青藏高原东北部与南部地区树木径向生长对气候要素的响应——以祁丰和林周树轮为例

了解树木径向生长对气候响应的区域特征是模拟或预测未来全球变化如何对森林生态系统产生影响的基础。对青藏高原东北部(祁丰)干旱气候条件下与南部(林周)高寒半干旱气候条件下的两条标准化年表分析发现,两年表敏感度均较高,样芯间一致性均较强,为分析树木径向生长对气候要素的响应关系提供了保障。对祁丰和林周树轮宽度序列与其附近酒泉(1951-2009年)和当雄(1963-2009年)气象站上年5月到当年9月的气候因子(月平均气温、月最高气温、月平均最低温和月降水量)进行相关和响应分析发现,祁丰和林周树木的径向生长与当年5-6月平均气温存在负相关关系,相关系数分别为-0.360和-0.466;而与当年5-6月降水量显著正相关,相关系数分别为0.499和0.623。祁丰和林周树轮宽度序列与帕尔默干旱指数(PDSI,1951-2005年)的格网数据在每个月份均呈正相关关系,与5-6月的相关值分别为0.581和0.719。上年7月到当年6月的降水量与祁丰(r=0.529)和林周(r=0.667)树轮宽度序列的相关值也较高,推断干旱状况是限制高原东北部与南部树木径向生长的主要因素。     

开都河中游地区雪岭云杉林上下限树轮宽度对比及其气候响应分析

利用开都河流域中段采集的雪岭云杉树芯样本,采用研究区域森林上下限2个采样点的树轮宽度年表,分析该地区两个树轮宽度年表的基本特征,建立与气象因子的关系模型,探讨树轮宽度生长与北大西洋涛动的关系。结果表明：（1）森林上限树木生长的一致性要强于森林下限,并且上限树轮宽度年表可能含有更多的气候信息;（2）森林上、下限树轮宽度年表在全频域、高频域及低频域上均存在显著正相关;（3）森林上、下限树轮宽度年表的气候响应结果基本一致,均表现出对上年9月至当年3月的逐月平均气温呈显著正相关,且均与上年12月的平均气温相关最高。树轮宽度年表与气象因子关系的模拟结果也证明了上年9、12月份和当年2、3、4月份的月平均气温与研究区树轮宽度生长间的密切关系;（4）研究区域树轮宽度生长与冬季北大西洋涛动指数的变化趋势较为一致。     

赛里木湖流域雪岭云杉(Picea schrenkiana)树木径向生长对气候变化的响应

选用赛里木湖流域海西沟雪岭云杉(Picea schrenkiana)树轮宽度标准化年表与温泉气象站历年逐月降水(月降水量,降水量≥0.1mm、≥1mm、≥2mm、≥5mm日数)、温度(月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温、平均地温)、积雪(积雪日数,积雪深度≥1cm、≥5cm、≥10cm日数)、月平均相对湿度、日照百分率及日照时数等主要气候因子,以相关函数法分析赛里木湖流域树轮宽度对气候变化的响应。结果表明:海西沟树轮宽度标准化年表与气候要素相关较好的月份集中在上年7月、上年8月、当年1月及当年7月,与降水、积雪、相对湿度正相关,而与温度、日照百分率、日照时数负相关。对器测资料上年1月到当年12月所有不同时段的顺序组合与海西沟树轮宽度标准化年表的年轮指数序列进行相关普查分析表明,在所有组合中上年8月至当年7月的降水量及降水≥5mm日数与树轮年表的相关性最好,相关系数分别为0.630和0.708,上年8月至当年7月的降水可能是该地区树轮径向生长的主要限制因子,海西沟树轮标准化宽度年表与周围的降水和PDSI均具有较好的相关性,该年表对天山北坡和中亚部分地区的降水及PDSI有较好的代表性。     

青藏高原南部南木林地区树木径向生长对气候因子的响应

树木年轮定年准确、连续性强、分辨率高,并且易于获取复本,已经成为过去气候变化重建的主要手段之一。通过分析青藏高原南部南木林地区大果圆柏的树木年轮宽度变化及其对气候因子的响应,发现树木生长季前期的温度与树木径向生长变化呈正相关关系,而夏季温度与树木径向生长呈负相关关系;年总降水量（上年7月到当年6月）是当地树木径向生长的主要限制因子,相关系数为0.66（P<0.01）,表明南木林地区树轮宽度变化可以指示该地区年总降水量变化。南木林树轮年表（1560—2008年）的突变检验结果显示,该年表在年代际尺度上存在1627年和1829年左右的突变点,表明南木林地区降水量在过去499 a间经历了两次突变。对树木年轮标准化年表的功率谱分析表明,南木林树轮记录具有150 a、100 a、75 a、60 a、50 a以及3.7 a 和3.06 a的显著周期,其中3.7 a和3.06 a周期可能与ENSO有关。     

大别山地区黄山松和油松树轮宽度的气候意义

本文基于2010年采自大别山地区黄山松、油松树轮资料分别建立了树轮宽度标准年表,利用相关函数检验了年表与附近的麻城气象站1959-2009年月平均最高气温、月平均气温、月平均最低气温和月降水量之间关系,旨在探讨黄山松、油松树轮宽度的气候意义。研究结果显示,平均敏感度、标准差、信噪比等统计量黄山松年表均高于油松年表,表明黄山松年表较油松年表包含更多的气候信息,具有更高的树轮气候学研究价值。黄山松径向生长主要受当年2-7月平均气温限制,任何月份及月份组合降水量对黄山松径向生长的限制作用均不显著;油松径向生长主要受当年5-6月降水总量限制,任何月份及月份组合气温对油松径向生长的限制作用均不显著。研究表明,在中国亚热带暖湿地区,气候要素的年际变化亦可对部分树种径向生长具有较强的限制作用,树木年轮宽度的变化对气候具有指示意义。研究结果将进一步弥补中国亚热带暖湿地区树轮宽度年表的不足,为树轮气候重建研究提供参考和依据。     

贡嘎山东坡不同海拔高度树轮宽度对气候变化的响应

树木生长对气候变化的响应机制是气候重建的基础,在不同的气候或环境背景下,树轮宽度对气候变化的响应不同,其响应随着地形或海拔等因素的变化而变化。利用采自贡嘎山东坡5个海拔高度的树轮样本建立了树轮宽度年表,并对年表特征、年轮宽度及其对气候要素的响应进行分析,探讨了该区树木径向生长对气候变化的响应关系。结果表明:年轮平均宽度具有随海拔高度的增加而减小的趋势,树轮宽度对气候要素的响应也具有海拔差异。在海拔3700m的森林上限树轮宽度与当年7月份平均温度显著正相关,在海拔3000m高度与3月份平均温度显著正相关,而在海拔2800m树轮宽度与气候因子之间没有显著的响应关系。通过与海螺沟冰川末端进退变化和文献记载的特殊气候年份对比发现,树轮宽度年表与海螺沟冰川进退变化及文献记录的特殊气候年份具有一定的一致性,宽度年表对气候变化具有一定的指示意义。     

秦岭及周边地区树木径向生长与气候因子的关系研究进展

使用树轮年代学的方法探讨不同地区不同气候条件下树木径向生长的气候要素响应特征,有助于深入理解局地树木生长状况的制约因素,进而有助于全球变化的应对与适应。简要回顾秦岭及周边地区的树轮年代学的研究工作,发现该地区树木生长与气候响应关系存在明显的地域分异现象:在秦岭以北,水分是树木生长的主要限制因子;秦岭分水岭和南坡,温度则是主要控制因子;秦岭以南区,海拔差异影响树木生长和气候因子的响应关系。针对当前的研究现状提出相关建议,以期对该区域后续研究有所帮助。     

贡嘎山峨嵋冷杉上下限径向生长与气候因子的关系

通过贡嘎山海螺沟峨眉冷杉海拔分布上下限树轮宽度的测定,采用负指数法(NEC)、区域曲线标准化法(RCS)和断面积修正法(BAI)建立树轮宽度年表,基于临近康定气象站气候数据,分析了不同趋势拟合方法峨眉冷杉径向生长对气候响应的差异。结果表明,采用断面积修正法建立的年表更能准确地表征峨眉冷杉的生长趋势;BAI年表与逐月气候因子相关分析显示,在峨眉冷杉海拔分布下限,树木径向生长与前一年6~9月温度呈显著负相关,温度是影响峨眉冷杉海拔分布下限径向生长的主要因子;林线峨眉冷杉与当年7月温度和5月降水呈显著正相关,温度和降水的耦合作用影响林线峨眉冷杉的径向生长。     

福建长汀福建柏径向生长对气候变化的响应

基于树木年代学的研究理论与方法,建立了福建长汀地区福建柏(Fokienia hodginsii)的树轮宽度的标准化年表,并探索了其径向生长与1956—2013年期间前年3月到当年11月的月均温、月降水量气候因子的响应特征。结果表明:福建柏的径向生长主要与当年秋季(9—10月)温度气温与前年春夏季(4—8月)降水显著正相关(P0.05);25 a滑动相关分析发现两者相关显著的时段比较一致,均集中在1970s—1990s时段,说明该时段气候因子对树木生长的限制作用更为明显。响应面回归分析表明,仅气温温度或降水的改善,并不能显著促进福建柏的径向生长,只有当两者同时改善后,树木的生长才会加速。     

基于树轮生理模型的雪岭云杉径向生长的模拟研究

雪岭云杉（Picea schrenkiana）是天山山区重要的造林树种，为了解天山山区森林上限树木径向生长对气候环境的响应机制，运用树轮气候学方法，通过采自天山东部巴里坤山雪岭云杉林上限的树芯样本建立的树轮宽度标准化年表，采用VS-oscilloscope模型，模拟雪岭云杉的径向生长过程并揭示了过去55 a以来该过程与环境因子的关系。结果表明：（1）模拟得到的树轮宽度指数与实际树轮宽度指数相关系数为0.645（P<0.01）。两者变化趋势具有较好的一致性，表明模型取得了较好的模拟效果。（2）树木径向生长主要限制因子是4~5月和7~8月的土壤湿度，温度是决定树木生长季开始的主要影响因子，而温度决定的生长速率在宽窄轮的形成上并不明显。（3）模拟的树轮宽度指数与生长结束日期的相关系数是-0.413（P <0.01），说明生长季节的结束日期对树轮宽度的增长有一定的影响。（4）自1984年以来，随着区域气温的逐渐上升，树木生长季的长度有延长的趋势，而树木径向生长却发生衰退现象，1984年以来气温的升高可能是树木生长衰退的主要原因。因而研究从生理角度揭示天山东部森林上限树木径向生长过程中的主要限制因子和限制时段，以期为该区域之后的树轮学研究提供一些借鉴意义。     

20世纪以来美国树木生长响应气候变化敏感度的时空差异

树木生长响应气候变化的敏感度是全球变化研究的重要内容。利用20世纪以来美国本土1058个样本点的树轮宽度指数和温度、降水数据,通过相关分析,揭示了树木生长速率年际变化响应气候变化敏感度的时空差异。研究发现：① 美国树木径向生长速率与温度普遍负相关、与降水普遍正相关,绝大多数地区树木生长受水分条件限制。② 径向生长速率对温度和降水响应敏感度呈现一定的季节差异,最敏感的季节因地区而异,这主要与不同月份温度、降水条件差异导致的水分条件变化有关。同时,径向生长速率对温度、降水响应敏感度还随着气候条件变化而变化,随着年平均温度升高（降低）,径向生长速率与温度的负相关逐渐增强（减弱）,随着年降水增加（减少）,与降水的正相关强度逐渐减弱（增强）。     

牛背梁自然保护区林线不同海拔巴山冷杉径向生长对气候变化的响应

近年来气候变化对秦岭植被的影响已得到众多研究的证实,牛背梁作为秦岭东部主脊和国家级自然保护区,该地区亚高山林线植被对气候变化的生态响应现状尚未得到广泛关注。依照树木年代学原理,进行响应分析并建立回归模型,探讨了牛背梁林线关键树种巴山冷杉（Abies fargesii）年表特征及对气候响应的海拔分异特征。结果表明：（1）随海拔升高,树木生长对气候的敏感性逐渐上升,但轮宽年表的同步性和信号强度呈先下降后上升的特点。（2）不同海拔树轮宽度年表的气候响应结果基本一致,对气温的敏感性均较降水强,敏感时段为当年2～8月,差异主要体现在,高海拔树木受生长季末期8月气温的影响较重,中海拔树木受生长季前期3～4月降水和上年冬季10～11月气温的促进,而低海拔树木受初春1～2月降水的限制作用明显。（3）对比分析低、中、高海拔3个回归模型中显著因子的变化趋势,发现气候变化可以促进巴山冷杉生长季的提前,但不同海拔树木的生长动态各异,说明研究区林线不同海拔巴山冷杉生长对全球变化可能具有不同的响应机制。     

天山雪岭云杉个体生物量分配及其变化规律的研究

为了探讨天山雪岭云杉林生物量在个体组织中的分配情况及其变化规律，在研究区进行了大量的野外测量，利用已有的雪岭云杉林估算方程，分析了天山雪岭云杉林生物量在各器官（干、枝、叶、皮、根）中的分配及其变化规律。结果表明：（1） 研究区雪岭云杉林的平均生物量为388.74 t·hm^-2，树木各器官中，干、枝、根、叶和皮分别占生物量的43.65%、28.60%、13.49%、11.08%和3.18%。（2）各径级生物量所占百分比为：33.53%（40~50 cm）、20.13%（20~30 cm）、19.59%（30~40 cm）、18.19%（50~60 cm）和2.05%（10~20 cm）；树木生物量在不同树高中的分配表现为：48.78%（20~30 m）＞35.27%（10~20 m）＞14.70%（30~40 m）＞1.25%（0~10 m）；地上和地下生物量的分配比例为：87.54%和12.46%，分别为340.30 t·hm^-2和48.44 t·hm^-2。（3） 随海拔升高，天山雪岭云杉林生物量呈“单峰”变化，在海拔2 100~2 400 m处达到最大值611.58 t·hm^-2；干、皮生物量所占比例随海拔升高而减小，枝生物量逐渐增加，叶、根生物量呈先减小后增加的趋势；径级20~30 cm、30~40 cm和50~60 cm的生物量随海拔升高均呈“单峰型”变化趋势，都在海拔2 100~2 400 m处达到最大；雪岭云杉林不同树高生物量随海拔的升高呈现的趋势不同。天山雪岭云杉林生物量和年均降水量随经纬度的升高均呈降低变化，研究区林分生物量自西向东总体呈现逐渐降低的趋势；林分密度、海拔和降水共同决定了森林生物量的大小及其变化规律，海拔2 100~2 400 m是本研究区雪岭云杉林生长的最适宜场所。结果可为雪岭云杉林生态系统的恢复和重建提供基础资料，对研究区进行综合管理与生态健康分析具有重要意义。     

沙漠绿洲-高山冰雪气候带的垂直变化特征研究

气候变化在垂直方向上的分布规律是气候变化研究的一个重要方面。利用在天山北坡中部径向剖面上的6个不同海拔高度的气象站的气象资料,研究了沙漠绿洲-高山冰雪气候带在冬季、夏季和年度的年际气候变化对高度的响应,指出20世纪90年代(1991-2000)与前30 a(1961-1990)相比,平均气温、年降水量增加幅度随高度呈现非线性变化,不论在哪个高度上,冬季的增温幅度都要大于夏季;在最靠近沙漠的低海拔地区,年降水量增加幅度并不是最大的,而在海拔较高的山前绿洲地带和在3 500 m的高山区降水量增幅相对较大。此外,对气温、降水、相对湿度、蒸发等气候因子的变化趋势倾向率进行了分析,比较了不同高度的线性倾向率,揭示了沙漠绿洲边缘至高山冰雪带的气候变化在垂直方向上的分布特征,表明不论在哪个高度上,冬季、夏季和年度的平均气温变化都具有上升趋势;在山前地带和高海拔山区,降水增加趋势相对明显;蒸发能力减弱,相对湿度增加。     

Longleaf Pine (Pinus palustris Mill.) Morphology and Climate/Growth Responses Along a Physiographic Gradient in North Carolina

Geographic differences in tree morphology and climate and growth responses of longleaf pine have been documented, yet how these differences vary at a larger scale has not. In this study, we documented changes in tree morphology and climate and radial growth responses of six longleaf pine (Pinus palustris Mill.) stands in three physiographic regions in North Carolina. We sampled from more than fifteen trees per stand and compared site- and regional-level total and latewood ring width values to temperature, precipitation, and drought. All morphological characteristics expressed a strong west–east gradient. Climate and radial growth response was strongest for the Sandhills region and then Piedmont and Coastal Plain regions. The distinct morphological characteristic gradient did not covary with climate and radial growth response, suggesting that additional environmental influences affect needle length, trunk diameter, and height.     

Divergent responses of Qinghai spruce (Picea crassifolia) to recent warming along elevational gradients in the central Qilian Mountains,Northwest China

Understanding the radial growth trends of trees and their response to recent warming along elevation gradients is crucial for assessing how forests will be impacted by future climate change. Here, we collected 242 tree-ring cores from five plots across the Qinghai spruce (Picea crassifolia Kom.) forest belt (2600-3350 m a.s.l.) in the central Qilian Mountains, Northwest China, to study trends in the radial growth of trees and their response to climate factors with variable elevation. All the sampled P. crassifolia chronologies showed an increasing trend in the radial growth of trees at higher altitudes (3000-3350 m), whereas the radial growth of trees at lower altitudes (2600-2800 m) has decreased in recent decades. The radial growth of trees was limited by precipitation at lower elevations (L, ML), but mainly by temperature at higher elevation sites (MH, H, TL). Climate warming has caused an unprecedented increase in the radial growth of P. crassifolia at higher elevations. Our results suggest that ongoing climate warming is beneficial to forest ecosystems at high elevations but restricts the growth of forest ecosystems at low elevations.     

Climate Response Analysis of Pinus massoniana Tree-Ring Chronology in Shuangpai County,China

The formation of tree-rings is closely related to climate variation. This paper establishes the tree-ring chronology of Pinus massoniana for a period of 36 years and examines the relationship between the tree-ring chronology and climatic conditions based on tree-ring width samples from three sites on the northeast slopes of Yangming Mountain. This data is used to study the relationship between the tree-ring width of a young tree and climatic conditions in a moist hilly region of southern China and to understand the general pattern of climate variation and its effects on tree growth in the past in this region. The results indicate that changes in tree-ring widths in these sites are closely related to local climatic conditions. There is a significant positive correlation between the radial growth of Pinus massoniana and the mean temperature of the current year from January to May (coefficient of correlation, R, is 0.596, P<0.01) and the mean temperature of the previous year from June to July (R is 0.639, P<0.01). The radial growth of Pinus massoniana is negatively correlated with the total precipitation of the previous year from January to March and November to December (R is -0.46, P<0.05) and negatively correlated with the total precipitation of the previous year from June to July (R is -0.582, P<0.05). The effect of precipitation on the radial growth of Pinus massoniana is known as the “hysteresis effect”.