阿尔泰山主要针叶树种树木径向生长及其对气候变化的响应

本研究以阿尔泰山富蕴地区的西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松为对象,获取2个树种基部断面生长增量和树轮宽度年表与气候因子的相关系数,对比分析了相似生境下2个树种的径向生长特征及其对气候变化的响应。结果表明: 西伯利亚云杉基部断面生长增量总体高于西伯利亚落叶松,但西伯利亚落叶松的径向生长增加趋势更为显著。近60年来,上年快速生长期的高温对研究区内西伯利亚云杉的径向生长有限制作用,而当年6月较高的气温则有利于西伯利亚落叶松生长。西伯利亚落叶松的径向生长与当年1月气温呈负相关。分段相关分析显示,这种情况在1980年代中期气候变暖以后表现得更为明显。滑动相关分析表明,在气候变化背景下研究区内西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松径向生长对气温和降水量的响应在近年来均有所增强。     

莽山不同海拔华南五针松径向生长对气候因子的响应

为了解全球升温背景下我国亚热带地区树木生长对气候变化的响应,基于树木年轮学方法,在湖南莽山建立不同海拔（1 400、1 200、1 000 m）华南五针松（Pinus kwangtungensis）标准年表,利用响应分析和单年分析研究其径向生长与气候因子的相关关系。结果表明,海拔1 400 m处华南五针松的径向生长与当年6月均温和最高温显著负相关,与当年4月的降水量呈显著正相关关系;海拔1 200 m处的径向生长与当年3月均温及上年和当年10月均温、最低温显著正相关,与当年7月的最低温显著负相关,与上年11月降水量呈显著正相关关系;海拔1 000 m处的径向生长与当年6月均温、最高温和当年1月的平均温、最低温以及上年10月的最低温显著负相关,与当年3月、上年10月和当年10月的降水呈显著正相关关系。温度和降水共同影响着该地区华南五针松的径向生长,生长季初期的温度和降水以及夏季温度是影响其生长的关键气候因子。     

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。     

珍稀濒危植物长白松(Pinus sylvestris var. sylvestriformis)天然种群生存压力

为了揭示珍稀濒危植物长白松（Pinus sylvestris var. sylvestriformis）天然种群生存压力状况,在全面调查长白山国家级自然保护区长白松分布的基础上,基于邻体干扰模型,引入树高、冠幅、方位等因子,提出3种生存压力指数：个体生存压力指数、种群生存压力指数和群落生存压力指数,分析天然长白松所处6种群落类型中的生存压力。结果表明：长白松承受群落生存压力（PI）从大到小依次为：白桦-臭冷杉群落（PI=21.532）、红松-长白松群落（PI=14.185）、白桦群落（PI=13.262）、臭冷杉-长白松群落（PI=8.752）、长白落叶松-鱼鳞云杉群落（PI=7.780）和蒙古栎群落（PI=5.440）。多重比较单向方差分析表明,6种群落类型中长白松生存压力总体上差异明显,白桦-臭冷杉群落中长白松生存压力最大,显著高于其他5种群落;竞争树种主要为长白落叶松、红松、长白松、山杨和白桦,这5个树种生存压力大小占群落生存压力的87%;红松-长白松群落和白桦群落中长白松生存压力无明显差异,但显著高于臭冷杉-长白松群落、长白落叶松-鱼鳞云杉群落和蒙古栎群落;臭冷杉-长白松群落、长白落叶松-鱼鳞云杉群落和蒙古栎群落中长白松生存压力相对较小,彼此无明显差异。长白松生存压力与其所处植物群落演替阶段及其龄级结构有关。目前,保护区采取严格保护和管理方式不完全有利于长白松种群的稳定发展。根据长白松种群所处的植物群落生境特点、种群生存压力状况并结合种群年龄结构特征,针对不同群落类型提出相应抚育措施建议以期为长白松天然种群的保护提供参考。     

长白山群落交错带长白松和鱼鳞云杉径向生长对气候变暖的响应

长白山是典型的温性针阔叶混交林分布区,也是受全球气候变化影响最为显著的地区之一。为了解该区森林生态系统对气候变化的响应,本研究选取该区阔叶红松林与云冷杉林(又称暗针叶林)群落交错带内优势乔木树种长白松和鱼鳞云杉作为对象,获取树木年轮宽度资料建立标准年表,明确限制2个树种径向生长的关键气候因子。结果表明: 长白松和鱼鳞云杉径向生长对气候变化的响应存在差异,长白松较鱼鳞云杉对气候因子的响应更加敏感,更适合用于年轮气候学研究。长白松径向生长具有与平均气温升高相一致的趋势,而鱼鳞云杉径向生长则出现随气温升高而下降的“分离现象”。相关分析表明,长白松径向生长主要受气温限制,尤其是受上年7、8月和当年9月平均气温影响较大。鱼鳞云杉标准年表与大多数月份的平均气温呈负相关,表现为受气温和降水量的综合制约。升温突变后,长白松和鱼鳞云杉径向生长与气候因子相关性较升温突变前减弱,并且在个别月份出现了径向生长与气候因子相关性由正相关向负相关的转变。目前,升温可能并未超过长白松径向生长的临界阈值,对其径向生长仍保持着促进作用。小波分析表明,该地区树木径向生长可能受到一些大尺度的大气-海洋-陆地变化的耦合作用影响。综上,气候变暖有利于增加长白松径向生长量,升温导致的干旱胁迫是限制鱼鳞云杉径向生长的主要原因,如果未来全球气温持续增加,将对鱼鳞云杉产生不利影响。本结果有助于理解长白松和鱼鳞云杉径向生长对未来气候变化的响应,并为在该区使用该树种进行气候重建提供一定的基础数据。     

升温突变对川西道孚林线川西云杉和鳞皮冷杉生长的影响

高山林线作为理想的全球气候变化监测器,是研究植被与气候变化关系的重要场所。利用川西道孚县高山林线川西云杉（Picea likiangensis var.balfouriana）和鳞皮冷杉（Abies squamata）的年轮宽度资料,基于树木年代学的方法,构建差值年表并通过升温突变前后（1995年前后）年轮指数与气候要素的相关分析,探讨了该区林线主要针叶树种的年轮响应变化,为研究青藏高原地区树木与气候响应关系提供研究基础。结果表明：（1）年尺度上,1995年气温突变前后川西云杉和鳞皮冷杉年轮指数和生长弹性时间变化趋势均不显著,没有发生显著的响应分歧现象。（2）月尺度上,升温突变前川西云杉年轮指数与前一年11月月均最高温、5-7月月均温、6月月均最高温、7月月均最低温呈显著正相关;鳞皮冷杉则与前一年11月月均温、11月月均最高温和12月月均温呈显著正相关;表明升温突变前林线树木生长分别受夏季和冬季温度控制;升温突变后川西云杉年轮指数与前一年11月月均温呈显著负相关,和当年2月降水量及7月月均最低温呈显著正相关;而鳞皮冷杉则与当年5月月均温和5月月均最低温呈显著负相关,与5月降水的正相关性达到最大;表明升温突变后林线川西云杉生长依然受夏季温度控制,而鳞皮冷杉生长则受到春季干旱胁迫的影响。未来气候若随着升温出现干暖化,则林线鳞皮冷杉可能会发生明显的响应分歧现象。     

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。     

长白山落叶松与鱼鳞云杉生长-气候关系的种间差异

为阐明不同树种间树木径向生长对气候变化的响应及其时间稳定性,本研究以长白山北坡高海拔处(1600～1750 m)落叶松和鱼鳞云杉为研究对象,运用年轮年代学方法探究树木径向生长与气候的关系.结果表明: 研究区落叶松生长与当年6月最高气温呈显著正相关,与当年6月降水呈负相关;鱼鳞云杉与当年5月最高温度呈显著正相关.冗余分析进一步表明,落叶松生长主要受夏季温度的影响,鱼鳞云杉生长主要受春季温度的制约.在1959—2014年,落叶松生长-夏季温度关系相对稳定;对于鱼鳞云杉,自1986年以来其与春季温度的相关性减弱,可能由于最高温度降低导致树木生长减慢.本研究结果可以为预测气候变化情景下长白山针叶树种生长的响应趋势提供数据支持和理论参考.     

新疆阿勒泰地区西伯利亚红松径向生长对气候水文的响应

利用采自新疆阿勒泰地区西伯利亚红松树轮样本,建立树轮标准化年表,对气候水文因子对西伯利亚红松径向生长的影响进行了研究。结果表明: 西伯利亚红松年表包含较高的气候信息,与当年5—6月平均温度、平均最高温度表现出显著的负相关,与当年5—6月帕默尔干旱指数(PDSI)表现出显著的正相关,与当年1—6月降水表现出显著的正相关,与上一年11月额尔齐斯河径流表现出明显的正相关。温度和降水共同影响该地区西伯利亚红松的径向生长,其中生长期前期降水与夏季温度是影响径向生长的关键气候要素。对年表极值年的研究发现,厄尔尼诺-南方振动(ENSO)及全球大尺度环流与西伯利亚红松径向生长存在联系,ENSO通过对中亚上空气旋位置的影响使输送到阿勒泰地区的水汽产生变化,从而影响到西伯利亚红松的径向生长。     

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。     

西昆仑山两种针叶树种径向生长及其对气候变化的响应

利用西昆仑山的雪岭云杉和昆仑圆柏树芯样本,建立其树轮宽度年表。通过分析两种针叶树种树木径向生长特征与气候要素的相关关系,探讨了树种间的树木生长气候响应异同及响应关系的稳定性。结果表明：研究区域内的雪岭云杉和昆仑圆柏年表间存在显著正相关。两种针叶树种在1994年气温突变前树轮宽度年表指数和基部断面生长增量（BAI）呈上升趋势,在气温突变后年表和BAI则呈下降趋势,并且昆仑圆柏的树木径向生长速率高于雪岭云杉。与气候要素的相关性分析结果表明,雪岭云杉径向生长与上年生长季（5—6月和8—10月）和当年生长季（3—6月和10月）气温呈显著负相关,而昆仑圆柏径向生长与上年10月和当年生长季前期（4—6月）气温呈显著负相关;两者均与当年春季降水呈显著正相关。滑动相关分析结果显示,上年和当年生长季气温对两个树种树木径向生长的负响应在增强,特别是在当年生长季前期更为显著。此外,当年生长季前期降水对树木径向生长的促进作用也在增强。在有可能的气候突变年份（1994年）之后,两种针叶树种对气温和降水的响应敏感性均有所增强,并且雪岭云杉对气温的响应敏感性强于昆仑圆柏,而对降水响应敏感性要弱于昆仑圆柏。     

张广才岭北部三大硬阔树木生长-气候关系的时空变异

树木年轮在时空尺度上的比较可以更好地反映环境变化对树木生长的影响,在认识气候变化对森林生态系统的影响上具有重要意义。采用树木年代学方法分析了张广才岭北部地区阔叶红松林中主要阔叶树种-水曲柳(Fraxinus mandshurica)、黄菠萝(Phellodendron amurense)和胡桃楸(Juglans mandshurica)径向生长与气候关系的时空变异。结果表明,在同一地点树种间气候响应差异明显,胡桃楸受降水和最低温度共同作用,而黄菠萝和水曲柳则主要受最低温度限制,这表明树木生长与气候因子的关系具有一定的物种特异性。随着温度和降水格局的改变,三大硬阔年轮与气候关系在空间水平上存在差异,方正和西大圈样点的胡桃楸与6—8月最低温度呈显著正相关(P0.05),而凤凰山样点与5、6月最低温度和降水呈正相关(P0.05);黄菠萝和水曲柳径向生长随着降水空间格局的变化,其生长季末期相关性程度逐渐减弱。1980年后张广才岭北部出现气温显著升高,在升温前三大硬阔的生长趋势相对一致,而在升温后黄菠萝和水曲柳树轮宽度随温度升高呈上升趋势,但胡桃楸却出现随温度升高而生长下降的"分异现象"。如果未来增温趋势持续发生或者加重,可以推断在张广才岭北部胡桃楸可能受干旱胁迫加剧,其可能出现生长衰退,但增温可能更有利于黄菠萝和水曲柳的生长。     

近40年河北坝上地区杨树人工林径向生长对气候变化的响应差异

运用树木年轮气候学方法,研究近40年河北坝上地区健康和衰退小叶杨人工林径向生长对气候响应敏感性差异,揭示健康和衰退杨树生长与气候关系的时间变异规律。结果表明：（1）衰退杨树径向生长对温度、降水等气候因素响应较健康杨树敏感。衰退杨树年表中的气候信号较强,与当年生长季（4、8-10月）的气温因素呈显著负相关,与上一年休眠期（9月-当年1月）和当年生长季（7月）的降水和相对湿度呈显著正相关。健康杨树年表中气候信号较弱,主要与上一年冬季（12月）和当年生长季（4月）的气温因素呈显著负相关,与上一年生长末期（8-11月）降水和相对湿度呈显著正相关。（2）从各年表与帕默尔干旱指数（PDSI）的响应强度来看,衰退杨树生长更易受夏季干旱胁迫影响。衰退杨树年表与上一年9月-当年3月、6-10月的PDSI呈显著正相关,而健康杨树径向生长与PDSI呈弱的正相关。（3）1975-2017年间,随气温升高,健康和衰退杨树生长对温度的敏感性下降;健康杨树生长对降水和PDSI的敏感性较为稳定,适应能力强,而衰退杨树生长对降水和PDSI的敏感性增强,适应能力变弱。综上所述,干旱胁迫是限制衰退杨树生长的主要因素,而健康杨树生长受气候影响较弱,能适应当地气候条件。衰退杨树对气候变化响应较健康杨树明显,在气候变暖背景下,衰退杨树生长的气候限制因子由温度转变为水分,导致河北坝上地区遭受干旱灾害时发生退化的趋势更加明显。     

长白山北坡不同林型内红松年表特征及其与气候因子的关系

运用树木年轮学的基本原理和方法,选取了长白山北坡保存完好的典型性植被阔叶红松林,探讨了杨桦红松林和椴树红松林内建群种红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候要素的响应.结果表明,长白山北坡红松的径向生长对降水较为敏感,杨桦红松林和椴树红松林中,红松年轮宽度均与当年7月以及上一年9月的降水呈显著正相关关系.不同林型内红松的生长与气候因子的关系也有差异.椴树红松的年轮宽度还与上年7月的降水显著负相关,与当年3、4月份的平均气温呈显著正相关.而杨桦红松林内红松年轮宽度和平均温度没有显著的相关关系.特征年分析进一步验证了响应函数相关分析的结果,即当年生长季以及上年生长季末的降水充足促进了红松的径向生长;椴树红松林中,初春温度的升高有利于红松的生长.     

Rapid warming induces the contrasting growth of Yezo spruce (Picea jezoensis var. microsperma) at two elevation gradient sites of northeast China

Accurately assessing the impact of climate changes on tree growth or forest productivity is vital to better understand global carbon cycles. Here, we carried out dendroclimatological research on Yezo spruce (Picea jezoensis var. microsperma) along an elevation gradient in two sites to investigate the effect of rapid warming on spruce growth in northeast China. Results indicated that trees at two low-elevation sites had significantly wider ring widths and higher basal area increment (BAI) compared with high-elevation sites. Ring widths and BAI of Yezo spruce at low elevations showed a clear growth increase during the 1940s–1970s followed by a significant decline after 1980. However, trees at high elevations showed a relatively stable growth during the 1940s–1970s followed by a significant increase after 1980. Rapid warming after 1980 increased the radial growth of Yezo spruce at high-elevation sites, but reduced tree growth at low-elevation sites. Winter precipitation and growing season temperature were positively correlated with radial growth of Yezo spruce at high elevations, but negatively correlated with tree growth at low elevations. A clear pattern of growth and growth-climate relationship changed in 1980. The temperature threshold for determining the impact of climate on Yezo spruce could change with latitude or site. Difference in drought caused by warming may be the main reason for the opposite response of tree growing at different altitudes in northeast China. The mechanism of rapid warming driving contrasting growth at different elevations should also be investigated in other tree species in NE Asia. In the context of future climate warming, our findings are of great significance for tree growth in assessing forest dynamics and carbon cycling.     

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.     

Variation in radial growth of Pinus cooperi in response to climatic signals across an elevational gradient

Climate change could modify the biogeography of many forest species. Elevational gradients have been documented as strategic sites to better understand tree growth response to regional climate variables. Pinus cooperi Blanco is one of the most important species in Northern Mexico. However, little is known concerning effects of climate responses on growth of this species. We used tree data records to compare the influence of precipitation and temperature on radial growth among P. cooperi populations across a mountain landscape at elevation gradient. Correlation and regression analysis of the regional growth–climate relationships showed that radial growth was correlated with previous winter conditions at most sites along the gradient. Wet and cold winters were positively associated with radial growth. Although our results showed significant climate influences on tree radial growth, other site factors also may have affected growth–climate responses. The results support the idea that climate change influences P. cooperi growth.