不同去趋势方法对树轮气候信号识别的影响

树木生长受到气候因子、随年龄增长的内在生长趋势、环境干扰和其他扰动信号的影响。目前存在不同的去趋势方法对树木年轮进行去趋势以识别树木生长中的气候信号。以往的研究多基于单个方法识别树轮气候信号,而不同去趋势方法识别的树轮气候信号可能会有一定的差别。为了对比不同去趋势方法对树轮气候信号识别的影响,我们基于国际年轮数据库网站获取中国西部地区68个点的树轮宽度数据,采用最常用的"signal-free"方法（SsfCrn）、线性和负指数函数法（std）、67%样条函数法（spline）、firedman方法、以及基于经验模式分解去趋势方法（EEMD）5种去趋势方法分别建立树轮年表,并对比分析同一地点的不同年表对气候响应的异同。结果表明：不同去趋势方法得到的年表对温度、降水以及相对湿度等气候因素的响应具有明显差异。其中,SsfCrn去趋势方法建立的年表对温度（月平均温、月最低温、月平均最低温）响应中相关最高的样点在所有样点中占比最高;EEMD去趋势方法建立的年表对降水量、相对湿度和月最高温响应中相关最高的样点在所有样点中占比最高;firedman去趋势方法建立的年表对月平均最高温响应中相关最高的样点在所有样点中占比最高。研究结果表明SsfCrn,EEMD和firedman方法在识别树轮气候信号方法具有一定的优势。在不同研究区域中,不同去趋势方法建立的年表对不同气候条件响应有差异,因此选择不同的去趋势方法识别树木生长趋势,分析哪种方法可以更好的反应气候变化对树木生长的影响显得尤为重要。     

不同生境和去趋势方法下的祁连圆柏径向生长对气候的响应

利用青海不同生境祁连圆柏树木年轮样本,采用3种不同去趋势方法建立树轮年表,结合青海30个气象站的气象资料,分析不同生境和去趋势方法下祁连圆柏径向生长对气候的响应差异。结果表明,祁连山区,生长季前期的平均气温是祁连圆柏树木径向生长的主要限制性因子,NEP树轮标准化宽度年表与生长季前期冬季平均气温相关最好;在柴达木盆地,生长季降水量是该地区树木径向生长的限制性因子,SPL树轮年表对生长季降水量相关较好;在青南高原,祁连圆柏径向生长对春季温度响应最为敏感,而SPL年表与春季温度呈现明显的负相关关系,相关系数达-0.606;而在青海东部地区,祁连圆柏树木径向生长对气候的响应总体不显著。位于青海西部和北部的柴达木盆地和祁连山区祁连圆柏径向生长受西风气候的影响显著,尤其是柴达木盆地,其气候受西风主导;而青南高原受西南季风影响更为显著,该地区祁连圆柏径向生长同时受西南季风气候和海拔高度两方面影响;在青海东部,祁连圆柏径向生长受东亚季风影响更为显著。     

不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔雪岭云杉树轮宽度年表对气候的响应

利用新疆东天山高低海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)年轮样本,采用样条函数法、负指数函数法和区域曲线法3种去趋势方法研制树轮宽度标准化年表,通过分析不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔云杉树轮宽度标准化年表特征、年表与气候响应的关系和年表间在不同频域互相关,及其与其它资料对比发现:(1)3种去趋势法对东天山年表质量影响较小,低海拔树轮年表含有更多可靠的气候变化信息。(2)高海拔的雪岭云杉树木径向生长与6—9月平均气温均呈显著正相关,其中标准化树轮年表与7月平均气温相关系数达0.553(P0.01,n=58),夏季温度可能是东天山高海拔雪岭云杉径向生长的主要限制因子;低海拔雪岭云杉树木径向生长与春季降水显著正相关,同时与春季平均气温显著负相关,春季高温和缺水共同作用的春旱可能是影响低海拔雪岭云杉径向生长的主导因子,且负指数函数年表对气候响应更敏感。(3)区域曲线法能够保留树轮标准化年表中更多低频信息,但优势不明显。高低海拔标准化年表在低频域相关系数较大,并和历史干旱事件有很好的对应。在东天山高低海拔雪岭云杉的去趋势方法研究中,负指数函数法比样条函数法和区域曲线法更适合。     

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。     

阿尼玛卿山地不同海拔青海云杉(Picea crassifolia)树轮生长特性及其对气候的响应

利用位于同一坡面的青海云杉树芯样本,建立了4个海拔高度的树轮宽度指数年表。分析结果表明年表序列特征值大都因海拔而不同,各年表序列对气候因子的相关性在不同高度也表现出一定的差异:树木生长都与前一年10月份月均温显著正相关,与前一年8月份和当年5、6月份月均温显著负相关;与前一年9、10月份和当年5月份的降水量都呈显著正相关,但都随海拔升高呈波状变化。树轮宽度指数与不同时段的温度和温暖指数都呈负相关,表明5～9月是该地区青海云杉生长较为活跃的季节。响应函数分析结果表明该地区低海拔生长的青海云杉受温度和降水的影响都比高海拔生长的更显著,显然不同于以前研究的森林上下限树木的生长模式。4a表主成分中的第一主分量贡献率为81.071%,表明同一坡面影响树木生长的大环境因子是一致的。第一主分量与气候因子的相关分析同样显示出前一年生长季末和当年生长季初的水热组合是树木生长的主要限制因子,区域模拟也进一步证明了这一点。并认清了同一坡面青海云杉树轮记录的共性和差异,为今后树轮采样和研究提供一定的理论依据。     

阿尼玛卿山地不同海拔青海云杉(Picea crassifolia)树轮生长特性及其对气候的响应

利用位于同一坡面的青海云杉树芯样本,建立了4个海拔高度的树轮宽度指数年表。分析结果表明年表序列特征值大都因海拔而不同,各年表序列对气候因子的相关性在不同高度也表现出一定的差异：树木生长都与前一年10月份月均温显著正相关,与前一年8月份和当年5、6月份月均温显著负相关;与前一年9、10月份和当年5月份的降水量都呈显著正相关,但都随海拔升高呈波状变化。树轮宽度指数与不同时段的温度和温暖指数都呈负相关,表明5～9月是该地区青海云杉生长较为活跃的季节。响应函数分析结果表明该地区低海拔生长的青海云杉受温度和降水的影响都比高海拔生长的更显著,显然不同于以前研究的森林上下限树木的生长模式。4 a表主成分中的第一主分量贡献率为81.071%,表明同一坡面影响树木生长的大环境因子是一致的。第一主分量与气候因子的相关分析同样显示出前一年生长季末和当年生长季初的水热组合是树木生长的主要限制因子,区域模拟也进一步证明了这一点。并认清了同一坡面青海云杉树轮记录的共性和差异,为今后树轮采样和研究提供一定的理论依据。     

阿尔泰山南坡树轮宽度对气候变暖的响应

在全球气候变暖的背景下,中高纬度地区出现了树轮宽度对气候的响应分异现象,在阿尔泰山南坡的森林上限,西伯利亚落叶松树轮宽度对生长季温度敏感,该区域树轮宽度对气候要素是否存在响应分异现象还不确定。建立了哈萨克斯坦境内阿尔泰山南坡的西伯利亚落叶松树轮宽度年表,利用树轮资料和卡通卡拉盖气象站的气象资料,分析了该站1932年以来的温度和降水变化趋势,并利用相关函数分析了树轮宽度对气候要素的响应特征以及对温度响应关系的变化。结果表明:1932年以来该站温度上升趋势明显,特别是冬季的升温最为显著,降水呈微弱的下降趋势;研究区树轮宽度与6月的温度显著正相关,相关系数达到0.60以上,该相关生理学意义明显;滑动序列相关分析表明,树轮宽度对6月温度的响应较为一致,没有出现明显的响应分异现象。还发现了1992年是一个响应异常的年份,是否与1991年的P inatubo火山爆发有关还有待深入研究。     

川西雅江地区过去567年3—8月干旱变化的树轮重建

使用零信号去趋势法建立了四川甘孜州拉日玛采点川西云杉标准化树轮宽度年表。结果表明: 云杉树轮年表与雅江3—8月一个月时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI1)间存在显著正相关。由树轮年表当年与次年序列重建了雅江地区1442—2008年3—8月SPEI1指数变化,方差解释量达42.8%。重建序列主要揭示了历史时期SPEI1的低频变化。川西雅江地区3—8月SPEI1在过去567年中存在1442—1465年、1516—1601年和1836—2008年3个偏湿阶段,位于其间的为2个偏干阶段;重建序列在1455—1762年间存在显著变干趋势,而1833—1950年具有显著变湿趋势,1959—2008年的变湿趋势最为明显;3—8月SPEI1重建值在1512、1733、1767、1831、1941、1957和1975年发生了从干旱向湿润的突变,而在1684年与1961年则相反。与周边气候重建序列的对比显示,川西雅江地区3—8月SPEI1重建序列的低频变化与青藏高原东北部年降水量和祁连山东段北坡SPEI05指数的变化具有一定相似性。该重建序列对青藏高原东部及青海南部的3—8月SPEI1变化具有较好的代表性。     

天山中西段不同地区雪岭云杉径向生长对气候变暖的响应差异

为研究乌苏和石河子地区雪岭云杉（Picea schrenkiana）径向生长对气候变暖的响应差异状况,利用响应函数及滑动相关分析等树轮气候学方法,研究了2个地区森林下限雪岭云杉径向生长与气候因子的响应关系。结果表明：乌苏和石河子地区雪岭云杉生长均与生长季的气候因子呈显著相关关系。但乌苏和石河子地区雪岭云杉生长对当地气候因子的响应也存在差异,乌苏地区雪岭云杉径向生长与上一年7、9月平均气温呈显著负相关,与当年8月降水、上一年9月及当年8月平均相对湿度和上一年7~10月的scPDSI呈显著正相关。石河子地区雪岭云杉径向生长与当年1月平均湿度和当年1、2月的scPDSI呈显著正相关。此外,乌苏地区树轮宽度指数具有与温度升高而下降的“分离现象”,而石河子地区树轮宽度指数具有与温度升高相一致的趋势。升温导致的水分胁迫是造成乌苏地区雪岭云杉径向生长与温度变化趋势相反的重要因素。生长季的温度和降水的增加对石河子地区雪岭云杉径向生长有促进作用。乌苏地区雪岭云杉径向生长对5~7月平均气温和降水量变化敏感性上升;石河子地区雪岭云杉径向生长对5~7月降水量变化敏感性上升,而对5~7月平均气温变化敏感性下降。结果显示,气候变化的区域差异是造成乌苏和石河子地区雪岭云杉径向生长趋势不同以及各年表序列对温度和降水变化敏感性变化的主要气候因素。     

黄土丘陵区小流域不同海拔刺槐径向生长对气候的响应差异

为明确黄土高原丘陵区第三副区典型流域-甘肃天水罗玉沟流域刺槐生长过程及其与气候关系随海拔变化的规律。利用树木年代学方法分别建立高、中、低3个海拔刺槐的标准年表,并分析不同海拔刺槐径向生长过程以及对气候变化的响应。研究结果表明：(1)中、低海拔刺槐径向生长与温度因素多为负相关,而高海拔刺槐径向生长与温度因素多呈正相关。高海拔刺槐生长与上一年生长季(6月)、休眠期(当年3—4月)和当年生长季(6月)均温、最低温和最高温呈显著正相关,其中受最低温影响最显著;中、低海拔刺槐与上一年生长季和当年生长季的均温、最高温和最低温呈显著负相关,低海拔受均温影响显著。(2)随海拔升高,刺槐径向生长与降水和相对湿度的正相关呈降低趋势。低海拔刺槐生长与上一年生长季(7—9月)和当年生长季(6—9月)降水、相对湿度呈显著正相关,中海拔刺槐与当年生长季(6—9月)降水、相对湿度呈显著正相关,而高海拔刺槐生长与上一年生长季(6—7月)相对湿度呈显著负相关。(3)低海拔刺槐与上一年6月—当年10月帕默尔干旱指数(PDSI)呈显著正相关;中海拔刺槐与上一年6月和当年2—10月PDSI呈显著正相关;高海拔刺槐与上一年6—...     

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。     

卧龙自然保护区野生动物肇事农地特征及影响机制

野生动物肇事是保护区内部和周边地区的普遍现象,严重影响了保护区生物多样性保护的有效性,是当前保护区管理面临的新问题。以四川卧龙国家级自然保护区为例,于2014年7—8月以问卷调查方式获取了170个农地的野生动物肇事信息,建立了野生动物肇事与不同农地特征之间的二元logistic回归模型,并通过赤池信息量准则筛选出3个拟合优良的回归模型。研究结果表明,野生动物肇事与农地特征之间存在密切关系,其中农地种植作物类型、农地与森林、公路的距离、围栏的使用等农地特征意义显著(P值均小于0.01)。进而探讨了上述农地特征对野生动物肇事的影响机制及原因,并据此结果提出了野生动物肇事地的评价和管理、调整作物种植结构、统一规划和管理防护措施、减轻当地居民对农业的依赖等缓解人与野生动物冲突的对策。     

卧龙自然保护区人为活动对景观结构的影响

利用遥感景观制图,在确定不同人为影响发生源的显著影响范围后,分析了卧龙自然保护区人为活动对景观结构的影响。结果表明,在水电站、居民点和道路三种人为影响发生源中,水电站的修建对周围景观结构的一次性改造效果最显著,居民点属中等强度的持续性影响类型,道路的影响程度最小。人为活动使人为影响景观典型地段（200m缓冲区）的林地覆盖率减小15%-40%,灌丛和裸地面积比重增加15%-50%。在居民点点和水电站周围,景观结构变化证明人为影响作用呈明显的梯度衰减,600m半径缓冲区范围内为典型人为影响区域,600-1200m区间为人为影响景观与自然景观的过渡区域,其余地区属自然因素控制的自然景观。与水电站和居民点相比,道路两侧景观结构的梯度变化特征不甚明显,显示出其对景观结构的影响程度小于居民点和水电站。     

四川卧龙亚高山林线生态交错带群落的种多度关系

以盖度作为物种多度指标,用描述物种多度分布的模型：断棍分布、几体级数分布、对数级数分布和截尾对数正态分布研究了卧龙巴郎山岷江冷棚林线交错带附近草本群落的种－－我镀分布关系。结果表明,截尾对数正态分布和对数级数分布能较好地拟合交错带附近群落的种－多度分布,截尾对数正态分布模型更适合交错带群落,对数级数分布 较好地适合亚高山草甸群落。对数级数分布的参数α和对数正态分布的参数λ是反映群落结构特征内在性质     

边缘效应对卧龙自然保护区森林-草地群落交错带地表甲虫多样性的影响

本文研究了卧龙国家自然保护区地表甲虫群落在天然落叶阔叶林森林边缘与森林内部和周围草地间多样性差异,在科级水平上探讨边缘效应对地表甲虫群落的影响。调查共设5个重复样带（间距大于500 m）;每个样带以距离梯度（25 m）的方式设置样点,分别由边缘深入到森林内部和草地中央100 m,共设45个样点,通过巴氏罐诱法调查地表甲虫群落组成和季节变化。本研究采集甲虫标本4 736 号,隶属于28个科,步甲科、隐翅虫科和叩甲科分别占总数的49.5%、23.5%和13.0%,共同构成本研究地区地表甲虫的优势类群。甲虫的个体数量从森林内部、边缘到周围草地依次降低,而科多样性和均匀度则依次增高,都达到了显著差异。主坐标分析（PCoA）排序表明,森林内部和周围草地间的地表甲虫群落组成差异较大;而森林边缘的群落组成与两者都有较高程度的相似性,反映了森林边缘的地表甲虫群落已经与森林内部的群落组成发生明显分化,除了森林物种成分外,还包含了若干从周围草地环境扩散来的物种成分。从季节动态看,森林边缘和森林内部在丰富度和个体数量的季节变化曲线方面相似性更高;捕食类和腐食类地表甲虫的季节变化在森林内部和边缘相似性更高,而植食类则在森林边缘和草地的相似性更高。多元回归分析表明,枯落物覆盖率是影响地表甲虫科多样性和均匀度的决定因素,枯落物厚度和林冠层覆盖率是决定甲虫个体数量分布的重要因素。以上结果表明,在科级水平上,地表甲虫群落在天然落叶阔叶林边缘已经与森林内部生境发生分化,而且正在加剧的森林片断化进程将会产生更多的森林边缘,因此,保留大面积的天然落叶阔叶林免受破坏和干扰是保护地表甲虫多样性的必要措施。     

Using 137Cs technique to quantify soil conservation capacities of different ecosystems in Wolong Natural Reserve, southwestern China

Reliable information about soil conservation capacities of different natural ecosystems is an important reference for the design of targeted erosion and sediment control strategies. The objective of this paper is to quantify the soil conservation capacities of different natural ecosystems that can represent different climatic zones. The ¹³⁷Cs technique has been used to estimate soil redistribution rates in different natural ecosystems over the past 40 years in Wolong Nature Reserve. The reserve, transiting from the Chengdu plain to the Qinghai-Tibet plateau, maintains rich ecosystems from subtropical to frigid. The net soil erosion rates of 5 selected ecosystems that represent a warm coniferous-broadleaf-mixed forest, a cold-resistant deciduous taiga forest, a cold-resistant shrub, an evergreen cold-resistant taiga forest, and an alpine meadow are 0.17, 0.16, 0.13, 0.11 and 0.06 kg·m⁻²·a⁻¹, respectively. Their soil conservation capacities are reversed in order. The reference inventories for ¹³⁷Cs in different ecosystems range from 1658 to 3707 Bq·m⁻² with the altitude. Results of this study indicate that any attempt to develop effective erosion and sediment strategies in areas with similar climates should consider natural ecosystem types. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 40321101)     

Using 137Cs technique to quantify soil conservation capacities of different ecosystems in Wolong Natural Reserve, southwestern China

Reliable information about soil conservation capacities of different natural ecosystems is an important reference for the design of targeted erosion and sediment control strategies. The objective of this paper is to quantify the soil conservation capacities of different natural ecosystems that can represent different climatic zones. The 137Cs technique has been used to estimate soil redistribution rates in different natural ecosystems over the past 40 years in Wolong Nature Reserve. The reserve, transiting from the Chengdu plain to the Qinghai-Tibet plateau, maintains rich ecosystems from subtropical to frigid.The net soil erosion rates of 5 selected ecosystems that represent a warm coniferous-broadleaf-mixed forest, a cold-resistant deciduous taiga forest, a cold-resistant shrub, an evergreen cold-resistant taiga servation capacities are reversed in order. The reference inventories for 137Cs in different ecosystems velop effective erosion and sediment strategies in areas with similar climates should consider natural ecosystem types.