滇西北海拔上限大果红杉径向生长对气候变化的响应

基于树轮年代学方法,利用玉龙雪山、哈巴雪山和普达措国家公园海拔上限大果红杉树轮宽度资料,分别建立3个样点大果红杉的差值年表(RES),研究其径向生长对气候响应的异同,探讨影响滇西北大果红杉生长的关键气候因子.结果表明: 生长季初期(5月和6月)温度是影响滇西北大果红杉生长的主要因子,与3个样点的径向生长表现出显著正相关关系,同时普达措国家公园大果红杉还受生长季以前温度的影响,分别与上年7月和11月温度呈显著负相关和显著正相关;3个样点大果红杉生长对降水的响应存在差异,随着纬度升高主要由负相关转为正相关,大果红杉径向生长与降水的关系在玉龙雪山(纬度梯度最南)主要表现为与生长季初期降水量呈显著负相关,在哈巴雪山(纬度梯度中部)表现为与9月降水量呈显著负相关,在普达措国家公园(纬度梯度最北)表现为与3月降水量呈显著正相关.另外,7月降水的增多有利于玉龙雪山大果红杉的生长.基于气候模型预测,综合大果红杉对温度和降水响应模式与响应程度分析,未来气候变化有利于滇西北高原大果红杉的径向生长.     

普达措国家公园四种针叶树径向生长对气候因子的响应

运用树木年代学的原理和方法,对普达措国家公园大果红杉、长苞冷杉、高山松和麦吊云杉4个优势针叶树种的年轮宽度进行测量,建立年轮宽度差值年表。分析年表与香格里拉气象站的日、月气候数据的相关性,研究4个优势针叶树种的径向生长对气候因子的响应。结果表明: 大果红杉的年生长速率最高,长苞冷杉的年生长速率最低;4种针叶树径向生长对气候因子的响应存在物种特异性,大果红杉与气候因子的相关性最强,麦吊云杉的径向生长对气候因子的响应不敏感;长苞冷杉树轮宽度年表与上年冬季(11、12月)和当年夏季(7月)的平均温度呈显著正相关;大果红杉树轮宽度年表与生长季早期(6月)温度呈显著正相关,与同期降水量和相对湿度呈显著负相关;而高山松树轮宽度年表与生长季早期(5月)的降水量和相对湿度呈显著正相关,与同期最高温度呈显著负相关,表明高山松的径向生长主要受生长季早期水分可利用性的影响。     

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。     

基于Vaganov-Shashkin模型的太白红杉径向生长对气候要素的响应

利用采自太白山南坡药王殿、北坡上板寺的太白红杉树芯样品分别建立树轮宽度年表,运用Vaganov-Shashkin模型揭示秦岭太白红杉径向生长对各气候要素的响应.结果表明: 生长季(4—8月)的温度、生长初期的降水量以及7、8月的降水量是限制秦岭地区太白红杉生长的主要气候因子.良好的温度条件有利于太白红杉的生长,但生长初期的降水量会抑制太白红杉的生长;7、8月的降水量对秦岭南坡和北坡太白红杉的影响差异明显,该时段内丰富的降水量对北坡太白红杉的生长具有促进作用,而对南坡太白红杉的生长产生一定的限制作用;同一坡向、不同海拔采样点树木径向生长与气候因子的响应结果同样存在差异,高海拔采样点太白红杉的生长需要的温度条件低于低海拔采样点,但对土壤湿度的需求大于低海拔采样点.生长开始日的早晚对太白红杉树轮宽度的形成影响很大,而生长结束日仅与南坡采样点树轮宽度之间呈显著相关.     

滇西北白马雪山长苞冷杉和大果红杉年内径向生长动态及其对环境因子的响应

以滇西北白马雪山亚高山寒温性针叶林的常绿树种长苞冷杉和落叶树种大果红杉为对象,采用高精度生长仪监测了2个树种的年内径向生长动态,分析其径向生长的季节动态特征及其对环境因子的响应。结果表明: 大果红杉和长苞冷杉的径向生长主要发生在4—8月,6月是生长最快的时期。与长苞冷杉相比,大果红杉径向生长的开始时间较早,停止生长时间稍晚,其生长季持续时间明显长于长苞冷杉。大果红杉最大生长速率和年生长量均略高于长苞冷杉。长苞冷杉日生长量与降水量呈显著正相关,与饱和水汽压亏缺、空气温度呈显著负相关;而大果红杉的日径向生长量与降水量呈显著正相关,与土壤体积含水量和饱和水汽压亏缺呈显著负相关。长苞冷杉和大果红杉的径向生长均受到水分的限制,大果红杉对水分条件更敏感。在全球变暖的背景下,植物蒸腾作用和土壤蒸发散的增加,可能进一步加剧土壤水分丧失和植物可利用水分下降,进而导致长苞冷杉和大果红杉更易受到干旱胁迫。     

玉龙雪山不同针叶树种树轮宽度年表特征及其与气候因子的关系北大核心CSCD

为揭示滇西北高原树木径向生长与气候关系的规律,该研究分别在玉龙雪山采集高山松(Pinus densata)、云南松(Pinus yunnanensis)和云南铁杉(Tsuga dumosa)年轮样本,建立3个树种树轮宽度差值年表,将年轮指数与气候因子进行响应分析和冗余分析,以明确影响玉龙雪山树木径向生长的主要气候因子,为该区域森林生态系统的管理保护提供依据,并为探讨气候变化背景下滇西北森林动态提供依据。结果表明:(1)所建立的3个树种树轮宽度差值年表具有较少的低频变化,且离散程度较低、逐年变化共性较高,可代表采样点树木的年轮特征;高山松、云南松和云南铁杉差值年表的平均敏感度依次分别为0.21、0.22和0.17,样本总体代表性分别为0.96、0.96和0.94,均高于0.85的阈值,说明年表中信息具有代表性。(2)响应分析结果显示,高山松径向生长与当年2月的降水量呈显著正相关关系;云南松径向生长与当年5月的平均气温和最高温呈显著负相关关系,与当年10月平均气温呈显著正相关关系;云南铁杉径向生长与当年1月和5月的降水、当年10月相对湿度均呈显著正相关关系,与当年5月最高气温呈显著负相关关系。(3)冗余分析结果显示,当年1月降水、2月降水、5月干旱指数对3个树种均具有促进作用,且5月干旱指数的显著相关性最强;当年10月降水的增加有利于高山松和云南铁杉的径向生长,但对云南松径向生长具有抑制作用。研究认为,当年冬季降水、5月湿润条件以及10月降水是影响玉龙雪山3个树种径向生长的重要环境因子;若干暖化趋势加剧,将不利于滇西北高原3个树种的生长,从而影响区域森林生态系统结构和功能。     

滇西北玉龙雪山不同海拔云南松(Pinus yunnanensis)径向生长对气候因子的响应

云南松(Pinus yunnanensis)是重要的造林树种,在我国西南地区广泛分布。研究不同海拔云南松径向生长对气候变化的响应,有助于了解气候变化背景下云南松的敏感性和适应性。在滇西北丽江玉龙雪山不同海拔采集了云南松树木年轮样品,采用传统的树木年轮方法制作了不同海拔云南松树轮宽度标准化年表,并分析了不同海拔云南松径向生长与气候因子的相关性。结果表明:1)低海拔样点云南松具有较快的年平均生长速率。2)不同海拔云南松对气候因子的响应模式一致,树轮宽度与当年5—6月的降水量、帕尔默干旱指数(PDSI)和相对湿度呈正相关,与同期温度呈负相关。3)不同海拔的云南松径向生长对气象因子的响应程度不一样,即低海拔样点云南松树轮宽度与当年5月份的干旱指数、相对湿度、降水量相关系数较高;而高海拔样点的云南松树轮宽度与5—6月的降水、相对湿度、干旱指数的相关系数较低。研究表明春末夏初的水分条件是玉龙雪山云南松径向生长的主要限制因子,且低海拔地区云南松生长受水分限制更为严重,区域气候变暖和干旱化趋势可能对低海拔地区云南松的生长产生持续的负面效应。研究结果可为探讨气候变化下云南松的适宜分布区、以及云南松人工林的经营和可持续管理提供参考。     

祁连山中部低海拔地区青海云杉径向生长的气候响应机制

利用生理模型开展树木径向生长的气候响应机制研究对理解树木生长的生理机制、预估气候变化情景下森林生态系统的变化、提供森林保护管理的建议有重要意义。以祁连山中部低海拔地区青海云杉树轮记录为依据,利用Vaganov-Shashkin模型模拟青海云杉(Picea crassifolia)的径向生长,探讨青海云杉径向生长的生理机制。结果表明:降水对祁连山中部低海拔地区青海云杉径向生长起着决定性作用,5—8月份的降水直接影响当年青海云杉的径向生长,9月份的降水量影响翌年青海云杉的径向生长。根据本研究结果,水分是限制青海云杉径向生长的主要因子,建议青海云杉人工林种植时,可在5—8月份对青海云杉增加灌溉量。     

大兴安岭兴安落叶松和樟子松径向生长对气候变化的响应差异

大兴安岭是我国气候变化最为显著的地区之一,兴安落叶松和樟子松是该地区最为重要的树种,研究它们径向生长对气候变化的响应差异,可以为预测气候变化下我国北方森林动态提供科学依据。在大兴安岭地区选择6个样点共采集兴安落叶松树轮和樟子松树轮样芯451个,建立了12个标准年表。比较了1900年以来树木径向生长趋势,利用Pearson相关分析法分析各样点兴安落叶松和樟子松生长对气候因子的响应,运用线性混合模型探讨温度和降水对兴安落叶松和樟子松年径向生长的影响,通过滑动相关对比两个树种生长-气候关系的时间稳定性。结果表明: 兴安落叶松径向生长与3月平均温度呈负相关,与上一年冬季和当年7月降水呈正相关。樟子松径向生长与当年8月温度呈正相关,与当年生长季(5—9月)降水呈正相关。冬季降雪对兴安落叶松径向生长起到重要的促进作用,夏季过多降水对樟子松径向生长起到显著的限制作用。兴安落叶松和樟子松生长对气候变化的响应存在明显差异,因此,气候变化可能会影响北方森林生态系统的树木生长、物种组成以及空间分布等。     

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。     

川西亚高山林线岷江冷杉和红杉对气候变化的响应

为揭示川西亚高山林线优势树种岷江冷杉（Abies fargesii var.faxoniana）和红杉（Larix potaninii）径向生长对气候变化的响应差异。通过树木年轮生态学的方法,研究了岷江冷杉和红杉径向生长与年均温的分异现象、生长衰退以及应对严重干旱事件的抵抗力和恢复力稳定性,并结合限制岷江冷杉和红杉径向生长的主要气候因素进行了分析。结果表明：（1）温度是限制林线岷江冷杉径向生长的主要气候因素,而限制红杉径向生长的主要气候因素是降水;（2）岷江冷杉的径向生长与年平均温度的变化趋势一致,红杉在20世纪90年代后径向生长呈现出下降的趋势,与年均温的升高出现分异;（3）1800-2019年间,岷江冷杉出现生长衰退2次,红杉出现生长衰退5次,相同的时间内,红杉的衰退频率高于岷江冷杉;（4）岷江冷杉对严重干旱事件的恢复力相比升温前有所增强,抵抗力相比升温前下降明显,红杉对严重干旱事件的抵抗力和恢复力相比升温前均呈现出下降的趋势。可为川西亚高山林线的植被动态变化预测和历史区域气候重建提供参考。     

伊春地区红松和红皮云杉径向生长对气候变化的响应

树木生长-气候关系对准确评估气候变化对森林生态系统影响、预测森林生产力与植被动态及揭示树木对气候变化的响适应策略至关重要。在全球变暖背景下,升温可能会对树木的生长产生影响,从而改变区域森林生态系统的生产力或碳储量。本研究利用生长-气候响应函数、滑动相关分析等树木年轮学方法,探讨伊春地区阔叶红松林内红松和红皮云杉径向生长的主要限制因子及两者径向生长对快速升温(1980年后)响应的异同。结果表明:1980年前红松径向生长有明显加速的趋势,红皮云杉上升趋势较弱;而1980年后红松径向生长趋势显著下降,红皮云杉则下降不明显。红皮云杉径向生长与上一年9月及当年6月平均气温显著负相关,而红松径向生长与上一年12月及当年1月、4月和6月最低气温显著正相关。1980年快速升温后,高温对两树种生长的抑制作用增强,尤其是红松。生长季末(9月)降水对红松和红皮云杉的限制作用由升温前的负相关转变为升温后的显著正相关。温度是限制红松和红皮云杉径向生长的主要气候因子,降水影响相对较弱;其中红松径向生长对气候变化的响应比红皮云杉更敏感。快速升温后,红松和红皮云杉生长-气候关系的变化可能与升温导致的暖干旱化有关。若气候变暖持续或加剧,二者径向生长的气候限制因子也将由温度转变为水分;红松和红皮云杉会出现生长衰退,尤其是红松。     

Radial growth response of major conifers to climate change on Haba Snow Mountain,Southwestern China

Climate change has an inevitable impact on forest ecosystems, to better understand the influence of climate change on forest growth, we analyzed the growth response of four major conifers to climate on Haba Snow Mountain in central Hengduan Mountains. Tree ring samples were taken from four species at their upper distributional limits, and residual chronologies were developed by using tree ring width data. Response function and redundancy analysis were taken to reveal the key climatic factors affecting tree growth and moving interval analysis was applied to detect the stability of growth-climate relationships. The results showed that previous November temperature, precipitation in current February, current May and current June were common factors affecting the radial growth of the studied species. Abies georgei was mainly influenced by the temperature in previous November. The photothermal condition in May and June controlled the growth of Larix potaninii. Moisture condition in previous August and current May was the key factor affecting Pinus densata growth. As for Pinus yunnanensis, the drought in current May was the limiting factor influencing its growth. The dynamic relationship between tree growth and climatic factors varied among species, and the results were consistent with response function analysis. A forecast in future forest growth on Haba Snow Mountain was complex, since future climate change had both positive and negative effects on the radial growth of four major conifers.     

Spatial and temporal differences in the response of Larix sibirica to climate change in the central Altai Mountains

Because climate change impacts different ecosystems and geographies in myriad ways, it is important to study how forests in different regions respond to changing climatic conditions. In northwestern China, the transition in recent decades from a warm and dry climate to a warm and wet climate is well documented. However, the response of forests to this transition is poorly understood. To better understand these changes, we collected tree-ring samples of Larix sibirica from 12 plots on the southern slope of the central Altai Mountains and established site-specific tree-ring width residual chronologies. Through hierarchical cluster analysis, we could divide the sites into two levels: high-elevation level (HEL, >1900 m) and low-elevation level (LEL, <1900 m). We then used the first principal component of each level as the regional residual chronology and performed a moving correlation analysis with climate factors (monthly temperature, monthly precipitation, scPDSI) over the period 1957–2016. We found that changes in HEL trees are mainly related to temperature: from 1957–1967, growth was positively correlated with the temperature in July of the previous year. From the 1960s to present, growth was negatively correlated with the temperature in April of current year. Since the 1980s, however, temperature in current year January has been the most important factor limiting growth. The relationship between LEL tree growth and climate has been stable throughout the period of observation, and is significantly and positively correlated with moisture. We predict that the radial growth of HEL trees will be inhibited by continued warming, whereas LEL trees will benefit from improved moisture conditions in the future. Our findings help to provide a more comprehensive understanding of the effects of climate change on forest ecosystems, and provide a scientific reference for forest management and carbon sequestration and emission mitigation policies.     

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。     

Climate sensitivity of conifer growth doesn’t reveal distinct low–high dipole along the elevation gradient in the Wolong National Natural Reserve,SW China

Recent climate warming is usually hypothesized to cause tree growth decline in the semi-arid regions where forests are particularly vulnerable to warming induced increases of water deficit. But there is still a large knowledge gap of climate warming effects on tree growth of cold temperate forest in the sub-humid region. Here we assess how climate warming has affected tree growth in the Wolong National Natural Reserve, Southwestern China, where recent warming might not cause tree growth decline because of the cold-humid climatic conditions. Tree-ring data from four co-dominant coniferous species (Larix potaninii var. macrocarpa, Tsuga chinensis, Abies faxoniana and Juniperus saltuaria) along an elevation gradient (from 2700 m to 3700 m) all imprinted temperature signals, and were both positively and significantly correlated with instrumental record of temperature data during the analyzed period of 1954–2010. Furthermore, the rising temperature since 1980 induced pervasive tree growth increases and stronger temperature signals for the coniferous species along the elevation gradient. The tree-ring chronology recorded a strong coherence with instrumental temperature since 1980 and was successful to keep up with the pace of climate warming rate. If climate warming continues, further increases in forest growth could be expected, and the terrestrial carbon sink will be strengthened for the local forest ecosystem in the future.     

Responses of radial growth and stable carbon isotopes to climate in the northern Tianshan Mountains

Climate change has profound effects on forest ecosystems. Schrenk spruce (P. schrenkiana) is a natural conifer species endemic to the arid inland areas of Asia. In this study, the relationship between tree-ring parameters of P. schrenkiana and major meteorological factors were analyzed, and the main limiting factors for tree radial growth and stable carbon isotope fractionation were explored. Our results indicate that moisture stress before and during the growing season have an important influence on radial growth of P. schrenkiana, especially, the correlation coefficient between tree-ring width and vapor pressure deficit (VPD) from previous August to current July is as high as −0.622 (n = 51, p < 0.01). Collinearity analysis further supports the conclusion that the limiting factor for the radial growth of P. schrenkiana is moisture. Although the correlation analysis results show that the tree-ring δ¹³C_corr is significantly positively correlated with sunshine duration (SD), additional analysis based on first order difference variables suggests that the climate factor may not be the only limiting factor for the stable carbon isotope fractionation of tree rings in the Sayram Lake Basin. This lays the foundation for the assessment of forest management practices and carbon sink capacity in light of future climate change.