天山北坡西部雪岭云杉海拔梯度生态弹性变化

基于天山北坡西部温泉哈夏林区间隔100 m海拔高度采集的雪岭云杉梯度样本的断面积生长量资料,分析树木生态弹性变化。干旱事件是区域生态弹性最主要的干扰因子,高温事件也是干扰因子之一。干扰因子的强度会造成生态弹性梯度特征的变化。在极端干旱年份,哈夏林区梯度生态弹性特征最显著,即中高海拔为强抵抗力和弱恢复力,而低海拔则呈相反态势,并出现生长衰退现象。中旱事件时不同海拔均为强抵抗力和较强的恢复力,高温年份低海拔呈现弱抵抗力和弱恢复力。在发生持续干旱时,不同海拔高度的树木生长均受到遏制,但低海拔衰退强度大于高海拔区域,高海拔区域树木对干旱的适应能力要强于中低海拔。

阿尔泰山南坡1821—2014年树轮汞浓度变化及其对气候的响应

基于建立阿尔泰山南坡青河地区1821—2014年的树轮汞浓度变化序列,分析气候对树轮汞浓度的影响,并从全球和区域角度探讨了汞浓度变化的原因。结果表明:1821—2014年青河地区平均树轮汞浓度为1.36±0.28 ng·g^(-1)。树轮汞浓度变化与年平均最低气温(r=0.268,P<0.05,n=57)和平均水汽压(r=0.326,P<0.05,n=57)呈显著正相关,与平均2 min风速呈显著负相关(r=-0.356,P<0.01,n=57),表明气候可能会影响树木年轮中汞的积累。19世纪20年代—20世纪80年代树轮汞浓度呈缓慢上升趋势,出现19世纪50—60年代中后期和20世纪80年代中后期2个峰值。20世纪90年代—21世纪00年代初期树轮汞浓度相对平稳。21世纪00年代中后期,树轮汞浓度逐渐下降,可能与各国相继实施空气污染控制法规有关。

miR-125b调控动物肌肉生长发育的研究进展

miR-125b属于miR-125家族,是一种小的、高度保守的ncRNA,在多种生物学功能中发挥关键作用。miR-125b对动物肌肉组织(包括骨骼肌、心肌和平滑肌)发育的调控受到广泛关注。对miR-125b的生物起源和生物学功能以及在动物肌肉组织发育的调控进行了总结,并着重关注其对动物骨骼肌、心肌、平滑肌细胞发育过程及疾病的分子机制研究,为miR-125b在肌肉疾病的治疗和畜禽产肉性能的分子改良提供新的参考依据。

新疆西北部萨吾尔山西伯利亚落叶松树轮宽度的气候响应特征

树木生长对气候变化的响应研究不仅能为全球变化背景下森林生态系统的响应提供关键参数,也是树轮气候学研究的基础。利用新疆西北部萨吾尔山南坡的西伯利亚落叶松树木年轮宽度资料,建立了不同海拔高度的4个树轮宽度年表,采用相关分析和冗余分析法分析了树轮年表特征及其对气候的响应特征。结果表明:(1)不同海拔西伯利亚落叶松树轮宽度年表均具有较高的敏感度和一致性,可能包含丰富的气候信息。树轮年表参数有较一致的规律性:平均敏感度、标准差和信噪比随海拔高度降低逐渐增大;反映树轮对环境要素响应滞后效应的一阶自相关系数随海拔高度降低而减小。(2)随着海拔高度的降低,树轮宽度年表与生长季5—9月气温的正相关逐渐减弱,直至变为负相关;与反映水分状况的气象要素(降水量、相对湿度和水汽压)由不显著相关变为显著正相关(P<0.01)。萨吾尔山南坡海拔2 000~2 100 m是西伯利亚落叶松树轮宽度对气候响应关系发生转折的关键高度。(3)位于下树线区域西伯利亚落叶松树轮宽度受年降水量(上年7月—当年6月)和当年生长季(5—9月)气温共同影响,具备开展区域干旱指数重建的潜力。

天山北坡中段雪岭云杉径向生长对气候变化的响应

分析树木径向生长对气候变化的响应,有利于准确预测未来森林的动态变化。天山北坡中山带广泛分布着以雪岭云杉(Picea schrenkiana)为单优树种的温带针叶林,本研究采集该处高海拔雪岭云杉树芯样本,用树木年轮学方法探究雪岭云杉径向生长对气候因子及干旱事件的响应特征。结果表明:(1)1960—2020年,雪岭云杉树轮宽度指数呈极显著上升趋势,未出现生长衰退现象,表明近期雪岭云杉生长状况良好。(2)雪岭云杉树轮宽度主要与当年6—8月气温,4月降水及除当年7月外的各月scPDSI显著正相关;滑动相关显示,雪岭云杉树轮宽度与气候因子的关系不稳定,1991年后,云杉对气候因子的正响应进一步加强。(3)雪岭云杉径向生长变化百分率在1879—1880年低于-25%,表明其在1879—1885年发生了生长衰退;随干旱频率和强度的增加,雪岭云杉应对干旱事件的抵抗力和恢复力下降,当云杉长时间处于水分较充足的环境而遭受突发干旱事件时,会导致其抵抗力严重下降,易发生生长衰退。综上所述,在气候变化背景下,升温在近期仍有利于该区域高海拔雪岭云杉径向生长,但升温过程中伴随着干旱频率和强度的增加,将使雪岭云杉的抵抗力和恢复力进一步下降,生长衰退风险升高。即在近期,雪岭云杉会在升温促进生长和干旱抑制生长间不断博弈,最终产生何种影响需进一步观察研究,未来应采取多种手段密切监测其生长动态。

长白山红松和臭冷杉树轮密度变化特征及其气候响应

本研究建立了长白山红松和臭冷杉的全轮、早晚材密度年表,并分析了2个树种的树轮密度变化特征及其与平均气温、平均最高气温、平均最低气温和降水量的相关关系。结果表明:两树种树轮密度变化具有一致性。红松树轮密度对气候变化更加敏感,而臭冷杉树轮密度变化相对稳定。两树种树轮密度年表与平均气温和平均最低气温整体呈显著正相关,而与平均最高气温和降水量的相关性相对较弱。其中,生长季早期(4—5月)的平均最低气温可能是影响树轮密度变化的主要因素。响应面分析结果表明:随着生长季早期的平均最低气温上升,两树种早材密度与平均最低气温呈现先减弱后增强的响应趋势,而与生长季早期的降水呈现先增强后减弱的响应趋势。滑动相关分析显示:随着气候变暖,两树种树轮密度年表均对生长季晚期(9—10月)平均气温和生长季早晚期平均最低气温的正响应显著增强,而对生长季晚期平均最高气温的正相关减小,与降水的响应相对稳定。臭冷杉的树轮密度年表对上年12月平均最高气温和当年4月平均最低气温的响应出现显著的正负转换现象。

基于不同树干高度树轮宽度的历史气候重建潜力研究

本研究利用新疆伊犁地区雪岭云杉不同树干高度树轮样本建立树轮宽度年表,并尝试使用该年表进行历史气候重建。相关分析表明,10 m树干高度树轮年表与当年6—7月平均最低气温相关显著,相关系数可达0.585(P<0.001)。利用10 m树干高度树轮标准化年表建立了研究区1841—2014年当年6—7月平均最低气温,重建方程稳定可靠。分析表明,重建序列出现了5个偏冷阶段和4个偏暖阶段。其中,1938—1965年和1866—1912年分别是持续时间最长的偏冷和偏暖阶段。重建序列存在2.11 a、2.99—3.10 a、5.09 a、5.47 a、8.08 a、68.03 a的显著周期(P<0.05)。该重建序列的建立进一步证明了利用不同树干高度树轮年表开展气候重建的可能性。在野外采样环境允许的情况下,可以将树干更高处树轮样本纳入采样范围。

全球变化背景下天山西部雪岭云杉径向生长和水分利用效率对气候要素的响应

全球气候变暖和大气CO_(2)浓度(Ca)急剧上升已成为不争的事实,并对森林生态系统有着深远的影响,全面理解森林生态系统对全球变化的响应至关重要。中亚干旱区特有树种雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch. et Mey)树轮稳定碳同位素(δ^(13)C)和水分利用效率(iWUE)对气候变暖和大气CO2浓度急剧上升的响应缺乏研究。本研究利用天山西部伊犁河流域的雪岭云杉树轮样本,使用树木年代学方法和树轮稳定碳同位素技术,建立树轮宽度年表、稳定碳同位素(δ^(13)C)以及内禀水分利用效率(iWUE)序列,分析了树轮δ13C和iWUE的长期变化特征,探讨了树轮δ13C和iWUE对气候的响应规律以及iWUE与树轮宽度的关系。结果表明,主要的气候因子并没有强烈地限制树木径向生长;夏季平均气温对树轮δ^(13)C分馏有重要影响,iWUE的长期变化受到全球Ca增加和升温趋势影响,但直接影响iWUE年际变化的主要因素是饱和水汽压亏缺(VPD)。全球升温和Ca增加导致了iWUE的持续升高,但并没有导致雪岭云杉树木径向生长的明显增加。

新疆树木年轮水文研究对比分析

分析新疆地区现已取得的树轮水文学研究成果,选取基于树轮宽度重建的阿尔泰山、天山、昆仑山和塔里木河流域等区域共14条河流径流量序列,对各序列的水文历史变化特征进行对比和讨论,并对进一步开展新疆地区树轮水文学研究提出了建议和展望。研究结果表明:(1)水分是各流域树木径向生长的主要限制因子,且树木径向生长与河流径流量之间普遍存在正相关关系。(2)对新疆5个区域的河流径流量重建序列进行相关分析,发现阿尔泰山区域重建序列间的相关性较高,天山北坡次之,天山南坡最低。阿尔泰山与天山北坡径流量重建序列间亦存在较好的相关性。(3)14条河流径流量重建序列经31 a滑动平均处理后,结果显示同一区域内河流径流量序列丰枯变化的一致性相对较好。(4)5个区域内部径流量重建序列存在相同的极值年份,且重建序列的部分极值年份与历史记录的气候水文灾害相吻合。(5)新疆地区径流量重建序列的周期变化在高频上较为一致,均存在2~7 a的短周期,其径流量变化可能受到海陆大尺度气候振荡的影响。

新疆西天山不同海拔雪岭云杉树轮宽度年表特征及其气候响应分析

利用西天山新源林场卡勒克玛林区5个采样点(按海拔从高到低依次将采样点编号为KL1、KL2、KL3、KL4、KL5)的雪岭云杉树木样芯,建立宽度年表,并分析树木年轮标准化年表与气候的相关性,以及这种相关性随海拔梯度的变化情况。结果表明:(1)样本对总体均有较高代表性,KL3的各项指标在5个标准化年表中最高,包含的气候信息最多,受到气候的影响最明显;(2)高海拔的KL1和KL2与新源上年4—8月以及当年4月的降水量呈正相关,中、低海拔的KL3~KL5则与上年4月—当年4月降水量正相关,除KL5与当年4月的降水量正相关不显著外,其余标准化年表均与新源上年及当年4月降水量相关显著;(3)各标准化年表与新源站上年4—10月以及当年9月的平均温度和平均最高温度呈负相关,而与上年12月的温度要素呈正相关;(4)各采样点树木径向生长受气候的"滞后性"影响明显,森林上线采样点(KL1、KL2)的树木径向生长主要受制于温度,中、下线(KL3~KL5)主要受制于降水量。

天山北坡雪岭云杉树轮宽度年表梯度特征分析

在天山北坡不同区域间隔海拔高度100 m左右采集5个树轮梯度年表,分析树木径向生长沿海拔高度变化的规律。结果发现:在树轮年表特征中,平均轮宽、树龄和敏感度等存在海拔梯度变化,平均轮宽和敏感度随海拔升高而降低,而平均树龄则与海拔高度呈正相关。高海拔采样点在同一区域和不同区域间一致性最好,低海拔采样点次之,而森林中部最差,东部和中部低海拔区域采样点的一致性要好于西部,坡向、坡度等小生境的差异也是影响树轮生长垂直变化规律的重要因素。存在同时影响不同海拔高度树轮生长的环境要素,西部和中部高海拔树木对该要素的响应更显著,在更为干旱的天山北坡中部和东部,对树木径向生长的影响较大的环境因子要多于西部伊犁地区。

中亚区域树木年轮气候学研究进展

中亚地处亚欧大陆中部,距海较远,是典型的中纬度干旱半干旱区域,在全球变化研究中占有特殊地位。其山区分布着大量对气候响应敏感的针叶树种原始森林,是树轮气候研究的理想区域。干旱的气候条件不仅使该地区树木对气候变化响应敏感,同时也有利于长龄树的生长和古木的保存,这为研究过去气候和环境变化提供了可靠的代用资料。对国内外在中亚区域开展树木年轮气候研究的现状和进展进行了综述,探讨了树轮记录的这一地区历史时期温度和湿度变化特征,总结了气候变化规律,并为进一步开展中亚树轮气候研究提出建议与展望。

利用树木年轮资料重建石河子地区168a来的5-8月降水量

据相关普查,天山北坡玛纳斯河山区的板房沟天山云杉树轮宽度标准化年表与石河子地区5~8月降水相关显著,相关系数为0.656(P<0.0001)。基于该年表重建玛纳斯河流域168a来的5~8月降水量,解释方差达43.0%。经统计参数检验和独立历史气候记载验证,表明168a的降水重建值具有较好的可信性。168a来的石河子地区5~8月降水量大体经历了6个偏湿和6个偏干阶段,最湿润年为1988年,降水比长期平均值偏多71.7%,最干旱年为1945年,比多年平均值偏少42.7%,最长偏湿期出现在1843~1857年,而最长偏干期位于1908~1924年。功率谱分析指出重建降水存在4.0和8.0年的变化准周期。石河子地区5~8月降水变化可能与ENSO具有一定的联系。

西昆仑山两种针叶树种径向生长及其对气候变化的响应

利用西昆仑山的雪岭云杉和昆仑圆柏树芯样本,建立其树轮宽度年表。通过分析两种针叶树种树木径向生长特征与气候要素的相关关系,探讨了树种间的树木生长气候响应异同及响应关系的稳定性。结果表明:研究区域内的雪岭云杉和昆仑圆柏年表间存在显著正相关。两种针叶树种在1994年气温突变前树轮宽度年表指数和基部断面生长增量(BAI)呈上升趋势,在气温突变后年表和BAI则呈下降趋势,并且昆仑圆柏的树木径向生长速率高于雪岭云杉。与气候要素的相关性分析结果表明,雪岭云杉径向生长与上年生长季(5—6月和8—10月)和当年生长季(3—6月和10月)气温呈显著负相关,而昆仑圆柏径向生长与上年10月和当年生长季前期(4—6月)气温呈显著负相关;两者均与当年春季降水呈显著正相关。滑动相关分析结果显示,上年和当年生长季气温对两个树种树木径向生长的负响应在增强,特别是在当年生长季前期更为显著。此外,当年生长季前期降水对树木径向生长的促进作用也在增强。在有可能的气候突变年份(1994年)之后,两种针叶树种对气温和降水的响应敏感性均有所增强,并且雪岭云杉对气温的响应敏感性强于昆仑圆柏,而对降水响应敏感性要弱于昆仑圆柏。

天山不同海拔雪岭云杉径向生长对气候变化的响应

为研究不同海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana)径向生长对气候要素的响应关系,分别在新疆伊犁尼勒克喀什河流域森林低、中、高海拔采集雪岭云杉树芯样本,建立不同海拔雪岭云杉树轮宽度年表。树轮年表与气象资料相关分析结果显示:影响3个采样点树木径向生长的气候因子主要是平均气温和相对湿度,对降水响应微弱。高、低海拔树轮径向生长对气温和相对湿度的响应相同,均对气温正响应,与相对湿度负响应,中海拔则与高低海拔相反。自1991年研究区气候突变后,雪岭云杉径向生长发生“生长分异”,高、低海拔树轮宽度指数呈显著下降,而中海拔呈显著上升。气候突变点前后,树木径向生长主要对气温和相对湿度响应关系不稳定,中海拔对5—9月的气温的正相关和对相对湿度的负相关显著增强,而低、高海拔主要与7—8月的气温转为显著负相关,与1—2月、7—8月相对湿度的正相关显著加强。根据雪岭云杉对气候要素的响应模式,气温的快速升温会加快水分蒸发,相对湿度随之下降,从而引起的干旱加剧对低、高海拔林区雪岭云杉生长产生负面影响,而适宜的增温可能对森林中部雪岭云杉生长具有促进作用。

气候变暖背景下云南西北部大果红杉径向生长衰退及其气候驱动因子分析

气候变化背景下森林生态系统的内部结构和功能发生转变,并减弱了其固碳能力,评估与预测森林生态系统对气候变化响应势在必行。基于采自云南西北部的大果红杉树木年轮样本,建立树轮宽度标准化年表,运用相关分析、空间相关、波谱分析等方法,探讨了滇西北大果红杉径向生长的主控因子及其对气候变化的响应。结果表明:(1)温度是限制滇西北大果红杉树轮径向生长的主要因素,季节性高低温变化交替影响大果红杉树轮径向生长。(2)相对湿度变化与滇西北大果红杉树轮的径向生长紧密关联,对滇西北大果红杉树轮的径向生长起促进作用。(3)波谱分析结果显示滇西北大果红杉径向生长呈周期性变化,受ENSO等外强迫影响显著。(4)气候变暖背景下,滇西北大果红杉的径向生长出现衰退趋势。研究结果为加强云南西北部天然林保护和构建西南绿色生态屏障提供了基础性资料。

阿尔泰山西伯利亚云杉多种树轮宽度年表研制及其气候响应研究

利用树轮图像分析法,获取了阿尔泰山较低海拔西伯利亚云杉(Picea obovata)的全轮、早材和晚材树轮宽度数据,并建立三种树轮宽度年表。通过对树轮宽度年表统计特征及年表与气候因子的相关分析发现:早材生长对气候变化的敏感性更强,而晚材宽度中含有的气候信息相对较少。三种年表对气候因子的响应结果较为一致,但也存在一定的差异性。水分是研究区树木径向生长的主要限制因子。其中,全轮和早材年表与上年7月至当年6月的总降水量正相关性最高(p<0.01),晚材年表与当年4月至7月总降水量正相关性最高(p<0.01)。上年降水量的滞后效应对早材生长的影响比晚材更大。滑动相关分析结果显示,降水量对树木径向生长的影响呈减弱趋势。

伊犁山区雪岭云杉(Picea schrenkiana)不同树干高度树木径向生长特征及其对气候响应

采集新疆伊犁地区雪岭云杉(Picea schrenkiana)1.3 m、5 m、10 m、15 m、20 m和25 m树干高度树轮样本并研制其树轮宽度年表。通过相关分析得出不同树干高度树木径向生长对气候要素的响应关系及其稳定性,并计算出不同气象因子的相对贡献率和绝对贡献率。结果表明:(1)不同树干高度具有相似的径向生长变化特征,且平均气温和降水量的影响主要表现为各树干高度树轮宽度与当年9月降水量的显著负相关,与上年11月平均气温的显著正相关,并且5 m至25 m树干高度处还受当年7月降水量的影响。(2)通过贡献率量化各树干高度气象因子影响情况,1.3 m和5 m树干高度的主要影响因子是平均气温,而10 m、15 m、20 m和25 m树干高度的主要影响因子则是降水量。(3)滑动相关分析得到各树干高度对气候变化响应的稳定性存在差异,主要表现为各树干高度处与上年12月平均气温相关性减弱,与当年6月平均气温相关性先增强后减弱,与上年9月平均气温负相关性增强;1.3 m至15 m树干高度与当年9月降水量负相关性增强,10 m至25 m树干高度与当年1月降水量相关性减弱。通过分析不同树干高度树木径向生长与气候要素的关系,有助于了解各树干高度树木径向生长与气候响应的差异,为开展更精确的气候重建提供参考。

博斯腾湖流域气候变化及其对径流的影响

利用博斯腾湖流域开都河、黄水沟和清水河的出山口水文站月径流量和气象站月平均数据,开展气候水文变化特征分析和径流变化对气候因子的响应研究。结果表明,博斯腾湖流域年际气候变化以气温上升为主,降水量增加趋势不显著;域内主要河流径流量持续上升。突变检验发现,三条入湖河流20世纪90年代之前径流量增加主要是域内降水量增加的结果,随后受气温上升导致冰雪消融加快也对径流量的增加有贡献。相关分析结果显示,博斯腾湖三条入湖河流年径流量变化主要受4、7月降水因子影响。此外,开都河的径流变化还表现出对8月气温和降水的显著响应,同时开都河流域集水区冰川的面积和占比均大于黄水沟和清水河流域,这表明冰川融水补给对开都河径流的影响大于黄水沟和清水河。所建立的气候因子—径流量多元线性回归模型,能够很好地模拟开都河、黄水沟和清水河的径流变化过程,证明了博斯腾湖流域水文变化受气候因子的显著影响。

天山和阿尔泰山历史气候变化序列集成重建研究

利用基于树轮资料建立的25条历史气候序列,集成重建天山和阿尔泰山近150 a的年降水量和夏季气温变化情况。结果表明:20世纪上半叶是天山区域极端气候年份频现时期,而阿尔泰山极端气候年份在20世纪上下半叶分布数量相当,在19世纪下半叶相对较少。两个山系极端低值气候年份的一致性更好,且与部分历史记录吻合。天山在过去150 a大致经历了5个偏干时期和5个偏湿时期,以及3个偏冷时期和3个偏暖时期;阿尔泰山则经历了5个偏干时期和6个偏湿时期,以及4个偏冷时期和4个偏暖时期。此外,除均存在2~6 a变化周期外,天山年降水量重建序列存在27~30 a和38~39 a的变化周期,夏季平均气温重建序列存在10.5、53.5和63.7 a的变化周期;阿尔泰山夏季平均气温存在12.6 a的变化周期。分析表明,ENSO对天山和阿尔泰山年降水量有显著影响,而太阳黑子数与阿尔泰山夏季气温呈滞后负相关。