呼伦贝尔沙地核心保护区樟子松径向生长的气候响应特征

沙地樟子松是我国三北防护林工程的主要推广树种,查明该树种核心区的树木生长的气候环境制约因子,有助于提升对全球变化不利影响的适应能力,为区域生态文明建设与可持续发展提供科学数据。通过对呼伦贝尔沙地樟子松保护区核心区树轮样本的研究,揭示森林内部该树种年轮记录的生长气候响应特征。结果表明:与标准年表相比,差值年表具有更好的气候要素表征能力。水分是核心区沙地樟子松径向生长的主要限制因子,差值年表与上年8月至当年7月降水总量显著相关(0.512,p0.01)。在过去的81年中极端湿润年和干旱年分别出现15次和11次。核心区沙地樟子松差值年表具有显著的2—8年的周期信号,空间相关显示差值年表有一定的区域水文气候变化代表性。     

辽宁西部人工林油松径向生长对气候要素的响应

全球气候变化对森林生态系统产生广泛影响,特别是对气候响应敏感的农牧交错带。辽西丘陵位于我国农牧交错带东北部,为探究辽西丘陵人工林油松径向生长与气候要素的关系,基于树木年代学方法,利用树轮宽度年表,对温度、降水、scPDSI及生长期要素进行相关分析,探究气象因子对树木径向生长的影响情况。结果表明：油松标准化年表与上年7月、9月及当年5月的气温呈负相关,相关系数分别为?0.457、?0.426、?0.471（p<0.05）,与当年5月的降水量呈正相关,相关系数为0.52（p<0.05）;年表与逐月scPDSI显著正相关,并表现出相近的周期变化,表明水分胁迫是研究区油松生长的关键限制因子;在不同阈值温度下,辽西人工林油松径向生长与生长期活动积温和持续天数呈负相关,由高温引起的水分蒸发是影响其径向生长的关键因子。最低温11℃阈值下对树木生长期影响大,年表与其初日位序、积温、持续天数的相关系数分别达到0.663、?0.619、?0.732（p<0.01）;通过V-S模型模拟出辽西油松的生长对春季的9.0℃和秋季的9.5℃较敏感,生长期为4—10月,生长速率的变化受温度和土壤湿度变化的影响。因此,在进行人工油松林区经营抚育时,可适当考虑造林树种对不同气候因子响应的敏感期,注意水热合理配置,以提高林区生态林的营林质量。     

桂林三月岭马尾松树轮宽度对气候变化的响应

利用采自广西桂林三月岭湘桂古道的马尾松树轮样本,建立研究区的标准树轮宽度年表。树轮气候响应分析发现:马尾松径向生长与当年6—9月平均温度(r=.0.51,p0.01)和上年2—11月平均温度(r=.0.53,p0.01)显著负相关,与上年10月降水量显著正相关,与当年6月、7月、8月的平均相对湿度和帕尔默干旱指数(PDSI)显著正相关。说明生长季当年6—9月伴随高温产生的干旱胁迫抑制了马尾松的生长,上年气候对当年树木生长存在滞后影响。空间分析显示,研究区树轮年表与我国大范围季风区、西北干旱半干旱地区上年2—11月平均温度变化相关关系显著,与中南半岛北部地区当年6—9月平均温度显著负相关。1976—1977年前后树轮年表与海表温度空间相关型的变化,表明研究区夏季的温度气候要素与大尺度的气候驱动太平洋年代际震荡(PDO)有一定联系。     

甘肃竺尼山油松树轮宽度气候响应

甘肃省中部是东亚夏季风活动边缘带,也是我国北方环境敏感带,降水是制约当地农业社会发展的重要因素,因此对该区域过去降水变化开展研究有重要意义。本文在甘肃中部渭源县竺尼山采集油松树轮样本,建立了STD和RES年表。计算表明,RES年表与上年8月到当年7月的年降水总量相关最高(r=0.59),二者存在比较一致的变化趋势,因此竺尼山RES年表可以代表当地过去降水的变化信息,它与同处于东亚季风边缘带的兴隆山和吐鲁沟的树轮年表(也被用来重建了当地的年降水变化)显著相关。三个地点树轮宽度变化一致,树木径向生长均受控于降水。     

过去百年吕梁山南端油松生长特征及其与气候变化的关系

理解树木生长对气候变化和人类活动干扰的响应有助于未来森林管理和双碳政策的落实。本文基于采自吕梁山南端的油松（Pinus tabuliformis Carr.）树轮样本建立了标准树轮宽度年表。通过Pearson相关分析发现树轮年表对研究区3—7月土壤湿度（r=0.60,P＜0.01,n=37）、5—6月平均最低温度（r=?0.37,P＜0.01,n=63）和5月降水量（r=0.31,P＜0.05,n=64）响应敏感,说明水分条件（降水和土壤湿度）是影响研究区油松径向生长的主要限制因子,温度则是通过调控土壤湿度进而影响树木径向生长过程。近百年来（1926—2011年）,研究区油松发生了三次生长释放事件（1932年,1977—1980年,2001—2011年）和一次生长抑制事件（1991—1994年）。生长释放事件在次数、持续时间和发生强度上都高于生长抑制事件。适宜（不适宜）的水热组合能够促进生长释放（抑制）,人类活动干扰也能够诱发生长事件。空间相关分析揭示树轮年表与研究区及周边较大范围的气候环境变化密切相关。本研究对深入了解该地区油松树种生长特征及其对气候与人类活动干扰的响应具有重要意义。     

阿尔泰山西伯利亚云杉多种树轮宽度年表研制及其气候响应研究

利用树轮图像分析法,获取了阿尔泰山较低海拔西伯利亚云杉（Picea obovata）的全轮、早材和晚材树轮宽度数据,并建立三种树轮宽度年表。通过对树轮宽度年表统计特征及年表与气候因子的相关分析发现：早材生长对气候变化的敏感性更强,而晚材宽度中含有的气候信息相对较少。三种年表对气候因子的响应结果较为一致,但也存在一定的差异性。水分是研究区树木径向生长的主要限制因子。其中,全轮和早材年表与上年7月至当年6月的总降水量正相关性最高（p<0.01）,晚材年表与当年4月至7月总降水量正相关性最高（p<0.01）。上年降水量的滞后效应对早材生长的影响比晚材更大。滑动相关分析结果显示,降水量对树木径向生长的影响呈减弱趋势。     

黄土高原中部麻栎宽度年表的气候响应特征初探

黄土高原是世界上水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区之一,由于人类活动的日益频繁,森林面积急剧缩小,现有林地多为人为破坏后形成的天然次生林。目前很难在该区找到适合树轮气候学研究的老龄针叶树种,在此背景下,寻找适合开展树轮气候学研究的替代树种尤为重要。本研究以黄土高原中部桥山林区的老龄麻栎林为研究对象,为该区建立了近一百多年的标准年表（1891—2016）和差值年表（1884—2016）,评估其树轮气候学研究潜力。相关计算表明,麻栎差值年表与当年3—7月降水量相关最高（r=0.58,p＜0.001）,几乎达到了可以重建的水平。该年表还与陕西中北部旱涝指数和黄土高原西部树轮降水重建序列显著相关,共同反映了区域降水变化历史。空间相关分析也进一步说明了桥山麻栎差值年表对区域降水量变化具有较强代表性。本文首次利用黄土高原中部阔叶树种开展树轮气候学研究,发现了麻栎树轮宽度年表具有记录过去降水变化的巨大潜力。     

区域尺度典型喀斯特地区土壤水分动态模拟

在单层土壤水分模型基础上,建立起针对于黔中部典型喀斯特地区的0~15cm、15~40cm两层土壤水分模拟模型。在此基础上,依托遥感和GIS手段,将模型扩展到区域尺度上,模拟出黔中部典型喀斯特地区2005-10~2006-05日尺度上0~15cm、15~40cm土壤水分动态转化规律,并以实测值进行了验证。结果表明：①构建模型在数据获取上比较容易,使其实际的可操作性得到加强;②黔中部典型喀斯特地区不同植被类型下土壤水分变化特征有着重要的差异。从土壤水变化幅度上看：农用地>灌丛>草地;从土壤水分垂直变化规律上看,灌丛和草地的0~15cm层土壤水分含量低于15~40cm层,水分梯度为正,而农用地相反;从土壤保水性上来看,草地>灌丛>农用地;③不同植被类型季节变化表现出同样的特征：12~2月日土壤含水量平均值大于其它月份日均值,主要是由于冬季贵州地区降水丰富,再加上气温低,蒸散发量小;月相变化,10~2月为土壤水分缓慢积累期,2~4月为土壤水分强烈消耗期,4~5月为雨季土壤水分补充期。     

黄土高原主要农作物水分盈亏与雨养农业问题

黄土高原在气候上属亚湿润向半干旱的过渡地区。水分缺乏是农业生产的重要限制因素。本文围绕降水和蒸发,主要作物的需水和降水间的相互关系,农田干湿状况和水分盈亏额进行了分析讨论。认为,发展雨养农业应该是黄土高原农业生产的一条基本方针;在雨养农业作物的选择上,除谷子可以在全区种植外,其他作物受地区局限性很大;发挥雨养农业生产潜力的基本途径应该是增加土壤水分含量和提高土壤有效水分的利用系数,为达到这一目的宜采用平整土地、增施肥料等一系列农业措施。     

喀斯特高原区土壤水分的时空变异分析——以贵州清镇王家寨小流域为例

以贵州喀斯特高原区王家寨峰丛洼地小流域为研究对象,于2005年11月至2006年12月测定了小流域内不同植被的土壤水分年变化,探讨不同植被类型峰丛坡面土壤水分的时空变化规律,并且与同属小流域内的非喀斯特土山进行对比研究。结果表明:各种植被类型的土壤水分年变化趋势大致相同,主要受降雨和蒸散过程的影响,但变化幅度存在差异,次生林和灌木灌丛变化幅度大于非喀斯特土山和稀疏灌草丛。雨后连续晴天各植被土壤水分变化幅度呈相同格局。观测期内土壤水分的动态变化具有明显的季节性,划分为4个阶段:冬季平稳低墒期、春季及夏初蓄水期、夏季及秋初消耗期及秋季及冬初回升期。各植被土壤剖面水分存在差异,次生林、灌木灌丛坡面土壤剖面含水量从表层到深层表现为降低型,稀疏灌草丛、非喀斯特土山则为增加型。同一坡面不同坡位间土壤水分差异不显著,反映了喀斯特地区复杂多变的小生境和其独特的二元结构水文系统。     

鼎湖山主要森林生态系统地表N_2O通量

利用静态箱-气相色谱法对鼎湖山3 种处于演替不同阶段的森林类型(季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林)的地表N2O 通量进行了 1 年的原位观测和研究.结果表明,3 种林型地表 N2O 通量按从大到小的顺序为:季风林>混交林>松林;不同林型间的 N2O 通量差异与森林土壤的性质有密切关系,C/N 比值较低的季风林凋落叶对土壤中产生N2O 的微生物过程有较为明显的促进作用;从全年来看,松林地表N2O 通量的季节变化不明显,而季风林和混交林的地表 N2O 通量在雨季存在明显的降雨驱动效应,统计分析显示在该地区影响森林地表N2O 通量的主要因子是土壤湿度.     

Effect of N and P addition on soil organic C potential mineralization in forest soils in South China

Atmospheric nitrogen deposition is at a high level in some forests of South China. The effects of addition of exogenous N and P on soil organic carbon mineralization were studied to address: (1) if the atmospheric N deposition promotes soil C storage through decreasing mineralization; (2) if the soil available P is a limitation to organic carbon mineralization. Soils (0-10 cm) was sampled from monsoon evergreen broad-leaved forest (MEBF), coniferous and broad-leaved mixed forest (CBMF), and Pinus massoniana...     

1954-2010年西南高山地区土壤碳储量时空动态及对气候变化的响应

西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂, 是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。研究应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange betweenVegetation, Soil, and the Atmosphere)估算了1954-2010 年西南高山地区土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:①西南高山地区1954-2010 年平均土壤有机碳密度为14.16 kg C·m^-2,在空间分布上,SOC密度自东南向西北递增,与温度显著负相关(r=-0.447,P<0.01),而与降水量相关性不显著;②西南高山地区1954-2010 年SOC 总量变动范围为6.95~7.64 Pg C,增加趋势显著(P<0.05),平均每年增加0.013 Pg C,土壤有机碳密度平均增加26.94 g C·m^-2;③常绿针叶林、常绿阔叶林和草地SOC密度增加趋势均显著,除常绿阔叶林SOC密度与温度相关性不显著外,其他两种植被类型SOC都与年平均温度显著正相关(草地:r=0.527, P<0.01; 常绿针叶林:r=0.501, P<0.01),且3 种植被类型SOC与年降水量均相关性不显著;④由于作为土壤有机碳输入的凋落物产生量对温度不如异养呼吸敏感,所以未来升温条件下,土壤有机碳储量的增速减缓或者呈下降趋势。     

海南岛某些热带植物的地球化学特征

海南岛地带性植被为热带常绿季雨林.因生态环境的不同.还有热带雨林、热带山地常绿阔叶林和稀树草原植被等、土壤类型和地球化学成分及植物的种类,决定了海南岛某些植物的地球化学组成.根据热带主要植被类型的树种分析,得到了Si、Fe、Mn、Cu、Zn、Ni、Ca、Pb、Mg、K等十种元素的平均背景含量.针叶树和草本植物中Si、Fe、Mn、Cu、Zn的含量要比阔叶树高.营养元素Ca的含量以针叶树高,Mg和K含量以草木和阔叶树为高.同时,植物根、茎、叶等各部分的元素含量也不尽相同.热带植物、土壤、岩石中Pb的背景值分别是40ppb、20.9ppm、28.8ppm.公路旁的木麻黄树(Casuarina equisetifolia)叶中的含Pb量为264ppb,皮含Pb为2400ppb.这可能与公路附近空气污染有关.     

Effects of temperature change and tree species composition on N2O and NO emissions in acidic forest soils of subtropical China

Tree species and temperature change arising from seasonal variation or global warming are two important factors influencing N2O and NO emissions from forest soils. However, few studies have examined the effects of temperatures(5–35℃) on the emissions of forest soil N2O and NO in typical subtropical region. A short-term laboratory experiment was carried out to investigate the influence of temperature changes(5–35℃) on soil N2O and NO emissions under aerobic conditions in two contrasting(broad-leaved and coniferous) subtropical acidic forest types in China. The results showed that the temporal pattern of N2O and NO emissions between the three lower temperatures(5℃, 15℃, and 25℃) and 35℃ was significantly different for both broad-leaved and coniferous forest soils. The effects of temperature on soil N2O and NO emission rates varied between broad-leaved and coniferous forest soils. Both N2O and NO emissions increased exponentially with an increase in temperature in the broad-leaved forest soil. However, N2O and NO emissions in the coniferous forest soil were not sensitive to temperature change between 5℃ and 25℃. N2O and NO emission rates were significantly higher in the broad-leaved forest soil as compared with the coniferous forest soil at all incubation temperatures except 5℃. These results suggest that the broad-leaved forest could contribute more N2O and NO emissions than the coniferous forest for most of the year in the subtropical region of China.     

岩溶区与非岩溶区土壤微生物活性的对比研究

通过野外采样和室内实验,研究了不同地质背景、不同土地利用方式对土壤微生物活性的影响。研究表明,土壤微生物数量、微生物量碳在林地、灌木丛、草丛三种不同的土地利用方式下均表现为岩溶区>非岩溶区;岩溶区土壤微生物数量、微生物量碳表现为林地>灌木丛>草丛;非岩溶区土壤微生物数量表现为草丛>林地>灌木丛,微生物碳表现为林地>草丛>灌木丛。对于同一种土地利用方式,脲酶和蔗糖酶活性均表现为非岩溶区>岩溶区,过氧化氢酶活性表现为岩溶区>非岩溶区;除非岩溶区土壤脲酶活性表现为林地>草丛>灌木丛外,非岩溶区土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性及岩溶区土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性均表现为林地>灌木丛>草丛。岩溶区土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性和非岩溶区土壤蔗糖酶活性能作为土壤较理想的肥力指标。     

模拟酸雨对亚热带三个树种凋落叶分解速率及分解酶活性的影响

利用凋落物袋法研究了模拟酸雨对中国亚热带地区3个典型树种杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、银杏(Ginkgo biloba)凋落叶分解速率及酶活性的影响.酸雨分别设置为重度酸雨(pH=2.5)、中度酸雨(pH=4.0)、对照处理(pH =5.6)3个梯度.试验结果表明:酸雨胁迫会抑制凋落叶的分解,且随着酸雨强度的增强,抑制作用更明显.杉木、香樟、银杏3个树种对照处理下周转期分别比中度酸雨短33％、43％、14％,比重度酸雨短44％、52％、17％.3种分解酶对酸雨胁迫的表现不同,脲酶和纤维素酶表现为一定的抑制作用,基本呈现为对照处理(pH=5.6)＞中度酸雨(pH=4.0)＞重度酸雨(pH=2.5),与凋落物的分解速率排列情况一致,蔗糖酶在酸雨胁迫下反而有激活的趋势,表现为重度酸雨(pH=2.5)＞中度酸雨(pH =4.0)＞对照处理(pH=5.6).不同树种对酸雨胁迫的影响有一定的差异性,针叶树种杉木受影响最大,阔叶树种香樟和银杏受影响较小,银杏的抗酸性较强,且针叶树种的分解速率比阔叶树种慢.脲酶和纤维素酶对凋落叶的分解贡献较大,而蔗糖酶的影响相对较小.酶活性与季节有较大的关系,夏季活性相对偏高,冬季活性相对偏低.     

西藏中部巴木错湖泊面积变化及其原因分析

受气候变化影响,西藏中部内陆湖泊在最近10 a来出现了水位上涨、湖面扩大等情况。采用遥感技术及统计学方法分析了西藏中部巴木错湖泊面积年内、年际变化及其原因。结果表明:①湖泊周边班戈站的年降水量、年平均气温、年平均地温以及年平均相对湿度等呈现增加趋势,年平均风速显现下降趋势;②2009年的面积在2月、5月和8月出现了三个"峰值",主要与湖面封冻、气温升高及降水增加等有关,年际变化呈逐步增加趋势;③经线性相关、多元回归等分析发现,年内变化受各月面降水量AP、蒸发量E和气温T的影响,合计贡献率为90.0%,排序为AP>E>T;年际变化受年平均风速SWS、7月降水量P7、平均地温ST和气温T的影响,合计贡献率为65.2%,排序为SWS>P7>ST>T。     

Response of soil CO2 efflux to precipitation manipulation in a semiarid grassland

Soil CO_2efflux(SCE) is an important component of ecosystem CO_2 exchange and is largely temperature and moisture dependent, providing feedback between C cycling and the climate system. We used a precipitation manipulation experiment to examine the effects of precipitation treatment on SCE and its dependences on soil temperature and moisture in a semiarid grassland. Precipitation manipulation included ambient precipitation, decreased precipitation(- 43%), or increased precipitation(+ 17%). The SCE was measured from July2013 to December 2014, and CO_2 emission during the experimental period was assessed.The response curves of SCE to soil temperature and moisture were analyzed to determine whether the dependence of SCE on soil temperature or moisture varied with precipitation manipulation. The SCE significantly varied seasonally but was not affected by precipitation treatments regardless of season. Increasing precipitation resulted in an upward shift of SCE–temperature response curves and rightward shift of SCE–moisture response curves,while decreasing precipitation resulted in opposite shifts of such response curves. These shifts in the SCE response curves suggested that increasing precipitation strengthened the dependence of SCE on temperature or moisture, and decreasing precipitation weakened such dependences. Such shifts affected the predictions in soil CO_2 emissions for different precipitation treatments. When considering such shifts, decreasing or increasing precipitation resulted in 43 or 75% less change, respectively, in CO_2 emission compared with changes in emissions predicted without considering such shifts. Furthermore, the effects of shifts in SCE response curves on CO_2 emission prediction were greater during the growing than the non-growing season.