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)。     

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。     

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。     

腾格里沙漠南缘油松树轮宽度变化及其对气候因子的响应

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研究的主要手段之一。在沙漠地区,受气候条件的限制,树轮研究工作开展的较少。通过分析腾格里沙漠南缘油松树木年轮宽度的变化及其对气候因子的响应,发现夏季（6~8月）温度以及年降水量是当地油松生长的重要限制因子。对树木年轮标准化年表的功率谱分析表明,树轮记录具有2.6 a,7.5 a,14 a以及16.5 a的显著周期,其中2.6a以及7.5a周期的树轮指数变化,可能与ENSO的周期有关。     

新疆哈密八大石森林上限树轮记录的温度变化信息

本研究采集新疆哈密地区八大石西伯利亚落叶松森林上限树芯样本,建立标准宽度年表.通过树木年轮-气候响应分析,发现标准年表序列反映了该地生长季(5～9月)的月平均温度及月平均最低温度信息,且该序列与前人的研究结果对比具有较好的一致性.树轮宽度序列主要反映出了1885年之前以冷期为主,1885年之后以暖期为主,且暖期延续时间变长,20世纪后半期增温的趋势.该序列与天山冰川进退的时间较为一致,同时也发现该序列极值与当地蝗灾具有很好的对应,与亚洲近两百年来的大型火山喷发事件具有很好的一致性,由此可以推测该年表在一定程度上捕捉到了冰川进退、火山事件的环境信息.     

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。     

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。     

高频光密度测量法在崆峒山树轮年表建立中的应用

树木年轮是最常用的古气候代用指标之一,能提供高分辨率的气候变化信息。其中树轮宽度和密度是每年生长量必不可少的代用量测指标。但树木年轮宽度信息仅是表征树木的平均生长状况,其与气候关系复杂,所以树木的径向宽度生长数据并不能充分的用于气候变化重建;而树轮密度是树木细胞直径及木质部细胞壁厚度等结构的间接反映,其对于气候的响应则能提供更多的信息。已形成多种测量树轮密度变化值的方法,目前应用最广泛是X-ray密度测定法,但这种方法存在种种应用上的缺点。近年又形成一种新的树轮光密度值测定法-高频光密度测量法。尝试利用高频光密度测量法建立了甘肃崆峒山地区四种树轮密度年表,与史料、旱涝等级数据对比分析,有着良好的对应关系,与气象资料进行了相关函数和响应函数分析,分析结果满足统计学的要求,并能从树木生理学上对分析结果给予解释,表明这是一种有效的树木年轮气候研究方法。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

Climate response and radial growth of Pinus tabulaeformis at different altitudes in Qilian Mountains

In order to test whether the relationship between climate and the radial growth of trees is affected by altitude, altitude variability and time stability of climate-influenced radial growth of a dominant conifer, Chinese pine (Pinus tabulaeformis), in the eastern Qilian Mountains were studied against the background of climate change using dendrochronology. Results show that 1) droughts at the end of the growing season of last year and during the early and middle growing season of the current year were the main limiting factors for the radial growth of Chinese pine at two altitude gradients; this was determined by analyzing the relationship between tree-ring width chronologies and climate factors. 2) The sensitivity of the radial growth of trees to climate change gradually decreased and was affected more by drought stress at a lower altitude. 3) An unstable divergence response was observed in the radial growth at the two altitudes, in response to controlling climatic factors; this observation was based on the moving correlation analysis of growth/climate relationships, and the aggravation of drought stress caused by increasing temperature was the main reason. 4) The growth rate of Chinese pine at the two altitudes increased at first and then decreased, as measured by basal area increment (BAI) modeling. Future temperature rises may have significant effects on mountain forest ecosystems in arid and semi-arid regions. Effective management and protection measures should be taken, according to the response patterns of trees to climate change at different altitude gradients.     

艾比湖胡杨宽度年表建立及其环境意义

  在艾比湖东岸采集了3个样点的胡杨树芯标本,建立了艾比桦和东大桥两个采样点的树轮宽度年表（STD,RES和ARS年表）,年表长度分别为196 a和210 a,并分析了年表的特征。对树轮标准年表与精河气象站的温度、降水量进行的相关分析发现,温度和降水对胡杨年轮宽度生长的影响较小,没有达到显著相关,表明该区域的降水和温度都不是树木生长的主要限制条件。艾比湖湖面面积变化、沙尘暴日数与树轮宽度指数的相关分析表明,艾比湖湖面面积与轮宽指数呈反向变化,而沙尘暴日数与轮宽指数呈显著正相关,特别是精河站年沙尘暴日数与东大桥当年（t）、次年（t＋1）和再次年（t＋2）的标准年表指数的相关系数分别达到0.31、0.61和0.57,且后两项通过了0.01显著性检验,表明二者受到共同环境因素的制约。可能由于东大桥采点位于河道附近,地下水位较高（1.4～2.7 m）,在高湖面时期,与之对应的较高的地下水位反而制约了胡杨的生长,而在湖面较低的年份,地表干燥而裸露,沙尘暴频发,地下水位较低,更适宜胡杨的生长。     

天山北坡东部地区树轮宽度年表特征分析

通过对天山北坡东部地区8个树轮宽度标准化年表的有关参数的对比,证明苏巴什沟与白杨河沟年表包含有较多的气候信息,8个树轮宽度标准化年表的互相关系数平均值达0.530,其中白杨河沟与苏巴什沟年表的相关系数高达0.725。说明所采样本对该区域的气候具有较好的代表性。再将8个树轮宽度标准化年表与附近的奇台县、木垒县两个气象站1961—2007年逐月降水和平均最低气温,及单月降水和单月气温进行相关分析。结果表明,天山东部地区白杨河沟的树轮宽度生长与上年7月至当年6月的降水呈正相关,其相关系数为0.597,显著性水平达0.000006,与当年6月平均最低气温呈负相关,相关系数为-0.437,显著性水平达0.001,上述均具有明确的树木生理学意义。研究还发现,在0.05显著性水平上,8个年表的树轮宽度指数变化以2~3 a的变化准周期最为多见,苏巴什沟、大东沟及白杨河沟年表以11 a准周期多见。就整个地区而言,天山北坡东部地区8个年表中低频气候信息一般多于高频气候信息。     

五个中国特有针叶树种树轮宽度对气候变化的敏感性

本文对采自四川西部的鳞皮冷杉、铁杉、红豆杉、高山松和青海东部的青海云杉等5个中国特有针叶树种树轮宽度对气候变化的敏感性进行了研究。这五5个针叶树种的年轮纹印清晰,伪年轮和丢年轮较少(麦秀云杉0.247%,飞水崖红豆杉0.202%),便于确定年代和量测宽度,用COFECHA程序对定年结果进行检验,证明交叉定年的结果是可靠的。统计分析结果显示,这5个中国特有种差值年表包含丰富的气候信息。相关分析显示,树轮宽度数据和气象数据有着显著的相关关系。5个树种对气候因子较为敏感的响应表明,它们是适于进行树轮气候学分析的树种;在树轮气候学的研究中具有很大的潜力和应用前景。     

Climatic response of Picea crassifolia tree-ring parameters and precipitation reconstruction in the western Qilian Mountains, China

Cores of thick leaf spruce from the western Qilian Mountains were subjected to densitometric analysis to obtain data for seven tree-ring parameters (tree-ring width, earlywood width, latewood width, maximum density, minimum density, mean earlywood density and mean latewood density). The chronologies were analyzed individually and then compared with each other. Most of these variables show moderately high values of common variance and mean interseries correlation except latewood and maximum densities. The relationships between the different tree-ring parameters and climate data are also presented. The growth/climate response analyses reveal that the radial growth of thick leaf spruce is the mainly controlled by total annual precipitation (July-June). Herein the residual ring width chronology was used to reconstruct annual (July-June) precipitation of Jiuquan for the period 1768-2009 A.D., and it accounted for 45.0% of the precipitation variance. Multi-taper spectral analysis reveals the existence of significant 11.1-year, 4.9-year, and 2.0- to 3.4-year periods of variability. Spatial analysis shows that the precipitation of Jiuquan has strong common signals for the northern margin of the Tibetan Plateau and Hexi Corridor. Drought events in our reconstruction are compared to the historical archives and other moisture-sensitive tree ring width series in the Hexi Corridor. The results reveal common climatic extremes over much of the Hexi Corridor. Many of these events have had profound impacts on the peoples of the Hexi Corridor over the past several centuries.