长白落叶松人工林年轮宽度对气候变化的响应

为揭示长白落叶松(Larix olgensis)人工林早材、晚材和全材年轮宽度对气候的响应程度,以东北林业大学帽儿山实验林场27块样地的135株样木树芯为数据源,在建立树木年轮年表的基础上,采用相关性分析量化其早材、晚材和全材年轮宽度与气候要素的关系。结果表明,长白落叶松年轮宽度在时间尺度上可划分为2个明显不同的时间段,其中1974—1985年树木生长主要受春秋两季的温度影响,而1986—2019年则主要受夏季温度的影响。在1974—1985年,冬春季的最高温度和最低温度,特别是上一年和当年的1月和2月以及4月和5月与早材和全材年轮宽度的影响呈负相关的(P<0.05),与晚材年轮宽度的影响呈正相关(P<0.05);上一年和当年春季4、5月的无霜期与早材年轮宽度的影响呈负相关(P<0.05)。在1986—2019年,夏季尤其是上一年和当年6、7月的最高温度以及最低温度与晚材年轮宽度有显著的正相关性(P<0.05);夏季上一年和当年7月的平均温度与晚材年轮宽度的生长有显著的正相关性(P<0.05),但与早材和全材年轮宽度有显著的负相关性(P<0.05)。整体来看,生长季的温度尤其是最低温度和平均温度是限制长白落叶松人工林早材和晚材生长的主要因素,而降水对早材和晚材生长的影响则不显著。

腾格里沙漠南缘近315年5～6月PDSI指数变化

利用昌灵山早材宽度年表重建腾格里沙漠南缘在过去315 a的5～6月份PDSI指数变化,重建方程的方差解释量达42.0%。腾格里沙漠南缘5～6月的PDSI指数重建序列平均值为-0.32。腾格里沙漠南缘5～6月的PDSI指数重建序列对西北地区干旱极端历史事件有良好的响应。空间分析显示腾格里沙漠南缘5～6月的PDSI指数重建序列与亚洲季风尾闾区PDSI指数的变化比较一致,同时还与西北地区的多条PDSI指数重建序列有着良好的相关性。腾格里沙漠南缘5～6月的PDSI指数重建序列具有25 a(95%)、12 a(95%)、3.4 a(99%)、2.8 a(99%)、2.6 a(99%)、2.3 a(95%)的周期变化。

Response to climate changes in radial growth of Picea crassifolia in the Qilian mountains of northwestern China

In order to investigate the response to climate changes in radial growth of Picea crassifolia at the lower tree line in the middle Qilian mountains in northwestern China, relationships of standardized chronologies of annual ring, earlywood and latewood widths with mean monthly temperature and total monthly precipitation were analyzed by ways of correlation and pointer year analyses. The results show that annual ring, earlywood and latewood widths are significantly negatively correlated with mean monthly temperature in June and July. Annual ring and earlywood widths are significantly and positively correlated with total monthly precipitation in March, May and June and negatively correlated with total monthly precipitation in September. Latewood width is less sensitive to climate changes than the width of earlywood and insignificantly sensitive to precipitation. The results of pointer year analysis revealed that when summer temperatures are higher than the mean summer temperature synchronization and the summer precipitation lower than mean summer precipitation synchronization, narrow annual rings are formed. Wide annual rings are formed when summer temperatures are lower than the mean summer temperature synchronization and summer precipitation higher than mean summer precipitation synchronization. The results indicate that more precipitation in the spring and summer is helpful for radial growth while warmer summer restricts radial growth of P. crassifolia at the lower tree line in the middle Qilian mountains.

基于树轮气候相关分析法的杉木径向生长与气候因子关系

为探讨杉木不同径向生长指标对气候因子的响应,了解气候变化背景下杉木径向生长敏感性与适应性的差别,采用树轮气候相关分析方法,以60年生杉木人工林为研究对象,通过测定杉木整轮宽度、早材宽度和晚材宽度,并利用杉木树轮自回归年表(ARS)分析主要气候因子(月份水平温度和降水)对杉木径向生长的影响.结果表明:杉木径向生长均受到温度和降水的显著影响,早材宽度与当年2月平均温度呈显著负相关(P<0.05),晚材宽度与当年10月平均降水量呈极显著正相关(P<0.01).冗余分析量化了气候因子对杉木径向生长的影响,当年7月平均最高温度和当年10月平均降水量是限制该区域杉木径向生长的关键气候因子.滑动相关分析表明,气候因子变化在短时间尺度上对杉木径向生长的影响存在差异,其中杉木径向生长对当年9月最高温度的响应稳定性最强.当年10月平均降水量对晚材宽度的促进作用逐渐增强.杉木年轮生长对上一年气候的影响存在“滞后效应”,晚材生长对当年早期杉木生长气候因子的影响存在“滞后效应”.亚热带地区气候影响杉木径向生长的效应复杂,但ARS年表仍包含丰富的气候信号,研究结果对亚热带针叶树种年轮生态学、年轮气候学研究具有重要参考价值.

庐山日本柳杉早材与晚材年轮宽度对气候变化的响应

【目的】研究庐山日本柳杉早材、晚材宽度与温度、降水量的相关关系,以揭示日本柳杉早材、晚材径向生长对气候的响应规律,了解这一区域气候变化对森林生态系统的影响,并为未来气候变化条件下日本柳杉的保护和造林区域选择提供依据。【方法】以庐山自然保护区的人工林针叶树种日本柳杉为研究对象,采用树木年轮学的方法对日本柳杉进行了树芯样品取样和处理,并建立早材、晚材标准年表,将树木标准年表与庐山地区的气候要素进行相关性分析。【结果】(1)早材年表各项统计特征均优于晚材年表,相比于晚材的径向生长,早材径向生长对月均温变化更加敏感。(2)该地区年均温度、年降水呈现显著增加的趋势,除了8月份以外,各个月份均温呈上升的趋势。(3)日本柳杉径向生长主要受温度影响,日本柳杉早材生长过程中气温的滞后效应尤为明显,夏季(7月)高温不仅阻碍当年早材年轮宽度的生长,还会影响到下一个生长季早材的形成。生长季时期(4-7月)降水量的增加有利于早材、晚材年轮的形成。【结论】不同季节温度、降水量变化影响早材、晚材年轮形成与生长。在未来气候变暖的背景下,庐山地区日本柳杉林可能出现生长下降的现象。

芦芽山华北落叶松早晚材径向生长对气候变化响应的分离效应

利用采自芦芽山3个海拔高度的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)年轮样芯建立树轮差值年表,采用树轮气候学的方法,以1984年/1985年为界,将树木整轮、早材和晚材差值年表与气候要素进行相关分析,探讨不同海拔华北落叶松径向生长对气候因子的响应,在1957—1984年和1985—2020年2个时段的异质性特征。结果显示:(1)芦芽山3个海拔树木早材和晚材径向生长变化在1957—2020年与研究区的气候变暖趋势难以拟合,与气温因子的响应发生了分离。(2)在1957—1984年,低海拔早材生长与气候因子未表现出显著的相关关系,生长季降水因子(6月降水量)对中高海拔早材生长具有明显的限制作用;进入1985—2020年,生长季降水因子(4月降水量)对低海拔早材的生长影响增强,中高海拔早材生长主要与1月降水量显著正相关,即生长季气候因子对中高海拔早材的生长限制作用减弱。(3)生长前养分积累对研究区华北落叶松树木晚材的生长至关重要:在1957—1984年,低海拔与中高海拔晚材宽度年表均与5月降水量呈显著正相关关系;在1985—2020年,树木晚材径向生长表现出与生长前气候因子(上一年11月,当年1月、3月、5月)的显著相关关系。(4)2个不同的时段内,低海拔早材生长模式的改变可能是气温升高带来的干旱胁迫造成的;而中高海拔早材生长模式差异有可能是由于气温升高缓解了中高海拔地区低温对早材生长的抑制作用。综上所述,随着全球气候变暖,芦芽山3个海拔华北落叶松树木早材和晚材生长在2个时段对于气候要素的响应特征、响应模式存在差异,与气候因子响应存在一定的“分离”现象,在今后区域气候重建工作中应考虑该地区树木生长的分离现象,保证重建工作的可靠性。

浑善达克沙地榆树年轮结构对气候变化的响应

以浑善达克沙地榆树为材料,采用年轮气候学分析方法,研究年轮结构特征及其时序列变化,分析年轮宽度、早材宽度和晚材宽度年表的敏感度、信噪比等基本统计量以及年轮结构指标对气候因子的响应,目的是为浑善达克沙地过去气候重建提供依据。结果表明:沙地榆具有典型的环孔材结构,早晚材界限明显。年轮结构指标中的早材宽度、晚材宽度与年轮宽度时序列变化趋势基本一致,特别是晚材宽度与年轮宽度间的相关系数达到0.98(P<0.001)。年轮宽度年表和晚材宽度年表的平均敏感度、信噪比以及样本总体代表性明显高于早材宽度年表。通过差值年表和标准化年表各指标的比较,认为差值年表更适合用于年轮气候学分析。用差值年表的年轮指数值与温度和降水进行相关分析和响应函数分析,沙地榆的年轮结构指标与多项气候因子间存在显著的相关关系,说明沙地榆的年轮结构指标可以用来重建该地区的过去气候。

川西南柳杉早材、晩材年表与温度和降雨的关系

年轮宽度和气候要素的相关或响应分析已大量应用在气候-树木生长的相互作用研究中.以川西南区瓦屋山自然保护区速生树种柳杉（Cryptomeria fortunei）的71个样芯,探讨了温度和降雨与柳杉早材、晚材年表的关系,结果表明早材径向生长对温度变化比较敏感,早材年轮指数序列与当年4月的平均温度、4月平均最高温度、上年9、10月平均最高温度间呈显著正相关关系,与当年7月平均温度以及上年11月最低温度间均存在显著负相关关系;晚材年轮序列与当年10月的平均最高温度呈显著正相关关系.柳杉早材年轮的生长过程中气温“滞后效应”表现明显,特别是在上个生长季的9～10月,最高温度的变化对柳杉当年生长季节形成较宽的年轮有重要的作用.不同的季节温度、降水量变化影响早材、晚材年轮的形成与生长.

马尾松树轮早材、晚材年表对气候因子响应的敏感性分析

为探究亚热带地区树木年轮早材、晚材宽度指标用于气候变化分析的敏感性差异,及全球气候变暖背景下亚热带不同地区马尾松径向生长可能受到的影响。在马尾松(Pinus massoniana)主要分布区的大致西缘、南缘、中心区、北缘和东缘5个典型的亚热带地区建立起马尾松早材、晚材宽度指标的树轮年表,与各地记录的标准化降水蒸发指数、降水、月均温、月最高温、月最低温5个气候因子多年的单月值及多月值数据进行相关分析。结果发现:(1)所有地点的马尾松早材年表和晚材年表的平均敏感度均较高(0.185~0.273),可用于气候重建工作。(2)同一样区早材和晚材年表的相关性较高,但早材对气候的敏感性高于晚材年表。(3)马尾松树轮宽度对气候要素的响应在不同的地域存在一定的差异与联系。生长季早期的气温升高会对西缘、南缘、中心区和东缘样区马尾松的径向生长产生有利影响,但在较为干旱的北样区,马尾松径向生长则易受到升温造成的水分抑制作用。(4)在不区分上一年或当年条件下,夏季的降水对5个样区马尾松径向生长具有高湿制约作用,秋冬季降水对马尾松径向生长具有有利作用。

江西三清山黄山松树轮早晚材宽度所指示的气候意义

在中国东南湿润季风区,近十几年来采用树轮宽度进行气候变化研究取得了快速的发展。对于气候限制因子不明确的整轮宽度年表,通过把整轮宽度分割为早材宽度和晚材宽度,分别建立早材宽度年表和晚材宽度年表,从中抽取出了可靠的气候信号。但是对于气候限制因子明确的整轮宽度年表,它们的早晚材宽度年表包含怎样的气候信息却没有开展过研究工作。选用对气候响应非常敏感的江西三清山高海拔黄山松树轮样本进行早晚材宽度的气候响应研究,该样本整轮宽度主要受上年4~7月温度的影响。研究发现,该样点黄山松早材和晚材宽度年表在共同可靠时段(1800~2013年)的相关系数为0.67(p<0.01),早材和晚材宽度的主导气候因素与整轮一致,均表现出明显的"滞后效应"。无论是高频信号,还是低频信号,该关系都成立,这一研究工作很好地解释了东南降水丰沛的高海拔地区黄山松整轮宽度年表对气候响应非常敏感的原因所在。研究工作还表明,早晚材宽度年表包含的气候信号是否一致,对采用整轮宽度年表重建气候的质量具有一定的影响。