大连气候变暖及其对农业的影响

选取大连地区7个观测站1961—2007年历年月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温、<0 ℃负积温和无霜冻等指标,统计分析了近47年其变化特征,研究了大连地区热量资源对气候变暖的响应及其对农业生产的影响。结果表明: 月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温1988—2007年比1961—1987年的平均值明显增高(多),尤以最低气温增幅最大,冬季升温幅度大于夏季,大连地区气候变暖主要来自最低气温升高的贡献;<0 ℃负积温绝对值明显减少;初霜推后,终霜提前,无霜期日数增多;20世纪80年代后期大连气候明显变暖,尤其是21世纪初异常偏暖事件频发,热量资源增加,对冬季大棚蔬菜等设施农业的生产有利,病虫等越冬存活率上升,农业投入增加,气候变暖对大连地区农业影响是利弊并存。     

气候变暖对昆虫影响研究进展

"全球气候变化"已成为国内外最受关注的环境问题。气候变化中以温度升高为特征的气候变暖对变温动物昆虫自身及其所在的生物群落产生直接或间接影响。从研究内容与研究方法2个方面综述了气候变暖对昆虫影响研究的国内外进展。气候变暖导致昆虫发生期提前,地理分布向更高纬度和海拔地区扩散,低温适生种种群密度下降,高温适生种种群密度增加。气候变暖改变寄主植物—害虫—天敌的物候同步性和昆虫原有种间互作关系,影响植食性昆虫的寄主植物范围和取食为害程度。长期的气候变暖带来的强烈的选择性压力引起某些昆虫种群的基因组发生变异。以日均温升高、日最高气温升高和昼夜温差变化等为主要特征气候变暖对昆虫发育、繁殖及存活等生态学指标产生重要影响。研究方法上主要是利用野外直接观察法、回归预测模型、有效积温模型、CLIMEX和GIS等生态风险评估软件、生物化石比较技术、人工气候下生态试验、检测标记基因频率变化等方法来研究气候变暖对昆虫的影响。最后简要评述了已有研究的不足并指出未来的研究方向:(1)气候变暖情景下开展昆虫种间互作研究并拓展研究对象;(2)高温下昆虫适应性研究;(3)建立完善人工模拟气候下的实验方法;(4)构建昆虫有效生态机理模型。     

天山东部不同海拔西伯利亚落叶松对气候变暖的响应分析

利用树木年轮气候学方法,探讨了在气候变暖情景下,天山东部上中下限西伯利亚落叶松（Larix sibirica）树木径向生长与气候因子之间的响应关系,并利用冗余分析对其关系进行了验证。结果表明：不同海拔的差值年表（RES）要比标准年表（STD）的特征参数大,具有更高的信噪比和平均敏感度,含有较多的环境信息且更能代表树木总体变化;海拔2160m处的年表（L1）在快速升温（1985年）后,树木年轮宽度与降水和温度的相关性明显减弱;海拔2430m处的年表（L2）在两个时段内与降水和温度的关系均较弱;海拔2700m处的年表（L3）在1985~2013年时段内对降水和气温的正响应均增强。树木径向生长对单月气候因子的响应在前一年11、12月份显著性更高,当年6、7月份气温与树轮宽度指数具有更高的相关性。气候变暖使树木径向生长不断减小的特征在低海拔地区表现更为明显。上中下限西伯利亚落叶松对气温升高的敏感性降低。高海拔地区西伯利亚落叶松的径向生长主要受温度的影响,而中低海拔地区主要受降水与温度的共同影响。     

气候变暖对长白山主要树种的潜在影响

应用LINKAGES模型对长白山自然保护区内主要树种在各斑块类型中对气候变化的潜在响应进行了模拟,模拟时选择了目前和未来变暖2种气候条件,对于目前气候状态,模型使用目前气象参数;而对于未来变暖气候,则按温度增加5℃,降水无明显变化作为模拟假设,温度的增加假定各月都相同,即各月均增加5度,模拟结果表明,对于高山岳桦林,气温变暖后岳桦依然扮演重要角色,但落叶松,云极,冷杉等目前这一林带的伴生树种,在气温上升后,其生物量均有较大辐度的增加,部分占据目前岳桦的位置,即目前下部的云冷杉林带有上移的趋势;对于亚高山云冷杉林,其优势种云杉和冷杉在气温变暖后,生物量有较大幅度的增加,落叶松虽有增加的趋势但幅度较小,即云杉和冷杉在未来气温变暖后依然是这一林带的优势种,但生长会加快,阔叶红松林的主要建群种在气温升高后,其生物量只有较小的增加,其它主要伴生种的生物量随气温上升的增加趋势非常相似,表明阔叶红松林在未来气候变暖情况下仍将维持目前的结构状态。     

气候变暖可能对东北三省农业生态环境的影响及其对策

随着未来气候变暖,我国东北三省农业生态环境可能发生较大的变化,其变化趋势为,热量条件变好,作物生育期延长,冷害频率降低,积雪期缩短,湿润条件变差,干旱频率增大,蒸发量增加。未来气候变暖,若平均气温升高2℃,那时东北三省粮食产量可增加36%左右,农业地带将大幅度地向北推移,并且提出相应的农业对策。     

气候变暖对陆地生态系统碳循环的影响

作为全球变化的主要表现之一,气候变暖对全球陆地生态系统碳循环的影响巨大,揭示这一作用对于精确理解碳循环的过程和相关政策的制定具有重要的指导意义。该文综述了此领域近十几年来的主要研究工作,总结了陆地生态系统碳循环对气候变暖响应的主要内部机制及其过程,简述了相关模型的发展及其主要应用,并指出以往研究中存在的主要问题以及未来研究的主要方向。在气候变暖条件下,陆地生态系统碳循环的变化主要体现在以下几个方面:1)低纬度地区生态系统NPP一般表现为降低,而在中高纬度地区通常表现为增加,而在全球尺度上表现为NPP增加;2)土壤呼吸作用增强,但经过一段时间后表现出一定的适应性;3)高纬度地区的生态系统植被碳库表现为增加趋势,低纬度地区生态系统植被碳库变化不大,或略微降低,在全球尺度上表现为植被碳库增加;4)地表凋落物的产量和分解速率增加;5)土壤有机碳分解加速,进而减少土壤碳储存,同时植被碳库向土壤碳库的流动增加从而增加土壤碳库,这两种作用在不同生态系统的比重不同,在全球尺度上表现为土壤碳库的减少;6)尽管不同生态系统表现各异,总体上全球陆地生态系统表现为一个弱碳源。生物物理模型、生物地理模型和生物地球化学模型陆续被开发出来用于研究工作,并取得了一定的成果,但是研究结果仍然存在很大的不确定性。在未来的数年甚至是数十年间,气候变暖与全球变化的其它表现间的协同影响将是下一步的研究重点,气候变暖和陆地生态系统间的双向反馈作用机制是进行更准确研究的理论基础,生态系统结构和功能对气候变化的适应性是准确理解和预测未来气候情景下陆地生态系统碳循环的前提。     

昆虫对全球气候变暖的响应

过去的100年全球地表平均温度显著上升,全球气候变暖对生物的影响引起世界范围内的广泛关注。和其他生物一样,昆虫也受到了气候变暖的影响,如繁殖发育速度增快、遗传变异、种群多样性降低、分布区扩大、种群爆发、外来入侵、种群灭绝等等。全球变暖引起的昆虫响应对农林业以及人类健康存在潜在风险,因此本文主要从物候、分布区、生长发育及繁殖、形态、行为与生理、分子水平这些方面综述全球气候变暖背景下昆虫如何响应,并讨论了目前研究动态和未来的研究方向,意在为气候变化条件下昆虫科学管理策略(如种群监控、模型预测、风险评估、遗传多样性、抗性遗传等)提供指导意义。     

气候变暖对中国西北地区农作物种植的影响

采用对农作物生长有指标意义的≥10℃积温和<0℃负积温与农作物适宜种植面积、生长发育速度及产量进行对比统计分析研究,指出气候变暖对中国西北地区农作物种植结构发生了较大改变,冬小麦种植区西伸北扩,棉花面积迅速扩大,多熟制向北和高海拔地区推移.农作物生长发育速度发生了明显变化,春播作物提早播种,喜温作物生育期延长,越冬作物推迟播种,生育期缩短.棉花气候产量明显增加.     

全球气候变暖对凋落物分解的影响

凋落物分解作为生态系统核心过程,参与生态系统碳的周转与循环,影响生态系统碳的收支平衡,调控生态系统对全球气候变暖的反馈结果。全球气候变暖通过环境因素、凋落物数量和质量以及分解者3个方面,直接或间接地作用于凋落物分解过程,并进一步影响土壤养分周转和碳库动态。气候变暖可通过升高温度和改变实际蒸散量等环境因素直接作用于凋落物分解。气候变暖可引起植物物种短期内碳、氮和木质素等化学性质的改变以及群落中物种组成的长期变化从而改变凋落物质量。在凋落物分解过程中,土壤分解者亚系统作为主要生命组分(土壤动物和微生物)彼此相互作用、相互协调共同参与调节凋落物的分解过程。凋落物分解可以通过改变土壤微生物量、微生物活动和群落结构来加快微生物养分的固定或矿化,以形成新的养分利用模式来改变土壤有机质从而对气候变化做出响应。未来凋落物分解的研究方向应基于大尺度跨区域分解实验和长期实验,关注多个因子交互影响下,分解过程中碳、氮养分释放、地上/地下凋落物分解生物学过程与联系、分解者亚系统营养级联效应等方面。     

全球气候变暖对中国鸟类区系的影响

近百年来,气候系统变暖是毋庸置疑的.政府间气候变化专门委员会(IPCC)的第4次评估报告中指出,最近100年中(1906～2005年)气温上升了约0.74℃.已经有充分的研究表明全球气候变暖对鸟类分布,种群动态以及物候等方面产生了影响.根据作者以往研究经历以及对近20年来中国鸟类分布变化的资料进行统计分析,已知受气候变暖而改变分布范围的鸟类共120种,其中东洋界鸟类88种,古北界鸟类12种,广布种鸟类20种.因受全球气候变暖影响,中国鸟类区系的变化速率加快.本文初步探讨气候变化对我国鸟类产生的影响,并对今后该领域的研究提出一些建议.     

长白山林线交错带形状与木本植物向苔原侵展和林线动态的关系

采用样带调查法测定了长白山岳桦林缘形状对入侵苔原木本植物和分布,树木生长和死亡的影响,阐述了林缘形状形成与生境小气候的关系,探讨了不同形状林缘更新格局形成的原因和林线的动态,林缘入侵物种主要由岳桦和东北赤杨组成。凹型林缘外入侵权地木向苔原侵展的距离和茎数,以及平均基径,基面积主平均高度均明显高一直线型和凸型林缘,其中凸型林缘的值最低,且锭离林缘降低最为迅速,随远离林缘入侵植株枯梢率增高分枝数增殖,     

How the timberline formed: altitudinal changes in stand structure and dynamics around the timberline in central Japan

Background and Aims

Altitudinal timberlines are thought to move upward by global warming, a crucial topic in ecology. Tall tree species (the conifer Abies mariesii and the deciduous broad-leaved Betula ermanii) dominate the sub-alpine zone between 1600 and 2500 m a.s.l., the timberline, on Mount Norikura in central Japan. Dwarf pine Pinus pumila dominates above the timberline to near the summit (3026 m a.s.l.). This study evaluated how the timberline formed on Mount Norikura by examining altitudinal changes in stand structure and dynamics around the timberline.

Methods

One hundred and twenty-five plots of 10 m × 10 m were established around the timberline (2350–2600 m a.s.l.). Trunk diameter growth rate during 6 years was examined for A. mariesii, B. ermanii and P. pumila. Mortality during this period and mechanical damage scars on the trunks and branches due to strong wind and snow were examined for A. mariesii only.

Key Results

The density, maximum trunk height and diameter of A. mariesii in plots decreased with altitude. The maximum trunk height of B. ermanii decreased with altitude, but density and maximum trunk diameter did not decrease. In contrast, the density of P. pumila abruptly increased from around the timberline. A strong negative correlation was found between the densities of P. pumila and tall tree species, indicating their interspecific competition. Trunk diameter growth rates of A. mariesii and B. ermanii did not decrease with altitude, suggesting that these two tall tree species can grow at the timberline. The ratio of trees with mechanical damage scars increased with altitude for A. mariesii, a tendency more conspicuous for larger trees. The mortality of larger A. mariesii was also greater at higher altitude. Tall tree species may not increase their trunk height and survive around the timberline because of mechanical damage.

Conclusions

This study suggests that the altitudinal location of the timberline is mainly affected by mechanical damage due to strong wind and snow rather than by growth limitation due to low temperature. Therefore, the timberline would not move upward even under global warming if these growth and mortality characteristics do not change for a long time.     

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。     

气候变化下生物交互作用对树线生态过程的影响

树线交错带是具有强烈生物交互作用的高寒生态过渡带,生物互作与树线生态过程密切相关。本研究系统综述了气候变化下植物间、动植物间和微生物与植物间互作因子对树线生态过程的影响。植物间互利或竞争作用的强度调控变暖背景下树线生态过程的变化,目前尚缺少树轮生态学证据,且亟待检验高阶互作的适用性;动物采食活动、微生物与植物间互作可通过影响土壤状况、改变树木生长和更新等生态过程动态,增强或削弱树线与气候间耦合关系。迄今为止,地下与地上过程联系如何影响气候变暖下的树线动态尚不明晰,而营养级间互作可能调制树线生态过程对气候响应。青藏高原等高寒区具有开展此类研究的优势与潜力。     

高山林线与气候变化关系研究进展

20世纪全球气候经历了异常的变化。20世纪是过去1000年中增暖最大的1个世纪,并且90年代是最暖的10年。作为两个生态系统的过渡地带,生态过渡带是监测全球变化的重要地点,而森林和苔原之间的高山林线是全球变化最为敏感的地点。从高山林线树木个体对气候变化的响应、气候变化下林线处树木的更新、林线格局变化以及高山林线与气候变化关系研究中所采用的研究方法等方面,综合论述了国内外的研究进展,最后提出了高山林线研究中需要注意的问题,并对今后的研究趋势作了展望。     

高山林线土壤微生物群落结构对模拟增温的响应

研究土壤微生物群落结构对模拟增温的响应,对预测全球气候变化背景下土壤碳氮磷循环具有重要意义.采用开顶式生长室(OTC)模拟增温,研究了土壤有机质层和矿质土壤层真菌(F)、细菌(B)、革兰氏阳性菌(G⁺)和革兰氏阴性菌(G^-)PLFAs微生物量,以及真菌/细菌(F/B)和革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌(G^-/G⁺)比值对模拟增温的响应.结果表明: OTC模拟增温使空气温度增加0.87 ℃,土壤有机质层温度增加0.5 ℃,矿质土壤层温度增加0.23 ℃.土壤有机质层微生物群落组成比矿质土壤层对模拟增温的响应更敏感.细菌比真菌对模拟增温的响应更加敏感,模拟增温显著影响了土壤有机质层的F/B和G^-/G⁺比值,对矿质土壤层的所有PLFAs含量或比值均没有显著影响.微生物的PLFAs含量及真菌/细菌和G^-/G⁺比值总体呈现非生长季低于生长季前期和生长季后期.冗余分析表明,土壤中的碳含量(可溶性有机碳DOC 12.1%、凋落物可溶性碳DC 9.5%和全碳TC 3%)是微生物群落结构的决定性因素,可溶性组分(DOC和DC)对微生物群落结构的影响大于全量养分(全碳和总氮).     

Age-dependent xylogenesis in timberline conifers

Neither anatomical change nor physiological abnormalities have been observed in the cambia of older trees. However, different sensitivity and period of significant responses to climate suggest the existence of some age-related change in the patterns of cambial activity and/or wood cell formation. Here, weekly cambial activity and timing and duration of xylem cell enlargement and wall thickening were compared in adult (50-80 yr) and old (200-350 yr) trees of Larix decidua, Pinus cembra and Picea abies at the Alpine timberline during 2004 and 2005. Timings and durations of xylogenesis differed between adult and old trees, with 2-3 wk shorter cambial activity found in the latter. The delayed onset of cambium division and lower cell production in old trees, with respect to adult trees, led to reductions of 15-20% in the overall duration of xylem differentiation. These results demonstrate that cambial dynamics change during the tree lifespan and that the time window of tree-ring production shortens with age. Variations in the period of xylem growth may be the cause of age-dependent responses to climate. The observed shorter xylogenesis in older plants at the Alpine timberline could be related to a size effect and not just to age per se.     

长白山红松和鱼鳞云杉在分布上限的径向生长对气候变暖的不同响应

用树木年代学方法研究了近50年来气候变化对长白山自然保护区两种广泛分布的重要乔木树种红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)分布上限树木径向生长的影响, 发现红松年轮宽度具有与温度升高相一致的趋势, 而鱼鳞云杉年轮宽度则出现随温度升高而下降的“分离现象”。对水热条件的正响应是分布上限红松年表与温度保持一致的关键: 生长季的温度和降水的增加对上限红松的生长有促进作用, 且二者对树木生长的有利效应有相互促进的现象; 生长季的延长也有利于红松的生长。升温导致的水分胁迫是造成上限分布的鱼鳞云杉年轮宽度与温度变化趋势相反的重要因素: 分布上限的鱼鳞云杉年表与大多数温度指标均呈负相关关系; 随着温度升高, 年表与年降水量尤其是春季降水量的相关性逐渐由负转正; 各月的高温以及生长季中后期的少雨是形成上限鱼鳞云杉窄轮的主要气候因素, 而较低的各月温度以及生长季后期充足的降水则有利于上限鱼鳞云杉的生长; 此外, 生长季长度没有变化也可能是造成鱼鳞云杉年表序列对温度变化敏感性下降的重要因素。