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。     

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.     

玉龙雪山东坡不同海拔长苞冷杉径向生长与气候因子的关系

基于树木年代学方法,利用玉龙雪山东坡长苞冷杉树轮宽度资料,分别建立了3个海拔(低、中、高)长苞冷杉差值年表(RES),并利用响应分析与冗余分析(RDA)研究其径向生长与温度和降水的相关关系,分析影响玉龙雪山长苞冷杉径向生长的主要气候因子.结果表明: 玉龙雪山不同海拔长苞冷杉径向生长受气候变化的影响具有一致性,温度和降水共同作用于径向生长,这种一致性与玉龙雪山地形陡峭以及长苞冷杉的高海拔分布与浅根特性有关.不同海拔长苞冷杉径向生长均与当年7月和上年11月平均温以及当年1月降水量呈显著正相关,而与当年6月降水量呈显著负相关.响应分析与冗余分析的综合应用能够准确揭示环境梯度上树木生长与气候因子的关系.本研究可为该地区历史气候重建以及森林经营管理提供科学依据.     

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。     

杉木径向生长动态及其对季节性干旱的响应

为探讨杉木径向变化的季节动态及其气候响应特征,利用径向生长仪连续2年(2016—2017年)监测了江西中部杉木的径向变化过程,分析了径向变化的日动态、季节动态规律及其与气候因子的相关性。结果表明: 杉木日径向昼夜变化呈白天收缩、夜间膨胀的格局;2017年径向生长开始时间比2016年提前一个月,但旱季持续的水分亏缺使生长季也早一个月结束;在主要生长季内(4—9月),无论湿季与旱季,径向增长量与降雨、相对湿度呈显著正相关,与光合有效辐射、饱和水汽压差呈显著负相关,而水分亏缺量的气候相关性与径向增长量相反;旱季严重缺水时土壤含水量对径向变化的影响显著增强。水分条件始终是影响杉木径向变化的关键因素,夏季干旱时可通过提高土壤含水量等有效途径促进杉木径向生长。     

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。     

热带季节性湿润林苦楝(Melia azedarach)径向生长季节动态及其对环境因子的响应

气候变化导致的温度升高和降水格局改变可能会影响到树木的生长速率和季节物候。西双版纳热带季节性湿润林分布在石灰岩山中部,属于热带喀斯特生境。由于土层浅薄,土壤保水能力极差,植物生长更容易遭到受到季节性干旱气候的影响。为探究热带季节性湿润林的树木径向生长季节动态及其对环境因子的响应,利用高精度树木生长仪连续两年监测了云南西双版纳热带季节性湿润林中落叶树种苦楝（Melia azedarach）的树干径向变化,并与同步监测的环境因子进行相关分析。结果表明,苦楝径向生长开始、结束以及持续生长的时间在年际间存在差异。与2018年相比,2019年苦楝生长开始和结束的时间较晚,且年生长量较小,这可能是与2019年雨季开始较晚且在生长季早期经历了严重的高温干旱有关。苦楝的径向日生长量与日降水量和相对湿度呈正相关关系,与光合有效辐射、水汽压亏缺和风速呈负相关关系,表明了在苦楝的径向生长主要受水分条件限制。在干旱年份（2019年）,苦楝的日生长量与降水和相对湿度的相关性更强。研究结果有助于进一步了解热带喀斯特生境树木生长对气候变化的敏感性以及树木适应季节性干旱气候的策略。     

秦岭牛背梁自然保护区巴山冷杉(Abies fargesii)树轮宽度对气候变化响应的分离效应

本文采用树轮气候学的方法,以1992/1993年为分界点,分析了两个时段(1969—1992年和1993—2013年)秦岭牛背梁自然保护区巴山冷杉的生长对气候要素响应的异质性特征。结果表明:研究区巴山冷杉的径向生长对温度的响应存在着一定的分离效应。将表征巴山冷杉径向生长的差值年表(RES)序列分别与年际、季节和月值气候要素进行相关和响应函数分析发现,在1969—1992年时段,巴山冷杉的径向生长与年际及季节的平均温度并未表现出显著的相关性,与当年3月、9月平均温度和当年2月、4月降水量显著负相关,与当年5月平均温度显著正相关;在1993—2013年时段,巴山冷杉的径向生长与上一个秋季的平均温度呈显著正相关,在月值气候要素的相关分析中,其与上年10月的平均温度呈显著正相关,与当年2月降水量仍显著负相关;同时,在两个时间段上,巴山冷杉的径向生长均与上一个冬季的平均降水量显著负相关。由此推断,伴随着全球气候变暖,秦岭牛背梁自然保护区巴山冷杉的径向生长在两个时间段对于气候要素的响应特征、响应模式存在着差异。     

内蒙古半干旱地区空气和土壤加湿对幼龄樟子松生长的影响

干旱半干旱区约占全球陆地总面积的30%, 植物生长对于水分变化的响应在此区域更为敏感。大气干旱和土壤干旱都会对植物生长产生影响, 目前关于这两者对植物生长的影响已有不少实验研究, 但具体的影响机制尚不清楚。该研究以幼龄樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)为研究对象, 通过设计改变空气湿度与土壤湿度的野外控制实验, 探究空气加湿与土壤加湿对幼龄樟子松生长特性的影响。 结果表明: 1)与对照相比, 空气加湿使饱和水汽压亏缺(VPD)降低了20.5%, 空气加湿和土壤加湿使土壤湿度分别增加了23.4%和21.3%。2)空气加湿显著增加了叶片密度, 土壤加湿显著加粗了枝条直径, 空气与土壤共同加湿对叶片和枝条的生长均有显著的促进作用。3)结合加湿处理对径向生长的影响及结构方程模型的结果发现, 土壤加湿可直接促进树干的径向生长, 空气加湿对径向生长的显著促进作用一方面是由于VPD降低的直接影响, 另一方面是由于空气加湿显著提高了土壤湿度。该研究揭示了半干旱地区幼龄樟子松生长对大气水分和土壤水分改变的响应差异。     

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。     

亏缺灌溉对干旱区两种乡土植物种子生产性能及其水分利用效率的影响

科学灌溉对植物种子生产具有重要意义。本研究以荒漠草原优良乡土植物沙芦草和牛枝子为对象,以充分灌溉为对照,探究不同生育时期亏缺灌溉对两种牧草种子生产和水分利用效率的影响。结果表明: 与对照相比,亏缺灌溉下两种植物土壤含水率下降,其中沙芦草土壤含水率下降主要发生在0～60 cm土层,牛枝子土壤水分下降未出现明显的分层现象。亏缺灌溉下沙芦草种子产量各构成因子差异均显著,开花期亏缺灌溉种子产量最高;牛枝子仅生殖枝数、小花数和荚果数差异显著,种子产量各处理差异不显著。相关分析显示,沙芦草种子产量与生殖枝数(r=0.776)、小穗数(r=0.717)呈显著正相关;牛枝子花序数与生殖枝数呈极显著负相关(r=-0.685),与小花数呈显著正相关(r=0.412)。与充分灌溉相比,亏缺灌溉下两种乡土植物种子生产耗水量减少,水分利用效率提高,其中,沙芦草开花期亏缺灌溉水分利用效率提高最多(32.9%);牛枝子分枝期亏缺灌溉提高最多(27.4%)。因此,适当亏缺灌溉可以提高两种植物水分利用效率。从水分利用效率和种子产量来看,干旱区沙芦草和牛枝子种子人工繁育时可采取亏缺灌溉,适宜亏缺的生育期分别为开花期和分枝期。     

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。     

热带季节雨林多花白头树年内径向生长动态及其对环境因子的响应

为了解热带地区树木的季节性生长动态和规律,在西双版纳热带季节雨林利用高精度生长仪和微树芯法对落叶树种多花白头树的径向生长季节动态进行监测。结合木质部非结构性碳水化合物和环境因子的监测,分析其形成层活动和径向季节动态的生理生态驱动因子。结果表明: 在2020年,生长仪的监测显示,多花白头树于5月底(儒略日DOY:149.3±7.2)开始生长,8月底(DOY:241.0±14.7)生长结束,年生长量为3.12 mm,最大生长速率为0.04 mm·d^-1。而微树芯法显示,扩大细胞3月9日(DOY:69.2±6.2)开始出现,9月19日(DOY:262.8±2.8)细胞加厚结束,木质部生长量为1.76 mm,最大生长速率为0.009 mm·d^-1。多花白头树径向日生长量与生长季的降水、相对湿度、日最低气温、深度为20 cm的土壤含水量和温度呈显著正相关,而与日最高气温、水汽压亏缺、最大风速和水汽压呈显著负相关。多花白头树边材淀粉含量和可溶性糖含量均在生长季开始之前保持较高水平,淀粉含量在3月底达到最低,而可溶性糖含量5月中旬达到最低,随着生长季的结束淀粉和可溶性糖的含量分别在10月中旬和12月底达到最高。     

大兴安岭兴安落叶松径向生长对气候响应的时空变化

根据兴安落叶松在大兴安岭山脉的分布特征,沿纬度设置了9个采样点,分析了兴安落叶松径向生长对气候因子响应的空间差异和时间动态。结果表明:总体上所有采样点的兴安落叶松径向生长与夏季(6—8月)标准化降水蒸散指数(SPEI)及降水量、2月SPEI及降水量呈正相关,与3月温度呈负相关。在空间上,南部年均温较高区域的兴安落叶松径向生长与2月SPEI呈显著正相关,在北部年均温较低的区域与3月温度呈显著负相关。在时间上,兴安落叶松生长-气候关系不稳定。随着温度升高,在年均温较高区域,夏季SPEI和降水量对树木生长的正效应以及夏季温度的负响应显著增强;在年均温较低区域,树木生长与3月温度负响应增强更明显。这表明气候变化改变了树木生长-气候关系,而且存在明显空间差异。在未来气候暖干化的背景下,大兴安岭兴安落叶松径向生长会受到抑制,在年均温较高且降水量较少的南部地区会因夏季水分亏缺和冬季干旱而衰退,温度较低的北部地区则可能因冬季干旱和冬季变暖而使生长受到抑制。     

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。     

樟子松和落叶松径向生长对气候变化的响应

在全球变暖的背景下,升温可能会影响树木的生长,导致森林生态系统的平衡受到干扰。本研究利用树轮年代学方法中的生长-气候响应函数、滑动相关分析,探讨大兴安岭漠河地区樟子松和落叶松径向生长的限制因子,以及二者径向生长对快速升温的响应。结果表明: 樟子松和落叶松的径向生长受温度和降水的共同作用,樟子松对气候变化的响应比落叶松更为敏感,对气候因子的敏感性比落叶松更稳定。樟子松径向生长与当年生长季月均温及月均最低温呈显著正相关,而落叶松与冬季月均温及月均最高温呈显著正相关。冬季降水促进樟子松生长,前一年生长季后期降水抑制落叶松的径向生长。1990年快速升温后,降水对樟子松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,高温对樟子松的抑制作用大于促进作用;高温对落叶松的抑制作用增强,降水对落叶松的限制作用也在升温后增强,生长速率显著下降,二者生长速率与温度和降水的相关性变化存在明显差异。本研究可为大兴安岭森林生态系统管理与保护提供科学依据。     

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。