大小兴安岭森林植被交错区生态系统在全球气候变化研究中的科学意义

大小兴安岭森林植被交错区生态系统在全球气候变化研究中的科学意义 大小兴安岭森林植被交错区生态系统在全 球气候变化研究中的科学意义 ,^ , 一一 _ 第29卷第5期东北林业大学 2001年9月JOURNALOFNORTHEASTFORESTRY堕 V29N05 seD.200l 大小兴安岭森林植被交错区生态系统 在全球气候变化研究中的科学意义 国庆喜李具来 (东北林皿大学.喑尔演.150040)(黑龙江省森工总局) 刘继新张玉民 (大安岭森林规殳『设计院) 摘要对大小兴安岭森林植被盘错区的地理住王,地形地兢,气候,土壤类型,植被娄型以噩生态脆弱?巨等 进行了论述.在交错医内,随着气候从温带向寒温带逐渐过渡,土壤,植被等 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现由明王的梯度变化,谊地区又是 我国近百年来温度增加最明显的医城.导致冻土等环境条件的显着变化,为研究气候变暖对森林生态采统鲒构,琦 能的影响提供了良好的场所,在垒球气候变化研究中占有重要地拉. 美键词交错区;垒球气候变化;大井安岭,小井安岭 分类号s718.512 TheScientificSigniflcanceoftheForestVegetationEcot蚰ebetweenDaxlng'anand】【iaoxing'蚰Mountainsto GlobalCHma~ChangeStudy/GuoQingxi(NortheastFores'IyUniversity,Harbin1.10040,P .R.China);LiJ~dai(the GeneralBureauofForestandIndustry,HeilongjiaagProvince);LiuJixin,ZhangYumin(For estPlaaandDesignInstitute ofDaxing'aing)//JeumdNextheastFo嘟时Unlvers.一200l,29(5)一I,4 Thelocation,topography,climate,soil,vegetationand?0l咖 fragilityoftheforest~otoneinDaxing'a?andXi? aoxing'a? mountainsdescrlbed.Inthisecotone,climate,soilandvegetationha,i/e.bviousgradieat,and havethemost temperatureinhereinrecenth1】 ndmdyearsinChina.whichleadstoeavimnmentalchangessuchaspermafrostThere theecotoneofgrealimportanceinglob~changestudyduetoitsspeciallocation. KeywordsEcotone;Glohelclimatechange;Daxing'a?Mt.;xiaoxing'anMt. 全球变化是一种过程缓慢,范围广泛,且影响深远 的环境变化,其中以气候变化最为突出.气候变化的 趋势是;全球气温升高,降水分配在时间和空间格局上 的变化,以及灾害性天气可能增加.可以预期,全球变 化对整个生物圈和具体的生态系统都可能产生巨大的 影响,并将继续改变着生态系统的结构,功能和生产 力…,直接影响人类赖以生存的环境及社会的可持续 发展.如何评估,监测与应对全球环境变化,已成为各 国政府,科学界与公众强烈关注的焦点]. 随着全球变化研究的不断深人,生态系统特别 是陆地生态系统对全球变化的响应和反馈成为当前 的研究重点.森林是陆地生态系统的主体,气候变 化在很大程度上影响着森林生态系统的结构,功能 和分布格局.全球气候变化研究表明,北半球高纬 度地区气候变化最为显着.这就意味着,分布在高 纬度地区的生态系统,将受到较大的气候变化的影 响.因此,北半球高纬度地区在全球变化与陆地生 态系统研究中倍受关注. 1)国家自然科学基盒重大项目(编号:39899370);国家林业局 生态定位研究网络项目{200l一02)资助. 第1柞者简舟:国庄喜.男,I965年9月生.东北林业大学森林 资源与环境学院,剐教授. 收藕日期:2001年4月10日. 责任编辑张建华 1大小兴安岭森林植被交错区的地理 位置与意义 大小兴安岭森林植被交错区是指东经123., 128.,北纬48.,53.之间的一条东南一西北走向的 狭长地带,宽度约200km,长度约600km.东南始 于小兴安岭北坡,西北延伸止于大兴安岭北坡的漠 河. 大小兴安岭森林植被交错区,是温带,寒温带的 过渡地带,属于针阔叶混交林与北方针叶林的过渡 区域,处于我国受气候变暖影响最显着的地区.由 于其拥有森林植被群落交错区的过渡特征,对环境 变化具有很高的敏感性,可比相邻的生态系统对全 球气候变化更早地做出反应,气候变化对森林生态 系统的作用首先在这里显示出来.作为高纬度地区 的森林植被过渡地带,许多物种处于高寒严酷气候 胁迫的临界状态,全球性和区域性的气候变暖必然 在这一生态界面上有所反映,因而成为陆地生态系 统对气候变化响应的关键地段,是全球变化重要的 预警区.目前,生态过渡带已引起众多学者的广泛 重视. ''..'l{lI|Illl -lltl L,IIlIltr,I?Ftl 东北林业大学第29卷 2交错区的地貌特点 交错区的东南端,即小兴安岭北坡区域内,以高 地丘陵为主,海拔相对高差不大,一般海拔为600— 250m,地势平缓西南部高,东北部低.往西北方 向翻越伊勒呼里山脉,高差加大,丘睦增多.在伊勒 呼里山北坡,处于高纬度,高海拔的地带,土层薄,气 温低,是林木生长速度较慢的地区. 3交错区的气候特点 交错区位于我国最北部,是我国纬度最高的地 方.交错区的东南端属于温带北部,季风气候,冬季 漫长严寒,夏季短促,温暖多雨.交错区的西北端属 于寒温带,是我国最严寒的地区. 3.1气候梯度 虽然交错区纬度变化不犬,但由于南北走向的 太兴安岭对西北冷气团的侵入具有屏障作用,因而 交错区内的气候变化明显(表1). 32气候变化历史 章基嘉等选用了全国犬体上分布均匀的160 个气象站1951,1990年的月平均温度和每月降水 量资料, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了全国平均的气候变化和各太区(东 北,华北,西北,西南,华南,长江中下游)平均的气 候变化,所得结果表明,20世纪80年代是该世纪全 球气候变暖最显着的l0年,也是最近40年来我国 气候变暖最显着的10年,相对40年气候平均值上 升了0.16?左右.我国20世纪8O年代气候变暖 有明显的区域性和季节性差异,东北地区比全国气 候平均值高出0.50?,是全国各大区中变暖幅度最 大的.尤其是太小兴安岭森林植被交错区,由于 该地区处于东北最北端的中高纬度地区,近百年的 气温变化趋势与北半球及全球气温变暖的趋势是一 致的". 裹1交错区的气候梯度 ?见参考文献16. 笔者对分布在该交错区内的所有气象站近20 年的历史数据进行了分析,并选择交错区内有代表 性的3个气象站点的分析结果绘制成图.其中,孙 吴站位于交错区的东南端,小兴安岭北坡,往西北方 向依次为呼玛站和塔河站.分析结果表明,在交错 区内的不同位置,气候变化有所差异.孙吴站和呼 玛站的年平均气温,年平均最高气温,年平均最低气 温都有升高的趟势.但位于交错区西北部的塔河站 则不同,其年平均气温和年平均最低气温,在经过了 20世纪80年代后期的增加后逐渐下降,年平均最高 气温在2o世纪80年代中期升高之后,仍维持较高的 水平.而各站的年降水量变动较大,见图1—4. 对各个气象站的逐月气候指标分析表明:近20 年闻,交错区内月平均气温和月平均最高气温都在 2月份呈现显着的持续上升趋势;月平均最低气温 则在2,5,6,7,10月份大幅上升.特别在20世纪 90年代,大兴安岭地区无霜期明显延长50.N以北 地区最为明显.1983,1996年,黑龙江省的粮食产 量由150亿kg增到300亿kg,这与初霜期推后, 1)关贵林等黑龙江省气候变化对农业及生态环境影响的两铡 与对策黑龙江省气象局,1995 无霜期延长有很大的关系'.对于受热量不足的大 小兴安岭地区来讲,气候变暖无疑对提高该地区植被 的生产力有促进作用,但由于变腰而引发的极端气候 事件以及病虫害的蔓延等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,也是不可忽视的. l . 一 聋-2 — 3 1981198419811990199319961999 年度 围1.年平均气温5年jl动平均围 4交错区的土壤类型及其梯度 交错区的东南部,即小兴安岭北坡上部,土壤以 暗棕壤为主,多分布于丘睦山地.河流两岸的低洼 地多分布沼泽土.在坡麓或坡度较缓的地方,分布 ,一 第5期国庆喜等:太小擞安蛉森林植被交锚区生态系统在全球气候变化研究中的 科学意义3 着草甸土和黑土,土壤肥厚,腐殖质多.在小兴安岭 北坡下部,存在岛牡多年冻土,山地土层浅薄,一般 为l5—30cm,其下即为石砾层.河谷沼泽地带,因 长年或季节性积水,加之气候冷湿,腐殖质分解较差. 在伊勒呼里山脊以南部分,主要土壤为暗棕色针叶林 土,褶泽土,其次为草甸土.由于造山运动和成土时 间短,土壤含沙量高,腐殖质步,土层薄.伊勒呼里山 脊以北,土壤以棕色针叶林土为主,沼泽土集中分布 在低洼的沿河两岸地带.在交错区西北端,是我国少 有的连续多年冻土区,冻土厚度达50,70m.永冻土 的土壤多是沼泽土和泥炭土,集中分布在河谷低洼地 带,土壤贫瘠,土层薄.但在山岭和坡地多分布棕色 针叶林土,暗棕壤和草甸土分布较少. p 霸 壁 瞄 霸 廿 p 霸 霸 廿 1981198419871990199319961999 年度 围2年平均最商气温5年滑动平均围 - 6 - 7 - 8 -9 1981198419831990199319961999 年度 国3年平均最低气温5年滑动平均瞎 1981198419871990199319961999 年度 围4年降水量5年滑动平均围 随着本区域气候显着变腰,分布于小兴安岭低 洼各地的岛状冻土已开始融化或消失.相应地,依 赖冻土生境的森林生态系统,如云冷杉林等,自2O 世纪80年代以来,已出现成片死亡的现象,呈现衰 退趋势.而在大兴安岭地区,冻土与天然兴安落叶 松林互为依存,相互影响.冻土生境是天然兴安落 叶橙自然繁衍,生存,发展的必要条件,冻土的退化 消失意味着天然兴安落叶松生存空间的消失. 在地带性气候控制下,冻土与兴安落叶松林共同贮 存了淡水资源,共同作用下形成了冷湿环境条件 大兴安岭冻土湿地是我国北方特有的一种湿地,植 物资源丰富多样,分布有多种珍稀预危动植物,对生 物多样性保护的意义重大.本区的湿地又是重要的 水源涵养库,对维系黑龙江,嫩江水系的生态平衡起 着重要的作用.该地区的气候变化之所以引起广泛 的关注,就是因为它将导致这些生态系统的严重紊 乱,从而给人类带来一系列的严重后果.对气候变 化反应敏感的生态交错区,受到的影响更大. 5交错区的植被类型 交错区的东南端,即小兴安岭北坡,属于红松为 主的针阔叶混交林植被的北缘,常出现红皮云杉为 优势的混有兴安落叶松及臭冷杉的针叶混交林,而 阔叶红松混交林中,典型的阔叶树种混生较少,白桦 林的数量鞍多,在漫岗上常有大面积的次生蒙古栎 林或黑桦林.在本地区,又镶嵌了相当面积的属于 大兴安岭地带性植被的兴安落叶松林,混有鞍多的 大兴安岭的东西伯利亚植物区系成分,如笃斯越桔, 杜香,兴安杜鹃,红花鹿蹄草等,是小兴安岭阔叶红 松林向大兴安岭兴安落叶松林的过渡地带. 伊勒呼里山岭以南,植被的组成具有寒温性与 温性的混台特点,寒温性植物占多数,还有部分喜温 或耐旱的温性植物,如乔术有黄菠萝,水曲柳;灌木 有胡枝子,榛子,毛榛等;草本植物有关苍术,大叶草 藤,蕨类以及温带针阔叶混交林下的典型藓类—— 万年藓等.此外,林内还有少量藤本植物,如齿叶铁 线莲,西伯利亚铁线莲以及北五味子.本地区处于 大兴安岭东南部,受海洋季风的影响,热量资源是大 兴安岭最多的地区.该地区地带性植被是混有阔叶 树的兴安落叶松林,以蒙古栎一兴安落叶松林为代 表. 伊勒呼里山以北,大兴安岭主脊以东地区,植物 区系为典型的东西伯利亚植物区系成分.地带性植 被为杜鹃一兴安落叶松林. 交错区向西北延伸至大兴安岭北部,为大兴安 [}? L 987654 p,嘲恒嘣轷廿 东北林业大学第29卷 岭最冷的地区,由于受西伯利亚冷空气南下的影响, 也是大兴安岭最湿润的地区.该地区困降雨量较 高,气候玲湿,植物种类较单纯,除了东西伯利亚明 亮针叶林植物区系,如兴安落叶松,扇叶桦,兴安圆 柏,西伯利亚圆柏,杜香,越桔,笃斯等外,还混有大 量南部鄂霍次克阴暗针叶林植物区系成分,如红花 鹿蹄草,林奈草,七瓣莲,舞鹤草等.由于气温很低, 植被单纯,矮小,稀疏.森林以兴安落叶松为主,其 次为樟子松和白桦等. 延晓冬应用NEWCOP模型的预测结果表明,在 不同的气候变化情景下,东北森林阔叶树成分将增 加,其中大小兴安岭的地带性森林可能变成蒙古栎 林.这种改变当然会对森林经营决策以及当地 社会和经济带来极大的影响.实际上,气候变化引 起的植被迁移和演替过程是一个非常复杂的问题, 在个体,种群与群落尺度上对该地区植被进行跟踪 调查,并与森林演替模型结合起来研究未来气候变 化对当地植被的影响,应是今后进一步研究的内容. 6交错区的土地利用 交错区范围内,土地总面积约1244.3万hm, 跨越黑龙江和内蒙古两省区.土地利用方式比较单 一 ,以林为主.按土地利用格局大致可作如下划分: 林业用地约981.6万hm,占交错区总面积的 79%.森林覆盖率约60.9%,均匀分布于交错区 内. 农业等用地约262.7万hm,占交错区面积的 21%.从交错区的东南端到西北,农业用地比例逐 渐减少.尤其是大兴安岭地区,受低温限制,农业很 不发达,几乎全部为林业用地. 交错区的土地利用类型比较单一,主要与当地 平原较少,温度较低,开发较晚有关.由于该地区生 态系统的抗干扰能力差,界面易发生变异和系统恢 复周期长等特点,又易与不台理的人类活动相耦合, 从而使系统面临环境和人类的双重压力.大小兴安 岭林区作为陆地生态系统的主体,保护着松嫩,辽河 平原,是农牧业生产的绿色天然屏障,维护着东北, 内蒙古东部的生态平衡.经过3O多年的开采,尤其 是"5-6太火之后,已陷人森林资源危机和企业经 济危困之中,生态防护屏障功能也大为减弱.依靠 该地区庇护的松嫩平原,沙漠化面积已占松嫩平原 总面积的10.7%,黑龙江省水土流失面积已超过13 万km".因此,在研究交错区生态系统与气候变 化关系的同时,也迫切需要监测人类活动对生态系 统的冲击以及系统的自我调节过程. 7结语 在全球气候变化与森林生态系统之间关系的研 究中,如何排除人为干扰因素,以尽量体现和突出气 候因素的作用,一直是研究人员努力解决的问题. 大小兴安岭森林植被交错区由于保留有相对较多的 天然植被,从而为我国研究全球气候变化与森林生 态系统之阚的关系,提供了一个良好的场所.但目 前的研究仍存在较多的不确定性.在气候变化明 显,生态系统比较敏感脆弱的地区进行相关研究,有 助于减少不确定性.在笔者所指的交错区内,随着 气候从温带向寒温带逐渐过渡,导致土壤,植被等具 有较明显的梯度变化,有助于从个体,种群,群落等 诸水平上研究森林生态系统结构,功能对全球气候 变化的响应机理,并提出相应对策,达到预警,调控 和减少由气候变化与不合理的人类活动所产生的不 良作用的效果,为我国东北森林生态系统的持续发 展提供科学的依据. 参考文献 1李博主编.生态学.北京:高等教育出版社,1999 2周广胜气候变化对生态脆弱地区农牧业生产力影响机耕与模 拟.资源科学,1999.2l(5):4.6,52 3章基嘉编着气候变化的征据,原因厦其对生态系统的影响北 京:气象出版社.1995 4章家恩.豫琪.现代生态学研究的几大热点问题透视.地理科学 进展.19卵.16(3):29,3'/ 5李克让全球气候变化及其影响研究进展和未来展望地理, 1996.5l(增刊):1—13 6李克让.陈育峰,刘世窖.等.碱鹱厦适应全球气候变化的中国 林业对策地理.1996.5l(增刊):109—1l9 7刘延春,于振盎,李世学.等.气候变迁对中国东北森林影响的 初步研究.吉林林学酷,1997.13(2):63,69 8陈育峰.李克让地理信息系统支持下全球气候变化对中国植被 分布的可能影-冉研究地理.1996.5l(增刊):26—39 9期惠民.邓慧平.全球气候变化影响研究进展.安徽师范大学学? 撮.1999,22(4):3'/8,382 10肖扬,郭晋平,口双宝.等气候变化对森林生态系统的影响及研 究对策中国农业气象.1998.19(1):20,24 l1费晓霞试论内蒙古大兴安蛉林区生态体系建设规捌.内蒙古林' 韭词考设计.1999,(4);121,122 I2牛文元生态环境脆弱带.Ec0I?e的基础.生态,1989.9 (2):9'/,104 13祝健.李宜垠.张新时.从生态地理特征论中国东北样带 (NECT)在全球变化研究中的科学意义.生态,1999,19 (5):622,629. 14张新时.高琼,杨莫壹.等中县东北样带的梯度分析及其预 测植物.1997.39(9):785—799 l5延硗冬.赵士裥.于振盎中国东北森林生长演替模拟模型及其 在垒球变化研究中的应用.植物生态,2000.24(1):18 16刘春迎.KIRA指标在中国植被与气候关系研究中的应用植精 生态,1999,23(2):125一138