长白山东坡不同海拔长白落叶松径向生长对气候变化的响应

为了解高山林线附近树木生长对气候变化的敏感性, 选取长白山东坡火山喷发后形成的过渡性植物群落长白落叶松(又称黄花落叶松) (Larix olgensis)林为研究对象, 并建立不同海拔高度长白落叶松的3个年轮宽度年表, 研究不同生境长白落叶松径向生长对气候变化的响应, 并利用冗余分析对不同海拔的年轮指数与气候因子的关系做进一步分析。主要结果如下: (1)高海拔年轮年表的统计特征更显著, 比低海拔径向生长对气候因子的响应更加敏感; (2)高海拔径向生长主要受上年生长季前期和生长季气温的限制, 尤其是上年6月和8月气温的限制作用, 低海拔径向生长主要与降水量有关, 受当年9月降水量和当年8月帕尔默干旱指数(PDSI)的共同影响; (3)林线内树木对气候响应的敏感性强于林线外, 林线外小生境的异质性及干扰事件频发可能掩盖了树木对气候因子的敏感性, 林线下方可能是检验林线处树木生长对气候响应平均状态的最佳位置; (4)不同海拔年轮年表与气候因子的冗余分析与响应函数分析的结果基本一致, 进一步证明了冗余分析可以有效地量化树轮指数与气候因子的关系。该研究为全球变暖背景下长白山东坡长白落叶松林的管理及该区域气候重建提供了基础数据。     

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。     

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(Larixsibirica)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。     

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。     

大兴安岭山地樟子松径向生长对气候变暖的响应——以满归地区为例

基于树木年代学的理论和方法,建立了大兴安岭满归地区樟子松年轮宽度年表,分析了标准化年表与该区主要气候因子(温度和降水)之间的相关关系,揭示了气候因子对树木径向生长的影响.结果表明:当年4-8月的各月平均温度是研究区樟子松径向生长的主要限制因子;4-8月各月温度的不断升高对樟子松径向生长产生了不利影响.利用4-8月平均温度的变化模拟樟子松径向生长变异(1958 -2008年),发现随着区域气候暖干化趋势的加强,该区樟子松生长将呈现出衰退的特征.     

东北红豆杉雌雄植株径向生长对邻体竞争和气候因子的响应

通过树木年轮学方法, 研究了树木性别、大小、邻体竞争和气候因子(温度和降水)对东北红豆杉(Taxus cuspidata)径向生长的影响。研究表明, 性别和树木大小对东北红豆杉径向生长影响显著, 雄株的径向生长速率显著大于雌株(p=0.023)。东北红豆杉雌、雄植株径向生长速率均与邻体竞争强度显著负相关(p<0.05), 并且邻体竞争对雌株径向生长的负效应更大。树木气候学分析表明, 东北红豆杉雌、雄植株径向生长对气候因子的响应不同。雌株径向生长量与前一年8月、前一年10月平均温度显著负相关, 雄株径向生长量与月平均温度不显著相关。雌株径向生长量与当年1月的降水量显著负相关, 而雄株径向生长量与当年8月的降水显著负相关。     

极小种群野生植物密叶红豆杉(Taxus fuana)径向生长对气候的响应

了解树木生长对气候的响应对过去气候重建和预测其对未来气候变化的响应都至关重要。就珍稀濒危树种而言,这还会有助于对其的有效保护。在中国红豆杉属珍稀濒危植物中,密叶红豆杉（Taxus fuana）分布面积最小,野外生存压力大,属于极小种群植物。本研究运用年轮生态学方法,对西藏吉隆地区开热和吉普两地的密叶红豆杉种群进行树轮盘采样,分析了吉隆地区密叶红豆杉径向生长与温度和降水相关气候因子的相关性,旨在揭示影响密叶红豆杉生长的主要气候因子。结果表明,两个种群径向生长对温度的响应不同。开热种群密叶红豆杉径向生长与各月温度多呈显著正相关;吉普种群密叶红豆杉径向生长与各月温度的相关性较弱,且多为负相关,尤以3月份的最显著。两个种群的径向生长对降水的响应也不同。冬季休眠期（12月）的降水对开热种群密叶红豆杉径向生长呈负相关,而生长季初期（5月）和生长季末期（9月）的降水呈正相关。各月的降水对吉普种群密叶红豆杉的径向生长未表现出显著的影响。研究结果可为探讨气候变化下密叶红豆杉的适宜分布区、以及密叶红豆杉的保护和可持续管理提供参考。     

秦岭中西部油松径向生长对气候因子的响应差异研究

在气候变暖背景下,树木径向生长对气候因子的响应会随区域干湿变化而有所差异。秦岭属于气候敏感区和生态脆弱区,南北气候特征差异明显,分析气候变化背景下树木径向生长对气候因子及干旱事件的响应,对准确预测未来气候变化对树木生长的影响至关重要。为探究该地区不同干湿环境下油松对气候因子及干旱事件响应的特点及差异,共采集秦岭中西部南北坡共4个样点的油松树轮样芯,利用树木年轮生态学的方法,分析各地油松年表与气候因子之间的关系,通过计算抵抗力、恢复力、恢复弹力等指标探究树木径向生长对干旱事件的应对能力,结果表明：1)在西部和北坡的3个样点,油松径向生长主要与前一年7—9月、当年5—7月的气温呈显著负相关,与当年5月降水呈显著正相关,在中部南坡油松径向生长主要与当年2—4月、9月气温呈显著正相关,与当年4月降水呈显著负相关;2)生长季气温升高所引发的水分亏缺,是研究区西部和北坡油松径向生长受限制的主要原因,且中部南坡油松生长受气温和干旱因子的制约要明显弱于其它3个样点;3)西部北坡油松对干旱的抵抗能力、恢复能力及恢复弹力均弱于西部南坡及中部北坡油松。在未来对研究区树木的管理与保护工作中,应更加关注西部北坡...     

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。     

滇西北白马雪山高山松(Pinus densata)径向生长对气候因子的响应

滇西北是我国西南地区气候变化最为显著的地区之一，过去几十年来气候呈现快速变暖趋势。高山松(Pinus densata)是该地区主要的针叶树种，研究高山松径向生长对气候因子的响应，有助于深入认识该地区亚高山针叶林对气候变化的适应能力。在滇西北白马雪山1 hm²永久性样地内采集了161棵高山松树木样芯(322个),运用传统树木年轮学原理及方法，建立高山松年轮宽度差值年表，分析年表与样地附近气象站1957—2020年气候因子的相关性。结果表明：1)高山松的径向生长与冬季及春季(前一年11月至当年4月)温度呈正相关关系，与当年5月份最高温度和平均温度呈负相关；2)高山松径向生长与当年4—6月降水量显著正相关，与5月相对湿度呈正相关，与5—8月标准化降水蒸散指数(SPEI6)呈正相关；3)滑动相关分析表明，白马雪山高山松径向生长-气候关系不稳定，冬季温度对高山松生长的限制作用在减弱，说明冬季低温限制在一定程度上解除；而夏秋季温度对高山松径向生长的相关性由弱的负相关转为近年来的显著正相关；对夏季相对湿度和标准化降水蒸散指数的敏感性降低。研究结果可为探讨气候变化下高山松自然林的...     

Altitudinal trends in climate change result in radial growth variation of Pinus yunnanensis at an arid-hot valley of southwest China

Climate change has already had observable impact on the biophysical environment, and lead to the different sensitivity of vegetation to climate factors on spatio-temporal scale. Therefore, understanding how the radial growth respond to climate at different spatio-temporal scales is crucial to recognize forest growth dynamic and make scientific management decisions under the background of climatic change. In the present study, the tree ring of Pinus yunnanensis at six altitudes gradients between 1300 m and 2500 m from a typical arid-hot valley in Jinsha River, were collected. We analyzed the relationship between radial growth and climate at different altitudes, and the sensitivity of growth to climatic factors over time. The results showed that the mean width of tree rings decreased as the altitude increasing. The relationship between climatic factors and radial growth at low or high altitudes was different with that at mid altitudes. Radial growth was negatively correlated to the temperatures from February to July at both low altitudes (1300–1500 m) and at high altitudes (2200–2500 m), but positively correlated to the temperatures in October of the previous year to April at mid altitudes (1700–1900 m). Precipitation in October of the previous year, May, and June in growing year had a positive effect on radial growth at all altitudes. Temperature and precipitation in the previous year showed a time-lag effect on radial growth. A moving correlation analysis of the tree ring index and climate variables showed that the limiting factors for tree growth at different altitudes varied over time. The influence of drought on the tree growth increased gradually as the climate warming. In future research, evaluating the dynamic relationship between vegetation growth and climate warming at spatio--temporal scale will be particularly important to guide forest management.     

Growth response of Abies georgei to climate increases with elevation in the central Hengduan Mountains,southwestern China

Climatic harshness is expected to increase at higher elevations; however, elevational trends of tree radial growth response of high-elevation forests to climate change need to be investigated at different locations because of existing local variability in site-specific climatic conditions. We developed tree-ring width chronologies of Yunnan fir (Abies georgei) along elevation gradients at two sites in the central Hengduan Mountains (HM). High-elevation forests of A. georgei showed growth synchronicity and common growth signals along elevation gradients, indicating a common climatic forcing, although tree radial growth rates decreased with increasing elevation. Radial growth of Yunnan fir showed positive correlations with summer temperatures and February precipitation and moisture availability, but were negatively correlated with spring temperatures. The strongest positive relationship indicated summer (July) mean and minimum temperatures are the most important growth determining climatic factors for tree radial growth in the cold environment of HM, and this relationship revealed a clear elevational trend with stronger correlations at higher altitudes. In contrast, tree radial growth was negatively correlated with June precipitation and moisture availability. The whole study period 1954–2015 was split in two sub-periods of equal length. Comparing the early sub-period (1954–1984) to the later sub-period (1985–2015), tree growth response to the summer temperatures strongly increased, while it became weaker to June precipitation and moisture availability. High-elevation Yunnan fir forests in the HM currently benefit from elevated growing season temperatures under humid summer conditions. However, increasing temperatures may induce drought stress on tree radial growth if the observed decreasing trend in humidity and precipitation continues.     

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。     

芦芽山阳坡不同海拔华北落叶松径向生长对气候变化的响应

为研究树木生长对气候变化的响应状况,选取芦芽山阳坡的3个海拔高度建立了华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)的树轮宽度年表。年表的统计参数表明,3条年表均为研究气候信息的可靠资料。结果表明,芦芽山阳坡华北落叶松的径向生长和生长与气候的关系均具有海拔差异,中海拔(2440 m)和高海拔(2540 m)的华北落叶松具有相似年际生长变化,而二者均与低海拔(2330 m)华北落叶松的年际生长不同。低海拔华北落叶松的生长与4月平均气温和上一年11月降水量显著负相关,而中海拔和高海拔的生长均与上一年10月平均气温和6月降水量显著负相关。通过年表与气候因子之间的滑动相关分析发现,3个海拔高度华北落叶松生长与气候因子的关系均不稳定,生长与气温条件之间的显著相关关系是随着气温升高而出现的。气温的升高引起了华北落叶松生长与气温因子关系的海拔差异,以及径向生长的海拔差异。这一结果对于气候变化对植被垂直梯度影响的研究具有一定参考价值。     

北亚热带马尾松年轮宽度与NDVI的关系

北亚热带地处暖温带向亚热带的过渡地区,对环境变化较为敏感。因此,研究北亚热带马尾松年轮宽度与森林NDVI的关系对于揭示陆地生态系统对全球气候变化的响应具有重要意义。以马尾松自然分布北界的南郑县和河南省鸡公山自然保护区为研究地点,利用北亚热带马尾松年轮宽度指数和1982-2006年逐月NOAA/AVHRR的归一化植被指数(NDVI)数据及气候数据,在分析年轮宽度及NDVI与气候因子关系的基础上,重点讨论了北亚热带马尾松径向生长与NDVI之间的关系。结果表明:北亚热带NDVI受水热条件的共同控制,其中与月均温相关性较强,且以正相关为主,与月降水量和干旱度指数多负相关;马尾松的径向生长与上一生长季的温度呈正相关,降水和干旱度指数为负相关,当年生长季内的温度和降水以促进作用为主,而与干旱度指数的关系在两地区内相反;南郑县和鸡公山地区年轮宽度与NDVI年值之间关系均不显著(P>0.05)。单月来讲,南郑县3、4、12月NDVI值与年表显著相关,鸡公山地区9月份的NDVI值与差值年表RES相关性最大;南郑县树木生长受温度影响最大,而鸡公山地区受温度和降水的综合作用。因此,在北亚热带地区,长时间序列的年轮宽度数据并不能很好反应NDVI的长期变化,利用树轮宽度指数来重建北亚热带地区NDVI需要进一步研究。     

Significant Mean and Extreme Climate Sensitivity of Norway Spruce and Silver Fir at Mid-Elevation Mesic Sites in the Alps

Climate forcing is the major abiotic driver for forest ecosystem functioning and thus significantly affects the role of forests within the global carbon cycle and related ecosystem services. Annual radial increments of trees are probably the most valuable source of information to link tree growth and climate at long-term time scales, and have been used in a wide variety of investigations worldwide. However, especially in mountainous areas, tree-ring studies have focused on extreme environments where the climate sensitivity is perhaps greatest but are necessarily a biased representation of the forests within a region. We used tree-ring analyses to study two of the most important tree species growing in the Alps: Norway spruce (Picea abies) and silver fir (Abies alba). We developed tree-ring chronologies from 13 mesic mid-elevation sites (203 trees) and then compared them to monthly temperature and precipitation data for the period 1846–1995. Correlation functions, principal component analysis and fuzzy C-means clustering were applied to 1) assess the climate/growth relationships and their stationarity and consistency over time, and 2) extract common modes of variability in the species responses to mean and extreme climate variability. Our results highlight a clear, time-stable, and species-specific response to mean climate conditions. However, during the previous-year''s growing season, which shows the strongest correlations, the primary difference between species is in their response to extreme events, not mean conditions. Mesic sites at mid-altitude are commonly underrepresented in tree-ring research; we showed that strong climatic controls of growth may exist even in those areas. Extreme climatic events may play a key role in defining the species-specific responses on climatic sensitivity and, with a global change perspective, specific divergent responses are likely to occur even where current conditions are less limited.     

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。     

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。     

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.