树木年轮宽度与气候变化关系研究进展

 树木的生长和立地环境密切相关并受多种气候因子的影响。树木年轮宽度的增加与温度、降水、太阳辐射、CO2浓度等气候因子有着复杂的相关关系。在干旱或半干旱地区,温度是限制树木生长的重要气候因子。生长季开始时最低温度的升高有利于延长生长季,与年轮宽度正相关;但是当生长季温度过高时,即使降水非常充裕,当年也只能形成窄年轮。生长季的温度过高则会加快土壤蒸发失水量并提高蒸汽压差,使土壤水分不足而不利于树木生长,因而生长季的高温多表现为与年轮宽度的负相关。生长期内降水量与树木的径向生长也成正相关,但当生长季的降水量充足或过多时,降水对树木径向生长不相关或负相关。受温度和降水共同调控的土壤湿度是树木径向生长的主要限制因子,良好的水分状况对树木生长起决定性作用。某一地区的太阳辐射能量高常会导致高温少雨,故高强度的太阳辐射使表土的湿度降低而不利于树木的径向生长。而在受季风影响的地区,树木年轮宽度的增加与当年雨季的气候变化关系不大。当年季风到来之前的气候（温度和降水）是树木生长的主要限制因子。有关CO2浓度的升高对树木生长的影响,研究的结果很不一致。一些温室实验及田间控制实验证明,CO2浓度的升高能对短命的一年生草本植物和植物幼苗产生“施肥效应”,并有利于其生长;还有些研究证明CO2浓度的升高能使高海拔地带的树木年轮宽度增加;但也有些研究认为CO2浓度的升高对生长在自然条件下的自然植被影响不大。近年来,有关树木径向生长和气候变化的研究越来越引起人们的关注,相关研究也取得了较大的进展。这些研究在帮助人们了解和研究古气候变化对森林植被的影响,以及预测未来全球变化对陆地生态系统的影响等方面有重要的理论和现实意义。综述了气候变化对树木年轮宽度影响的研究进展和应用,并概述了研究方法和发展前景,希望能加快和拓宽这一领域的发展。     

树轮与交叉定年

树木的生长主要包括径向的生长（长宽）和纵向的生长（长高）。树木的生长除受内部因素的控制外,也受外部环境条件的制约。在具有显著季节变化的温带和寒带地区,树木一般每年都存在周期性的生长变化。春天,紧挨着木质部外面的形成层细胞开始分裂,向内形成木质部细胞,分裂后的细胞大而壁厚,颜色鲜嫩,被称为早材.也叫春材;以后细胞生长减慢,壁更厚,     

山西省长治市过去150年森林的生长抑制和释放历史

森林生长与气候变化有着紧密的关系,在全球变暖情形下了解树木的干扰历史对准确预测森林生长的变化具有促进作用。本文选择山西黄土高原东南部长治地区保存较好的一个油松(Pinus tabuliformis)和两个白皮松(Pinus bungeana)森林为研究对象,利用树木年轮学方法分析了其干扰历史。结果表明:黎城县、平顺县和屯留县研究地点中年龄最老的树木分别有227、185、102a;通过计算树木径向生长的变化幅度,发现该地区在过去150年中发生了3次大的生长抑制事件(分别发生在1873—1877、1925—1930和1994—1997年期间)和5次大的生长释放事件(分别发生在1867—1871、1878—1884、1930—1935、1980—1985和1999—2004年期间)。树木径向生长与气象观测资料的相关分析显示,该地区森林生长在年际尺度上主要与6月份温度呈负相关而与4—5月份水分条件呈正相关,揭示了由降水减少或高温下水分蒸散所带来的极端干旱事件是导致森林抑制现象的主要原因。这些森林历史研究结果对区域林业管理具有实践意义,营林建设更宜选择在森林生长释放时期;经历多次干扰而存留下来的老龄树具有较强的抗干扰能力和丰富的历史信息,加强对老龄树的鉴定与针对性保护可有效维护区域森林生态服务功能。     

贡嘎山亚高山森林自然演替特征与模拟

通过对贡嘎山典型天然林样地动态的调查和群落结构的研究,基本掌握了青藏高原东部亚高山森林植被的演替特征和过程,在自然生态竞争条件下,树木的种源通过扩散,就地下种和萌发新技产生的幼苗只有极少数能够生长成大树,在树木繁育过程中,光照,水分,温度和养分竞争是决定性条件,山地灾变干扰对森林的更新也具有重要作用,提出的贡嗄山森林演替模型（GFSM）在树木个体生命史模型的基础上重现了群落的演替动态,特别是将土壤形成与树木演变结合起来,采用随机过程模拟气候波动及单木生长死亡的不确定性,揭示了亚高山天然条件下的森林个体与群落的行动态,对于解决天然林更新与保护提供了系统的分析预测技术与理论。     

黑河流域树木液流秋末冬初的峰值现象

应用3套综合环境观测系统,分别布设在黑河上游祁连山区、中游绿洲边缘和下游荒漠河岸林系统,对青海云杉、樟子松、二白杨、白榆、沙枣和胡杨液流量进行了长期观测,最长观测时间为2 0 0 2年夏季到2 0 0 5年初。观测结果表明,不管是常绿树种还是落叶树种,树木液流量均会在秋末冬初出现一个峰值,而此时中下游地区的峰值大于夏季。出现这个峰值的时间,正是当地落叶树种的落叶期,也是生长季节向非生长季节过渡的特殊时期,在这个特殊的生长阶段,北半球中高纬度四季分明地区现有的不同树种的观测结果均表明,有这样一个峰值的存在,但在峰值相对大小上有差异。不同地区的观测结果表明,同一地点不同树种液流量大的周期波动具有一致性,而不同地点同一树种大的周期波动互异,这种大的周期波动与当地气候环境条件有关,我国西北干旱区出现秋末冬初液流量大于生长季节的现象,正是由于当地恶劣的气候环境条件所造成的。秋末冬初出现的液流量峰值现象,类似动物冬眠前的准备,是树木为应对严寒的冬季和漫长的早春而采取的生理措施。     

灌木年轮学研究进展

灌木往往分布在树线以上或以北的高海拔和高纬度地区以及干旱、半干旱区,是把传统上以乔木为主的树轮研究扩展至森林分布界限以外的唯一选择.尽管灌木具有以上研究潜力,迄今用于树木年代学研究的灌木种类仅有30种左右.介绍了灌木年轮研究方法,综述了过去几十年来环北极高纬度地区,干旱、半干旱区以及高海拔地区的灌木年轮研究的主要进展.主要研究进展如下:(1)发掘一些灌木的树木年代学潜力;(2)揭示限制灌木生长的主要环境因子,并尝试利用灌木年轮宽度等指标重建过去区域气候变化历史;(3)探讨全球变暖的背景下,灌木的生长或分布范围的变化;(4)通过人为控制增温来揭示变暖对灌木生理特征和生长的影响.这些研究展示了灌木在扩展传统乔木树轮研究网络方面的潜力,也是树木年代学研究中最有前景的研究方向之一.目前的灌木年轮学研究多集中于环北极苔原带.作为地球的第三极,青藏高原具有广泛的高山灌木分布,具有把青藏高原边缘区以乔木为主的树木年轮网络扩展至更高海拔和高原内部的潜力.青藏高原高山灌木的年轮学研究并没有引起足够的重视.青藏高原高山灌木的生长是如何适应极端环境条件的,全球变暖的背景下,青藏高原高山灌木的分布和生长正在发生哪些变化等,都有待深入研究.     

黄土高原南北样带尺度人工刺槐林对气候响应的敏感性分析

根据黄土高原南北样带尺度的人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)的年轮宽度资料,分析了该地区刺槐树木生长趋势,以及刺槐年表对气候响应随降雨梯度变化规律。研究结果表明延安以北的刺槐样点(绥德、神木)年轮指数近期趋于下降,树木有生长衰退现象;而延安以南刺槐样点(延安、富县、宜君、永寿)年轮指数近期趋于上升,树木无生长衰退现象。气候响应结果表明,刺槐年表对气候响应均以延安样点最为敏感,表现年表与温度的负相关关系,以及年表与降雨和干旱指数的正相关关系,而延安以北和以南刺槐样点对气候响应敏感性均较低。黄土高原中部延安地区地处森林草原过渡带,刺槐生长对外界环境变化最为敏感,年表中气候信号也较强;延安以南地区地处森林植被带,气候条件较为适宜刺槐林生长,因而年表中气候信号较弱;延安以北地区地处草原植被带,气候条件比较恶劣,刺槐生长对干旱气候已有一定适应性特征,因而年表中气候信号也较弱。     

维管形成层的活动及其增生方式

平常一棵树木,从种子萌发以后,长出幼苗,一直到长成大树,都靠顶端不断地向上生长。但是树木在长高到一定程度,为了机械的支持,还必须有相应的加粗。树干向上长高和周围加粗是一种不断地相关生长的现象,贯穿在树木的整个生长过程。这样,树木一方面由于顶端分生组织不断地向后分化出表皮层,基本组织和维管组织等初生结构,而向侧面则由维管形成层(简称形成层)产生出次生木质部和次生韧皮部,使树干逐渐加粗。因此,形成层可以说是决定树木粗细生长的关键。     

High-altitude tree growth responses to climate change across the Hindu Kush Himalaya

兴都库什喜马拉雅地区高海拔树木生长对气候变化的响应 高海拔地区快速升温可能导致树木对温度响应更为敏感,而限制高海拔地区树木生长的关键气候因子以及气候变化对树木生长产生多大程度的影响尚不清楚。本研究在兴都库什喜马拉雅地区收集了73 个样点的树轮数据,包括3个优势属的树种(Abies属、Juniperus属和Picea属),样点海拔均在3000 m以上。 将时间动态规整(dynamic time warping)的方法用于建立亚区域年表,以考虑不同站点年表之间变化的同步 性。同时,定量分析了气候因子对树木生长的贡献以及树木生长与气候因子关系的时空动态。研究结果发现,73个站点年表可以聚为3类,且与其所处的生物气候区相对应,即西喜马拉雅地区,中东喜马拉雅地区和藏东南地区。在干旱的西喜马拉雅地区,树木生长与冬、春两季的降水呈正相关关系,而在湿润的藏东南地区,树木生长与冬季温度和春季降水呈正相关关系。树木生长受最低温度的影响最大,特别是冬季温度,其重要性从西到东呈现递增趋势。滑动窗口相关分析表明,在中西喜马拉雅地区,影响树木生长的冬季温度信号在减弱,然而在藏东南地区该信号随着1980年以来的快速升温而增强。本研究结果表明,若该地区升温持续,在西喜马拉雅地区可能会因变暖引起的水分亏缺而造成森林衰退,而在藏东南地区因树木生长得益于变暖而使得森林扩张。     

天山东西部雪岭云杉径向生长对气候变暖的响应差异

运用树木年轮气候学方法,研究了天山东西部森林上下限雪岭云杉(Picea schrenkiana)树木生长与气候因子的关系,以期揭示不同地区雪岭云杉径向生长对气候因子响应的差异及气候变暖影响下雪岭云杉的敏感性。结果表明:(1)昭苏地区年轮年表的统计特征更显著,比哈密地区树木径向生长对气候因子的响应更敏感;(2)2个地区树木生长受温度与降水的综合影响,从西部到东部,森林下限树木径向生长与温度的响应由显著正相关转为显著负相关;而森林上限树木生长与降水的关系由显著负相关转变为显著正相关;(3)进入快速升温阶段,气候条件对昭苏和哈密地区森林下限雪岭云杉生长的影响增强,而对哈密地区森林上限雪岭云杉生长的影响减弱;(4)随着温度升高,昭苏森林下限和哈密森林上下限的雪岭云杉径向生长与气候因子的关系均出现了显著变化。快速升温后,4月温度对哈密森林上限树木径向生长的促进作用显著增加,6月温度对昭苏和哈密森林下限树木生长的抑制作用显著增加,而对哈密森林上限树木生长的促进作用显著减弱;5和6月份降水分别对昭苏森林下限和哈密森林上限雪岭云杉径向生长的促进作用显著增加;4月温度和10月降水对哈密森林下限树木生长的抑制作用显著减弱。昭苏森林上限降水能够满足树木生长,气温升高对树木生长与气候因子关系的影响不显著。     

碳供给与碳利用对树木生长的限制机制

树木生长固碳过程使森林生态系统成为减缓大气CO_2浓度升高的一个巨大而持续的碳汇。根据树木可利用碳的状况,限制树木生长的机制可分为碳供给限制和碳利用限制。许多环境因子交互作用,共同影响树木的碳供给与碳利用,因而很难量化碳供给和碳利用活动及其对环境变化敏感性对树木生长的影响。因此,从碳供给与碳利用角度揭示环境变化对树木生长影响的生理机制,对于预测全球变化背景下树木生长及森林碳汇功能至关重要。为此,该文介绍了树木生长碳供给与碳利用限制争议的相关背景;从碳供给与碳利用角度探讨了叶损失、干旱和低温等胁迫条件限制树木生长的生理机制;提出该领域今后应优先研究的3个问题:(1)探索非结构性碳水化合物(NSC)储存形成的调控机制,确定什么情况下以及多大程度上树木通过主动降低生长而将光合产物优先分配给NSC储存;(2)加强碳利用活动研究,系统测定光合产物在其碳利用组分的分配(特别是根系及其共生微生物活动);(3)开展树木碳代谢、矿质营养与水分生理的互作研究,充分认识树木碳、水和养分耦合关系及对树木生长的影响。     

结合微树芯方法的树木生长生理生态学研究进展

近年来迅速发展的微树芯技术(micro-sampling approach)通过每周采集树干木质部的微样芯,并制作生物切片来实时监测整个生长季的树干形成层细胞分裂活动以及木质部的形成过程。与传统的树木年轮学方法相比,微树芯技术能从一个更微观、更准确的角度探索树木内在生理过程及树木生长对外界环境的响应。该文概述了微树芯技术的发展历程和应用前景,并结合国内外研究来阐述利用树木微树芯技术研究树木初级生长和次级生长及其关系,以及在全球变化(升温、干旱以及碳、氮增肥效应)背景下树木年内径向生长的响应机制,为进一步预测森林生产力和固碳潜力以及实现可持续林业经营管理的政府决策提供科学依据。     

碳供给与碳利用对树木生长的限制机制

树木生长固碳过程使森林生态系统成为减缓大气CO₂浓度升高的一个巨大而持续的碳汇。根据树木可利用碳的状况, 限制树木生长的机制可分为碳供给限制和碳利用限制。许多环境因子交互作用, 共同影响树木的碳供给与碳利用, 因而很难量化碳供给和碳利用活动及其对环境变化敏感性对树木生长的影响。因此, 从碳供给与碳利用角度揭示环境变化对树木生长影响的生理机制, 对于预测全球变化背景下树木生长及森林碳汇功能至关重要。为此, 该文介绍了树木生长碳供给与碳利用限制争议的相关背景; 从碳供给与碳利用角度探讨了叶损失、干旱和低温等胁迫条件限制树木生长的生理机制; 提出该领域今后应优先研究的3个问题: (1)探索非结构性碳水化合物(NSC)储存形成的调控机制, 确定什么情况下以及多大程度上树木通过主动降低生长而将光合产物优先分配给NSC储存; (2)加强碳利用活动研究, 系统测定光合产物在其碳利用组分的分配(特别是根系及其共生微生物活动); (3)开展树木碳代谢、矿质营养与水分生理的互作研究, 充分认识树木碳、水和养分耦合关系及对树木生长的影响。     

红松光合作用日进程测定

树木光合作用对碳的同化累积是树木生长和生产力形成的基础。自然条件下,树木光合作用随着日间环境因子的变化而呈明显的变化,光合作用日变化的类型及影响因子在其     

中国东南部不同海拔亚热带森林中马尾松径向生长对气候的响应

为了解我国东南部亚热带森林不同海拔树木生长对气候响应的差异,建立了福建省武夷山脉东麓2个样点的4个马尾松(Pinus massoniana)轮宽年表,对树木径向生长与气候因子进行了bootstrapped相关分析和线性混合模型(LME)拟合。结果表明,在高海拔地区马尾松径向生长对气候因子年际波动敏感性较强,主要表现为与生长季前冬季光温条件以及生长季内7月降水的正相关,生长-气候关系在不同样点间表现出较强的一致性。线性混合模型可以较好地拟合高海拔树木生长变化,当使用前1年12月平均日最高温、当年1月日照时长和当年7月降雨量3个气候变量进行拟合时,模型解释量达到0.5,其中前1年12月最高温和当年1月日照时数在模型中起到主导作用,累积相对贡献率约占80%,说明生长季前冬季的光热条件是限制高海拔马尾松径向生长最主要的气候因子。因此,我国亚热带地区高海拔的树木径向生长可能对未来气候变化有更强的敏感性,相关森林管理政策的制定需要将此纳入考虑;同时我国亚热带地区高海拔森林中的树木有被用于树轮气候重建的潜力。     

厦门地区云南樟的引种与养护管理探究

本文以邓小平在厦门市园林植物园的手植树为例,对云南樟的生物学特性、资源分布及在厦门地区的引种情况进行分析,认为:厦门植物园内云南樟生长异常的重要原因是根系活动环境恶化;厦门南亚热带海岛气候条件是导致其速生、提前衰老的主要原因之一,并提出相应的养护管理措施。     

乔木极限高度的决定机制

森林是人类的起源之地,树木是构成森林的基本单位.树木体积庞大且寿命很长,但人们对树木的了解却不深刻,至今仍有许多未解之迷.其中一个问题便是:为什么老树会停止向高生长?在最适宜的立地条件下,为什么树木达到一定高度后直径仍在增加而树高不再增加?是什么因素决定了某一树种的极限高度?     

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。     

提高树木移栽成活率的措施

现在人们经常能看到公路两旁或绿化带区内,有许多移栽不久的银杏、松树和毛白杨等大树相继死亡,损失很大;另外,还有不少果园从外地引进的优良果树品种,也常常栽种不久就半途夭折了。造成上述树木成活率不高的原因,主要是采取了不恰当的移栽技术。如何提高树木移栽的成活率？关键在于以下几方面。一、合适的移栽时期常绿树种由于冬季不落叶和休眠,一年四季均可进行带土团移栽,不过在树木即将进入生长期前,应是移栽的最佳时间。而落叶树种只有当冬季进入休眠期时,才可不带土团移栽。在冬春雨水较多的南方地区,空气潮湿,土壤温度也…     

火红的凤凰树

正毛里塔里亚首都努瓦克肖特是一座建在海边沙漠上的年轻城市,因为干旱少雨,城里并没有多少高大的树木,不过在富人区的别墅门口,清真寺的大院里,或是在街道旁,进入五月下旬,偶尔就会闪出几株开满红花的大树,绿叶间挂着一条条半米长的宽大木质豆角,这就是非洲著名的凤凰树。凤凰树(Delonix regia),属于豆科高大落叶乔木,原产非洲的马达加斯加岛。目前在世界热带、亚热带地区广泛引种,我国的福