福建三明马尾松树轮宽度对气候变化的响应

运用树木年代学的基本原理和方法,研究三明地区马尾松(Pinus massiniana)径向生长对气候要素的响应。结果表明:夏季温度限制着马尾松的径向生长,年轮宽度与上一年和当年7—8月平均气温均呈显著负相关(P0.01);马尾松的径向生长受到降水和湿度的影响较大,与上一年1—3月降水量和2—3月平均相对湿度显著负相关(P0.01),与当年6—11月平均降水量和7—8月相对湿度显著正相关(P0.01);同时宽度年表与上一年2—3月太阳日照时数显著正相关(P0.01);另外,宽度年表与6—11月PDSI显著正相关(P0.05),生长季的干旱胁迫抑制了马尾松的生长。研究说明本地区限制马尾松树木生长的因素较多,1年中不同时期限制马尾松径向生长的气候因子不同。     

马尾松年轮宽度年表特征及气候响应的相关性研究（英文）

树木径向生长形成的年轮与气候变化密切相关,不同气候条件(例如温度、降水)能影响树木生长,年轮的宽度变化能够反映气候变化情况。树木年轮具有定年准确、连续性强、分辨率高和记录性好等优点,应用树木年轮信息进行气候变化的研究是现今气候变化研究的重要手段。我国树轮气候学的研究区域主要集中在新疆、内蒙等西北干旱、半干旱地区以及东北地区的长白山自然保护区,研究的主要方向为历史时期的气候重构和树木年轮信息的气候变化响应。近年来,国内树轮气候学界以邵雪梅、史江峰等学者开始将研究区域拓展到我国东南沿海地区,并取得了一定的进展。本文利用采自湖南丘陵山区双牌县阳明山西北坡3个采样点的马尾松年轮宽度样本,建立了一个长度为36年的区域马尾松年轮宽度年表。阐述了马尾松年轮宽度年表的建立过程,并论述了马尾松年轮宽度年表与气候要素之间的关系,旨在探讨我国南方丘陵湿润山区树木在生长前期(径向连年生长达到最大值)的年轮宽度对气候要素响应研究的可靠性,同时揭示该地区过去环境变化的一般规律及其对树木生长的影响。相关分析发现:阳明山三个采样点的区域马尾松树木年轮宽度变化和当地气候要素存在良好的相关性。树木生长季前的径向生长与当年1–5月份的平均温度显著正相关,相关系数0.596(P0.01),与上一年的夏季6、7月份的平均温度显著正相关,相关系数0.630(P0.01);降水对马尾松的径向生长的影响主要表现在"滞后效应"方面,上一年生长季外的11–3月份以及夏季6、7月份的降水对马尾松径向生长存在负相关,相关系数分别为-0.46、-0.582(P0.05)。     

马尾松树轮宽度与气候因子关系的地域差异——以九岭山和九连山为例

在全球变暖背景下,树轮宽度与气候因子关系的地域差异研究,将为预测森林生产力、种群分布等变化提供重要信息。以中国东南地区马尾松为例,利用其分布中心区九岭山和分布南缘九连山两地的树轮样本,分别建立了树轮宽度差值年表,并与两地平均气温、降水量、相对湿度和日照时数4个气候因子做相关分析。结果表明:两地年表均与冬春季(1—3月)平均气温显著正相关,与上一年11月日照时数显著负相关,验证了在中国东南地区利用树轮宽度重建冬春季平均气温的可行性;九岭山年表与上一年气候因子的相关性显著高于九连山地区,表现出气候对分布中心区的马尾松生长产生更为明显的滞后效应,对该差异从两地树轮早材率角度进行了合理的解释;在不区分上一年和当年的前提下,九连山年表与生长季中晚期(7—10月)气温显著负相关,与降水和相对湿度显著正相关,而九岭山年表在该时段内与气温和日照时数显著正相关,与降水和相对湿度显著负相关,这说明生长季中晚期由高温干旱而导致的水分胁迫作用是南界马尾松径向生长的主要气候限制因子,而分布中心区的马尾松径向生长可能受到一定程度的高湿环境制约。     

马尾松树轮宽度与气候因子关系的地域差异--以九岭山和九连山为例

在全球变暖背景下,树轮宽度与气候因子关系的地域差异研究,将为预测森林生产力、种群分布等变化提供重要信息。以中国东南地区马尾松为例,利用其分布中心区九岭山和分布南缘九连山两地的树轮样本,分别建立了树轮宽度差值年表,并与两地平均气温、降水量、相对湿度和日照时数4个气候因子做相关分析。结果表明：两地年表均与冬春季（1—3月）平均气温显著正相关,与上一年11月日照时数显著负相关,验证了在中国东南地区利用树轮宽度重建冬春季平均气温的可行性;九岭山年表与上一年气候因子的相关性显著高于九连山地区,表现出气候对分布中心区的马尾松生长产生更为明显的滞后效应,对该差异从两地树轮早材率角度进行了合理的解释;在不区分上一年和当年的前提下,九连山年表与生长季中晚期（7—10月）气温显著负相关,与降水和相对湿度显著正相关,而九岭山年表在该时段内与气温和日照时数显著正相关,与降水和相对湿度显著负相关,这说明生长季中晚期由高温干旱而导致的水分胁迫作用是南界马尾松径向生长的主要气候限制因子,而分布中心区的马尾松径向生长可能受到一定程度的高湿环境制约。     

甘肃省南部两种云杉树种树木径向生长对气候因子的响应

利用采自甘肃省南部莲花山的青海云杉(Picea crassifolia Kom.)和紫果云杉(Picea purpurea Mast.)两组不同树种的树轮样芯共计113个样本,通过对两组树木年轮宽度标准年表的统计特征的分析得出: 两组树轮宽度年表的平均敏感度和标准差的变化基本相同,但是紫果云杉信噪比的值要高于青海云杉,说明不同树种包含的气候信息强度不同。两组树轮宽度指数与临洮气象站多年逐月降水量、平均气温和极端最高气温的相关性分析表明,两组树轮宽度指数对气象要素的响应并不完全一致,紫果云杉树轮宽度指数与逐月极端最高温度的相关系数值大于青海云杉,说明这一气候信号在紫果云杉上体现得更加显著。因此,在使用树木年轮进行古气候重建时,应当考虑树种对树轮宽度与气候要素之间相关关系的影响。两组树轮宽度指数与气候要素以及帕尔默干旱指数（The Palmer Drought Severity Index,PDSI）的季节组合和年均相关性都不显著,所以两组树轮年表不足以用于气候重建。通过与邻近区域的4条树轮年表对比,发现本文两条树轮年表的低值时段与邻近年表记录的20世纪20年代的干旱事件发生的年代一致。     

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。     

福建戴云山台湾松树轮-气候响应的线性和非线性模式研究

利用树木年轮学基本原理和方法,研究了福建省戴云山台湾松(Pinus taiwanensis)径向生长模式以及与气候的相关关系,戴云山是台湾松在大陆分布的最南界。前人研究了区域树轮对气候变化的线性相关关系,本研究进一步计算了基面积年增量年表BAI年表,并基于人工神经网络模型研究了戴云山台湾松径向生长与气候的线性和非线性关系。模拟结果显示台湾松径向生长与温度和降水存在一定的非线性特征,其线性关系只在一定阈值内成立,比如降水在大约40~270 mm之间呈现线性关系。台湾松BAI年表与气候因子相关分析表明,区域5—10月份平均温度引起的季节性干旱是台湾松径向生长的主要限制因子,其相关系数达-0.64。研究对于进一步理解戴云山地区台湾松生长对未来气候变化可能的非线性响应关系有重要意义。     

乌鲁木齐河山区流域树轮宽度年表特征及其对气候的响应

通过对比乌鲁木齐河山区流域8个天山云杉树轮宽度标准化年表的多个特征参数及分析树轮年表对气候的响应,主要得到如下研究结论:(1)在8个树轮宽度年表中,东白杨沟下年表包含的气候信息最多,其次是英雄桥沟年表,再次是跃进桥东年表;(2)乌鲁木齐河山区流域气候对树木年轮生长的影响存在明显的持续性,持续年数大多为3~8 a,最短为2 a;(3)在乌鲁木齐河山区流域低海拔处气候对树木年轮宽度生长的限制作用强于高海拔地区,森林下部林缘年表中含有的气候信息多于森林上树线附近的年表;(4)通过相关函数和相关普查发现,乌鲁木齐河山区流域影响森林上树线树轮宽度年表树轮生长的主要气候限制因子是2~3月的平均温度,而影响森林下部林缘树轮宽度年表树轮生长的主要气候限制因子为5~6月的干旱强度;(5)区域森林上树线树轮宽度年表的年轮指数343 a经历了9个轮宽指数偏高时段和8个偏低时段,反映了2~3月的温度的长期变化。区域森林下部林缘树轮宽度年表的年轮指数365 a来有11个轮宽指数偏高时段和11个偏低时段,揭示了5~6月PDSI的长期变化。     

不同去趋势方法对哈思山地区树轮宽度年表气候信号的影响

利用采自甘肃哈思山的油松(Pinus tabulaeformis)树木年轮资料,采用区域曲线(Regional Curve)、负指数曲线(Negative Exponential Curve)和样条函数(Smoothing Spline,30 a步长和67%样本序列长度步长)3种不同类型的去趋势方法,分别建立了RCS、NEL、SP30和SP67四个树轮宽度年表。通过比较不同树轮宽度指数序列和它们对温度、降水的响应发现:4个树轮宽度指数序列的波动趋势十分一致,但波动幅度有所差异;4个年表对降水的响应较差,对温度的响应差异较大,其中,RCS和NEL年表对温度的响应更为敏感,保留了较多的温度信息;温度对研究区树木生长限制作用较强。利用功率谱方法分析了不同去趋势方法对不同频域气候信号的影响,结果显示:不同去趋势方法得到的年表保留低频变化信息的能力差别较大,其中用区域曲线和负指数函数方法建立的年表保留低频信息的能力较强,而用样条函数建立的年表保留低频信息的能力较差。通过综合比较分析,认为负指数函数是比较适合研究区油松树轮资料的一种去趋势方法。     

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。     

闽北地区柳杉树轮宽度变化对气候因子的响应

以福建北部宁德市虎贝镇柳杉树芯为对象,建立研究区68年(1950—2017)柳杉树轮宽度标准年表。通过年表与气候要素的响应分析发现:研究区柳杉树轮宽度与上一年7月和当年6月温度在原始序列和一阶差序列上均显著负相关(P0.01),夏季高温造成的干旱胁迫限制了柳杉径向生长;标准年表与前一年7月至当年6月降水和标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation and Evapotranspiration Index, SPEI)在原始序列和一阶差序列上均显著正相关(P0.01),柳杉生长亦受水文年降水限制,土壤水分在其中起到关键作用。柳杉宽度年表与当年1—3月全球海表温度(Sea Surface Temperature,SST)相关空间分布特征显示:树木径向生长与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)之间存在显著相关,说明ENSO可以通过遥相关(teleconnections)调控研究区的水文气候,从而影响区域的树木生长。     

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。     

采点和去趋势方法对天山西部云杉上树线树轮宽度年表相关性及其气候信号的影响

针对新疆天山西部伊犁、博州三大山体北坡云杉上树线树木年轮资料,采用区域曲线、负指数曲线、样条函数三种不同生长去趋势方法,研制树轮宽度年表,分析不同采点和树轮去趋势方法对树轮宽度年表在不同频域的相关性及气候信号的影响发现：①采点间的距离和是否位于同一气候区是影响云杉上树线树轮宽度年表间相关性的首要因子。三个采点间的树轮宽度变化,在高频变化方面最为相似,低频变化存在着较大差异,表明它们在揭示和重建大范围的高频气候变化方面可能具有较大的应用潜力。②三种不同去趋势方法对天山西部山脉北坡上树线的云杉树轮宽度年表的研制具有一定影响,负指数和样条函数去趋势方法研制的树轮年表较为相似,而区域曲线去趋势方法研制的树轮宽度年表中则可保留较多的轮宽低频变化信息。③降水是天山西部云杉上树线的树轮宽度生长的主要限制因子,且树轮宽度生长对降水的响应具有显著的滞后性。④在天山西部的云杉上树线采点,使用区域曲线去趋势方法有利于在树轮宽度年表中保留较多的与水分有关的气候信息。     

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。     

阿尼玛卿山地祁连圆柏径向生长对气候的响应

通过对阿尼玛卿山地5 个坡面20 个祁连圆柏树轮宽度标准年表的分析, 发现公共区间内各树木年轮宽度标准年表中的信噪比SNR 和样本总解释量EPS 值都较高, 说明年表中都含有较强的环境信息; 树轮宽度年表之间的平均相关为0.35 (大多达到95%的置信程度), 具有较好的区域一致性。聚类分析使树木年轮宽度年表分成东、西两大部分, 而年表的第一主分量显示出: 西部树轮的指数序列明显长于东部即树木生长有自西向东扩展的趋势, 并且东、西区域树木生长变化的特征年变化具有同步性。东、西树轮宽度年表中第一主分量和第二主分量与气候因子的相关和响应都表现出一定的相似性, 但第二主分量对气候因子响应的差异性更显著。西部树木生长PCI 的主要限制因子是温度, 尤其当年春末夏初及前一年秋季温度影响最大, 同样降水也起着重要的作用, 西部树木生长PC2 的主要限制因子是降水量; 而东部树木生长PC1 主要受降水的制约, 第二主分量PC2 的响应分析显示出气候的滞后影响(树木前期生长) 是非常重要的限制因子。     

宁夏罗山油松(Pinus tabulaeformis)树轮宽度对气候因子的响应分析

 树轮样本采自宁夏罗山油松纯林的下限和上限。建立了下限和上限的树轮宽度标准化年表,分析了树轮宽度与降水、气温、湿润指数(P/T)的相关关系,结果显示,下限和上限树轮宽度指数都与当年3月、5月、春季以及年降水量显著正相关,与7月气温显著负相关;下限树轮宽度标准化年表与气候要素的相关系数一般大于上限的相关系数,而且下限树轮宽度与前一年9月、秋季降水以及夏季气温的相关也达到显著水平,表明下限树轮宽度标准化序列对降水和气温单一气候要素的变化较敏感;下限和上限的树轮宽度指数和湿润指数(P/T)呈正相关关系,而且上限树轮宽度和3—8月湿润指数的正相关达到99%的置信水平,说明罗山油松纯林上限树轮宽度标准化序列对水热组合的响应较敏感。     

雪岭云杉树轮宽度对气候变化的响应

利用新疆伊犁地区雪岭云杉的6个树轮宽度年表 ,通过相关分析的方法,分析不同地形条件下雪岭云杉树轮宽度对于气候要素的响应。统计分析表明,雪岭云杉对气候变化比较敏感,在北天山南坡的森林下限,雪岭云杉生长与生长季7~8月降水关系显著;在南天山北坡的森林下限,雪岭云杉生长对生长季前11-次年1月最低温度存在显著正相关。地形对雪岭云杉与气候要素之间的关系影响较大,在南天山北坡,由于森林上下限树木抗寒性的差异,森林下限树木生长对温度的响应强于上限树木;南北坡引起的降水量水平的差异,使得天山不同坡向的树木生长响应不同的气候要素。     

树木年轮密度实验方法及其在内蒙古准格尔旗树轮研究中的应用

在介绍树木年轮密度实验方法基本原理、国内外研究现状以及详细的实验方法和流程的基础上,建立了内蒙古准格尔旗油松树轮宽度年表,以及早材、晚材、最大、最小四个密度年表。年表之间相关分析表明树轮密度比宽度包含更多更复杂的气候环境变化因子。通过树轮密度年表与气象资料相关分析发现,准格尔旗树轮密度年表与该地区全年降水量之间有很好的相关性,早材密度和最小密度与降水量之间呈负相关关系,晚材密度和最大密度与降水量之间呈显著的正相关关系。无论正、负相关关系,均能够从树木生理角度予以合理解释。     

中国利用树轮资料重建干湿变化研究进展

树木年轮资料定年准确、分辨率高、连续性强,已成为研究过去全球变化的重要信息来源之一。中国树轮与干湿变化研究,样点分布广泛,研究树种较多,重建尺度较长。基于树轮宽度、密度和同位素等各种代用指标,在分析树木径向生长对干湿变化响应、重建历史时期干湿变化等方面取得很大进展。一般来说,在干旱半干旱区的低海拔区域,水分条件,尤其是春季、秋季和年湿润状况,是树木径向生长的重要影响因素。森林上限、相对冷湿区域以及亚热带气候区,树木生长与降水的相关性偏弱。在时间尺度上,基于树轮重建的长于1000年甚至超过2000年的干湿变化序列已有多条,主要分布在青藏高原地区。目前最长年表已达4500年,最长降水序列为3500年。本文通过对部分树轮成果的简要概括,以期为树轮采样和干湿变化重建提供借鉴与帮助。     

新疆天山西部三个云杉上树线树轮最大密度年表的研制、相关性及其气候信号分析

针对新疆天山西部伊犁、博尔塔拉蒙古自治区州三大山体北坡云杉上树线树木年轮最大密度资料,采用区域曲线、负指数曲线、样条函数三种不同生长去趋势方法,研制树轮最大密度年表,分析不同采点和树轮去趋势方法对树轮最大密度年表在不同频域的相关性及气候信号的影响发现:①三个采点间的最大树轮密度变化,在高频变化方面最为相似,低频变化存在着较大差异;②天山西部山脉北坡上树线的树轮最大密度年表对年表研制的三种不同去趋势方法不敏感,而采点间的距离和是否位于同一气候区是影响上树线树轮最大密度年表间相关性的重要因子;③天山西部山脉北坡上树线的树轮最大密度年表对当年的温度具有显著的相关性,年降水量越多的山区,其上树线最大密度年表对温度的相关性越好,且显著相关平均温度涉及的月数也不断增多.