气候变化对树木木质部生长影响的研究进展

【目的】树木生长受多种气候因子的影响,与年轮宽度相比,树木木质部细胞的生长变化记录了更为详尽的气候信息,可以丰富当前从传统树轮气候学或树轮生态学研究中所得到的认识。本研究以期为利用树轮木质部细胞特征研究全球变化提供参考。【方法】综述了树木木质部形成过程、研究木质部细胞生长变化对气候因子响应的常用方法以及气候变化(温度、降水、光照强度、光周期和CO2浓度等)对形成层活动及木质部细胞生长变化的影响。【结果】目前,在细胞水平上研究树木木质部生长变化对气候因子响应过程的主要方法为:钉针法和微芯取样法,钉针法主要适用于研究形成层对损伤的响应或是记录热带树木木质部生长的增量,而微芯取样法可以清楚地观察到生长季各阶段形成层细胞数量的变化及木质部形成过程;树木木质部的生长过程一般从形成层恢复活动开始,经过细胞的伸展、次生细胞壁的加厚和木质化后,形成成熟的次生木质部细胞,其中的每一个阶段都会受到气候因子变化的影响;树木木质部细胞生长的变化与温度、降水、光照强度、光周期和CO2浓度等气候因子有着复杂的相关关系;温度主要影响树木生长季前期形成层的活动,改变形成层恢复活动的时间、细胞的分裂速率及活动周期,但并不会改变木质部细胞分化的序列和季节生长模式;降水主要影响形成层细胞分裂的速率、在生长季的持续时间以及管胞的直径等,降水不足会降低树木细胞分裂的速率,缩短细胞分化的时间,导致生长季的持续时间减少,同时抑制细胞伸展,管腔直径较小;光照强度主要影响树木的光合速率来间接影响形成层细胞的活动;光周期主要控制木质部细胞的最大生长速率和生长结束期;有关CO2浓度升高对树木木质部细胞的影响,研究结果并不一致,一些研究认为,CO2浓度升高影响细胞的分裂速率和细胞的扩张而不是次生细胞壁的加厚,从而造成早材生长轮宽度明显增加,但也有研究表明,CO2浓度升高并没有引起早材细胞结构较大的变化,相反晚材生长环的宽度却明显增加。【结论】随着研究理论和技术手段的不断成熟,极端灾害下树木木质部细胞的生长特征、不同树种木质部细胞的生长对气候变化的响应以及多种气候因子对树木木质部生长的综合影响将成为今后研究的主要方向。

塞罕坝木质部生长物候与植被物候的差异及影响因素

为探究塞罕坝地区木质部生长物候与植被物候变化规律及其影响因子,基于塞罕坝样点数据的木质部生长物候监测数据及NDVI数据利用最佳阈值提取方法获得预测木质部生长物候的最佳阈值,并基于该阈值预测塞罕坝地区2010-2021年木质部起止生长物候。利用动态阈值法基于遥感数据提取植被物候,对比分析木质部生长物候与植被物候空间变化差异及其影响因子。结果表明,塞罕坝地区木质部生长始期主要集中在每年第111~150天,木质部生长末期主要集中在每年第235~257天。植被木质部生长季长度大约为96~130 d。塞罕坝地区木质部生长物候比植被物候起始期提前3~21 d,该差异主要受温度降水和坡度影响,而生长结束期延后3~43 d,该差异主要受植被覆盖度影响。木质部生长季长度比植被物候长9~64 d,主要受降水的影响。由于木质部生长比植被物候更能反映树木碳汇的形成时期,因此更长的木质部生长物候表明更多的碳积累。