北亚热带马尾松净生产力对气候变化的响应

掌握马尾松生产力与气候变化的关系,特别是在马尾松自然分布的北界研究生产力对气候变化的响应具有重要意义,以马尾松自然分布北界的河南鸡公山国家级自然保护区内的老龄马尾松林作为研究对象,根据河南信阳的马尾松生物量与树高胸径的关系,利用样地调查和年轮宽度推算出过去的30a中的生物量和生产力动态,并用当地的温度、湿度、降水、光照以及帕尔默干旱度指数5项气候因子与生产力做相关分析,在此基础上用多元逐步回归得到了气候因子与生产力的回归方程。结果显示:鸡公山马尾松林生物量从1980年的59.00 t/hm²逐步增加到2009年的254.75 t/hm²,30a中平均年净生产力为6.64 t/hm²;气候分析表明年净生产力与气候因子关系较为密切:上年8月降水、当年2月温度、3月湿度以及10月的光照和温度与生产力正相关,当年5月光照、10月的降水和湿度与生产力负相关,当年2月到9月的PDSI都与生产力正相关,并且在6月的相关系数最高。研究表明,北亚热带的马尾松生产力的年际变化主要是气候因素引起的,受当年生长季的长短和生长季的土壤水分可用性限制,在未来该地区升温增湿的条件下马尾松林的生产力可能会升高。     

北亚热带生长期温度对马尾松径向生长的影响

近几十年由于温度升高导致的植物生长期的延长已经得到了证实,虽然生长期的长短变化会引起树木生产力变化,但不同起始温度的生长期对树木径向生长的影响尚不明确.为了探索不同起始温度的生长期变化对马尾松生长的影响,找出马尾松生长的敏感温度,本研究选择北亚热带西北边缘汉中地区的老龄马尾松为对象,应用树木年轮学的方法得到了马尾松从1945年到2009年的年轮宽度指数;同时利用汉中气象站的日均温度,计算每一年不同温度的初日、终日、持续时间以及生长期活动积温;分析生长期的变化规律和不同温度生长期对马尾松生长的影响.结果表明:6.0℃-7.5℃的开始时间对年轮宽度有负影响,6.0℃的初日对马尾松的生长最明显,10.5℃的终日时间对生长有显著促进作用;10.0℃和10.5℃的生长期与马尾松生长正相关最为显著,生长期活动积温对生长的影响也较为显著.这些敏感温度分别对应马尾松春季开始萌动、针叶出现以及秋季形成层活动停止时的温度,说明温度的变化导致物候期的变化进而影响植物的年生长量.     

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。     

大兴安岭库都尔地区兴安落叶松年轮宽度年表及其与气候变化的关系

基于建立的大兴安岭库都尔地区兴安落叶松树轮宽度年表,分析了兴安落叶松树轮宽度年表与该区温度、降水和帕尔默干湿指数(PDSI)等主要气候因子之间的关系.结果表明:研究区5月和7月的温度与兴安落叶松年轮宽度变化呈极显著负相关关系(P0.01);虽然降水与年轮宽度变化没有表现出显著的相关关系,但6—8月PDSI与年轮宽度变化显著相关(P0.05),说明兴安落叶松的生长明显受区域水热条件共同控制,且以5月和7月最显著.兴安落叶松树轮宽度年表与诸如太平洋年代际振荡(PDO)等大尺度气候系统波动的低频系数和高频系数之间呈显著相关,说明太平洋气候系统的波动对该区树木径向生长具有显著影响.     

天山东部不同海拔西伯利亚落叶松对气候变暖的响应分析

利用树木年轮气候学方法,探讨了在气候变暖情景下,天山东部上中下限西伯利亚落叶松（Larix sibirica）树木径向生长与气候因子之间的响应关系,并利用冗余分析对其关系进行了验证。结果表明：不同海拔的差值年表（RES）要比标准年表（STD）的特征参数大,具有更高的信噪比和平均敏感度,含有较多的环境信息且更能代表树木总体变化;海拔2160m处的年表（L1）在快速升温（1985年）后,树木年轮宽度与降水和温度的相关性明显减弱;海拔2430m处的年表（L2）在两个时段内与降水和温度的关系均较弱;海拔2700m处的年表（L3）在1985~2013年时段内对降水和气温的正响应均增强。树木径向生长对单月气候因子的响应在前一年11、12月份显著性更高,当年6、7月份气温与树轮宽度指数具有更高的相关性。气候变暖使树木径向生长不断减小的特征在低海拔地区表现更为明显。上中下限西伯利亚落叶松对气温升高的敏感性降低。高海拔地区西伯利亚落叶松的径向生长主要受温度的影响,而中低海拔地区主要受降水与温度的共同影响。     

云南小中甸地区丽江云杉径向生长对气候变化的响应

丽江云杉原始林是云南省香格里拉县小中甸地区的主要森林类型.本文采用树轮年代学的方法分析了丽江云杉年轮宽度对气候变化的响应;选取相对保守的结果负指数曲线或线性回归拟合生长趋势建立年表,进行了不同时间尺度的气候因素与差值年表(RES)序列的相关及响应函数分析,并利用特征年分析了产生宽窄年轮的原因.结果表明:研究区丽江云杉的径向生长与温度升高在1990-2008年存在一定的“分离现象”;上一生长季的水热状况是限制丽江云杉当年生长的主要气候因子,特别是上年7月的气温对当年径向生长具有负反馈作用,而上年7月的充足降水则促进当年的径向生长;上年生长季温度与降水变化的相反趋势是导致宽窄年轮形成的主要原因;丽江云杉的生长对帕尔默干旱指数(PDSI)的变化不敏感.     

不同径级油松径向生长对气候的响应

建立了黑里河自然保护区油松年轮宽度年表,通过不同径级油松径向生长对逐月气候因子的响应关系,研究了干旱对不同径级油松径向生长的影响。结果表明:两个径级油松的年轮宽度指数达到极显著相关(R=0.943,P<0.01),其中小径级(平均胸径20 cm)油松年表的平均敏感度显著高于大径级(平均胸径43 cm)油松年表(P<0.01)。不同径级油松均与上年9月、当年2月及当年5—6月的降水显著正相关(P<0.05),与当年6月的平均温度显著负相关(P<0.05),此外,小径级油松还与当年7月的降水显著正相关(P<0.05);降水是影响油松生长的主要气候因子。不同径级油松的径向生长量在干旱年份均显著降低(P<0.01)且小径级油松的生长降低量显著高于大径级油松(P<0.01);不同径级油松生长量在干旱发生后1年左右的时间内均恢复正常且小径级油松恢复速度更快。     

气候变暖下大兴安岭落叶松径向生长对温度的响应

大兴安岭是我国气候变暖的敏感地区。为比较在升温过程中不同地区落叶松(Larix gmelinii)径向生长对温度的响应差异,在大兴安岭主脉南段、中段和北段进行树木年轮取样,建立了各点年轮宽度年表,根据年表第一主成分载荷系数分类最终合成南部、中部和北部各区年轮指数。利用相关函数分析了落叶松径向生长与温度变化的关系,结合主成分分析对比了不同地区树木年轮宽度变化对温度的响应差异。结果表明:落叶松径向生长对温度变化的响应呈现明显的南北差异(中部北部南部);南部年轮指数与上年11月到当年4月的平均温度显著相关,中部年轮指数与上年生长季(6–8月)和当年3–10月的平均温度显著负相关,北部年轮指数与生长季前(4–5月)的平均温度极显著正相关。气候变暖背景下,高温引起的区域暖干化使土壤水分成为限制落叶松径向生长的主要因子,土壤干旱程度加剧使落叶松生长对温度变化的响应增强。胸高断面积增量指示的落叶松生产力经历了从响应低温胁迫到响应高温引起的水分胁迫的转变。未来几十年,若温度持续升高,大兴安岭地区落叶松径向生长量将呈南部和中部降低、北部升高的趋势。     

不同海拔和坡向马尾松树轮宽度对气候变化的响应

以马尾松树轮样芯为材料,利用树木年代学方法分别建立低海拔(260 m)、中海拔(460 m)、高海拔(690 m)及阳坡(270 m)、阴坡(265 m)处马尾松标准及差值年表,将树轮宽度指数与气候因子进行相关及冗余分析,并建立马尾松径向生长量与气候要素的最优多元回归模型,分析福建将乐地区树木径向生长特征及其与气候的关系随海拔及坡向的变化规律.结果表明:该区域马尾松径向生长在海拔梯度上主要受降水量影响,在坡向水平主要受温度影响;120个气候变量中,上年12月降水量及当年2月极端最低气温分别在海拔及坡向处与马尾松径向生长呈显著负相关.该研究定量描述气候变化对亚热带地区马尾松径向生长的影响,为气候变暖背景下将乐地区马尾松林的栽植及管理提供科学依据.     

呼伦贝尔沙地樟子松年轮生长对气候变化的响应

以内蒙古呼伦贝尔地区沙地樟子松为样本,建立了樟子松树木年轮宽度年表,应用相关分析和响应函数分析等年轮气候学方法,研究了樟子松径向生长对气候变化的响应。结果表明,樟子松年轮宽度与4月和6—9月平均温度呈显著负相关关系(P<0.05);与各月降水量多呈正相关关系,特别是与当年5—8月的月降水量呈显著正相关关系(P<0.05);树轮年表与前一年10月至当年10月的PDSI均呈显著正相关关系(P<0.05),其中与5月份PDSI的相关性最高。响应函数分析表明,年表与当年6—7月的平均气温、上一年10月和当年5—7月份的降雨存在显著的相关性,与5—7月份PDSI存在较显著的正相关性;综合来看,呼伦贝尔沙地樟子松生长同时受降水和温度的影响,其径向生长与气候因子间的关系属于降水敏感型,为区域降水重建提供了科学基础。     

万仙山油松径向生长与气候因子的关系

以万仙山油松(Pinus tabulaeformis)为样本,建立了油松树木年轮宽度序列的标准年表(STD)。与附近气象因子的相关结果表明:与当年6月平均温度呈较为显著的负相关,与前一年的9月和当年的5月以及春季(3-5月)的降水量呈显著正相关,显然影响万仙山油松生长的主要气候因子是5月(或说春季)降水和6月温度。树轮指数与各月PDSI相关值都很高(其中与当年5月的PDSI相关值高达0.614),都超过95%的置信水平,说明水热组合是该区域油松生长的主要限制因子。研究表明,影响本区油松生长的气候因子与我国北方地区油松生长的影响因子有较高的一致性,尤其是生长季前期的温度影响都很大;而其降水的影响及其与PDSI的相关都明显超前于黄土高原及北方地区,这既说明影响油松生长的大气候因子相似,又表明夏季风从东南向西北的不断推进。     

Climate–tree growth relationships of longleaf pine (Pinus palustris Mill.) in the Southeastern Coastal Plain, USA

Knowledge of tree growth/climate response relationships is important to dendroecological studies and dendroclimatic reconstructions, particularly in the Southeastern Coastal Plain where few such studies have been attempted. To this end, we developed tree-ring chronologies of total ring width, earlywood width, and latewood width from longleaf pine (Pinus palustris Mill.) at three sites in the Southeastern Coastal Plain to examine the climate–growth relationships for this tree species. The length of these chronologies is unprecedented for southern pine chronologies in the Southeast. We compared the tree-ring chronologies to monthly temperature, precipitation, Palmer drought severity index (PDSI), and Palmer hydrological drought index (PHDI) data from the pertinent climate divisions. We found that PDSI and PHDI have the highest correlation with longleaf pine growth, and the strongest relationships between longleaf pine growth and these variables occur between July and November. Precipitation in the spring and summer was also positively related to growth at all sites. The relationship between temperature and growth was the weakest among all climate variables, but warm summer temperatures had a consistent, negative relationship with longleaf pine growth. The climate signal in the latewood was generally more robust than for total ring width and earlywood width.     

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。     

河北木兰围场油松年轮生态学的初步研究

运用树木年轮气候学方法,研究了河北木兰围场油松的生长与气候要素之间的关系.结果表明：油松生长对环境变化十分敏感,以早材最为敏感.5、6月气温与油松生长存在显著的负相关关系;6月的降水和相对湿度对油松早材的生长有促进作用, 上年9月到翌年9月的降水对油松生长有更强的促进作用;12月到翌年3月的相对湿度对油松晚材生长的促进作用较干旱和全轮显著;油松的生长与大尺度气候波动存在一定的相关性.1951—2006年间,围场地区增温明显.随气温的升高,油松生长对温度和降水的敏感性下降,且有向相反方向转变的趋势.百年尺度上5—6月平均气温的重建值与观测值差异较大,说明当地油松的宽度生长对气候因子变化的敏感性波动较大.     

利用树木年轮重建赣南地区1890年以来 2-3月份温度的变化

采用树木年轮气候学方法,利用江西赣南地区马尾松(Pinus massoniana)的年轮宽度资料,分析了马尾松径向生长与气候要素变化的相关及响应关系,结果表明赣南地区马尾松径向生长与当年2—3月份的平均温度相关性最高。在响应分析的基础上,重建了江西赣南地区1890年以来2—3月份温度的变化历史。重建序列显示在过去119a中研究区存在3个较为明显的冷期(1892—1906年、1918—1922年、1944—1957年)和3个明显的暖期(1909—1917年、1959—1968年和1998—2008年)。     

长白山北坡不同年龄红松年表及其对气候的响应

运用树木年轮气候学方法,研究了长白山北坡红松(Pinus koraiensis)不同年龄年表特征及其与气候因子间的关系,以期揭示年龄因素对年表的潜在影响。结果表明,平均年龄为63a的红松低龄年表与平均年龄为184a的高龄年表对气候的响应明显不同:低龄红松径向生长与当年1、2月月平均温度负相关(P<0.05),同时也受到上年及当年多个月份的月平均最高温度或最低温度的影响,但与降水的相关性未达到显著水平;高龄红松径向生长则与月平均温度间的关系不明显,而与当年1、2、4、6、7、9月的月平均最高温度正相关,与当年4月、9月的月平均最低温度负相关,同时受到上年5月及当年5月月总降水量的影响。因此,年龄因素对红松年表的气候响应方面存在一定影响,且高龄年表对气候响应的敏感性更高,包含有更多的气候信息。     

Individual and time-varying tree-ring growth to climate sensitivity of Pinus tabuliformis Carr. and Sabina przewalskii Kom. in the eastern Qilian Mountains, China

Individual tree-ring width chronologies and mean chronologies from Pinus tabuliformis Carr. (Chinese pine) and Sabina przewalskii Kom. (Qilian juniper) tree cores were collected and analyzed from two sites in the eastern Qilian Mountains of China. The chronologies were used to analyze individual and time-varying tree-ring growth to climate sensitivity with monthly mean air temperature and total precipitation data for the period 1958–2008. Climate–growth relationships were assessed with correlation functions and their stationarity and consistency over time were measured using moving correlation analysis. Individuals’ growth–climate correlations suggested increased percentages of individuals are correlated with certain variables (e.g., current June temperature at the P. tabuliformis site; previous June, December and current May temperature and May precipitation at the S. przewalskii site). These same climatic variables also correspond to the mean chronology correlations. A decreased percentage of individuals correlated with these climatic variables indicates a reduced sensitivity of the mean chronology. Moving correlation analysis indicated a significant change over time in the sensitivity of trees to climatic variability. Our results suggested: (1) that individual tree analysis might be a worthwhile tool to improve the quality and reliability of the climate signal from tree-ring series for dendroclimatology research; and (2) time-dependent fluctuations of climate growth relationships should be taken into account when assessing the quality and reliability of reconstructed climate signals.     

Contrasting climate-growth relationship between Larix gmelinii and Pinus sylvestris var. mongolica along a latitudinal gradient in Daxing’an Mountains,China

The Daxing’an Mountains is one of the areas with the most serious climate warming in northern China. Dahurian larch (Larix gmelinii) and Mongolian Scots pine (Pinus sylvestris var. mongolica) are two major coniferous species in boreal forests of the region. Their growth-climate relationship is crucial for understanding the effects of climate change on boreal forest ecosystems. To examine and compare the changes of climate-growth relationship between larch and pine, a total of 418 tree-ring cores of the two species were collected at six sites in the Daxing’an Mountains, and the tree-ring chronologies were developed. The results showed that water availability (Palmer Drought Severity Index, PDSI) played a key role in the stable growth of larch and pine. The temperature and precipitation in January, June-August are important factors affecting the radial growth of the two coniferous species along the latitude gradient. The correlation coefficients of growth and the seasonal temperature and precipitation of larch and pine showed a completely opposite trend with the increase of latitude. In summer and autumn, the correlation coefficients between larch growth and seasonal mean temperature decreased first and then increased with the increase of latitude, while that of pine, on the contrary, increased first and then decreased. In winter, spring and autumn, the correlation coefficients between larch growth and seasonal total precipitation decreased first and then increased with the increase of latitude, while that of pine was opposite. However, the correlation coefficients between larch and pine growth and PDSI showed the same trend with the increase of latitude, decreasing at first and then increasing. Before and after rapid warming (around 1980), the correlation coefficients between larch and pine growth and PDSI showed a completely opposite change. Our findings emphasize that the growth-climate relationships of Dahurian larch and Mongolian Scotts pine shows an opposite trend with latitude, which means that the two species may exhibit a completely opposite response with climate change along the latitude gradient.