本书基于高原植被样带的调查数据，揭示从亚热带森林到高寒植被带的生态系统结构和功能特征参数的海拔分布格局及其驱动机制；基于典型林线的长期定位观测数据，明晰林线过渡带不同生活型植物功能性状随海拔的变化机理，揭示树木生长的季节变化特征及生理生态调控机制，量化林线树木生长及氮循环对全球变化的响应，阐明气候变暖下森林更新受限与林线稳定性机制。全书内容系统全面、资料严谨翔实，填补了全球海拔最高林线长期定位观测研究的数据空白。
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国家自然科学基金面上项目41571046，主持人
目录
第1章 绪论 1
1.1 高山林线的研究背景及意义 2
1.2 高山林线形成机理研究 3
1.2.1 林线的定义、类型及研究阶段 3
1.2.2 全球林线分布格局与低温限制阈值 4
1.2.3 有关林线形成的假说 4
1.3 高山林线植物生理生态特性研究 6
1.3.1 光合特性 6
1.3.2 养分利用状况 7
1.3.3 水分利用状况 7
1.4 相关研究热点评述与展望 8
1.5 藏东南高山林线定位观测研究平台介绍 .11
参考文献 14
第2章 青藏高原植被样带生物量和生产力的变化格局 23
2.1 地上生物量地理分异及其气候驱动机制 26
2.1.1 地上生物量的测定方法 27
2.1.2 不同植被类型的地上生物量变化 29
2.1.3 地上生物量的海拔分布格局 30
2.1.4 地上生物量与温度和降水的关系 30
2.1.5 讨论 30
2.1.6 小结 34
2.2 地下生物量地理分异及其气候驱动机制 34
2.2.1 地下生物量的测定方法 35
2.2.2 青藏高原植被样带地下生物量与温度和降水的关系 38
2.2.3 青藏高原植被样带不同植被类型根冠比的变化 39
2.2.4 基于气候因子的MRERBD 模型验证 41
2.2.5 讨论 43
2.2.6 小结 46
2.3 净初级生产力和叶面积指数地理分异及其气候驱动机制 46
2.3.1 净初级生产力和叶面积指数的测定方法 48
2.3.2 不同植被类型净初级生产力和叶面积指数的差异性及其空间变化格局 49
2.3.3 气候和土壤因子等自变量间的相关性 52
2.3.4 净初级生产力和叶面积指数与气候因子的关系 53
2.3.5 净初级生产力和叶面积指数与土壤养分因子的关系 53
2.3.6 讨论 56
2.3.7 小结 61
参考文献 61
第3章 从亚热带森林到高寒植被带植物功能性状及生产力变化的驱动机制 69
3.1 叶功能性状的海拔格局及其气候驱动机制 71
3.1.1 叶功能性状的测定方法 72
3.1.2 单叶尺度与冠层尺度叶性状间关系的比较 76
3.1.3 单叶尺度与冠层尺度叶性状海拔格局的比较 78
3.1.4 冠层平均叶性状与林分特征的关系 78
3.1.5 冠层平均叶性状与气候和土壤因子的关系 79
3.1.6 讨论 80
3.1.7 小结 83
3.2 植物叶功能性状对生产力空间分异的指示 84
3.2.1 叶功能性状与生产力数据的获取方法 85
3.2.2 青藏高原植被样带叶δ13C、叶氮含量和净初级生产力的关系 88
3.2.3 叶δ13C的全球格局及其与气候变量和净初级生产力的关系 90
3.2.4 讨论 91
3.2.5 小结 97
3.3 叶功能性状对生产力季节动态的指示 97
3.3.1 叶功能性状的测定及净初级生产力的估算方法 99
3.3.2 不同年龄叶δ13C 及相关性状的季节动态及与气候因子的关系 101
3.3.3 叶δ13C和氮含量的季节动态及其与凋落物量、叶面积指数和净初级生产力的关系 103
3.3.4 凋落物量动态对新叶氮含量、淀粉含量和δ13C 的影响 104
3.3.5 讨论 105
3.3.6 小结 107
参考文献 108
第4章 从亚热带森林到高寒植被带植物养分利用效率变化的驱动机制.117
4.1 植物功能性状对生态系统养分利用效率的指示意义 .119
4.1.1 植物功能性状及冠层养分利用效率的测定方法 120
4.1.2 新叶碳、氮、磷含量及化学计量学的海拔趋势 124
4.1.3 叶寿命和地下部分比例的海拔分异及其对冠层干物质产量和新叶养分含量的影响 125
4.1.4 冠层养分利用效率各组分与叶寿命和地下生物量比例的关系 126
4.1.5 讨论 128
4.1.6 小结 129
4.2 叶寿命指数对森林植被地带性分布的指示意义 129
4.2.1 叶寿命的测定方法 130
4.2.2 叶寿命与年平均气温和年降水量的关系 136
4.2.3 模拟的中国森林植被叶寿命指数地理分区 136
4.2.4 讨论 136
4.2.5 小结 139
参考文献 139
第5章 林线过渡带微气候要素的时空变化格局 145
5.1 土壤温度和水分的时空变化格局 147
5.1.1 土壤温度和水分的测定方法 149
5.1.2 土壤温度和水分日均值以及日温度振幅的季节动态特征 157
5.1.3 季节性平均土壤温度和水分的空间变化 158
5.1.4 讨论 162
5.1.5 小结 165
5.2 生长季早期冻害事件的时空变化格局 165
5.2.1 生长季早期冻害事件特征的测定方法 167
5.2.2 生长季早期冻害事件随坡向和年份的变化 170
5.2.3 生长季开始时间的变化及其对生长季早期冻害事件的影响 171
5.2.4 地表辐射的变化及其对生长季早期冻害事件的影响 172
5.2.5 讨论 176
5.2.6 小结 179
参考文献 179
第6章 林线过渡带不同生活型植物δ13C 及其生理生态学意义 189
6.1 叶稳定碳同位素组成随物种及生活型的变化特征 191
6.1.1 稳定碳同位素比值（δ13C）的测定方法 192
6.1.2 叶稳定碳同位素比值指示研究区植物属于C3 光合途径 194
6.1.3 同一生活型不同物种间的δ13C 差异 195
6.1.4 不同生活型之间的δ13C 差异 195
6.1.5 讨论 195
6.1.6 小结 197
6.2 不同生活型植物叶δ13C 及其相关叶性状的海拔分异 197
6.2.1 稳定碳同位素比值及相关叶性状的测定方法 199
6.2.2 在物种及生活型水平上δ13C 的海拔分异 200
6.2.3 相关叶性状、淀粉及非结构性碳水化合物含量的海拔分异 200
6.2.4 叶δ13C与相关叶性状、淀粉及非结构性碳水化合物含量的相关关系 202
6.2.5 讨论 205
6.2.6 小结 211
6.3 冠层高度和叶龄对植物δ13C及其相关叶性状的影响 212
6.3.1 稳定碳同位素比值及相关叶性状的测定方法 213
6.3.2 δ13C、叶性状、淀粉及非结构性碳水化合物含量随取样高度的变化规律 213
6.3.3 δ13C、叶性状、淀粉及非结构性碳水化合物含量随叶片年龄的变化 214
6.3.4 δ13C 与相关叶性状、淀粉及非结构性碳水化合物含量的关系 217
6.3.5 讨论 219
6.3.6 小结 222
参考文献 223
第7章 林线过渡带植物功能性状随海拔的变化机理 229
7.1 生长速率和光合能力随海拔的变化机理 231
7.1.1 生长速率及光合速率的测定方法 232
7.1.2 杜鹃最大净光合速率随海拔变化及其与叶性状的关系 240
7.1.3 山生柳最大净光合速率随海拔变化及其与叶性状的关系 242
7.1.4 杜鹃相对生长速率随海拔变化及其与叶功能性状的关系 243
7.1.5 山生柳相对生长速率随海拔变化及其与叶功能性状的关系 250
7.1.6 讨论 252
7.1.7 小结 260
7.2 叶构建成本对高山植物生态适应性的指示 261
7.2.1 叶构建成本的测定方法 262
7.2.2 叶构建成本及其组分随海拔的变化 263
7.2.3 叶构建成本与其组分的关系 264
7.2.4 讨论 264
7.2.5 小结 266
7.3 不同生活型植物叶水势变化与土壤低温的关系 267
7.3.1 叶水势的测定方法 269
7.3.2 植物露点水势的季节动态 270
7.3.3 土壤温度、水分变化对植物露点水势的影响 271
7.3.4 讨论 272
7.3.5 小结 274
参考文献 274
第8章 树干液流与树冠蒸腾的季节变化特征及其驱动因子 285
8.1 树干液流与叶水势的测定方法 288
8.1.1 研究地点 288
8.1.2 树干液流监测及液流速率计算 289
8.1.3 叶水势测定 290
8.1.4 数据分析 291
8.2 树干液流与树冠蒸腾的季节变化特征 292
8.2.1 树干液流的季节动态变化特征 292
8.2.2 急尖长苞冷杉叶水势的日动态和季节动态 295
8.3 树干液流与树冠蒸腾季节变化的驱动因子 296
8.3.1 生长季树干液流的日动态及其对水汽饱和差的敏感性 296
8.3.2 夏至日前后树干液流密度与环境因子的关系 298
8.3.3 生长季早期土壤低温对树木蒸腾的限制作用 300
参考文献 302
第9章 树木径向生长的季节变化特征及其调控因子 307
9.1 树木径向生长的监测方法 310
9.1.1 研究地点 310
9.1.2 树木径向生长的监测 312
9.1.3 树木生长量的提取 314
9.1.4 环境因子监测 315
9.1.5 树轮宽度年表及相关的气候数据 316
9.1.6 数据分析 316
9.2 树木径向生长的季节变化特征 318
9.3 生长季早期温度对树木径向生长的限制作用 320
9.3.1 生长高峰前后径向生长季节动态与气候因子的关系 320
9.3.2 生长高峰前后累积生长量年际变化与气候因子的关系 322
9.4 树木径向生长对气候变化的响应敏感性 322
9.4.1 两树种林线树轮宽度对藏东南过去50 年气候变化的响应 322
9.4.2 全球中高纬度地区树轮生长对生长季温度的响应 322
9.4.3 高寒地区树木生长对夏至日之前生长季早期的温度变化更敏感 326
参考文献 328
第10章 叶凋落量动态及氮循环对树木径向生长变化的调控作用 333
10.1 叶凋落动态及氮回流和归还与树木径向生长的滞后关系 335
10.1.1 叶凋落物量与树木径向生长的监测方法 336
10.1.2 林分叶凋落量及氮回流量和归还量的季节动态与树木径向生长的关系 339
10.1.3 单木叶凋落量及氮回流量和归还量的季节动态与树木径向生长的关系 341
10.1.4 林分年凋落量及氮回流量和归还量与树轮生长的关系 342
10.1.5 讨论 342
10.1.6 小结 344
10.2 树体碳平衡、氮循环和树木径向生长的耦合机制 345
10.2.1 非结构性碳水化合物的测定方法 346
10.2.2 单木叶凋落量及氮回流量和归还量与叶氮和非结构性
碳水化合物含量的关系 347
10.2.3 单木径向生长动态与叶氮和非结构性碳水化合物含量的滞后关系 348
10.2.4 讨论 351
10.2.5 小结 354
参考文献 354
第11章 林线树木生长及氮循环对全球变化的响应 361
11.1 树轮生长对气候变化敏感性的海拔分异 363
11.1.1 树轮宽度的测定方法 364
11.1.2 青藏高原东南部树木径向生长对温度响应的空间格局 368
11.1.3 树木径向生长对温度变化响应的敏感性分异 370
11.1.4 讨论 372
11.1.5 小结 373
11.2 树轮生长对生产力长期变化的指示 373
11.2.1 杜鹃轮宽与生产力的测定方法 374
11.2.2 年轮宽度与气候因子的关系 377
11.2.3 年轮宽度与NPP 模拟值的关系 377
11.2.4 讨论 380
11.2.5 小结 381
11.3 树轮生长与叶凋落动态及氮循环对大气CO2浓度升高的协同响应机制 381
11.3.1 树轮宽度、叶凋落量、氮回流量和归还量的测定方法 383
11.3.2 近10年树轮生长、叶凋落量及氮循环对气候变化和大气CO2 升高的响应 385
11.3.3 近30 年青藏高原林线树轮生长变化对气候变化和大气CO2 升高的响应 386
11.3.4 讨论 387
11.3.5 小结 391
参考文献 392
第12章 气候变暖下森林更新受限与林线稳定性机制 401
12.1 种子产量和质量的海拔分异特征及其气候变化响应意义 403
12.1.1 球果及种子特征的测定方法 404
12.1.2 不同海拔冷杉球果及种子特征的差异 404
12.2 林线以上的种子传播潜力和萌发能力 406
12.2.1 种子传播潜力及萌发能力的测定方法 407
12.2.2 冷杉种子向林线以上传播的潜力 408
12.2.3 林线及林线以上的冷杉种子萌发特征及相关环境因子 409
12.2.4 讨论 411
12.2.5 小结 411
12.3 林线以上的幼苗存活及其限制因子 412
12.3.1 幼苗调查及移植实验方法 415
12.3.2 色季拉山林线急尖长苞冷杉幼苗密度、存活和生长的海拔分异特征 419
12.3.3 急尖长苞冷杉和方枝柏大龄幼苗的死亡率和高生长量随坡向和生境的变化及其与生长季冻害事件的关系 422
12.3.4 林线及林线以上急尖长苞冷杉小龄幼苗存活率及相关环境因子 425
12.3.5 讨论 426
12.3.6 小结 430
12.4 气候变暖导致的限制因子变化对幼苗定居和林线波动的影响 430
参考文献 436
附录 科考日志 445
附图 453
附表 461
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