川西亚高山林线岷江冷杉和红杉对气候变化的响应

为揭示川西亚高山林线优势树种岷江冷杉（Abies fargesii var.faxoniana）和红杉（Larix potaninii）径向生长对气候变化的响应差异。通过树木年轮生态学的方法,研究了岷江冷杉和红杉径向生长与年均温的分异现象、生长衰退以及应对严重干旱事件的抵抗力和恢复力稳定性,并结合限制岷江冷杉和红杉径向生长的主要气候因素进行了分析。结果表明：（1）温度是限制林线岷江冷杉径向生长的主要气候因素,而限制红杉径向生长的主要气候因素是降水;（2）岷江冷杉的径向生长与年平均温度的变化趋势一致,红杉在20世纪90年代后径向生长呈现出下降的趋势,与年均温的升高出现分异;（3）1800-2019年间,岷江冷杉出现生长衰退2次,红杉出现生长衰退5次,相同的时间内,红杉的衰退频率高于岷江冷杉;（4）岷江冷杉对严重干旱事件的恢复力相比升温前有所增强,抵抗力相比升温前下降明显,红杉对严重干旱事件的抵抗力和恢复力相比升温前均呈现出下降的趋势。可为川西亚高山林线的植被动态变化预测和历史区域气候重建提供参考。     

岷江上游林线附近岷江冷杉种群的生存分析

岷江冷杉 (Abiesfaxoniana) 林是青藏高原东南缘亚高山暗针叶林的主要类型之一, 在岷江上游地区, 岷江冷杉林一般在 2 80 0~ 380 0m之间呈带状分布并且在阴坡形成林线。为了对岷江上游林线地段的岷江冷杉种群进行生存分析, 在岷江上游林线附近弓杠岭 (33°0 2′39″N, 10 3°4 3′11″E) 设置了 10个样地, 使用侧生轮枝计数或WinDENDRO系统对个体年龄进行确定。调查数据经匀滑技术处理, 编制了岷江冷杉种群特定时间生命表, 绘制了岷江冷杉种群的存活曲线、死亡率曲线和消失率曲线。结果表明:1) 岷江上游林线地段岷江冷杉种群存活曲线趋于Deevey_Ⅲ型。 2) 林线地段岷江冷杉种群生存率呈单调下降趋势, 生存率下降趋势前期高于后期, 说明岷江冷杉种群幼苗死亡率高, 种群后期比较稳定。3) 林线地段岷江冷杉林整个生长期中出现了两个死亡高峰期, 一个出现在幼苗向幼树过渡时期 (0~ 4 0年), 另一个出现在中龄时期 (180年) 。岷江上游林线地段岷江冷杉种群幼苗死亡率较高的原因可能和林线地段的温度较低、积雪厚度、风向、水分等环境条件有关。     

阈值温度和积温对川西高原林线岷江冷杉径向生长的影响

高山林线的形成机理一直是高山生态学讨论的一个焦点问题,其中林线树木生长的阈值温度一直是研究热点。利用川西高原九寨沟弓杠岭林线岷江冷杉(Abies faxoniana)树木径向生长数据,通过树轮宽度-气候因子关系分析,探讨阈值温度和积温对林线岷江冷杉径向生长的影响。结果表明:林线岷江冷杉径向生长主要受到温度限制,其中林线岷江冷杉径向生长与当年生长季(7、8和9月)、冬季(12、1和2)及上一年9、10月温度显著正相关(P0.05),但与降水的相关性较弱。林线岷江冷杉径向生长与不同起始温度的初日负相关,与不同起始温度的终日正相关,且与9.5℃阈值温度的初日负相关最强(P0.05),与6.5℃阈值温度的终日正相关最强(P0.05)。林线岷江冷杉径向生长还与7—9.5℃的积温及9.5℃持续天数显著正相关(P0.05),说明7—9.5℃可能是形成层活动的阈值温度,尤其7℃可能是林线岷江冷杉生长的起始温度。林线岷江冷杉生长期从4月中旬开始到10月初结束,随着1980年后温度的显著升高,生长期活动积温开始增加,生长期初日提前(4.6d/10a,r~2=0.19,P=0.01),生长期终日延后(1.8 d/10a),使得生长期延长(6.4 d/10a),进而对林线岷江冷杉径向生长有显著的促进作用。未来气候变暖可能会使川西林线树木生长增加,林线可能会上移。     

短期围栏封育后再利用对草地植物群落的影响

短期围栏封育后再适度利用是当前生态治理工程中使用较多的草地恢复措施,明确其实施效果对后续生态工程的优化调整具有重要意义。目前关于围栏封育和放牧对草地影响的研究较为丰富,但鲜有研究探讨短期围栏封育后再利用对草地的长期影响。以京津风沙源工程2002—2005年间在锡林郭勒地区实施的围栏封育地块为研究对象,通过配对采样调查和遥感数据分析,开展围栏封育期和重新放牧利用期连续近20年的草地植物群落变化研究。结果表明,草地植被高度、覆盖度和地上生物量在3年的围栏封育期内迅速增加,重新放牧利用后这些指标虽有所下降但仍显著高于持续放牧草地,并最终达到稳定状态。2002—2020年间短期围栏封育后再利用地块的植被覆盖度(FVC)整体上呈不显著的增加趋势、净初级生产力(NPP)呈显著增加趋势,FVC和NPP呈增加趋势的地块比例在温性草甸草原区、温性荒漠草原区和温性草原区依次减少。总的来说,3年的围栏封育后再放牧利用对草地植物群落具有一定的恢复作用。     

林窗对岷江冷杉幼苗生存过程的影响

岷江冷杉林是我国西南亚高山暗针叶林的主体之一,其健康的种群动态和更新策略在维持长江上游生态安全方面具有重要意义。为了解岷江冷杉更新过程中林窗对幼苗种群动态的影响,通过调查林窗内和林下岷江冷杉更新幼苗的存活情况,采用数量分析方法研究了幼苗的年龄结构和动态特征。结果表明:林窗内和林下岷江冷杉幼苗的年龄结构金字塔均为两头小中间大的纺锤型,存活曲线均为DeeveyⅡ,生命期望以1龄级的最高、林下种群的高于林窗种群。幼苗的死亡率、消失率、累计死亡率和危险率均随龄级的增加而增大,生存率和死亡密度随龄级的增加而减小;岷江冷杉幼苗种群的数量化动态指数Vpi=0.1059,为增长型种群,在外界随机事件干扰时也可持续增长,尤以林窗种群抵御随机干扰、持续增长的特点更为突出;岷江冷杉幼苗种群的周期波动主要受基波控制,林窗种群在9龄级和11龄级处的波动还受谐波的影响。林窗扩大了岷江冷杉更新幼苗的数量规模、提高了种群抵御外界随机干扰的能力。因此,在岷江冷杉林更新管理中,应高度重视林窗的作用。     

岷江冷杉林线交错带的植冠三维结构

卧龙自然保护区巴郎山岷江冷杉林线交错带植冠三维结构定量分析表明：植冠明显地分化成两个叶层,两叶层间有１．４ｍ的无叶植冠区。以岷江冷杉、大叶金顶杜鹃和红毛花楸为优势,构成了林线植冠的主要成分。植冠深度较小的为低矮灌木种类,深度最大的是乔木层树种。林线植冠的物种组成较丰富,每个垂直取样冠层平均有２个以上物种。林线的植冠空间占有率最高的是高大的星毛杜鹃,其次是岷江冷杉,但植冠高度以蜕江冷杉最高,故林线交错带林相以蜕江冷杉为优势。物种的盖度与单位面积的植冠体积间有较好的线性关系,物种的植冠体积大致可用其盖度值乘以系数１．２１来计算。     

岷江冷杉林林窗小气候及其对不同龄级岷江冷杉幼苗生长的影响

对川西亚高山原始岷江冷杉(Abies faxoniana)林林窗内和林冠下小气候及岷江冷杉幼苗生长和生物量进行了两个生长季的连续观测。结果表明:6月林窗内与林冠下太阳辐射的日积累量没有显著性差异,而7~8月的日积累量则有显著性差异。整个生长季节,林窗内太阳辐射的平均积累量为8.10×MJ·m^-2,而林冠下太阳辐射的平均积累量为5.02×MJ·m^-2,两个位点太阳辐射积累量的显著差异主要来自7~8月日积累量的不同;林窗内5和15 cm层土壤的日平均温度比林冠下相应深度分别高2.1和2.7℃,差异显著。林窗内和林冠下3~8年岷江冷杉幼苗高增长率分别为1.2±0.3 cm·a^-1和1.1±0.3 cm·a^-1,差异不显著;9~20年岷江冷杉幼苗高增长率分别为6.2±2.4 cm·a^-1和3.0±0.9 cm·a^-1,差异显著。林窗内岷江冷杉幼苗根、主茎和总生物量与林冠下幼苗根、主茎和总生物量没有显著差异。不同年龄的岷江冷杉幼苗叶和侧枝生物量积累对林窗微环境的响应不同。     

模拟增温和功能群去除对岷江冷杉幼苗存活和生长的影响

通过模拟增温和功能群去除试验,研究不同功能群的草本植物在岷江冷杉幼苗更新定植过程的作用,分析其在温度升高条件下生理指标的变化.结果表明:增温提高了岷江冷杉幼苗的存活率和植物体内非结构性碳水化合物含量,但抑制了幼苗的生长和根冠比.岷江冷杉幼苗的非结构性碳水化合物含量,尤其是可溶性糖含量与存活率呈显著正相关.不增温处理中,草本植物降低了幼苗的存活率,促进幼苗的株高生长和地上生物量积累,禾本科植物和杂类草抑制了幼苗根系生长和地下生物量的积累;增温处理中,杂类草的存在提高了幼苗的存活率,莎草科则显著抑制了幼苗根系生长和地下生物量的积累,禾本科植物和杂类草抑制了幼苗的高生长和地上生物量积累.模拟增温提高了林线树种岷江冷杉幼苗的存活率,但使其面临来自草本植物更剧烈的竞争,抑制其生长.     

长期模拟增温对岷江冷杉幼苗生长与生物量分配的影响

川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分,也是研究全球变化对森林生态系统影响的重要组成。长期模拟增温对川西亚高山森林树木的生长、物质积累及其分配格局的影响至今鲜有报道。以川西亚高山针叶林优势种岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗为研究对象,采用控制环境生长室模拟增温的方法,研究了模拟增温对岷江冷杉幼苗生长、物质积累及其分配格局的影响。结果表明,模拟增温(2.2±0.2)℃处理65个月后,岷江冷杉幼苗基径、株高、单株叶面积和比叶面积(SLA)均显著增加,比叶重(LMA)显著下降。增温对岷江冷杉幼苗的茎、侧枝、叶和总生物量具有显著的促进作用,对根生物量没有显著影响。岷江冷杉幼苗的叶重比(LMR)下降、枝重比(SMR)增加、根重比(RMR)无显著变化。长期增温能显著促进岷江冷杉幼苗的生长和物质积累,改变生物量分配格局,促使叶片物质向茎转移,降低光合物质投入。     

甘南高山林线岷江冷杉—杜鹃种群结构与动态

高山林线是一种典型的生态交错带,是对气候反映最敏感的地区之一。甘肃南部高山林线区域主要以原始岷江冷杉种群和杜鹃种群为优势种,通过对岷江冷杉和杜鹃种群建立静态生命表,绘制存活曲线描述其结构特征,利用种群数量动态预测时间序列分析定量研究未来的发展趋势。结果显示:(1)岷江冷杉种群幼苗比较丰富,能很好的维持种群个体的自疏死亡,存活曲线呈Deevey-Ⅲ型;杜鹃种群幼苗缺乏,存活曲线趋向于Deevey-Ⅰ型;死亡曲线和危险率曲线都随着龄级的增加而增加,杜鹃种群的死亡率在各个龄级一直大于岷江冷杉种群,危险率在Ⅱ龄级以后杜鹃种群也始终大于岷江冷杉种群。(2)岷江冷杉种群结构动态变化指数Vpi大于修正后的种群结构动态变化指数V′pi且大于0,而杜鹃种群结构动态变化指数Vpi小于修正后的种群结构动态变化指数V′pi且小于0,则岷江冷杉种群属于增长型,杜鹃种群属于衰退型,岷江冷杉、杜鹃随机干扰极大值分别为0.027、0.011,说明二者对外界干扰均比较敏感。(3)杜鹃种群时间序列预测为前期幼苗比较缺乏,中期稳定,后期衰退的动态特征,而岷江冷杉种群表现出各龄级时间变化较小,幼苗个体数较多,种群为稳定增长型,岷江冷杉更能适应甘肃南部高山林线区域当前环境。     

川西林线交错带岷江冷杉幼苗异龄叶形态对长期模拟增温的响应

全球气候变暖对高纬度、高海拔地区的植物形态产生强烈影响。川西林线交错带是青藏高原东部高寒生态系统的重要组成部分,对全球变化极度敏感。以川西林线交错带岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗异龄叶为对象,采用原位开顶式生长室(Open-top chamber,OTCs)模拟增温,研究了长期模拟增温下岷江冷杉幼苗异龄叶片叶长、叶厚等叶形态的响应,采用表型可塑性指数和变异系数对叶形态的可塑性进行分析。结果表明:增温限制岷江冷杉幼苗叶片的增长、增宽和叶面积、体积的扩大,使叶长、叶宽、叶面积、叶体积分别较对照减小12.77%、11.86%、17.76%、11.49%;增温促进叶片厚度的增加,较对照增加7.27%;除叶长宽比外,增温对其余叶形态均产生显著影响(P0.05)。叶形态对模拟增温的响应具有显著的年龄差异(P0.05)。温度、叶龄的交互效应对叶长和叶面积影响显著(P0.05),对叶宽和叶厚影响不显著(P0.05)。两种表型可塑性分析结果表明,除1 a叶叶长外,增温不同程度增大各叶形态可塑性。长期增温使冷杉幼苗叶片有旱生倾向且形态值更发散。研究提供了岷江冷杉幼苗叶片对长期增温的差异性响应证据,为评估青藏高原东缘优势植物对响应气候变暖提供了基础数据和理论参考。     

长期增温对树线交错带岷江冷杉幼苗异龄叶大小与出叶强度关系的影响

全球气候变暖强烈影响树线交错带植物的生活史策略,异龄叶大小-出叶强度权衡关系是常绿植物生活史策略的重要内容。以川西树线交错带的岷江冷杉（Abies faxoniana）幼苗为例,研究气候变暖对异龄叶大小与出叶强度关系的影响。通过开顶箱（Open-top chamber, OTC）对川西王朗自然保护区树线交错带的岷江冷杉进行模拟增温,采用标准化主轴估计（Standardized major axis estimation, SMA）方法研究了叶大小（单叶质量、单叶面积）与出叶强度（基于茎生物量、茎体积）间异速生长关系对长期增温的响应及其年际变化。结果表明：使用不同参数表征叶大小与出叶强度得到的结果存在差异;多年生小枝上存在单叶质量-出叶强度的负等速权衡关系,共同主轴随小枝年龄增加而向下漂移;长期增温并不影响单叶质量与出叶强度的异速生长关系,不同年龄小枝的异速生长常数对增温具有差异性响应。增温处理中当年生小枝在相同单叶质量下的出叶强度更低,以换取叶片总数的增加,使小枝具有更大的可塑性而适应增温。本研究提供了岷江冷杉幼苗协调异龄叶大小与出叶强度从而适应长期增温的证据,为评估树木生长随气候变化而加速提供了理论参考。     

四川省岷江冷杉对气候变化的响应及其潜在分布格局

四川省是我国气候变化的敏感区之一,区域气候的暖干化趋势严重影响植物物种组成与分布。岷江冷杉(Abies faxoniana)作为我国特有种,其分布的动态变化对气候变化具有十分重要的指示作用。基于现有岷江冷杉分布数据、气候、土壤、地形等环境因子,运用最大熵模型(MaxEnt)预测当代气候条件下岷江冷杉潜在分布区,并分析未来时期(2050s和2070s)不同气候变化情景下(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)岷江冷杉潜在适生分布区,筛选影响岷江冷杉分布的主导环境因子及阈值,探讨岷江冷杉分布对气候变化的响应机制。结果表明：(1)当前岷江冷杉的高适生区集中分布于岷江流域上游地区,在未来两个时期岷江冷杉潜在中、高适生区的面积较当代气候条件下适生区面积均有所增加,且适生区总体向四川南部扩张,北部适宜生境丧失。(2)岷江冷杉潜在中适生区在低排放浓度下(RCP2.6)面积占比最高,而潜在高适生区在高排放浓度下(RCP8.5)的面积占比最高。(3)影响岷江冷杉分布的主要环境因子分别是：降水季节性变异系数、气温年变化幅度、年降水量和海拔(累计贡献>70%)。适宜岷江冷杉潜在分布的环境条件是气温...     

林窗对岷江冷杉更新幼苗根系生物量积累与分配的影响

林窗对更新幼苗生物量积累和分配的影响在种群恢复中具有重要作用,尤其是暗针叶林更为突出。以川西亚高山岷江冷杉原始林林窗、林下的岷江冷杉更新幼苗为对象,研究其粗根和细根生物量的积累与分配过程及其异速生长关系。结果表明：随着岷江冷杉幼苗的生长,粗根、细根生物量均不断积累,但根系生物量中分配到粗根的比例逐渐增加、分配到细根的比例逐渐减少,粗根-细根间生物量的异速生长指数由等速生长转变为异速生长。林窗幼苗的细根生物量、粗根生物量和总根生物量中位数均小于林下幼苗,细根生物量分配比例大于林下幼苗;林窗还显著影响细根、粗根生物量随基径增粗的积累与分配过程,细根生物量分配比例随基径增粗的降幅大于林下幼苗;但林窗对粗根-细根生物量间的异速生长指数影响不显著。说明林窗干扰改变了岷江冷杉更新幼苗地下资源的分配方式,优化了资源配置。     

贡嘎山雅家埂峨眉冷杉林线种群的时空动态

通过对贡嘎山雅家埂峨眉冷杉种群林线附近6个3000 m2样地(阴阳坡各3个)中峨眉冷杉(Abies fabri Craib)种群的定位调查,分析了过去100a间该区峨眉冷杉种群的时间-空间动态。结果表明:1)雅家埂林线附近峨眉冷杉种群密度在过去100 a(主要是近50 a)有显著的升高,但树线的海拔位置并无明显的爬升;2)阴阳坡林线格局存在显著的坡向分异:阴坡林线和树线的海拔高度显著高于阳坡(分别比阳坡高152.5 m和135.8 m),阳坡林线附近峨眉冷杉早期的生长速率在大于阴坡,但后期的生长速率却低于阴坡;3)热量(温度)控制假说不能完全解释雅家埂目前的树线格局,除气候因素之外,其它因素也限制了雅家梗地区树线位置的变化。     

江西南风面濒危植物资源冷杉生存状况及所在群落特征

资源冷杉是国家一级保护植物、中国特有种,呈极度濒危状态。采用样地调查法对江西南风面无人为干扰的原始森林资源冷杉所在群落特征进行研究,结果表明:调查群落共有维管植物68种,隶属34科47属; 含属种较多的科有杜鹃花科(2属8种)、山茶科(4属6种)、冬青科(1属6种)、樟科(2属5种)、壳斗科(3属4种),占总种数的42.0%; 热带性质的属共占非世界属总数的46.5%,温带性质的属共占48.8%,中国特有分布的属占4.7%; 古老的残遗属和亚热带山地的表征属占有极大的优势。群落乔木层可分为4层,第一亚层和第二亚层的优势种有资源冷杉、南方铁杉、南方红豆杉和多脉青冈等。调查的资源冷杉种群目前处于相对稳定的状态,所在群落是该地区的顶极群落。     

藏东南急尖长苞冷杉群落空间点格局分析及其时空动态

为探究藏东南色季拉山急尖长苞冷杉（Abies georgei var.smithii）群落的空间分布格局及其时空动态,在急尖长苞冷杉纯林中设置1个1 hm²的固定样地,记录样地内所有高度>2 m的急尖长苞冷杉的年龄、胸径、冠幅和坐标等指标。根据径级分布分析种群的径级结构,采用点格局分析方法对种群的空间格局进行分析。结果显示：（1）急尖长苞冷杉的径级分布为倒"J"型,结构稳定,自然更新良好。（2）成树在各个时期和不同尺度上都呈随机分布;幼树在1891年之后的各个时期在小尺度（2 m）上呈聚集分布,1981-2012年在1-41 m尺度上陆续出现聚集分布;幼苗在1861-1920年在小尺度（1-2 m）上呈聚集分布,1951-1980年出现聚集分布的尺度范围最大（1-35 m、41 m和48 m）。（3）在不同时期中,不同年龄组树木之间几乎都呈正关联或无关联;成树和幼树随时间推移从无关联到在各个尺度上陆续出现正关联的变化;成树和幼苗随时间呈无关联、中大尺度（32-35 m、44 m和49 m）正关联和无关联的变化;幼苗和幼树呈现从无关联转变为小尺度（8 m）正关联和小、中尺度（1-30 m）正关联的变化。研究结果表明：成树在小尺度上对幼龄树存在一定的抑制,但在较大尺度是促进的。1951-1980年样地中的幼苗数量大量增加,随后30年幼树的数量因幼苗长大也有增加,这在一定程度上增大了竞争。但总体来看急尖长苞冷杉群落在演替过程中具有种内促进作用。