广东黑石顶南亚热带常绿阔叶林树木生长研究(英文)

用测树器和年轮解析法 ,测定了广东黑石顶南亚热带常绿阔叶林的立木和幼树的径向生长和高生长。年轮解析法测得立木的年直径生长量在 0 .1～ 0 .5cm之间 ,一些立木的直径生长呈现出生长快的年份 ( 1～ 3a)和生长慢的年份 ( 1～ 3a)交替的节律。测树器测得立木 5a的年平均直径生长量为0 .0 74cm,5年期间测得有 1 7.6%的个体直径为零增长或负增长。立木的年高增长量为 1 0～ 50 cm,高生长高峰期通常在 1 0～ 30年龄。在树木生长的早期 ,高度的生长优于直径的生长 ,而在树木生长的中、后期 ,直径的生长逐渐优于高度的生长。用游标卡尺和卷尺测得幼树 (通常 1～ 3m高 )的直径和高度 5a的平均生长量分别为 0 .1 0 7cm和 4.76cm。 5a间没有幼树的直径生长为零增长或负增长 ,但约有 9%的个体的高度生长为零增长或负增长。     

基于日均温度的华山松径向生长敏感温度研究

树干木质部形成周期与温度密切相关,存在影响形成层活动的敏感温度,但是尚未研究尝试从树木年轮中探索影响径向生长的敏感温度。华山主峰的华山松径向生长对气候变化较敏感,且华山西峰的气象站记录了1953年以来气象资料,这为探索树木径向生长与温度的关系提供了宝贵的材料。以华山主峰的华山松年轮资料和日值温度资料为基础,通过分析历年日平均温度的变化过程和年轮宽度、早材宽度、晚材宽度、最小密度以及最大密度的相关性,尝试探索华山松径向生长与日均温度变化的关系。结果表明春季一定温度的初日时间对华山松径向生长有较大的影响,其中3 ℃和8 ℃初日时间和持续时间对年轮宽度的促进作用最明显,而3 ℃对早材宽度影响较大,8℃初日时间对晚材的影响较大;高于11 ℃的温度会对华山松的径向生长造成限制,其中以11 ℃的作用最明显;而温度的终日时间对年轮特征影响较小。说明3 ℃是早材形成的敏感温度,8 ℃是晚材形成的敏感温度,温度高于11 ℃会对华山松的径向生长构成胁迫。这证明华山松年轮特征中包含了较多的气候信息,形成层活动和木质部的生长存在阈值温度,通过分析不同温度的生长期与年轮特征的关系可以找到影响华山松径向生长的敏感温度。这些敏感的温度是通过什么生理过程影响木质部的形成尚无法得知,但是这为解释树木生长对全球温度升高的响应以及利用华山松年轮重建历史气候提供了重要依据。     

火干扰后红松生长与气候因子的关系

研究了长白山地区火烧后存活下来的红松(Pinus koraiensis)与气候因子的关系,揭示火干扰后树木生长对气候要素的响应策略,建立生长量与气候要素的模拟方程,定量估算火干扰后温度变化对火烧红松径向生长的影响.结果表明,火烧红松年轮宽度与当年2月份、生长季最高温度显著负相关,与1月、5月、9月份和10月份的月最低温度显著正相关,与上一年6月和8月份的月降水量显著负相关,与平均温度的相关未达到显著,生长季的月最高温度是影响火烧红松径向生长的主要原因,且当温度上升4℃时,火烧红松的年生长量降低14%.推断火干扰后红松生长对温度较敏感,全球变暖有可能导致火烧红松的生长量降低.     

树木年轮—环境气候的档案

本世纪初期,美国有一位天文学家常手执锯斧等工具,穿行在美国西南部干旱区,尤其是土著印第安人集居地的山林之中,风餐露宿;同时还冒着被人误解和危险,仔细观察着树木的年轮。经过十几年奋斗,他揭示出树木年轮生长与降水之间的对应关系,建立起比较完整的树木年轮学原理及方法,创立了从公元700年至1929年连续的年轮宽度年表及世界上最早的树木年轮研究实验室,被后人誉为“树木年轮学之父”,他就是A. E. 道格拉斯。年轮,又称生长轮,指的是树木茎或根次生木质部中的生长层,因为通常每年形成一轮,故称之为年轮。     

北亚热带生长期温度对马尾松径向生长的影响

近几十年由于温度升高导致的植物生长期的延长已经得到了证实,虽然生长期的长短变化会引起树木生产力变化,但不同起始温度的生长期对树木径向生长的影响尚不明确.为了探索不同起始温度的生长期变化对马尾松生长的影响,找出马尾松生长的敏感温度,本研究选择北亚热带西北边缘汉中地区的老龄马尾松为对象,应用树木年轮学的方法得到了马尾松从1945年到2009年的年轮宽度指数;同时利用汉中气象站的日均温度,计算每一年不同温度的初日、终日、持续时间以及生长期活动积温;分析生长期的变化规律和不同温度生长期对马尾松生长的影响.结果表明:6.0℃-7.5℃的开始时间对年轮宽度有负影响,6.0℃的初日对马尾松的生长最明显,10.5℃的终日时间对生长有显著促进作用;10.0℃和10.5℃的生长期与马尾松生长正相关最为显著,生长期活动积温对生长的影响也较为显著.这些敏感温度分别对应马尾松春季开始萌动、针叶出现以及秋季形成层活动停止时的温度,说明温度的变化导致物候期的变化进而影响植物的年生长量.     

宝天曼自然保护区不同针叶树径向生长对气候的响应

树木年轮资料能够提供区域内过去长时间的环境和气候信息,成为获取过去气候变化信息的重要手段之一。利用采自宝天曼自然保护区的两种针叶树种油松和华山松树木年轮样本分别建立了油松和华山松树轮宽度标准年表PT和PA,并将油松和华山松样本合并建立了联合树种的区域年表(RC)。3种年表分别与不同气候要素(月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温、月降水量)及其不同月份组合进行相关分析,结果表明,油松年表PT和华山松年表PA都包含较高的气候信息,且都和生长季不同月份温度显著负相关和降水显著正相关。其中,油松和华山松都与当年4月和5月降水显著正相关,油松还与当年5月的平均最高温度和上年11月最低温显著负相关,与当年3月平均最低气温显著正相关;华山松与上年10月和当年4月的平均最高温度显著负相关,与上年12月和当年7月平均最低温度显著正相关;联合年表RC包含了单个年表PT和PA共同的气候信息,与当年4—5月降水和3月最低温显著正相关,与当年7月最低温和4、5月最高温显著负相关。不同年表与生长季(3—8月)内气候要素月份组合的相关分析也表明联合年表RC包含和单物种年表PT、PA相似的气候信息并加强了PT、PA受当年生长季气候变化影响的公共信号。可见,同一地区的多树种联合年表一定程度上能体现出区域性树木生长对气候变化响应的生态生理特征,为同地区建成多树种联合年表来探讨当地区域性气候变化提供了可行性的理论基础和一定的参考作用.     

山东蒙山森林冠层绿度与树干径向生长的关系

森林冠层绿度和树木年轮宽度是描述森林生长过程的重要指标,它们之间存在怎样的关系以及这种关系的稳定性如何目前还没有清晰的回答。森林冠层绿度通过遥感影像计算,在空间上连续,而树木年轮宽度是树木健康的综合指标,样点上具有代表性。森林冠层绿度和树木年轮宽度的关系的研究能增进对森林生长的多角度理解和森林生长状况的尺度转换。在山东蒙山地区采集了4个赤松(Pinus densiflora)林样点的树木年轮样本,获得了树木年轮宽度数据,分析了增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)与树木年轮宽度的关系。结果显示:1)对于健康森林,4月和6月的冠层绿度与树木年轮宽度存在因果关系;森林不健康时,两者关系较为复杂;2)其他月份冠层绿度与树干径向生长不存在因果关系,而是共同受其他环境因子,如气候因子的驱动;3)弱冠层绿度降低后5年内有显著的径向生长恢复,但是恢复年份少;强冠层绿度降低之前,树干径向生长已经开始降低,之后的5年内有着持续的径向生长降低。这些结果表明森林冠层绿度的降低并不能反映树干径向生长降低的开始,只有健康的森林冠层绿度和年轮宽度有相关关系。冠层绿度的降低对森林健康有强烈的影响,冠层绿度降低导致的径向生长的降低很难恢复。     

气候变暖下大兴安岭落叶松径向生长对温度的响应

大兴安岭是我国气候变暖的敏感地区。为比较在升温过程中不同地区落叶松(Larix gmelinii)径向生长对温度的响应差异,在大兴安岭主脉南段、中段和北段进行树木年轮取样,建立了各点年轮宽度年表,根据年表第一主成分载荷系数分类最终合成南部、中部和北部各区年轮指数。利用相关函数分析了落叶松径向生长与温度变化的关系,结合主成分分析对比了不同地区树木年轮宽度变化对温度的响应差异。结果表明:落叶松径向生长对温度变化的响应呈现明显的南北差异(中部北部南部);南部年轮指数与上年11月到当年4月的平均温度显著相关,中部年轮指数与上年生长季(6–8月)和当年3–10月的平均温度显著负相关,北部年轮指数与生长季前(4–5月)的平均温度极显著正相关。气候变暖背景下,高温引起的区域暖干化使土壤水分成为限制落叶松径向生长的主要因子,土壤干旱程度加剧使落叶松生长对温度变化的响应增强。胸高断面积增量指示的落叶松生产力经历了从响应低温胁迫到响应高温引起的水分胁迫的转变。未来几十年,若温度持续升高,大兴安岭地区落叶松径向生长量将呈南部和中部降低、北部升高的趋势。     

西天目山针叶树直径生长与气候变化的关系

利用树木年轮分析方法研究了西天目山的三种主要针叶树：柳杉、金钱松和黄山松在林分范围内的直径生长与气候因子的关系。用逐步回归分析建立生长指数与１３个气候因子的回归方程,然后将生长曲线加入回归方程获得估计胸高处直径生长量的模型。结果表明,显著影响柳杉直径生长指数的因素为前期生长和夏季气温;影响金钱松生长指数达显著水平的有前期生长和夏、秋两季降水量;显著影响黄山松生长指数的因素有前期生长、夏季气温和秋季降水量。如果未来气温比目前分别升高１℃、２℃和３℃,柳杉的直径生长量将增加３．２％、６．３％和１１．１％;金钱松的将增加３．７％、５．６％和７．４％;黄山松的将增加３．５％、７．１％和１１．８％。文中对影响直径生长的其他因素也进行了讨论。     

大连市黑松树木水分利用效率的环境响应

以生长于大连城区的黑松为研究对象,建立了1951—2010年间的树木径向生长、树轮稳定碳同位素比率(δ¹³C)和水分利用效率的时间序列,研究了三者的变化特点及其与主要气候因子的关系.结果表明: 1980年以来,黑松树木径向生长有减缓趋势,δ¹³C值降低,但是水分利用效率显著增加(P<0.05).年轮宽度、稳定同位素比率和水分利用效率的变化均受气候因素的影响,并随季节波动:夏季温度与树木径向生长呈负相关,而冬季则呈正相关;6月降水和相对湿度的波动与年轮宽度变化基本呈正相关;3—9月各月温度与δ¹³C和水分利用效率呈弱正相关,其他月份基本呈弱负相关;全年降水和相对湿度分别与δ¹³C和水分利用效率基本呈负相关.快速暖干化的城市气候环境促进了树木水分利用效率的提高.     

川西米亚罗林区不同海拔岷江冷杉生长对气候变化的响应

为分析青藏高原东缘半湿润区树木生长与气候关系随海拔变化的规律,于川西米亚罗林区分别在高、中、低海拔选取3个采样点,共采集132棵岷江冷杉年轮样芯,建立了最长达170a(1842-2011年)3个海拔高度的差值年表.岷江冷杉年轮指数与气候因子的相关分析表明:随海拔高度降低,温度与生长的负相关呈增加趋势.高海拔岷江冷杉径向生长与前—年冬季最低温呈显著正相关,中低海拔与当年春季均温、最高温和年均最高温呈显著负相关.低海拔岷江冷杉与当年4月降水呈显著正相关,随海拔升高降水与岷江冷杉生长的相关性降低.中低海拔岷江冷杉年表与4、5月帕尔默干旱指数(P DSI)呈显著正相关,表明在中低海拔存在春季干旱胁迫,抑制了岷江冷杉的生长.另外,大龄树木比小龄树木对气候变化的响应更敏感.     

云南石林地区喀斯特山地萌生团花新木姜子年轮特征与环境因子的关系

树木年轮记录着树木生长过程中气候和环境因子的变化。该文采用树木年轮分析方法研究云南石林地区萌生生长的团花新木姜子树干年轮特征与环境因子之间的相互关系。结果表明：团花新木姜子萌生个体具有显著的差异性;其不同样树之间年轮宽度和年轮指数变化幅度较大,随着基径的增大,年轮指数与年轮宽度也逐渐增大;年轮指数与雨季降水呈正相关,而与干季降水和5、6、11和12月的温度呈负相关,但相关性均未达到显著水平。这表明退化迹地上萌生生长的团花新木姜子个体对降水和温度年间变化有较强适应能力和个体调节能力。     

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。     

基于树木年轮定量重建过去50年贵州典型森林优势树种的地上生物量与生产力变化

利用树木年轮宽度结合树木生物量方程,重建了贵州3个地区典型森林(2个常绿与落叶阔叶混交林和1个典型常绿阔叶林)6个优势树种(天龙山:化香树Platycarya strobilacea、安顺润楠Machilus cavaleriei;茂兰:化香树、马尾松Pinus massoniana;雷公山:华山松Pinus armandii、白梓树Pterostyrax psilophyllus)以树木个体为单元的地上生物量(AGB)与地上净初级生产力(ANPP);比较了喀斯特与非喀斯特地区树木AGB与ANPP的差异;并研究了近50年气候变化对ANPP的影响。结果显示,针叶树的平均年轮宽度大于阔叶树,喀斯特地区针叶树和阔叶树的平均树木年轮宽度,分别小于非喀斯特地区针叶树和阔叶树的平均树木年轮宽度。喀斯特地区树木的AGB及其变异幅度均小于非喀斯特地区树木。近50年来,喀斯特地区阔叶树与针叶树的ANPP平均分别为(2.4±1.2) kg a~(-1)株~(-1)和(4.6±4.1) kg a~(-1)株~(-1),显著低于非喀斯特地区阔叶树与针叶树的(5.6±4.8) kg a~(-1)株~(-1)和(12.4±7.7) kg a~(-1)株~(-1)。喀斯特地区树木ANPP的增长趋势与年均温的相关性高于生长季降水,非喀斯特地区树木ANPP与年均温和生长季降水均显著相关,且不管是在喀斯特还是在非喀斯特地区,针叶树ANPP对气候指标的变化比阔叶树更敏感。     

云南哀牢山6种常绿阔叶树木质部解剖特征的轴向和径向变化

West、Brown和Enquist提出的树木水分传导的分形网络模型(简称WBE模型)认为,树木连续分枝之间的导管或管胞直径按照一定的比率均匀变细,其总的水力阻力与水分传导的路径长度无关,从而使不同部位叶片获得基本相当的水分供应。该模型对树木高生长的水力限制假说提出了置疑。为了验证WBE模型中树木导管或管胞均匀变细的假说,该文研究了云南哀牢山中湿性常绿阔叶林中6种常绿阔叶树, 腾冲栲(Castanopsis wattii)、景东石砾(Lithocarpus chintungensis)、木果石砾(L. xylocarpus)、长尾青冈(Cyclobalanopsis stewardiana)、滇木荷(Schima noronhae)和舟柄茶(Hartia sinensis)木质部解剖特征随树高和年龄的变化。对这6个树种共14株样木进行了不同高度树干圆盘和边材生长轮取样,样木的高度为15~25 m,按照常规木材解剖的处理和分析方法,在显微镜下测定木材切片的导管直径和密度等特征。结果表明:在14株样木中,有4株树木导管直径随树木高度增加呈线性减小, 1株没有明显变化,其它9株树木导管直径在树冠以下的树干部分变化幅度较小或没有明显变化,而从树冠基部往上直到树木顶端导管直径显著减小。同一植株随着高度的增加,导管密度增加并且在树冠内增加更显著。有三分之一的树木导管占边材面积的比例随树高增加没有明显变化,其余树木导管占边材面积比在树冠以上有所减小。多数树木理论比导率在树冠以下没有明显变化而在树冠基部往上显著降低。在从髓芯开始往外的20~40个年轮范围内导管直径增加显著,但大部分植株导管直径在40个年轮后趋于稳定。不同高度圆盘导管直径随形成层发育时间的变化呈相似的趋势,并且相同发育年龄的导管直径没有明显差异。该文的研究结果说明,导管直径的轴向和径向变化一定程度上补偿了水分运输阻力随树木个体增大而增加的缺陷,但是6种常绿阔叶树树干的导管基本不按一定比率均匀变细,不支持WBE模型。     

小兴安岭红松径向生长对未来气候变化的响应

基于SRES A1B温室气体排放情景,由全球气候模式(MPI_ECHAM5)产生的逐日气候模拟数据驱动TREE-RING树轮生态机理模型,模拟了小兴安岭红松(Pinus koraiensis)树木径向生长变化.结果表明:在A1B情景下,随着大气CO2浓度的不断增加以及局地气温的不断升高,红松树木生长开始和结束时间显著提前,2011-2060年比1961-2010年径向生长开始时间平均提前约5d左右,生长结束时间平均提前约3d左右.红松树木的径向生长量不断增加,2011-2060年比1961 -2010年径向生长量平均增加约35％,径向生长量的增加主要是CO2施肥作用的结果,在不考虑CO2施肥效应下,只考虑降水量变化使树木径向生长量增加约2％,而未来50a的气温变化使树木径向生长量相对于1961 -2010年减少约23％.     

胡杨枝直径生长对塔里木河下游应急输水的响应

胡杨枝年轮信息包含了塔里木河水量变化内容,通过胡杨枝生长量调查可以反映塔里木河应急输水规律.塔里木河应急输水后,受输水影响不同离河距离胡杨枝连年直径生长量出现突出增长,产生明显影响的开始时间大多起于2001年,有些枝直径增长量是输水前3.85倍.输水后与输水前胡杨枝直径生长量的比值与离河距离之间存在显著负相关.通过输水前后胡杨枝直径的变化关系可以推断出各输水断面胡杨对输水的响应范围,在2003年分布最远已经达到的离河900m.     

长白山红松年轮碳同位素与净初级生产力的关系

解析树木年轮碳同位素变化是揭示气候与环境变化的有效途径,然而少有研究分析年轮碳同位素对森林净初级生产力(NPP)的指示效应.基于生长季气象因子,分析了长白山红松年轮δ¹³C记录序列与阔叶红松林红松种群NPP变化趋势以及两者之间的相关关系.结果表明: 1970年以前,研究区红松年轮δ¹³C与红松种群NPP变化同步,且两者间呈极显著线性正相关关系,年轮δ¹³C记录了气候变化对红松种群NPP的影响;1970年以后,红松年轮δ¹³C与红松种群NPP变化出现分异,两者呈负相关关系但相关性不显著,表明干旱等其他环境因子的影响使年轮δ¹³C对气候变化的敏感性和对NPP指示性降低.这一相关关系在红松年轮δ¹³C与当年和下一年红松种群NPP之间都存在,表明当年环境状况对来年红松生长的重要意义.说明长白山红松年轮δ¹³C对红松种群NPP有良好的指示性,树木年轮δ¹³C有重建森林历史NPP长期变化的潜力.     

内蒙古草原沙地白扦年轮生长指数的变异内蒙古草原沙地白扦年轮生长指数的变异

运用响应函数、相关函数、单年分析等树木年轮气候学的方法 ,研究了锡林河流域草原沙地上白扦年轮生长指数的变异。结果表明 :白扦的生长对环境的变化相当敏感 ,当年 9月至上年 8月的月平均温度和月降雨量解释年轮宽度方差量的约 70 % ;白扦当年的生长量与上年 9月、当年 2月、5月的降雨量之间具明显的正相关性 ,而与当年 5月的大气温度具显著负相关关系。由于沙地具有渗透性较强和防止土壤深层水分蒸发的特点 ,特别是上年 8～10月的降雨可部分保存于沙地内 ,便于植物下年利用。由此认为 ,在沿锡林河流域中部的沙带上 ,建立以现有白扦为分布中心的人工白扦林将是完全可行的     

大兴安岭南段山杨径向生长和死亡对区域气候变化的响应

为探究气候变化是否影响半干旱区树木的生长和死亡,应用年轮气候学及相关分析方法,对内蒙古大兴安岭南段赛罕乌拉地区山杨的生长和死亡对气候变化的响应进行了研究。结果表明:1954—2012年间,研究区内的山杨径向生长与平均气温及最低气温呈负相关(P0.05),1993年以后气温显著上升,树木径向生长出现了下降的趋势;山杨径向生长只与当年5月的降水量呈极显著正相关(P0.01),与其他月份降水量呈正相关但相关性均不显著(P0.05);气温升高是导致山杨径向生长量降低和死亡率增加的主导因素。