气候变暖对黑龙江省五大连池兴安落叶松径向生长的影响

【目的】龙门石寨熔岩台地是五大连池火山群演替顶极群落兴安落叶松天然林的主要分布地。探讨近51年(1968—2018年)龙门石寨兴安落叶松树木径向生长对气候变暖的响应特征,进而为了解气候变暖背景下五大连池火山群植被演替趋势提供科学依据。【方法】采用Mann-Kendall检验方法确定研究区近51年气温变化的趋势和可能发生气温突变的年份,运用树轮气候学方法分析1968—1981年和1982—2018年两个时间段兴安落叶松径向生长对气候变化的响应特征。【结果】五大连池近44年(1975—2018年)平均气温呈增加趋势,且1981年为研究区年均气温升高的突变点。气候变暖后兴安落叶松年轮指数和胸高断面积增量都下降,年轮指数呈上升的趋势,而胸高断面积增量处于下降趋势,但均不显著。树木径向生长对于气温升高的响应出现了“分离效应”。水热条件共同控制兴安落叶松树木生长,但气温是径向生长的主要影响因子,气候变暖显著改变了兴安落叶松径向生长与气候因子的响应模式,树木径向生长对年平均气温、年平均最低气温和寒冷指数的响应敏感性显著增强。研究期上一年11月的降水以及当年2、3月和生长季前(4—5月)的平均最低气温是决定兴安落叶松年轮宽度的主要因素。【结论】1981年后五大连池气候显著变暖,气候变暖未显著改变兴安落叶松的径向生长,升温造成的干旱胁迫可能是树木径向生长对气温变化响应的“分离效应”及气候变暖后树木径向生长与气候因子的响应显著改变的重要原因。     

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。     

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.     

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。     

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.     

六盘山地区油松（Pinus tabulaeformis）径向生长对气候因子的响应

基于建立的须弥山油松树轮宽度年表,分析了油松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.结果显示研究区油松径向生长与前一年9、11月和当年4、6、7月的气温呈极为显著负相关(P0.01),与当年5月的气温呈显著的负相关(P0.05),与前一年9月的降水呈极为显著正相关(P0.01),与当年7月的降水呈显著正相关(P0.05),与前一年9月至当年8月PDSI呈极为显著的正相关(P0.01).分析表明,六盘山地区树木径向生长对气候因子具有明显的响应关系,与全年的气温呈负相关关系,与生长季的降水呈正相关关系,由气温和降水共同决定的干旱程度是限制油松径向生长的主要因子.     

气候变化对落叶松人工林生物量生长的影响模拟

【目的】研究气候变化对落叶松人工林生物量及其生长的影响，为落叶松人工林碳估测和适应性经营决策提供依据。【方法】利用华北和东北地区第6～8次森林资源连续清查落叶松人工纯林固定样地数据，基于理论生长方程建立林分生物量生长模型。并将不同种落叶松作为哑变量，建立了气候敏感的林分生物量生长模型，气候因子为年湿热指数(AHM)。模拟未来气候不变、两种温室气体代表性浓度路径(RCPs)(包括RCP 4.5和RCP 8.5)3种气候变化情景下的林分生物量及其连年生长量，采用两种RCP气候情景与当前情景生物量估计结果的相对差值量化气候变化对林分生物量及其生长的影响。【结果】林分生物量的基础模型、含哑变量的模型、含气候变量和哑变量生长模型的决定系数R²分别为0.938 2、0.947 0和0.950 7,采用哑变量和考虑气候因子能够明显改善模型表现。模型模拟结果表明，与当前情景比较，各树种的林分生物量及其连年生长量在RCP 4.5和RCP 8.5气候变化情景下既有增加也有减少的趋势。对于林分生物量，RCP 4.5和RCP 8.5情景下的相对差值的均值区间分别为-3.02%～2.69%...     

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。     

云杉树轮生长密度对气候要素的响应分析

选择生长于祁连山中段的青海云杉作为研究对象,利用树木年轮的基本理论与方法,对径向生长轮的密度指标与当地气候因子变化做相关分析。结果表明,云杉树轮早材密度指标与研究区5月份降水量之间相关性显著,呈负相关关系,系数为-0.623。早材密度指标与研究区6月份温度之间相关性显著,呈正相关关系,系数为0.627。这些相关关系均能从树木生长生理学角度予以合理解释,符合树木生长及气候环境变化等基本自然规律。相关函数计算结果表明祁连山云杉树轮早材密度对气候变化的响应特征显著于晚材密度和晚材最大密度。     

基于3-PG模型的长白落叶松人工林生长和生物量模拟

【目的】模拟预测森林经营及气候变化下长白落叶松人工林林分生长及生物量变化,以期为长白落叶松人工林经营管理提供科学依据。【方法】以吉林省和龙、舒兰、通化、汪清、长春林区内15块长白落叶松人工林固定样地为对象,基于气候、土壤、林分生长等观测数据,运用3-PG模型模拟了研究区内长白落叶松的生物量及其分配,并模拟了CO_2浓度升高对生物量的影响。【结果】3-PG模型能够较好地模拟林分蓄积和干生物量的生长变化,除叶生物量外(R~2=0.39),各指标的预测值与实际值的相关性较高(R~2在0.62~0.86之间),平均相对误差和相对均方根误差均小于15%。参数敏感性分析表明:土壤肥力等级和生物量分配参数是该模型的关键参数。研究还发现长白落叶松人工林的生物量随CO_2浓度升高而增加。【结论】3-PG模型可以用于长白落叶松人工林的生长模拟。     

滇西北哈巴雪山不同海拔长苞冷杉径向生长对气候变化的响应

全球气候变化背景下森林生态系统对气候的响应是被广泛关注的科学问题。以滇西北哈巴雪山为研究区,利用不同海拔长苞冷杉树轮宽度资料建立树轮宽度差值年表,并与气候因子进行分析,以揭示影响哈巴雪山不同海拔长苞冷杉径向生长的关键气候因子。结果表明:高海拔长苞冷杉主要受上年11月最高温和当年2月降水影响,低海拔树木主要受当年5月干旱限制,当年10月温度升高促进树木生长;低海拔树木径向生长与气候因子关系相对高海拔更加稳定,气候重建潜力更高。未来气候变化将有利于高海拔树木生长,低海拔树木可能会受到暖干气候的限制出现生长下降。     

大兴安岭中部地区不同林分类型结构复杂性评价

【目的】通过对不同林分类型结构复杂性的评价来确定影响林分结构的主要因素，为后续森林结构经营的精准调整提供理论依据。【方法】以大兴安岭地区翠岗林场的不同林分类型(白桦林、兴安落叶松-白桦混交林和兴安落叶松林)为研究对象，基于不同林分类型的30块固定样地调查数据，从林分结构、林木大小多样性、林分活力和土壤状况4个方面选取13个指标，采用雷达图法对不同林分类型结构复杂性状况进行评价。【结果】3个林分类型林分直径分布均为倒“J”形；林分整体呈随机或轻微均匀分布；林木大小分化呈劣势和中庸分化状态；林分密集程度从中等状态向密集状态转变；林分混交度、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数均在兴安落叶松-白桦混交林有最大值，而林分蓄积和健康木占比在兴安落叶松林有最大值；林下天然更新数量、土壤有机质含量、土壤腐殖质层厚度在不同林型间则无显著差异(P>0.05)。林分结构复杂性评价指数大小依次是兴安落叶松-白桦混交林(0.45)>兴安落叶松林(0.37)>白桦林(0.31),其中混交度、Simpson多样性指数、健康木占比是影响林分结构复杂性的...     

中国落叶松林胸径–树高相关关系的探讨

基于幂函数H=a D~b,对我国广泛分布的8种落叶松属(Larix Mill.)乔木184个样方胸径(D)与树高(H)的相关生长关系进行分析,并探讨林分密度、林分总胸高断面积、年均温度和年降水量对相关生长系数(b值)的影响。结果表明,相关生长系数在不同落叶松属间存在显著差异(P0.05):东北地区的兴安落叶松林(0.65±0.11)和黄花落叶松林(0.68±0.10)的相关生长系数显著高于西南地区的四川红杉林(0.51±0.17)和红杉林(0.54±0.15)(F=2.34,P=0.026)。林分密度和总胸高断面积不能解释b值的空间变异(P0.05),但年均温与b值显著负相关(R~2=0.09,P0.001)。研究结果说明落叶松属的不同种之间胸径–树高关系不同,且温度可能是导致不同落叶松林分胸径–树高关系存在差异的主要原因。     

六盘山地区油松_Pinus ta_省略_mis_径向生长对气候因子的响应

基于建立的须弥山油松树轮宽度年表,分 析 了 油 松 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 油 松 径 向 生 长 与 前 一 年９、１１月和当年４、６、７ 月 的 气 温 呈 极 为 显 著 负 相 关 （Ｐ＜０．０１）,与当年５月的气温呈显著的负相关（Ｐ＜０．０５）,与前一年９月的降水呈极为显著正相关（Ｐ＜０．０１）,与当年７ 月的降水呈显著正相关（Ｐ＜０．０５）,与前一年９月至当年８月 ＰＤＳＩ呈极为显著的正相关（Ｐ＜０．０１）．分析表明,六盘山 地区树木径向生长对气候因子具有明显的响应关系,与全年的气温呈负相关关系,与生长季的降 水 呈 正 相 关 关 系,由气 温和降水共同决定的干旱程度是限制油松径向生长的主要因子      

山东沂山油松年轮宽度年表的建立及其气候响应

以沂山油松为样本,建立油松标准化年表,在此基础上分析年轮宽度与气候因子的关系.结果表明:当年5月份平均气温和平均最高温都与油松年表呈显著负相关(P<0.05),而当年6月份平均气温和平均最高温都与油松年表呈极显著负相关(P<0.01);当年7月份降水量与油松生长呈显著正相关(P<0.05);当年5-6月平均相对湿度与油松年表呈显著正相关(P<0.05),且当年8-10月平均相对湿度与油松年表呈极显著正相关(P<0.01).研究表明,在本地区树木生长季内,降水越多,气温越低,越促进树木生长.     

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。     

基于抚育间伐效应的长白落叶松人工林单木直径生长模型

【目的】分析抚育间伐对长白落叶松人工林单木胸径(D)生长的影响规律并对其进行模拟。【方法】基于黑龙江省孟家岗林场与江山娇林场10块固定样地复测数据,建立了基于抚育间伐效应的与树木距离无关的长白落叶松单木胸径5年生长量预估模型,量化了抚育间伐对林木直径生长的影响。长白落叶松单木直径生长模型为基于样地效应的单水平线性混合效应模型,根据赤池信息准则(AIC)和贝叶斯信息准则(BIC)等统计指标和似然比检验对模型进行比较和筛选,并采用独立样本数据对模型进行检验。【结果】当地位指数一定且林分年龄较小时,抚育间伐强度越大,林木直径生长量越大; 当林分年龄较大时,抚育间伐对林木直径生长影响不明显。同一林分中,林木直径生长量随林木径阶增大呈增大趋势。长白落叶松单木直径生长模型中显著自变量为:林木前期胸径的二次方(D²)、胸径的自然对数(ln D)、林分中大于对象木的所有林木断面积之和(B)、地位指数(I)、抚育间伐年龄(T_i)和间伐强度(P_i)。落叶松单木直径生长最优混合效应模型的AIC、BIC和均方根误差均小于一般线性模型。独立样本数据检验最优线性混合效应模型和一般线性模型的拟合效率分别为0.678 和0.624。【结论】基于抚育间伐效应的落叶松直径生长的最优线性混合效应模型优于一般线性模型。模型能够较好地量化抚育间伐对落叶松人工林单木直径生长的影响。     

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。     

兴安落叶松林降雨再分配及其穿透雨的空间异质性

【目的】探究大兴安岭北部兴安落叶松林对降雨的截留再分配及树冠下穿透雨空间分布规律,了解兴安落叶松林生态水文过程。【方法】通过长期定位观测研究的方法,获取了2013年兴安落叶松林19场降雨事件的林外降雨、穿透雨和树干径流的观测数据,采用相关分析,总结了兴安落叶松林降雨再分配规律,比较了树冠下不同位置处穿透雨的变异性。【结果】观测期内兴安落叶松林的林冠截留量、穿透雨量和树干径流量依次为35.14、148.61和0.250 7 mm,分别占大气降雨量的19.10%、80.77%和0.14%; 不同降雨事件中,树冠不同位置处的穿透雨具有空间异质性; 当降雨量、温度等气象因子一致时,3/4树冠半径处的穿透雨变异最小,树冠外缘(4/4树冠半径处)变异最大; 当冠层结构稳定时,穿透雨的变异程度均随降雨量的增加而减小,二者呈一定的负相关性(P<0.01)。【结论】穿透雨是兴安落叶松林降雨再分配的主要水文分量(约占降雨量的81%),选择变异最小、最接近林分穿透雨率(误差约1%)的3/4树冠半径处布设穿透雨收集装置,能够适当减少野外工作量,提高科研观测效率,可为落叶松林区森林水文模型的参数化提供依据。     

基于林分及地形因子的落叶松人工林林分生物量模型构建

【目的】落叶松在我国东北地区广泛分布，是重要的造林和用材树种，具有生长速度快、耐寒等优点。为了准确地估算落叶松人工林林分生物量，构建了落叶松林分可加性生物量模型。【方法】以落叶松人工林为研究对象，基于黑龙江省的304块人工落叶松固定样地数据，采用非线性似乎不相关回归的方法建立了可加性生物量模型系统，使用留一交叉验证法对建立的模型进行检验。【结果】林分断面积和林分平均高对树干、树枝、树叶和树根生物量模型有显著影响，林龄和海拔也显著影响林分树干、树叶、树根生物量；坡率和坡向对树枝生物量有显著影响。树叶生物量与林分平均高、林龄和海拔呈显著负相关，树干与树根生物量则与之呈显著正相关，树枝生物量与林分平均高呈显著正相关。在所建立的可加性生物量模型中，调整后决定系数(R_adj²)均在0.94以上，均方根误差(RMSE)较小。检验指标平均误差(MPE)和平均误差百分比(MPE%)均接近0，拟合指数(I_F)均大于0.93，平均绝对误差(MAE)较小，且平均绝对误差百分比(MAE%)均小于11%。【结论】建立的落叶松人工林可加性生物量模型...