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.

不同坡向、不同海拔树木生长对极端干旱事件的响应可能不同,然而这方面的认识不足.为此,选取西藏东部珠角拉山阴、阳坡的建群树种川西云杉(Picea likiangensis var.rubescens)和大果圆柏(Juniperus tibetica),在不同海拔高度建立了树轮宽度年表,分析了径向生长的气候响应,以及对极端干旱事件的抵抗力和恢复力.结果表明:阳坡大果圆柏和阴坡川西云杉的树木生长对气候的响应存在相似性,均与前一年 3-6月、11-12 月气温显著正相关,与当年 4-5月气温显著负相关,与当年 4-5 月降水和帕尔默干旱指数(PDSI,Palmer Drought Severity Index)显著正相关(P＜0.05).阳坡大果圆柏的抵抗力显著低于阴坡川西云杉.随着海拔升高,阴坡川西云杉树木个体的抵抗力和恢复力均显著提高,而阳坡大果圆柏树木个体抵抗力、恢复力在不同海拔无显著区别.结合混合效应模型表明树木抵抗力主要受当年 4-5月平均最高气温限制,树木恢复力主要受干旱事件后四年 4-5月平均最高气温限制(P＜0.01),说明生长季高温引起的极端干旱是树木径向生长下降的主要原因.

全球变暖影响着树木的结构和功能,反之影响着树木生长对气候变化的响应.秦岭是我国南北方的分界线,同时也是亚热带气候和温带气候的过渡带,作为区域气候变化的敏感地带,已有许多学者在该地区开展树轮气候学研究.基于秦岭东缘伏牛山龙池曼顶部的华山松(Pinus armandii Franch.)树轮宽度建立了不同年表,分析该地区树木生长对嵩县站器测气象数据(SX)和格点气象数据(CHN)的响应.结果表明:(1)树轮差值年表(RES)的统计参数优于标准年表(STD),含有较丰富的环境信息,适于树轮气候学研究;(2)RES年表与SX器测数据和CHN格点数据的相关分析结果都表明,龙池曼顶部华山松径向生长受上一年的气候条件影响较大,且对气温的响应高于降水,与上年 7-8 月和当年 1 月的平均气温以及上年 5 月降水量呈显著负相关,与上年 8 月的降水呈显著正相关;(3)CHN格点数据能更全面地揭示月平均最高温对华山松径向生长的影响,RES年表对两个数据集当年夏季(7-9月)的降水量都呈负相关,但达到显著负相关的月份有差异;(4)多源气候数据均表明该地区存在暖干化趋势,升温不利于华山松的生长.若未来暖干化持续,秦岭东缘龙池曼地区华山松生长会进一步受限,从而影响该地区的森林植被生产力和固碳潜力.

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.

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.

基于树轮年代学方法,利用普达措国家公园海拔上、下限丽江云杉(Picea likiangensis)和长苞冷杉(Abies georgei)树轮宽度资料,构建差值年表并分析其与温度和降水的关系,阐明影响该区域2个主要针叶树种径向生长的主要气候要素.结果表明:(1)海拔下限丽江云杉径向生长同时受到温度和降水的影响:与上年11月平均温、当年生长季后期(9-10月)平均温和上年7月降水呈显著正相关;(2)海拔上限丽江云杉径向生长只受温度影响,与上年生长季后期平均温呈显著负相关,与当年生长季盛期(6-8月)平均温呈显著正相关;(3)长苞冷杉径向生长只与温度表现出显著相关性,海拔下限的生长与上年11月平均温呈显著正相关,海拔上限的生长与当年生长季盛期平均温呈显著正相关.结果可为气候变化对滇西北高原树木生长影响研究提供参考,为滇西北高原森林生态系统管理与保护提供理论依据.

利用Biome-BGC模型模拟了1960-2013年太白山太白红杉林生态系统的净初级生产力(NPP),对其与太白红杉的径向生长关系进行了探讨,并分析了NPP值对气候变化的响应关系.结果表明:1960-2013年太白山太白红杉林北坡NPP年均值为305.33g C m-2 a-1,南坡为320.71g C m-2 a-1,南北坡的NPP值均呈现出一定的上升趋势,北坡的上升速率(0.47g C m-2 a-1)要小于南坡(1.29g C m-2 a-1),但是北坡太白红杉分布下限区NPP值波动浮动较大.且北坡太白红杉NPP值随着海拔高度的上升而逐渐下降,低海拔的变化振幅要大于高海拔地区,南坡无明显变化.多数采样点的模拟NPP值与树轮宽度指数年际变化趋势趋于一致,相关关系呈显著相关.太白红杉标准年表、模型模拟NPP值与气象因子的相关分析均表明太白红杉的生长与生长季气温的相关性显著高于降水,即生长季的气温是太白红杉生长的限制因子.气候的变化作为制约太白红杉生境的重要因素,影响了太白红杉树木的生长,进而对NPP的变化产生了影响.树木年轮很好的检验了Biome-BGC模型模拟结果.

云南松(Pinus yunnanensis)是重要的造林树种,在我国西南地区广泛分布.研究不同海拔云南松径向生长对气候变化的响应,有助于了解气候变化背景下云南松的敏感性和适应性.在滇西北丽江玉龙雪山不同海拔采集了云南松树木年轮样品,采用传统的树木年轮方法制作了不同海拔云南松树轮宽度标准化年表,并分析了不同海拔云南松径向生长与气候因子的相关性.结果表明:1)低海拔样点云南松具有较快的年平均生长速率.2)不同海拔云南松对气候因子的响应模式一致,树轮宽度与当年5-6月的降水量、帕尔默干旱指数(PDSI)和相对湿度呈正相关,与同期温度呈负相关.3)不同海拔的云南松径向生长对气象因子的响应程度不一样,即低海拔样点云南松树轮宽度与当年5月份的干旱指数、相对湿度、降水量相关系数较高;而高海拔样点的云南松树轮宽度与5-6月的降水、相对湿度、干旱指数的相关系数较低.研究表明春末夏初的水分条件是玉龙雪山云南松径向生长的主要限制因子,且低海拔地区云南松生长受水分限制更为严重,区域气候变暖和干旱化趋势可能对低海拔地区云南松的生长产生持续的负面效应.研究结果可为探讨气候变化下云南松的适宜分布区、以及云南松人工林的经营和可持续管理提供参考.

利用新疆东天山高低海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)年轮样本,采用样条函数法、负指数函数法和区域曲线法3种去趋势方法研制树轮宽度标准化年表,通过分析不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔云杉树轮宽度标准化年表特征、年表与气候响应的关系和年表间在不同频域互相关,及其与其它资料对比发现:(1)3种去趋势法对东天山年表质量影响较小,低海拔树轮年表含有更多可靠的气候变化信息.(2)高海拔的雪岭云杉树木径向生长与6-9月平均气温均呈显著正相关,其中标准化树轮年表与7月平均气温相关系数达0.553(P＜O.01,n=58),夏季温度可能是东天山高海拔雪岭云杉径向生长的主要限制因子;低海拔雪岭云杉树木径向生长与春季降水显著正相关,同时与春季平均气温显著负相关,春季高温和缺水共同作用的春旱可能是影响低海拔雪岭云杉径向生长的主导因子,且负指数函数年表对气候响应更敏感.(3)区域曲线法能够保留树轮标准化年表中更多低频信息,但优势不明显.高低海拔标准化年表在低频域相关系数较大,并和历史干旱事件有很好的对应.在东天山高低海拔雪岭云杉的去趋势方法研究中,负指数函数法比样条函数法和区域曲线法更适合.

为研究祁连山东部不同树种树木径向生长对气候因子响应的差异,采集青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Juniperus przewalskii)两个树种的树木年轮样芯,建立树轮宽度年表,并分析不同类型年表与24个时间尺度气候因子的相关性.分析年表参数发现,青海云杉的差值年表质量优于标准年表,祁连圆柏则相反.青海云杉树轮宽度年表包含的气候信息丰富度多于祁连圆柏.祁连圆柏对温度的响应要强于青海云杉,主要与前一年6-7月、前一年9月以及当年5-8月均温呈显著负相关,青海云杉对降水的响应要强于祁连圆柏,主要与前一年9月、当年7-8月累积降水呈显著正相关.两树种的径向生长均受到干旱胁迫,全球变暖背景下,这种胁迫会加剧,因此需要加强对祁连山森林的保护和管理.