張明旭

(通化師范學(xué)院 歷史地理系，吉林 通化134001)

森林生態(tài)系統(tǒng)是主要地球陸地生態(tài)系統(tǒng)之一，也是陸地上最為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，它具有很高的生物生產(chǎn)力和生物量以及豐富的生物多樣性.雖然森林面積僅占陸地面積的26%，但是其碳儲(chǔ)量卻占整個(gè)陸地植被碳儲(chǔ)量的80%以上，而且森林每年的碳固定量約占陸地生物碳固定量的2/3[1-2].全球氣候變化不可避免的會(huì)影響到陸地上的森林生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)森林生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)做出相應(yīng)的響應(yīng).

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于吉林省東南部的長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，屬溫帶大陸性山地氣候，年均溫度約3.6℃，年均降水量695 mm，無(wú)霜期約140d，日照時(shí)數(shù)1800～2300 h，該區(qū)地帶性土壤為山地暗棕色森林土，主要優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為紅松、椴樹(shù)、蒙古櫟、水曲柳和色木槭等.林分為復(fù)層異齡林，林分平均高度為26 m，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種平均年齡約200 a.

2 氣候變化的趨勢(shì)及其對(duì)白山森林生態(tài)系統(tǒng)影響

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)第三次評(píng)估報(bào)告中指出，在全球變暖的大背景下，中國(guó)氣候也發(fā)生了明顯變化，主要表現(xiàn)在：近百年來(lái)，中國(guó)氣溫上升了0.4℃～0.5℃[3]；從地域分布來(lái)看， 長(zhǎng)白山區(qū)是中國(guó)氣候變暖最明顯的地區(qū)之一；從季節(jié)分布看，長(zhǎng)白山冬季增溫最明顯.在假定大氣二氧化碳濃度從1990年起漸進(jìn)增至2100年，并考慮氣溶膠濃度變化的情景下，不同全球氣候模式對(duì)長(zhǎng)白山氣候變化的情景預(yù)測(cè)總趨勢(shì)一致表現(xiàn)為：長(zhǎng)白山將持續(xù)不斷地變暖，降水也將增加[4].由于森林與氣候之間存在著密切的關(guān)系，氣候的變化將不可避免對(duì)森林產(chǎn)生一定的影響.隨著全球氣候的變化，長(zhǎng)白山區(qū)未來(lái)主要森林分布可能發(fā)生明顯變化，氣候變化引起的生態(tài)系統(tǒng)變化還將使得生物多樣性減少，許多珍貴的森林樹(shù)種喪失.大氣CO2濃度上升及由此而引起的氣候變化將還改變森林的生產(chǎn)力和生物量.隨著全球氣候變化，長(zhǎng)白山植物物候也發(fā)生顯著變化，冬季和早春溫度的升高使春季提前到來(lái)，使它們提早開(kāi)花放葉，從而導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和物種組成的改變.

3 長(zhǎng)白山森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球氣候變化對(duì)的響應(yīng)

全球30%的陸地是森林，由于森林對(duì)氣候變化的適應(yīng)性比較遲緩，因而可能是最易受到氣候變化不利影響的生態(tài)系統(tǒng)，氣候變化對(duì)森林的影響主要表現(xiàn)在改變了森林生態(tài)系統(tǒng)的分布和樹(shù)種組成.長(zhǎng)白山區(qū)山體較高，氣候隨海拔高度的變化較大.山腳表現(xiàn)為典型的暖濕帶氣候，而山頂卻表現(xiàn)出復(fù)雜、多變的近極地氣候，山下年均溫約2.8℃，而山頂(天池氣象站，海拔2623.5m)年均溫只有-7.3℃.長(zhǎng)白山地區(qū)是東北降水量最多的地區(qū)，雨量充沛且隨海拔的上升逐漸增加.山下部平均年降水為600～900mm，而山頂天池年降水為1340mm.該區(qū)植被呈現(xiàn)出明顯的山地垂直分布帶譜：山下部的紅松闊葉林，是世界上少有的大面積原生針闊混交林，與同緯度的歐美地區(qū)比較，該區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組成獨(dú)特、生物多樣性豐富；以魚(yú)鱗云杉和臭冷杉為主要建群樹(shù)種的云冷杉林，是長(zhǎng)白山保存最好的森林地段，具有典型的北方山地森林的特點(diǎn)，上部間有岳樺混交，下部有紅松等樹(shù)種伴生，落葉松零星點(diǎn)綴其間；亞高山岳樺林，是一種以岳樺單一喬木樹(shù)種為主的林線植被，另有落葉松等零星分布其間，構(gòu)成了獨(dú)特的亞高山地帶森林景觀.本文主要以長(zhǎng)白山地區(qū)紅松闊葉林和云杉、冷杉林為研究對(duì)象.

3.1 紅松闊葉林對(duì)氣候變化的響應(yīng)

本文設(shè)計(jì)了2個(gè)氣候情景(情景時(shí)間尺度超過(guò)1000年，)：S1增暖情景(全球氣候模式下的升溫幅度)，降水維持當(dāng)前氣候條件下的降水量不變；S2氣候增暖(全球氣候模式下的升溫幅度)，并且考慮降水(全球氣候模式下的降水變化幅度)變化情景，該地區(qū)溫度和降水都發(fā)生變化.根據(jù)生物特性，分別在這2個(gè)氣候情景下研究氣候變化對(duì)森林的影響.

氣候情景S1下紅松闊葉林的變化.紅松闊葉林群落的地帶性樹(shù)種紅松、闊葉樹(shù)蒙古櫟和榆樹(shù)生物量減少，甚至從森林群落中消失.其它闊葉樹(shù)椴樹(shù)、白蠟樹(shù)的生物量有較大幅度的增加，成為森林群落的主要樹(shù)種.落葉闊葉樹(shù)色木槭等的生物量變化不大.長(zhǎng)白山地區(qū)紅松林的伴生闊葉樹(shù)椴樹(shù)主要是紫椴，白蠟樹(shù)主要是水曲柳.表明，氣候增暖之后，該林帶的氣候變得更加適宜紫椴和水曲柳等闊葉樹(shù)生長(zhǎng)，而主要建群樹(shù)種紅松因?yàn)闇囟仍黾右呀?jīng)停止生長(zhǎng).氣候增暖之后，群落中闊葉樹(shù)的比例增加，群落將以闊葉樹(shù)為主.

氣候增暖基礎(chǔ)上考慮降水變化，氣候情景S2下紅松闊葉林的變化.紅松闊葉林未來(lái)的變化趨勢(shì)與增暖情景下相似，依然是以紫椴、水曲柳和槭樹(shù)等為主的闊葉林.不同的是降水量的變化改變了闊葉林各個(gè)樹(shù)種的生物量大小.這說(shuō)明氣候增暖，長(zhǎng)白山地帶性植被紅松闊葉林變成以闊葉樹(shù)為主的群落；降水變化基本上不改變?nèi)郝錁?shù)種組成，只影響樹(shù)種生物量大小，這是因?yàn)樵撊郝渲械拈熑~樹(shù)紫椴、水曲柳和色木槭等都是較喜暖濕樹(shù)種.

在S1和S2兩種氣候變化情景下，長(zhǎng)白山地區(qū)地帶性植被紅松闊葉林的變化趨勢(shì)一致：闊葉紅松林將變成以闊葉樹(shù)為主的群落，林線上移.降水變化影響低海拔典型紅松闊葉林各樹(shù)種的生物量大小，隨著海拔升高，降水的影響越來(lái)越小.

3.2 云杉、冷杉林對(duì)氣候變化的響應(yīng)

云杉、冷杉林帶地處中山帶，氣候冷濕，土壤以山地棕色泰加林土為主.可分為上部云杉、冷杉林亞帶(1600～1800米)和下部云杉、冷杉林亞帶(1200～1600米).

下部云杉、冷杉林亞帶為紅松闊葉林向云杉、冷杉林的過(guò)渡帶.林業(yè)部調(diào)查結(jié)果顯示，該林帶紅松也占一定比例，闊葉樹(shù)種較貧乏，生長(zhǎng)也差.根據(jù)生物特性，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種云杉、冷杉生物量減小，混生樹(shù)種紅松在氣候增暖之后生物量增加，群落中闊葉樹(shù)樺樹(shù)、椴樹(shù)、榆樹(shù)和一些落葉闊葉樹(shù)的生物量增加.

上部云杉、冷杉林亞帶的主要樹(shù)種為云冷杉，混有少量岳樺和落葉松，紅松闊葉林帶內(nèi)的樹(shù)種在這里幾乎沒(méi)有分布， 在S1情境下上部云杉、冷杉林群落的變化趨勢(shì)是群落中的主要樹(shù)種云冷杉的生物量有小幅度的上升；由于云杉、冷杉等均是適應(yīng)在高山及寒冷地區(qū)生長(zhǎng)的針葉樹(shù)種，對(duì)氣溫變暖相對(duì)比較敏感，在S1情境下的增溫幅度對(duì)該帶云冷杉樹(shù)種來(lái)說(shuō)，改善了其生長(zhǎng)條件，引起其生物量的增加；也可以從林線上移的角度解釋，在S1的氣候條件下使得云冷杉林帶主帶上移，所以生物量增加，林線上移.

氣候增暖的基礎(chǔ)上考慮降水變化(情景S2)，森林群落樹(shù)種組成變化趨勢(shì)與增暖情景(情景S1)下樹(shù)種組成變化趨勢(shì)一致：本帶下部?jī)?yōu)勢(shì)樹(shù)種云杉、冷杉生物量減小，紅松闊葉林帶的樹(shù)種紅松、楓樺、椴樹(shù)、榆樹(shù)等闊葉樹(shù)和槭樹(shù)等一些落葉闊葉樹(shù)的生物量增加.本帶上部云杉、冷杉樹(shù)種在S1情景下生物量小幅度增加.

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)長(zhǎng)白山地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)得出，氣候增暖，該區(qū)溫帶針闊混交林地區(qū)的地帶性植被闊葉紅松林中闊葉樹(shù)的比重增加，群落將以闊葉樹(shù)占主導(dǎo)，且氣候增暖越多變化趨勢(shì)越明顯；降水影響各個(gè)樹(shù)種的生物量大小，但是不改變?nèi)郝涞臉?shù)種組成.氣候增暖，云冷杉林帶群落中出現(xiàn)了紅松闊葉林帶的樹(shù)種，并且溫度增加的幅度越大，下部紅松闊葉林帶的樹(shù)種在群落中占的比例越多，表明氣候增暖林線上移，且上移的幅度決定于溫度增加的幅度.氣候增暖的基礎(chǔ)上考慮降水變化，無(wú)論是降水減少，還是降水增加，都對(duì)該林區(qū)森林群落中各個(gè)樹(shù)種生物量以及森林群落總生物量沒(méi)有太大影響，但闊葉紅松林和云冷杉林最終的演替趨勢(shì)與增暖情景下的演替趨勢(shì)一致，所以溫度是影響該地區(qū)森林的主要?dú)夂蛞蜃?，降水?duì)森林影響不大，且隨著海拔升高，影響越小.

參考文獻(xiàn)：

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