帽儿山地区兴安落叶松人工林树木年轮气候学研究

通过帽儿山兴安落叶松（Larix gmelinii）人工林树木年轮样本和气象资料,对该地区兴安落叶松进行了树木年轮气候学研究,结果表明：过去50年年均温度上升达到了显著水平（p<0.05）,平均温度每10年约上升0.4℃,年平均最高气温每10年约上升0.3℃,年平均最低气温每10年约上升0.5℃,但是年降水量随着年份变化不显著（p>0.05）。从月均温度来看,所有月份均出现明显上升趋势,其中冬季2月份温度上升最为明显,达到0.9~1℃/10年,而夏季（6~8月）上升的较小,达到0.2~0.7℃/10年;多数月份降雨量随年龄变化不显著（p>0.05）。在这一气候变暖过程中,早材及总年轮宽度生长随着夏季（6~7月）温度上升而下降,春季(5月)温度的升高而升高,晚材随着秋季（9月）温度上升而增加,导致在年水平上,年轮生长随着年均温的变化不显著（p>0.05）。降雨量在未来气候变化过程中,没有稳定的变化趋势,但是对年轮影响明显,在年水平上,早材与年轮的生长均受降水量的影响较大(p<0.05)。如果未来东北地区气候变暖趋势明显,而降水量变化不明显,春季和秋季温度升高导致的年轮生长增加会被夏季过高温度抑制年轮生长所抵消,因此,落叶松林径向生长受到的影响可能不大。     

樟子松树轮δ13C的年内变化特征及其对气候要素的响应

对大兴安岭北部两株樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)树轮样品的年内稳定碳同位素比率(δ13C)进行测定,结果表明:樟子松树轮年内δ13C值在不同生长阶段总体表现出每年生长季中期最高、早期次之、晚期最低的变化特征.δ13C的年内变化趋势在幼龄期至速生期变化剧烈,成熟期至衰老期相对平缓.从幼龄期至衰老期的整个生长阶段,同时期年内δ13C的变动幅度基本为晚材大于早材.幼龄期年内晚材的δ13C一直明显高于早材,而成熟期年内早晚材δ13C的差别逐渐减小,至衰老期年内晚材δ13C已低于早材且无显著差别.树轮δ13C的年内变化主要体现在生长季中后期,即早晚材之间的过渡段至晚材.年内不同时段的d13C序列与同时段的宽度去除生长趋势序列(去趋势序列)之间的相关性随生长季节的推移而逐渐降低.当年早材宽度与前一年晚材宽度显著正相关,当年早材δ13C序列与前一年晚材宽度和当年早材宽度的去趋势合并序列呈现较显著的负相关性,与前一年晚材δ13C序列或宽度去趋势序列之间均未表现出显著的相关性.分析结果表明:早材的形成很可能来源于前一年光合作用的产物,在利用树轮年内不同材质宽度或δ13C序列进行气候环境重建时需要考虑这一点.年内早材、过渡段和晚材三个时段的δ13C分别对应于4月下旬至6月中旬土壤湿度较大、温度上升较快的时期,6月下旬至7月中旬降水增加、温度达到最高而相对湿度降低的时期,以及7月下旬至9月中旬降水增加、温度下降而相对湿度较大的时期.     

基于红松树轮重建小兴安岭南麓过去140年6月份平均温度变化

基于建立的小兴安岭南麓红松树轮宽度标准年表,分析红松径向生长与该地区温度和降水间的关系以及1982年升温突变对此相关性的影响。结果表明：6月平均温度与树轮宽度年表在变暖前后始终呈极显著负相关,是该地区红松径向生长的主要限制因子。基于此构建的区域1843—1982年6月平均温度重建方程稳定可靠。重建温度序列的偏暖时期和偏冷时期分别持续7年和29年,偏暖时段为1915—1921年,偏冷时段为1880—1891年和1932—1948年。小波分析结果显示6月平均温度存在2—7a周期变化。空间相关分析结果表明重建温度序列能很好的代表小兴安岭南麓及附近区域的温度变化。本研究拓展了研究区现有的气候数据,可为掌握小兴安岭气候变化规律和科学预测未来气候提供数据支撑。     

近144年来秦岭太白山林线区3-6月平均气温的重建

秦岭太白山林线植被因海拔较高且受人为扰动较轻,对气候变化的响应尤为敏感,为获取过去气候变化信息提供了可靠代用资源。然而,结合树木年代学方法及Arcgis空间插值功能进行秦岭林线气候变化重建的工作至今仍处于空白。利用采自太白山林线地带太白红杉(Larix chinensis)所建立的树轮宽度资料,与提取自太白山保护区气温栅格数据中的采样点位置气象数据进行相关分析。结果表明,太白红杉与3—6月平均气温相关性最显著,采用线性回归建立了两者的拟合模型,剔除重建方程中的1997、1998年之后,方差解释量达57.2%(调整自由度后为55.5%);重建气温序列显示偏冷时段平均跨度(16年)较偏暖时段平均跨度(10.8年)长,偏冷时段有:1870—1881年、1903—1918年和1977—1996年;偏暖的时段有:1882—1892年、1919—1929年和1997—2013年;在1931—1978年这一时期,气温相对稳定,1988年之后升温强烈;周期分析显示近144年以来3—6月气温存在22—31 a,18—22 a以及10—13 a的3个振荡周期,可能与大尺度气候驱动及太阳活动存在联系。以上结果均得到历史记录以及周边重建结果的支持。     

基于油松树轮重建晋东南地区近296年来1—6月降水变化

区域历史气候变化研究受观测数据限制,不利于认识长时间尺度上气候变化情况。本研究采用山西省东南部油松树轮样芯,建立采样区树轮年表,分析降水变化与树轮宽度年表之间的关联。结果表明: 树轮差值年表(RES)与1—6月的降水量变化有较好的相关性,(r=0.636,n=59,P<0.01)。采用线性回归方法分析山西省东南部区域1724—2019年1—6月的降水重建序列,方差解释量为40.4%,经检验重建方程稳定可靠。对降水重建序列特征分析表明,1724—2019年存在10个极端干旱年和6个极端湿润年,经历了6次干旱期(1742—1771、1830—1848、1872—1894、1917—1945、1961—1981和1990—2019年)、4次湿润期(1727—1741、1772—1829、1849—1871和1895—1916年)。最长干旱期为1742—1771、1990—2019年,最长湿润期为1772—1829年。对于过去296年,降水变化序列存在2.3、3.2～3.3、3.7～3.8、6.3～6.7和8.3～8.7年周期变化特征,其中2.3年的周期与“准两年脉动”周期重合,3.2～3.3、3.7～3.8和6.3～6.7年的周期可能与厄尔尼诺和南方涛动的变化存在一定关系。空间相关分析表明,重建降水序列能够较好地代表研究区域范围的降水变化。     

基于油松树轮重建陕西省镇安县165年以来3—4月平均最高气温

采集木王国家森林公园的油松树轮样芯,建立树轮宽度标准化年表(STD),与镇安气象站的气候因子进行相关分析,利用线性回归分析重建了镇安县1853—2017年(165年)3—4月平均最高气温。结果表明: 树轮序列与3—4月平均最高气温相关性最大(r=0.596,n=60,P<0.01)。3—4月平均最高气温重建方程的方差解释量为33.2%,重建方程稳定可靠,结果可信。重建序列中偏暖年份出现25次,偏冷年份出现29次,偏暖年份较多地伴随着洪涝事件,偏冷年份较多地伴随着干旱事件。重建序列存在明显的冷暖变化,存在2个偏冷时期(1902—1917年、1953—2000年)、4个偏暖时期(1868—1892年、1917—1937年、1941—1953年、2001—2012年)。重建序列有明显的2～7、8～15、18～28、75～96、100～125年周期变化特征,其中准113、88、22年的周期变化分别为时段内的第一、第二及第三主周期,这些周期性变化可能与太阳活动、季风和厄尔尼诺-南方涛动的变化存在一定的关系。     

油松树轮指示的秦岭中部过去194年5—7月NDVI变化

由于归一化差异植被指数(NDVI)观测记录较短,对长时间尺度的NDVI变化研究较少,限制了我们对于全球变暖背景下气候驱动的植被生产力变化及其影响的理解。本研究利用陕西秦岭中部油松树轮样本建立区域树轮宽度指数年表,基于秦岭中部区域年表与5—7月NDVI的较高相关(r=0.624,P<0.01,n=34),利用线性回归模型重建秦岭中部1825—2018年5—7月NDVI变化,方差解释量为38.9%。空间分析表明,重建序列能够较好代表研究区范围内NDVI变化。重建序列表明,秦岭中部过去近194年经历了6个高值期和5个低值期,其中2006—2018年植被生长最好,即在最近的升温停滞期,秦岭中部植被生长呈显著恢复性生长。NDVI低值期与研究区区域干旱事件有着良好的对应关系。小波分析表明,重建序列存在2～4、12～16年准周期。SEA分析表明,重建序列在厄尔尼诺年出现显著下降,而在拉尼娜年事件发生后第1年至第3年出现显著上升。预测油松生长在SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下会略微上升。     

基于雪岭云杉树轮宽度重建过去339年天山中部巴音布鲁克地区夏季NDVI

归一化差异植被指数(NDVI)被广泛应用于植被研究的各个领域,但由于观测时长较短,难以满足长时间尺度的研究需要。基于巴音布鲁克地区雪岭云杉建立了树轮宽度年表(STD),计算年表和NDVI同气象观测数据的相关系数。结果表明:树轮宽度指数和NDVI均与同时段的气象数据具有显著相关。结合宽度年表与6—8月NDVI间的显著正相关(r=0.7,P＜0.01,n=38),使用回归模型重建了研究区过去339年的夏季(6—8月)NDVI变化序列,在1680—2018年,重建序列有4个高植被覆盖时段(1738—1765、1786—1798、1964—1973和2000—2018年)和5个低植被覆盖时段(1690—1714、1825—1834、1850—1880、1895—1920和1945—1955年)。重建结果也反映了天山中部水文气候。与周边重建的对比显示,当开都河径流量增加,且研究区处于较为潮湿的环境时,植被覆盖相对较高,反之植被覆盖偏低。重建序列的极值也捕捉了历史文献中一系列自然灾害。混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型(HYSPLT)后向轨迹模型和风场分析表明,NDVI异常受到西风带来的降水影响。     

西天目山黄山松阔叶林的冠层干扰与动态推测

根据年龄结构和直径生长图分析研究了浙江省西天目山黄山松阔叶混交林的冠层干扰年表和发展动态。结果表明黄山松在该林地的定居发生在１８６１－１８８０年之间,黄山松定居３０－４０年后,其他阔叶树开妈在林下萌发生长,形成目前的黄山阔叶混交林,该林浆被阔叶叶树取代。     

浙江九龙山自然保护区黄山松种群冰雪灾害干扰及其受灾影响因子分析

2008年1-2月间, 我国南方广大地区遭受了50年一遇的重大冰雪灾害, 对我国南方林区造成了巨大的损害。浙江九龙山国家级自然保护区黄山松(Pinus taiwanensis)人工林也在此次冰雪灾害中遭到重大损失。针对保护区内黄山松人工林种群的地理分布和受灾特点, 沿海拔梯度设置了6 000 m²的具有代表性的样地, 对其受灾情况进行调查, 分析了不同胸径(DBH)、树高、冠幅等林木特征下的黄山松抵御冰雪灾害能力的差异, 并对不同海拔的黄山松受灾情况进行了比较。结果表明: 1) 九龙山黄山松种群受灾严重, 除树干弯曲外, 其他不同受灾类型的植株在种群中均有出现, 且以断冠植株为最多。2) 黄山松对冰雪灾害的抵御能力与林木大小有关, 断大枝和断冠易发生在相对较粗和高的植株当中; 较为细小和低矮的植株则容易被断干和掘根; 冻死植株以幼树居多, 其DBH和树高显著小于其他受灾类型植株。3) 不同冠幅的黄山松植株受灾类型存在很大差异, 冠幅越大, 植株受灾越严重, 掘根和断干在冠幅较大的植株中较为常见。4) 尖削度、树冠相对高度和不均匀程度对黄山松抵御冰雪灾害也具有较大影响, 尖削度小、树冠较高且不均匀的植株受灾较重。5) 海拔较高处黄山松受灾严重, 断干和掘根植株主要分布在825-850 m的高海拔区间内。     

戴云山国家级自然保护区黄山松群落类型与物种多样性分析

采用典型取样法对戴云山国家级自然保护区黄山松(Pinus taiwanensis Hayata)群落的类型和物种多样性进行了分析。以乔木层主要树种的重要值为参考指标,通过系统聚类分析,可将该黄山松群落分为8个群丛类型:黄山松+杉木-乌药-铁芒萁群丛(Assoc.P.taiwanensis+Cunninghamia lanceolata-Lindera aggregate-Dicranopterislinearis);黄山松+多脉青冈-细枝柃-里白群丛(Assoc.P.taiwanensis+Cyclobalanopsis multinervis-Eurya loquaiana-Hicriopteris glauca);黄山松+江南山柳-短尾越桔-铁芒萁群丛(Assoc.P.taiwanensis+Clethra cavaleriei-Vacciniumcarlesii-Dicranopteris linearis);黄山松+甜槠-肿节少穗竹-里白群丛(Assoc.P.taiwanensis+Castanopsis eyrei-Oligostachyum oedogonatum-Hicriopteris glauca);黄山松+吊钟花-短尾越桔-狗脊群丛(Assoc.P.taiwanensis+Enkianthus quinqueflorus-Vaccinium carlesii-Woodwardia japonica);黄山松+华丽杜鹃-短尾越桔-里白群丛(Assoc.P.taiwanensis+Rhododendron farrerae-Vaccinium carlesii-Hicriopteris glauca);黄山松+光叶水青冈-满山红-铁芒萁群丛(Assoc.P.taiwanensis+Fagus lucida-Rhododendron mariesii-Dicranopteris linearis);黄山松-满山红-平颖柳叶箬群丛(Assoc.P.taiwanensis-Rhododendron mariesii-Isachne truncata)。各群丛总体物种丰富度指数和多样性指数总体上呈随海拔升高而降低的趋势,总体均匀度指数Pielou指数和Alatalo指数波动不大。在群落垂直结构上,乔木层、灌木层和草本层物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数有差异;各群丛间乔木层和灌木层的物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数波动较大,草本层这3个指数波动较小且数值上小于前两者。分析结果显示:海拔是决定该黄山松群落多样性差异的主导因子。     

武夷山黄山松群落能量的研究

在生物量,生产力研究的基础上,通过干重热值测定,对黄山松（Ｐｉｎｕｓｔａｉｗａｎｅｎｓｉｓ）群落的能量现存量,能量净固定量及太阳能转化效率进行分析讨论,测定结果表明,（１）黄山松群各组分样品的干重热值具有一定的差异,树皮的干重热值最高,为２２．１４ｋＪ／ｇ,枯根的干重热最低,为１６．２７ｋＪ／ｇ。（２）黄山松群落的能量现存量为３７９８３２．３ｋＪ／ｍ＾２,其中地上部分为２７５４８８．０ｋＪ／ｍ＾２     

Effects of different traveling disturbances on the species diversity in Pinus taiwanensis communities

The effects of different traveling disturbances on the different layers of the Pinus taiwanensis community in Tianzhu Mountain National Forest Park were studied using the diversity indices of species richness index (S), Simpson index (D), Shannon-Wiener index (H) and Pielou evenness index (J). The results showed that the diversity indices of the arbor layer in low disturbance were the highest. Whereas, the diversity indices of the other layers in intermediate disturbance were the highest. The values of S, D, H, and J in low disturbance were 38, 3.0976, 0.9326, and 0.7515. The values of the indices in intermediate disturbance were 44, 3.2519, 0.9421, and 0.8594, higher than those in low disturbed forest, especially in the shrub and herb layers. In the highly disturbed forest, the diversity indices were 34, 3.0095, 0.9289, and 0.7834, lower than those in the intermediately disturbed forest. By comparing the stability of differently disturbed forests with the community dominance index (C), it was clear that the C of the intermediately disturbed forests was the lowest among the three differently disturbed forests. It is proposed that the intermediately disturbed forests can improve the species diversity, but maybe decrease the community stability.     

The Ecological Relation Between Pinus taiwanensis and Fungi in the Process of Ectomycorrhizae Synthesis

The root samples of Pinus taiwanensis from seedlings to large trees of Mt. Huangsban were studied under light microscope(LM) and scanning electron microscope(SEN). It is obvious that ectomycorrhizae from extensively between the pine roots and the fungi. Isolation and pure culture of the samples of sporocarps were carried out, of which six strains were inoculated to the dissinfected seedlings were under laboratory condition. Pisolithus tinctorius was introduced to inoculate the pine seedlings too. Studies on the development of dichotomous mycorrhizae and the early stage of ectomycorrhizae formation were specially emphasized. Three types of the process of hyphae infection and the ontogeny of ectomycorrhizae synthesis, development and subsequent degeneration were described. Some ecological effects of ectomycorrhizae, which increase the growth of pine trees were also mentioned. Finally the authors sugge. st that the success inoculation of Pisolithus tinctorius to the pine trees will offer a new device for the formation and development of the ectomycorrhizae in terms to promote their growth.     

Pre-1930 unstable relationship between climate and tree-ring width of Pinus taiwanensis hayata in southeastern China

Although it has been widely recognized that tree-ring response to climate drivers may change over recent decades, often due to anthropogenic environment changes, there are fewer reports of such changes in earlier pre-warming periods. In this paper we report on the pre-1930 unstable relationship between climate and tree-ring width (TRW) of Pinus taiwanensis Hayata in southeastern China based on reliable long-term temperature data. TRW of P. taiwanensis is strongly controlled by temperatures in two seasons, previous spring to summer (March to August, mainly June to July) and previous winter to current spring (December to March). However, TRW are insensitive to previous spring to summer temperature between 1890 and 1930. Reduced summer temperature variability, changing regimes of spring-summer temperature and precipitation, and complicated tree physiological processes behind the complex growth-climate relationship are the more likely causes of this phenomenon. This study adds to the body of knowledge that lower climate sensitivity of tree rings is not specific to the most recent decades.     

合成革主要化学污染物对黄山松生理生态特性的浓度效应研究

合成革工业生产用溶剂二甲基甲酰胺(DMF)和甲苯(TOL)对中国经济发达地区的森林植被造成严重污染, 亟待探明其对树木生理生态特性的影响。该文研究了不同浓度DMF和TOL对黄山松(Pinus taiwanensis)生理生态特性的影响: 低浓度DMF可使黄山松可溶性总糖和谷胱甘肽含量上升, 随着DMF浓度的升高, 黄山松可溶性总糖含量和总抗氧化能力下降, 可溶性蛋白质和丙二醛(MDA)含量上升, 开始产生毒害效应; TOL浓度较低时可以促进黄山松叶绿素的合成, 随着TOL浓度的上升, 黄山松叶绿素含量开始下降, 不过可溶性总糖、可溶性蛋白的含量开始增高, 总抗氧化能力增强, MDA含量下降, 提示此时黄山松已经受到胁迫; 当TOL升高到一定浓度时, 黄山松叶绿素含量明显减少, 总抗氧化能力减弱, MDA含量上升, 毒害效应开始显现; DMF和TOL合用可能产生一定的拮抗效应, 低浓度时TOL的促进作用受到抑制, 随着污染物浓度的上升, 黄山松所受影响和受DMF影响相似, 不过污染物达到一定浓度时, MDA含量显著升高, 毒害效应比DMF单独使用时明显。结果显示: 尽管黄山松对低浓度化学污染有一定的耐受能力, 但过高浓度的化学污染将对黄山松的健康生长构成威胁。     

嵩山地区油松人工林树轮宽度对气候因子的响应

以河南登封嵩山地区不同坡向的油松人工林为对象,分别建立了跑马岭、峻极峰及区域油松差值年表。结果表明: 跑马岭油松年表的质量高于峻极峰油松年表;跑马岭油松年表和峻极峰油松年表都包含较高的气候信息,都与当年2月平均气温、生长季末期(9—10月)平均气温和平均最高温呈显著正相关,与当年5月的平均最高温呈显著负相关;跑马岭和峻极峰油松径向生长对气候响应有一定的差异,跑马岭油松径向生长主要与3月平均最低温和9月降水量呈显著正相关,而峻极峰与5月降水量和9月平均最低温呈显著正相关;区域油松年表包含了更多的气候信息。利用多元回归分析方法能较好地模拟出油松树轮宽度生长的限制因素是多个月的温度,尤其是当年9月平均气温,这与相关分析结果一致。本研究可以为本地区森林保护和生态建设提供基础服务。