罗霄山南部4个针叶树种生长特征及其气候响应对比分析

为了解影响罗霄山南部树木径向生长的主要气候要素, 该研究运用树木年轮气候学研究方法, 建立罗霄山南部4个针叶树种的树轮宽度标准化年表, 阐明影响该区域4个针叶树种径向生长的主要气候要素, 研究各树种在气温突变前后的径向生长特征及其对气候要素响应的异同。结果表明: 年表特征参数显示, 福建柏(Fokienia hodginsii)与其他树种相比, 其树轮宽度年表所包含的气候信息可能较少。与气候要素的相关分析显示, 铁杉(Tsuga chinensis)的径向生长同时受气温和降水的影响: 与上年10月的降水量呈显著正相关关系, 与气温的响应总体上呈负相关关系; 资源冷杉(Abies beshanzuensis var. ziyuanensis)仅与上年8月的降水量呈显著正相关关系; 马尾松(Pinus massoniana)与上年3月和当年1月的最高气温呈显著正相关关系, 与上年7月和当年8月的最低气温呈显著负相关关系; 福建柏仅与当年3月的降水量呈显著正相关关系。气温发生突变后, 4个树种树轮宽度指数的变化趋势相同, 均呈下降趋势, 除资源冷杉外, 各个树种的径向生长对气候要素的响应总体上有所增强, 且升温后产生的干旱胁迫抑制了各树种的生长。     

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。     

天山中西段不同地区雪岭云杉径向生长对气候变暖的响应差异

为研究乌苏和石河子地区雪岭云杉（Picea schrenkiana）径向生长对气候变暖的响应差异状况,利用响应函数及滑动相关分析等树轮气候学方法,研究了2个地区森林下限雪岭云杉径向生长与气候因子的响应关系。结果表明：乌苏和石河子地区雪岭云杉生长均与生长季的气候因子呈显著相关关系。但乌苏和石河子地区雪岭云杉生长对当地气候因子的响应也存在差异,乌苏地区雪岭云杉径向生长与上一年7、9月平均气温呈显著负相关,与当年8月降水、上一年9月及当年8月平均相对湿度和上一年7~10月的scPDSI呈显著正相关。石河子地区雪岭云杉径向生长与当年1月平均湿度和当年1、2月的scPDSI呈显著正相关。此外,乌苏地区树轮宽度指数具有与温度升高而下降的“分离现象”,而石河子地区树轮宽度指数具有与温度升高相一致的趋势。升温导致的水分胁迫是造成乌苏地区雪岭云杉径向生长与温度变化趋势相反的重要因素。生长季的温度和降水的增加对石河子地区雪岭云杉径向生长有促进作用。乌苏地区雪岭云杉径向生长对5~7月平均气温和降水量变化敏感性上升;石河子地区雪岭云杉径向生长对5~7月降水量变化敏感性上升,而对5~7月平均气温变化敏感性下降。结果显示,气候变化的区域差异是造成乌苏和石河子地区雪岭云杉径向生长趋势不同以及各年表序列对温度和降水变化敏感性变化的主要气候因素。     

祁连山东部不同树种径向生长对气候因子的响应

为研究祁连山东部不同树种树木径向生长对气候因子响应的差异,采集青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Juniperus przewalskii)两个树种的树木年轮样芯,建立树轮宽度年表,并分析不同类型年表与24个时间尺度气候因子的相关性。分析年表参数发现,青海云杉的差值年表质量优于标准年表,祁连圆柏则相反。青海云杉树轮宽度年表包含的气候信息丰富度多于祁连圆柏。祁连圆柏对温度的响应要强于青海云杉,主要与前一年6—7月、前一年9月以及当年5—8月均温呈显著负相关,青海云杉对降水的响应要强于祁连圆柏,主要与前一年9月、当年7—8月累积降水呈显著正相关。两树种的径向生长均受到干旱胁迫,全球变暖背景下,这种胁迫会加剧,因此需要加强对祁连山森林的保护和管理。     

普达措国家公园2个针叶树种径向生长对温度和降水的响应

基于树轮年代学方法,利用普达措国家公园海拔上、下限丽江云杉(Picea likiangensis)和长苞冷杉(Abies georgei)树轮宽度资料,构建差值年表并分析其与温度和降水的关系,阐明影响该区域2个主要针叶树种径向生长的主要气候要素。结果表明:(1)海拔下限丽江云杉径向生长同时受到温度和降水的影响:与上年11月平均温、当年生长季后期(9—10月)平均温和上年7月降水呈显著正相关;(2)海拔上限丽江云杉径向生长只受温度影响,与上年生长季后期平均温呈显著负相关,与当年生长季盛期(6—8月)平均温呈显著正相关;(3)长苞冷杉径向生长只与温度表现出显著相关性,海拔下限的生长与上年11月平均温呈显著正相关,海拔上限的生长与当年生长季盛期平均温呈显著正相关。结果可为气候变化对滇西北高原树木生长影响研究提供参考,为滇西北高原森林生态系统管理与保护提供理论依据。     

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(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。     

不同生境和去趋势方法下的祁连圆柏径向生长对气候的响应

利用青海不同生境祁连圆柏树木年轮样本,采用3种不同去趋势方法建立树轮年表,结合青海30个气象站的气象资料,分析不同生境和去趋势方法下祁连圆柏径向生长对气候的响应差异。结果表明,祁连山区,生长季前期的平均气温是祁连圆柏树木径向生长的主要限制性因子,NEP树轮标准化宽度年表与生长季前期冬季平均气温相关最好;在柴达木盆地,生长季降水量是该地区树木径向生长的限制性因子,SPL树轮年表对生长季降水量相关较好;在青南高原,祁连圆柏径向生长对春季温度响应最为敏感,而SPL年表与春季温度呈现明显的负相关关系,相关系数达-0.606;而在青海东部地区,祁连圆柏树木径向生长对气候的响应总体不显著。位于青海西部和北部的柴达木盆地和祁连山区祁连圆柏径向生长受西风气候的影响显著,尤其是柴达木盆地,其气候受西风主导;而青南高原受西南季风影响更为显著,该地区祁连圆柏径向生长同时受西南季风气候和海拔高度两方面影响;在青海东部,祁连圆柏径向生长受东亚季风影响更为显著。     

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。     

玉龙雪山3个针叶树种在海拔上限的径向生长及气候响应

树木生长对气候变化的响应是国内外研究的热点。选择滇西北高原玉龙雪山海拔分布上限3个主要树种(长苞冷杉(Abies georgei)、丽江云杉(Picea likiangensis)和大果红杉(Larix potaninii Batal var.macrocarpa Law)),对其径向生长特征进行研究,构建差值年表,并分析其与温度和降水的相互关系。研究结果表明:(1)温度和降水均为玉龙雪山海拔上限树木生长的主要影响因子,但不同树种响应的时期和关系存在差异;(2)大果红杉生长主要受限于生长初期(5—6月)的水热条件,主要表现为与当年5月、6月以及生长初期(5—6月)的平均温呈显著正相关,以及与当年5月、6月以及生长初期的降水呈显著负相关;(3)长苞冷杉生长主要受限于生长初期(5—6月)的水分条件,表现为显著负相关,同时生长盛期(7—8月)温度的升高有利于其径向生长;(4)丽江云杉的生长则主要受限于生长季开始以前的气候条件,与上年12月以及当年5月的平均温呈显著负相关,与当年1月的降水呈显著正相关。本研究的结果可为气候变化对滇西北高原树木生长影响的研究提供参考,并为该地区历史气候重建提供科学基础。     

丽江老君山海拔上限长苞冷杉(Abies georgei)和云南铁杉(Tsuga dumosa)径向生长对气候变化的响应

基于树木年轮学方法,利用丽江老君山海拔上限长苞冷杉（Abies georgei）和云南铁杉（Tsuga dumosa）树轮宽度资料,构建差值年表,运用响应函数和滑动响应分析研究树木径向生长与气温和降水的相关关系及其稳定性,进而阐明影响该区域2个针叶树种径向生长的主要气候要素。结果表明：2个树种对降水累积效应的响应较为一致,对逐月气候因子的响应存在差异,相关关系较为稳定,具体表现为（1）上年11月平均温升高和当年生长季盛期（7-8月）降水增加有利于老君山海拔上限长苞冷杉生长;（2）云南铁杉径向生长与当年3月、树木休眠期（1-3月）、生长季盛期（7-8月）的降水表现为显著正相关关系,与上年7月与当年5月的气温及当年生长季末期（9-10月）降水呈显著负相关;（3）上述相关关系的稳定性较强,在全部或大部分分析时段（1951-2017）内达到显著相关,云南铁杉的稳定性更强。研究结果可为气候变化背景下滇西北高原树木生长的管理及森林生态系统的保护提供理论依据。     

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。     

川西亚高山不同年龄紫果云杉径向生长对气候因子的响应

运用树木年轮气候学的基本方法,建立王朗自然保护区紫果云杉在集中分布上限区域的年轮宽度年表,选取差值年表分析不同年龄云杉的径向生长同逐月气候因子的相关及响应关系,结果显示:幼龄组云杉年表的敏感度高于中龄组和老龄组云杉,幼龄组云杉对生长季前及生长季的气温状况显著正相关;中龄组云杉年表仅与当年4月份和7月份的月平均最低气温显著正相关;老龄组云杉的年轮宽度指数同上年生长季(上年8月份)的月平均气温和月平均最低温显著负相关,上年生长季高温的"滞后效应"在老龄组云杉体现的更为突出;幼龄组与中龄组云杉对当年6月份降水持续增加显示出明显的负相关关系,上年12月份的降水会对幼龄组和老龄组云杉径向生长不利。研究表明幼龄组云杉包含的气候信息要优于中龄组和老龄组云杉,在该区域进行相关研究时应根据研究需要选取不同年龄跨度的云杉年表。     

阿尔泰山萨彦岭4种优势树种径向生长对气候因子的响应

气候变化深刻地影响森林树木的生长,而树种对气候变化敏感度的差异可能影响了气候变化下的森林生态系统响应。因此,研究优势树种间生长对气候变化的敏感度差异,对正确认识气候变化下林分生长动态及分布格局十分重要。基于树木年代学的方法,研究了阿尔泰山萨彦岭西伯利亚落叶松（Larix sibirica）、西伯利亚红松（Pinus sibirica）、西伯利亚冷杉（Abies sibirica）以及西伯利亚云杉（Picea obovata）4种优势树种的径向生长-气候关系。结果显示：（1）西伯利亚冷杉径向生长与上一年10-11月、当年1-9月的干旱指数、2-4月的降水显著正相关,与1月的平均温和最高温呈显著负相关关系,与当年4、6月份的水汽压正相关;（2）西伯利亚落叶松径向生长与上一年8月和当年8月的平均温、最高温以及当年8月的最低温显著负相关,而与当年6月的最低温则正相关,与8月份的水汽压显著负相关;（3）西伯利亚红松径向生长与3月降水、7月最低温、上一年10月的水汽压显著正相关;（4）西伯利亚云杉径向生长与6月平均温、最高温、水汽压正相关,与上一年10-11月、当年2-4月和9月的干旱指数正相关,同时与3、4月的降水量显著正相关。西伯利亚冷杉和西伯利亚云杉、西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松、西伯利亚云杉和西伯利亚红松对于特定气候因子表现出相似的响应结果,与年表间相关性的结果一致。但差异也是明显的,西伯利亚冷杉和西伯利亚云杉对区域水分变化敏感,而西伯利亚落叶松和西伯利亚红松主要对区域温度变化敏感。综上所述,气候变化下,该区域优势树种对气候变化响应的差异可能导致区域林分动态和格局的改变,因此,多树种径向生长-气候关系研究有助于正确反映森林动态。研究结果可以为区域森林管理与生态保护工作提供理论依据。     

长白山红松和鱼鳞云杉在分布上限的径向生长对气候变暖的不同响应

用树木年代学方法研究了近50年来气候变化对长白山自然保护区两种广泛分布的重要乔木树种红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)分布上限树木径向生长的影响, 发现红松年轮宽度具有与温度升高相一致的趋势, 而鱼鳞云杉年轮宽度则出现随温度升高而下降的“分离现象”。对水热条件的正响应是分布上限红松年表与温度保持一致的关键: 生长季的温度和降水的增加对上限红松的生长有促进作用, 且二者对树木生长的有利效应有相互促进的现象; 生长季的延长也有利于红松的生长。升温导致的水分胁迫是造成上限分布的鱼鳞云杉年轮宽度与温度变化趋势相反的重要因素: 分布上限的鱼鳞云杉年表与大多数温度指标均呈负相关关系; 随着温度升高, 年表与年降水量尤其是春季降水量的相关性逐渐由负转正; 各月的高温以及生长季中后期的少雨是形成上限鱼鳞云杉窄轮的主要气候因素, 而较低的各月温度以及生长季后期充足的降水则有利于上限鱼鳞云杉的生长; 此外, 生长季长度没有变化也可能是造成鱼鳞云杉年表序列对温度变化敏感性下降的重要因素。     

滇西北石卡雪山2个针叶树种森林上限径向生长对温度和降水的响应

基于树木年轮学的理论和方法,建立滇西北高原石卡雪山森林上限丽江云杉(Picea likiangensis)和高山松(Pinus densata)差值年表,运用响应函数研究其与气候因子的关系,进而阐明影响滇西北高原针叶树种径向生长的主要气候因子,并利用冗余分析(RDA)进一步分析并验证树木生长与温度和降水的关系。研究结果表明:石卡雪山森林上限针叶树种径向生长主要受温度影响,温度和降水对树木生长有滞后效应,2个树种对气候响应存在差异。具体表现为(1)丽江云杉径向生长受温度和降水的共同作用,与上年10月平均最低温呈显著负相关,与上年11月平均最高温以及当年7月温度呈显著正相关,上年8月和当年5月降水抑制其生长;(2)高山松径向生长与上年10月平均温和平均最高温、11月平均温呈显著正相关,与当年7月平均温和平均最高温呈显著负相关,与降水未达到显著相关水平;(3)冗余分析与响应函数分析结果基本一致,进一步证明该方法能够有效量化树木径向生长与气候因子的关系。能够为气候变化背景下的滇西北高原森林生态系统管理与保护提供理论依据。