中文摘要：

过去的研究过分强调了温度在决定树线位置及其分布中的作用，而相对忽略了其它环境因子的重要性。实际上，树线树木生长和树线动态是各种外部因子和内部生态过程共同作用的结果。除温度和生长季长度外，降雪量、积雪分布、土壤水分有效性和冬季生理性干旱对幼嫩组织的损伤等对树线动态的影响均非常重要。本项目将在树线环境因子、生理生态特征参数实测和前人研究的基础上，利用Biome－BGC的MT－CLIM模块在DEM模型中反演山地气候，以Biome－BGC模型为框架，将积雪分布、冬季生理性干旱的伤害、土壤水分有效性等特殊因子有机地耦合到模型中，建立能反映树线交错带碳循环和水分循环的生态系统过程模型，并通过尺度转换扩展为景观尺度过程模型，模拟树线碳平衡及其对环境因子的敏感性，确定树线分布的主要限制因子，预测未来气候变化情景下树线动态和空间格局。本项目对揭示树线碳平衡的生理生态机制和预测其对环境变化的反应具有重要意义。

结论摘要：

长期以来，树线的形成被认为是光合产物负的碳平衡所导致的，因此，碳平衡为零的点即被假定为树线位置，通过生物地球化学模型模拟树线的碳平衡可以指示树线的动态，这是本课题的假设。为此目标，围绕MT-CLIM模型的算法改进、树线生态环境因子的DEM反演和Biome-BGC模型模拟进行了野外实测和模型模拟验证工作。通过改进模型，山地气候的反演精度得到很大的改进，但模型模拟的碳平衡并不能敏感地指示树线的位置和动态。温度是树线碳平衡的主要影响因素，在未来气候变化情景下，树线树木的碳平衡对温度增加比对降水增加和温度水分交互作用反应更加敏感。土壤温度测定表明，目前长白山岳桦树线还没有达到其潜在高度。碳平衡指标对树线位置和动态的指示意义并不明显，这主要是该假设与指示树线植物组织的碳收支的非结构化碳水化合物测定并不相符。而通过课题的延伸研究表明，树线并非光合作用受到限制而导致碳源不足，而是由于树线温度降低限制了对光合作用合成的可溶性碳水化合物的利用所引起的，即树线是由生长受限所导致。本项目的启示是树线动态的模拟的碳平衡假说基础与事实相悖，其模拟要重视低温对植物生长和分配的影响，今后要注重低温生态学的研究。