阿尼玛卿山地不同海拔青海云杉(Picea crassifolia)树轮生长特性及其对气候的响应

利用位于同一坡面的青海云杉树芯样本,建立了4个海拔高度的树轮宽度指数年表。分析结果表明年表序列特征值大都因海拔而不同,各年表序列对气候因子的相关性在不同高度也表现出一定的差异：树木生长都与前一年10月份月均温显著正相关,与前一年8月份和当年5、6月份月均温显著负相关;与前一年9、10月份和当年5月份的降水量都呈显著正相关,但都随海拔升高呈波状变化。树轮宽度指数与不同时段的温度和温暖指数都呈负相关,表明5～9月是该地区青海云杉生长较为活跃的季节。响应函数分析结果表明该地区低海拔生长的青海云杉受温度和降水的影响都比高海拔生长的更显著,显然不同于以前研究的森林上下限树木的生长模式。4 a表主成分中的第一主分量贡献率为81.071%,表明同一坡面影响树木生长的大环境因子是一致的。第一主分量与气候因子的相关分析同样显示出前一年生长季末和当年生长季初的水热组合是树木生长的主要限制因子,区域模拟也进一步证明了这一点。并认清了同一坡面青海云杉树轮记录的共性和差异,为今后树轮采样和研究提供一定的理论依据。     

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。     

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。     

升温对祁连山东部青海云杉径向生长的影响

在祁连山东部西营河流域不同海拔采集年轮样品,利用树木年代学方法建立高海拔(3000 m)、中海拔(2750 m)、低海拔(2500 m)青海云杉标准化年表,将年轮宽度指数与不同时段气温和降水分别进行相关分析,研究祁连山东部不同海拔青海云杉径向生长对气候变暖的响应。结果表明: 水热是祁连山东部青海云杉径向生长的主要限制因子,不同海拔树木的生长限制因子基本一致。在显著升温之前(1961—1986年),低、中、高海拔3个样点的青海云杉径向生长均与上一年7—8月和当年8月平均最高温呈显著负相关,与当年6月相对湿度呈显著正相关。显著升温之后(1986—2014年),高、中、低海拔树木生长与气温仍呈显著负相关,而与当年2月的相对湿度由升温前的不显著负相关转为显著正相关,与6月降水和相对湿度由升温前的显著正相关转为不显著的负相关。升温导致祁连山东部各海拔青海云杉树轮生长变慢,其中高海拔所受影响最大。气候变暖导致的干旱胁迫可能是青海云杉径向生长发生变化的主要原因。     

小兴安岭红松和鱼鳞云杉径向生长对气候变化的响应

基于树木年代学方法,利用小兴安岭低海拔阔叶红松林优势树种红松和鱼鳞云杉树轮宽度资料,分别建立年轮宽度年表,探讨影响2个树种径向生长的关键气候因子.结果表明:2个树种对气候因子的响应存在差异,红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;响应函数分析表明,红松径向生长与当年6月平均温度呈显著负相关,与当年6月降水量呈显著正相关,而鱼鳞云杉与气候因子未表现出显著相关关系;空间相关分析揭示,红松年表具有较大的空间代表性,相关性最高出现在研究区域附近;升温导致的干旱胁迫是限制红松树木生长的主要原因,如果未来全球气温进一步增加,将对红松产生不利的影响;一些大尺度的大气-海洋变化的耦合作用可能对小兴安岭红松径向生长产生影响.     

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。     

坡向对海拔梯度上祁连圆柏树木生长的影响

选择青海省同德县南部河北林场的一个连续坡面,根据不同海拔和坡向设置4个采样点,采集祁连圆柏(Sabina przewalskii)树轮数据,分析不同海拔和坡向对树木生长的影响。结果表明:坡面上部3个采样点的树轮年表特征值均呈一定的变化规律——平均敏感值(MS)和标准差(SD)随海拔升高而增大,一阶自相关(AC)随海拔升高而递减,下限年表特征值均表现出与其他3点的不同,都是最值(MS和SD均最大,AC最小);年表间相关和主成分分析结果都显示出海拔梯度上的变化规律,但下限差异显著;树轮指数与当年6–8月平均气温的相关系数呈增强趋势,森林上限受当年7、8月平均气温影响较大,下限树轮指数不仅与当年6月和前一年11月的气温显著负相关,而且受前一年8月和当年5月的月降水量影响显著。与通常情况"下限树木生长受降水制约"比较,这里的温度作用增强而降水限制减弱。显然,坡向扭转是海拔梯度上影响祁连圆柏生长变化的重要因子。     

祁连山中部地区树轮宽度年表特征随海拔高度的变化

利用采自祁连山中部地区不同海拔高度的四个采样点的青海云杉树轮样芯 ,分别建立了树木年轮宽度年表。发现随海拔高度的上升 ,树轮宽度指数的振幅减小 ,年表的平均敏感性降低 ,样本间的一致性也逐步减小 ,上限年表与气候因子的相关性最低 ,这与目前大家普遍认同的上限树木的生长受温度控制的概念并不一致。进一步的分析表明 ,年表的敏感性随海拔高度降低主要是由于该区域树木生长的限制因子是春季降水 ,而降水随海拔高度的升高而增加 ,从而使得春季降水对树木生长的限制作用随海拔升高而逐步减弱 ;生物学指标的测定结果表明 ,生长在高海拔的树木对环境的生态适应策略发生变化 ,其生理代谢维持在较低水平 ,以避免环境变化带来的影响 ,因此生长在高海拔的青海云杉对环境变化的敏感性较差。     

川西米亚罗林区主要树木生长对气候响应的差异

为分析青藏高原东缘半湿润区不同树种树木生长对气候变化的响应规律,于川西米亚罗林区海拔3000 m左右(低海拔)采集铁杉、岷江冷杉、紫果云杉,海拔4000 m左右林线位置(高海拔)采集岷江冷杉、四川红杉,共计182棵树木年轮样芯,建立了不同树种的树轮宽度年表,对不同树种的年轮指数与各月气候因子进行相关分析.结果表明： 在低海拔处,树木生长与4、5月气温呈负相关,与4、5月降雨呈正相关,受到春季干旱胁迫的影响;但树种之间存在显著差异： 铁杉的生长受春季干旱胁迫影响最严重,岷江冷杉次之,紫果云杉所受影响很小.在高海拔处,树木生长主要受生长季温度的影响,岷江冷杉年轮指数与当年2、7月最低气温呈显著正相关,与上一年10月最高气温亦呈正相关;四川红杉年轮指数与5月最高气温呈显著正相关,但与2月均温、3月最低气温呈显著负相关.近几十年青藏高原东北缘气候有干暖化趋势,如果这种趋势持续发生,低海拔紫果云杉长势将超过铁杉和岷江冷杉;高海拔处的升温更有利于岷江冷杉的生长.     

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。     

柴达木盆地东缘青海云杉树轮细胞结构变化特征及其对气候的指示

基于青海柴达木盆地东缘山地青海云杉生长上限的树轮样本,在获取树轮宽度数据的同时,获取了细胞特征指标,包括细胞个数和细胞大小,建立了树轮早材、晚材、整轮的细胞个数标准年表和细胞大小的最大值、最小值年表,并通过与附近茶卡气象站过去31年（1970—2000年）逐月降水量和温度的相关分析和响应函数分析,从细胞尺度探讨了青海云杉生长与外界气候要素的关系.结果表明：早材细胞个数与冬半年（上年10月至当年3月）温度之间呈正相关关系;晚材细胞个数除了与11月和12月最低温度呈显著正相关外,还与生长季中7月和8月平均温度呈显著相关关系;早、晚材细胞个数同时与7月的降水量呈显著负相关.早材细胞个数与5月的降水量呈正相关关系.对于早材最大细胞大小的年表来说,其变化与2月的降水量变化有很好的一致性,而晚材最小细胞的大小与8月降水量的变化同步.细胞个数和细胞大小不仅记录了树轮宽度所记录的温度变化信息,还额外记录了一定的降水信息,说明不同的树木生长指标能够记录不同的气候信息.利用同一地点同一树种不同类型的树轮指标,能够提取多种气候要素的变化信息,这对将来从同一样点的树轮资料中提取更丰富的气候信息以及发掘树轮气候学的潜力具有一定意义.     

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。     

天山东部西伯利亚落叶松树轮生长对气候要素的响应分析

天山东部西伯利亚落叶松的树木年轮学研究可以看出：森林上限树轮宽度年表之间相关性较高而下限年表间相关稍低,表明下限小生境要素对树木生长干扰较大。森林上下限树轮年表中样本的总解释量（ESP）和信噪比（SNR）都比较高,说明树木中都含有较多的环境信息;但标准年表中平均敏感度（M．S．）和轮宽指数的标准差（S．D．）都是森林上限数值低于下限,这表明森林上限树木生长对环境变化响应的敏感性降低;相关分析和响应分析也发现森林下限生长的树木对气候因子的响应较为显著。就温度而言,森林上限和下限表现基本一致,树木生长多与温度负相关,其中下限树木生长与春季均温和3．6月份均温显著负相关;降水表现出一定的差别,上限树木生长与春季、夏季及年降水量有较高的负相关,而对下限树木生长影响最大的则是冬季和3—6月份降水。湿润指数与降水基本一致即上限呈负相关而下限正相关,温暖指数全为负相关,寒冷指数下限负相关显著;显然该地区森林上下限树木生长的生态模式存在着一定的差异。研究发现,冬春季节的不同水热组合则是形成树木年轮宽窄的限制因素;同时,前期生长的滞后效应对年轮形成有重要的影响。     

Climatic signals in tree ring of Picea schrenkiana along an altitudinal gradient in the central Tianshan Mountains, northwestern China

Tree-ring samples of Picea schrenkiana (Fisch. et Mey) were studied along an altitudinal gradient in the central Tianshan Mountains, and ring-width chronologies were developed for three sites at different altitudes: low-forest border (1600–1700 m a.s.l.), interior forest (2100–2200 m a.s.l.), and upper treeline (2600–2700 m a.s.l.). Annual ring-width variations were similar among the three sites but variability was greatest at the low-forest border site. The statistical characters of the chronologies showed that mean sensitivity (MS) and standard deviation (SD) decreased with increasing elevation. In other words, the response of tree growth to environmental changes decreased with increasing altitude. To understand the differing response of trees at different elevations to the environmental changes, response function analysis was used to study the relationships between tree-ring widths and mean monthly temperature and total monthly precipitation from 1961 to 2000. The results showed that precipitation was the most important factor limiting tree radial growth in the arid central Tianshan Mountains, precipitation in August of the prior growth year played an important role on tree's radial growth across the entire altitudinal gradient even at the cold, high-elevation treeline site. It is expected that with increasing altitude air temperature decreased and precipitation increased, the importance of precipitation on tree growth decreased, and the response of tree growth to environmental changes decreased, too. This conclusion may be helpful to understand and research the relationship between climatic change and tree growth in arid and semiarid area.     

Climate–growth analysis of Qilian juniper across an altitudinal gradient in the central Qilian Mountains, northwest China

In the context of global warming, it is of high importance to assess the influence of climatic change and geographic factors on the radial growth of high-elevation trees. Using tree-ring data collected from four stands of Qilian juniper (Juniperus przewalskii Kom.) across an altitudinal gradient in the central Qilian Mountains, northwest China, we compared the radial growth characteristics and climate–growth relationships at different elevations. Results indicated that there was little difference in the tree-ring parameters of the four chronologies. Correlation analyses both for unfiltered and 10-year high-passed data of monthly climatic variables and chronologies were presented to investigate the climatic forcing on tree growth, and results revealed that the correlation patterns were consistent among the four sites, especially for high-passed data. We employed the principal components analysis method to obtain the first principal component (PC1) of the four chronologies and computed the correlations between PC1 and climate factors. The PC1 correlated significantly with winter (November–January) temperature, prior August and current May temperature, and precipitation in the previous September and current January and April, indicating that tree growth in this region was mainly limited by cold winter temperature and drought in early growing season and prior growing season (prior August and September). However, the climate–growth relationships were unstable; with an increase in temperature, the sensitivity of tree growth to temperature had decreased over the past few decades. Considering the instability of the climate–growth relationships, climate reconstructions based on tree rings in the study area should be approached with more caution.     

Growth response of Sabina tibetica to climate factors along an elevation gradient in south Tibet

We examine the climate significance in tree-ring chronologies retrieved from Sabina tibetica Kom. (Tibetan juniper) at two sites ranging in elevation from 4124 to 4693 m above sea level (a.s.l.) in the Namling region, south Tibet. The study region is under the control of semi-arid plateau temperate climate. The samples were grouped into high- and low-elevation classes and standard ring-width chronologies for both classes were developed. Statistical analysis revealed a decreasing growth rate yet increasing chronology reliability with increasing elevation. Overall, correlation analyses showed that radial growth in S. tibetica at the study sites was controlled by similar climatic factors, regardless of elevation; these factors comprised early winter (November) and early summer (May–June) temperatures as well as annual precipitation (July–June). Slight differences in the correlation between tree growth along the elevation gradient and climate variables were examined. The correlations with early winter temperature varied from significantly positive at the low-elevation site to weakly positive at the high-elevation site, whereas the correlations between radial growth and early summer temperature increased from weakly negative at the low-elevation sites to strongly negative at the high-elevation sites. The abundant precipitation through the year may have masked variations in tree growth on different elevation aspects. Our results will aid future dendroclimatological studies of Namling tree rings in south Tibet and demonstrate the potential of S. tibetica Kom. for improving our understanding of environmental impacts on tree growth.