Vaganov-Shashkin(VS)和VS-Lite模型是当前国际上应用最广泛的树木年轮宽度生理过程模型,它们能够揭示树轮宽度变化与外界气候要素之间的内在响应机制.VS模型主要用于气候重建、木质部物候预测和形成层细胞活动的模拟,VS-Lite模型则主要用于预测生长趋势.本文收集2005-2023年发表的VS和VS-Lite模型的相关文献,综述了两个模型的基本原理、参数设置和发展历史,及其在树木年轮气候学、木质部物候学和森林生态学等领域的研究进展.最后,总结了目前模型存在的问题,提出未来研究需要进一步优化模型参数调整方法,关注多种环境因素对树木生理过程的影响,并加强与其他植被生态模型的对比研究,以提高模拟结果的可信度.

为提高异齿裂腹鱼Schizothorax o'connori年龄鉴定的准确性,以已知年龄养殖样本为研究对象,确证了其耳石年轮沉积规律,分析了养殖与野生样本微耳石第一年轮形成时间与年轮特征的差异.结果表明:与矢耳石和星耳石相比,微耳石形状变化相对稳定,适宜作为年轮的分析材料;耳石年轮由暗带与相邻亮带组成,亮带与下一个暗带交界处即为年轮,且年轮沉积具年周期性;基于耳石日轮技术推算养殖(n=45)和野生(n=56)样本第一年轮形成时间均在3月下旬至5月上旬;微结构分析发现,养殖与野生样本微耳石的第一年轮中暗带与亮带宽度间的差异极显著(P<0.01).养殖与野生样本的微耳石半径与体长均呈幂函数关系,微耳石面积与体长均呈线性相关.研究结果为养殖与野生群体识别提供了参考,为异齿裂腹鱼资源保护提供了基础资料.

胡杨作为我国西北干旱区重要的树种资源,对气候环境变化较为敏感,然而西北干旱区近期出现"暖湿化"现象,将对胡杨生长及发展态势带来何种影响尚未明确.本研究以塔里木盆地南缘策勒绿洲外围沙漠绿洲过渡带胡杨林为对象,利用树木年轮技术手段,采集年轮材料,分析了该地区胡杨在1984-2021年间的径向生长对主要气候要素及其变化的响应.结果表明:胡杨年轮宽度指数与当年2月、5月和上一年9月温度呈显著负相关,而与当年3月、5月和上一年9月降水量呈显著正相关,与当年2月、5月标准化降水蒸散指数(SPEI)具有显著正相关关系.年轮宽度指数与组合月份气候要素的关系更为明显.滑动相关分析表明,年轮宽度指数与生长季温度的相关性整体趋于增强,而与降水量、SPEI之间的相关性整体趋于下降或保持平稳.与单月气候要素相比,组合月份气候要素与年轮宽度指数之间相关性的动态变化趋势更为明显.当前区域暖湿化特征有利于策勒绿洲外围沙漠绿洲过渡带胡杨林的生长发展及其生态防护功能的提升.

研究建立了祁连山东部青海云杉(Picea crassifolia)存活个体与死亡个体的树轮宽度年表和断面生长增量(BAI)序列,对青海云杉存活个体与死亡个体的径向生长特征及其对气候要素的响应关系进行了比较,尝试厘清青海云杉径向生长与气候要素之间的响应机制.结果表明:青海云杉死亡个体的径向生长速率明显低于存活个体(P＜0.001),尤其是在 20 世纪 80 年代快速升温后,这一差距进一步加大,青海云杉死亡率也大幅增加.在 1951-1986 年期间,青海云杉径向生长主要受生长季前(上一年 9 月到当年 2 月)干湿状况的影响;而在 1987-2020 年期间,青海云杉径向生长则更多受生长季(当年 6-8 月)干湿状况的影响.并且与活树相比,死树对区域干湿状况表现出更高的敏感性,对气温的负响应也更强.随着气候变暖加剧,高温及其带来的干旱胁迫已成为区域内限制青海云杉径向生长的主要气候因素,青海云杉的死亡率可能会继续升高.

刺槐是广泛分布于黄土高原的典型水土保持植物.以黄土丘陵区甘肃天水吕二沟小流域为研究区,分析了刺槐径向生长过程及其对气候因子的响应,并开展了利用刺槐年轮估算小流域年径流量、年输沙量的适用性评估.研究表明:(1)吕二沟刺槐人工林的径向生长随林龄呈明显的下降趋势,在幼龄林阶段(1-10 a)刺槐处于快速径向生长期((4.17±0.74)mm/a),之后逐渐下降,中龄林、成熟林、过熟林阶段(11-40 a)平均生长速率为(2.31±0.41)mm/a,较前期下降了 44.60％.刺槐胸高断面积增量(BAI)在1-10 a平均以(5.46±2.13)cm2/a的速度生长,在11-40 a仍保持上升趋势但年际间生长波动较大,生长速率平均为(10.80±1.95)cm2/a,流域刺槐生长并未发生明显衰退.(2)刺槐的径向生长与温度多呈负相关,与降水、相对湿度及帕默尔干旱指数(PDSI)多呈正相关.其中刺槐径向生长与上年8月、9月(P＜0.05)及当年7月均温、最高温呈显著负相关(P＜0.01),与当年5月最低温呈显著正相关(P＜0.05);与当年6月、7月降水量和上年8月、当年7月相对湿度呈显著正相关(P＜0.05),与当年3月相对湿度显著负相关(P＜0.05);与上年6月、上年10月—当年1月及当年3月—8月PDSI显著正相关(P＜0.05),干旱胁迫明显抑制流域刺槐生长.(3)1978-2017年吕二沟流域年径流量、年输沙量呈减少趋势,年际间波动较大,存在明显丰枯阶段.流域径流输沙受降水量影响显著,且径流输沙显著正相关(P＜0.001).(4)利用刺槐年轮估算吕二沟流域年径流量、输沙量效果良好(P＜0.02),方法可行.比较而言,相对自然条件下即人类干扰较少时径流输沙估算优于人类活动影响时期.利用树轮宽度反演水文过程可为缺乏水文观测资料区域提供参考.

为探究澜沧江源区气候变化对高山柏(Sabina squamata)径向生长的影响,在该区巴青县、杂多县和囊谦县分别对高山柏进行采样.运用树木年轮学方法测定3个样地高山柏逐年树轮宽度和胸高断面积增量(BAI),建立高山柏树轮宽度标准年表并分析其对气候变化的响应.研究结果表明,1986-2019年,澜沧江源区年平均温度呈快速上升趋势(0.43℃/10a,P＜0.01),年平均最低气温(0.57℃/10a,P＜0.01)的上升速率明显高于年平均最高气温(0.33℃/10a,P＜0.01),而年降水量呈不显著的上升趋势(2.39 mm/a,P＞0.10).气候变暖背景下,澜沧江源区高山柏树轮宽度呈上升趋势(P＜0.01),2000-2019年生长速率((0.37±0.16)mm/a)较 1986-1999 年((0.20±0.09)mm/a)增加了 85％;BAI 亦上升显著,在 1986-1999 年一直呈上升趋势((12.16±5.16)mm2/a),2000-2019年处于平稳快速生长阶段((22.49±8.84)mm2/a),表现出稳定且持续的生长能力.高山柏树轮宽度标准年表与气候因素的相关性显示:澜沧江源区高山柏径向生长对温度的响应明显强于降水,与多数月份(上年6月—当年10月)的降水呈不显著正相关,而与多数月份的温度呈显著正相关.与月平均最高温度和平均温度相比,高山柏径向生长与月平均最低温度的相关性更为显著(P＜0.01).在气候暖湿化背景下,近30年澜沧江源区高山柏径向生长进入快速生长时期,树轮宽度和BAI均呈快速生长特征,表明该区域气候条件更加适宜高山柏生长.

本研究调查了陕西安塞和山西吉县刺槐人工林生长状况,比较了刺槐年轮宽度、胸高断面积增量(BAI)、δ13C、内在水分利用效率(iWUE)和气孔调节方面的差异,量化了刺槐生长和内在水分利用效率对气候因子的响应.结果表明:随林龄增加,安塞和吉县刺槐年际轮宽均呈下降趋势,安塞刺槐BAI呈增加趋势,但吉县刺槐BAI达到峰值后下降.吉县刺槐δ13 C和iWUE均高于安塞刺槐,安塞和吉县刺槐的iWUE实测值更偏向于恒定胞间CO2浓度/大气CO2浓度(Ci/Ca)情景,表明刺槐Ci随Ca增加而增加,气孔保持开放.Pearson相关性分析显示,安塞刺槐BAI与5月最高气温、6月相对湿度、8月降水、9月相对湿度和9、10月干旱指数(SPEI)呈显著正相关,与6月气温呈负相关;而吉县刺槐BAI与6、7月SPEI和10月最低气温呈显著正相关.安塞刺槐iWUE与6月相对湿度和降水呈显著正相关,与5月最低气温、6月相对湿度、7月气温、最高气温呈负相关;吉县刺槐iWUE与6月最低气温呈显著正相关.年尺度上,安塞刺槐BAI与降水和SPEI呈显著正相关,吉县刺槐则相关不显著.两地刺槐iWUE均受到降水的显著影响.路径分析结果表明,SPEI和最低气温对安塞刺槐BAI和iWUE有直接效应,降水和均温通过SPEI间接影响BAI和iWUE,最高气温对吉县刺槐生长有直接效应,而降水、最低气温和均温对iWUE有直接效应.量化结果显示,SPEI是影响刺槐生长的主要气候因子,而Ci是重要的生理因子.本研究结果可为气候变化背景下刺槐人工林的保护管理提供参考.

为探究广西金钟山细叶云南松径向生长及其对气候的响应,该文建立了细叶云南松树木年轮标准年表,采用响应分析探讨了径向生长与气候因子的关系,并使用逐步回归和方差分解量化了不同气候因子对径向生长的影响.结果表明:(1)响应分析结果显示,上一年 1 月、8 月、9 月、11 月的日照时数以及上一年 10 月的平均最低气温和平均气温与标准年表年轮宽度均呈显著正相关,而上一年 6 月降雨量>10 mm的天数与年轮宽度呈显著负相关;当年 2 月的降雨量、3 月的空气相对湿度和平均最低气温、6 月的日照时数以及 9 月的平均气温和平均最高气温均与年轮宽度呈显著正相关.(2)逐步回归最终模型的方差分解结果显示,上一年 10 月的平均最低气温对细叶云南松径向生长的影响最大(方差解释量达 23.35%),其次是当年 9 月的平均最高气温(方差解释量为 10.39%);上一年 1 月和 11 月的日照时数分别解释了径向生长变异的 3.94%和 6.58%.综上表明,秋季的温度和冬季的光照条件是限制细叶云南松径向生长最主要的气候因子,早春干旱和雨季大降雨量会降低细叶云南松的径向生长.

根据黄土高原南北样带尺度的人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)的年轮宽度资料,分析了该地区刺槐树木生长趋势,以及刺槐年表对气候响应随降雨梯度变化规律.研究结果表明延安以北的刺槐样点(绥德、神木)年轮指数近期趋于下降,树木有生长衰退现象;而延安以南刺槐样点(延安、富县、宜君、永寿)年轮指数近期趋于上升,树木无生长衰退现象.气候响应结果表明,刺槐年表对气候响应均以延安样点最为敏感,表现年表与温度的负相关关系,以及年表与降雨和干旱指数的正相关关系,而延安以北和以南刺槐样点对气候响应敏感性均较低.黄土高原中部延安地区地处森林草原过渡带,刺槐生长对外界环境变化最为敏感,年表中气候信号也较强;延安以南地区地处森林植被带,气候条件较为适宜刺槐林生长,因而年表中气候信号较弱;延安以北地区地处草原植被带,气候条件比较恶劣,刺槐生长对干旱气候已有一定适应性特征,因而年表中气候信号也较弱.

在气候变暖背景下,升温对不同区域不同树木生长的影响存在差异,干扰森林生态系统的结构与功能.本研究选取管涔山地区优势种华北落叶松(Larix principis-rupprechitii)为对象,建立树轮宽度标准年表,利用Pearson相关分析和滑动分析探讨升温突变前后华北落叶松径向生长与气候因子的响应.结果表明:管涔山地区华北落叶松树轮宽度年表包含丰富的气候信息,适合树木年轮气候学分析.气温突变前后,华北落叶松径向生长与气候因子响应差异显著,气温突变前,华北落叶松径向生长主要受前一年8月和12月最低温、当年11月均温和最高温以及当年3月降水量的制约;气温突变后,华北落叶松径向生长主要受前一年和当年6月最低温、春季各月温度因子、当年10月最高温、前一年6月和当年1月及2月SPEI数值以及当年3月降水量的制约.长时间尺度滑动分析可知,在1993-2008年时间段后,月最高温升高利于华北落叶松生长发育,当年1月和2月树木生长受干旱胁迫.在气候变暖背景下,华北落叶松径向生长与气候变化趋势并未发生分异现象,树木生长弹性有一定的提升,利于扩展生境范围.