林分密度对兴安落叶松径向生长-气候关系的影响

【目的】研究不同密度下兴安落叶松径向生长与气候因子动态关系,为全球变暖背景下兴安落叶松林可持续经营中合理的林分密度确定提供依据。【方法】根据林分密度指数(SDI)选取大兴安岭中北部地区低、中和高3种林分密度梯度兴安落叶松(Larix gmelinii)纯林为研究对象,采用Mann-Kendall检验确定研究区气温突变点,基于野外调查和树轮数据,分析气温突变点后各林分密度下兴安落叶松径向生长趋势,并利用皮尔森相关和滑动相关分析其与各气候因子的关系及稳定性。【结果】在气温突变点后,研究区域兴安落叶松生长出现增强和衰退趋势,且随着林分密度增加,树木生长衰退比例增高。高林分密度下兴安落叶松生长受抑制程度最高,1988—1990年平均生长变化率为-25%,处于衰退状态。林分密度改变了兴安落叶松生长对气候的响应关系,高密度下衰退组树木生长与8月标准化降水蒸散指数(SPEI)正相关关系最强(P<0.05),与夏季温度呈稳定的显著负相关关系(P<0.05)。研究区气候呈现明显暖干化趋势,而低林分密度兴安落叶松保持54%的生长增强比例,树木与温度由低密度下的正相关关系向高密度的负相关关系转变...     

结构方程模型在兴安落叶松林生长中的应用

【目的】通过结构方程模型,确定气候、土壤和海拔对兴安落叶松林生长指标的影响以及路径关系。【方法】选取年平均气温、年平均降水量、太阳辐射、土壤全氮含量、土壤有机碳密度和海拔作为影响因素,探究兴安落叶松地上生物量、地下生物量、树高与这些影响因素的关系,并利用AMOS 21.0软件构建衡量兴安落叶松生长的3个指标与气候、土壤和海拔的结构方程模型。【结果】兴安落叶松的地上生物量、地下生物量随着海拔、年平均降水量的增大呈现先增大后减少的趋势,树高随着海拔的增加而增加。地上和地下生物量随着土壤有机碳密度的增加而增加。海拔对兴安落叶松生长的总效应系数为0.200且是正向效应,海拔对兴安落叶松生长的直接效应(0.224)大于间接效应(-0.024);气候因子对兴安落叶松林生长的总影响系数为-0.771且是负向效应;土壤因子对兴安落叶松生长的总影响系数为-0.216,其对兴安落叶松林生长起到一定的抑制作用。【结论】根据结构方程模型的路径系数,气候因子的总影响系数绝对值最大,其次是土壤和海拔,兴安落叶松林静态生长主要受到气候因子的制约。     

秦岭鳌山太白红杉径向生长对气候因子的响应

【目的】秦岭是以太白红杉(Larix chinensis)为代表的典型温带针叶林分布区,也是受全球气候变化影响最为显著和敏感的地区之一,为了解该区树木生长对气候变化的敏感性,分析了秦岭鳌山太白红杉径向生长对气候因子的响应。【方法】基于树木年代学方法,利用鳌山高山林线太白红杉树木年轮宽度资料,建立树轮宽度年表,明确影响太白红杉径向生长的关键气候因子。【结果】太白红杉对气候变化反应较为敏感,年表包含较多的气候信息,适用于树轮气候学研究。相关分析表明,太白红杉径向生长与上年6月以及当年2月和6—7月气温呈显著正相关,与上年5月和当年1、6月降水量呈显著负相关。空间分析发现太白红杉树轮宽度年表对于评估采样点周边较大范围地区6月气温变化特征具有很好的空间代表性。【结论】一些大尺度的大气-海洋变化的耦合作用可能对秦岭地区太白红杉的径向生长产生影响。     

呼伦贝尔沙地不同树龄樟子松对气候的响应

【目的】对呼伦贝尔沙地不同树龄樟子松年表的特点及其径向生长与气候因子的关系进行探讨,分析不同树龄樟子松对气候响应的差异性,为该地区沙地樟子松的年轮气候学和不同树龄组沙地樟子松的经营管理提供一定的理论依据。【方法】采用COFECHA、ARSTAN程序建立标准年表,利用呼伦贝尔沙地两个样地的樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)样芯,划分成3个不同树龄组,运用DendroClim2002进行标准年表与气候因子响应分析。【结果】从不同树龄组的年表统计特征值发现,平均敏感度(MS)相差不大,都含有较高的气候信号。不同树龄组的一阶自相关(AC₁)是逐渐递增的,不同树龄组的信噪比(SNR)和样本代表性(EPS)都以中龄组最高,老龄组最低。从响应分析的结果来看,低龄组对气温的敏感性最高,老龄组对降水的敏感性最强。中龄组受前一年6月、7月的降水和最低气温共同影响显著,与6月的平均气温也呈显著负响应,同时与前一年12月的降水呈显著负响应。【结论】呼伦贝尔沙地不同树龄组樟子松的径向生长受气候条件的响应不尽相同,老龄组树木的生长对前一年12月的降水最为敏感,达到响应系数的最高值,低龄组和中龄组的生长都出现了与6月气温之间的负响应关系,这些是否与全球变暖、大兴安岭地区气候暖干化趋势加强有关,还需要进一步的研究。     

青海省互助县北山森林公园树轮宽度特征的气候因子分析

使用SPSS统计学软件和EXCEL的数据处理功能对青海互助北山国家森林公园云杉树轮数据进行统计学及树轮气候学分析,计算树轮宽度年表的主要特征参数,分析当地树木年轮序列对气候响应的敏感性,从中提取影响树木生长的气候信息,获取该地区近30年的气候因子分布规律,结果显示:北山国家森林公园的云彬树木年轮序列包含有较多的气候信息,气候因子是树木生长的限制因子;通过因子分析可知,近十年来的降雨量相对较少,气温增高导致蒸发量加大,该地区的树木的生长量有所减少.     

芦芽山不同海拔华北落叶松径向生长与气候因子关系的研究

利用采自山西芦芽山3个海拔高度的华北落叶松(Larix principis-ruppre chtii)年轮样芯建立差值年表,通过与气候因子的相关性分析,以及单年分析和多元回归的方法,探讨树木径向生长与气候因子的关系,发现各个海拔高度的华北落叶松径向生长均受到气温、降水因子的综合影响,且与降水因子的关系均较与气温因子的关系密切.机制上,生长季中低海拔华北落叶松径向生长受到土壤干旱的限制,而高海拔华北落叶松受到低温的限制.随海拔升高,华北落叶松径向生长与生长季降水因子的关系从正相关逆转为负相关.在本次研究设立的低海拔(1 972 m)与中海拔(2 237 m)采样点之间,生长季降水量增加从而跨越了其对华北落叶松生长限制的阈值.     

近30年河南省度假气候指数变化特征分析

利用河南省111个国家气象观测站近30年(1991—2020年)的地面气象资料,包含逐日最高气温、平均相对湿度、降水量、风速、云覆盖率等气象要素,分析河南省度假气候指数的时空变化特征。结果显示:河南度假气候指数1—12月份达到“适宜”及以上等级,月变化呈现双峰型,在4—5月和9—10月最高,达到“特别适宜”等级;度假气候指数在季节变化上,春秋两季最高、夏季次之、冬季最低;空间分布上年内呈现“北高南低”的特点,季节分布上呈现明显的区域特点和一定的维度特点。     

贺兰山东坡高山林线青海云杉(Picea crassifolia)径向生长对气候因子的响应

基于建立的贺兰山东坡高山林线青海云杉树轮宽度年表,分析了青海云杉径向生长与该区气温、降水和帕尔默干旱指数(PDSI)等主要气候因子之间的关系.结果显示研究区青海云杉径向生长与5月的降水呈显著正相关(P<0.05),与1、3、6月的气温呈显著负相关(P<0.05),而与除当年9月外的所选各月PDSI均呈显著正相关(P<0.05).分析表明,贺兰山林线附近树木径向生长对气候因子具有一致的响应关系,山地相对较低的气温条件对树木生长限制作用不明显,而干旱是限制林线树木径向生长的主要因子.     

不同海拔金佛山方竹出笋及幼竹生长特性

【目的】探究海拔对金佛山方竹生长发育的影响,为金佛山方竹引种及高效培育技术提供参考。【方法】以贵州顶箐山和箐坝山的金佛山方竹林为研究对象,在试验林低、中低、中高、高海拔处分别布设样方,观测并比较笋期、幼竹高生长、成竹生长等指标。【结果】试验区金佛山方竹笋期为8月下旬至10月上旬,不同海拔处日出笋量的动态变化均呈典型的正态分布格局,出笋始发及结束时间、发笋高峰期均随海拔的增高而提前,但总出笋量差异较小;各海拔下幼竹高生长均符合“慢—快—慢”的“S”形曲线,Logistic回归方程模型能较好地拟合其生长节律,决定系数(R²)均达0.99以上。随着海拔的升高,幼竹高生长持续时间有所下降,但平均生长速率及最大生长速率总体呈上升趋势;成竹胸径和全高分别在中高和高海拔处最大,均在低海拔处最小,较高海拔处竹林生长优于较低海拔处。【结论】海拔对金佛山方竹的笋期及幼竹生长有明显影响,较高海拔处竹林出笋更早,生长状况更好。     

大湄公河次区域植被覆盖时空变化特征及其与气象因子的关系

【目的】分析大湄公河次区域植被覆盖的时空分布变化规律及其与气象因子之间的关系,为全球变暖环境下大湄公河次区域植被保护及生态环境修复提供理论依据。【方法】以大湄公河次区域为研究区,使用MOD13Q1-NDVI数据,借助Google Earth Engine(GEE)平台反演区域2005—2019年植被覆盖,采用线性回归分析、马尔科夫模型等分析区域植被覆盖的时空分布规律,并利用偏相关分析法探究植被覆盖与气象因子之间的关系。【结果】大湄公河次区域高植被覆盖的面积占总面积的61.9%,空间上呈现北低南高、东高西低的特点;2005—2016年,区域植被以改善为主,主要是中高植被向高植被类型转化;2016—2019年,区域植被发生明显退化,以高覆盖植被类型退化为主;15年来,呈改善趋势的面积占总面积12.7%,呈退化趋势的面积占总面积3.0%,基于Hurst指数分析发现,区域植被未来显著改善面积大于显著退化,南部地区未来会发生退化;年际变化趋势上,归一化植被指数(NDVI)与气温呈显著正相关,相关系数为0.61,与降水相关性较弱;空间上,区域植被NDVI变化受到气温和降水影响,北部与降水显著负相关,南部与气温显著负相关。【结论】大湄公河次区域植被覆盖整体较好,改善趋势大于退化趋势。综合来看,大湄公河次区域植被变化与气温和降水有一定关系,尤其是北部和南部。     

长期氮添加对落叶松和水曲柳人工林土壤碳、氮、磷含量和胞外酶活性的影响

【目的】氮(N)沉降速率的持续增加影响着森林生态系统的物质循环。本研究旨在探讨长期N添加对两种人工林土壤微生物生物量和胞外酶活性的影响。【方法】基于黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)人工林的长期(16年)N添加[N添加速率为10 g/(m²·a)]试验,测定对照和N添加处理样地土壤的碳(C)、N、磷(P)各组分含量、微生物生物量以及C、N、P循环相关的胞外酶活性。【结果】长期N添加显著增加了两种人工林无机N含量,但降低了两种人工林微生物生物量C、N含量。N添加抑制了水曲柳人工林β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶和酚氧化酶活性,但对落叶松人工林的这些C分解酶活性的抑制作用不显著。回归分析进一步发现微生物生物量、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶和酚氧化酶均随着土壤pH的降低而显著降低。几丁质酶活性在落叶松人工林中对N添加呈现负响应,却在水曲柳人工林中对N添加呈现正响应。然而,N添加均未显著改变两种人工林的磷酸酶活性、总有机C,以及酸水解法划分的C组分、全N、全P和有效P含量。【结论】长期N添加主要通过土壤酸化途径改变落叶松和水曲柳人工林土壤微生物生物量和酶活性,而N添加对胞外酶活性的影响因树种而异,这可能与两个树种的不同凋落物质量和菌根类型有关。N添加对土壤微生物和C分解酶活性的抑制作用并没有显著增加土壤C含量和改变C组分,其内在机制需要未来从土壤有机C的形成和稳定性方面进行揭示。     

环境温度对活立木横截面电阻值的影响

为研究环境温度对活立木内电阻值的影响,采用树木电阻断层成像仪在不同温度下对落叶松和小叶杨两种活立木进行检测,获取截面二维电阻图像并分析其变化,量化横截面内各点电阻值及其与温度之间的关系。结果表明:①落叶松横截面心材电阻值较低,边材较高。随温度降低,边材红色区域(高电阻区)面积减少,心材蓝色区域(低电阻区)面积增大; 而小叶杨电阻图像呈现完全相反的规律。但随温度降低,两树种整体平均电阻值均增大。②样本立木电阻值与环境温度之间存在极显著的指数函数关系(P<0.01),模型相关系数R≥0.822,小叶杨甚至高于0.926,因此认为模型有很好的拟合优度。 ③在落叶松样本立木中,当温度大于0 ℃时,横截面内沿径向分布的各点电阻值之间变化不明显,最大差值为1 236 Ω(3.0 ℃时); 而温度小于0 ℃时波动很大,最大差值达到3 299 Ω(-5.0 ℃时),曲线存在较为明显的两个波谷和中间一个波峰。④在小叶杨样本立木中,随环境温度降低,横截面内沿径向分布的各点电阻值都呈增大趋势; 从边缘到髓心再到另一侧边缘,沿径向分布的电阻值呈由低向高逐渐增大、到最大值后再逐渐降低的趋势。     

水热因子对塔里木河下游胡杨年轮指数和植被指数的影响

【目的】探索塔里木河流域树木年轮与植被遥感间的关系。【方法】借助树木年轮学的方法和技术手段,利用塔里木河下游10个采样点的胡杨样芯数据和长时间序列中国植被指数(GIMMS NDVI)数据及水热因子数据,在分析该区胡杨年轮指数和植被指数变化特征基础上,重点探讨水热因子、胡杨年轮指数及归一化植被指数(NDVI)三者间的相关性。【结果】胡杨年轮指数和年际NDVI变化在1980—2001年间均呈下降趋势,区内植被在该时间段内退化较为严重。年内NDVI变化呈单峰状,5—8月为植被生长季,1—4月和9—12月为植被非生长季。【结论】该区胡杨年轮生长受5月(P<0.01, 显著负相关)地下水埋深和6月(P<0.01,显著负相关)温度影响显著,而NDVI主要与5—7月(P<0.01, 显著负相关)和10月(P<0.01, 显著负相关)的地下水埋深及7月(P<0.01, 显著负相关)温度有关,且影响NDVI和胡杨年轮指数的主要因子是水热因子中的地下水埋深因子。胡杨年轮指数与NDVI间的相关性差,未能通过0.05水平检验。     

兴安落叶松林火烧迹地土壤速效钾时空动态分析

【目的】研究不同强度火干扰下兴安落叶松林土壤速效钾含量的时空变化,探讨其变化规律与空间格局的形成原因,分析火烧迹地恢复初期土壤速效钾营养水平,为林地土壤钾营养调控与管理提供参考。【方法】在大兴安岭北部兴安落叶松林地布设固定采样点,进行林火点烧试验,分别于火烧前、火烧后、融雪季后和生长季采用土钻法在固定点位30 cm半径内采集土壤样品,采用乙酸铵法测定土壤速效钾含量,分析轻、中、重度火烧区土壤速效钾时空变化特征。【结果】①轻度火烧区,土壤速效钾含量未因火烧立即发生明显变化,但在融雪季显著上升,生长季仍维持较高水平;中、重度火烧区,则在火烧后立即升高,融雪季进一步上升,而后相对稳定;②火烧强度空间格局与土壤速效钾含量空间格局在融雪季和生长季均极显著正相关,与土壤速效钾含量变化率在火烧后的各时期均极显著正相关;原生土壤速效钾含量与火烧后各时期土壤速效钾含量及其变化率均显著相关;火烧后,土壤速效钾空间格局是原生土壤速效钾含量空间格局与火烧强度空间格局综合作用的结果。【结论】经过融雪季与生长季,兴安落叶松林轻、中、重度火烧区土壤速效钾含量显著升高,有利于火烧迹地恢复初期森林植被更新与改造。     

西藏东南部急尖长苞冷杉蒸腾耗水及其驱动因子分析

目的 探讨不同径级急尖长苞冷杉个体蒸腾耗水规律,并分析其与主要气象因子的相关性,为明确西藏亚高山区林木生长规律提供重要参考。方法 应用树干液流测定系统在西藏色季拉山天然急尖长苞冷杉林内对8株不同径级急尖长苞冷杉个体进行蒸腾耗水的连续测定,并同步监测5个气象因子。结果 急尖长苞冷杉树干液流速率日变化为单峰曲线,7月、8月和9月8株样木平均液流速率分别为137.09、142.71和184.43 g/h,日活动时间为10:00—22:00,其峰值出现在16:00左右。急尖长苞冷杉树干蒸腾耗水速率与大气温度和光合有效辐射呈极显著正相关关系,与饱和水汽压差显著正相关,与大气湿度极显著负相关,与风速无关;蒸腾耗水与各因子相关系数绝对值排序为大气湿度>大气温度>光合有效辐射>饱和水汽压差。急尖长苞冷杉边材面积和日蒸腾耗水量均与胸径呈极显著的二次曲线关系,决定系数分别为0.999和0.937。结论 急尖长苞冷杉蒸腾耗水日变化呈“N”形变化,受大气温湿度和光合有效辐射等环境因子影响显著;随胸径增加,单株日蒸腾耗水量迅速升高。     

不同林龄杉木径向变化及其对气象因子的响应

【目的】研究树木的生长机制能够为树木年轮学以及重建高分辨率环境演变历史提供重要途径和基础,在高分辨率的基础上分析不同林龄树木径向生长对气候的响应特征,能更好地规划被监测树种在不同林龄的生存策略。【方法】利用带状树干径向测量仪于2017年7月—2018年7月对福建省将乐国有林场不同林龄的杉木(Cunninghamia lanceolata)进行监测,以最大值法提取日径向生长量,用Gompertz模型对累积径向变化值进行模拟,利用偏相关分析研究不同林龄杉木的年内径向变化特征及其对气象因子的响应。【结果】在生长季,不同林龄杉木的日径向变化都呈现相似的周期性(包括收缩期、膨胀恢复期和生长期3个阶段)。不同林龄的日径向变化程度不同,日振幅随着林龄增加而增大。杉木的年生长期较长,且不同林龄的年生长期随林龄增加逐渐缩短,生长季开始的时间却随着林龄增大而向后推移。幼龄林、中龄林、近熟林生长期分别为:2月初—10月末、2月末—9月末、3月初—7月末,且分别在5月末、5月初、4月末达到生长速率最大值。不同林龄杉木径向生长对于气象因子的敏感性呈下降趋势:幼龄林杉木生长主要受到降水、最低温度、平均温度、平均相对湿度的影响;中龄林杉木生长主要受到降水、最小相对湿度的影响;而在近熟林和成熟林中,气象因子与杉木生长没有显著的相关关系。【结论】在未来气候变化的背景下,气象因子的变化可能会逐渐影响到林龄较小的林分,因此对将乐杉木人工林进行经营时要因地制宜,针对不同林龄的杉木林应采取不同的营林措施。     

不同林型兴安落叶松林土壤团聚体及其有机碳特征

【目的】团聚体是土壤结构的基本单元,其对有机碳的保护作用是稳定土壤碳库的重要机制。采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨林型对兴安落叶松林土壤团聚体的分布、稳定性及有机碳含量的影响,为兴安落叶松林的可持续经营、碳汇功能提升提供参考。【方法】在内蒙古大兴安岭兴安落叶松原始林内,依据不同林型(草类-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林)设置28块30 m×30 m的样地,以距地面0~10 cm、≥10~20 cm、≥20~40 cm和≥40~60 cm分层取土样,测定土壤理化指标、不同粒径土壤团聚体及有机碳含量;基于单因素方差分析、相关分析和逐步回归分析方法,分析各林型间土壤团聚体各特征值的差异,以及各土壤理化指标对土壤团聚体分布、稳定性及有机碳含量的影响,筛选对各林型土壤团聚体有显著影响的主导因子。【结果】①兴安落叶松林土壤团聚体含量以粒径≥0.250~2.000 mm团聚体占比最高,且表层(0~10 cm)含量显著大于其他各层;各林型土壤大团聚体(粒径≥0.250~2.000 mm)含量大小表现为杜鹃-兴安落叶松林>草类-兴安落叶松林>杜香-兴安落叶松林,林型对20 cm以下土层各粒径的团聚体含量影响显著。②兴安落叶松林表层(0~10 cm)土壤的团聚体稳定性较高,其平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著大于其他各层,但各林型间无显著差异;稳定性指标在各林型间的显著差异主要发生在≥40~60 cm土层,杜鹃-兴安落叶松林土壤团聚体的稳定性较好。③各林型土壤团聚体有机碳含量由多到少依次为粒径≥0.250~2.000 mm团聚体、粒径<0.053 mm团聚体、粒径≥0.053~0.250 mm团聚体,各粒径均表现出杜香-兴安落叶松林的土壤团聚体有机碳含量最高;不同林型各粒径土壤团聚体有机碳含量均随土层深度增加而递减,递减速率随粒径大小依次减小,且具有明显的表聚特征。④土壤总有机碳是各林型粒径<0.053 mm和≥0.250~2.000 mm团聚体的共同主导因子,而粒径≥0.053~0.250 mm团聚体的主导因子因林型不同而存在明显差异。【结论】兴安落叶松林土壤团聚体及其有机碳含量均以大团聚体为主,林型对土壤团聚体的粒径分配和稳定性具有一定影响,其中,≥0.250~2.000 mm团聚体含量以杜鹃-兴安落叶松林的最高,<0.250 mm团聚体含量和各粒径土壤团聚体有机碳含量均以杜香-兴安落叶松林的最高。土壤理化性质对土壤团聚体的形成和稳定具有一定影响,不同林型的土壤团聚体主导因子存在差异;有机质是粒径≥0.250~2.000 mm土壤团聚体的主要胶结物质,而金属氧化物有利于<0.250 mm土壤团聚体的形成,土壤水分和养分含量高的酸性土壤有利于兴安落叶松林土壤大团聚体的形成和土壤结构的稳定。