樟子松树轮δ13C的年内变化特征及其对气候要素的响应

对大兴安岭北部两株樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)树轮样品的年内稳定碳同位素比率(δ13C)进行测定,结果表明:樟子松树轮年内δ13C值在不同生长阶段总体表现出每年生长季中期最高、早期次之、晚期最低的变化特征.δ13C的年内变化趋势在幼龄期至速生期变化剧烈,成熟期至衰老期相对平缓.从幼龄期至衰老期的整个生长阶段,同时期年内δ13C的变动幅度基本为晚材大于早材.幼龄期年内晚材的δ13C一直明显高于早材,而成熟期年内早晚材δ13C的差别逐渐减小,至衰老期年内晚材δ13C已低于早材且无显著差别.树轮δ13C的年内变化主要体现在生长季中后期,即早晚材之间的过渡段至晚材.年内不同时段的d13C序列与同时段的宽度去除生长趋势序列(去趋势序列)之间的相关性随生长季节的推移而逐渐降低.当年早材宽度与前一年晚材宽度显著正相关,当年早材δ13C序列与前一年晚材宽度和当年早材宽度的去趋势合并序列呈现较显著的负相关性,与前一年晚材δ13C序列或宽度去趋势序列之间均未表现出显著的相关性.分析结果表明:早材的形成很可能来源于前一年光合作用的产物,在利用树轮年内不同材质宽度或δ13C序列进行气候环境重建时需要考虑这一点.年内早材、过渡段和晚材三个时段的δ13C分别对应于4月下旬至6月中旬土壤湿度较大、温度上升较快的时期,6月下旬至7月中旬降水增加、温度达到最高而相对湿度降低的时期,以及7月下旬至9月中旬降水增加、温度下降而相对湿度较大的时期.     

浓度倍增对城市油松抗氧化酶活性的影响

利用OTC（开顶箱）法模拟未来CO₂浓度,于CO₂倍增浓度（700 μmol·mol^-1）和正常空气CO₂浓度(≈350 μmol·mol^-1）条件下,测定了沈阳市区油松（Pinus tabulaeformis）针叶超氧自由基（O^·₂）产生速率、过氧化氢（H₂O₂）含量、超氧化物歧化酶（SOD）与抗坏血酸-谷胱甘肽循环（ASA-GSH cycle）主要酶活性动态变化,探讨高浓度CO₂对油松抗氧化酶活性的影响。结果表明：在短期(60 d)内CO₂浓度倍增使油松超氧自由基（O₂^·）产生速率与过氧化氢（H₂O₂）含量减少,而SOD、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、谷胱甘肽还原酶（GR）活性升高;植株抗氧化能力增强,对活性氧清除能力提高;但长期（70 d以上）CO₂浓度倍增处理则可能使试验结果发生逆转。     

大兴安岭林区南、北部天然樟子松生长对气候变化的响应差异

利用树木年代学方法,建立大兴安岭林区南、北部樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)年轮宽度年表,探讨樟子松径向生长对气候变化的响应差异。结果表明,南部(阿尔山、海拉尔)树轮宽度主要与当年4—9月的平均标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)极显著正相关(r=0.639,P0.01),而北部(漠河、塔河)树轮宽度主要与同时期的平均最低温极显著正相关(r=0.488,P0.01)。说明南部樟子松径向生长主要受当年4—9月的水分限制,北部主要受同期平均最低温调控。两个地区树木生长对降水的响应一致,对当年4—9月(6月除外)的温度响应相反。近几十年来随着温度显著升高(P0.01),南部树木生长对4—9月平均最高温的负响应不断增强,而北部树木对同时段平均最低温的正响应更加明显。同时,南部樟子松生长量快速下降(r=0.612,P0.001),而北部生长量显著增加(r=0.474,P0.001)。研究发现,高温加剧干旱胁迫是南部樟子松生长量下降的主要原因,而北部樟子松生长量增加是受到4—9月平均最低温和降水量的相互作用。如果持续变暖,未来樟子松分布区可能北移。     

近30年快速升温对两种典型小地形上兴安落叶松径向生长的影响

沟谷和低海拔坡地是大兴安岭地区典型的微地形,这2种微地形的冻土对全球变暖极为敏感.本文在内蒙古大兴安岭北部地区进行树木年轮采样,建立了树轮宽度年表,对比2种小地形上兴安落叶松径向生长对近30年快速升温响应的差异.结果表明: 汗马和莫尔道嘎采样点分别在2000和1980年左右出现树木径向生长与温度的分异现象,之后树木的生长均为沟谷湿地大于山坡立地.1984—2008年2种地形年表t检验均达到显著水平,年表间欧氏距离在1980年以后为0.937～2.742,远大于平均值(0.809～1.304).快速升温使得兴安落叶松径向生长对水热条件的响应发生改变,山坡上兴安落叶松主要受温度限制生长减慢,而沟谷冻土退化中兴安落叶松在短期内生长加快.随着气候变暖,兴安落叶松将经历一个受温度调控的复杂的环境——生长胁迫与气候响应模式,如果气候持续变暖,冻土退化,兴安落叶松可能在我国境内消失.     

沈阳福陵油松年轮对全球性气温波动的响应

研究了沈阳福陵油松年轮宽度变化与沈阳地区以气温为主的气候因子和1880年以来的全球气温、全球陆地和海洋温度以及北半球气温等温度变化的关系.结果表明:沈阳油松年轮宽度与全球气温变化、全球陆地和海洋温度变化和北半球气温变化有一定的相关性,而且3个大空间尺度的温度波动和沈阳当地气温对油松年轮宽度的影响较一致:冬季12、1月的气温和春季4、5月的气温对油松生长影响显著(P<0.05).油松年轮宽度和3个大尺度温度序列存在3～8年公共准周期变化,其19.3年和23.2年准周期可与3个大尺度温度变化均含有的20.8年的准周期对应.说明沈阳油松年轮宽度与不同尺度的温度波动呈正相关,升温变化在过去大部分时期对沈阳油松年轮生长存在积极的影响.     

沈阳市区古油松年轮宽度年表的建立

以沈阳城区昭陵古油松为样本,建立了古油松标准化年表、差值年表和自回归年表. 结果表明,年表与沈阳1月和4月的极端最低气温显著相关;与2月的降水量、年均水汽压分别为显著和极显著相关,年表对4、5、9和10月的水汽压响应较强,且均与自回归年表显著相关.年表与相对湿度的年指标,4、5、6、9、10和11月月指标的相关性较高,其中与年值和5月值分别为显著相关（差值年表除外）和极显著相关.蒸发与油松的生长在全年和绝大部分月份呈负相关,其中5月最明显,而1月的蒸发量与油松年表呈正相关.年表的窄化突变佐证了1 700年以来32次历史资料记录的主要旱灾年.沈阳地区的油松生长也受全球或半球尺度温度波动的影响.3种年表对以往太阳黑子的变化和地磁的活动呈现明显负相关,其中与太阳黑子活动存在显著的11年、23年和50年左右的公共周期,与地磁指标在10.5年、20年和45年左右存在共同的周期变化.     

沈阳清墓木质葬具的树种鉴定及生态环境的指示潜力

古墓葬器所用木材是我们了解当时植被、气候以及社会状况的重要材料。本文利用木材解剖学和树木年代学方法,对沈阳浑南水家村墓葬群出土的木质葬具进行树种识别与树木年轮定年研究。结果表明: 16个木质葬具样本中有7个为松科松属油松木材,有8个为松科落叶松属木材,很可能为长白落叶松,有1个为槭树科槭树属木材。这些树种至今在辽宁地区仍广泛分布,说明该地区森林结构(树种组成)相对稳定,在一定程度上反映了当时气候与现在相似。也表明清代盛京(今沈阳)地区平民墓葬木质葬具所用木材存在区域性的植物地理特征,并反映出当时的生产力发展水平,即均是低成本、易获得的乡土树种,且这些木材以针叶树为主,也有少量阔叶树。这些木材很可能来源于沈阳当地或辽东山区森林,浑河水道是木材运至沈阳的重要途径。部分油松和落叶松葬具木材可以较好地交叉定年,确定树木生长年代在1680s—1770s(清朝早期至中期)。这些样本的年轮宽度变化具有较好的一致性和较高的气候敏感度,反映出区域气候环境的一致性。这些木质葬具对清朝早期至中期的气候条件具有一定的指示潜力。     

暖干化加剧东北半干旱地区油松人工林径向生长的水分限制

相较天然林,人工林生态系统对全球性气候变化更敏感。本文利用树木年代学方法,以东北半干旱地区油松人工林为对象建立油松年轮宽度年表,研究油松生长的动态变化及其径向生长与气象因子的相关关系,探讨升温对油松生长及分布的影响。结果表明: 研究区油松年轮宽度主要与生长季5—7月的平均温度呈显著负相关,与生长季早期4月和生长季5—7月的平均降水量和PDSI呈显著正相关,水分可利用性是限制研究区油松径向生长的主要因子。自西南向东北随着年降水量增加,各样点油松径向生长对年均温的敏感性增强,与年降水量的相关关系由显著正相关转变为负相关,说明偏干旱的西南部地区油松生长受水分限制更严重。气候变暖导致的干旱胁迫使得研究区西南部的部分人工林油松生长呈衰退状态。随着暖干化的持续,研究区油松分布边界将发生局地收缩,适宜生长的边界将向北移动。     

樟子松树轮不同组分的稳定碳同位素分析

对大兴安岭北部樟子松树轮中的全木、综纤维素和α纤维素3种组分按早晚材分别测定稳定碳同位素(δ¹³C)值,分析比较早晚材两种材质的3种组分δ¹³C值差异,探讨其对气候环境变化的响应。结果表明:从组分来看,樟子松树轮综纤维素的δ¹³C指标更接近于α纤维素;从材质来看,樟子松树轮晚材不同组分的稳定碳同位素信号对气候环境变化响应的一致性和敏感程度要大于早材。樟子松树轮晚材的综纤维素δ¹³C指标是研究过去气候或环境变化的理想载体,而α纤维素在提取过程中很可能丢失了部分气候信息。     

大兴安岭北部樟子松树轮δ13C的高向变化及其与树轮宽度的关系

通过对大兴安岭北部樟子松树轮样品高向的年轮宽度和稳定碳同位素比率(δ¹³C)进行测定,分析了高向上δ¹³C的变化特征及其与年轮宽度的关系.结果表明： 在木质部全轮、早材和树皮内皮3种成分中,样品高向δ¹³C均呈现由顶部至基部先显著增加,在冠层底部达到最大值,再向下迅速减少至谷值的变化趋势.早晚材平均宽度比由基部至顶部增大.高向上δ¹³C年均值序列与轮宽年均值序列呈现较为明显的反向对应关系,与早晚材宽度比年均值序列呈现在冠层以上较为一致的变化趋势.样本高向上年轮宽度序列及δ¹³C序列均存在不同程度的显著差异,δ¹³C值的高向变化与年际变化基本处于同一量级.树体高向δ¹³C序列逐年变化趋势基本一致,同一高度盘的δ¹³C序列与年轮宽度序列基本呈负相关,但不同高度的显著性有所差异.