芦芽山林线华北落叶松径向变化季节特征

利用点状树木径向变化记录仪对芦芽山林线树种华北落叶松树木茎干的径向变化进行了一年的连续观测,分析了华北落叶松茎干径向日变化规律及茎干累积变化的季节动态.结果表明:华北落叶松茎干日变化在温暖季和寒冷季存在着相反的变化模式.在温暖季,茎干径向日变化归因于空气温度导致树木蒸腾作用强度的日变化而使茎干组织水分发生变化;在寒冷季,茎干径向日变化主要是因为空气温度通过热力学原理导致的“茎干冻融作用”.华北落叶松年内茎干径向变化存在4个不同阶段:1)春季茎干水分恢复期,2)夏季茎干快速增长期,3)秋季茎干脱水收缩期,4)冬季茎干相对稳定期.在不同阶段,影响华北落叶松茎干径向变化的环境因子并不一致.土壤温度为生长季中控制华北落叶松茎干径向生长的主导因子.     

芦芽山林线组成树种白杄径向生长特征及其与环境因子的关系

在山西芦芽山林线附近,应用树干径向变化记录仪(Dendrometer)测量了6株白杄树干的径向生长过程,同步监测环境因子.观测期分为两个阶段,分别是7月15日～8月7日(夏季期),9月5日～10月9日(秋季期).结果表明:(1) 白杄树干径向变化在晴好天气呈现出有规律地波动式上升,在阴雨天气下则表现为持续上升,降雨结束后迅速下降;(2) 树干径向生长生长曲线在两个阶段都呈二次曲线形式,在夏季期内树干径向生长为正,在秋季期初始阶段为负在9月中旬后逐渐变为0.(3)在两个观测期内的非降雨期内,树干径向变化与空气温度负相关,与空气相对湿度、土壤含水量、土壤水势正相关与土壤温度相关关系在两个时期内不同;在两个观测期内的降雨时段内,树干径向变化与环境因子的相关关系均不同.(4) 距离分析结果表明,在秋季期内,温暖湿润的环境适宜白杄的生长,在夏季期内,湿润环境有利于白杄的生长.     

芦芽山林线白杄与华北落叶松径向生长特征比较

分别于2007年7月15日—8月7日和9月5日—10月9日,在山西芦芽山林线附近,应用树木径向变化记录仪测量了6株白杄和5株华北落叶松树干的径向生长过程,同步监测环境因子.结果表明：白杄与华北落叶松在7—8月对环境变化的敏感度无显著性差异,在相对低温干旱的9—10月,白杄对环境的敏感度更高;两树种的净生长曲线和累积变化曲线在7—8月呈上升趋势,9—10月则先下降而后基本保持不变,且白杄生长曲线的波动较大;两树种的茎干变化与水分条件显著相关,其中白杄受大气湿度和温度影响较强,而华北落叶松受土壤水分的影响较强.     

祁连山东部青杄年内径向生长动态对气候的响应

树木径向生长对气候因子的响应是树轮气候学的基础。在我国西北地区,虽然已有大量的树轮-气候响应研究,但是响应分析多基于数理统计结果,缺乏对树木生长过程的理解。基于此,于2013年到2015年在祁连山东部吐鲁沟国家森林公园内通过Dendrometer连续监测了树轮气候重建中常用树种青杄的径向生长,通过平均值法提取2013到2015年生长季内不同时间尺度(1天、7天、10天)的平均径向生长量及对应时间段的平均气候状况。不同时间尺度径向生长量和气候因子的相关分析结果表明,时间尺度的延长削弱了树干水分昼夜变化的干扰,但水分仍然是青杄径向生长的限制因子。为了进一步分析青杄径向生长与气候关系随时间的变化情况,以31天为窗口将日径向生长量与气候要素每隔一天进行滑动相关,结果显示:5、7月青杄的径向生长与降水的关系稳定,都呈显著正相关,但是6月降水的年际变率较大,导致树木可利用水分的变幅也较大,因而树木径向生长与6月水分的响应关系不稳定,存在较大的年际差异,而这可能是一些树轮-气候响应研究中轮宽与6月降水关系不显著的原因。     

杉木径向生长动态及其对季节性干旱的响应

为探讨杉木径向变化的季节动态及其气候响应特征,利用径向生长仪连续2年(2016—2017年)监测了江西中部杉木的径向变化过程,分析了径向变化的日动态、季节动态规律及其与气候因子的相关性。结果表明: 杉木日径向昼夜变化呈白天收缩、夜间膨胀的格局;2017年径向生长开始时间比2016年提前一个月,但旱季持续的水分亏缺使生长季也早一个月结束;在主要生长季内(4—9月),无论湿季与旱季,径向增长量与降雨、相对湿度呈显著正相关,与光合有效辐射、饱和水汽压差呈显著负相关,而水分亏缺量的气候相关性与径向增长量相反;旱季严重缺水时土壤含水量对径向变化的影响显著增强。水分条件始终是影响杉木径向变化的关键因素,夏季干旱时可通过提高土壤含水量等有效途径促进杉木径向生长。     

关帝山云杉次生林树木径向生长的空间关联及其影响因子

以关帝山4 hm²云杉次生林样地为研究对象,按照CTFS(Center for Tropical Forest Science)技术规范对样地树木进行连续定位监测。利用2010至2015年间样地主要树种生长量观测数据,结合地形、土壤等环境因子调查及采样测定数据,分析了树木种群径向生长的空间关联性及其随生境的变化,并探讨了树木种群径向生长的影响因素。结果表明,青杄、华北落叶松、红桦、白桦和辽东栎为云杉次生林主要树种,在样地4个生境型(山脊生境、低海拔缓坡生境、高海拔缓坡生境、低洼地陡坡生境)中均有分布且呈现不同的径级结构。标记相关函数分析显示,同一生境型中,5树种径向生长的空间关联性各异;对于同一树种,径向生长的空间自相关性不仅具有尺度依赖性,同时生境型的不同导致树木径向生长的空间关联性发生变化。线性混合效应模型分析显示,初始胸径对树木径向生长的显著正效应在样地各类生境型的所有种群中普遍存在;生物因子对树木径向生长的显著影响只在特定生境型的青杄种群中被检测到,表明树木径向生长受同种邻体影响,但其影响显著性因树种而异;环境因子中,海拔和凹凸度对树木径向生长呈显著负效应...     

黄土丘陵区辽东栎和刺槐树干径向生长与微变化季节动态特征

树干径向生长和微变化动态受树种特性和环境因子的综合影响,是树木响应环境因子的重要表征。解析树干直径在不同时间尺度上的动态特征是探明树木水分生理生态特性的重要途径,在水分胁迫风险较高的半干旱地区更具有特殊意义。该研究以半干旱黄土丘陵区两典型造林树种辽东栎(Quercus mongolica var. liaotungensis)和刺槐(Robinia pseudoacacia)为对象,运用DC3型高精度树干径向变化记录仪监测树干直径变化动态,同步测定土壤水分动态和驱动蒸腾作用的主要气象因子,分析两树种树干径向生长特征、直径微变化日动态与季节动态及其对环境因子的响应。结果表明,两树种树干直径的季节性变化可划分为非生长季收缩阶段、过渡阶段和生长季增长阶段。辽东栎和刺槐径向生长启动时间分别为4月7日和5月4日前后,9月下旬基本停止生长;在生长阶段直径变化可分别利用指数饱和增长函数和线性增长函数拟合。两树种直径日变化模式在11月至次年3月为典型的非生长季模式,6–9月为典型的生长季模式,而在4–5月两树种的直径日变化模式不同,反映了两树种的生长节律和物候期差异。非生长季两树种直径日最大收缩量均与...     

河北塞罕坝樟子松径向生长动态变化及其与气象因子的关系

树木是森林生态系统的基本组成, 其生长受气象因子的影响, 基于此, 该研究通过监测樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)的径向生长, 研究樟子松生长日动态规律、季节动态规律及其与气象因子的关系, 探讨河北塞罕坝地区樟子松森林生态系统对气候变化的响应机制。此外, 以往研究树木生长大多数基于树轮年代学, 缺少短期树木径向生长动态的研究。该研究利用径向生长记录仪监测河北塞罕坝机械林场内樟子松连续3年(2016-2018)的树干径向动态变化。结果表明: 由于树干的水分吸收与蒸腾作用, 樟子松树干径向昼夜变化呈现季节性规律, 可划分为4个阶段: 春季萌动期、夏季生长期、秋冬交替期和冬季休眠期。塞罕坝樟子松树干径向生长开始于每年4月初; 4月初至5月中旬为水分恢复阶段; 5月中旬至7月中旬为快速生长阶段; 7月中旬至10月中旬为缓慢生长阶段; 10月中、下旬生长趋于停止, 并有树干径向收缩现象。以一天为时间尺度, 在快速生长阶段(5月初至7月中旬)樟子松径向生长主要受空气温度的影响; 缓慢生长阶段(7月中旬至10月下旬)降水量、空气温度均影响樟子松径向生长。以15天为时间尺度, 温度对樟子松径向生长的影响显著。结果显示樟子松的生长动态规律及其影响因子, 为未来樟子松生理研究提供参考时间节点, 同时在极端低温与干旱的情况下, 为半干旱地区樟子松的生长状态提供参考依据。     

基于生长测量仪监测的亚热带地区马尾松多时间尺度径向变化及其与环境因子的关系

树干径向变化的多尺度研究提供了树木生长及其和环境因子关系的详细信息,有助于准确评估全球气候变化背景下森林生态系统碳汇变异。以往树干径向变化研究主要集中在温带和热带地区,且大多数研究方法基于时间分辨率较粗的树木年轮法,然而缺少亚热带地区高时间分辨率树干径向变化的研究。利用树干径向变化记录仪连续监测亚热带地区马尾松13个月的树干径向变化动态,探索不同时间尺度树干径向变化规律及与环境因子的关系。结果表明：（1）在日尺度,马尾松径向变化模式为白天收缩夜晚膨胀,秋冬季节夜晚膨胀没有春夏季明显。（2）在季节尺度,马尾松树干径向变化可分为4个时期,其中3-8月是主要生长月份,4月是累计生长量最大的月份。（3）在日尺度上,相对湿度和饱和水汽压亏缺是调节马尾松径向变化主要环境因素;在季节尺度上,土壤温度对树干径向变化的影响大于空气温度,降水量与相对湿度等水分因素对树干径向生长的促进作用在生长季中后期更为明显。研究结果有助于深入理解亚热带季风气候区树干径向变化及其对环境变化的响应,为气候变化背景下亚热带地区的植树造林设计和森林可持续管理提供依据。     

热带季节性湿润林苦楝(Melia azedarach)径向生长季节动态及其对环境因子的响应

气候变化导致的温度升高和降水格局改变可能会影响到树木的生长速率和季节物候。西双版纳热带季节性湿润林分布在石灰岩山中部,属于热带喀斯特生境。由于土层浅薄,土壤保水能力极差,植物生长更容易遭到受到季节性干旱气候的影响。为探究热带季节性湿润林的树木径向生长季节动态及其对环境因子的响应,利用高精度树木生长仪连续两年监测了云南西双版纳热带季节性湿润林中落叶树种苦楝（Melia azedarach）的树干径向变化,并与同步监测的环境因子进行相关分析。结果表明,苦楝径向生长开始、结束以及持续生长的时间在年际间存在差异。与2018年相比,2019年苦楝生长开始和结束的时间较晚,且年生长量较小,这可能是与2019年雨季开始较晚且在生长季早期经历了严重的高温干旱有关。苦楝的径向日生长量与日降水量和相对湿度呈正相关关系,与光合有效辐射、水汽压亏缺和风速呈负相关关系,表明了在苦楝的径向生长主要受水分条件限制。在干旱年份（2019年）,苦楝的日生长量与降水和相对湿度的相关性更强。研究结果有助于进一步了解热带喀斯特生境树木生长对气候变化的敏感性以及树木适应季节性干旱气候的策略。     

Temporal dynamic of wood formation in Pinus cembra along the alpine treeline ecotone and the effect of climate variables

We determined the temporal dynamic of cambial activity and xylem development of stone pine (Pinus cembra L.) throughout the treeline ecotone. Repeated micro-sampling of the developing tree ring was carried out during the growing seasons 2006 and 2007 at the timberline (1,950 m a.s.l.), treeline (2,110 m a.s.l.) and within the krummholz belt (2,180 m a.s.l.) and the influence of climate variables on intra-annual wood formation was determined. At the beginning of both growing seasons, highest numbers of cambial and enlarging cells were observed at the treeline. Soil temperatures at time of initiation of cambial activity were c. 1.5°C higher at treeline (open canopy) compared to timberline (closed canopy), suggesting that a threshold root-zone temperature is involved in triggering onset of above ground stem growth. The rate of xylem cell production determined in two weekly intervals during June through August 2006–2007 was significantly correlated with air temperature (temperature sums expressed as degree-days and mean daily maximum temperature) at the timberline only. Lack of significant relationships between tracheid production and temperature variables at the treeline and within the krummholz belt support past dendroclimatological studies that more extreme environmental conditions (e.g., wind exposure, frost desiccation, late frost) increasingly control tree growth above timberline. Results of this study revealed that spatial and temporal (i.e., year-to-year) variability in timing and dynamic of wood formation of P. cembra is strongly influenced by local site factors within the treeline ecotone and the dynamics of seasonal temperature variation, respectively.     

芦芽山阳坡不同海拔白杄径向生长对气候变暖的响应

使用树轮生态学方法研究了山西芦芽山建群种白杄(Picea meyeri)径向生长对气候变暖的响应状况, 发现随着气温升高, 不同海拔白杄生长与气候因子关系的变化存在差别。研究区气温可以分为1958-1983年的气温降低阶段和1984-2007年的气温升高阶段。由气温降低阶段进入气温升高阶段, 低海拔白杄树轮年表的序列间相关系数和第一主成分解释量均增大, 而高海拔白杄树轮年表的序列间相关系数和第一主成分解释量均减小, 表明气候条件对低海拔白杄生长的影响增强而对高海拔白杄生长的影响减弱。随着气温升高, 不同海拔白杄径向生长与气候因子的关系均出现了变化。1958-1983年, 低海拔(2 060 m)白杄生长与7月降水量显著正相关(p < 0.05), 而在1984-2007年, 这一关系表现为极显著正相关(p < 0.01), 同时与生长季中5-7月平均气温呈现显著负相关(p < 0.05)。海拔2 330 m, 白杄在1958-1983年与7月降水量极显著正相关(p < 0.01), 进入1984-2007年后与气候因子没有显著相关关系。海拔2 440 m, 白杄生长由1958-1983年的与气候因子没有显著相关关系转变为1984-2007年的与上一年10月平均气温显著负相关(p < 0.05)。高海拔(2 540 m)白杄生长在1958-1983年与上一年11月平均气温极显著负相关(p < 0.01), 在1984-2007年与上一年10月、当年1月平均气温和6月降水量均显著负相关(p < 0.05)。滑动相关分析结果表明, 随着气温升高, 低海拔主要气候因子对生长的影响增强, 而高海拔主要气候因子对生长的影响减弱, 这可能成为高海拔白杄生长对气温升高敏感性降低的原因。在气候变暖的驱动下, 海拔引起的白杄生长与气候因子关系的差异发生了变化。     

六盘山半湿润区华北落叶松树干半径变化特征及其影响因素

在2016年生长季,利用树干径向生长测量仪监测了六盘山半湿润区华北落叶松的树干半径变化,研究其昼夜和生长季的变化格局,确定主要生长期并分析期间环境因素对半径变化的影响,以期准确理解短时环境变化对树木生长的影响。结果表明: 在昼夜时间尺度,树干半径呈白天收缩、夜间恢复并增长的变化格局;在生长季时间尺度,树径变化呈相对稳定、持续增大、涨缩波动3个阶段的格局。在本研究特定的气象、土壤湿度和地形条件下,华北落叶松树干半径的主要生长期为5月14日—7月31日,最大半径生长速率出现在6月8日。影响树干半径日收缩量的环境因子在不同时段(收缩阶段、日、循环周期)基本一致,主要为温度(空气/土壤温度)、太阳辐射强度、饱和水汽压差和土壤含水量,且温度的贡献率最大(50.3%～71.0%)。而影响树干半径日增长量的因子存在时段差异,在增长阶段是降水量(贡献率86.9%)和最高气温(13.1%),在循环周期是降水量(50.3%)、饱和水汽压差(29.9%)、相对空气湿度(12.7%)和太阳辐射强度(7.1%),在整日阶段仅是降水量和太阳辐射强度。树径增量的环境响应在循环周期比在日时段更敏感。     

Water availability drives stem growth and stem water deficit of <Emphasis Type="Italic">Pinus canariensis</Emphasis> in a drought-induced treeline in Tenerife

Tree growth of Pinus canariensis at treeline in Tenerife, Canary Islands, is thought to be primarily controlled by wet season precipitation (P) prior to the current year´s growth. Therefore, we investigated the inter-annual variations in stem water deficit (ΔW) and radial growth (RG) during two consecutive years differing in wet season P. ΔW was extracted from stem circumference variations, and the influence of environmental variables was evaluated by Pearson correlation statistics. Wet season P was considerably lower in 2008 than in 2009; despite this difference in P between both years, shallow soil water availability was almost exhausted during both summers. However, the effect of shallow soil drought showing a clear seasonality of ΔW and RG was only detected in 2008. In summer 2009, RG rates were highest during the summer indicating that P. canariensis was able to tap water from deep soil layers originating from P prior to the current year´s growth. The ability to use deep soil water during extended periods of shallow soil water deficit was also reflected in a close positive correlation between RG and whole-tree water use. In our study, the effect of only one hydrological dry year resulted in a severe reduction in annual RG. Thus, when wet season P is low for a number of years, chronic drought may have negative implications for tree growth at treeline in Tenerife.     

Relationship of tree growth and climatic factors at treeline of Picea likiangensis var. balfouriana forest in Basu County,Xizang

 与传统方法相比, 利用树木年轮学方法研究树线过渡区树木生长温度敏感性高低的问题更注重比较树木个体间的生长情况, 从各个树轮序列间的生长一致性程度和树轮序列对气候因素(气温、降水)的响应一致性程度可探讨树线过渡区树木生长的温度敏感性。为了认识高山树线过渡区内树木生长的温度敏感性问题, 选择西藏昌都地区八宿县的一条川西云杉树线过渡区为研究对象, 比较了过渡区内树木个体间的生长一致性, 分析了树木生长与气候因素的相关性及其在个体间的异同。结果显示: 树线过渡区内树轮生长在个体间的一致性较低, 树轮生长与气温的关系在树木个体间的一致性也较低, 而树轮生长与当年4-9月降水的关系相对较强。西藏八宿树线过渡区属于干旱区, 相对于气温而言, 降水对树木生长的影响更大。此外, 小生境的异质性及干扰事件的发生也有可能降低树木对温度的敏感性。在全球变暖及极端气候事件增加的背景下, 树木生长的温度敏感性被高估可能会导致对树线过渡区位置及树线过渡区内群落生产力等的预测产生偏差, 这一问题应该在区域生态模拟研究和相关林业经营与管理上得到重视。     

高山林线变化的更新受限机制研究进展

全球林线位置对气候变暖的响应表现为上升、无变化或下降等截然不同趋势,表明影响林线位置及动态的因子十分复杂,除了较普遍认为的低温调控机制外,还存在其它控制林线位置变化的机制。林线向上迁移开始于种子向林线以上的传播及幼苗在林线以上的定居,这些过程中的限制因子均会影响林线的位移,因此研究更新过程及其限制因子对理解高山林线对气候变化的响应具有重要的科学意义。主要从种子和幼苗两个关键阶段综述高山林线森林更新的研究进展。在种子阶段,夏季积温不足导致种子产量和活力下降,风速过低和浓密灌丛限制种子向林线以上传播,近地表的霜冻/水分胁迫和灌木释放的化感物质会阻碍种子在林线以上萌发。在幼苗阶段,除冬季低温外,生长季内较大的温度日振幅和偶然出现的冻害事件也是导致幼苗死亡的重要原因,而低温环境下的强烈光照引起的低温光抑制会显著降低生长季的光合作用;土壤低温、由土壤温度昼夜变化引起的冻举事件、夏季土壤干旱可能会导致幼苗光合作用下降和死亡率上升;积雪太浅会导致生长季早期幼苗水分供应的严重缺乏,但积雪太深会导致幼苗感染真菌的可能性增加;浓密的灌木和草本植物以及植食动物的啃食也会降低林线以上的幼苗存活率。气候变暖对林线幼苗定居的影响复杂且具有很大不确定性,需要进一步研究气候变暖导致的环境因子变化对林线更新各关键阶段的影响。未来气候变暖无疑会导致生长季起始日提前,结束日推迟,这很可能会增加生长季期间尤其是早期的低温冻害事件,对高山林线树种幼苗的存活具有重要影响。在未来研究中,需要找出定义生长季冻害事件的温度阈值,利用长期气象观测数据分析增温背景下生长季早期冻害事件特征的变化趋势,并进一步开展野外模拟增温实验以深刻理解林线树种的种子萌发和幼苗定居与生长季冻害事件的关系,加强对不同地区林线树种的繁殖策略研究,这将有助于人们进一步理解不同区域林线的形成机制并预测未来气候变化条件下林线的动态变化趋势。     

Limited prospects for future alpine treeline advance in the Canadian Rocky Mountains

Treeline advance has occurred throughout the twentieth century in mountainous regions around the world; however, local variation and temporal lags in responses to climate warming indicate that the upper limits of some treelines are not necessarily in climatic equilibrium. These observations suggest that factors other than climate are constraining tree establishment beyond existing treelines. Using a seed addition experiment, we tested the effects of seed availability, predation and microsite limitation on the establishment of two subalpine tree species (Picea engelmannii and Abies lasiocarpa) across four treelines in the Canadian Rocky Mountains. The effect of vegetation removal on seedling growth was also determined, and microclimate conditions were monitored. Establishment limitations observed in the field were placed in context with the effects of soil properties observed in a parallel experiment. The seed addition experiment revealed reduced establishment with increasing elevation, suggesting that although establishment within the treeline ecotone is at least partially seed limited, other constraints are more important beyond the current treeline. The effects of herbivory and microsite availability significantly reduced seedling establishment but were less influential beyond the treeline. Microclimate monitoring revealed that establishment was negatively related to growing season temperatures and positively related to the duration of winter snow cover, counter to the conventional expectation that establishment is limited by low temperatures. Overall, it appears that seedling establishment beyond treeline is predominantly constrained by a combination of high soil surface temperatures during the growing season, reduced winter snowpack and unfavourable soil properties. Our study supports the assertion that seedling establishment in alpine treeline ecotones is simultaneously limited by various climatic and nonclimatic drivers. Together, these factors may limit future treeline advance in the Canadian Rocky Mountains and should be considered when assessing the potential for treeline advance in alpine systems elsewhere