城市环境中树木年轮的变异及其与工业发展的关系

通过对污染敏感树种油松年轮宽度和元素含量的变异与沈阳工业发展的相关分析。追溯和重建沈阳地区的生态环境变迁史,揭示城市环境质量与树木年轮变异之间的相关规律。结果表明,在城市污染条件下,树木年轮宽度和微量元素含量均发生了明显的变异,而且这些变异与沈阳工业发展显著相关．     

水热耦合对沈阳地区油松木质部生长的影响

利用微树芯技术可以从细胞尺度研究树木形成层物候和径向生长的过程,揭示树木生长与气候的关系。油松是我国北方森林的建群树种之一,也是沈阳地区的优势树种。研究2020年整个生长季(4—11月)油松周尺度的形成层及木质部细胞变化,分析油松在沈阳地区的生长规律。结果表明: 油松形成层分裂活动开始于4月初,结束于9月末。木质部从扩大细胞出现(4月中旬)开始生长,到木质化细胞消失(10月下旬)结束,其生长符合“S”型曲线。2020年生长53个/列木质部细胞,最大生长速率(0.55个/列/d)出现在5月末,早晚材细胞于7月末发生转变。在沈阳地区最低温达到0 ℃以上时树木形成层开始活动,影响木质部生长开始和结束的最低临界温度为2～3 ℃。降水在油松整个生长过程中起到促进作用。沈阳地区7月末的高温和水分供给不足是木质部细胞分化形成早晚材的主要因子。     

树木年轮揭示的东灵山主要树种间干旱耐受性差异

近年来北京地区的森林随极端干旱加剧表现出脆弱性特征,为了解气候变化下不同树种的干旱耐受性,选择北京东灵山森林内3个乔木树种(华北落叶松、油松和辽东栎),利用树木年轮生态学方法分析了径向生长与气候的关系,以及对极端干旱事件的抵抗力和弹性。结果表明: 华北落叶松和油松与5—6月气温呈显著负相关,辽东栎与5月气温呈显著负相关;华北落叶松与6月降水量、5—6月和8—9月相对湿度呈显著正相关,油松与6—8月降水量和相对湿度呈显著正相关,辽东栎与2月和5月降水量、5月相对湿度呈显著正相关;所有树种均与当年5—7月标准化降水蒸散指数(SPEI)呈显著正相关。华北落叶松是干旱耐受性最弱的树种,径向生长在所选极端干旱事件中(1994年、2001—2002年和2007年)下降幅度最大(46.6%～69.6%),抵抗力(0.534、0.304、0.530)和弹性(0.686、0.570、0.753)显著低于辽东栎和油松,辽东栎在2007年抵抗力显著高于油松,弹性无显著差异。生长季持续的高温或降水减少引起的极端干旱是树木径向生长下降的主要原因,树种间各异的生理生态策略是干旱耐受性差异的可能原因。研究结果可为未来造林树种选择和森林管护措施制定提供新依据,以在气候压力持续增加背景下维持森林生态系统功能和服务。     

宝天曼自然保护区不同针叶树径向生长对气候的响应

树木年轮资料能够提供区域内过去长时间的环境和气候信息,成为获取过去气候变化信息的重要手段之一。利用采自宝天曼自然保护区的两种针叶树种油松和华山松树木年轮样本分别建立了油松和华山松树轮宽度标准年表PT和PA,并将油松和华山松样本合并建立了联合树种的区域年表(RC)。3种年表分别与不同气候要素(月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温、月降水量)及其不同月份组合进行相关分析,结果表明,油松年表PT和华山松年表PA都包含较高的气候信息,且都和生长季不同月份温度显著负相关和降水显著正相关。其中,油松和华山松都与当年4月和5月降水显著正相关,油松还与当年5月的平均最高温度和上年11月最低温显著负相关,与当年3月平均最低气温显著正相关;华山松与上年10月和当年4月的平均最高温度显著负相关,与上年12月和当年7月平均最低温度显著正相关;联合年表RC包含了单个年表PT和PA共同的气候信息,与当年4—5月降水和3月最低温显著正相关,与当年7月最低温和4、5月最高温显著负相关。不同年表与生长季(3—8月)内气候要素月份组合的相关分析也表明联合年表RC包含和单物种年表PT、PA相似的气候信息并加强了PT、PA受当年生长季气候变化影响的公共信号。可见,同一地区的多树种联合年表一定程度上能体现出区域性树木生长对气候变化响应的生态生理特征,为同地区建成多树种联合年表来探讨当地区域性气候变化提供了可行性的理论基础和一定的参考作用.     

沈阳福陵油松年轮对全球性气温波动的响应

研究了沈阳福陵油松年轮宽度变化与沈阳地区以气温为主的气候因子和1880年以来的全球气温、全球陆地和海洋温度以及北半球气温等温度变化的关系.结果表明:沈阳油松年轮宽度与全球气温变化、全球陆地和海洋温度变化和北半球气温变化有一定的相关性,而且3个大空间尺度的温度波动和沈阳当地气温对油松年轮宽度的影响较一致:冬季12、1月的气温和春季4、5月的气温对油松生长影响显著(P<0.05).油松年轮宽度和3个大尺度温度序列存在3～8年公共准周期变化,其19.3年和23.2年准周期可与3个大尺度温度变化均含有的20.8年的准周期对应.说明沈阳油松年轮宽度与不同尺度的温度波动呈正相关,升温变化在过去大部分时期对沈阳油松年轮生长存在积极的影响.     

阿尔泰山西伯利亚落叶松径向生长对气候变化的分异响应

在全球气候变暖的背景下, 北半球中高纬度地区出现了树轮径向生长对气候变化的分异响应现象, 但是阿尔泰山优势针叶树种对气候因子响应的稳定性还存在不确定性。该研究选择阿尔泰山中段高海拔西伯利亚落叶松(Larix sibirica)样本建立了树轮宽度年表, 并对年表特征及树木径向生长-气候的动态关系进行了分析。结果表明: 生长季初期和中期的气温是研究区树木生长的主控气候因子; 树木径向生长与当年4月的气温显著负相关, 与当年6-7月的气温显著正相关; 研究区西伯利亚落叶松径向生长与当年4月和6-7月的气温发生了分异现象, 表现为随着气候变化, 树木径向生长对生长季初期由高温引起的干旱的响应敏感性越来越强, 而对生长季中期气温的敏感性表现出先减弱再增强的趋势。阿尔泰山西伯利亚落叶松径向生长对气候变化的响应比较敏感, 适合开展树木生长-气候变化的研究; 检验树木径向生长对气候变化分异响应为该区域基于树木年轮开展历史气候重建和提高未来森林生态系统发展趋势预测的准确性提供了科学依据。     

阿尔泰山西伯利亚落叶松径向生长对气候变化的分异响应

在全球气候变暖的背景下,北半球中高纬度地区出现了树轮径向生长对气候变化的分异响应现象,但是阿尔泰山优势针叶树种对气候因子响应的稳定性还存在不确定性。该研究选择阿尔泰山中段高海拔西伯利亚落叶松(Larixsibirica)样本建立了树轮宽度年表,并对年表特征及树木径向生长–气候的动态关系进行了分析。结果表明:生长季初期和中期的气温是研究区树木生长的主控气候因子;树木径向生长与当年4月的气温显著负相关,与当年6–7月的气温显著正相关;研究区西伯利亚落叶松径向生长与当年4月和6–7月的气温发生了分异现象,表现为随着气候变化,树木径向生长对生长季初期由高温引起的干旱的响应敏感性越来越强,而对生长季中期气温的敏感性表现出先减弱再增强的趋势。阿尔泰山西伯利亚落叶松径向生长对气候变化的响应比较敏感,适合开展树木生长–气候变化的研究;检验树木径向生长对气候变化分异响应为该区域基于树木年轮开展历史气候重建和提高未来森林生态系统发展趋势预测的准确性提供了科学依据。     

气候变暖下大兴安岭落叶松径向生长对温度的响应

大兴安岭是我国气候变暖的敏感地区。为比较在升温过程中不同地区落叶松(Larix gmelinii)径向生长对温度的响应差异,在大兴安岭主脉南段、中段和北段进行树木年轮取样,建立了各点年轮宽度年表,根据年表第一主成分载荷系数分类最终合成南部、中部和北部各区年轮指数。利用相关函数分析了落叶松径向生长与温度变化的关系,结合主成分分析对比了不同地区树木年轮宽度变化对温度的响应差异。结果表明:落叶松径向生长对温度变化的响应呈现明显的南北差异(中部北部南部);南部年轮指数与上年11月到当年4月的平均温度显著相关,中部年轮指数与上年生长季(6–8月)和当年3–10月的平均温度显著负相关,北部年轮指数与生长季前(4–5月)的平均温度极显著正相关。气候变暖背景下,高温引起的区域暖干化使土壤水分成为限制落叶松径向生长的主要因子,土壤干旱程度加剧使落叶松生长对温度变化的响应增强。胸高断面积增量指示的落叶松生产力经历了从响应低温胁迫到响应高温引起的水分胁迫的转变。未来几十年,若温度持续升高,大兴安岭地区落叶松径向生长量将呈南部和中部降低、北部升高的趋势。     

从年轮获得的新信息

树木的年轮是由于一年四季气候因素变化而产生的,这已成为十分普及的知识。树木一经萌发、成长就会终生扎根在原地。它无声无息地忍受着气候的变化和地貌改变对自己的影响,而且世界上有不少树的年龄大大地超过我们一生所经历的岁月,所以树木可以说是这些变迁的见证和“记录仪”。近年来,随对树木年轮研究的深入,“年轮地貌学”——这门新的边缘性学科也就悄然而生了。     

东北槭树科植物的研究

我国东北槭树科仅产1属——椒树属(Acer)。该属植物系北温带成分,是组成东北东部山地森林的伴生树种和次生林的主要林木之一。木材坚硬耐磨,材质细密,是纺织工业,乐器及工艺品的优良用材树种;本属各种叶形优美,秋季大多变红色,双翅果,树冠庞大,是良好的行道树或观赏树种,在国民经济中占有重要地位。东北共产槭树11种,5变种及3变型,其中发现2新变种、1新变型和3个新组合种,并引入栽培4种。     

基于边际回归的沈阳市绿化树种人工油松冠形模拟

构建城市典型绿化树种树冠外部轮廓预估模型,可以为城市绿化树种的空间配置优化奠定基础。本研究以辽宁省沈阳市典型绿化树种人工油松为对象,基于Crown Window装置获取60株样木树冠形状,利用幂函数、分段抛物线方程和修正Kozak方程选取基础模型,通过再参数化引入树冠结构因子(最大树冠半径)和相邻木竞争变量(相邻木平均树高、平均胸径、平均冠幅、相邻木株数,以及样木与其相邻木平均树冠接触高),构建耦合相邻木竞争及树冠结构因子的油松树冠外部轮廓预估模型。结果表明: 修正Kozak方程R_a²最大、均方根误差(RMSE)最小,模型稳定性良好,选取其为构建油松冠形模型的基础模型。通过再参数化在基础模型中引入最大树冠半径和相邻木平均胸径后,模型的R_a²提高0.0693,MSER为14.4%。分析最大树冠半径和相邻木竞争对油松树冠形状的影响发现,最大树冠半径对树冠形状影响较大,树冠半径随最大树冠半径增大而增大;相邻木平均胸径对树冠形状影响相比最大树冠半径较弱,树冠上半部分随相邻木竞争增强而增大,树冠下半部分随相邻木竞争增强而变小。本研究构建的耦合相邻木竞争及最大树冠半径的油松树冠外部轮廓边际回归模型具有良好的拟合优度,能够合理地模拟及预测沈阳市典型绿化树种人工油松的树冠形状。     

Land-use history and succession of Larix decidua in the Southern Alps of Italy–An essay based on a cultural history study of Roswitha Asche

Larix decidua, the European Larch tree, is a typical forest species of the Southern Alps of North Italy growing in mixture with Picea, in isolated pure stands, or as solitary trees on meadows at 1000–2000 m elevation. Presently, the old-growth Larix forests show no regeneration, while Picea abies, Norway spruce, invades at lower elevation, and Pinus cembra, Stone pine, at higher elevation. In this study, we investigate the conditions that lead to pure stands of L. decidua in the past. It is shown that intensive land-use of grazing was essential for Larix regeneration, and that the pure stands of Larix will disappear in the future with the change of land-use, unless management will be intensified again to produce mineral soil for Larix to regenerate.     

树木年内径向生长对干旱事件的响应——以贺兰山油松为例

在贺兰山苏峪口国家森林公园,利用径向生长测量仪监测2017和2018年2个生长季内、2个海拔(2010和2330 m)油松的径向生长,研究树木径向生长对干旱的响应。结果表明: 2018年6月的干旱事件使得油松径向生长速率减慢,生长量减小;而7—8月的降水使油松的径向生长重新激活。2018年油松的径向生长主要发生在6—8月,相比2017年延长一个月。油松径向生长与气候因子的响应关系在不同海拔间没有明显的差异。生长季早期干旱对树木径向生长有抑制作用,生长季中后期降水对树木径向生长具有促进作用。该区的气候重建工作中应当充分考虑8月的气候要素对树轮宽度的影响。     

大小兴安岭针叶树倒木上木腐真菌的物种多样性

木腐真菌在森林生态系统中具有丰富的物种多样性, 并在倒木的降解过程中发挥重要的生态功能。针叶树是大小兴安岭森林生态系统的优势树种, 因此研究针叶树倒木木腐真菌物种多样性和影响其物种分布的相关环境因子有助于揭示大小兴安岭森林生态系统物质循环的机理。本研究收集了近16年对大小兴安岭地区冷杉属(Abies)、落叶松属(Larix)、云杉属(Picea)和松属(Pinus) 4类针叶树倒木上1,561份木腐真菌标本的采集信息, 统计了物种种类及其腐朽类型, 并选取具有代表性的地点开展木腐真菌群落多样性及其与环境因子的相关性分析。结果显示, 大小兴安岭针叶树倒木木腐真菌有166种, 隶属于70属, 其中白腐真菌有111种, 占所有种类的66.9%, 褐腐真菌为55种, 占所有种类的33.1%。在4类针叶树倒木上均能生长的真菌种类有19种, 占所有种类的11.5%, 其中柔丝干酪孔菌(Oligoporus sericeomollis)是各类倒木上木腐真菌群落中的优势种。大兴安岭地区落叶松属为优势寄主, 其倒木上生长的木腐真菌种类数和个体数在4类倒木中均为最高; 而小兴安岭地区松属倒木上木腐真菌种类数和个体数比其他3类倒木高, 是该地区的优势寄主。对6个代表性地区木腐真菌群落的研究显示, 有11种真菌在6个地区均有分布, 小兴安岭地区木腐真菌多样性普遍高于大兴安岭地区; 聚类分析显示树种比地理位置对木腐真菌物种分布的影响更大。     

暖干化加剧东北半干旱地区油松人工林径向生长的水分限制

相较天然林,人工林生态系统对全球性气候变化更敏感。本文利用树木年代学方法,以东北半干旱地区油松人工林为对象建立油松年轮宽度年表,研究油松生长的动态变化及其径向生长与气象因子的相关关系,探讨升温对油松生长及分布的影响。结果表明: 研究区油松年轮宽度主要与生长季5—7月的平均温度呈显著负相关,与生长季早期4月和生长季5—7月的平均降水量和PDSI呈显著正相关,水分可利用性是限制研究区油松径向生长的主要因子。自西南向东北随着年降水量增加,各样点油松径向生长对年均温的敏感性增强,与年降水量的相关关系由显著正相关转变为负相关,说明偏干旱的西南部地区油松生长受水分限制更严重。气候变暖导致的干旱胁迫使得研究区西南部的部分人工林油松生长呈衰退状态。随着暖干化的持续,研究区油松分布边界将发生局地收缩,适宜生长的边界将向北移动。     

New dendroarchaeological evidence of water well constructions reveals advanced Early Neolithic craftsman skills

The first European settlements accompanied by crop and livestock farming occurred approximately 7500 years ago. In this agrarian society, wood was one of the most important raw materials, most notably for construction, but only a little is known about wood use and woodworking technology. Hence, archaeological wooden finds are of particular importance. Dendroarchaeological studies combine the analysis of external and internal characteristics of archaeological wood: traces of tools on the wooden surfaces and the shape of timbers provide information about woodworking techniques, the tree rings allow dendrochronological dating and provide a paleoecological archive. In 2015 and 2016, two water wells with wooden linings from the Early Neolithic Period were discovered in the Czech Republic close to the towns of Velim (Bohemia) and Uničov (Moravia). The timbers were excellently preserved under waterlogged conditions. Here, we present a dendroarchaeological study including tree-ring and woodworking analyses. Furthermore, we consider former forest species composition. Overall, 15 lumbers from both wells were successfully dated by dendrochronology. The oaks used for the wells from Velim and Uničov were felled in 5196/5195 BCE and 5093–5085 BCE, respectively. Additionally, the taxa of 1859 wooden fragments, such as charcoals, branches and chips, were wood anatomically identified. The well lining from Velim with a hollowed tree trunk is already known from other Central European locations. In contrast, the construction from Uničov is unique for this period. Until now, the advanced construction design formed by four corner posts with longitudinal grooves and inserted horizontal planks was only known several thousands years later. The Early Neolithic wells from Uničov and Velim are the oldest archaeological discoveries of wooden artefacts in the Czech Republic that have been dendrochronologically dated. The tree-ring width series extend the Czech oak tree-ring width chronology more than 300 years into the past.     

Wood Usage and Fire Veneration in the Pamir,Xinjiang, 2500 yr BP

Located on the Pamir Plateau in Xinjiang Province, China, the Ji’erzankale Necropolis dates back to 2500 yr BP. Many materials that have been unearthed in this cemetery, including shoo konghou (musical instrument), bronze mirrors and glass beads, suggest cultural transference between East and West. Furthermore, small-sized and rounded fire altars made from sweet-scented Sabina were found for the first time and regarded as implements for fire veneration. We identified 70 wooden objects from 25 tombs within the Necropolis, and found that each object had been made from one of seven tree species. Analysis revealed that the inhabitants of the region mainly used the most widely available types of wood, namely Betula and Populus. People also specifically chose inflammable Populus wood to make hearth boards and hand drills (both are used for making fire by drilling), rigid Betula wood to craft wooden plates. Salix was used for fashioning wooden sticks, while sweet-scented Sabina was the preferred choice for making fire altars. Lonicera was selected for arrow shaft manufacture and Fraxinus syriaca, which has a beautiful grain, was chosen for making musical instruments. Conscious selection of different types of wood indicates that people of the Pamir Plateau were aware of the properties of various types of timbers, and were able to exploit these properties to the full. In turn, this demonstrates their wisdom and their ability to survive in, and adapt to, their local environment.     

山东蒙山6种造林树种40余年成林效果评价

植被恢复一直是恢复生态学研究的核心问题和首要解决目标。该文拟评估山东蒙山森林植被恢复与重建的现状和程度, 评价不同造林树种对植物多样性的影响, 筛选一批造林工具种, 为今后沂蒙山区森林植被恢复与重建的调控和预测提供依据。采用样地法和样方法, 选择林龄超过40年的6种主要人工林为样地, 采用典型取样法进行林内调查。根据乔木层、灌木层和草本层的物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数评价物种多样性, 分析乔木径级分布, 判断植物发展类型。结果表明: 乔木层、灌木层和草本层的4种多样性指数较为一致地显示赤松(Pinus densiflora)、栓皮栎(Quercus variabilis)、黑松(Pinus thunbergii)、日本落叶松(Larix kaempferi)和刺槐(Robinia pseudoacacia)的成林效果较好, 油松(Pinus tabuliformis)相对较差。6种人工林群落灌木层和草本层的4种多样性指数基本无显著差异, 而乔木层中, 油松人工林群落的4种多样性指数与黑松人工林、刺槐人工林、栓皮栎人工林和日本落叶松人工林存在部分显著差异(p < 0.05)。从整体上看, 人工林群落灌木层发育最好, 4种多样性指数均为灌木层>乔木层>草本层, 且差异大多极显著(p < 0.01)。研究发现: 乔木扩展种29种、隐退种3种、稳定侵入种9种和随机侵入种11种, 表明人工林群落正处于向森林演替的过程中。数据显示: 3种隐退种赤松、油松和日本落叶松均为群落局部优势种, 赤松和油松种群更新困难, 日本落叶松完全没有更新幼苗。作者认为林下发达的灌草层可能是阻碍针叶林天然更新的关键因素。评估筛选出15种造林工具种: 早期开荒工具种(A类) 7种和后期顶级工具种(B类) 8种。其中A1类(建群种) 2种: 赤松和油松, A2类(伴生种) 5种: 黄檀(Dalbergia hupeana)、花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)、君迁子(Cerasus serrulata)、山合欢(Albizia kalkora)和鹅耳枥(Carpinus turczaninowii); B1类(建群种) 2种: 栓皮栎和麻栎(Quercus acutissima), B2类(伴生种) 6种: 水榆花楸(Sorbus alnifolia)、槲树(Quercus dentata)、山樱花(Diospyros lotus)、小叶朴(Celtis bungeana)、大叶朴(Celtis koraiensis)和三桠乌药(Lindera obtusiloba)。