近65年来四川红杉径向生长对气候变暖的响应

大量研究揭示全球变暖已经对青藏高原东南缘树木生长产生显著影响,为了解气候变化对林线位置的四川特有树种四川红杉(Larix mastersiana)生长的影响,以黑水县达古冰川四川红杉为研究对象,利用树木年轮学的方法建立树木年轮宽度标准年表,探讨1977年升温突变前后四川红杉径向生长对气候因子的响应差异.结果显示,1977年后,该区域平均气温以0.304℃/10年速率呈现显著上升的趋势,而降水和相对湿度无显著变化趋势;四川红杉径向生长与生长季初期(6月)和末期(10月)及前一年秋季(10-11月)温度呈显著正相关,仅与当年1月的降水和相对湿度呈显著正相关;升温突变后,四川红杉年轮宽度指数与前一年9月和10月以及当年6月和10月平均温度和最低温度的关系由不相关变为显著正相关,而与当年3、5、10月相对湿度的关系由正相关转变为显著负相关;滑动分析结果表明四川红杉径向生长与前一年和当年10月温度仍然保持着相对稳定的显著正相关关系,未表现出"响应分异"现象,而与当年3、5、6、10月相对湿度的负相关关系随时间呈逐渐增强的趋势.因此,在未来气候变化背景下,温度升高将促进四川红杉径向生长,但相对湿度的增加将可能抑制其生长.(图9表1参63)     

川西云杉人工林径向生长对气候变化的响应

大量研究已经发现全球气候变暖将促进川西高原高海拔区域天然林径向生长,然而,目前气候变化对区域人工林生长的影响程度尚不清楚.以道孚县川西云杉(Picea likiangensis var. rubescens)人工林为研究对象,以天然林为对照,采用树木年轮学方法构建树木年轮宽度指数年表,利用相关分析和滑动相关分析方法探讨近40年来人工林和天然林径向生长动态特征及其对气候变暖的响应规律.结果显示,1982-2018年期间,研究区呈现明显的气候变暖特征,年平均气温、最高气温和最低气温均呈现显著上升的趋势,增温速率分别为0.23、0.49和0.22℃/10年,而年降水量无显著变化趋势;川西云杉人工林径向生长对气候变化响应较为敏感,川西人工林径向生长与当年生长季(7-9月)和休眠期(前一年11月至当年4月)的温度呈显著正相关,与当年生长季(7-9月)的相对湿度呈显著负相关,而天然林仅与生长季(6-9月)的温度呈显著正相关,与生长季末期(9月)的相对湿度呈显著负相关;在1982-2018年期间,随着气温升高,人工林径向生长对温度响应的敏感性呈下降趋势,而天然林径向生长对7-9月温度响应的敏感性仍然较为稳定.因此,在未来气候变暖背景下,温度升高将继续增加天然林的生长,而对人工林生长的促进作用会随着对温度响应敏感性下降而逐渐减弱.(图6表1参35)     

大兴安岭北部典型地区近300 a气候资料反演

根据树木年轮宽度反演历史气候资料,是气候变化研究及气候资源利用工作的重要基础。基于安格林和新青林场树木年轮宽度,利用其与临近站点气温、降水和日照时数之间的相关性,建立显著性水平高于0.25、平均相对误差小于30%的气候重建模型。结果表明:在选定研究因子范围内,大兴安岭北部典型地区树木年轮宽度受气温影响最大,受日照影响最小;重建方程中,气温类因子重建方程显著性水平较高,日照类因子重建方程显著性水平均较低;日照类因子模拟结果平均相对误差普遍低于10%,气温和降水类因子大部分模拟结果平均相对误差低于30%;在设定条件范围内,针对大兴安岭北部典型地区气温、降水和日照分别建立11、9和11个重建方程,可重建1707(1706)—1959年或1866(1865)—1959年资料,大兴安岭北部典型地区的可用气候资料延长至300(或150)a左右。     

西大别山百战坪黄山松径向生长对气候因子的响应

研究基于标准的树轮年代学研究方法（样芯经固定、晾干、打磨、交叉定年、测量和标准化等处理）,首次建立了大别山西部的黄柏山百战坪的黄山松树轮宽度标准年表。研究发现,黄山松宽度年表有较高的信噪比SNR和样本解释总量EPS,表明树轮宽度年表中含有较多的气候信息,适合做树轮气候学研究。树轮宽度年表与气象因子关系的研究结果显示,黄山松树轮宽度与上一年10月、12月及当年的5月至9月的气温（包括月均最高气温、月均温和月均最低气温）呈较高的负相关,且在上一年的12月和当年7月月均最高气温和月均温的限制作用较强,而上一年10月月均温限制作用最大,这表明上一年生长季末和当年生长季中的高温通过对水分的影响限制黄山松的生长。树轮指数与当年2月、4月至7月的月降水及月相对湿度（6月份除外）均呈较高正相关,说明在进入生长期前后充足水分对黄山松生长有促进作用,但当降水或相对湿度过大时（如上年8月与当年6月）对黄山松生长就起到一定的限制作用。本研究结果填补了大别山西段树木年轮研究的空白,为该区域树木年轮气候重建研究提供参考和基础数据,也为黄柏山自然保护区今后的森林培育和森林管理提供了一定的理论依据。     

天山东部西伯利亚落叶松径向生长对气候的响应及其物候模拟

运用树轮气候学方法,探讨天山东部不同海拔西伯利亚落叶松(Larix sibirica)径向生长与气候因素和气候生态指标的关系,并借助VS-oscilloscope模型对落叶松的生长季物候进行模拟研究.结果显示:(1)上限树木径向生长与3月降水呈显著正相关,与7、8月气温呈显著负相关(P 0.05),下限树木径向生长与8、9月气温呈显著负相关(P 0.05),与降水相关性不显著.(2)上下限树木生长与春季降水和夏季气温的相关性分别呈显著正相关和显著负相关(P 0.05),与湿润指数的相关性呈显著正相关(P 0.05).(3)VS-oscilloscope模型模拟结果显示:上下限落叶松平均每年生长季开始都提前了0.39 d,生长季结束都推迟了0.21 d,生长季长度都延长了0.60 d,上下限树木径向生长与生长季开始和结束的相关性分别是0.361(P 0.01)和0.318(P 0.05).(4)上下限树木生长季开始时间大多与气温呈负相关,而结束时间大多与气温呈正相关,降水对树木生长季物候的影响并不显著(P 0.05).本研究表明海拔差异明显影响树木径向生长对单月气候的响应,而对季节性气候因子和气候生态指数的响应影响不明显;温度对树木生长季物候的影响较为明显,且海拔差异不能影响温度对树木生长季物候的限制;本研究结果有助于更加深入地了解气候变化对森林生态系统的影响,可为天山地区气候因子重建提供一定生理背景支持.(图8表5参48)     

浑善达克沙地油松树轮宽度与气候因子的关系

为探讨不同径级油松对气候因子敏感度的差异,利用树木年轮学方法研究浑善达克沙地油松林40株油松样本建立的大径级(平均胸径34.5 cm)和小径级(平均胸径15.5 cm)油松的年轮宽度年表与气候因子的关系.结果表明:油松的平均敏感度与胸径大小呈线性负相关;不同径级油松的标准年表对气候因子的响应存在一致性,均表现为与春季温度正相关而与夏季温度负相关,并与降水呈正相关关系;其中与当年1~2月、当年9月的平均温度和最高温度呈显著正相关(P<0.05),与当年6月的平均温度和最高温度呈显著负相关(P<0.05);与当年1~2月和8~9月的最低温度呈显著正相关(P<0.05),与上年10月、当年5月和当年7月的降水呈显著正相关(P<0.05);同时,不同径级油松的标准年表对气候因子的响应还具有一定的差异性,即仅小径级油松表现为与当年6月的降水呈显著正相关(P<0.05),与当年7月的最高温度呈显著负相关(P<0.05).因此,利用树木生态学研究时应该考虑不同径级油松树轮年表对气候因子的响应差异.     

长白山北坡林线处岳桦年轮年表及其与气候的关系

运用相关函数及响应分析等树木年轮气候学方法,研究了长白山北坡林线处岳桦(Betula ermanii)径向生长及其与气候的关系.结果表明,林线处岳桦年轮宽度年表具有较强的气候敏感性.其径向生长与上年7月和当年3月的温度显著负相关(P<0.05),与上年9月和当年7月的温度显著正相关;同时与上年6月降水量显著正相关.与季节性气候因子的响应分析表明,岳桦径向生长与当年春季(1～3月)和当年生长季前(4、5月)的平均温度呈显著负相关,与当年生长季前的平均最高温度显著正相关,与降水量的相关关系不显著.利用多元逐步回归方法模拟了岳桦年轮宽度指数与气候因子间的关系,并据此预测在温度和降水增加的背景下,林线处岳桦径向生长将降低14.8%.     

天山中部山区不同胸径天山云杉对气候的响应

运用树木年轮气候学的方法,研究天山中部山区天山云杉(Picea schrenkiana)不同胸径年表特征以及与气候因子之间的关系,揭示不同胸径云杉对气候因子的敏感度差异,以及胸径大小因素对年表的潜在影响.结果表明:(1)云杉敏感度与胸径大小有线性负相关关系,说明小胸径云杉与气候变化关系密切;(2)不同胸径云杉年表对气候因子的响应存在一致性,均表现为对上一年月降水与月平均温度存在显著的滞后作用,与上一年8月降水以及当年4、5月降水正相关,与上一年8、9月平均温度负相关,与当年生长季温度负相关;(3)不同胸径云杉年表对气候响应存在一定的差异,大胸径云杉主要是对上一年8月、当年5月降水的正响应,对月平均温度无显著的响应关系,而小胸径云杉不但对上一年8月和当年4、5月降水有显著的响应关系,对当年5月平均温度也有显著的负响应关系.因此,在树木年轮气候学研究中应该考虑胸径大小因素对年表的影响.     

太行山南麓栓皮栎径向生长的海拔差异及其气候响应变化

研究气温突变前后栓皮栎(Quercus variabilis Blume)径向生长海拔差异及其气候响应的变化，可为不同海拔栓皮栎林的养护管理提供参考数据.基于太行山南麓海拔1 507 m和909 m的栓皮栎样地年轮宽度数据，结合树轮序列的差值年表(RES)与气候因子分析两个海拔栓皮栎径向生长在气温突变前后对气候响应的差异，并利用胸高断面积年增长量(BAI)分析两海拔栓皮栎生长速度的差异.结果显示，高海拔栓皮栎的BAI年增长速度[0.63 cm²/(10 a)]高于低海拔[(0.23 cm²/(10 a)]，且在温度上升作用下二者差值逐渐增大.在具有明显快速升温变化(1992年)之前，高海拔栓皮栎生长主要与当年2、7月温度显著正相关，低海拔栓皮栎生长则主要与夏季(6-8月)降水呈正相关.快速升温变化之后，高海拔栓皮栎生长与当年7月平均与最低温度由正相关转变为负相关；低海拔栓皮栎生长与当年3月最高温度和7月最低温度由正相关转变为负相关.本研究表明温度升高使两海拔栓皮栎径向生长-气候因子关系发生了改变，温度对树木生长的限制作用增强，升温促使研究区内...     

黄河源区植被生长季NDVI时空特征及其对气候变化的响应

利用黄河源区MODIS/NDVI数据、1∶100万植被类型图和气象资料,分析了该区不同植被类型生长季NDVI时空特征以及与气候因子的关系。结果表明,1）2000—2011年,黄河源区植被生长呈改善趋势,生长季NDVI年际变化率每10 a为＋2.75%,高寒草原、高寒草甸、高寒灌丛生长季NDVI年际变化率分别为每10 a＋2.84%、＋2.65%、＋2.77%。2）黄河源区植被改善面积占全区总面积的29.39%,主要分布在卡日曲和玛曲上游、扎曲流域、布青山南麓、扎陵湖北部和鄂陵湖周边地区。植被退化面积仅占全区总面积的0.98%,主要分布在约古宗列曲东南部山地和卡日曲北部山地。受水热条件控制,植被改善表现为：①植被改善面积南坡大于北坡;②植被改善面积随海拔升高先增加后减小;③植被改善面积随坡度增加迅速减小。3）黄河源区植被生长季NDVI与同期气温和降水分别存在显著正相关性,其中高寒草原和高寒草甸生长受降水影响更为明显,而高寒灌丛生长受气温影响更为明显。气候的暖湿化趋势可能是促使黄河源区植被生长改善的主要原因。     

天山云杉和西伯利亚落叶松的树轮气候记录

利用天山北坡中东部高海拔森林的6个树轮宽度年表，通过相关函数和响应分析，结果表明：生长在该地区的天山云杉和西伯利亚落叶松对气候要素的响应模式都与“普遍认为森林上限的树木生长主要受气温影响”有着显著的差异。天山北坡中部的天山云杉对气温和降水都有较好的响应关系。天山东部巴里坤森林上限附近生长的西伯利亚落叶松的生长与气候的相关显示：5月平均气温和5月降水量对树木生长影响最大（都呈显著负相关），春季（3-5月）降水量、生长季（4-9月）降水量和全年降水量以及湿润指数都与树木生长呈显著负相关，这与祁连山中部森林上限青海云杉主要受水分限制表现出了较好的一致性，同时也说明同处于干旱半干旱区森林上限的不同树种对气候变化的响应具有相同的区域性特征。     

1982-2006年华北植被覆盖变化及其与气候变化的关系

利用1982-2006年GIMMSNDVI数据反映华北地区植被覆盖变化状况,结合1982--2006年该地区85个气象站点的气温和降水数据,分别从年际变化、季节变化和月变化三个时间尺度分析华北地区植被覆盖变化及其与气候变化的关系。结果表明,从年际变化来看,华北植被变化与气温变化关系较与降水关系密切;从季节变化来看,华北地区植被生长在不同季节对水热条件变化的响应不同,春季和秋季植被生长与气温的关系较与降水的关系密切,而夏季植被生长主要受降水的影响;从月变化来看,4月和5月植被变化受气温变化影响较明显,一定程度上说明4月和5月植被生长的NDVI值增加可能是由于气候变暖引起的植被生长季提前产生的;6-9月植被生长与前2个月降水变化关系密切,说明植被生长对降水变化具有一定的滞后性。     

低浓度SO2对油松苗生长的影响

油松(PinustabulaeformisCarr.)苗暴露在SO2浓度分别为0(CK)、0.1mgm?3(T1)、0.2mgm-3(T2)和0.4mgm?3(T3)的4个人工气候箱内60昼夜.TI、T2组油松生长情况与CK无显著性差异.T3组油松针叶颜色发现异常,针叶中类胡萝卜素含量下降29%,含硫量增加242%,从针叶渗出的钾离子量比CK增加198%,光合速率下降7%,蒸腾速率增加17%,单株干重下降19%,相对生长速率下降3μgmg-1d-1.图7表3参8     

中国西北气候变暖及其对农业的影响对策

以全球气候变暖和区域降水变率增加为主的气候变化给农业生产和人类食品安全带来严峻挑战。认识气候变化对农业的影响,提出科学的技术对策,是应对气候变化的基础。基于西北5省区气象观测资料,分析西北地区近52年(1961—2012年)气候时域趋势变化和空间分布特征,对比讨论了气候变化对西北农业的主要影响,提出了西北旱作农业应对气候变化的适应技术对策。结果表明,近52年来,西北区域气温呈显著上升趋势,气温变化倾向率为0.312℃/10 a,从20世纪70年代开始气温持续上升,气候变暖的突变点在1991年。西北区域降水量趋势变化空间差异明显,以黄河沿线为界,黄河以西区域降水量呈增多趋势,黄河以东区域呈减少趋势,并且降水量减少的幅度明显高于增加的幅度。气候变暖对农作物生长生育、植物形态结构、产量形成及品质等生理生化过程产生重大影响,对作物种植结构、栽培方式、种植制度,农田耕作层土壤生态环境等也产生了重大影响。要通过优化农业种植结构、调整作物种植制度、改进作物栽培方式、改良作物品种、加强水肥系统协调管理等技术措施来适应气候变化。科学开发利用气候资源,减缓气候变暖的不利影响,积极应对全球气候变化。     

间伐对杉木人工林林下植被多样性及其营养元素现存量影响

间伐改变了林分结构,影响林下植被的生长和发育,但长期间伐对杉木Cunninghamia lanceolata林下植被多样性的影响尚缺乏系统研究。在浙江开化通过样地调查,采用Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数研究3种间伐处理下杉木人工林林下植被多样性的变化;分析林下植被主要营养元素含量,研究间伐对营养元素现存量的影响。以试验区传统经营方式为对照,即林木生长中期（第14年）进行1次轻度间伐（间伐强度约15%,T1）;中度（总间伐强度约35%, T2）和强度（总间伐强度约50%,T3）间伐均在第7年和第14年进行了2次间伐。间伐15年后的结果表明,3种间伐处理下,林下植物种类数分别为18种（T1）、17种（T2）和20种（T3）,林下植被总密度和盖度均随间伐强度增加而增大;林下植物Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数在不同间伐处理之间均没有显著差异（P＞0.05）。林下植被全碳（TC）、全磷（TP）和全钾（TK）含量在不同间伐处理之间差异不显著（P＞0.05）,全氮（TN）含量随间伐强度增加而降低,其中T3处理显著低于T1（P＜0.05）。林下植被生物量随间伐强度增大而增加,林下植被TC、TN、TP和TK现存量在不同间伐处理之间均没有显著差异（P＞0.05）。这些试验结果说明杉木人工林间伐15年后间伐强度不会显著影响林下植被多样性和营养元素的积累。     

西辽河地区植被气候生产潜力及其对气候变化的响应

植物生长依赖于气温、降水和日照等气象要素,对全球气候变化更为敏感。定量分析西辽河地区植被气候生产潜力变化特征及其对气候变化的敏感性,可为西辽河地区农业生产,生态保护和环境改善决策提供科学依据。基于西辽河地区11个站气象站1961—2018年的年平均气温和年降水量资料,运用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型、累积距平和小波分析等方法,分析了西辽河地区植被气候生产潜力的时空演变及其对气候变化的响应。结果显示:研究期间,西辽河地区温度生产潜力(W_θ)和蒸散生产潜力(W_V)整体呈上升趋势,降水生产潜力(W_R)无明显变化趋势,平均值分别为1 120.19、647.12、695.50 g·m~(-2)·a~(-1),西辽河地区热量条件好于降水,且1980s是水热配比(W_R/W_θ)最好的年代;由气温、降水量和蒸散决定的标准气候生产潜力(W)平均为643.65 g·m~(-2)·a~(-1),气候倾向率为11.05 g·m~(-2)·(10 a)~(-1);近58 a,W经历了"少-多-少-多"的周期性变化,且在1982、1998、2011年发生突变;西辽河地区W呈现一致的正变化趋势,空间上表现为双辽、科尔沁左翼中旗、科尔沁左翼后旗、翁牛特旗为气候生产潜力的高值区,而开鲁县至奈曼一带为低值区;W对降水量变化更敏感,降水量的多寡主要决定了西辽河地区植被气候生产潜力的变化,在气候变化的背景下,未来该区W增加幅度在2.49%以上。     

气候变化对黄土高原半干旱区春小麦生长和产量的影响——以定西市为例

气象因子是影响春小麦生长发育的主要因素,探究全球气候变暖对黄土高原半干旱区春小麦生长和产量的影响,为防灾减灾提供科学依据。利用1960-2016年甘肃省定西市气象观测资料和1986-2016年春小麦试验资料,研究气候变化对春小麦生长和产量的影响,分析春小麦各发育期的变化,探讨影响春小麦生长和产量变化的主要因素,为春小麦应对气候变化提供保障。结果表明:近57年春小麦生育期气温呈显著上升趋势,在1997年发生突变;1960—1997年之前春小麦生育期降水呈减少趋势,之后呈增加趋势,但整体上呈增加趋势;日照时数和20℃积温呈增加的趋势。春小麦生长日数年际波动较大,整体呈缩短趋势,春小麦播种到出苗期、抽穗期到开花期和乳熟期到成熟期生长天数减少导致了春小麦全生育期生长日数缩短。近31年春小麦产量呈增加趋势,不孕小穗数和成穗率呈减少趋势,穗粒数和千粒重呈增加趋势。降水是影响黄土高原半干旱区春小麦产量的主要因素。     

渭河流域地表植被覆盖对气候变化的响应研究

气候变化通过改变植物生长环境,从而影响植物生长。了解植物与气候之间的内在关系,长期动态监测和评估植被覆盖情况至关重要,同时有利于深刻理解生态恢复机制。渭河流域地理位置特殊,生态环境脆弱,在其周围及黄河下游生态环境保护中有重要地位。为揭示植被时空变化格局以及对气候变化的响应,以渭河流域作为研究对象,采用差值法、线性回归斜率法及相关系数法分析2000-2019年渭河流域在不同气候分区下NDVI分布特征及NDVI与降水、气温的相关性和滞后性。研究结果显示：（1）2000-2019年,渭河流域NDVI呈波动上升的趋势,各分区NDVI增长率表现为半干旱区(0.053 8/10 a)>半湿润区(0.044 3/10 a)>干旱区(0.036 6/10 a);(2)2000-2009年、2009-2019年NDVI均表现为改善态势,但2009-2019年改善程度减缓,斜率从0.072 7/10a降低为0.035 1/10a,差值法改善区面积由98.20%降低到86.12%,线性回归斜率法改善区面积由87.69%减小到61.86%;(3)在季尺度、月尺度上,与降水相比,气温对渭河流域植被生...     

自然分布北界的大巴山黄杉树轮气候响应分析

黄杉(Pseudotsuga sinensis)是国家Ⅱ级濒危保护树种,目前基于该树种的树轮气候学研究较少。利用采自陕西省安康市镇坪县的黄杉树轮样芯,建立树轮宽度标准年表,采用Pearson相关方法分析树轮宽度指数与降水、气温、帕尔默干旱指数(PDSI)的相关关系。结果表明:研究区黄杉径向生长主要受降水和温度的影响,其中树轮宽度指数与生长季总降水量呈显著正相关(r=0.386,P0.05),与上一年11月平均最高气温呈显著负相关(r=-0.364,P0.05),与上一年10月PDSI呈显著正相关(r=0.485,P0.01)。此外,在全球变暖的背景下,月平均最高气温可能对黄杉的径向生长起抑制作用。研究黄杉径向生长对气候要素的响应,了解研究区气候变化对黄杉生长的影响,可为相关部门研究该地区的气候变化提供理论基础。     

海拔梯度上的植物生长与生理生态特性

环境是植物生存和发展的条件,在各种不同的生境中聚生着特定的植物种类.全球气候变化迅速而显著地改变着高海拔地区的生态环境,这必将导致山地植物生理生态适应性、分布界限等发生变化,这些变化反过来又会对气候变化造成深远影响.因此,研究山地植物的生理生态特性,揭示其对全球气候变化的响应和适应性,具有重要的现实与科学意义.海拔梯度由于包含了温度、湿度、光照等诸多环境因子的剧烈变化而成为了研究植物对全球气候变化响应的理想区域.随着海拔升高,气温下降、大气压及CO2分压降低、光强增加等,植物的生态和生理特征将产生巨大的变化,可能影响到植物种类在海拔梯度上的分布、植物群落的结构组成.一些亟待回答的问题包括:全球气候变化将如何影响高山植物的生长环境?环境变化如何影响植物生理生态适应性?植物群落的分布、结构和组成将发生哪些变化?这些变化又将怎么样影响气候进一步变化?众多的研究报导了树木的生理生态特征、生长速率和生产力等对海拔的响应.本文在总结前人研究的基础上,系统地综述了海拔梯度上温度、水分、光照、土壤等环境因子的差异对高山植物的生长及生理生态特性的影响,以及植被分布的变化,旨在阐明植物对全球气候变化的行为与生理生态响应,以期为该领域的深入研究提供参考.