不同气候区高山林线对气候变化的敏感性及其响应动态差异

Supported by the Youth Science Foundation of NSFC, we have systematically explored the dynamic changes of the subalpine fir treelines and the relationships with climatic variations in the Qinling Mountains. The results suggested that growth and regeneration of the fir trees at the subalpine treeline ecotones in the Qinling and Daba Mountains showed great differences in their response to climatic changes, but these subalpine fir treelines displayed a consistent tendency of upslope shift in response to past climate warming. The research work of the Youth Science Foundation is progressing well, and we have published five research papers under the support of the foundation. Based on the researches of the Youth Science Foundation, this application project will expand study area from a point to a regional scale, and will further conduct research work on alpine treelines in different climatic regions of China, including subtropical zone, temperate zone and plateau-climate zone. Dendroecological techniques coupled with phytocoenological method and analysis on spatial structure of population age will be employed to examine dynamic response modes of alpine treelines in different climatic region under the context of global warming. Correlations between treeline dynamics and climate change will be explored, and the sensitivity of alpine treeline to climate change as well as its differences at regional scale between different climatic regions will be determined. In addition, the intrinsic relationships between these difference patterns and and treeline forms and different climatic conditions in each climatic zone will also be explored. This research has important implications not only for elucidating the influences of climatic changes on alpine treeline ecosystems and their response mechanism, but also for predicting how future climate change will affect alpine treeline ecosystems in different climatic region of China.

青年科学基金项目对秦岭亚高山林线动态变化及其与气候变化之间的关系进行了系统分析，揭示了秦岭和大巴山亚高山林线树木生长与种群更新对气候变化的响应表现各异，但林线对过去气候变化的响应又都表现出了具有向高海拔发生迁移趋势的一致性，研究进展顺利，在该青年科学基金的资助下发表研究论文五篇（三篇SCI，两篇CSCD）。本申请项目以该青年科学基金项目的研究为基础，在研究尺度上由“点”到“面”的展开，以我国不同气候区（包括亚热带、温带和高原气候区）的高山林线为研究对象，采用植物群落学、树木年轮生态学和种群年龄空间结构分析相结合的方法，进一步深入研究我国不同气候区高山林线对气候变化的响应动态模式、敏感性及其在区域尺度上的差异，并揭示其差异格局与不同气候区的气候条件和林线类型的内在关系。研究结果对深入理解气候变化对高山林线生态系统的影响及其响应机制和预测未来气候变化对我国高山林线生态系统的影响具有重要意义。

理论上受低温控制的高山林线对气候变化极为敏感，且其对气候变化的动态响应，包括林线海拔升高、更新数量和密度增加、生长速度加快等已成为一个全球性现象。由于地理区域之间气候环境和林线树种生物特性的差异，高山林线对气候变化的敏感性及响应动态模式也可能存在着很大的区域性差异。本项目以我国不同气候区（包括亚热带、温带和高原气候区）的高山林线为研究对象，采用植物群落学、树木年轮生态学和种群年龄空间结构分析相结合的方法，揭示不同气候区高山林线对气候变暖的响应动态、响应模式以及敏感性的区域差异。项目执行过程中，研究团队分别在温带气候区、亚热带气候区和高原气候区的主要山脉设置了多条贯穿林线交错区的垂直固定样带（宽度30m、长度100-300米），并完成了所有样带内全部树木的调查和取样工作。一方面，完成了不同气候区林线环境下树木生长、更新、密度、海拔格局的变化及其与气候因素之间关系的分析，另一方面，探讨了不同气候区、不同组成树种情况下高山林线对气候变化的敏感性和响应模式的区域差异。项目开展过程中，按着既定的研究计划完成了项目任务书的研究内容，较好的实现了预期的研究目标，共发表SCI研究论文6篇，取得了较为理想的研究成果。本项目的研究结果揭示，在气候变暖背景下不同气候区高山林线都表现出了树木更新数量和树木密度显著增加的普遍性，但由于林线树种生物学特性和区域气候环境特征的差异，不同气候区高山林线又表现出了海拔格局响应的显著区域差异性。研究结果对深入理解和预测未来气候变化对我国高山森林生态系统的影响及其响应具有重要意义，并可为我们在全球气候变化背景下制定相应的适应性策略提供理论指导。