气候对天山中部不同海拔天山云杉径向生长的影响

为研究气候因子对天山中部不同海拔天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica)径向生长的影响,在天山中部新疆农业大学实习林场内设置低、中、高3个海拔梯度(1900、2200、2500 m)进行年轮样芯取样,利用树木年轮学方法,选用1955—2022年研究区温度、降水、标准化降水蒸散发指数、帕默尔干旱指数等气象数据,与所测年轮数据进行分析。结果表明:低海拔天山云杉年轮宽度与前一年6月和当年6—8月温度、前一年8月降水以及当年6—9月帕默尔干旱指数呈显著正相关(P<0.05)。中海拔天山云杉年轮宽度与前一年6月温度、8月降水以及前一年6—8月标准化降水蒸散发指数呈显著正相关(P<0.05)。高海拔天山云杉年轮宽度与当年1月温度、前一年11月至当年3月标准化降水蒸散发指数呈显著负相关(P<0.05),与当年6—7月降水呈显著正相关(P<0.05)。因此,在林区内,天山云杉生长与环境的干湿状况随海拔变化存在密切的关系。降水是促进低海拔天山云杉径向生长的关键因素,温度和降水共同作用中海拔天山云杉生长,温度对高海拔天山云杉径向生长的影响高于降水。

气候因子对云冷杉针叶混交林主要针叶树种径向生长的贡献率分析

【目的】为分析气候变化对针叶树种径向生长的影响,揭示针叶混交林对气候变化的响应规律,在全球气候变暖的背景下,对森林生态系统的适应性经营提供理论支撑。【方法】以金沟岭林场云冷杉针叶混交林中的3个针叶树种为研究对象,建立3个针叶树种的树轮宽度标准化年表,分析3个树种的树轮宽度与气候因子之间的相关关系,明确该地区显著限制其径向生长的气候因子,并用层次分割法量化气候因子对各树种树轮宽度变化的贡献率。【结果】在95%的置信区间下,与气候因子相关分析显示:红松和臭冷杉的径向生长同时受气温和降水的影响,与生长季初期气温正相关;鱼鳞云杉的树轮宽度主要受气温影响,与秋冬季节气温负相关,与降水量的整体相关性较低。3个树种均受到上一年气候因子的影响,有一定的“滞后效应”。滑动相关分析表明,本研究3个主要针叶树种与气候因子的响应关系存在差异,主要表现为负相关性呈增强趋势。3月平均气温对红松的贡献率最高,为34.56%,4月最低气温对臭冷杉的贡献率最高,为22.29%,对鱼鳞云杉的贡献率为60.89%。【结论】层次分割分析法能够有效量化气候因子对各树种树轮生长的贡献率,分析结果可为制定该地区应对未来气候变化的经营管理措施提供理论参考。

塔克拉玛干沙漠腹地柽柳年轮宽度对地下水埋深的响应

【目的】柽柳作为干旱荒漠生态系统的典型物种,研究其年轮宽度对地下水响应的保护有重要价值。【方法】研究基于沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水埋深资料,利用年轮测定方法分析不同地下水埋深状况下柽柳年轮宽度的变化,探讨其与地下水埋深变化的关系。【结果】样地一地下水埋深随时间逐年增加,埋深范围是1.2~2.6 m,柽柳的年轮宽度在2001-2020年呈显著增加趋势,变化范围为0.98~5.80 mm,年轮宽度年际间差异显著;样地二地下水埋深随时间增长呈现先增加后减小的趋势,埋深范围是2.7~4.5 m,柽柳年轮宽度在1977-2020年整体呈正弦函数变化,范围为1.46~4.41 mm,年轮宽度年际间差异性不显著;样地一柽柳标准年表振幅范围是0.502~1.641,大于样地二柽柳标准年表振幅范围为0.577~1.331。【结论】样地一地下水埋深向着柽柳生长适宜的范围增加时,有利于柽柳的生长,表现为年轮宽度增加,样地二的柽柳年轮宽度变化和地下水埋深之间无显著相关性。

中国南北过渡带油松径向生长对气候因子的响应研究——以鸡公山国家级自然保护区为例

本研究以河南省信阳市鸡公山自然保护区的油松林为研究对象,利用树木年轮学方法建立了油松径向生长宽度年表,其特征值表明,油松标准年表的质量较高,包含较多的气候信息,能反映气候变化对树木生长的影响。标准年表与鸡公山南北气象站(麻城和信阳站)的气象因子相关结果发现:油松生长与鸡公山南侧麻城气象站几乎与所有月份气温都呈负相关,与当年5—7月气温(6月的平均气温,5、6月平均最高气温和6、7月平均最低温度)呈显著负相关,而与几乎所有月份相对湿度都呈正相关,表明过渡带南侧高温带来的土壤水分胁迫对油松生长主要起着限制作用,南侧春末夏初4—6月相对湿度是油松生长的限制因子;鸡公山北侧信阳气象站生长季及生长季后期8—9月气温(8月平均气温、8、9月平均最低气温)对油松生长有明显的促进作用,上年7—8月相对湿度是油松生长的限制因子,北侧生长季后期9月降水对油松生长的促进作用具有滞后效应。滑动相关分析显示出,近几年油松生长对过渡带北侧信阳气象站8—9月平均气温的正响应趋势增强;在气候变暖的情景下,受到高温抑制(亚热带的麻城气温负相关),油松生长南界可能会向北移动。油松响应气候变暖的生长动态研究旨在为过渡带森林管理与更新提供基础数据支持。

过去百年吕梁山南端油松生长特征及其与气候变化的关系

理解树木生长对气候变化和人类活动干扰的响应有助于未来森林管理和双碳政策的落实。本文基于采自吕梁山南端的油松(Pinus tabuliformis Carr.)树轮样本建立了标准树轮宽度年表。通过Pearson相关分析发现树轮年表对研究区3—7月土壤湿度(r=0.60,P<0.01,n=37)、5—6月平均最低温度(r=-0.37,P<0.01,n=63)和5月降水量(r=0.31,P<0.05,n=64)响应敏感,说明水分条件(降水和土壤湿度)是影响研究区油松径向生长的主要限制因子,温度则是通过调控土壤湿度进而影响树木径向生长过程。近百年来(1926—2011年),研究区油松发生了三次生长释放事件(1932年,1977—1980年,2001—2011年)和一次生长抑制事件(1991—1994年)。生长释放事件在次数、持续时间和发生强度上都高于生长抑制事件。适宜(不适宜)的水热组合能够促进生长释放(抑制),人类活动干扰也能够诱发生长事件。空间相关分析揭示树轮年表与研究区及周边较大范围的气候环境变化密切相关。本研究对深入了解该地区油松树种生长特征及其对气候与人类活动干扰的响应具有重要意义。

不同间伐强度下竞争对东北阔叶红松林主要树种生长−气候关系的影响

【目的】探究不同间伐措施下树木的竞争环境差异是否影响树木生长变化趋势及其对气候因子的响应策略,为气候变化背景下森林经营和管理提供科学依据。【方法】以吉林蛟河林业实验管理局阔叶红松林优势树种红松、水曲柳、色木槭和紫椴为研究对象,选取4块面积为1 hm2的间伐处理固定样地,间伐强度分别为0(对照CK)、15%(轻度间伐LT)、35%(中度间伐MT)、50%(重度间伐HT)。采用Hegyi竞争指数量化竞争并进行竞争压力组划分,比较分析不同间伐强度和竞争作用下各树种生长差异,构建不同竞争压力组树木与气候因子的关系,探讨间伐强度和竞争差异是否影响树木对干旱事件的响应策略。【结果】(1)不同间伐强度下低竞争组树木生长量显著高于高竞争组生长量(P<0.05)。高竞争组树木生长量在伐后变化不明显,除色木槭低竞争组生长量保持稳定(9.43 cm2/a),其他树种低竞争组树木呈现显著增加趋势。随着间伐强度增加,低竞争组树木生长出现峰值的时间不一致。(2)不同间伐样地内色木槭不同竞争组树木生长量与温度和降水均呈显著相关关系,而红松、水曲柳和紫椴的不同竞争组树木生长与气候因子的关系受到间伐强度和树种因素的共同影响。在中度间伐下,低竞争组红松对气候因子较敏感。随着间伐强度增加,不同竞争组水曲柳和最低温度的正相关关系稳定性下降,而低竞争组紫椴生长与降水的正相关关系稳定性增加(P<0.05)。(3)间伐增强了树木对干旱的适应能力,高竞争压力的红松和紫椴的恢复力,低竞争色木槭的抵抗力和恢复力均得到增强。红松、色木槭和紫椴恢复力均在重度间伐后呈现最大值。【结论】本文研究结果表明保留木竞争环境是影响树木生长的关键要素,并改变了树木生长与气候因子的相关关系。轻度和中度间伐能够有效提高保留木低竞争株数比例,促进保留木的生长,重度间伐增强保留木对干旱事件的恢复力。因此,间伐能够缓解气候暖干化带来的生长下降。

基于红松树轮重建小兴安岭南麓过去140年6月份平均温度变化

基于建立的小兴安岭南麓红松树轮宽度标准年表,分析红松径向生长与该地区温度和降水间的关系以及1982年升温突变对此相关性的影响。结果表明:6月平均温度与树轮宽度年表在变暖前后始终呈极显著负相关,是该地区红松径向生长的主要限制因子。基于此构建的区域1843—1982年6月平均温度重建方程稳定可靠。重建温度序列的偏暖时期和偏冷时期分别持续7年和29年,偏暖时段为1915—1921年,偏冷时段为1880—1891年和1932—1948年。小波分析结果显示6月平均温度存在2—7a周期变化。空间相关分析结果表明重建温度序列能很好的代表小兴安岭南麓及附近区域的温度变化。本研究拓展了研究区现有的气候数据,可为掌握小兴安岭气候变化规律和科学预测未来气候提供数据支撑。

杨树人工林无损年轮计量特征气象响应分析

为了掌握树木年轮计量特征,探究植被径向生长以及其对气候因子的响应,研究以多密度杨树人工林为对象,采用无损测定技术获取年轮计量特征,选用多种径向生长模型拟合树轮生长,并整理树木生长时期的气候因子进行响应分析,结果表明:1)三维点云定量、精准描述活立木干形,随着株行距缩小密度增大立木干型通直饱满,形率可达到0.57;2)阻力仪无损测定年轮宽度和密度,反应了树轮气候敏感性,方形种植配置更易受气候因素的影响;3)研究区杨树的径向生长采用logistic模型拟合,R^(2)均达到0.94以上;4)四种种植配置年轮宽度对年度气候因子的响应存在明显差异,对年平均风速响应均呈显著正相关(最高为6 m×6 m种植配置的早材年轮宽度达到0.85),年轮密度与年度气象因子的响应均为负相关,其中年均相对湿度呈较显著相关性(最高为3 m×8 m种植配置达到−0.82);5)月度气象因子响应表现为季节性,春季温度因子与年轮计量特征呈负相关,而湿度因子对年轮宽度呈现正相关,风速因子和年轮计量特征的相关性在春季最大,随着种植配置的稀疏风速和年轮计量特征的相关性逐渐增大。该研究为准确评估树木生长以及分析年轮对气象因子的响应提供了新思路,为森林可持续经营管理提供理论依据。

树轮记录的吕梁山北段1923年以来3—4月平均最高气温变化

基于吕梁山北段管涔山地区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)样芯资料,建立树轮宽度标准年表(STD),利用Pearson相关分析方法得出3—4月平均最高气温是研究区树木径向生长的主控气候因子(R=0.509,P<0.05)。借助一阶线性回归方程模拟构建近百年来管涔山地区3—4月平均最高气温的变化过程,同时应用逐一剔除法对重建方程进行交叉检验,验证回归方程的稳定性和可靠性。对重建气温序列温度变化分析可知,管涔山地区过去近百年有两个暖期和三个冷期分布,暖期为1932—1945年和1957—1970年;冷期为1946—1956年,1971—1983年和1993—2010年。基于Morlet小波分析对重建气温序列周期分析可知,存在3~5 a、10~13 a、22~33 a、40~45 a的周期分布特征,厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)现象和太阳黑子活动是其周期变化驱动因子。大尺度空间相关分析可知,重建气温序列对俄罗斯中东部、日本北部、中国中东部等大范围地区的温度变化具有很好的空间代表性。研究结果进一步补充和丰富管涔山地区气候资料,同时对森林管理及农牧业发展具有重要的参考意义。

树轮重建的过去千年横断山区干旱变化及其与强火山喷发的关联

为了探讨强火山喷发与横断山区干旱变化之间的关系,利用国际树轮库(International Tree-Ring Data Bank,ITRDB)资料集成区域年表,重建了横断山区过去1100多年的春季干旱变化序列,并通过时序叠加法分析了强火山喷发对其影响作用。结果表明:横断山区树木径向生长包含了干旱与火山信号,信号之间关联为强火山喷发后的4年间对该区域造成干旱影响,影响因素包括火山喷发强度、喷发位置纬度等。中纬度强火山喷发造成的影响更为显著,而低、高纬度强火山喷发影响较弱,影响差异的产生与横断山区干季降水形成的大气环流因素有关。

窗口宽度对树木径向生长与气候要素之间关系的影响

在神农架林区的太子垭地区,以神农架建群树种巴山冷杉(Abies fargesii)为研究对象,利用生长锥在样木胸高处(1.3 m)进行树芯取样(24棵树50个样芯),应用LINTAB TM轮宽测量仪测量样本生长轮宽度,应用COFFCHA程序进行定年及测量质量控制,应用ARSTAN程序进行生长趋势拟合并合成标准年表(1880—2021年);依据年表及日平均气温、日降水量数据(1953—2021年),应用R程序中树轮工具包,将滑动窗口宽度下限设置为21 d、上限设置为270 d,分析树木生长轮与不同窗口宽度气候要素的相关性。结果表明:神农架地区巴山冷杉径向生长的最佳气温窗口期为33 d、最佳降水量窗口期为28 d。与传统月度气候数据相比,树木生长轮与气候最佳窗口期的相关性更显著。当年3月份、9月份中旬平均气温显著促进巴山冷杉径向生长;而当年9月份和上年9月份的降水量、当年和上年5月份的平均气温,显著抑制巴山冷杉的径向生长。

黑龙江漠河兴安落叶松与樟子松树轮生长特性及其对气候的响应

树木年轮(简称树轮)气候学是监测与重建全球气候变化的重要方法之一。针叶树树轮的生长能反馈出气温的变化,在高纬度地带尤为明显。该文分析了生长在我国最北部的兴安落叶松(Larixgmelinii)与樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)的树轮密度和宽度的特性。落叶松最大密度、晚材平均密度、早晚材宽度和轮宽都远高于樟子松。樟子松的所有密度变量的样本方差都明显高于兴安落叶松,宽度变量的样本方差却明显低于兴安落叶松。两树种密度变量的差值年表显著相关,宽度变量之间没有显著相关关系。落叶松与樟子松的晚材密度的形成受7、8月的最高温控制。另外,樟子松的晚材还与生长季节的长短相关。落叶松的年轮宽度对生长季节开始前的温度敏感,而樟子松的轮宽对气候变量没有很好的响应。结果表明,落叶松与樟子松的树轮最大密度都与生长季后期的温度显著相关,两树种的树轮信息对气候变化的重建有很大的潜力。

陕西黄龙树轮年表的建立及其2—3月降水记录

通过两组油松树轮宽度的研究,建立了陕西黄龙地区过去近200a来的树轮STD、RES、ARS年表,树轮宽度在20世纪20年代有过明显的下降,1929年前后达到年轮宽度最低值,与历史记载的自民国11年以来连续干旱时期相吻合(1922—1932年)。经过相关函数、响应函数分析,发现树轮宽度与生长季当年2—3月降水显著正相关,在此基础上设计了转换方程,重建了过去200年来黄龙地区早春2—3月降水历史,重建序列的解释方差为44.3%(F=16.298,p<0.001)。功率谱分析检测到2—3月降水存在7.69、6.90、6.06、5.13、5.00、4.88、4.65、2.02、2.00年的周期。

太白山树木年轮宽度资料对过去生态气候要素的重建

采用太白山高山林线附近的太白落叶松树木年轮资料 ,按照树木年轮学要求和方法进行前期处理、交叉定年 ,建立树轮宽度指数序列。基于气候要素影响当年和次年树木生长的原理 ,利用多元回归技术探讨了树轮宽度指数与生态气候要素———温暖指数之间的相关关系 ,重建了太白山地区近 30 0年的温暖指数。结果表明 :1 745～ 1 765年、1 845～ 1 85 5年、1 880～1 90 0年以及 1 90 5～ 1 91 5年为几个较为明显的冷期 ;1 72 5～ 1 745年、1 765～ 1 775年、1 80 0～ 1 81 0年、1 865～ 1 875年和 1 890～ 1 90 5年相对而言属暖期。太白山地区气候的冷暖变化有大约 30～ 40年的变化周期。将本项研究结果与国外相关研究对比还说明 ,太白山地区的气候变化可能具有一定的全球性特征。

太白山南北坡高山林线太白红杉对气候变化的响应差异

气候变化对秦岭植被生长的影响已经引起了人们的广泛关注,在相同的立地条件下,植被对气候变化的响应会因坡向不同而产生差异,秦岭的分水岭太白山尤为典型,为更进一步揭示不同坡向太白红杉(Larix chinensis)对气候变化响应的差异,以树木年代学为依据,利用采自太白山南、北坡相同海拔的太白红杉树芯样本分别建立了树轮年表,并分析了两者的年表特征,探讨了树轮宽度指数与气候因子之间的相关性及逐步线性回归方程。结果表明:太白山南、北坡太白红杉年表的平均敏感度、样本间平均相关系数、样本总体代表性等特征值较高,表明两个不同坡向年表中皆含有丰富的环境信息,相对而言,北坡样地植被对气候的响应较南坡样地敏感;由相关性分析可知,南北坡太白红杉差值年表对气温和降水响应显著的月份有所差异,北坡样地轮宽指数与当年和前一年1—6月平均气温皆为显著正相关关系,而南坡样地轮宽指数仅与当年5—6月平均气温通过显著性检验。南、北坡太白红杉径向生长都明显受到前一年6月降水"滞后效应"的一致影响,但北坡仅与当年8月的降水呈显著正相关,南坡与当年1—4月的平均降水量存在十分显著的负相关;多元线性逐步回归模型显示,气温因子对回归方程的贡献最大值均大于降水因子的贡献最大值,表明气温因子的变化更易引起太白红杉树轮宽度的变化,另外,气温因子对北坡样地回归模型的贡献值比气温因子对南坡样地回归模型的贡献值大,表明北坡样地处树轮宽度指数对气温因子更敏感,并且与相关分析结果一致。

呼伦贝尔沙地樟子松年轮生长对气候变化的响应

以内蒙古呼伦贝尔地区沙地樟子松为样本,建立了樟子松树木年轮宽度年表,应用相关分析和响应函数分析等年轮气候学方法,研究了樟子松径向生长对气候变化的响应。结果表明,樟子松年轮宽度与4月和6—9月平均温度呈显著负相关关系(P<0.05);与各月降水量多呈正相关关系,特别是与当年5—8月的月降水量呈显著正相关关系(P<0.05);树轮年表与前一年10月至当年10月的PDSI均呈显著正相关关系(P<0.05),其中与5月份PDSI的相关性最高。响应函数分析表明,年表与当年6—7月的平均气温、上一年10月和当年5—7月份的降雨存在显著的相关性,与5—7月份PDSI存在较显著的正相关性;综合来看,呼伦贝尔沙地樟子松生长同时受降水和温度的影响,其径向生长与气候因子间的关系属于降水敏感型,为区域降水重建提供了科学基础。

树木年轮宽度与气候变化关系研究进展

树木的生长和立地环境密切相关并受多种气候因子的影响。树木年轮宽度的增加与温度、降水、太阳辐射、CO2 浓度等气候因子有着复杂的相关关系。在干旱或半干旱地区 ,温度是限制树木生长的重要气候因子。生长季开始时最低温度的升高有利于延长生长季 ,与年轮宽度正相关 ;但是当生长季温度过高时 ,即使降水非常充裕 ,当年也只能形成窄年轮。生长季的温度过高则会加快土壤蒸发失水量并提高蒸汽压差 ,使土壤水分不足而不利于树木生长 ,因而生长季的高温多表现为与年轮宽度的负相关。生长期内降水量与树木的径向生长也成正相关 ,但当生长季的降水量充足或过多时 ,降水对树木径向生长不相关或负相关。受温度和降水共同调控的土壤湿度是树木径向生长的主要限制因子 ,良好的水分状况对树木生长起决定性作用。某一地区的太阳辐射能量高常会导致高温少雨 ,故高强度的太阳辐射使表土的湿度降低而不利于树木的径向生长。而在受季风影响的地区 ,树木年轮宽度的增加与当年雨季的气候变化关系不大。当年季风到来之前的气候 (温度和降水 )是树木生长的主要限制因子。有关CO2 浓度的升高对树木生长的影响 ,研究的结果很不一致。一些温室实验及田间控制实验证明 ,CO2 浓度的升高能对短命的一年生草本植物和植物幼苗产生“?

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.

树轮降水记录及东亚夏季风强弱变化——以内蒙古包头地区为例

在精确交叉定年的基础上 ,依据树木年轮宽度指标 ,分别精确重建了中国内蒙古包头地区过去 2 6 0a来 2— 7月上旬及 6— 8月上旬降水总量 ,方差解释量分别达到 42 6 0 %和 32 6 0 % ,并与历史记载进行了良好的对比。通过 6— 8月上旬降水总量所反应的干湿时段的分析 ,研究了东亚夏季风10 0 10 1a尺度的强弱变化历史。发现在过去近 2 6 0a中 ,东亚夏季风经历了 8次较强和 8次较弱的发展过程。同时周期分析表明 ,6— 8月上旬降水存在 12 6 3,7 5 ,5 115 2 2 ,4 5 34 6 2 ,3 16 3 5 3a的准周期。

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.