明确色季拉高山树线交错带的小气候特征,为深入开展高山树线维持机制研究提供基础数据.基于2018-2020年色季拉山树线交错带(急尖长苞冷杉树线交错带和方枝柏树线交错带)自动气象站及不同生境空气-土壤温湿度的连续观测,分析了两种树线交错带的总体小气候特征及3个生境(林下、灌木、林隙)温度、水分条件的变化特征.结果表明:两种树线交错带最热月均温8.71～9.32 ℃,最冷月均温-7.23～-9.08℃,年均温0.55～0.88℃,气温年较差15.95～18.40℃,年生物温度2.79～3.33℃,温暖指数与寒冷指数分别为9.15～12.94℃·月-1、-60.22～-64.98℃·月-1,以空气温度定义的生长季均温和生长季长度分别为7.45～8.31 ℃、106～136d,以10 cm 土壤温度定义的生长季均温和生长季长度则分别为6.06～7.01℃、120～141 d;两种树线交错带不同生境的地上温度和水分条件均较为相似,而地下层面温度和水分条件最优的均是林隙,但其土壤温度日振幅大,同时林下的土壤温度均小于其他生境,出现了"凉脚"效应;以土壤温度定义的生长季要比以空气温度定义的滞后约1个月,林隙的空气均温、土壤均温、土壤含水量较大,林隙与灌木的冻害事件频率多、强度大、持续时间长.色季拉山树线交错带内不同生境的小气候特征的差异主要表现在土壤温度、生长季温度以及生长季内冻害事件的发生.

热量匮乏是高山树线的主要成因,在全球变暖趋势下对高山树线及其建群种的生态学过程及特征的研究具有重要意义.该文以青藏高原东缘的折多山和剪子弯山两处高山树线(海拔分别为4 265 m和4 425 m)作为研究对象,通过设置垂直样带,同时结合区域温度、降水的长时间序列分析,探究两处树线的时空动态过程,并明确了建群种冷杉(Abies spp.)的生态学特征.结果 表明:1)折多山和剪子弯山区域的气温在过去58年均存在显著的上升趋势(分别上升了0.72和0.91℃),而折多山和剪子弯山区域降水均存在微弱的降低趋势.2)折多山的峨眉冷杉(A.fabri)龄级结构呈反J形,剪子弯山的鳞皮冷杉(A.squamata)龄级结构呈双峰形,二者种群结构均相对稳定.3)在小尺度上,种子扩散限制使得两处树线的冷杉聚集分布.在大尺度上,折多山峨眉冷杉亦呈聚集分布,而剪子弯山鳞皮冷杉受生长环境以及种内或种间关系的影响呈随机分布.4)两处样地建群树种的树高和基径均随海拔升高而降低,位于树线交错带上部的冷杉均呈现树高生长大于径向生长的异速生长关系,而位于样地中、下部位的冷杉大部分呈等速生长关系.5)相比10年前,折多山和剪子弯山的树线及树种线位置均无明显变化,剪子弯山鳞皮冷杉种群的树木密度亦无明显变化,而折多山的树木个体数提高了约25％;相比20年前,折多山和剪子弯山的树种线分别上移了50和30m,树线位置分别升高了75和40m,树木个体数亦明显增加,分别提高了约220％和100％.树线及其建群种在较大时空尺度上主要受热量的控制,而在较小时空尺度上受温度及生长环境共同作用的影响.

全球气候变暖强烈影响树线交错带植物的生活史策略,异龄叶大小-出叶强度权衡关系是常绿植物生活史策略的重要内容.以川西树线交错带的岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗为例,研究气候变暖对异龄叶大小与出叶强度关系的影响.通过开顶箱(Open-top chamber,OTC)对川西王朗自然保护区树线交错带的岷江冷杉进行模拟增温,采用标准化主轴估计(Standardized major axis estimation,SMA)方法研究了叶大小(单叶质量、单叶面积)与出叶强度(基于茎生物量、茎体积)间异速生长关系对长期增温的响应及其年际变化.结果表明:使用不同参数表征叶大小与出叶强度得到的结果存在差异;多年生小枝上存在单叶质量-出叶强度的负等速权衡关系,共同主轴随小枝年龄增加而向下漂移;长期增温并不影响单叶质量与出叶强度的异速生长关系,不同年龄小枝的异速生长常数对增温具有差异性响应.增温处理中当年生小枝在相同单叶质量下的出叶强度更低,以换取叶片总数的增加,使小枝具有更大的可塑性而适应增温.本研究提供了岷江冷杉幼苗协调异龄叶大小与出叶强度从而适应长期增温的证据,为评估树木生长随气候变化而加速提供了理论参考.

树线交错带是具有强烈生物交互作用的高寒生态过渡带,生物互作与树线生态过程密切相关.本研究系统综述了气候变化下植物间、动植物间和微生物与植物间互作因子对树线生态过程的影响.植物间互利或竞争作用的强度调控变暖背景下树线生态过程的变化,目前尚缺少树轮生态学证据,且亟待检验高阶互作的适用性;动物采食活动、微生物与植物间互作可通过影响土壤状况、改变树木生长和更新等生态过程动态,增强或削弱树线与气候间耦合关系.迄今为止,地下与地上过程联系如何影响气候变暖下的树线动态尚不明晰,而营养级间互作可能调制树线生态过程对气候响应.青藏高原等高寒区具有开展此类研究的优势与潜力.