昌岭山油松年内径向生长特征及其对气候的响应

利用树木径向生长记录仪对甘肃昌岭山油松径向生长进行了连续三年动态监测,通过平均值法提取了油松净径向生长数据,利用Gompertz函数对油松径向生长曲线进行拟合,分析了油松年内径向生长特征,并结合气象资料分析了油松径向生长对温度和降水的响应,探讨了油松径向生长开始时间与温度的关系以及气候影响油松径向生长的机制。结果表明:(1)油松年内径向生长速率先增大后减小,最大值出现5月下旬到6月上旬,主要生长时间集中在5—8月。两棵油松径向生长开始时间较一致,出现在4月上旬和中旬,但结束时间存在较大差异。(2)生长期油松径向生长与平均气温、最高气温和最低气温均呈负相关,与降水呈正相关,但相关性强弱存在年际差异。(3)昌岭山地区油松径向生长开始的平均气温阈值在7℃左右。生长季温度会通过影响水分条件间接对油松径向生长造成影响,异常充沛的降水可能是2019年6月两棵油松净径向生长量偏多的主要原因。     

亚热带杉木径向生长对气候因子的响应

杉木(Cunninghamia lanceolata)是亚热带地区主要造林树种之一,其在区域碳循环和缓解气候变化中起着重要的作用。以亚热带地区6个站点(荆关、马鬃岭、分宜、将乐、东风、高峰)杉木人工林为研究对象,建立树轮标准化年表,分析树木年轮年表与气候因子的关系,解析不同研究区杉木径向生长对气候变化的响应机制,探讨不同站点杉木对干旱事件的响应策略,为该地区杉木人工林的经营管理提供理论依据。研究结果表明,6个研究区杉木树轮宽度对气候变化的平均敏感度大于0.15,样本总体代表性大于0.85,均处于可接受水平,表明6个站点的杉木样本具有区域代表性,适用于进行气候相关分析。杉木径向生长主要与生长季的平均温度和降水量、上一年夏季的最低温度正相关,与当年夏季最高温度负相关,高峰站点的径向生长与7—10月的相对湿度显著正相关,其他地点径向生长与月相对湿度相关性较弱,分宜、东风和高峰站的径向生长与干旱指数显著正相关,其他地点的杉木树轮宽度与干旱指数相关性较弱。干旱事件对6个站点杉木生长均产生了负面影响,胸高断面积增长(Basal area increment, BAI)呈先上升后下降的趋势,在生长后...     

川西亚高山不同年龄紫果云杉径向生长对气候因子的响应

运用树木年轮气候学的基本方法,建立王朗自然保护区紫果云杉在集中分布上限区域的年轮宽度年表,选取差值年表分析不同年龄云杉的径向生长同逐月气候因子的相关及响应关系,结果显示:幼龄组云杉年表的敏感度高于中龄组和老龄组云杉,幼龄组云杉对生长季前及生长季的气温状况显著正相关;中龄组云杉年表仅与当年4月份和7月份的月平均最低气温显著正相关;老龄组云杉的年轮宽度指数同上年生长季(上年8月份)的月平均气温和月平均最低温显著负相关,上年生长季高温的"滞后效应"在老龄组云杉体现的更为突出;幼龄组与中龄组云杉对当年6月份降水持续增加显示出明显的负相关关系,上年12月份的降水会对幼龄组和老龄组云杉径向生长不利。研究表明幼龄组云杉包含的气候信息要优于中龄组和老龄组云杉,在该区域进行相关研究时应根据研究需要选取不同年龄跨度的云杉年表。     

滇西北白马雪山长苞冷杉和大果红杉年内径向生长动态及其对环境因子的响应

以滇西北白马雪山亚高山寒温性针叶林的常绿树种长苞冷杉和落叶树种大果红杉为对象,采用高精度生长仪监测了2个树种的年内径向生长动态,分析其径向生长的季节动态特征及其对环境因子的响应。结果表明: 大果红杉和长苞冷杉的径向生长主要发生在4—8月,6月是生长最快的时期。与长苞冷杉相比,大果红杉径向生长的开始时间较早,停止生长时间稍晚,其生长季持续时间明显长于长苞冷杉。大果红杉最大生长速率和年生长量均略高于长苞冷杉。长苞冷杉日生长量与降水量呈显著正相关,与饱和水汽压亏缺、空气温度呈显著负相关;而大果红杉的日径向生长量与降水量呈显著正相关,与土壤体积含水量和饱和水汽压亏缺呈显著负相关。长苞冷杉和大果红杉的径向生长均受到水分的限制,大果红杉对水分条件更敏感。在全球变暖的背景下,植物蒸腾作用和土壤蒸发散的增加,可能进一步加剧土壤水分丧失和植物可利用水分下降,进而导致长苞冷杉和大果红杉更易受到干旱胁迫。     

辽东山区蒙古栎径向生长对林分密度和气候因子的响应

为探究林分密度和气候因子对蒙古栎径向生长的影响,利用树木年代学方法研究了不同林分密度调控(间伐)下次生蒙古栎林径向生长变化,并结合气象数据,分析了蒙古栎生长变化的驱动因子。结果表明: 次生蒙古栎林径向生长受林分密度的影响显著。低密度原始林蒙古栎径向年均增长量为3.12 mm,2个中密度次生蒙古栎林分别为1.55和1.42 mm,高密度次生蒙古栎林为0.96 mm。20%的间伐强度对促进高密度(1900 株·hm^-2以上)栎林径向生长恢复作用有限,而对于中等密度(1600 株·hm^-2)栎林效果显著。该地区蒙古栎径向生长主要对当年1月和2月的降水变化敏感。抚育间伐降低了蒙古栎径向生长对气候因子的敏感性。在未来暖干化的气候情境下,密度调控有利于减缓气候变化对蒙古栎生长的不利影响。     

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。     

秦岭中西部油松径向生长对气候因子的响应差异研究

在气候变暖背景下,树木径向生长对气候因子的响应会随区域干湿变化而有所差异。秦岭属于气候敏感区和生态脆弱区,南北气候特征差异明显,分析气候变化背景下树木径向生长对气候因子及干旱事件的响应,对准确预测未来气候变化对树木生长的影响至关重要。为探究该地区不同干湿环境下油松对气候因子及干旱事件响应的特点及差异,共采集秦岭中西部南北坡共4个样点的油松树轮样芯,利用树木年轮生态学的方法,分析各地油松年表与气候因子之间的关系,通过计算抵抗力、恢复力、恢复弹力等指标探究树木径向生长对干旱事件的应对能力,结果表明：1)在西部和北坡的3个样点,油松径向生长主要与前一年7—9月、当年5—7月的气温呈显著负相关,与当年5月降水呈显著正相关,在中部南坡油松径向生长主要与当年2—4月、9月气温呈显著正相关,与当年4月降水呈显著负相关;2)生长季气温升高所引发的水分亏缺,是研究区西部和北坡油松径向生长受限制的主要原因,且中部南坡油松生长受气温和干旱因子的制约要明显弱于其它3个样点;3)西部北坡油松对干旱的抵抗能力、恢复能力及恢复弹力均弱于西部南坡及中部北坡油松。在未来对研究区树木的管理与保护工作中,应更加关注西部北坡...     

树木年内径向生长对干旱事件的响应——以贺兰山油松为例

在贺兰山苏峪口国家森林公园,利用径向生长测量仪监测2017和2018年2个生长季内、2个海拔(2010和2330 m)油松的径向生长,研究树木径向生长对干旱的响应。结果表明: 2018年6月的干旱事件使得油松径向生长速率减慢,生长量减小;而7—8月的降水使油松的径向生长重新激活。2018年油松的径向生长主要发生在6—8月,相比2017年延长一个月。油松径向生长与气候因子的响应关系在不同海拔间没有明显的差异。生长季早期干旱对树木径向生长有抑制作用,生长季中后期降水对树木径向生长具有促进作用。该区的气候重建工作中应当充分考虑8月的气候要素对树轮宽度的影响。     

热带季节性湿润林苦楝(Melia azedarach)径向生长季节动态及其对环境因子的响应

气候变化导致的温度升高和降水格局改变可能会影响到树木的生长速率和季节物候。西双版纳热带季节性湿润林分布在石灰岩山中部,属于热带喀斯特生境。由于土层浅薄,土壤保水能力极差,植物生长更容易遭到受到季节性干旱气候的影响。为探究热带季节性湿润林的树木径向生长季节动态及其对环境因子的响应,利用高精度树木生长仪连续两年监测了云南西双版纳热带季节性湿润林中落叶树种苦楝（Melia azedarach）的树干径向变化,并与同步监测的环境因子进行相关分析。结果表明,苦楝径向生长开始、结束以及持续生长的时间在年际间存在差异。与2018年相比,2019年苦楝生长开始和结束的时间较晚,且年生长量较小,这可能是与2019年雨季开始较晚且在生长季早期经历了严重的高温干旱有关。苦楝的径向日生长量与日降水量和相对湿度呈正相关关系,与光合有效辐射、水汽压亏缺和风速呈负相关关系,表明了在苦楝的径向生长主要受水分条件限制。在干旱年份（2019年）,苦楝的日生长量与降水和相对湿度的相关性更强。研究结果有助于进一步了解热带喀斯特生境树木生长对气候变化的敏感性以及树木适应季节性干旱气候的策略。     

祁连山西部青海云杉径向生长对气候因子的响应

利用树木径向生长监测仪(Dendrometer)和自动气象站在祁连山西部对8棵青海云杉的径向生长及环境因子进行了连续监测研究。结果表明: Gompertz函数拟合结果显示,2018—2020年青海云杉的径向生长分别开始于4月19日、4月17日和4月10日,在日平均气温超过5.5 ℃时径向生长开始;青海云杉生长结束时间分别为8月17日、8月21日和7月19日,生长结束时间与生长季末期降水量有关。研究区青海云杉径向生长量受干旱抑制强烈,其中与7月的日均温(负相关)和日降水量(正相关)相关性最高,与生长季初期(5月)的日降水量的相关关系存在年际间差异。     

基于生长测量仪监测的亚热带地区马尾松多时间尺度径向变化及其与环境因子的关系

树干径向变化的多尺度研究提供了树木生长及其和环境因子关系的详细信息,有助于准确评估全球气候变化背景下森林生态系统碳汇变异。以往树干径向变化研究主要集中在温带和热带地区,且大多数研究方法基于时间分辨率较粗的树木年轮法,然而缺少亚热带地区高时间分辨率树干径向变化的研究。利用树干径向变化记录仪连续监测亚热带地区马尾松13个月的树干径向变化动态,探索不同时间尺度树干径向变化规律及与环境因子的关系。结果表明：（1）在日尺度,马尾松径向变化模式为白天收缩夜晚膨胀,秋冬季节夜晚膨胀没有春夏季明显。（2）在季节尺度,马尾松树干径向变化可分为4个时期,其中3-8月是主要生长月份,4月是累计生长量最大的月份。（3）在日尺度上,相对湿度和饱和水汽压亏缺是调节马尾松径向变化主要环境因素;在季节尺度上,土壤温度对树干径向变化的影响大于空气温度,降水量与相对湿度等水分因素对树干径向生长的促进作用在生长季中后期更为明显。研究结果有助于深入理解亚热带季风气候区树干径向变化及其对环境变化的响应,为气候变化背景下亚热带地区的植树造林设计和森林可持续管理提供依据。     

Modeling of plant adaptation to climatic drought induced water deficit

Soil moisture flux to root surface is considered the main determining factor of the transpiration intensity of plants. This assumption is valid not only in optimal plant physiological conditions without any physical barrier for the evaporation from the leaves, but in climatic drought as well, when high usable soil water amount cannot supply the evapo-transpiration intensity of plant. A new algorithm we built up describing the plant adaptation in climatic drought when stoma’s closure and reduction of plant’s potential evapo-transpiration (PET) starts. The adaptation algorithm of Doorenbos et al. (1978) is developed further defining that soil moisture content initiating the stomata’s closure. The critical soil moisture content is varying according to the PET, and drought tolerance of plant. If soil moisture content is less than the critical one, the plant evapo-transpiration (ET) can be highly different in the drought tolerance plant groups. The new drought tolerance algorithm is applied to maize field plots on chernozem soil of the experimental station of the Debrecen University, in East Hungary. Simulated soil water storages are compared to measured ones of a field plot treatment in five consecutive years. The soil moisture content profiles are measured with a BR-150 capacitance probe (Andrén et al. 1991). Differences between measured and simulated soil water storages are not significant in 2003. Simulations indicate low soil water storages in autumn of 2006, and in the first half of 2007 predicting the low maize production realized in 2007. The new plant adaptation algorithm can be used for a climate and soil moisture content sensitive irrigation control as well. The maize production is an illustrative biohydrological example of water flow through the soil-plant-atmosphere continuum.     

阿尔泰山主要针叶树种树木径向生长及其对气候变化的响应

本研究以阿尔泰山富蕴地区的西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松为对象,获取2个树种基部断面生长增量和树轮宽度年表与气候因子的相关系数,对比分析了相似生境下2个树种的径向生长特征及其对气候变化的响应。结果表明: 西伯利亚云杉基部断面生长增量总体高于西伯利亚落叶松,但西伯利亚落叶松的径向生长增加趋势更为显著。近60年来,上年快速生长期的高温对研究区内西伯利亚云杉的径向生长有限制作用,而当年6月较高的气温则有利于西伯利亚落叶松生长。西伯利亚落叶松的径向生长与当年1月气温呈负相关。分段相关分析显示,这种情况在1980年代中期气候变暖以后表现得更为明显。滑动相关分析表明,在气候变化背景下研究区内西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松径向生长对气温和降水量的响应在近年来均有所增强。     

滇西北石卡雪山2个针叶树种森林上限径向生长对温度和降水的响应

基于树木年轮学的理论和方法,建立滇西北高原石卡雪山森林上限丽江云杉(Picea likiangensis)和高山松(Pinus densata)差值年表,运用响应函数研究其与气候因子的关系,进而阐明影响滇西北高原针叶树种径向生长的主要气候因子,并利用冗余分析(RDA)进一步分析并验证树木生长与温度和降水的关系。研究结果表明:石卡雪山森林上限针叶树种径向生长主要受温度影响,温度和降水对树木生长有滞后效应,2个树种对气候响应存在差异。具体表现为(1)丽江云杉径向生长受温度和降水的共同作用,与上年10月平均最低温呈显著负相关,与上年11月平均最高温以及当年7月温度呈显著正相关,上年8月和当年5月降水抑制其生长;(2)高山松径向生长与上年10月平均温和平均最高温、11月平均温呈显著正相关,与当年7月平均温和平均最高温呈显著负相关,与降水未达到显著相关水平;(3)冗余分析与响应函数分析结果基本一致,进一步证明该方法能够有效量化树木径向生长与气候因子的关系。能够为气候变化背景下的滇西北高原森林生态系统管理与保护提供理论依据。     

Radial growth response of Pinus densiflora and Quercus spp. to topographic and climatic factors in South Korea

Aims This study aimed to develop radial growth models and to predict the potential spatial distribution of Pinus densiflora (Japanese red pine) and Quercus spp. (Oaks) in South Korea, considering topographic and climatic factors.Methods We used a dataset of diameter at breast height and radial growth estimates of individual trees, topographic and climatic factors in systematic sample plots distributed over the whole of South Korea. On the basis that radial growth is attributed primarily to tree age, we developed a radial growth model employing tree age as an explanatory variable. We estimated standard growth (SG), defined as radial growth of the tree at age 30, to eliminate the influence of tree age on radial growth. In addition, SG estimates including the Topographic Wetness Index, temperature and precipitation were calculated by the Generalized Additive Model.Important findings As a result of variogram analysis of SG, we found spatial autocorrelation between SG, topographic and climatic factors. Incremental temperature had negative impacts on radial growth of P. densiflora and positive impacts on that of Quercus spp. Precipitation was associated with positive effects on both tree species. Based on the model, we found that radial growth of P. densiflora would be more vulnerable than that of Quercus spp. to climatic factors. Through simulation with the radial growth model, it was predicted that P. densiflora stands would be gradually replaced with Quercus spp. stands in eastern coastal and southern regions of South Korea in the future. The models developed in this study will be helpful for understanding the impact of climatic factors on tree growth and for predicting changes in distribution of P. densiflora and Quercus spp. due to climate change in South Korea.     

Long‐term climate and competition explain forest mortality patterns under extreme drought

Rising temperatures are amplifying drought‐induced stress and mortality in forests globally. It remains uncertain, however, whether tree mortality across drought‐stricken landscapes will be concentrated in particular climatic and competitive environments. We investigated the effects of long‐term average climate [i.e. 35‐year mean annual climatic water deficit (CWD)] and competition (i.e. tree basal area) on tree mortality patterns, using extensive aerial mortality surveys conducted throughout the forests of California during a 4‐year statewide extreme drought lasting from 2012 to 2015. During this period, tree mortality increased by an order of magnitude, typically from tens to hundreds of dead trees per km², rising dramatically during the fourth year of drought. Mortality rates increased independently with average CWD and with basal area, and they increased disproportionately in areas that were both dry and dense. These results can assist forest managers and policy‐makers in identifying the most drought‐vulnerable forests across broad geographic areas.