阿尔泰山南坡树轮宽度对气候变暖的响应

在全球气候变暖的背景下,中高纬度地区出现了树轮宽度对气候的响应分异现象,在阿尔泰山南坡的森林上限,西伯利亚落叶松树轮宽度对生长季温度敏感,该区域树轮宽度对气候要素是否存在响应分异现象还不确定。建立了哈萨克斯坦境内阿尔泰山南坡的西伯利亚落叶松树轮宽度年表,利用树轮资料和卡通卡拉盖气象站的气象资料,分析了该站1932年以来的温度和降水变化趋势,并利用相关函数分析了树轮宽度对气候要素的响应特征以及对温度响应关系的变化。结果表明:1932年以来该站温度上升趋势明显,特别是冬季的升温最为显著,降水呈微弱的下降趋势;研究区树轮宽度与6月的温度显著正相关,相关系数达到0.60以上,该相关生理学意义明显;滑动序列相关分析表明,树轮宽度对6月温度的响应较为一致,没有出现明显的响应分异现象。还发现了1992年是一个响应异常的年份,是否与1991年的P inatubo火山爆发有关还有待深入研究。     

不同纬度阔叶红松林红松径向生长对气候因子的响应

运用树木年轮气候学方法,研究了不同纬度阔叶红松林红松径向生长趋势及其与气候因子的关系,以期揭示不同纬度红松径向生长对气候因子响应的差异以及气候变化影响下红松的动态特征、适应性及敏感性.结果表明: 不同纬度红松径向生长对当地气候因子的响应存在差异,最南部的白石砬子自然保护区红松径向生长与生长季的平均相对湿度呈显著正相关,与平均最高气温呈显著负相关.中部的长白山自然保护区的低海拔区域红松径向生长与生长季的水分因子(降水、相对湿度和帕尔默干旱指数PDSI)呈显著正相关,而与平均最高气温呈显著负相关;凉水自然保护区红松径向生长与生长季的水分因子(相对湿度和PDSI)呈显著正相关,与气温因子(平均气温和平均最高气温)呈显著负相关.而最北部的胜山自然保护区红松径向生长则与大部分月份的气温因子呈显著正相关.当年6月气候因子是影响所有纬度红松径向生长的关键气候因子,4个样地都与当年6月平均最高气温呈显著负相关.在气温不断上升的近40年,最南部的红松径向生长呈显著下降趋势,最北部呈显著上升趋势,中部的变化不显著.如果未来气温升高而降水不变,红松分布区可能缩小.     

川西高原4种典型针叶树径向生长对气候因子的响应

为揭示青藏高原东南缘不同针叶树种树木生长对气候因子的响应特征,用树木年轮学方法对川西道孚县高山针叶林优势树种鳞皮冷杉(Abies squamata)、川西云杉(Picea likiangensis var.rubescens)、方枝柏(Juniperus saltuaria)和红杉(Larix potaninii)进行...     

庐山不同海拔日本柳杉年轮宽度对气候因子的响应

以庐山自然保护区3个不同海拔样地采集的138根日本柳杉样芯为研究材料,利用树木年轮学方法分析其径向生长与季节和月气候因子的响应关系。结果表明:低海拔处日本柳杉径向生长对气候因子的响应相比于中、高海拔更敏感;中、低海拔径向生长与春季相对湿度呈显著正相关(P<0.05),低海拔径向生长与春季日照时数、夏季均温呈显著负相关(P<0.05),而中海拔径向生长与夏、秋季均温呈显著负相关(P<0.05);高海拔径向生长与各个季节气候因子表现出一定的相关性,但相关性不显著; 3个海拔径向生长均与当年1月均温呈显著正相关(P<0.05),中、低海拔径向生长与上年7月及当年7月均温呈显著负相关(P<0.05),高温会抑制树木的生长,低海拔径向生长与当年4月空气相对湿度、降水量呈显著正相关(P<0.05),与当年4月日照时数呈显著负相关(P<0.05),随海拔的升高相关性降低;庐山日本柳杉径向生长与主要气候要素之间的相关性呈现出明显的季节性,日本柳杉径向生长主要受上年7及7月均温和4月空气相对湿度的影响,海拔是影响日本柳杉径向生长对气候因子响应的重要因素,最终建立...     

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。     

树木年轮对气候变化的响应研究及其应用

树木年轮的宽度、密度、亮度和同位素含量等都与气候因子光、温和湿度等的变化有复杂的相关关系, 对这种相关生理机理的研究也有较大的进展。综述了这方面的研究进展及这些成果在古气候和环境研究、生理生态学、林学、群落学甚至历史社会学等领域的应用。     

新疆赛里木湖流域过去373年降水变化的树轮记录

利用采自天山西部赛里木湖流域的树木年轮标准化宽度年表,重建了赛里木湖流域过去373年上年8月到当年7月的降水变化,重建序列的解释方差达到39.8%,多方验证表明,重建结果是稳定可靠的。分析历史降水变化特征表明,赛里木湖流域过去373年的降水经历了6干7湿的阶段变化,其中,持续最长的干旱阶段为1762—1791年,而最为干旱的阶段为1841—1865年;持续最长的湿润阶段为1794—1840年,而最为湿润的阶段为1734—1761年间;赛里木流域历史降水存在3个极端湿润年(1749,1876和1924年)和4个极端干旱年(1714,1775,1847和1917年),1910年代为最干旱的十年;降水变化存在11—12a、3.0a、2.5a、2.1a和2.0a的变化准周期;赛里木湖流域过去373年的降水的阶段变化、周期变化和极端降水年份均与天山北坡中西部和中亚天山山区降水变化具有很好的一致性,本研究的降水重建序列能较好的代表天山北坡中西部和中亚大部分区域历史降水变化。     

树轮记录的青海过去300年5-6月平均最高气温时空变化

利用位于青海不同地理单元的新建立的12个树轮年表和青海30个气象站的气象资料,采用REOF方法,分析了青海地区气温场和树轮宽度场特征;重建了青海过去300年5—6月平均最高气温。分析表明,青海气温场和树轮宽度场第一特征向量相关系数为-0.465(P0.01),两场的第一特征向量表现为同步变化,气温场和树轮宽度场第一特征向量高值中心位于青海北部的祁连山区和柴达木盆地,而低值中心位于青南高原西南部和东南部;过去300年青海气温大致可分为5冷5暖的变化阶段,存在5个明显的持续增温时段和4个持续降温时段,增温缓慢,降温迅速。最冷的时段为1830s—1840s年代,最长的偏冷期为19世纪末20世纪初,最暖的时段都发生在1930s—1950s年代,最长的偏暖期为18世纪末19世纪初。20世纪60年代以来,青海5—6月平均最高气温持续上升,尤其是80年代到现在,青海地区平均最高气温呈现急剧持续上升;过去300年青海地区5—6月平均最高气温具有2.1、3.1、8.5、25.5a和68.0a的变化准周期;青海5—6月平均最高气温受西风和印度季风影响较大;青海气候场重建序列的变化特征在一定程度上可代表青藏高原大部分地区甚至印度季风区5—6月平均最高气温。     

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.     

嵩山地区油松人工林树轮宽度对气候因子的响应

以河南登封嵩山地区不同坡向的油松人工林为对象,分别建立了跑马岭、峻极峰及区域油松差值年表。结果表明: 跑马岭油松年表的质量高于峻极峰油松年表;跑马岭油松年表和峻极峰油松年表都包含较高的气候信息,都与当年2月平均气温、生长季末期(9—10月)平均气温和平均最高温呈显著正相关,与当年5月的平均最高温呈显著负相关;跑马岭和峻极峰油松径向生长对气候响应有一定的差异,跑马岭油松径向生长主要与3月平均最低温和9月降水量呈显著正相关,而峻极峰与5月降水量和9月平均最低温呈显著正相关;区域油松年表包含了更多的气候信息。利用多元回归分析方法能较好地模拟出油松树轮宽度生长的限制因素是多个月的温度,尤其是当年9月平均气温,这与相关分析结果一致。本研究可以为本地区森林保护和生态建设提供基础服务。     

江西大岗山林区樟树年轮对气候变化的响应

采用ARSTAN软件对江西大岗山林区樟树年轮生长趋势进行去除和指数化后,建立了樟树年表,并研究了樟树年轮宽度对气候变化的响应.结果表明：所建樟树年表包含了丰富的环境气候信息,适于进行树木年轮生态学分析研究;研究区樟树年轮宽度与生长季的月均温度呈正相关,其中,与4、5月的平均温度呈显著相关关系（P<0.05）;樟树年轮宽度与月降水量的相关性较复杂,与当年5月（P<0.01）及上年12月（P<0.05）降水量呈显著负相关,与当年6月和8月降水量呈显著正相关（P<0.05）;樟树年轮宽度与当年5、6、8和9月湿润度指数的相关性较好.温度和降水的综合影响显著作用于大岗山樟树年轮生长.     

香樟酪氨酸酶对NAA诱导的响应及其生化性质研究

以离体香樟叶片和果实为材料,研究了萘乙酸(NAA)处理对其中酪氨酸酶及其同工酶活性的影响,并对香樟果实中酪氨酸酶进行分离纯化,初步分析了该酶基本生化特征.结果表明:(1)10μmol·L-1NAA处理对香樟叶片同工酶TYRL2有较强的激活作用,对同工酶TYRL1有抑制作用,1.0和0.1μmol·L-1浓度的NAA对同工酶TYRL3有激活作用;(2)在香樟果实的酪氨酸酶同工酶中,TYRF1的活性最高并在果实成熟过程中逐渐增强,100μmol·L-1的NAA对果实成熟以及酪氨酸酶的酶活性都有一定的促进作用;(3)经纯化的香樟果实酪氨酸酶最适pH值为7.5,最适温度为50℃,亚基分子量为43KDa;以L-DOPA为底物时的Km为12.82mmol·L-1,Vmax为80.65U·mg-1蛋白;其在酸性(pH4~7)和高温(40~70℃)条件下较稳定.可见,不同浓度的NAA对香樟叶片和果实中的酪氨酸酶活性有不同程度的激活和抑制作用.     

基于Biome-BGC模型及树木年轮的太白红杉林生态系统对气候变化的响应研究

利用Biome-BGC模型模拟了1960—2013年太白山太白红杉林生态系统的净初级生产力(NPP),对其与太白红杉的径向生长关系进行了探讨,并分析了NPP值对气候变化的响应关系。结果表明:1960—2013年太白山太白红杉林北坡NPP年均值为305.33g C m~(-2)a~(-1),南坡为320.71g C m~(-2)a~(-1),南北坡的NPP值均呈现出一定的上升趋势,北坡的上升速率(0.47g C m~(-2)a~(-1))要小于南坡(1.29g C m~(-2)a~(-1)),但是北坡太白红杉分布下限区NPP值波动浮动较大。且北坡太白红杉NPP值随着海拔高度的上升而逐渐下降,低海拔的变化振幅要大于高海拔地区,南坡无明显变化。多数采样点的模拟NPP值与树轮宽度指数年际变化趋势趋于一致,相关关系呈显著相关。太白红杉标准年表、模型模拟NPP值与气象因子的相关分析均表明太白红杉的生长与生长季气温的相关性显著高于降水,即生长季的气温是太白红杉生长的限制因子。气候的变化作为制约太白红杉生境的重要因素,影响了太白红杉树木的生长,进而对NPP的变化产生了影响。树木年轮很好的检验了Biome-BGC模型模拟结果。     

秦岭山地针叶树种树木生长对气候变化的响应

秦岭作为我国重要的地理分界线,其亚高山针叶林生态系统在区域乃至更大尺度范围的水源涵养、生物多样性维护、气候调节等方面具有重要价值。近几十年,秦岭地区大幅升温且存在空间异质性。研究秦岭针叶林带树木生长对气候变化的响应规律对于气候变化下山地森林保护与管理具有重要价值。本文综述了秦岭西部、中部和东部不同海拔针叶树种树木生长与气候的响应关系,从树木径向生长、NDVI、物候和物种分布范围等方面探讨了气候变化对针叶树种的影响,并对树木生长响应气候变化研究中可能存在的问题和研究前景进行了展望。     

千山油松年轮宽度年表的建立及其与气候的关系

以千山油松为样本,建立了年轮宽度标准化年表、差值年表和自回归年表.结果表明,油松年轮宽度与5—7和9—11月温度指标的相关性较高,且与低温呈正相关,其中与7月的极端最低温、9月的平均最低温显著相关.3种年表与上年12月和当年1月的极端最低温、1月的平均最低温呈显著相关,且其与全年、上年12月、当年5月的降水量显著相关,与4月的降水量极显著相关.油松与水汽压、相对湿度的月和年指标均有较强的相关性.蒸发的年指标和绝大部分月指标对油松生长具有负效应,其中4—7月最明显.油松年表的窄化突变佐证了1800年以来的30次主要的旱灾年历史记录.千山油松的生长受全球或半球尺度气候变化的影响.年表与太阳活动存在显著的11、23和50年左右的公共周期,与地磁指标在10、20和45年左右存在共同的周期变化.     

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.     

Tree‐ring analysis and modeling approaches yield contrary response of circumboreal forest productivity to climate change

Circumboreal forest ecosystems are exposed to a larger magnitude of warming in comparison with the global average, as a result of warming‐induced environmental changes. However, it is not clear how tree growth in these ecosystems responds to these changes. In this study, we investigated the sensitivity of forest productivity to climate change using ring width indices (RWI) from a tree‐ring width dataset accessed from the International Tree‐Ring Data Bank and gridded climate datasets from the Climate Research Unit. A negative relationship of RWI with summer temperature and recent reductions in RWI were typically observed in continental dry regions, such as inner Alaska and Canada, southern Europe, and the southern part of eastern Siberia. We then developed a multiple regression model with regional meteorological parameters to predict RWI, and then applied to these models to predict how tree growth will respond to twenty‐first‐century climate change (RCP8.5 scenario). The projections showed a spatial variation and future continuous reduction in tree growth in those continental dry regions. The spatial variation, however, could not be reproduced by a dynamic global vegetation model (DGVM). The DGVM projected a generally positive trend in future tree growth all over the circumboreal region. These results indicate that DGVMs may overestimate future wood net primary productivity (NPP) in continental dry regions such as these; this seems to be common feature of current DGVMs. DGVMs should be able to express the negative effect of warming on tree growth, so that they simulate the observed recent reduction in tree growth in continental dry regions.     

No evidence for consistent long‐term growth stimulation of 13 tropical tree species: results from tree‐ring analysis

The important role of tropical forests in the global carbon cycle makes it imperative to assess changes in their carbon dynamics for accurate projections of future climate–vegetation feedbacks. Forest monitoring studies conducted over the past decades have found evidence for both increasing and decreasing growth rates of tropical forest trees. The limited duration of these studies restrained analyses to decadal scales, and it is still unclear whether growth changes occurred over longer time scales, as would be expected if CO₂‐fertilization stimulated tree growth. Furthermore, studies have so far dealt with changes in biomass gain at forest‐stand level, but insights into species‐specific growth changes – that ultimately determine community‐level responses – are lacking. Here, we analyse species‐specific growth changes on a centennial scale, using growth data from tree‐ring analysis for 13 tree species (~1300 trees), from three sites distributed across the tropics. We used an established (regional curve standardization) and a new (size‐class isolation) growth‐trend detection method and explicitly assessed the influence of biases on the trend detection. In addition, we assessed whether aggregated trends were present within and across study sites. We found evidence for decreasing growth rates over time for 8–10 species, whereas increases were noted for two species and one showed no trend. Additionally, we found evidence for weak aggregated growth decreases at the site in Thailand and when analysing all sites simultaneously. The observed growth reductions suggest deteriorating growth conditions, perhaps due to warming. However, other causes cannot be excluded, such as recovery from large‐scale disturbances or changing forest dynamics. Our findings contrast growth patterns that would be expected if elevated CO₂ would stimulate tree growth. These results suggest that commonly assumed growth increases of tropical forests may not occur, which could lead to erroneous predictions of carbon dynamics of tropical forest under climate change.     

大兴安岭兴安落叶松和樟子松径向生长对气候变化的响应差异

大兴安岭是我国气候变化最为显著的地区之一,兴安落叶松和樟子松是该地区最为重要的树种,研究它们径向生长对气候变化的响应差异,可以为预测气候变化下我国北方森林动态提供科学依据。在大兴安岭地区选择6个样点共采集兴安落叶松树轮和樟子松树轮样芯451个,建立了12个标准年表。比较了1900年以来树木径向生长趋势,利用Pearson相关分析法分析各样点兴安落叶松和樟子松生长对气候因子的响应,运用线性混合模型探讨温度和降水对兴安落叶松和樟子松年径向生长的影响,通过滑动相关对比两个树种生长-气候关系的时间稳定性。结果表明: 兴安落叶松径向生长与3月平均温度呈负相关,与上一年冬季和当年7月降水呈正相关。樟子松径向生长与当年8月温度呈正相关,与当年生长季(5—9月)降水呈正相关。冬季降雪对兴安落叶松径向生长起到重要的促进作用,夏季过多降水对樟子松径向生长起到显著的限制作用。兴安落叶松和樟子松生长对气候变化的响应存在明显差异,因此,气候变化可能会影响北方森林生态系统的树木生长、物种组成以及空间分布等。