北美东部8种温带树种向北分布的限制气候因子

利用分布于北美东部的 8种温带落叶树种为研究材料 ,应用反映热量和降水状况的 11个变量为气候指标 ,用标准差分析方法分析了这 8个树种的分布北界与气候因子之间的关系。结果表明 ,在所使用的气候指标中 ,同一树种不同地点的温暖指数或年生物温度的标准差最小 ,说明积温是限制这些树种向北分布的主要气候因子 ;温暖指数和寒冷指数随着年降水量的增大而减小 ,寒冷指数随着年较差的增加而增加 ,温暖指数随着水热综合指数的增加表现出减小的趋势。表明 ,除了生长季节的积温之外 ,降水和大陆性等气候条件对温带树种向北分布也起着重要作用     

武夷山甜槠生态系统的养分平衡研究（英文）

本文通过比较大气降水的养分输入与由地表径流和地下渗流的养分输出,对武夷山甜槠林生态系统的养分平衡进行了研究。结果表明：在1993年4月至1994年4月期间,通过大气降水进入甜槠林的养分元素以N最高,为34.207kg·hm-2,其余依次为Ca(22.99kg·hm-2)、S(12.722kg·hm-2)、Na(6.679kg·hm-2)、K(3.558kg·hm-2)和Mg(2.057kg·hm-2),以P的输入最低,仅1.779kg·hm-2;由地表径流和地下渗流的养分输出总量N、P、K、Ca、Mg、S、Na分别为5.68、1.016、7.345、3.430、0.620、0.534、0.576kg·hm-2,以K的输出量最高,S的输出最少。其中,通过地下渗流的养分损失占输出总量的85.97％～96.38％,而地表径流的养分输出仅占总输出的3.62％～14.03％;在该系统中,N、Ca和S有大量的积累(分别为28.527、19.560和12.188kg·hm-2),Mg和Na有少量积累(分别为 1.437和6.103kg·hm-2),P基本上处于平衡状态(0.763kg·hm-2),而K则为净的输出损失(-3.787kg·hm-2)。岩石风化对于该生态系统K的补偿可能起重要作用,而其他养分元素仅通过降水输入即可得到补充。     

短期降水控制对鼎湖山南亚热带季风林土壤有机碳及官能团碳组分的影响

区域降水特征变化影响森林土壤有机碳积累。2013年6月—2017年1月,设置年降水量减少50%(DP)、年降水总量不变而降水次数增加(IF)、自然降水(CK)3种降水处理,利用¹³CNMR技术研究鼎湖山南亚热带季风林土壤总有机碳及其官能团碳组分对降水变化的响应。结果表明:DP处理显著提高了20—40 cm土壤易氧化有机碳, IF处理显著提高了0—10cm土壤总有机碳和易氧化有机碳;鼎湖山季风林土壤官能团碳结构以烷氧碳为主;DP处理显著提高了20—40 cm土壤烷氧碳和芳香碳含量, IF处理显著提高了0—10 cm土壤的烷氧碳、芳香碳与羰基碳含量;在土壤总有机碳和易氧化有机碳显著变化的土层中惰性指数趋于降低。短期降水控制增加了鼎湖山南亚热带季风林土壤总有机碳和易氧化有机碳,其官能团组分也发生改变,土壤碳结构稳定性下降,不利于季风林土壤有机碳的积累。     

近50年华南气象干旱时空特征及其变化趋势

采用标准化前期降水指数(SAPI)和常年平均相对湿润度指数(M)构建的逐日气象干旱指数(DI),根据华南(广东、广西)174个气象站资料分析了近50年(1961—2010年)气象干旱时空特征及其气候变化趋势。结果表明:(1)华南近30年(1981—2010年)总旱日频率平均为26.0%,其中轻旱、中旱、重旱和特旱日分别为12.3%、8.1%、4.2%和1.4%。(2)各等级旱日频率具有非汛期(10月至次年3月)高于汛期(4月至9月)、广西高于广东的特征。(3)近50年华南最旱的5a依次为:1963、1991、2004、2009、1977。(4)气候变化趋势分析表明,1至9月降水和月干旱指数(MI)以增加趋势为主,各等级旱日数以减少趋势为主,其中7月份MI增加趋势及各等级旱日减少趋势均达到0.1显著水平;而10至12月降水和MI以减小趋势为主,各等级旱日数以增加趋势为主,其中11月份MI减小趋势及中旱、重旱、总旱日增加趋势均达到0.05显著水平。(5)年总旱日趋于增加、减少的站点数各占60%、40%,有11%的站点达到0.1以上显著水平。各等级旱日显著增加的站点大多集中在广西,而旱日显著减少的站点主要集中在广东,表明广西干旱总体上重于广东的格局可能进一步加剧。目的为进一步开展华南气候变化影响评估、水资源利用及应对气候变化提供基础。     

水分条件变化对哀牢山亚热带常绿阔叶林林下幼苗死亡率的影响

为探讨环境水分条件变化对亚热带森林林下乔木幼苗动态的影响,以及木材密度和幼苗在干旱中死亡率的关系,研究了哀牢山常绿阔叶林2005—2011年的总体和主要树种幼苗(黄心树、多果新木姜子、多花山矾、鸭公树和大花八角)的死亡率,并分析了幼苗死亡率和旱季幼苗根系所在土层土壤质量含水量、旱季降水量、旱季降水日数以及木材密度的关系。结果表明:1)幼苗死亡率与旱季降水日数、旱季浅层土壤平均质量含水量有显著的负相关关系,和旱季降水量无显著相关性;2)总幼苗及5种乔木幼苗的死亡率均在2010年(西南干旱)达到有观测以来最高,是2009年的2—10倍,其中多花山矾、黄心树幼苗的死亡率最高,大花八角幼苗的死亡率最低;3)在种间,幼苗2010年干旱中的死亡率和木材密度显著正相关,即木材密度较大的物种幼苗死亡率更高。研究表明林下幼苗由于根系较浅,对降雨变化较为敏感,因而受到了这次干旱的较大影响。由于木材密度较低的树种在干旱中有较低的死亡率,干旱频度和强度的增加可能使低木材密度幼苗的丰富度增加,森林的组成也将受到影响。     

长白山红松不同树高处径向生长特征及其对气候的响应

利用长白山红松不同树高(0.3、1.3、4、10、15、20、25 m)处的径向生长资料,分析各树高处径向生长特征,建立红松生长与气候因子的相关关系,以期完善红松种群对气候变化的响应机制。结果表明:(1)红松不同树高处年径向生长量变化趋势基本一致,除在1980年前后,20 m处径向生长量出现异常增加外,其他各高度径向生长均出现下降趋势,红松基部和顶端(0.3、1.3 m和20 m)处径向生长年际变化更明显。随着树高增加,各处年径向生长率有所降低,0.3m处生长速率最大,且与10 m和15 m处径向生长差异显著(P < 0.05)。(2)不同树高处径向生长对气候因子的响应存在明显差异,10 m树高是红松径向生长对温度和降水响应差异的分界线。10 m以下红松径向生长主要受到生长季温度的负作用,尤其是4 m处,与当年生长季初期(4月和5月)温度显著负相关(P < 0.05)。0.3 m和1.3 m处径向生长分别与上年9月平均温度显著正相关(P < 0.05),当年6月平均和最高温度显著负相关(P < 0.05)。随着树高上升,降水对径向生长的促进作用增强,而温度对径向生长的作用也发生改变。10 m(含)以上则受到温度和降水的共同作用。10 m处径向生长对气候因子响应最敏感,受到当年生长季高温的抑制作用,还与上年和当年生长季末(9月)降水显著正相关(P < 0.05)。15 m处径向生长与上年9月最低温度和降水显著正相关(P < 0.05),而与当年5月月平均温度显著负相关(P < 0.05)。20 m处径向生长与当年3月月平均、最低和最高温度,当年7月月平均温度以及当年5月降水显著正相关(P < 0.05),而与当年1月降水显著负相关(P < 0.05)。     

漓江上游典型森林植被对降水径流的调节作用

利用野外同步长期定位观测林外降雨、地表径流和河川径流的方法,对漓江上游典型森林植被的生态水文过程进行观测研究。结果表明:1)流域降水年内分配极不均匀,50a年降雨量总体变化趋势不明显。林冠截留受林外降雨特征的影响,也与植被类型密切相关。2)地表径流平均滞后时间为70 min。在连续降雨的情况下,降雨滞后效应不再明显,甚至出现地表径流与降雨同步的现象,小降雨可能产生大的地表径流,从而加大流域在雨季发生洪灾的风险。3)湿季径流系数略大于旱季,干季降水量减少,且森林植被消耗大量水分,减少了枯水期径流的产生,增大发生旱灾的风险。森林植被延长河川径流持续时间,使一次持续18 d的降水过程形成的径流,在降水停止后能延续24 d。降雨后退水持续时间与前期降水及后期降水叠加有关。目的为揭示漓江上游森林植被对降水径流的调节作用,客观评估漓江上游水资源潜力、加强流域水资源管理和森林经营提供科学依据。     

基于SPEI指数的1961-2014年东北地区气象干旱时空特征研究

干旱导致生态系统生产力降低,已成为全球观测的事实,并将在未来气候情景下继续加剧。揭示干旱的时空分布特征是抗旱防灾、保障农业生产安全、维持生态系统健康的迫切要求。应用标准化降水蒸散指数（SPEI）和经验正交函数（EOF）分解方法,分析东北地区干旱特征,揭示干旱发生的时空变化规律。基于东北地区90个气象台站,计算1961-2014年的SPEI指数,从干旱频率、干旱范围和干旱强度等方面研究其特征,并利用EOF分解方法解构干旱空间模态和时间系数。研究结果表明：1）东北地区干旱的时间差异明显。1961-2014年,东北地区以1983年、1995年和2008年为转折点经历了"干-湿-干-湿"的波动变化;夏季发生的干旱范围最大、强度最强,冬季的范围最小、强度最弱;2）东北地区干旱的空间分布差异大,西部干旱发生频繁、发生次数多、持续时间长、旱灾强度大;3）在1、3、6和12个月的多时间尺度下,东北地区年均SPEI变量场EOF分解的前3个主要空间模态均表现为全区一致型、南北相反型和东西相反型,其方差累积贡献率约为58%;4）随着研究时间尺度的增大,干旱的空间分布规律和时间变化趋势逐渐明晰,表明东北地区干旱具有明显的尺度特征。综上所述,基于SPEI指数对东北地区干旱进行多尺度时空分解,刻画了干旱的基本特征,并解构了干旱的时空分异规律,研究结果可为该区的干旱预警研究及生态系统灾害管理提供科学依据。     

SPEI指数在中国东北地区干旱研究中的适用性分析

干旱指数的区域适用性是准确表征区域干旱的重要前提,本文以中国东北地区为典型研究区,探讨标准化降水蒸散指数(SPEI)在该地区应用的有效性。基于研究区90个气象台站的逐日气象资料,计算1961—2014年多时间尺度的SPEI指数。从Kolmogorov-Smirnov(K-S)拟合优度检验、SPEI与典型干旱事件核准、SPEI与农作物受旱灾面积及与土壤湿度相关性分析等方面,验证SPEI指数在东北地区的适用性。分析结果表明:1)东北地区多时间尺度的累积水分亏缺量符合Log-logistic分布,SPEI指数在东北地区的应用具备数学统计理论基础;2)生长季平均SPEI值与黑龙江省、吉林省和辽宁省农作物受旱灾面积比例均呈极显著负相关(P0.01);3)在1、3、6和12个月尺度下,SPEI与土壤湿度呈显著正相关(P0.05)的站点比例分别为90.2%、92.16%、90.2%和88.24%。综上所述,SPEI指数不仅满足数学理论统计的要求,而且与干旱灾情数据和土壤水分监测值均具有极度的关联性,说明其在东北地区干旱预测和定量化研究中具有较好的适用性。     

新疆赛里木湖流域过去373年降水变化的树轮记录

利用采自天山西部赛里木湖流域的树木年轮标准化宽度年表,重建了赛里木湖流域过去373年上年8月到当年7月的降水变化,重建序列的解释方差达到39.8%,多方验证表明,重建结果是稳定可靠的。分析历史降水变化特征表明,赛里木湖流域过去373年的降水经历了6干7湿的阶段变化,其中,持续最长的干旱阶段为1762—1791年,而最为干旱的阶段为1841—1865年;持续最长的湿润阶段为1794—1840年,而最为湿润的阶段为1734—1761年间;赛里木流域历史降水存在3个极端湿润年(1749,1876和1924年)和4个极端干旱年(1714,1775,1847和1917年),1910年代为最干旱的十年;降水变化存在11—12a、3.0a、2.5a、2.1a和2.0a的变化准周期;赛里木湖流域过去373年的降水的阶段变化、周期变化和极端降水年份均与天山北坡中西部和中亚天山山区降水变化具有很好的一致性,本研究的降水重建序列能较好的代表天山北坡中西部和中亚大部分区域历史降水变化。