长白山山地苔原带植被气候变化响应与监测研究

As the typical temperate sub-alpine tundra in China, the response of the sub-alpine tundra in Changbai Mountains to the climate change has not been well recognized. Research on the response mechanism of sub-alpine tundra vegetation in Changbai Mountains to the climate change and conduct the monitoring work could not only fulfill the research on the sub-alpine ecosystem in China, but also contribute to the global research. Based on the previous monitoring work, this study takes the analysis of water-heat balance as the storyline and aims to 1) conduct the analysis on the relationship of climate change and the pattern, structure, and productivity of the vegetation by experiments of vegetation survey, micro-climate monitoring, simulated climate warming, spectrum observation, and soil analysis; 2) illustrate the impacts of climate change on the process of the pattern, structure, and productivity of the vegetation by analyzing the remote sensing and climate data; 3) establish a integrated model of vegetation-soil-climate using the multi-source data to analyze the potential future shifts of vegetation under different climate change scenarios. Supported by the long-term monitoring results, the trend of sub-alpine tundra vegetation could be expected. Our study could promote the research of the sub-alpine ecosystem in China, supply the demonstration study of the relationship between landscape change and climate change, and provide the scientific suggestion for the environmental protection of sub-alpine tundra in Changbai Mountains.

长白山苔原带是我国典型的山地苔原景观。开展长白山苔原植被气候变化响应研究并进行野外定位监测，不仅能够丰富我国山地生态系统气候变化响应研究，同时也具有全球意义。项目在已有的长白山苔原带野外监测研究基础上，以地表水热平衡为主线，通过植物群落调查和分类、小气候观测、模拟增温实验、地面植被光谱观测、土壤养分分析等实验，开展植被分布、群落结构、生产力与气候的耦合关系研究；利用遥感数据和常规气候数据，研究气候变化对苔原带植被格局演变、群落结构和生产力变化的影响过程；利用多源数据构建长白山苔原带植被-土壤-气候耦合模型，研究不同气候变化情景下长白山苔原带植被生态系统的全球气候变化响应，在长期监测研究基础上探索苔原带植被的未来变化趋势。本项目将为我国高山植被带景观变化与气候变化研究提供新的研究视角，并为长白山苔原带生态保护提供科学依据。

长白山高山苔原带是我国最为典型的高山苔原景观。在气候变暖的背景下，长白山苔原带植被格局变化比较明显，尤其是小叶章等草本植物上侵的现象。因此，开展长白山苔原植被气候变化响应研究并进行野外定位监测，不仅能够丰富我国山地生态系统气候变化响应研究，同时也具有全球意义。本研究在已有的长白山苔原带野外监测研究基础上，以地表水热平衡为主线，通过植物群落调查和分类、小气候观测、模拟增温和氮沉降实验、地面植被光谱观测、土壤养分分析等实验，开展植被分布、群落结构、植被与气候的耦合关系研究；利用遥感数据和常规气候数据，研究气候变化对苔原带植被格局演变、群落结构和生产力变化的影响过程；利用多源数据构建长白山苔原带植被-土壤-气候耦合模型，研究不同气候变化情景下长白山苔原带植被生态系统的全球气候变化响应，在长期监测研究基础上探索苔原带植被的未来变化趋势。本研究局部结果表明，苔原带典型的物种笃斯越桔和宽叶仙女木的地位已经被大白花地榆、小白花地榆及小叶章所取代。西坡苔原带物种丰富度和多样性随海拔呈现出先增加再减少的趋势，呈单峰型态。根据 TWINSPAN 分类并结合实际调查的情况将西坡苔原带 75 个样方分成 7 种植物群落（群丛），通过 CCA 排序分析发现水热是决定植物群落空间分布的主导因子，土壤养分在决定苔原带植物群落空间分布上也起一定的作用。水热及土壤粘粒是决定苔原植物群落空间分布的主导因子。草本入侵苔原后，苔原局地气候局地气候将呈现降温变干的趋势。随着未来气候的继续变暖，草本植物群落的适宜分布面积将增加，海拔继续升高。本项目将为我国高山植被带景观变化与气候变化研究提供新的研究视角，并为长白山苔原带生态保护提供科学依据。