滇西北“三江并流”区高山树线的分布格局及其形成机制
【摘要】高山树线代表了一个从森林到无树山地景观之间的空间交错区,被认为是气候变化的良好指示器,故了解高山树线的分布格局及其与环境因子的相互关系是迫切而重要的。虽然近期研究表明在水分条件满足树木生长的区域,自然气候树线的分布遵循着一条生长季平均温度等温线(6.4℃),但许多区域和局地的树线研究却并不支持这一发现,所以区域或局地高山树线的变异仍需得到合理的解释。滇西北“三江并流”区的高山生境被认为是全球最需要被优先保护的生态系统之一,区域特殊的地理位置以及典型的季风气候使得区内山地生态系统成为了树线格局与动态研究的理想场所。但区域高山树线位置偏远,难于到达造成连续、实测数据难以获得,使得区域高山树线分布格局的研究多以局地尺度为主,研究结论是否能够反映整个区域的真实情况仍旧存疑。本研究利用地理信息系统手段,通过LandsatTM遥感影像数据解译,获得滇西北“三江并流”区连续完整的高山树线分布数据;通过与ASTERGDEM数字高程数据的叠加分析,得到研究区高山树线在不同山脉、不同坡向的分布海拔,了解其空间分布格局,并探讨季风气候、山体效应和坡向效应等可能对其分布格局产生的影响;利用Worldclim气候数据提取区域树线位置的气候因子,验证树线形成机制的等温线假说,探讨其形成原因。通过了解与研究区高山树线分布格局相关的潜在生态过程,为进一步探讨区域高山树线在气候变化背景下可能产生的响应奠定基础,为区域高山生态系统保护工作提供帮助,为全球高山树线理论研究提供数据支持。研究结果表明:(1)研究区高山树线分布海拔在3800-4300m之间,东部2座山脉(白马雪山和大雪山)高山树线的平均分布海拔明显高于(约70m)西部(高黎贡山和怒山)。这与前人对区域高山树线分布海拔沿西南季风的行进方向不断上升的描述相符。区域独特的夏季季风气候在遇到巨大山体阻挡后产生的自西向东、由海洋性气候向大陆性气候过渡的环境梯度变化,可能是导致树线海拔升高的主要原因。(2)研究区高山树线分布海拔在各个坡向并无显著差异。区域高山树线并未在可获得更高太阳辐射的南坡分布更高。相反,由于区域特殊季风气候的影响,高山树线分布海拔在南坡略低于其它坡向(<30m)。另外,人为干扰对区域高山树线的影响不容忽视。在怒山和白马雪山山脉内部,南坡树线海拔略低的趋势更为明显,这很可能是由于人为干扰造成的结果。(3)研究区高山树线分布位置的生长季平均温度为6.7℃。树木的建立是需要一定时间的,高山树线当前的位置反映的是区域50-100前的气候条件。由于受全球气候变化的影响,区域自1900年至今,年平均温度至少增加了1.4℃,夏季平均温度至少上升了2℃。所以研究区高山树线的温度等温线略高于全球平均水平,可能是因为区域气候变暖的影响。研究区高山树线分布位置的年平均降雨量为1100mm,呈自西向东不断减少的趋势(高黎贡山>怒山>白马雪山>大雪山)。这说明区域高山树线的分布海拔并不受干旱条件限制,由于区域的季风气候导致降雨大部分集中在夏季,使得区域高山树线的分布亦未受到冬季降雪的影响。降水自西向东的不断减少,是西南季风行进过程中遇到山体阻挡而导致的,随着降水减少,区域云量可能随之降低,太阳辐射逐渐增加,温度等温线分布海拔也不断上升,最终促使研究区高山树线的分布海拔逐渐向上爬升。本研究的结果支持高山树线树木温度与大气温度高度耦合的理论,即树线树木无法像高山低矮植被一样从太阳辐射中更多的获利,一旦森林覆盖建立,太阳辐射随坡向的变化便可被忽略,这也是高山低矮植被能够生活在更高海拔的原因;研究区气候虽由季风气候主导,但区域高山树线与全球其它自然树线一样,分布位置均受到生长季低温的限制,支持树线等温线理论;树木温度与大气温度的高度耦合也是全球自然树线分布能够遵循同一条热量边界的原因。另外,本研究提取、构建的滇西北“三江并流”区高山树线数据库,不仅满足了本研究的需要,对今后区域高山植被格局和动态的研究仍具有重要的意义,可为区域高山地带森林植被恢复提供数据支持。
【作者】王文礼;
【导师】欧晓昆;
【作者基本信息】云南大学,生态学,2014,博士
【关键词】森林线;生长季;季风气候;坡向效应;横断山脉;
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