吉林老白山鱼鳞云杉树轮蓝光强度和轮宽指数与气候响应关系随海拔变化的对比

树轮数据是晚全新世古气候研究中最重要的代用指标。树轮参数各具优缺点, 蓝光强度(BI)是一种获取成本低廉的最大晚材密度(MXD)的光学替代参数, 其蓝色光反射率或强度最小值(256-BI)与相应的MXD值高度相关, 被很多的学者认为是树轮气候学研究中一个具有重要潜能的新兴参数。该研究以吉林老白山3个海拔(900、1 200和1 500 m)的鱼鳞云杉(Picea jezoensis)为例, 分析鱼鳞云杉的BI及轮宽指数(RWI)与气候因子的响应差异, 以期为BI参数在树轮气候学的进一步应用提供参考。结果表明: 不同海拔鱼鳞云杉BI或RWI对气候的响应趋势基本一致。BI与温度主要呈正相关关系, 而RWI与温度主要呈负相关关系, 其中BI与当年夏季及生长季最高温度显著正相关, 而RWI (低、中海拔)与全年平均气温、当年生长季和全年最低温度显著负相关。BI与当年夏季标准化降水蒸散指数(SPEI)显著负相关, RWI与夏季SPEI负相关关系较弱或为正相关; BI和RWI几乎相反的生长-气候关系可能是早、晚材权衡关系的体现。研究区域鱼鳞云杉的BI参数可能与年轮宽度记录不同的气候信号, 在空间尺度上对于当年夏季降水、最高温度以及SPEI的响应好于传统宽度指标。BI与主要气候因子相关关系的时间稳定性好于RWI, 因此, BI在树轮气候学的研究中具有一定的应用潜能。     

Reconstruction of disturbance history of a typical broad-leaved Pinus koraiensis forest and mechanisms of disturbance occurrence

该文依托于小兴安岭典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林9 hm2森林动态监测样地,对样地内林窗边缘主要树种红松和臭冷杉(Abies nephrolepis)进行生长释放判定分析,重建了冠层树木的干扰历史。结果表明:整体上林窗木与非林窗木的生长变化百分率变化规律基本一致,而不同林窗间生长变化百分率存在明显的差异,林窗干扰及其产生的影响存在较大的变异性。在1733–1738、1748–1752、1769–1771、1798–1801、1827–1833、1841–1844、1935–1939及1968–1973年间红松生长释放较强,其中1752、1770、1800、1830、1842、1937及1970年出现了明显的干扰峰;在1889–1904、1932–1938、1947–1973和1986–2005年间臭冷杉生长释放较强,其中1894、1934、1951、1968和1990年出现了明显的干扰峰。红松干扰存在2.0 a、3.5 a、3.8 a、7.3–7.9 a和9.1–18.2 a的显著周期,臭冷杉干扰存在3.5–3.6 a、7.5–48.8 a和65–85 a的显著周期。风干扰是典型阔叶红松林干扰释放的主要因子,异常温度也影响该地区树木生长释放事件。太阳活动通过影响局地风速、温度、降水等气候因子以及其他大尺度气候模态影响林窗动态,可能是小兴安岭典型阔叶红松林的干扰机制之一。     

凉水自然保护区红松树轮年表建立及特征年分析

以小兴安岭凉水自然保护区红松为样本,运用树木年轮学分析方法,建立了红松树轮宽度年表,并运用相关分析、单年分析探讨了其与该地区气温、降水等气候因子的关系。结果表明,小兴安岭凉水红松生长受气温和降水共同影响,且主要受生长季前冬末春初(2~4月)低温及生长季气温和降水限制:红松年表与上年6、7月份和当年2、4月份均温呈显著正相关,同时其与月最高温和最低温呈现出与月均温相关性相似的趋势,表明红松生长受生长季前及生长季气温影响较大。仅有6月份均温和最高温与红松年表呈现明显的负相关关系,当年3、6月份降水对红松生长产生明显的正影响,说明红松除受生长季气温影响外,还受6月土壤含水率的影响。6月份过高温度加速土壤蒸发、植物蒸腾,与7月相比6月份降雨明显偏少,无法弥补土壤水分损失,致使树木生长受水分胁迫从而形成窄轮。对红松生长最大年(2009年)和最小年(1921年)的单年分析也进一步验证了上述相关分析的结果。我们的发现说明,小兴安岭凉水地区红松树木生长主要受生长季及生长季前气温和降水综合影响,并受6月土壤含水率限制。     

青藏高原东北部不同降水梯度下高山林线祁连圆柏径向生长与气候关系的比较

为了了解青藏高原东北部不同降水梯度下,高山林线处的树木径向生长与气候关系是否存在差异,在青海东北部从西北到东南沿降水梯度设置3个高山林线采样点:乌兰县哈里哈图国家森林公园(HL,年降水量217 mm)、都兰县曲什岗(QS,281 mm)和同德县河北林场(HB,470 mm),运用树轮年轮学方法分析林线优势种祁连圆柏(Sabina przewalskii)的径向生长-气候关系随降水梯度的变化规律。结果表明:不同降水梯度下,降水对祁连圆柏径向生长的限制作用差异不明显,但温度对祁连圆柏径向生长的影响存在显著差异。在低降水区域(HL),冬、夏季最低气温主要限制祁连圆柏径向生长,并且在不同气候特征年中无明显变化;在中降水区域(QS),祁连圆柏的径向生长明显受冬季最低气温影响,与低降水区域相比,春、夏季最低气温对祁连圆柏径向生长的限制作用减弱,并且主要限制因子在不同气候特征年存在显著变化;在高降水区域(HB),冬、夏季最低气温对祁连圆柏径向生长的限制作用不显著,而春、秋季最低气温对祁连圆柏径向生长的抑制作用显著增加,并且主要集中在高温年和干旱年。该研究结果并未支持干旱(湿润)区高山林线树木径向生长主要由水分(温度)限制的假说,但是林线处降水量会影响树木生长与温度的关系。随着青藏高原东北部暖湿化加剧,不同地区林线处树木生长的气候限制因子可能存在复杂化趋势。     

伊春地区红松和红皮云杉径向生长对气候变化的响应

树木生长-气候关系对准确评估气候变化对森林生态系统影响、预测森林生产力与植被动态及揭示树木对气候变化的响适应策略至关重要。在全球变暖背景下,升温可能会对树木的生长产生影响,从而改变区域森林生态系统的生产力或碳储量。本研究利用生长-气候响应函数、滑动相关分析等树木年轮学方法,探讨伊春地区阔叶红松林内红松和红皮云杉径向生长的主要限制因子及两者径向生长对快速升温(1980年后)响应的异同。结果表明:1980年前红松径向生长有明显加速的趋势,红皮云杉上升趋势较弱;而1980年后红松径向生长趋势显著下降,红皮云杉则下降不明显。红皮云杉径向生长与上一年9月及当年6月平均气温显著负相关,而红松径向生长与上一年12月及当年1月、4月和6月最低气温显著正相关。1980年快速升温后,高温对两树种生长的抑制作用增强,尤其是红松。生长季末(9月)降水对红松和红皮云杉的限制作用由升温前的负相关转变为升温后的显著正相关。温度是限制红松和红皮云杉径向生长的主要气候因子,降水影响相对较弱;其中红松径向生长对气候变化的响应比红皮云杉更敏感。快速升温后,红松和红皮云杉生长-气候关系的变化可能与升温导致的暖干旱化有关。若气候变暖持续或加剧,二者径向生长的气候限制因子也将由温度转变为水分;红松和红皮云杉会出现生长衰退,尤其是红松。     

模拟降水减少对帽儿山地区兴安落叶松径向生长的影响

以2004年在小兴安岭帽儿山地区栽植的兴安落叶松(Larix gmelinii)为研究对象,在2012年,经过100%减雨、50%减雨、冬季除雪和对照4种处理,在控雨的前期(6月)和后期(8月)用微生长锥取样利用石蜡切片方法测量扩大细胞的径向长度和数量。在10月末用生长锥取样,打磨后测量成熟管胞的径向长度和数量,进而分析降水减少对兴安落叶松径向生长的影响。结果表明:在帽儿山地区,生长季温度与兴安落叶松径向生长显著正相关,降水在生长季后期为负相关。大树芯成熟管胞测定表明,3块样地综合而言,除雪组成熟管胞数量最多,其次是对照组,50%减雨组和100%减雨组成熟管胞数量最少;管胞径向长度在各个处理组之间差异不显著。但是,在3块样地中,成熟管胞数量和径向长度在相同处理间测定结果有差别,样地1的100%减雨组、50%减雨组、除雪组和对照组中成熟管胞数量随土壤湿度增加而增加,径向管胞长度差异不明显;样地2的除雪组中成熟管胞径向长度显著小于其他3个实验组,而50%减雨组、100%减雨组和对照组的成熟管胞径向长度和数量均差异不显著;样地3中4个实验组的成熟管胞数量均差异不显著,成熟管胞径向长度100%减雨组略小于其他3个实验组,这与样地3遮阴较大、土壤湿度较高有关。石蜡切片的形成层扩大细胞分析表明:在减雨处理的初期(6月份),样地3在扩大细胞的数量上,随着不同处理间土壤湿度的减小而减少。在减雨处理的后期(8月份),样地1扩大细胞的数量随着不同处理间土壤湿度的减小而减少。研究结果表明降水减少会对兴安落叶松径向生长产生影响,其影响程度取决于微环境条件的差异,且不同时期降水减少的影响也有差异。     

小兴安岭蒙古栎和黄菠萝径向生长对气候变化的响应比较

蒙古栎和黄菠萝是东北温带森林中重要的阔叶树种,探究二者对气候变化的响应关系能够为未来气候变化情境下东北阔叶林的经营、保护及恢复提供科学依据.本文在小兴安岭地区沿经度梯度设置3个采样点--海伦、铁力和伊春,运用树轮年代学方法建立了3个采样点蒙古栎和黄菠萝的标准年表,分析了其与当地气候因子的关系,揭示了蒙古栎和黄菠萝生长-气候关系的时空变异规律.结果表明: 研究区黄菠萝径向生长对生长季温度变化敏感,而蒙古栎径向生长受生长季温度和降水的共同限制作用.蒙古栎和黄菠萝对温度的响应存在差异: 春季均温升高抑制蒙古栎径向生长,而促进黄菠萝径向生长;夏季高温对蒙古栎径向生长的限制作用明显高于黄菠萝.随经度(水分)增加,蒙古栎径向生长与水分因子的关系逐渐减弱,而黄菠萝没有明显变化.树种生理特性是影响树木生长-气候关系的关键因素.1976年升温后,黄菠萝生长随温度升高而升高,但蒙古栎生长却随温度升高而呈下降趋势.升温造成的干旱胁迫可能是两树种生长响应差异及蒙古栎出现响应分异现象的重要原因.如果未来增温趋势持续或者加重,蒙古栎的生长可能会因干旱胁迫加剧而衰退,黄菠萝则不受影响或生长略微加快.