冷杉径向生长的影响

坡向和海拔作为重要的地形因子决定着林木立地条件的水热分配,为揭示川西地区升温突变前后制约岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)径向生长的气候因子变化及其在坡向和海拔上的响应格局,通过树木年轮学方法构建了4个坡向(NE、N、NW和W)的3个海拔梯度(≥3650 m)共12个岷江冷杉的标准年表,采用皮尔逊相关分析和回归分析的方法分析了升温突变前后(1980年)限制岷江冷杉径向生长主要气候因子的变化及径向生长的变化趋势。结果表明：升温前,生长季(7月)低温和降水、前一年冬季(10—11月)最高温和平均温制约岷江冷杉的生长,而当年春季(3月)温度的升高和生长季前(5月)较多的降水不利于其生长。升温后,4个坡向的林线、东北坡中海拔,西坡中、低海拔岷江冷杉的径向生长与大部分月温度表现为正相关关系,且上述样点树木径向生长明显加速。1980年升温前,制约不同样点岷江冷杉径向生长的气候因子具有一致性——坡向和海拔对其径向生长与温度相关关系的干扰和影响较小。增温促进了各坡向林线岷江冷杉的径向生长,且偏阳坡在更大的海拔范围内对增温表现出正反馈。研究对未来气候变化背景下川西不同坡...     

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。     

华北落叶松径向生长对升温突变的响应

为探究升温突变对树木径向生长的影响，本研究以塞罕坝地区、庞泉沟地区、丰宁地区的华北落叶松天然林为对象，基于树木年轮学方法，利用Mann-Kendall检验升温突变发生时间，分析升温突变前后三地华北落叶松径向生长规律及其与月气候数据的相关关系。结果表明：塞罕坝地区、庞泉沟地区、丰宁地区发生升温突变的时间分别是1987年、1994年和1989年。升温突变前三地华北落叶松径向生长均无显著变化趋势；升温突变后塞罕坝地区华北落叶松径向生长显著下降(下降速率为0.08·10 a^-1),庞泉沟地区华北落叶松径向生长显著上升(上升速率为0.10·10 a^-1),丰宁地区无显著变化。升温突变前，塞罕坝地区华北落叶松径向生长与5、6月的月均最高温呈显著正相关；升温突变后，与7月降水量呈显著正相关，与上一年9月—当年7月标准化降水蒸散指数(SPEI)呈显著正相关。升温突变前，庞泉沟地区华北落叶松径向生长与各月气候因子无显著关系；升温突变后，其与前一年9月月均最低温呈显著正相关。升温突变前，丰宁地区华北落叶松径向生长与7月月均最低温呈显著负相关；升温突变后，其与6月...     

川西米亚罗林区不同海拔岷江冷杉生长对气候变化的响应

为分析青藏高原东缘半湿润区树木生长与气候关系随海拔变化的规律,于川西米亚罗林区分别在高、中、低海拔选取3个采样点,共采集132棵岷江冷杉年轮样芯,建立了最长达170a(1842-2011年)3个海拔高度的差值年表.岷江冷杉年轮指数与气候因子的相关分析表明:随海拔高度降低,温度与生长的负相关呈增加趋势.高海拔岷江冷杉径向生长与前—年冬季最低温呈显著正相关,中低海拔与当年春季均温、最高温和年均最高温呈显著负相关.低海拔岷江冷杉与当年4月降水呈显著正相关,随海拔升高降水与岷江冷杉生长的相关性降低.中低海拔岷江冷杉年表与4、5月帕尔默干旱指数(P DSI)呈显著正相关,表明在中低海拔存在春季干旱胁迫,抑制了岷江冷杉的生长.另外,大龄树木比小龄树木对气候变化的响应更敏感.     

张广才岭北部三大硬阔树木生长-气候关系的时空变异

树木年轮在时空尺度上的比较可以更好地反映环境变化对树木生长的影响,在认识气候变化对森林生态系统的影响上具有重要意义。采用树木年代学方法分析了张广才岭北部地区阔叶红松林中主要阔叶树种-水曲柳(Fraxinus mandshurica)、黄菠萝(Phellodendron amurense)和胡桃楸(Juglans mandshurica)径向生长与气候关系的时空变异。结果表明,在同一地点树种间气候响应差异明显,胡桃楸受降水和最低温度共同作用,而黄菠萝和水曲柳则主要受最低温度限制,这表明树木生长与气候因子的关系具有一定的物种特异性。随着温度和降水格局的改变,三大硬阔年轮与气候关系在空间水平上存在差异,方正和西大圈样点的胡桃楸与6—8月最低温度呈显著正相关(P0.05),而凤凰山样点与5、6月最低温度和降水呈正相关(P0.05);黄菠萝和水曲柳径向生长随着降水空间格局的变化,其生长季末期相关性程度逐渐减弱。1980年后张广才岭北部出现气温显著升高,在升温前三大硬阔的生长趋势相对一致,而在升温后黄菠萝和水曲柳树轮宽度随温度升高呈上升趋势,但胡桃楸却出现随温度升高而生长下降的"分异现象"。如果未来增温趋势持续发生或者加重,可以推断在张广才岭北部胡桃楸可能受干旱胁迫加剧,其可能出现生长衰退,但增温可能更有利于黄菠萝和水曲柳的生长。     

川西米亚罗林区主要树木生长对气候响应的差异

为分析青藏高原东缘半湿润区不同树种树木生长对气候变化的响应规律,于川西米亚罗林区海拔3000 m左右(低海拔)采集铁杉、岷江冷杉、紫果云杉,海拔4000 m左右林线位置(高海拔)采集岷江冷杉、四川红杉,共计182棵树木年轮样芯,建立了不同树种的树轮宽度年表,对不同树种的年轮指数与各月气候因子进行相关分析.结果表明： 在低海拔处,树木生长与4、5月气温呈负相关,与4、5月降雨呈正相关,受到春季干旱胁迫的影响;但树种之间存在显著差异： 铁杉的生长受春季干旱胁迫影响最严重,岷江冷杉次之,紫果云杉所受影响很小.在高海拔处,树木生长主要受生长季温度的影响,岷江冷杉年轮指数与当年2、7月最低气温呈显著正相关,与上一年10月最高气温亦呈正相关;四川红杉年轮指数与5月最高气温呈显著正相关,但与2月均温、3月最低气温呈显著负相关.近几十年青藏高原东北缘气候有干暖化趋势,如果这种趋势持续发生,低海拔紫果云杉长势将超过铁杉和岷江冷杉;高海拔处的升温更有利于岷江冷杉的生长.     

长白山不同海拔树木生长对气候变化的响应差异

以长白落叶松和红松为例,探讨了长白山地区不同海拔树木生长对气候变化的响应。利用长白山北坡不同海拔4个长白落叶松样点和6个红松样点的树轮宽度资料建立差值年表,通过聚类分析、相关分析和响应分析等方法,研究树木生长特征及其气候响应。结果表明:两个树种年表的平均敏感度、树轮宽度指数的年际变率、信噪比等特征值较高,反映年表含有较强的环境信息。随海拔升高,长白落叶松年表特征值呈先下降后增加的趋势,红松年表特征值则呈先增加后下降的趋势。聚类分析将长白落叶松年表分成高、低海拔两类,红松年表分成高、中、低海拔三类。树木生长对气候响应存在海拔差异。高海拔长白落叶松生长受当年气温影响;低海拔长白落叶松生长对气候存在"滞后响应"。高海拔红松不仅受降水限制,且对气温有"滞后响应";中海拔红松不仅受气温限制,且对降水有"滞后响应";低海拔红松生长主要受气温限制。     

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。     

树木年轮揭示的东灵山主要树种间干旱耐受性差异

近年来北京地区的森林随极端干旱加剧表现出脆弱性特征,为了解气候变化下不同树种的干旱耐受性,选择北京东灵山森林内3个乔木树种(华北落叶松、油松和辽东栎),利用树木年轮生态学方法分析了径向生长与气候的关系,以及对极端干旱事件的抵抗力和弹性。结果表明: 华北落叶松和油松与5—6月气温呈显著负相关,辽东栎与5月气温呈显著负相关;华北落叶松与6月降水量、5—6月和8—9月相对湿度呈显著正相关,油松与6—8月降水量和相对湿度呈显著正相关,辽东栎与2月和5月降水量、5月相对湿度呈显著正相关;所有树种均与当年5—7月标准化降水蒸散指数(SPEI)呈显著正相关。华北落叶松是干旱耐受性最弱的树种,径向生长在所选极端干旱事件中(1994年、2001—2002年和2007年)下降幅度最大(46.6%～69.6%),抵抗力(0.534、0.304、0.530)和弹性(0.686、0.570、0.753)显著低于辽东栎和油松,辽东栎在2007年抵抗力显著高于油松,弹性无显著差异。生长季持续的高温或降水减少引起的极端干旱是树木径向生长下降的主要原因,树种间各异的生理生态策略是干旱耐受性差异的可能原因。研究结果可为未来造林树种选择和森林管护措施制定提供新依据,以在气候压力持续增加背景下维持森林生态系统功能和服务。     

川西北高寒草地3种主要植物的生长及物质分配对温度升高的响应

在野外自然条件下采用开顶式生长室模拟增温的方法, 研究了增温对川西北高寒草地3种主要植物(单子叶草本植物垂穗披碱草(Elymus nutans)和双子叶草本植物尼泊尔酸模(Rumex acetosa)和鹅绒委陵菜(Potentilla anserina))的生长及物质分配的影响。研究结果表明, 增温对3种植物的生长产生了显著影响, 垂穗披碱草和尼泊尔酸模的比叶面积和生物量积累在增温后显著增加, 而鹅绒委陵菜在增温后显著减少。在各组分中, 增温处理使尼泊尔酸模的叶生物量显著增加, 根生物量却显著下降, 而鹅绒委陵菜叶和茎的生物量在增温后显著减少, 根生物量却显著增加。增温对尼泊尔酸模各组分的养分含量产生了显著影响, 其中, 根部碳含量在增温后显著增加, 而氮含量在增温后显著减少。增温对尼泊尔酸模和鹅绒委陵菜的生物量在各组分中的分配产生了显著影响, 增温显著增加了尼泊尔酸模的叶重比(LMR)、根重比(RMR)和地下生物量/地上生物量(R/S), 而茎重比(SMR)在增温后却显著降低; 增温显著增加了鹅绒委陵菜的RMR和R/S, 而SMR和LMR在增温后却显著降低。增温对尼泊尔酸模和鹅绒委陵菜各组分中的碳、氮分配产生了显著影响, 增温显著增加了碳、氮在尼泊尔酸模叶片的分配比例, 并且使尼泊尔酸模根部的碳分配比例也显著增加, 而茎部的碳、氮分配比例却显著减少; 增温显著减少了碳在鹅绒委陵菜叶片的分配比例, 而根部的碳、氮分配比例却显著增加。     

温度对川西亚高山3种森林土壤氮矿化的影响

川西亚高山森林群落土壤氮循环对全球气候变化非常敏感。采用室内培养法,研究川西3个森林群落(天然针叶林、云杉人工林和桦木次生林)土壤有机层和矿质土壤层无机氮含量在两个培养温度(20℃和10℃)下4周内动态变化。结果表明:培养4周后,在20℃培养条件下天然针叶林、云杉人工林和桦木次生林硝态氮含量比在10℃培养条件下分别高出104.32%、52.11%和25.57%;而铵态氮含量仅高出10.18%、24.06%和44.82%。有机层土壤氨化速率、硝化速率和净氮矿化速率大多表现为20℃显著高于10℃;相反,温度对矿质土壤层氮转化速率影响大多不显著。此外,天然林土壤净氨化速率、硝化速率和净氮矿化速率均高于桦木次生林和云杉人工林。实验期间,3个森林群落土壤净硝化速率20℃比10℃高79.03%—128.89%,而净氨化速率仅高37.81%—63.33%。综上所述,温度变化对川西亚高山森林土壤氮矿化具有显著影响,而温度效应因森林类型、土壤层次和氮形态而不同。与矿质土壤层相比,土壤有机层氮矿化对温度变化更为敏感。     

Asymmetric effects of daytime and nighttime warming on alpine treeline recruitment

Trees at their upper range limits are highly sensitive to climate change, and thus alpine treelines worldwide have changed their recruitment patterns in response to climate warming. However, previous studies focused only on daily mean temperature, neglecting the asymmetric influences of daytime and nighttime warming on recruitments in alpine treelines. Here, based on the compiled dataset of tree recruitment series from 172 alpine treelines across the Northern Hemisphere, we quantified and compared the different effects of daytime and nighttime warming on treeline recruitment using four indices of temperature sensitivity, and assessed the responses of treeline recruitment to warming-induced drought stress. Our analyses demonstrated that even in different environmental regions, both daytime and nighttime warming could significantly promote treeline recruitment, and however, treeline recruitment was much more sensitive to nighttime warming than to daytime warming, which could be attributable to the presence of drought stress. The increasing drought stress primarily driven by daytime warming rather than by nighttime warming would likely constrain the responses of treeline recruitment to daytime warming. Our findings provided compelling evidence that nighttime warming rather than daytime warming could play a primary role in promoting the recruitment in alpine treelines, which was related to the daytime warming-induced drought stress. Thus, daytime and nighttime warming should be considered separately to improve future projections of global change impacts across alpine ecosystems.     

四川西部蝇类物候的研究

四川西部蝇类物候的研究冯炎（四川省雅安地区卫生防疫站,６２５０００）ＳｔｕｄｉｅｓｏｆＰｈｅｎｏｌｏｇｙｏｆＣａｌｙｔｒａｔａｅＦｌｉｅｓｉｎＷｅｓｔｅｒｎＳｉｃｈｕａｎ,Ｃｈｉｎａ．ＦｅｎｇＹａｎ（ＨｙｇｉｅｎｉｃａｎｄＡｎｔｉｅｐｉｄｅｍｉｃ...     

春季辽宁西北部主要绿化树种根叶抗旱生理性状评价

对辽宁西北部主要绿化树种杨树、榆树、丁香和山杏的抗旱生理性状进行研究,分析春季干旱胁迫下4个树种叶片与根系生理性状间的关系,采用隶属函数法和灰色关联度法对其抗旱性进行评价.结果表明: 渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量、抗氧化酶——超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及丙二醛含量在4个树种及不同器官(叶片与根系)中均存在显著差异.4个树种平均隶属函数值在叶片中的顺序为榆树(0.673)>丁香(0.412)>杨树(0.346)>山杏(0.245),在根系中的顺序为杨树(0.558)>丁香(0.552)>山杏(0.383)>榆树(0.315);杨树、丁香和山杏叶片平均隶属函数值小于根系,而在榆树叶片中大于根系.各项生理指标与抗旱性的关联顺序在叶片中表现为丙二醛>SOD>CAT>可溶性蛋白>脯氨酸>可溶性糖>POD,在根系中为丙二醛>可溶性蛋白>可溶性糖>CAT>POD>脯氨酸>SOD.4个树种的叶片和根系中抗旱能力不同,各抗旱指标在叶片与根系中的作用不同,对不同树种的不同器官应该采取不同的管护措施.