不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔雪岭云杉树轮宽度年表对气候的响应

利用新疆东天山高低海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)年轮样本,采用样条函数法、负指数函数法和区域曲线法3种去趋势方法研制树轮宽度标准化年表,通过分析不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔云杉树轮宽度标准化年表特征、年表与气候响应的关系和年表间在不同频域互相关,及其与其它资料对比发现:(1)3种去趋势法对东天山年表质量影响较小,低海拔树轮年表含有更多可靠的气候变化信息。(2)高海拔的雪岭云杉树木径向生长与6—9月平均气温均呈显著正相关,其中标准化树轮年表与7月平均气温相关系数达0.553(P0.01,n=58),夏季温度可能是东天山高海拔雪岭云杉径向生长的主要限制因子;低海拔雪岭云杉树木径向生长与春季降水显著正相关,同时与春季平均气温显著负相关,春季高温和缺水共同作用的春旱可能是影响低海拔雪岭云杉径向生长的主导因子,且负指数函数年表对气候响应更敏感。(3)区域曲线法能够保留树轮标准化年表中更多低频信息,但优势不明显。高低海拔标准化年表在低频域相关系数较大,并和历史干旱事件有很好的对应。在东天山高低海拔雪岭云杉的去趋势方法研究中,负指数函数法比样条函数法和区域曲线法更适合。     

祁连山中部低海拔地区青海云杉径向生长的气候响应机制

利用生理模型开展树木径向生长的气候响应机制研究对理解树木生长的生理机制、预估气候变化情景下森林生态系统的变化、提供森林保护管理的建议有重要意义。以祁连山中部低海拔地区青海云杉树轮记录为依据,利用Vaganov-Shashkin模型模拟青海云杉(Picea crassifolia)的径向生长,探讨青海云杉径向生长的生理机制。结果表明:降水对祁连山中部低海拔地区青海云杉径向生长起着决定性作用,5—8月份的降水直接影响当年青海云杉的径向生长,9月份的降水量影响翌年青海云杉的径向生长。根据本研究结果,水分是限制青海云杉径向生长的主要因子,建议青海云杉人工林种植时,可在5—8月份对青海云杉增加灌溉量。     

升温对祁连山东部青海云杉径向生长的影响

在祁连山东部西营河流域不同海拔采集年轮样品,利用树木年代学方法建立高海拔(3000 m)、中海拔(2750 m)、低海拔(2500 m)青海云杉标准化年表,将年轮宽度指数与不同时段气温和降水分别进行相关分析,研究祁连山东部不同海拔青海云杉径向生长对气候变暖的响应。结果表明: 水热是祁连山东部青海云杉径向生长的主要限制因子,不同海拔树木的生长限制因子基本一致。在显著升温之前(1961—1986年),低、中、高海拔3个样点的青海云杉径向生长均与上一年7—8月和当年8月平均最高温呈显著负相关,与当年6月相对湿度呈显著正相关。显著升温之后(1986—2014年),高、中、低海拔树木生长与气温仍呈显著负相关,而与当年2月的相对湿度由升温前的不显著负相关转为显著正相关,与6月降水和相对湿度由升温前的显著正相关转为不显著的负相关。升温导致祁连山东部各海拔青海云杉树轮生长变慢,其中高海拔所受影响最大。气候变暖导致的干旱胁迫可能是青海云杉径向生长发生变化的主要原因。     

昌岭山两个优势树种径向生长对气候变化的响应

在气候变暖背景下,树木径向生长对气候变化的响应存在不稳定性。利用采自祁连山东部余脉昌岭山两个优势树种油松和青海云杉的树轮样芯,建立树轮宽度标准年表,通过分析树轮宽度年表与气候要素的相关关系,探讨两个树种径向生长对气候变化的响应。结果表明：（1）油松年表比青海云杉年表包含更多的气候信息,其平均敏感度、标准差、信噪比和样本对总体的代表性等统计量均高于青海云杉标准年表。（2）气候要素对不同树种径向生长限制程度不同,油松径向生长主要与降水（前一年9月和当年3-8月）和气温（前一年9月）有关,但对降水的响应更为敏感,而青海云杉径向生长则受到气温（当年9月）和降水（前一年9月、当年3月和7月）的共同作用。（3）气温突变后,油松和青海云杉年表与各气温要素的相关性显著增强,而青海云杉年表与气温要素的相关性变化更明显,指示了青海云杉径向生长对气温的响应更不稳定。（4）生长季平均最低气温的升高诱导的干旱胁迫是油松和青海云杉树木径向生长-气温响应变化的主要原因。     

长白山鱼鳞云杉径向生长对气候响应的海拔差异

为了弄清树木径向生长对气候响应的稳定性及其海拔差异,本研究以长白山自然保护区北坡3个海拔(1200 m(低海拔)、1400 m(中海拔)和1600 m(高海拔))的鱼鳞云杉(Picea jezoensis var.komarovii)为研究对象,利用年轮学方法分析了其径向生长的年际变化与气候的关系及其动态。结果表明,鱼鳞云杉的总体气候敏感度不高,在0.12~0.16之间,相比较而言,低海拔鱼鳞云杉的气候敏感度较大。鱼鳞云杉径向生长主要与5月的最高温度呈正相关,而中、低海拔鱼鳞云杉还与当年5月降水呈显著负相关。在3个海拔,鱼鳞云杉径向生长与气候的关系都不是稳定的。自1986年以来,5月平均最高温度表现出降低的趋势,导致高海拔鱼鳞云杉生长与5月温度的相关性减弱,且敏感性由显著相关到不相关的转折点位于5月均温的11.8℃,最高温度的19.9℃;中、低海拔鱼鳞云杉与5月降水相关性增强主要受近年来5月份降水量增加的影响,相关性发生转折的5月降水量为72.2mm。本研究为鱼鳞云杉年轮气候重建、气候变化情境下的生长预测等提供了数据参考。     

小兴安岭红皮云杉年轮-气候关系及其衰退原因

运用树木年轮学方法,建立了小兴安岭丰林自然保护区不同海拔2个红皮云杉树轮宽度年表,研究其与局地温度、降水、帕默尔干旱指数(PDSI)及大尺度气候因子的关系,探讨红皮云杉径向生长的主要限制因子,分析其近几十年衰退的原因.结果表明： 小兴安岭红皮云杉径向生长受温度限制作用强于降水,且生长季最低温度限制最强.不同海拔红皮云杉径向生长对气候响应存在明显差异：低海拔红皮云杉径向生长与生长季(6—9月)年降水量呈显著正相关;与不同深度土壤温度呈显著负相关,80 cm土层土温在生长季阶段限制作用最强;与PDSI在生长季呈显著正相关.高海拔红皮云杉与空气温度、降水、土壤温度及PDSI的关系没有低海拔显著.小兴安岭红皮云杉衰退可能与北大西洋多年代际振荡(AMO)、太平洋年代际振荡(PDO)的相位转变以及1980年后的显著升温有一定关联,上述因素的耦合作用使该区土壤蒸发量加大,暖干化现象加剧,进而导致低海拔红皮云杉生长衰退.     

不同海拔和坡向马尾松树轮宽度对气候变化的响应

以马尾松树轮样芯为材料,利用树木年代学方法分别建立低海拔(260 m)、中海拔(460 m)、高海拔(690 m)及阳坡(270 m)、阴坡(265 m)处马尾松标准及差值年表,将树轮宽度指数与气候因子进行相关及冗余分析,并建立马尾松径向生长量与气候要素的最优多元回归模型,分析福建将乐地区树木径向生长特征及其与气候的关系随海拔及坡向的变化规律.结果表明:该区域马尾松径向生长在海拔梯度上主要受降水量影响,在坡向水平主要受温度影响;120个气候变量中,上年12月降水量及当年2月极端最低气温分别在海拔及坡向处与马尾松径向生长呈显著负相关.该研究定量描述气候变化对亚热带地区马尾松径向生长的影响,为气候变暖背景下将乐地区马尾松林的栽植及管理提供科学依据.     

芦芽山阳坡不同海拔华北落叶松径向生长对气候变化的响应

为研究树木生长对气候变化的响应状况,选取芦芽山阳坡的3个海拔高度建立了华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)的树轮宽度年表。年表的统计参数表明,3条年表均为研究气候信息的可靠资料。结果表明,芦芽山阳坡华北落叶松的径向生长和生长与气候的关系均具有海拔差异,中海拔(2440 m)和高海拔(2540 m)的华北落叶松具有相似年际生长变化,而二者均与低海拔(2330 m)华北落叶松的年际生长不同。低海拔华北落叶松的生长与4月平均气温和上一年11月降水量显著负相关,而中海拔和高海拔的生长均与上一年10月平均气温和6月降水量显著负相关。通过年表与气候因子之间的滑动相关分析发现,3个海拔高度华北落叶松生长与气候因子的关系均不稳定,生长与气温条件之间的显著相关关系是随着气温升高而出现的。气温的升高引起了华北落叶松生长与气温因子关系的海拔差异,以及径向生长的海拔差异。这一结果对于气候变化对植被垂直梯度影响的研究具有一定参考价值。     

长白山北坡不同海拔红松径向生长-气候因子关系对气温突变的响应

树木径向生长受复杂环境的影响。为预测气候变化背景下未来红松(Pinus koraiensis)径向生长动态变化,在长白山北坡采集3个海拔梯度(745、1134、1280 m)红松树轮样芯,运用树木年轮学研究方法,分析不同海拔红松径向生长-气候因子关系对气温突变的响应差异。结果表明:(1)通过对采样点附近气象站气温数据的M-K检验发现,年均温在1987年发生显著突变;(2)低海拔红松径向生长主要受当年生长季6—7月降水的影响,中、高海拔红松径向生长主要受当年7月平均最低气温的影响;(3)气温突变以后,低海拔红松径向生长-气候因子关系较为稳定,中海拔红松径向生长对前一年11月降水量的响应关系发生显著改变,高海拔红松径向生长对当年5月降水量的响应关系发生显著改变。因此,气温突变背景下,低海拔红松树轮年表更适用于区域气候重建等研究。同时随着气温持续升高,低海拔红松径向生长可能呈现下降趋势,中、高海拔红松径向生长可能呈现先增加后下降的趋势。     

海拔梯度对祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度的影响

以祁连山西水林区青海云杉典型林分为研究对象,按照青海云杉分布界限海拔2500—3300 m,采用梯度格局法,研究祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度沿海拔梯度的空间分布特征,以期为准确估算祁连山青海云杉林碳储量变化影响因素提供科学依据。结果表明:(1)青海云杉林生物量平均值为115.83 t/hm~2,碳密度平均值为60.23 t/hm~2。生物量整体随海拔梯度增加表现为先增加后波动降低的趋势,在海拔2800 m处达到最高值(197.10 t/hm~2),海拔3300 m处达到最低值(7.66t/hm~2),且不同海拔梯度间差异显著。林分各器官生物量分配格局在各海拔处均表现为干根枝叶。(2)土壤有机碳含量平均值为54.80 g/kg,变化范围为31.49—76.96 g/kg。随着土壤层次的增加,除海拔3200 m和3300 m的土壤有机碳含量未表现出规律变化外,其他海拔梯度则均呈现出逐渐降低趋势。土壤有机碳密度在海拔2900 m最高,为245.40 t/hm~2,在海拔2700 m处最低,为130.24 t/hm~2;海拔2500—2700 m表现为平缓降低趋势,在2800 m处急剧上升,且海拔2800—3200 m呈现无显著性轻度波动变化,在海拔3300 m又急剧降低。(3)青海云杉林生态系统平均总碳密度为255.15 t/hm~2,乔木层和土壤层占总碳密度的比例分别为23.61%和76.39%,且不同海拔梯度间存在极显著差异。土壤有机碳密度与海拔、年均降水量、土壤有机碳含量、土壤全氮呈显著正相关,与年夏季平均气温呈显著负相关;乔木层碳密度与年夏季气温、林分密度、胸高断面积呈显著正相关,与海拔和土壤全氮呈显著负相关。(4)祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度均随海拔梯度变化受水热条件组合的改变而呈现规律变化,以中部海拔区段2800—3200 m碳密度较高。     

不同去趋势方法对树轮气候信号识别的影响

树木生长受到气候因子、随年龄增长的内在生长趋势、环境干扰和其他扰动信号的影响。目前存在不同的去趋势方法对树木年轮进行去趋势以识别树木生长中的气候信号。以往的研究多基于单个方法识别树轮气候信号,而不同去趋势方法识别的树轮气候信号可能会有一定的差别。为了对比不同去趋势方法对树轮气候信号识别的影响,我们基于国际年轮数据库网站获取中国西部地区68个点的树轮宽度数据,采用最常用的"signal-free"方法（SsfCrn）、线性和负指数函数法（std）、67%样条函数法（spline）、firedman方法、以及基于经验模式分解去趋势方法（EEMD）5种去趋势方法分别建立树轮年表,并对比分析同一地点的不同年表对气候响应的异同。结果表明：不同去趋势方法得到的年表对温度、降水以及相对湿度等气候因素的响应具有明显差异。其中,SsfCrn去趋势方法建立的年表对温度（月平均温、月最低温、月平均最低温）响应中相关最高的样点在所有样点中占比最高;EEMD去趋势方法建立的年表对降水量、相对湿度和月最高温响应中相关最高的样点在所有样点中占比最高;firedman去趋势方法建立的年表对月平均最高温响应中相关最高的样点在所有样点中占比最高。研究结果表明SsfCrn,EEMD和firedman方法在识别树轮气候信号方法具有一定的优势。在不同研究区域中,不同去趋势方法建立的年表对不同气候条件响应有差异,因此选择不同的去趋势方法识别树木生长趋势,分析哪种方法可以更好的反应气候变化对树木生长的影响显得尤为重要。     

莽山不同海拔华南五针松径向生长对气候因子的响应

为了解全球升温背景下我国亚热带地区树木生长对气候变化的响应,基于树木年轮学方法,在湖南莽山建立不同海拔（1 400、1 200、1 000 m）华南五针松（Pinus kwangtungensis）标准年表,利用响应分析和单年分析研究其径向生长与气候因子的相关关系。结果表明,海拔1 400 m处华南五针松的径向生长与当年6月均温和最高温显著负相关,与当年4月的降水量呈显著正相关关系;海拔1 200 m处的径向生长与当年3月均温及上年和当年10月均温、最低温显著正相关,与当年7月的最低温显著负相关,与上年11月降水量呈显著正相关关系;海拔1 000 m处的径向生长与当年6月均温、最高温和当年1月的平均温、最低温以及上年10月的最低温显著负相关,与当年3月、上年10月和当年10月的降水呈显著正相关关系。温度和降水共同影响着该地区华南五针松的径向生长,生长季初期的温度和降水以及夏季温度是影响其生长的关键气候因子。     

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。     

不同生境和去趋势方法下的祁连圆柏径向生长对气候的响应

利用青海不同生境祁连圆柏树木年轮样本,采用3种不同去趋势方法建立树轮年表,结合青海30个气象站的气象资料,分析不同生境和去趋势方法下祁连圆柏径向生长对气候的响应差异。结果表明,祁连山区,生长季前期的平均气温是祁连圆柏树木径向生长的主要限制性因子,NEP树轮标准化宽度年表与生长季前期冬季平均气温相关最好;在柴达木盆地,生长季降水量是该地区树木径向生长的限制性因子,SPL树轮年表对生长季降水量相关较好;在青南高原,祁连圆柏径向生长对春季温度响应最为敏感,而SPL年表与春季温度呈现明显的负相关关系,相关系数达-0.606;而在青海东部地区,祁连圆柏树木径向生长对气候的响应总体不显著。位于青海西部和北部的柴达木盆地和祁连山区祁连圆柏径向生长受西风气候的影响显著,尤其是柴达木盆地,其气候受西风主导;而青南高原受西南季风影响更为显著,该地区祁连圆柏径向生长同时受西南季风气候和海拔高度两方面影响;在青海东部,祁连圆柏径向生长受东亚季风影响更为显著。     

祁连山东部青海云杉死亡和存活个体径向生长对气候变化的响应差异

研究建立了祁连山东部青海云杉(Picea crassifolia)存活个体与死亡个体的树轮宽度年表和断面生长增量(BAI)序列,对青海云杉存活个体与死亡个体的径向生长特征及其对气候要素的响应关系进行了比较,尝试厘清青海云杉径向生长与气候要素之间的响应机制。结果表明:青海云杉死亡个体的径向生长速率明显低于存活个体(P ＜ 0.001),尤其是在20世纪80年代快速升温后,这一差距进一步加大,青海云杉死亡率也大幅增加。在1951-1986年期间,青海云杉径向生长主要受生长季前(上一年9月到当年2月)干湿状况的影响;而在1987-2020年期间,青海云杉径向生长则更多受生长季(当年6-8月)干湿状况的影响。并且与活树相比,死树对区域干湿状况表现出更高的敏感性,对气温的负响应也更强。随着气候变暖加剧,高温及其带来的干旱胁迫已成为区域内限制青海云杉径向生长的主要气候因素,青海云杉的死亡率可能会继续升高。     

川西卧龙国家级自然保护区树木生长对气候响应的时间稳定性评估

根据川西卧龙地区岷江冷杉(Abies faxoniana)的年轮宽度资料, 分析了该地区树木生长特征及对气候响应在最近53年(1956-2008年)的异质性特征。结果表明, 在1956-1976年时段, 树木生长速率较快, 晚冬至早春(1月到4月)温度对树木生长有着明显的促进作用, 而春末5月份的高温对于树木生长有限制性影响, 而与日照时数关系不大; 在1977-2008年时段, 树轮生长主要受冬季(11月到1月)低温的限制, 另外, 日照时数对于树木生长的限制性影响明显增强。秋季到早冬(9-12月)降水在两个时段上对树木生长均有一定的限制性影响。树轮指数在1956-1976年时段与温度序列吻合较好, 而在1977-2008年时段树轮指数明显偏低, 与温度序列出现了明显的分离。1977-2008年时段内云层覆盖量增加导致太阳辐射量显著下降, 进而树木可利用的光合有效辐射也相应地降低, 这可能是树木生长速率在此时期明显较慢的主要原因。     

秦岭不同龄组巴山冷杉径向生长对气候因子的响应差异

秦岭地区树轮气候学研究已经引起众多学者的重视,但年龄因素对调节树木径向生长-气候响应关系的研究尚未在当地得到广泛关注。运用树轮气候学方法,建立秦岭牛背梁国家级自然保护区低、中、高3个龄组巴山冷杉(Abies fargesii)的树轮宽度差值年表,探究不同龄组巴山冷杉径向生长与覆盖研究区的0.5°×0.5°分辨率格点气候要素之间的响应关系,以期解译年龄差异对巴山冷杉树木径向生长-气候响应特征的潜在影响。结果表明：不同龄组巴山冷杉差值年表统计特征值存在明显差异,平均敏感度和样本总体代表性随年龄增大而递减,但标准差、样本间平均相关系数和第一特征根变异解释量均以中龄组最低,信噪比却以中龄组最高;春季(3—5月)降水的增加以及秋季(9—11月)气温的升高对低龄组巴山冷杉径向生长的促进作用最强,对中龄组树木生长的促进作用明显减弱,而对高龄组树木生长几乎没有影响;气温对巴山冷杉径向生长的促进作用随树龄增高而增强,差值年表与当年2月、8月、上年5月平均温、平均最高温的相关系数均呈现随龄级增大而逐渐递增的趋势。年龄因素对牛背梁国家级自然保护区巴山冷杉径向生长-气候响应关系存在明确影响,随着年龄的增加,巴...