伊犁山区雪岭云杉(Picea schrenkiana)不同树干高度树木径向生长特征及其对气候响应

采集新疆伊犁地区雪岭云杉（Picea schrenkiana）1.3 m、5 m、10 m、15 m、20 m和25 m树干高度树轮样本并研制其树轮宽度年表。通过相关分析得出不同树干高度树木径向生长对气候要素的响应关系及其稳定性,并计算出不同气象因子的相对贡献率和绝对贡献率。结果表明：（1） 不同树干高度具有相似的径向生长变化特征,且平均气温和降水量的影响主要表现为各树干高度树轮宽度与当年9月降水量的显著负相关,与上年11月平均气温的显著正相关,并且5 m至25 m树干高度处还受当年7月降水量的影响。（2） 通过贡献率量化各树干高度气象因子影响情况,1.3 m和5 m树干高度的主要影响因子是平均气温,而10 m、15 m、20 m和25 m树干高度的主要影响因子则是降水量。（3） 滑动相关分析得到各树干高度对气候变化响应的稳定性存在差异,主要表现为各树干高度处与上年12月平均气温相关性减弱,与当年6月平均气温相关性先增强后减弱,与上年9月平均气温负相关性增强;1.3 m至15 m树干高度与当年9月降水量负相关性增强,10 m至25 m树干高度与当年1月降水量相关性减弱。通过分析不同树干高度树木径向生长与气候要素的关系,有助于了解各树干高度树木径向生长与气候响应的差异,为开展更精确的气候重建提供参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

阿勒泰西部树轮年表特征分析

通过对比阿勒泰西部5个标准化树轮宽度年表的多项年表特征参数,发现沙勒哈年表包含的气候信息较多,而柯姆年表所含的气候信息可能最少。通过年表间互相关系数的对比,发现2个位于森林上限的沙勒哈年表与哈纳斯南年表的相关最高（0.676）。而接近下树线森林边缘的哈纳斯北年表和柯姆年表的相关达0.586,却与3个位于森林上限的年表相关较低。通过相关普查得出,阿勒泰西部3个位于森林上限的年表与该区域当年6\_7月的月平均气温呈正相关,其相关系数最高为0.426,显著性水平达0.0035,与当年6\_8月的降水量呈负相关,其相关系数最高为-0.535,显著性水平达0.0002,而两个接近下树线森林边缘的年表与该区域当年1月的降水量呈正相关,其相关系数最高为0.45,显著水平达0.0019,且二者的相关具有明确的树木生理学意义。在0.10的显著性水平上,除吉克音年表外,其他4个年表均具有2.4 a的变化准周期。此外,吉克音年表和柯姆年表均存在13.5 a和14.4 a的变化准周期,哈纳斯南年表和沙勒哈年表均存在23.0 a和38.3 a的变化准周期。通过对比年表高低频信息含量,发现阿勒泰西部年表中高频信息含量一般高于低频信息含量。     

样条函数步长变化对树轮宽度年表与气候相关性的影响初探

利用天山中部北坡头屯河及三屯河流域4个天山云杉采点的树轮样本,研制样条函数不同步长的树轮宽度标准化年表,分析样条函数不同步长对树轮宽度标准化年表与气候的相关性的影响发现:①随着样条函数步长的增加,位于森林中下部林缘的庙尔沟煤矿和三屯河的树轮宽度标准化年表与小渠子气象站上年7月至当年6月的降水量的相关系数曲线均呈现出先增后减小的变化形式,但在局部有差异,最佳步长分别为40 a和30 a。②随着样条函数步长的增加,处于森林上限的东南沟和小渠子的树轮宽度标准化年表与大西沟气象站当年2-3月的月平均气温的相关系数的曲线都呈现光滑的先升后平的对数曲线型,最终确定220 a、185 a分别作为东南沟和小渠子树轮宽度标准化年表的样条函数步长。③通过分析发现最佳的样条函数步长比传统方法给定的样条函数步长和按树轮宽度序列公共区间长度的1/2的样条函数步长所含的气候信息多。     

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。     

利用树木年轮重建嫩江上游近200 a来1~3月径流量

嫩江是东北地区最重要的河流之一,了解嫩江长期水文变化规律,对嫩江流域林业、农牧业生产具有重要意义。通过对嫩江上游4个地点兴安落叶松（Larix gmelinii）树轮年表与气候水文数据分析,发现4个地点的平均年表与1~3月平均径流量有着极显著关系。因此,基于树轮宽度重建了嫩江上游1804年以来1~3月平均径流量,重建方程解释了43.9%的径流变异,经检验证明重建结果可靠。重建嫩江径流变化表明：1804年以来,嫩江流域上游1~3月份径流经历了6个偏枯和7个偏丰阶段。同时,嫩江上游径流量存在60、4.3~4.0、3.4~3.2、3.1~2.9和2.3 a的变化周期。在19世纪初至20世纪初嫩江1~3月流量的变化幅度较小,而20世纪中后期变化幅度较大。另外,重建结果与黑龙江省历史记载的旱涝时期比较吻合。     

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。     

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。     

黄柏山树轮生长对气候因子的响应及模拟

利用大别山西部的3个黄山松（Pinus taiwanensis Hayata）树木年轮采样点的样本,建立3个标准年表,其特征值都表明黄山松树木年轮宽度中含有较高的环境信息;年表间相关密切,区域主要受气候因子影响、南北差异显著;年表与气候因素的相关也显示不同环境生长的黄山松差异性要大于共性;同样多元线性回归也确定该研究区影响树木生长的主导因子为前一年10月的均温,而前一年8月的降水同样起着非常重要的作用。不同要素的模拟结果有较好的一致性,但极端气候条件下树木的生长差异显著。