长白山红松和鱼鳞云杉年轮细胞 尺度参数对气候要素的响应

利用红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var.komarovii)这2树种分布上限的树轮样本,分别建立细胞个数(CN)、平均细胞腔直径(MLD)、最大细胞腔直径(MAXLD)及树轮宽度(TRW)标准年表,并分析了各树轮年表与1958—2002年月气温、月降水量的相关关系,从细胞尺度上揭示2树种径向生长对气候要素的响应.结果表明,红松和鱼鳞云杉的CN与TRW均有很好的相关性;MLD、MAXLD能够反映与TRW不同的气候信息,主要表现在红松MLD、MAXLD与前一年10月气温呈现正相关关系,鱼鳞云杉MLD、MAXLD与当年8月降水呈现正相关关系;气温和降水均是红松和鱼鳞云杉径向生长的限制因子,红松生长主要受到前一年冬季气温和降水及生长季6、7月气温的影响,而鱼鳞云杉生长主要受到生长季前期2月气温及生长季初期4月降水的影响.     

胡杨径向生长与气候环境响应分析

 胡杨作为内陆干旱荒漠地区树龄较长的阔叶树种,是开展过去气候环境变化研究的宝贵材料.为了探讨胡杨树轮生长指标与气候环境之间的相关关系,本文在综述胡杨树种概况和生长区域气候环境特征的基础上,以新疆艾比湖流域胡杨为研究材料,利用树木年轮气候学分析方法,建立了艾比湖地区181年来的胡杨宽度年表.对宽度年表与精河、蔡家湖气象站的温度、降水序列进行了相关分析,结果表明,树轮宽度指标与冬半年降水呈正相关关系,相关系数最大为0.408,两个气象站中,精河站与年表相关系数高于蔡家湖站.通过与其他学者在该地区的研究成果对比分析,发现艾比湖胡杨树轮宽度指数高低时段与艾比湖湖面变化有很好的一致性,这与艾比湖地区地下水和湖面变化有密切关系,与胡杨生长受地下水变化影响的研究结论一致.     

海拉尔樟子松年轮生长与北大西洋涛动/北极涛动的联系

目的研究蒙古高原东部海拉尔樟子松年轮宽度与大尺度气候驱动北大西洋涛动/北极涛动的关系。方法使用相关系数分析方法探讨树轮宽度年表、实测气象数据及北大西洋涛动指数/北极涛动指数的相互作用;使用功率谱分析周期信号。结果 11年滑动平均后,海拉尔樟子松年轮宽度与北大西洋涛动/北极涛动相关关系在1960s发生转变,由显著负相关(1873~1957)变为显著正相关(1958~2003)。树轮宽度与北大西洋涛动指数/北极涛动指数在实测时段内均与年平均温度和年降水总量显著相关。北大西洋涛动/北极涛动对树木径向生长和区域降水的影响存在显著的滞后效应。谱分析表明树轮宽度年表和北大西洋涛动指数/北极涛动指数具有相近的准周期信号。结论十年尺度上,北大西洋涛动/北极涛动通过温度和降水显著影响蒙古高原东部海拉尔樟子松的径向生长。     

基于树轮灰度年表的伊犁地区北天山南坡气候研究

利用新疆西部伊犁北天山南坡,霍城县、伊宁县、尼勒克县三县行政区内3个采点的树轮样本,研制出树木年轮宽度年表。通过对相关参数的对比分析,表明分水岭年表可能包含有更多的气候信息。运用树木年轮气候学基本原理和方法进行分析发现：树木年轮对气候响应南疆强于北疆,北疆其它地方强于伊犁地区,而伊犁北天山南坡与伊犁其它地区比较,树轮宽度对气候的响应较敏感。     

青海省互助县北山森林公园树轮宽度特征的气候因子分析

使用SPSS统计学软件和EXCEL的数据处理功能对青海互助北山国家森林公园云杉树轮数据进行统计学及树轮气候学分析,计算树轮宽度年表的主要特征参数,分析当地树木年轮序列对气候响应的敏感性,从中提取影响树木生长的气候信息,获取该地区近30年的气候因子分布规律,结果显示:北山国家森林公园的云彬树木年轮序列包含有较多的气候信息,气候因子是树木生长的限制因子;通过因子分析可知,近十年来的降雨量相对较少,气温增高导致蒸发量加大,该地区的树木的生长量有所减少.     

秦岭鳌山太白红杉径向生长对气候因子的响应

【目的】秦岭是以太白红杉(Larix chinensis)为代表的典型温带针叶林分布区,也是受全球气候变化影响最为显著和敏感的地区之一,为了解该区树木生长对气候变化的敏感性,分析了秦岭鳌山太白红杉径向生长对气候因子的响应。【方法】基于树木年代学方法,利用鳌山高山林线太白红杉树木年轮宽度资料,建立树轮宽度年表,明确影响太白红杉径向生长的关键气候因子。【结果】太白红杉对气候变化反应较为敏感,年表包含较多的气候信息,适用于树轮气候学研究。相关分析表明,太白红杉径向生长与上年6月以及当年2月和6—7月气温呈显著正相关,与上年5月和当年1、6月降水量呈显著负相关。空间分析发现太白红杉树轮宽度年表对于评估采样点周边较大范围地区6月气温变化特征具有很好的空间代表性。【结论】一些大尺度的大气-海洋变化的耦合作用可能对秦岭地区太白红杉的径向生长产生影响。     

山东沂山油松年轮宽度年表的建立及其气候响应

以沂山油松为样本,建立油松标准化年表,在此基础上分析年轮宽度与气候因子的关系.结果表明:当年5月份平均气温和平均最高温都与油松年表呈显著负相关(P<0.05),而当年6月份平均气温和平均最高温都与油松年表呈极显著负相关(P<0.01);当年7月份降水量与油松生长呈显著正相关(P<0.05);当年5-6月平均相对湿度与油松年表呈显著正相关(P<0.05),且当年8-10月平均相对湿度与油松年表呈极显著正相关(P<0.01).研究表明,在本地区树木生长季内,降水越多,气温越低,越促进树木生长.     

滇西北哈巴雪山不同海拔长苞冷杉径向生长对气候变化的响应

全球气候变化背景下森林生态系统对气候的响应是被广泛关注的科学问题。以滇西北哈巴雪山为研究区,利用不同海拔长苞冷杉树轮宽度资料建立树轮宽度差值年表,并与气候因子进行分析,以揭示影响哈巴雪山不同海拔长苞冷杉径向生长的关键气候因子。结果表明:高海拔长苞冷杉主要受上年11月最高温和当年2月降水影响,低海拔树木主要受当年5月干旱限制,当年10月温度升高促进树木生长;低海拔树木径向生长与气候因子关系相对高海拔更加稳定,气候重建潜力更高。未来气候变化将有利于高海拔树木生长,低海拔树木可能会受到暖干气候的限制出现生长下降。     

伏牛山华山松径向生长对气候变化的响应

利用伏牛山的华山松树芯样本,建立了树轮宽度指数年表.运用响应函数方法,研究了华山松径向生长与气候变化的关系.结果表明,华山松的生长对环境变化相当敏感,当年3月份的温度和5、6月份的降水都与华山松的生长显著正相关.这说明在伏牛山地区,生长季降水是影响华山松生长的主要因子.     

云杉树轮生长密度对气候要素的响应分析

选择生长于祁连山中段的青海云杉作为研究对象,利用树木年轮的基本理论与方法,对径向生长轮的密度指标与当地气候因子变化做相关分析。结果表明,云杉树轮早材密度指标与研究区5月份降水量之间相关性显著,呈负相关关系,系数为-0.623。早材密度指标与研究区6月份温度之间相关性显著,呈正相关关系,系数为0.627。这些相关关系均能从树木生长生理学角度予以合理解释,符合树木生长及气候环境变化等基本自然规律。相关函数计算结果表明祁连山云杉树轮早材密度对气候变化的响应特征显著于晚材密度和晚材最大密度。     

Response of tree-ring width to rainfall gradient along the Tianshan Mountains of northwestern China

By comparing the long-term tree-ring growths at various geographic scales, we can make clear the effects of environmental variations on tree growth, and get an understanding of the responses of forest ecosystems to the possible changes in global and regional climate. Radial tree-ring growth of Picea schrenkiana and its relationship to air temperature and precipitation were investigated across longi- tude transects on the north slopes of the Tianshan Mountains in northwestern China. Tree-ring samples were collected and residual chronologies were developed for three different regions along a gradient of decreasing precipitation from west to east. Response-function analysis was conducted to quantify the relationships between tree-ring chronologies and climate variables, such as monthly mean temperature and monthly precipitation from 1961 to 1998, using the PRECON software program. The statistical characteristics of the chronologies showed that the three chronologies constructed in this study con- tained significant environmental signals and were well suitable to reveal the impacts of climatic change on tree growth and forest productivity. Annual ring-width variations were similar among the three sites, but the variability was greatest in the east. This research showed that the growth trends of Picea schrenkiana in the Tianshan Mountains have not followed a uniform pattern. Response-function analy- sis indicated that there were significant correlations between tree growth and climatic factors in all the three regions, among which precipitation was the principal. With decreasing precipitation, the response of tree-ring widths to increasing temperature changed from a positive to a negative correlation. As for precipitation, the positive relationship to tree-ring width always dominates. It could be expected that with increased temperature and decreased precipitation, the importance of precipitation to tree growth would increase, and the response of tree growth to environmental changes would also increase. This study emphasizes the importance of regional-scale investigations into the biosphere-climate interac- tions. The results of this research indicated a substantial increment of tree-ring radial growth as a re- sult of warmer and wetter climate in the eastern regions. However, climate change will have less effect on forest growth and primary production in the western regions.     

中国东北多年冻土区植被生长对气候变化的响应

基于归一化植被指数(NDVI), 分析多年不同冻土分布状态下植被生长的年际变化趋势及其与气候因子的相关性差异。结果表明: 1981—2014年, 中国东北多年冻土分布区针叶林的NDVI呈增加趋势, 与生长季温度正相关, 与生长季降水量负相关。随着冻土活动层深度增加, 针叶林NDVI的增加速度自北向南逐渐下降; 草原NDVI在非多年冻土区加速增长, 与生长季降水量正相关。混交林在多年冻土区与非多年冻土区对气候的响应出现明显的差异: 在多年冻土区, 混交林NDVI与生长季温度正相关, 与生长季降水量负相关; 随着冻土活动层加深, 与生长季温度从正相关变为负相关, 与生长季降水量由负相关变为正相关。原因可能与冻土活动层深度差异导致的不同水分供给条件有关。上述结果预示, 在气候–冻土耦合影响下, 未来气候变暖可能会促进针叶林和混交林逐渐北移, 草原可能会更多地占据非多年冻土区。     

Process-based modeling analyses of Sabina przewalskii growth response to climate factors around the northeastern Qaidam Basin

Sabina przewalskii is the longest living endemic tree species in the northeastern Tibetan Plateau,and has been widely employed in tree ring based climate research in China.However,most dendroclimatic reconstructions have been primarily based on empirical relationships between tree growth and climate factors identified by statistical assessment.To date,the physiological relationships between tree growth and their limiting climate factors have not been properly assessed.Here,we simulated the physiological response of Sabina przewalskii tree growth to major limiting climate factors based on the Vaganov-Shashkin (VS) model.The VS modeled results validated the relationships between tree ring and climate factors constructed by statistical models,both approaches suggesting that precipitation during the early growing season,especially in May and June,has significant effect on tree growth,while temperature mainly affects tree growth by warming-induced drought and by extending the growing season.Under current and projected climate scenarios,our modeling results predict an increase in radial growth of Sabina przewalskii around the Qaidam Basin,with the potential outcome that regional forests will increase their capacity to sequester carbon.     

Tree-ring based PDSI reconstruction since AD 1842 in the Ortindag Sand Land, east Inner Mongolia

epartment of Wood Science, University of Hamburg, Hamburg D-21031, GermanyBased on three Chinese pine (Pinus tabulaeformis Carr.) and one Meyer spruce (Picea meyeri Rehd. et Wils.) ring-width chronologies, a 163-year drought history was reconstructed in the eastern Ortindag Sand Land. All tree-ring chronologies show large inter-annual variations and strong common signals and fairly consistent variation between different chronologies, indicating that they are excellent proxy of regional climate. A regional chronology (RC) was established by averaging the four standard chronologies and further employed for the analysis and climatic reconstruction. The analysis revealed that tree growth is primarily limited by low precipitation in February-March and June-July and high temperature in May-July. In addition, RC has high correlations with the monthly Palmer drought severity index (PDSI) prior to and during the growing season because the PDSI considers the accumulation of the droughts. Response function analysis revealed that RC only exhibits significant correlations with the PDSI in June and July (close to the 95% significance level in May). Because May―July is a critical period for tree growth, the average May-July PDSI (PDSI5-7) was reconstructed back to 1842 using RC in the Ortindag Sand Land. The reconstruction can explain 52% of the PDSI variance and the equation was rather stable over time. It agrees well with the variation of the average dryness/wetness indices in North China,and captures the decline process of the East Asian summer monsoon since the mid-1960s. It is worth noting that the Ortindag Sand Land has experienced the most severe drought in the recent 40 years based on the 163-year drought reconstruction. Like summer precipitation in North China the reconstructed PDSI5-7 also displays a 20-year oscillation.     

不同林龄杉木径向变化及其对气象因子的响应

【目的】研究树木的生长机制能够为树木年轮学以及重建高分辨率环境演变历史提供重要途径和基础,在高分辨率的基础上分析不同林龄树木径向生长对气候的响应特征,能更好地规划被监测树种在不同林龄的生存策略。【方法】利用带状树干径向测量仪于2017年7月—2018年7月对福建省将乐国有林场不同林龄的杉木(Cunninghamia lanceolata)进行监测,以最大值法提取日径向生长量,用Gompertz模型对累积径向变化值进行模拟,利用偏相关分析研究不同林龄杉木的年内径向变化特征及其对气象因子的响应。【结果】在生长季,不同林龄杉木的日径向变化都呈现相似的周期性(包括收缩期、膨胀恢复期和生长期3个阶段)。不同林龄的日径向变化程度不同,日振幅随着林龄增加而增大。杉木的年生长期较长,且不同林龄的年生长期随林龄增加逐渐缩短,生长季开始的时间却随着林龄增大而向后推移。幼龄林、中龄林、近熟林生长期分别为:2月初—10月末、2月末—9月末、3月初—7月末,且分别在5月末、5月初、4月末达到生长速率最大值。不同林龄杉木径向生长对于气象因子的敏感性呈下降趋势:幼龄林杉木生长主要受到降水、最低温度、平均温度、平均相对湿度的影响;中龄林杉木生长主要受到降水、最小相对湿度的影响;而在近熟林和成熟林中,气象因子与杉木生长没有显著的相关关系。【结论】在未来气候变化的背景下,气象因子的变化可能会逐渐影响到林龄较小的林分,因此对将乐杉木人工林进行经营时要因地制宜,针对不同林龄的杉木林应采取不同的营林措施。     

1982—2014年华北及周边地区生长季NDVI变化及其与气候的关系

利用690个气象观测站数据和1982―2014年GIMMS NDVI 3g数据, 运用趋势分析、小波偏互相关分析、偏相关分析和滞后分析方法, 探究华北及周边地区33年来生长季(5―10月) NDVI的变化规律及其与气候的关系, 得到如下结论。1) 33年来, 研究区植被生长季活动整体上显著增强, 生长季NDVI由20世纪80年代的平均0.44升至2010年以来的0.49; 生长季NDVI在研究区中部区域快速增长, 而在西北部荒漠地区下降。2) 研究区生长季NDVI的上升得益于温度升高和降水增加, 其中降水的影响更大; 研究区NDVI与气温在大部分地区正相关; 除研究区东南部地区外, NDVI与降水有很强的正相关关系。3) 在15天的时间分辨率尺度下, 研究区大部分地区生长季内 NDVI对温度的响应无明显滞后, 或存在1期(15 d)滞后, 对降水的响应存在1~2 期(15~30 d)滞后, 因此从总体上看, 华北及周边地区植被生长对温度的响应比对降水的影响更迅速。     

黑龙江省气象因子插值优化及与落叶松NPP相关性分析

【目的】通过比较不同插值方法模拟黑龙江省气象因子,利用最佳插值结果,探寻落叶松样地气象因子与森林植被净初级生产力(NPP)的关系,为黑龙江省落叶松林的生产经营和管理提供科学参考。【方法】以黑龙江省2010年生长季(5—9月)气象因子(日平均气温、日降水量)及1 521块落叶松林固定样地数据为数据源,分别使用反距离加权(IDW)、普通克里金(OK)、多元线性回归(MLR)和混合插值法(包括回归反距离加权(RIDW)和回归克里金(RK))5种插值方法对生长季月均气温和月均降水量进行插值及比较,以最佳插值方法得到黑龙江省2010年生长季月均气温和月均降水量空间分布。根据东北地区树种生物量异速模型估算落叶松样地单位面积森林地上生物量(AGB)和净初级生产力,并与样地气象因子进行相关性分析。【结果】5种插值方法中RK的生长季月均气温和月均降水量均方根误差(RMSE)分别为0.420和10.110,均优于其他插值方法。生长季月均气温由南至北降低的同时落叶松NPP随之降低,月均降水量自西向东增大,落叶松NPP随之升高。生长季月均气温、月均降水与NPP的Pearson相关系数分别为0.221和0.241,二者P值都小于0.01,呈极显著相关。【结论】考虑地形因子和多元回归模型结果残差的RK方法可以更好地模拟黑龙江省生长季月均气温和月均降水量。生长季落叶松NPP在经、纬度方向上分布趋势与气温、降水量相同,且落叶松NPP与生长季月均气温和月均降水量均有一定相关性,其中与降水量相关性更为明显。     

南京地区马尾松林生态系统土壤水分与林木生长的研究

<正>本文从生态系统的观点出发,在气候-土壤-植物体系的基础上,运用水文统计分析方法研究南京地区马尾松林的土壤水分变化,确定了一些土壤水分常数,划定了四个土壤水文阶段,揭示了4—6月份为林木生长旺盛、土壤水分供应充足但稍不稳定时期,这一阶段的水分供应对林木生长起决定作用,并指出,若在土壤水分比较稳定的20厘米土层深度以下采取措施促进林木根系往深层发展,就能更有效地利用土壤水分。文中还运用相关分析来研究马尾松林木的树高和早、晚材生长同水热系数及土壤水分供应的关系,以相关计算和相关系数显著性检验表明,尚可利用水热系数(特别是和土壤水分供应状况结合起来)估算和预报林木生长量。     

新疆树木年轮研究特色

本对40多年来新疆树木年轮研究工作做了简要总结．发现有以下研究特色：1．在年轮水学方面开启了我国利用树木年轮重建河流径流量和河流径流深度场研究的先河；2．在年轮气候学方面，主要是利用树木年轮重建空间上大尺度的气候要素变化，开创我国沙漠地区树木年轮研究工作，利用树木年轮重建某地区单旬降水和山区降水日数，研究了雪与树木年轮的关系以及冰期与降水的关系，创立大样本、多年表、面控制的采轮布局策略等；3．在年轮与环境方面利用树木年轮做春小麦气候产量预报，建立了树木年轮与大气环流因子的关系等。