全球氣候變化對闊葉紅松林潛在地理分布?xì)夂?、地形等因子的影?/h1>
2017-12-29 00:00:00朱翊鋒
知識文庫 2017年10期
氣候因子與地帶性植被的生長發(fā)展關(guān)系密切，氣候變化及降水分布將直接或間接影響地表植被的分布。氣候變化將直接影響到植被的生長過程，研究樹木生長與氣候因子關(guān)系的地域性特征，有利于在本質(zhì)上分析氣候變化與植被分布關(guān)系，并預(yù)測氣候變化下植物區(qū)域的動態(tài)變化格局。
一、闊葉紅松林植被及分布地區(qū)分析
闊葉紅松林樹種資源非常豐富，其主要成林樹種是紅松，與其他針闊葉樹種如紫椴、水曲柳等形成針闊混交林，是東北地區(qū)東部山區(qū)一種典型的地帶性植被，也屬于第四紀(jì)冰川期后保存完好的原始裸子植物群落，主要分布在長白山、張廣才嶺、小興安嶺等地。歷史上該地曾遭受過度采伐，因此使得闊葉紅松林受到嚴(yán)重破壞，該樹種的分布面積也急劇縮小。為了促進(jìn)闊葉紅松林生態(tài)恢復(fù)及可持續(xù)生長，應(yīng)積極研究其在氣候變化情況下的潛在分布區(qū)，這是一個必要而重要的研究課題。對于闊葉紅松林的地理分布研究還只局限在單一樹種中，這并不能直接代替該樹種群落的分布區(qū)域，而且研究也僅僅討論了少數(shù)影響環(huán)境因子。應(yīng)選取闊葉紅松林的幾種主要建群樹種作為實(shí)驗(yàn)研究對象，分析出決定該樹種地理分布的主要?dú)夂蚺c地形因子。
二、全球氣候變化對闊葉紅松林潛在地理分布?xì)夂颉⒌匦蔚纫蜃拥挠绊?/p>
（一）確定研究區(qū)域
闊葉紅松林主要分布地區(qū)是我國東北地區(qū)，東北地區(qū)處于亞歐大陸東緣，包括黑吉遼三省及內(nèi)蒙古自治區(qū)東部四市，南北長1600多千米，東西寬1400多千米，南部與黃海與渤海相鄰。
（二）分析樹種地理分布的地形、氣候等因子影響
將Maxent模型運(yùn)行后能輸出4類樹種潛在分布區(qū)，并借助Reclassy工具劃分分布等級，由此得到闊葉紅松林的分布圖，詳情如圖1所示。該樹種高度適宜分布區(qū)主要是長白山與小興安嶺，低度適宜分布區(qū)主要是東北地區(qū)的東南面，其中高度適宜區(qū)面積占總研究區(qū)總面積的11.69%，低度適宜區(qū)面積占比23%，不適宜區(qū)面積占總面積65.31%。
從WorldClim數(shù)據(jù)庫中收集氣候基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，從ArcGIS10.0平臺提取東北地區(qū)的19個氣候因子，對東亞及中國地區(qū)氣候模擬效果最好的兩種大氣環(huán)流模式是ECHAM4及HadCM2，本文使用大氣環(huán)流模型HadCM模擬，其版本是HadCM3。實(shí)驗(yàn)中三種排放場景分別代表了碳排放高速增長（SRES-A2）、中速增長（SRES-A1B）及低速增長（SRES-B1），A2場景表示非均衡世界：各地區(qū)生產(chǎn)力方式趨同非常緩慢，人口持續(xù)增長，經(jīng)濟(jì)發(fā)展面向區(qū)域；A1代表的世界是：經(jīng)濟(jì)增長迅速，并在本世紀(jì)中葉出現(xiàn)全球人口峰值，迅速引進(jìn)新的更高效技術(shù)，A1B是A1情景的劃分，是能源使用比較平衡的類型；B1描述了趨同的世界，全球人口數(shù)量與A1相同，但是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)快速向服務(wù)與信息經(jīng)濟(jì)方向調(diào)整，積極引進(jìn)清潔資源及高效技術(shù)。借助基準(zhǔn)環(huán)境數(shù)據(jù)與物種分布數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型，能得出較好的預(yù)測效果，可以得出闊葉紅松林在3種氣候情景下的預(yù)測分布圖。在A2、A1B、B1氣候情景下，闊葉紅松林高度適宜區(qū)主要是長白山自然保護(hù)區(qū)與小興安嶺部分地區(qū)，該植被的分布南界與北界逐漸向北移動，處于A2、A1B氣候情景時的2080年特別明顯。在A2氣候情景下，闊葉紅松林高度適宜區(qū)面積呈現(xiàn)出波動不定，從原來的11.69%突然減少到2020年4.77%，并在2050年增加到5.66%，之后再2080年又減少到0.60%，其低度適宜區(qū)面積則從2000年23%表現(xiàn)出增加趨勢，到2080年為37.18%。在B1氣候情景下，闊葉紅松林高度適宜區(qū)面積呈現(xiàn)先增后減少的趨勢，從11.69%增長到2020年13.14%，在2050年紀(jì)2080年面積分別降到6.81%與4.36%，該樹種低度適宜區(qū)面積從2000年到2020年幾乎無變化，在2050年增加到30.10，之后保持穩(wěn)定。
三、結(jié)語
闊葉紅松林目前主要分布在長白山與小興安嶺地區(qū)，但是在與文中其中氣候情景下的闊葉紅松林預(yù)測分布地區(qū)具有較大差異，該物種在幾種氣候情景下分布界線北移、高度適宜分布區(qū)面積減小，更集中分布在長白山自然保護(hù)區(qū)。由此也能分析出氣候變化越嚴(yán)重，對闊葉紅松林分布影響也越大，對此應(yīng)積極保護(hù)環(huán)境來改善氣候，保護(hù)闊葉紅松林的可持續(xù)存在于生長。
（作者單位：陜西省西安市西安文理學(xué)院）
氣候因子與地帶性植被的生長發(fā)展關(guān)系密切，氣候變化及降水分布將直接或間接影響地表植被的分布。氣候變化將直接影響到植被的生長過程，研究樹木生長與氣候因子關(guān)系的地域性特征，有利于在本質(zhì)上分析氣候變化與植被分布關(guān)系，并預(yù)測氣候變化下植物區(qū)域的動態(tài)變化格局。
一、闊葉紅松林植被及分布地區(qū)分析
闊葉紅松林樹種資源非常豐富，其主要成林樹種是紅松，與其他針闊葉樹種如紫椴、水曲柳等形成針闊混交林，是東北地區(qū)東部山區(qū)一種典型的地帶性植被，也屬于第四紀(jì)冰川期后保存完好的原始裸子植物群落，主要分布在長白山、張廣才嶺、小興安嶺等地。歷史上該地曾遭受過度采伐，因此使得闊葉紅松林受到嚴(yán)重破壞，該樹種的分布面積也急劇縮小。為了促進(jìn)闊葉紅松林生態(tài)恢復(fù)及可持續(xù)生長，應(yīng)積極研究其在氣候變化情況下的潛在分布區(qū)，這是一個必要而重要的研究課題。對于闊葉紅松林的地理分布研究還只局限在單一樹種中，這并不能直接代替該樹種群落的分布區(qū)域，而且研究也僅僅討論了少數(shù)影響環(huán)境因子。應(yīng)選取闊葉紅松林的幾種主要建群樹種作為實(shí)驗(yàn)研究對象，分析出決定該樹種地理分布的主要?dú)夂蚺c地形因子。
二、全球氣候變化對闊葉紅松林潛在地理分布?xì)夂颉⒌匦蔚纫蜃拥挠绊?/p>
（一）確定研究區(qū)域
闊葉紅松林主要分布地區(qū)是我國東北地區(qū)，東北地區(qū)處于亞歐大陸東緣，包括黑吉遼三省及內(nèi)蒙古自治區(qū)東部四市，南北長1600多千米，東西寬1400多千米，南部與黃海與渤海相鄰。
（二）分析樹種地理分布的地形、氣候等因子影響
將Maxent模型運(yùn)行后能輸出4類樹種潛在分布區(qū)，并借助Reclassy工具劃分分布等級，由此得到闊葉紅松林的分布圖，詳情如圖1所示。該樹種高度適宜分布區(qū)主要是長白山與小興安嶺，低度適宜分布區(qū)主要是東北地區(qū)的東南面，其中高度適宜區(qū)面積占總研究區(qū)總面積的11.69%，低度適宜區(qū)面積占比23%，不適宜區(qū)面積占總面積65.31%。
從WorldClim數(shù)據(jù)庫中收集氣候基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，從ArcGIS10.0平臺提取東北地區(qū)的19個氣候因子，對東亞及中國地區(qū)氣候模擬效果最好的兩種大氣環(huán)流模式是ECHAM4及HadCM2，本文使用大氣環(huán)流模型HadCM模擬，其版本是HadCM3。實(shí)驗(yàn)中三種排放場景分別代表了碳排放高速增長（SRES-A2）、中速增長（SRES-A1B）及低速增長（SRES-B1），A2場景表示非均衡世界：各地區(qū)生產(chǎn)力方式趨同非常緩慢，人口持續(xù)增長，經(jīng)濟(jì)發(fā)展面向區(qū)域；A1代表的世界是：經(jīng)濟(jì)增長迅速，并在本世紀(jì)中葉出現(xiàn)全球人口峰值，迅速引進(jìn)新的更高效技術(shù)，A1B是A1情景的劃分，是能源使用比較平衡的類型；B1描述了趨同的世界，全球人口數(shù)量與A1相同，但是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)快速向服務(wù)與信息經(jīng)濟(jì)方向調(diào)整，積極引進(jìn)清潔資源及高效技術(shù)。借助基準(zhǔn)環(huán)境數(shù)據(jù)與物種分布數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型，能得出較好的預(yù)測效果，可以得出闊葉紅松林在3種氣候情景下的預(yù)測分布圖。在A2、A1B、B1氣候情景下，闊葉紅松林高度適宜區(qū)主要是長白山自然保護(hù)區(qū)與小興安嶺部分地區(qū)，該植被的分布南界與北界逐漸向北移動，處于A2、A1B氣候情景時的2080年特別明顯。在A2氣候情景下，闊葉紅松林高度適宜區(qū)面積呈現(xiàn)出波動不定，從原來的11.69%突然減少到2020年4.77%，并在2050年增加到5.66%，之后再2080年又減少到0.60%，其低度適宜區(qū)面積則從2000年23%表現(xiàn)出增加趨勢，到2080年為37.18%。在B1氣候情景下，闊葉紅松林高度適宜區(qū)面積呈現(xiàn)先增后減少的趨勢，從11.69%增長到2020年13.14%，在2050年紀(jì)2080年面積分別降到6.81%與4.36%，該樹種低度適宜區(qū)面積從2000年到2020年幾乎無變化，在2050年增加到30.10，之后保持穩(wěn)定。
三、結(jié)語
闊葉紅松林目前主要分布在長白山與小興安嶺地區(qū)，但是在與文中其中氣候情景下的闊葉紅松林預(yù)測分布地區(qū)具有較大差異，該物種在幾種氣候情景下分布界線北移、高度適宜分布區(qū)面積減小，更集中分布在長白山自然保護(hù)區(qū)。由此也能分析出氣候變化越嚴(yán)重，對闊葉紅松林分布影響也越大，對此應(yīng)積極保護(hù)環(huán)境來改善氣候，保護(hù)闊葉紅松林的可持續(xù)存在于生長。
（作者單位：陜西省西安市西安文理學(xué)院）
