秦岭北麓油松径向生长对气候变化的响应

以秦岭北麓南五台油松为样本,建立油松树轮宽度标准化年表(STD),研究油松径向生长与气候因子之间的相关性。结果表明: 秦岭北麓油松径向生长与前一年9月及当年5月水分因子呈显著正相关,与前一年11月温度因子呈显著正相关,与前一年10月、当年5月温度因子呈显著负相关。油松径向生长对不同气候因子响应均存在明显的滞后效应。油松径向生长与PDSI干旱指数具有较好的相关性,特别是与前一年9—12月、当年5月PDSI呈显著正相关。回归模型能较好地模拟树轮宽度指数与PDSI之间的关系,油松极宽窄轮的形成主要是干旱作用的结果。综合各种气候指标,PDSI能更好地反映研究区油松径向生长的特征。     

太白山南北坡高山林线太白红杉对气候变化的响应差异

气候变化对秦岭植被生长的影响已经引起了人们的广泛关注,在相同的立地条件下,植被对气候变化的响应会因坡向不同而产生差异,秦岭的分水岭太白山尤为典型,为更进一步揭示不同坡向太白红杉(Larix chinensis)对气候变化响应的差异,以树木年代学为依据,利用采自太白山南、北坡相同海拔的太白红杉树芯样本分别建立了树轮年表,并分析了两者的年表特征,探讨了树轮宽度指数与气候因子之间的相关性及逐步线性回归方程。结果表明:太白山南、北坡太白红杉年表的平均敏感度、样本间平均相关系数、样本总体代表性等特征值较高,表明两个不同坡向年表中皆含有丰富的环境信息,相对而言,北坡样地植被对气候的响应较南坡样地敏感;由相关性分析可知,南北坡太白红杉差值年表对气温和降水响应显著的月份有所差异,北坡样地轮宽指数与当年和前一年1—6月平均气温皆为显著正相关关系,而南坡样地轮宽指数仅与当年5—6月平均气温通过显著性检验。南、北坡太白红杉径向生长都明显受到前一年6月降水"滞后效应"的一致影响,但北坡仅与当年8月的降水呈显著正相关,南坡与当年1—4月的平均降水量存在十分显著的负相关;多元线性逐步回归模型显示,气温因子对回归方程的贡献最大值均大于降水因子的贡献最大值,表明气温因子的变化更易引起太白红杉树轮宽度的变化,另外,气温因子对北坡样地回归模型的贡献值比气温因子对南坡样地回归模型的贡献值大,表明北坡样地处树轮宽度指数对气温因子更敏感,并且与相关分析结果一致。     

黄土高原中部针叶树与灌木径向生长对气候的响应差异

为揭示黄土高原中部不同树种径向生长对气候变化的响应及应对极端干旱能力的差异,构建延安任家台林场油松、狼牙刺和黄刺玫树轮宽度年表,利用帕默尔干旱指数(PDSI)定义极端干旱事件,计算干旱频率及强度;利用树轮宽度量化径向生长应对极端干旱事件的抵抗力(Rt)、恢复力(Rc)及恢复弹力(Rs)。结果表明,油松与5月平均气温和平均最高气温显著负相关,与9月平均最高气温显著正相关,与前一年11月降水和7月相对湿度显著正相关;狼牙刺与前一年9月平均气温,当年7月平均最高气温,8月平均气温和平均最高气温显著负相关;黄刺玫与7月平均气温和平均最高气温显著负相关;3个树种径向生长均与PDSI正相关。干旱程度加剧使树木抗旱性降低,导致油松、狼牙刺Rt和Rs减弱。树种间差异表现为,Rt:狼牙刺油松,Rc:油松狼牙刺黄刺玫,Rt:黄刺玫狼牙刺。     

不同纬度阔叶红松林红松径向生长对气候因子的响应

运用树木年轮气候学方法,研究了不同纬度阔叶红松林红松径向生长趋势及其与气候因子的关系,以期揭示不同纬度红松径向生长对气候因子响应的差异以及气候变化影响下红松的动态特征、适应性及敏感性.结果表明: 不同纬度红松径向生长对当地气候因子的响应存在差异,最南部的白石砬子自然保护区红松径向生长与生长季的平均相对湿度呈显著正相关,与平均最高气温呈显著负相关.中部的长白山自然保护区的低海拔区域红松径向生长与生长季的水分因子(降水、相对湿度和帕尔默干旱指数PDSI)呈显著正相关,而与平均最高气温呈显著负相关;凉水自然保护区红松径向生长与生长季的水分因子(相对湿度和PDSI)呈显著正相关,与气温因子(平均气温和平均最高气温)呈显著负相关.而最北部的胜山自然保护区红松径向生长则与大部分月份的气温因子呈显著正相关.当年6月气候因子是影响所有纬度红松径向生长的关键气候因子,4个样地都与当年6月平均最高气温呈显著负相关.在气温不断上升的近40年,最南部的红松径向生长呈显著下降趋势,最北部呈显著上升趋势,中部的变化不显著.如果未来气温升高而降水不变,红松分布区可能缩小.     

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。     

玉龙雪山不同海拔丽江云杉径向生长对气候变异的响应

为研究滇西北高原树木径向生长与气候关系随海拔的变化规律, 分别在玉龙雪山低、中、高海拔采集丽江云杉(Picea likiangensis)年轮样本, 建立了不同海拔丽江云杉树轮宽度残差年表, 将年轮指数与气候因子进行响应分析、冗余分析以及滑动响应分析。结果表明: 玉龙雪山丽江云杉径向生长受气温和降水共同影响, 但不同海拔径向生长响应模式存在差异。其中当年1-3月降水与不同海拔丽江云杉径向生长均呈显著正相关关系; 当年生长季后期降水与中、低海拔树木生长呈显著负相关关系, 与高海拔树木生长呈显著正相关关系; 中、低海拔树木生长还受当年春季干旱胁迫; 而当年7月气温升高促进高海拔丽江云杉生长。冗余分析与响应分析结果基本一致, 说明冗余分析能够有效量化树轮宽度指数与气候因子的关系。滑动响应分析显示气温和降水在小时间尺度上的变化也会影响树木生长。结合不同海拔丽江云杉生长对气候因子的响应模式及未来气候预测, 玉龙雪山高海拔丽江云杉生长将得到加强, 而中、低海拔丽江云杉生长则表现出不确定性。     

Radial growth responses of Picea likiangensis to climate variabilities at different altitudes in Yulong Snow Mountain,southwest China

为研究滇西北高原树木径向生长与气候关系随海拔的变化规律, 分别在玉龙雪山低、中、高海拔采集丽江云杉(Picea likiangensis)年轮样本, 建立了不同海拔丽江云杉树轮宽度残差年表, 将年轮指数与气候因子进行响应分析、冗余分析以及滑动响应分析。结果表明: 玉龙雪山丽江云杉径向生长受气温和降水共同影响, 但不同海拔径向生长响应模式存在差异。其中当年1-3月降水与不同海拔丽江云杉径向生长均呈显著正相关关系; 当年生长季后期降水与中、低海拔树木生长呈显著负相关关系, 与高海拔树木生长呈显著正相关关系; 中、低海拔树木生长还受当年春季干旱胁迫; 而当年7月气温升高促进高海拔丽江云杉生长。冗余分析与响应分析结果基本一致, 说明冗余分析能够有效量化树轮宽度指数与气候因子的关系。滑动响应分析显示气温和降水在小时间尺度上的变化也会影响树木生长。结合不同海拔丽江云杉生长对气候因子的响应模式及未来气候预测, 玉龙雪山高海拔丽江云杉生长将得到加强, 而中、低海拔丽江云杉生长则表现出不确定性。     

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。     

昌岭山两个优势树种径向生长对气候变化的响应

在气候变暖背景下,树木径向生长对气候变化的响应存在不稳定性。利用采自祁连山东部余脉昌岭山两个优势树种油松和青海云杉的树轮样芯,建立树轮宽度标准年表,通过分析树轮宽度年表与气候要素的相关关系,探讨两个树种径向生长对气候变化的响应。结果表明：（1）油松年表比青海云杉年表包含更多的气候信息,其平均敏感度、标准差、信噪比和样本对总体的代表性等统计量均高于青海云杉标准年表。（2）气候要素对不同树种径向生长限制程度不同,油松径向生长主要与降水（前一年9月和当年3-8月）和气温（前一年9月）有关,但对降水的响应更为敏感,而青海云杉径向生长则受到气温（当年9月）和降水（前一年9月、当年3月和7月）的共同作用。（3）气温突变后,油松和青海云杉年表与各气温要素的相关性显著增强,而青海云杉年表与气温要素的相关性变化更明显,指示了青海云杉径向生长对气温的响应更不稳定。（4）生长季平均最低气温的升高诱导的干旱胁迫是油松和青海云杉树木径向生长-气温响应变化的主要原因。     

Tree ring anatomy indices of Pinus tabuliformis revealed the shifted dominant climate factor influencing potential hydraulic function in western Qinling Mountains

Trees can adjust xylem anatomical structure related with potential hydraulic functions to cope with climate variability. We therefore need a better understanding of how climate variability constrains wood anatomy and tree radial growth. Pinus tabuliformis dominates natural forests and plantations over the western Qinling Mountains, which is one of the ecologically vulnerable areas in China. Here, we investigated the response of P. tabuliformis tree-ring anatomical structure to climate variability by applying wood anatomy analysis, and evaluated the influences of anatomical traits on potential hydraulic functions and the climate significance of intra-annual density fluctuations (IADFs). We found that with the increasing temperature from spring to summer, the negative effect of temperature on the formation and enlargement of earlywood and transition-wood tracheids was gradually enhanced. However, spring precipitation not only had a direct and positive influence on the formation of earlywood, but also had a delaying impact on the transition-wood cell enlargement. Besides, the smaller earlywood tracheid size of P. tabuliformis could be a substantially characteristic reflecting spring drought. The contribution of lumen diameter on conduit wall reinforcement was dominated in earlywood, while the contribution of cell wall thickness was greater than that of lumen diameter in latewood. The different contributions of anatomical traits on conduit wall reinforcement would further affect the response of potential hydraulic function to climate. IADFs of P. tabuliformis could be a potential indicator to reflect the abnormal summer precipitation events in the western Qinling Mountains. IADFs with strong and weak intensity indicated years with high and low rates of change in mid-summer precipitation, respectively. Future warmer and drier climate in the western Qinling Mountains will likely result in the production of smaller tracheids to ensure hydraulic safety, which means the stronger drought resistant of P. tabuliformis in the future. In this study, we linked the xylem anatomy and potential hydraulics functions with intra-seasonal climate variability in the context of climate warming and drying, and proposed some xylem anatomical indices reflecting potential drought events.     

秦岭山地针叶树种树木生长对气候变化的响应

秦岭作为我国重要的地理分界线,其亚高山针叶林生态系统在区域乃至更大尺度范围的水源涵养、生物多样性维护、气候调节等方面具有重要价值。近几十年,秦岭地区大幅升温且存在空间异质性。研究秦岭针叶林带树木生长对气候变化的响应规律对于气候变化下山地森林保护与管理具有重要价值。本文综述了秦岭西部、中部和东部不同海拔针叶树种树木生长与气候的响应关系,从树木径向生长、NDVI、物候和物种分布范围等方面探讨了气候变化对针叶树种的影响,并对树木生长响应气候变化研究中可能存在的问题和研究前景进行了展望。     

伏牛山龙池墁南坡油松径向生长对气候变化的响应

树龄是森林结构、成分变化的重要诱导因素,它极大地影响着森林的生长动态乃至分布格局,因此不同年龄尺度的树木径向生长对气候变化的响应研究,对全球气候变化背景下的森林保护和管理有着十分重要的科学意义。油松是我国的特有树种,在我国北方地区广泛分布,河南西部伏牛山地处南北气候过渡的敏感地带,是油松分布的南界。以伏牛山地区龙池墁南坡原始森林的油松树轮为研究对象,依据系统聚类分析将样芯宽度序列分为两个年龄组,最终建立了整体及不同树龄的树轮宽度标准年表（STD）。研究结果表明：（1）树轮标准年表的信噪比SNR和样本总解释量EPS值都较高,说明年表含有较丰富的环境信息;（2）当年5月的水热因子是龙池墁油松径向生长的主要限制因子;（3）老龄油松和幼龄油松的树轮宽度生长变化均呈下降趋势,但是幼龄树的树轮宽度下降幅度远大于老龄树;（4）建立了不同分组油松的生长模型,并基于模型确定了树轮生长的最显著因子,同时也发现幼龄油松对气象因子响应敏感,受到的抑制作用也较为强烈。因此随着全球气候变暖趋势增大,龙池墁低海拔地区将更加不利于幼龄油松的生长,这将影响油松的抚育更新及油松种群在低海拔地区生态群落中的地位,甚至造成油松将向更高海拔地区迁移,这一研究结果也为伏牛山地区的森林管理和抚育更新提供了科学依据。     

西大别山小林海黄山松树轮宽度的气候意义

基于树轮年代学研究方法,在鄂、豫、皖交界的西大别山北坡进行黄山松研究,建立了1915—2011年的树轮宽度标准年表（STD）.结果表明： 年表中较高的平均敏感度表明树轮中含有较多的气候变化的高频信息;较高的一阶自相关系数表明树轮生长存在显著的前期生长滞后效应;高信噪比和样本解释总量暗示树轮中含有较多的环境信息.标准年表序列指数与1959—2011年间气象因子的相关分析表明,黄山松树轮宽度生长受生长季末（9—10月）温度、降水量和相对湿度的影响较大;与9—10月帕尔默干旱指数呈显著正相关. 9、10月的水热组合是影响小林海黄山松树轮生长的主要因子.
     

Growth response to climate and drought in <Emphasis Type="Italic">Pinus nigra</Emphasis> Arn. trees of different crown classes

Tree-ring chronologies were examined to investigate the influence of climate on radial growth of Pinus nigra in southeastern Spain. We addressed whether drought differentially affected the ring-widths of dominant and suppressed trees and if our results supported the hypothesis that, in a Mediterranean climate, suppressed conifer trees suffer greater growth reductions than dominant trees. Climate–growth relationships were analyzed using response and correlation functions, whereas the effect of drought on trees growth was approached by superposed epoch analysis in 10 dry years. A cool, wet autumn and spring, and/or mild winter enhanced radial growth. Latewood was the most sensitive ring section in both kinds of trees and it was primarily influenced by current year precipitations. Earlywood was mostly influenced by climatic conditions previous to the growing season. In general, May was the most influential month. Pinus nigra was shown to be very drought sensitive tree in the study area. Tree-rings in suppressed trees showed lower growth reductions caused by drought than those of dominant trees. However, dominant trees recovered normal growth faster. Dominant trees showed a more plastic response, and suppression appeared to reduce the effect of climate on tree radial growth. Some possible causes for these effects are discussed. Our results support the essential role of the balance between light and moisture limitations for plant development during droughts and show that it is not appropriate to generalize about the way in which suppression affects climate-growth relationship in conifers.     

不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔雪岭云杉树轮宽度年表对气候的响应

利用新疆东天山高低海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)年轮样本,采用样条函数法、负指数函数法和区域曲线法3种去趋势方法研制树轮宽度标准化年表,通过分析不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔云杉树轮宽度标准化年表特征、年表与气候响应的关系和年表间在不同频域互相关,及其与其它资料对比发现:(1)3种去趋势法对东天山年表质量影响较小,低海拔树轮年表含有更多可靠的气候变化信息。(2)高海拔的雪岭云杉树木径向生长与6—9月平均气温均呈显著正相关,其中标准化树轮年表与7月平均气温相关系数达0.553(P0.01,n=58),夏季温度可能是东天山高海拔雪岭云杉径向生长的主要限制因子;低海拔雪岭云杉树木径向生长与春季降水显著正相关,同时与春季平均气温显著负相关,春季高温和缺水共同作用的春旱可能是影响低海拔雪岭云杉径向生长的主导因子,且负指数函数年表对气候响应更敏感。(3)区域曲线法能够保留树轮标准化年表中更多低频信息,但优势不明显。高低海拔标准化年表在低频域相关系数较大,并和历史干旱事件有很好的对应。在东天山高低海拔雪岭云杉的去趋势方法研究中,负指数函数法比样条函数法和区域曲线法更适合。     

Climate signal in tree-ring chronologies of Pinus peuce and Pinus heldreichii from the Pirin Mountains in Bulgaria

Numerous proxy climate reconstructions have been developed for Europe, but there are still regions with limited data of this kind. One region is the Balkan Peninsula, which is characterized by complex interactions between mountains and climate. We present and discuss two tree-ring chronologies—a 758-year-long one of Pinus heldreichii Christ and 340-year-long one of Pinus peuce Griseb. from treeline locations in the Pirin Mountains in Bulgaria. Climate–growth relationships were computed with bootstrap correlation functions and their consistency over time assessed by calculating the correlations over shortened periods. In addition, we reviewed and analyzed climate situations in years with unusually narrow or wide tree rings. Both species were negatively influenced by previous summer drought conditions and cold winters. Early summer temperatures were positively correlated with P. peuce radial growth, whereas P. heldreichii displayed dependence on summer precipitation. In the second half of the twentieth century, the P. heldreichii trees displayed higher sensitivity to summer drought, which was probably a result of increased summer temperatures and decreased winter precipitation. Our findings contribute to more reliable proxy climate records for the region.     

秦岭不同龄组巴山冷杉径向生长对气候因子的响应差异

秦岭地区树轮气候学研究已经引起众多学者的重视,但年龄因素对调节树木径向生长-气候响应关系的研究尚未在当地得到广泛关注。运用树轮气候学方法,建立秦岭牛背梁国家级自然保护区低、中、高3个龄组巴山冷杉(Abies fargesii)的树轮宽度差值年表,探究不同龄组巴山冷杉径向生长与覆盖研究区的0.5°×0.5°分辨率格点气候要素之间的响应关系,以期解译年龄差异对巴山冷杉树木径向生长-气候响应特征的潜在影响。结果表明：不同龄组巴山冷杉差值年表统计特征值存在明显差异,平均敏感度和样本总体代表性随年龄增大而递减,但标准差、样本间平均相关系数和第一特征根变异解释量均以中龄组最低,信噪比却以中龄组最高;春季(3-5月)降水的增加以及秋季(9-11月)气温的升高对低龄组巴山冷杉径向生长的促进作用最强,对中龄组树木生长的促进作用明显减弱,而对高龄组树木生长几乎没有影响;气温对巴山冷杉径向生长的促进作用随树龄增高而增强,差值年表与当年2月、8月、上年5月平均温、平均最高温的相关系数均呈现随龄级增大而逐渐递增的趋势。年龄因素对牛背梁国家级自然保护区巴山冷杉径向生长-气候响应关系存在明确影响,随着年龄的增加,巴山冷杉径向生长受降水的制约减弱,受气温的限制增强。因此,在进行树木年轮学研究以及制定森林经营管理策略时应该考虑不同树龄巴山冷杉对气候的响应差异。