气候和竞争对长白山西坡岳桦径向生长的影响研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangnannan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
气候变暖已经显著改变了树木的径向生长,而森林生态系统对气候变化的响应,也成为了全球变化研究中的热点问题。但树木对气候变化的响应同样受到竞争的影响,树木之间的相互作用通过调节树木生长可用的光资源、水量、养分等影响林分尺度生长。环境因子对树木生长的相对贡献在不同海拔格局、不同树龄以及气候变暖前后是否存在显著差异是树木生长对全球气候变暖响应研究中重要的但仍然不清楚的问题。本研究在长白山西坡分两个海拔梯度(1700m、2000m)采集不同树龄的岳桦(Betula ermanii)树芯样本,通过计算断面积生长量,比较岳桦径向生长速率在不同海拔和不同树龄上的差异,并从气候和竞争角度探究造成生长差异的原因。环境因子的研究主要分三部分进行:一是利用树轮宽度年表与气候因子进行相关分析,得到影响岳桦树木生长最显著的气候因子,分析岳桦径向生长与气候的相关性是否存在海拔和树龄上的差异。二是通过重建的竞争指数时间序列,探究不同林分下树木生长时期受到的竞争大小。最后基于最大似然模型分析不同林分中树木生长的最佳状态,并利用多元回归模型获得温度、降水、竞争及其交互作用对树木生长的相对贡献。研究的主要结论如下:(1)本研究根据1959-2020年长白山气候特点划分了前30年(偏冷期)和后30年(偏暖期)两个时期,对于大龄树而言,偏冷期长白山西坡岳桦低海拔大龄树树木生长速率小于高海拔,而偏暖期高低海拔大龄树树木生长差异不大。小龄树树木生长阶段位于偏暖期,高海拔小龄树树木生长速率大于低海拔小龄树。(2)长白山岳桦径向生长主要受到7月最高温和6月降水的影响,7月最高温与树木径向生长显著正相关,而6月降水则与树木径向生长表现出明显的负相关关系。岳桦径向生长对气候的响应存在海拔和树龄上的差异,相同树龄下,海拔越高,气候对树木生长的影响越大,在同一海拔上,小龄树对气候变化更加敏感。(3)长白山西坡岳桦树木生长受到竞争影响的强度存在海拔和树龄上的差异。低海拔树木受到的竞争强度大于高海拔,大龄树大于小龄树。在树木生长的不同阶段,树木受到的竞争强度存在差异,但整个林分中的竞争强度基本保持稳定。在同一海拔梯度上,对于相同树龄的树木来说,树木胸径越大,受到的竞争强度越小。(4)同一种环境因子对不同海拔不同树龄树木生长的影响存在明显差异,长白山7月最高温均未到达高低海拔不同树龄树木生长的最适温度,7月最高温对树木生长起促进作用,因此随着气候进一步变暖,岳桦径向生长将进一步增加。整体上看,在同一温度水平下,7月最高温对树木生长的促进作用高海拔大于低海拔,小龄树大于大龄树。长白山6月降水量超过了大部分树木生长的最适降水量,6月降水对树木生长起抑制作用,如果降水进一步增加,将抑制岳桦的生长。降水对树木生长的影响在不同海拔和不同树龄上的差异较为复杂,就长白山6月降水水平而言,在同一降水量下,6月降水对树木生长的抑制作用:高海拔大于低海拔,树龄差异不明显。竞争对树木生长起着抑制作用,当前低海拔大龄树受到更大的竞争影响,竞争对低海拔树木生长的影响程度存在着树龄上的差异,且这种差异会随着竞争强度的增加而发生变化。(5)不同环境因子对不同海拔、不同树龄以及冷暖期树木生长的相对贡献存在明显差异。从海拔方面来看,在整个研究时段上(1959-2020年),竞争对低海拔大龄树树木生长的相对贡献大于高海拔,同时也是高低海拔大龄树各影响因子贡献差异最大的部分(P<0.1)。前30年偏冷期温度对高海拔树木生长的相对贡献显著大于低海拔(P<0.05),而竞争对低海拔树木生长的相对贡献显著大于高海拔(P<0.05),导致了高海拔大龄树树木生长速率明显大于环境更适宜的低海拔大龄树。近30年偏暖期各影响因子对高低海拔树木生长的相对贡献不存在显著差异,这也导致了该时期高低海拔树木生长差异不大。而对于生长在偏暖期的小龄树而言,温度和竞争的交互作用对低海拔树木生长的相对贡献显著大于高海拔(P<0.05),而该因子对树木生长的抑制作用可能是造成低海拔小龄树树木生长速率小于高海拔小龄树的原因。分析小龄树以及大龄树近二十年的树木生长与环境因子的响应,可以从树龄角度比较环境因子的影响差异,竞争对低海拔大龄树树木生长的相对贡献明显大于小龄树(P<0.1),但不同环境因子对高海拔不同树龄树木的生长贡献不存在明显差异。从冷暖期的角度上看,温度和降水的交互作用对低海拔树木生长的相对贡献在气候变暖后显著提升(P<0.01),温度对高海拔树木生长的相对贡献在变暖后显著下降(P<0.01),但温度和降水的交互作用以及温度和竞争的交互作用对高海拔树木生长的相对贡献在变暖后则显著升高(P<0.05)。通过以上结果可知,在气候方面:相同树龄,海拔越高,气候对树木生长的影响越大,而在相同海拔上,小龄树对气候变化更加敏感。目前,7月最高温尚未到达树木生长的最适温度,而6月降水量已经超过了树木生长的最适降水量,预计未来东北地区暖干化的气候变化趋势将进一步促进岳桦树木生长。在竞争方面:当前低海拔大龄树受到更大的竞争影响,但竞争对低海拔不同树龄树木生长的影响差异会随着竞争强度的增加而发生变化。气候和竞争对树木生长的相对贡献存在海拔、树龄及冷暖期差异,竞争是导致不同海拔间树木生长差异的主要原因。
其他文献
近年来随着中国经济的快速发展,创新在经济增长中的作用日益重要,但是各地区创新能力发展不平衡。虽然各地区技术创新能力提高速度较快,但是经济增长仍然有减速趋势,从理论上和实践上来看,创新对经济发展起着举足轻重的作用,而创新又与产业结构的升级有着紧密的关系。由此,可以认为,中国大多数地方的经济增速放缓,很大程度上是由于区域自主创新能力不足、区域自主创新能力不适应产业结构升级的需要。技术创新对经济的发展有
学位
松花江丰满断面以上流域是松花江流域的源头区,分析其径流性和非径流性水资源的变化规律,探讨气候变化和人类活动对水资源的影响,可为该流域源头区的水资源合理开发利用和保护提供科学依据。根据1975~2018年该流域的气象、DEM、土壤、土地利用等数据,构建松花江丰满断面以上流域的SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型。选取五道沟、高丽城子两个水文站的实测径流量进行参
学位
随着全球变暖加剧,强降水事件的频次和强度都有所增加。但是,降水没有固定的持续时间,会形成不同持续时间的强降水,往往会导致严重的洪涝灾害,造成严重的社会经济损失。因此,以不同的持续时间角度来分析持续强降水事件是研究降水变化的复杂性的一个必要手段。长白山是东北地区重要的水源地,长白山的降水尤其是强降水对气候变暖的时空响应是区域水资源研究的重点。但是,降水的空间异质性较强,站点观测数据或粗空间分辨率数据
学位
泥炭地是陆地生态系统重要的碳储存库,在全球碳循环中扮演着重要角色。20世纪50年代以来,高强度的人类农业活动已使全球泥炭地面积锐减,生态功能遭受严重威胁。因此,退化泥炭地的生态恢复工作亟待开展。泥炭地水文条件影响其生物地球化学循环,控制和维持着泥炭地生态系统的结构和功能。采取适宜的水位管理进行泥炭地水文恢复是泥炭地生态功能快速恢复的关键。土壤微生物是土壤中最活跃的组分,其对土壤水分条件的变化十分敏
学位
泥炭地是全球陆地碳库的重要组分,在全球碳循环和气候变化中起重要作用。但自然泥炭地一般是受氮限制的生态系统,近年来由于农业利用,泥炭地被开垦成水稻田。随着施肥等活动的增加,泥炭地日益受到外源氮输入的影响,进而可能改变泥炭地土壤的碳氮比,严重威胁着泥炭地的碳库功能,因此研究农业开垦后氮在泥炭地土壤中的转化过程十分重要。本论文以吉林省金川泥炭地为研究区域,选择农业开垦后长期种植水稻的水稻田-泥炭地、自然
学位
目前全球平均地表温度相比工业革命前的水平已经上升了约1℃,有气候模型预测在2030-2052年之间全球升温将超过1.5-2℃。苔原植被对气候变化反应敏感,长白山高山苔原已经发生了低海拔区的草本植物入侵灌木苔原的现象,全球气候变暖是否导致苔原灌木植物被草本植物取代是一个很重要的科学问题。过去三十多年长白山苔原经历了草本植物小叶章入侵和扩张过程,近年来过去只能生长在苔原以下低海拔区的早春草本植物尖被藜
学位
制造业是国民经济的主体,其组织与布局直接影响着区域资源配置和可持续发展。制造业涵盖众多污染行业,不合理的制造业空间格局会引发环境问题,特别是空气污染问题和水污染问题。东北地区作为中国典型的老工业基地,其制造业发展面临的产业结构重化单一、产业布局不尽合理等诸多问题亟待解决。随着环境经济地理学的兴起,环境要素作为资源要素或区位要素逐渐被纳入经济地理学的研究框架,产业格局的环境效应问题成为其中重要的研究
学位
准确预测季节序列对于制定经济、环境、能源等系统的中长期规划和政策评估,实现经济社会可持续发展至关重要。目前,由于系统演化速度快,且受复杂因素干扰,对系统的准确预测面临着各种困难,尤其是受季节性和不确定性干扰的系统。传统的预测模型难以对季节序列的变化趋势特征进行准确描述,因此很难得到准确的猜测。但是由于生活中实际数据的难以获取以及信息的不对称等因素,会导致有效信息量少,给实际预测带来一定的困难。要想
学位
<正> 日本东京的库伯钢铁公司最近研制出一种增强塑料纤维光缆。《塑料工业新闻》上的一篇报告说,这种复合材料线材的直径在3.6mm~7.6mm之间,外面用热塑性环氧树脂涂覆。现在该公司可供连续长度为1~10km的线材,其抗张强度为210kg/mm~2。
期刊
科学探讨高质量发展背景下的吉林省现代产业体系构建及布局策略,对于推动新时期吉林省乃至东北地区经济高质量发展具有重要意义。本文综合集成地理学、经济学等相关学科理论和方法,首先,系统梳理了建国以来吉林省的产业发展过程,并从产业结构和企业数量变化角度分析了吉林省产业空间布局的演变特征及趋势;其次,从开放—创新—绿色3个维度构建了包含16个指标的产业高质量发展评价指标体系,对吉林省产业高质量发展水平进行了
学位