六盘山地区油松树轮宽度年表与多尺度标准化降水指数的关系

研究利用在六盘山地区采集的油松树轮样芯建立树轮宽度标准年表(STD),分别与不同长度时间单元(月、半月、旬)和多时间尺度的标准化降水指数(SPIn)序列进行相关性分析。油松标准年表与不同长度时间单元SPI的相关结果显示,较小的时间单元会使相关性表达更加精确,而时间单元过小则会因为数据波动性增大而导致相关关系弱化。因此,相较于月和旬,半月是相关性分析更为合适的时间单元长度。油松标准年表与多时间尺度SPI的相关结果显示,SPI多时间尺度的特性有助于揭示油松径向生长对不同时间尺度水分状况的响应特征,且油松在不同生长时期对于不同时间尺度水分状况具有相异的响应机制。在温度较低(0℃)的冬季,短时间内的降水并不利于树木生长,而长时间良好的水分储备会为树木生长季需水提供保障;在生长季前期,长时间良好的水分状况比短期内的降水更有利于树木的生长;在生长季,补给性水分和土壤水分都对树木生长起着至关重要的作用。     

树轮木质素甲氧基稳定氢同位素比率测定方法研究进展

在森林树木合成的有机化合物中,氢元素(H)主要源于大汽水,经植物光合与生理代谢参与生物地球化学循环。近年来,树轮木质素甲氧基稳定氢同位素比率(δ²H_LM)作为新的古气候和古环境研究的代用指标,重建了多个地区的降水稳定同位素比率及气候变化信息,展现了其特有的优势。本文综述了现有树轮δ²H_LM测定的详细分析方法和基本原理,从树轮木质素含量、单体组成等方面对树轮δ²H_LM测定方法的稳定性和有效性进行评价,阐述了树轮木质素甲氧基稳定同位素指标现有研究成果。中纬度地区森林树轮δ²H_LM在记录气温变化和降水稳定同位素变化等方面有着巨大的潜力。但是树轮δ²H_LM的研究尚处于起步阶段,主要表现为: 1) 研究区局限于北半球中纬度地区,研究对象局限于针叶树种;2) 高分辨率树轮δ²H_LM研究有待开展,以弥补硝化纤维稳定氢同位素记录的局限;3) 树轮δ²H_LM在植物生理和森林生态研究方面的潜力有待开发。     

亚洲树轮平均敏感度分布特征及其影响因素

树轮敏感度是指示树轮对气候变化敏感程度的重要统计参数,研究大尺度树木敏感度的分布特征及其影响因素有助于理解树木生长和气候的相互关系.本文使用来自国际树轮库(ITRDB)的573条树轮宽度记录,研究亚洲树轮敏感度的分布特征及可能的影响因素.结果表明: 在干旱地区和温度较低的区域,树木的平均敏感度更高,降水对敏感度的影响强于温度.平均敏感度随海拔的上升表现出下降-上升-下降的波动变化.这种波动与降水随着海拔表现的上升-下降-上升的变化相吻合,说明海拔变化导致的降水改变可能是导致平均敏感度变化的重要因素之一.不同树种生理性状的差异导致其敏感度差异较大,祁连圆柏、西藏白皮松等阳生树种由于耐旱性而具有更高的敏感度,而阴生树种如云杉属和冷杉属则敏感度较低;老龄树可能具有更高的敏感度.     

天目山柳杉树轮δ13C年序列差异

对天目山3株柳杉树轮δ¹³C年序列分别进行了测定,分析了柳杉树轮δ¹³C年序列变化的异同及其原因.结果表明,在1837～1982年的共同时段,3个树轮δ¹³C年序列彼此间相关系数为：r₁₂=0.47,r₁₃=0.65,r₂₃=0.52 (n=146),都通过了显著性水平α=0.001的信度检验.用多项式拟合法去除原δ¹³C年序列中的高频变化后,所得3个低频序列间高度正相关;原δ¹³C年序列与拟合序列的差值序列即高频序列间也显著正相关,相关系数均达到0.79～0.99,说明气候因素引起树轮δ¹³C年序列的高频变化及大气CO₂浓度引起的低频变化对不同的柳杉个体是共同的.3株树轮δ¹³C年序列间的差异主要是树木立地处局部环境条件的不同所造成的,但是局部环境条件所引起的树轮δ¹³C年序列间的个性差异对其共性变化影响较小.所以,3个树轮δ¹³C年序列间的个性差异,并不影响树轮δ¹³C年作为气候变化研究代用资料的适宜性及重建历史气候结果的可靠性与一致性.     

湖北神农架巴山冷杉径向生长对气候的响应

利用湖北神农架巴山冷杉树轮宽度标准年表,研究其径向生长对气候要素(月平均气温和月降水量)和生长期其他参数(活动积温、持续天数、初日和终日)的响应.结果表明:神农架地区巴山冷杉径向生长与当年2、4和9月平均气温呈显著正相关,与上年和当年9月降水量呈显著负相关,与上年12月降水量呈显著负相关.巴山冷杉径向生长与生长期活动积温和持续天数呈正相关,且与以9.0℃为阈值定义的活动积温和持续天数的相关最高.其生长期从5月下旬开始,到9月中旬结束,大约120 d.树轮宽度标准年表与以9.0和9.3℃定义的生长期初日和终日序列相关最高,相关系数分别为-0.25(接近0.05显著性水平)和0.33(P<0.05),所以9.0℃是其进行光合作用的敏感温度.生长期开始得早或结束得晚,即生长期延长,均有利于巴山冷杉的生长.与我国气候突变年(1978年)前相比,1978年以后神农架地区气温开始上升,生长期活动积温和持续天数开始增加,生长期初日提前,终日延迟,使得生长期延长,进而促进了巴山冷杉的径向生长.     

长白山过渡带红松和鱼鳞云杉径向生长对气候因子的响应

利用树轮生态学方法, 研究了长白山阔叶红松林和暗针叶林过渡带优势树种红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)的生长特征及其与气候因子的关系, 以期揭示气候响应关系的种间差异性。结果表明, 红松和鱼鳞云杉年平均径向生长量与生理年龄显著相关, 红松先于鱼鳞云杉达到最大年生长量, 且红松年平均生长速率显著高于鱼鳞云杉(p < 0.001); 红松和鱼鳞云杉对气候的响应存在差异, 红松与7月份的月平均温度和降水显著正相关, 而鱼鳞云杉与5月平均温度显著正相关, 与5月降水显著负相关。响应面分析进一步证实, 红松生长主要与生长季温度和降水相关, 而生长季初期的降水是限制鱼鳞云杉生长的主要原因。全球变暖有利于红松径向生长, 红松种群有向高海拔上升的可能。     

柴达木盆地东缘山地祁连圆柏林上限树木径向生长与气候要素的关系

利用柴达木盆地东缘山地祁连圆柏林上限6个样点树轮宽度资料建立了标准年表,通过聚类分析发现,样点间树木径向生长具有不同的亲疏关系.其中,北部两个样点之间有较高的一致性,而中、南部4个样点之间有较高的一致性.气候要素对两类样点树木径向生长的影响不同.其中,北部两个样点树木径向生长与当年6月降水变化呈正相关,中、南部4个样点树木径向生长与前一年11月及当年7月温度变化呈正相关.     

环境因素对天目山柳杉树轮δ13C方位分布的影响

应用方差分析、经验正交函数、合成分析,研究了天目山柳杉（Cryptomeria fortunei）树轮中δ^13C随方位的分布特征。应用相关分析探讨了这种分布特征的年际差异与环境因素的关系。结果表明：树轮δ^13C值有显著方位差异和年际变化,不同方位的差异可以用4个基本角分布型表示,其中一型表示各方位δ^13C比多年平均值偏大,其中北（N）、西（W）、西南（SW）、南（S）较平均值偏大约0.5,而其余4个方位偏大不到0.2;二型各方位也较多年平均值偏大,但各方位差异不大,除N方位较小外,其余均在0.2-0.4之间。三型为各方位δ^13C较平均状况偏小,其中西北（NW）、东北（NE）方位约偏小0.4,其余方位偏小0.2-0.3。四型表现为NE、东（E）、东南（SE）与平均状况一致,西北(NW)方位较平均状况偏大约0.1,N方位偏小0.2,其余3个方位则偏小约0.3。而其年际变化既可用这4个角分布型的更替表示,也可以用第一、二主成分表示。δ^13C的第一主成分与前一年8-12月降水量负相关,与当年1-3月降水正相关。第二主成分与前一年8月至当年1月的6个月平均气温正相关。不同的角分布型与不同的气候状态相联系。一型出现的有利气候条件是R8-12少、R1-3多、T3-7低并且T8-1高;二型出现的有利气候条件是R8-12少、R1-3多、T3-7低并且T8-1低;三型出现的有利气候条件是：R8-12多、R1-3少、T3-7高并且T8-1高;四型出现的有利气候条件是：R8-12多、R1-3少、T3-7高并且T8-1低。可见角分布型的差异可能包含着环境变化的信息,因此同时利用树轮整体平均δ^13C值的序列和角分布型序列来重建历史气候,可以得到更多的历史气候变化信息。     

小五台山青杨雌雄植株树轮生长特性及其对气候变化的响应差异

近年来逆境导致植物雌雄幼苗的生长出现差异被许多控制实验所证实,而有关气候变化对雌雄异株植物成树生长的潜在影响尚未引起人们广泛的关注。为进一步揭示气候变化对雌雄植株树木径向和密度生长的不同影响,该文通过树轮生态学的研究方法,选择小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群为研究对象,对青杨雌雄植株近30年(1982–2011)的树轮生长特性及其与气候的相关性进行了分析。结果显示:1)在近30年当地气温不断升高的气候条件下,雌株的年轮最大密度和晚材平均密度均高于雄株(p0.05),但雌雄植株的径向生长无显著差异;2)雌雄植株年轮最大密度和宽度差值年表的变化趋势具有一致性,但在年轮最大密度差值年表的变化上雄株波动幅度大于雌株;3)青杨雌雄植株年轮密度差值年表对温度响应的月份明显不同。雌株年轮最大密度与当年8月的月平均最高气温显著正相关,而雄株年轮最大密度与当年1月和4月的气温负相关;4)生长季前的气候变化对青杨雌雄植株的径向生长均有明显的限制作用。此外,当年6月的高温对于早材生长的限制作用特别明显。上述结果表明,雌雄异株植物在树木年轮生长方面对全球气候变暖可能具有不同的响应机制,雌株比雄株更侧重于密度生长。     

Gender-specific characteristics of tree-ring growth and differential responses to climate change in the dioecious tree Populus cathayana in Xiaowutai Mountains,China

近年来逆境导致植物雌雄幼苗的生长出现差异被许多控制实验所证实, 而有关气候变化对雌雄异株植物成树生长的潜在影响尚未引起人们广泛的关注。为进一步揭示气候变化对雌雄植株树木径向和密度生长的不同影响, 该文通过树轮生态学的研究方法, 选择小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群为研究对象, 对青杨雌雄植株近30年(1982-2011)的树轮生长特性及其与气候的相关性进行了分析。结果显示: 1)在近30年当地气温不断升高的气候条件下, 雌株的年轮最大密度和晚材平均密度均高于雄株(p < 0.05), 但雌雄植株的径向生长无显著差异; 2)雌雄植株年轮最大密度和宽度差值年表的变化趋势具有一致性, 但在年轮最大密度差值年表的变化上雄株波动幅度大于雌株; 3)青杨雌雄植株年轮密度差值年表对温度响应的月份明显不同。雌株年轮最大密度与当年8月的月平均最高气温显著正相关, 而雄株年轮最大密度与当年1月和4月的气温负相关; 4)生长季前的气候变化对青杨雌雄植株的径向生长均有明显的限制作用。此外, 当年6月的高温对于早材生长的限制作用特别明显。上述结果表明, 雌雄异株植物在树木年轮生长方面对全球气候变暖可能具有不同的响应机制, 雌株比雄株更侧重于密度生长。