长白山北坡林线处岳桦年轮年表及其与气候的关系

运用相关函数及响应分析等树木年轮气候学方法,研究了长白山北坡林线处岳桦(Betula ermanii)径向生长及其与气候的关系.结果表明,林线处岳桦年轮宽度年表具有较强的气候敏感性.其径向生长与上年7月和当年3月的温度显著负相关(P<0.05),与上年9月和当年7月的温度显著正相关;同时与上年6月降水量显著正相关.与季节性气候因子的响应分析表明,岳桦径向生长与当年春季(1～3月)和当年生长季前(4、5月)的平均温度呈显著负相关,与当年生长季前的平均最高温度显著正相关,与降水量的相关关系不显著.利用多元逐步回归方法模拟了岳桦年轮宽度指数与气候因子间的关系,并据此预测在温度和降水增加的背景下,林线处岳桦径向生长将降低14.8%.     

川西云杉人工林径向生长对气候变化的响应

大量研究已经发现全球气候变暖将促进川西高原高海拔区域天然林径向生长,然而,目前气候变化对区域人工林生长的影响程度尚不清楚.以道孚县川西云杉(Picea likiangensis var. rubescens)人工林为研究对象,以天然林为对照,采用树木年轮学方法构建树木年轮宽度指数年表,利用相关分析和滑动相关分析方法探讨近40年来人工林和天然林径向生长动态特征及其对气候变暖的响应规律.结果显示,1982-2018年期间,研究区呈现明显的气候变暖特征,年平均气温、最高气温和最低气温均呈现显著上升的趋势,增温速率分别为0.23、0.49和0.22℃/10年,而年降水量无显著变化趋势;川西云杉人工林径向生长对气候变化响应较为敏感,川西人工林径向生长与当年生长季(7-9月)和休眠期(前一年11月至当年4月)的温度呈显著正相关,与当年生长季(7-9月)的相对湿度呈显著负相关,而天然林仅与生长季(6-9月)的温度呈显著正相关,与生长季末期(9月)的相对湿度呈显著负相关;在1982-2018年期间,随着气温升高,人工林径向生长对温度响应的敏感性呈下降趋势,而天然林径向生长对7-9月温度响应的敏感性仍然较为稳定.因此,在未来气候变暖背景下,温度升高将继续增加天然林的生长,而对人工林生长的促进作用会随着对温度响应敏感性下降而逐渐减弱.(图6表1参35)     

太行山南麓栓皮栎径向生长的海拔差异及其气候响应变化

研究气温突变前后栓皮栎(Quercus variabilis Blume)径向生长海拔差异及其气候响应的变化，可为不同海拔栓皮栎林的养护管理提供参考数据.基于太行山南麓海拔1 507 m和909 m的栓皮栎样地年轮宽度数据，结合树轮序列的差值年表(RES)与气候因子分析两个海拔栓皮栎径向生长在气温突变前后对气候响应的差异，并利用胸高断面积年增长量(BAI)分析两海拔栓皮栎生长速度的差异.结果显示，高海拔栓皮栎的BAI年增长速度[0.63 cm²/(10 a)]高于低海拔[(0.23 cm²/(10 a)]，且在温度上升作用下二者差值逐渐增大.在具有明显快速升温变化(1992年)之前，高海拔栓皮栎生长主要与当年2、7月温度显著正相关，低海拔栓皮栎生长则主要与夏季(6-8月)降水呈正相关.快速升温变化之后，高海拔栓皮栎生长与当年7月平均与最低温度由正相关转变为负相关；低海拔栓皮栎生长与当年3月最高温度和7月最低温度由正相关转变为负相关.本研究表明温度升高使两海拔栓皮栎径向生长-气候因子关系发生了改变，温度对树木生长的限制作用增强，升温促使研究区内...     

浑善达克沙地油松树轮宽度与气候因子的关系

为探讨不同径级油松对气候因子敏感度的差异,利用树木年轮学方法研究浑善达克沙地油松林40株油松样本建立的大径级(平均胸径34.5 cm)和小径级(平均胸径15.5 cm)油松的年轮宽度年表与气候因子的关系.结果表明:油松的平均敏感度与胸径大小呈线性负相关;不同径级油松的标准年表对气候因子的响应存在一致性,均表现为与春季温度正相关而与夏季温度负相关,并与降水呈正相关关系;其中与当年1~2月、当年9月的平均温度和最高温度呈显著正相关(P<0.05),与当年6月的平均温度和最高温度呈显著负相关(P<0.05);与当年1~2月和8~9月的最低温度呈显著正相关(P<0.05),与上年10月、当年5月和当年7月的降水呈显著正相关(P<0.05);同时,不同径级油松的标准年表对气候因子的响应还具有一定的差异性,即仅小径级油松表现为与当年6月的降水呈显著正相关(P<0.05),与当年7月的最高温度呈显著负相关(P<0.05).因此,利用树木生态学研究时应该考虑不同径级油松树轮年表对气候因子的响应差异.     

自然分布北界的大巴山黄杉树轮气候响应分析

黄杉(Pseudotsuga sinensis)是国家Ⅱ级濒危保护树种,目前基于该树种的树轮气候学研究较少。利用采自陕西省安康市镇坪县的黄杉树轮样芯,建立树轮宽度标准年表,采用Pearson相关方法分析树轮宽度指数与降水、气温、帕尔默干旱指数(PDSI)的相关关系。结果表明:研究区黄杉径向生长主要受降水和温度的影响,其中树轮宽度指数与生长季总降水量呈显著正相关(r=0.386,P0.05),与上一年11月平均最高气温呈显著负相关(r=-0.364,P0.05),与上一年10月PDSI呈显著正相关(r=0.485,P0.01)。此外,在全球变暖的背景下,月平均最高气温可能对黄杉的径向生长起抑制作用。研究黄杉径向生长对气候要素的响应,了解研究区气候变化对黄杉生长的影响,可为相关部门研究该地区的气候变化提供理论基础。     

西大别山百战坪黄山松径向生长对气候因子的响应

研究基于标准的树轮年代学研究方法（样芯经固定、晾干、打磨、交叉定年、测量和标准化等处理）,首次建立了大别山西部的黄柏山百战坪的黄山松树轮宽度标准年表。研究发现,黄山松宽度年表有较高的信噪比SNR和样本解释总量EPS,表明树轮宽度年表中含有较多的气候信息,适合做树轮气候学研究。树轮宽度年表与气象因子关系的研究结果显示,黄山松树轮宽度与上一年10月、12月及当年的5月至9月的气温（包括月均最高气温、月均温和月均最低气温）呈较高的负相关,且在上一年的12月和当年7月月均最高气温和月均温的限制作用较强,而上一年10月月均温限制作用最大,这表明上一年生长季末和当年生长季中的高温通过对水分的影响限制黄山松的生长。树轮指数与当年2月、4月至7月的月降水及月相对湿度（6月份除外）均呈较高正相关,说明在进入生长期前后充足水分对黄山松生长有促进作用,但当降水或相对湿度过大时（如上年8月与当年6月）对黄山松生长就起到一定的限制作用。本研究结果填补了大别山西段树木年轮研究的空白,为该区域树木年轮气候重建研究提供参考和基础数据,也为黄柏山自然保护区今后的森林培育和森林管理提供了一定的理论依据。     

长白山东坡植被指数变化及其对气候变化的响应

长白山地处温带针阔混交林的中心地带,对气候变化较为敏感.因此,探讨长白山区落叶松(Larix olgensis)树轮宽度和森林归一化植被指数(NDVI)与气候因子的关系,对于了解全球气候变暖背景下陆地生态系统的响应具有重要意义.以长白山自然保护区东坡为研究地点,利用东坡落叶松树轮宽度指数和选取1982-2006年UMD GIMMS NDVI数据及天池气候数据,在分析树轮宽度及NDVI与气候因子关系的基础上,重点探讨长白山东坡落叶松径向生长与NDVI之间的关系,并利用多元回归分析建立落叶松树轮指数与气候因子及年生物量生长量与NDVI的模拟回归方程.结果显示:(1)1957年以来该区温度呈极显著上升趋势,冬季升温最为显著,降水呈微弱下降趋势.(2)1982-2006年年均、夏季和生长季NDVI均呈缓慢下降趋势.(3)长白落叶松年表特征分析表明其生长对气候敏感,适用于进行年轮气候学分析.(4)NDVI与月平均温度相关性较强,且多以正相关为主,与月降水量多为负相关性.(5)落叶松径向生长受当年生长季的气候因子的影响强于上年,但是显著相关的月份略有差异,并且降水的影响要优于温度.(6)落叶松树轮宽度和年生物量生长量与NDVI以负相关为主,生长季NDVI与树轮年表相关性较差,而非生长季NDVI与年表相关性较好.(7)林分单位面积地上生物量为240.72 t/hm2,2009年林分生物量生长量约为2.91 t hm-2 a-1,即每公顷每年固碳约1.46 t,表明该地区老龄落叶松林仍具有较强的固碳能力.综上所述,在长白山地区,长时间序列的年轮宽度数据并不能很好地反映NDVI的长时期变化,利用树轮宽度指数重建该区NDVI有待进一步研究.     

天山东部西伯利亚落叶松径向生长对气候的响应及其物候模拟

运用树轮气候学方法,探讨天山东部不同海拔西伯利亚落叶松(Larix sibirica)径向生长与气候因素和气候生态指标的关系,并借助VS-oscilloscope模型对落叶松的生长季物候进行模拟研究.结果显示:(1)上限树木径向生长与3月降水呈显著正相关,与7、8月气温呈显著负相关(P 0.05),下限树木径向生长与8、9月气温呈显著负相关(P 0.05),与降水相关性不显著.(2)上下限树木生长与春季降水和夏季气温的相关性分别呈显著正相关和显著负相关(P 0.05),与湿润指数的相关性呈显著正相关(P 0.05).(3)VS-oscilloscope模型模拟结果显示:上下限落叶松平均每年生长季开始都提前了0.39 d,生长季结束都推迟了0.21 d,生长季长度都延长了0.60 d,上下限树木径向生长与生长季开始和结束的相关性分别是0.361(P 0.01)和0.318(P 0.05).(4)上下限树木生长季开始时间大多与气温呈负相关,而结束时间大多与气温呈正相关,降水对树木生长季物候的影响并不显著(P 0.05).本研究表明海拔差异明显影响树木径向生长对单月气候的响应,而对季节性气候因子和气候生态指数的响应影响不明显;温度对树木生长季物候的影响较为明显,且海拔差异不能影响温度对树木生长季物候的限制;本研究结果有助于更加深入地了解气候变化对森林生态系统的影响,可为天山地区气候因子重建提供一定生理背景支持.(图8表5参48)     

天山中部山区不同胸径天山云杉对气候的响应

运用树木年轮气候学的方法,研究天山中部山区天山云杉(Picea schrenkiana)不同胸径年表特征以及与气候因子之间的关系,揭示不同胸径云杉对气候因子的敏感度差异,以及胸径大小因素对年表的潜在影响.结果表明:(1)云杉敏感度与胸径大小有线性负相关关系,说明小胸径云杉与气候变化关系密切;(2)不同胸径云杉年表对气候因子的响应存在一致性,均表现为对上一年月降水与月平均温度存在显著的滞后作用,与上一年8月降水以及当年4、5月降水正相关,与上一年8、9月平均温度负相关,与当年生长季温度负相关;(3)不同胸径云杉年表对气候响应存在一定的差异,大胸径云杉主要是对上一年8月、当年5月降水的正响应,对月平均温度无显著的响应关系,而小胸径云杉不但对上一年8月和当年4、5月降水有显著的响应关系,对当年5月平均温度也有显著的负响应关系.因此,在树木年轮气候学研究中应该考虑胸径大小因素对年表的影响.     

晋西黄土区油松林的生长释放与生长抑制

为探究气候变化和抚育间伐对油松林生长的影响,选取黄土高原东部山西省临汾市吉县人工油松林中3个不同密度的林分,采用年轮生态学的方法对油松的径向生长过程进行分析.年轮宽度指数与气候因子的相关性分析表明该地区油松生长在年际尺度上与当年1月降水和上年12月最高气温负相关,与当年7月降水和10月最高气温正相关;生长释放和生长抑制分析表明由于气候变化和间伐的影响在1978-2003年之间,样方1出现了1次中度生长抑制,生长变化率低于-50%,1次由间伐引起的轻度生长释放,生长变化率大于47%;样方2出现了1次间伐产生的轻度生长释放,生长变化率超过39%;样方3出现了1次气候条件不适导致的轻度生长抑制,生长变化率低于-32%,1次由间伐和气候条件适宜共同作用产生的中度生长释放,生长变化率大于75%;间伐产生的生长释放效应能够维持5年左右.综上所述,不适宜的气候条件会抑制树木生长,间伐抚育能够使树木在5年内快速生长,结果可为后期的林业管理决策提供一定的参考.     

金钟藤的年轮生长量与气候因子的相互关系

分析了金钟藤(Merremiaboisiana(Gagn.)vanOoststr.)的年轮特征,并探讨了它与温度等气候因子的关系。金钟藤的年轮极不规则,有许多自然隆起和裂缝。金钟藤的年轮生长量通过格子法来估算。结果表明金钟藤年轮的年平均生长量与温度呈极显著正相关,与降水、日照时数和相对湿度相关性不显著。罗浮山地区降水和日照时数基本能够满足金钟藤的生长,结合相关研究结果推测:温度可能是金钟藤快速生长的主要驱动因子。     

大兴安岭北部典型地区近300 a气候资料反演

根据树木年轮宽度反演历史气候资料,是气候变化研究及气候资源利用工作的重要基础。基于安格林和新青林场树木年轮宽度,利用其与临近站点气温、降水和日照时数之间的相关性,建立显著性水平高于0.25、平均相对误差小于30%的气候重建模型。结果表明:在选定研究因子范围内,大兴安岭北部典型地区树木年轮宽度受气温影响最大,受日照影响最小;重建方程中,气温类因子重建方程显著性水平较高,日照类因子重建方程显著性水平均较低;日照类因子模拟结果平均相对误差普遍低于10%,气温和降水类因子大部分模拟结果平均相对误差低于30%;在设定条件范围内,针对大兴安岭北部典型地区气温、降水和日照分别建立11、9和11个重建方程,可重建1707(1706)—1959年或1866(1865)—1959年资料,大兴安岭北部典型地区的可用气候资料延长至300(或150)a左右。     

四川红杉(Larix mastersiana)种子快速萌发与幼苗生长技术

四川红杉(Larix mastersiana)是维持川西亚高山森林生态系统功能和景观度的重要组成树种,其种子具有休眠等生物学特性以及天然生境中种源缺乏等因素导致生态恢复实践中其种子萌发率和幼苗保存率较低.为攻克四川红杉快速繁育技术,以来自四川红杉自然分布区3个海拔梯度(2 870、3 250、3 760 m)的种子为材料,施以10%微肥溶液、200 mg/L赤霉素溶液、0.6 mg/L S-诱抗素溶液、10%微肥溶液+0.6 mg/L S-诱抗素溶液混合液、10%微肥溶液+200 mg/L赤霉素溶液混合液5种溶液浸泡种子以及喷施幼苗,比较不同溶液对四川红杉种子萌发和幼苗生长指标及其与种子大小、养分含量之间的相关关系,探讨最适合种子萌发和幼苗生长的技术方法.结果显示:10%微肥溶液促进了3个海拔梯度四川红杉种子快速萌发且提高了种子发芽率、发芽指数、活力指数;其余4种溶液均显著促进了3个海拔四川红杉幼苗根粗、总生物量的增长,200 mg/L赤霉素溶液对四川红杉幼苗根茎增粗效果显著,0.6 mg/L S-诱抗素溶液显著提高四川红杉幼苗叶片可溶性糖和可溶性淀粉的含量;四川红杉种子的发芽率、活力指数、幼苗茎长和总生物量与种子千粒重呈显著正相关关系,同时种子活力指数与种子全氮含量呈显著正相关,幼苗根长、茎长和总生物量与种子全碳、全氮含量呈显著正相关关系;较低浓度0.6 mg/L诱抗素溶液施于千粒重和营养元素较大的3 250 m海拔的四川红杉种子,种子萌发和幼苗生长效果最好.上述结果说明,10%微肥溶液所起作用体现在种子萌发阶段,而其余4种溶液所起的作用体现在幼苗生长阶段,另外种子萌发与种子千粒重和养分含量密切相关.在今后实践中,可选用形态饱满的大种子分阶段使用不同的溶液,最大效果上促进种子萌发和幼苗生长,解决红杉种子雨少、种源缺乏的问题,利用有限的种子提高其萌发率和存活率,辅助其种群进行自然更新,同时为工程建设受损生态系统修复材料提供快速繁育技术.(图4表7参48)     

去趋势方法对建立不同海拔鱼鳞云杉-气候关系的影响

为探讨不同去趋势方法对建立不同海拔梯度鱼鳞云杉年表与气候因子关系的影响,完善鱼鳞云杉气候响应机制研究,以长白山北坡不同海拔鱼鳞云杉(Picea jezoenssis var.komarovii)为研究对象,采用保守曲线(NEP or LINE)、样条函数(CSS,35年步长)和区域曲线(RCS)3种去趋势方法建立树轮宽度年表.结果表明:(1)3种去趋势得到的年表对气候因子的响应特征具有一定的相似性,长白山北坡不同海拔鱼鳞云杉均与当年5月气温显著正相关(P0.05).(2)去趋势方法对鱼鳞云杉生长-气候关系的影响在不同海拔梯度上有所差别.去趋势方法对低海拔鱼鳞云杉样本年表信号影响最明显,对中高海拔鱼鳞云杉样本年表信号无明显影响.利用区域曲线法得到的年表对降水更为敏感,利用保守曲线法和样条函数法得到的年表则对温度更敏感.(3)中海拔(AZYL处)鱼鳞云杉年表在多项指标上明显优于其他两个海拔梯度,且表现出与当年生长季初期温度显著正相关(P0.05),与上年生长季温度、当年春季和生长季降水显著负相关(P0.05).低海拔主要受到生长季温度的影响,而高海拔鱼鳞云杉主要受到上年生长季降水的作用,且与当年8月降水显著负相关(P0.05).综上,去趋势方法对建立年表-气候关系的影响与年表自身气候敏感性有关,长白山不同海拔鱼鳞云杉去趋势方法研究中,区域曲线去趋势法总体上要优于保守曲线法和样条函数法,使用区域曲线去趋势方法有利于在年表中保留较多与降水相关的气候信号.     

芦芽山林线附近华北落叶松茎干生长特征及其与环境因子的关系

分别于7月15H～8月7H(夏季期)和9月5日～10月9H(秋季期),在山西芦芽山林线附近,应用树木径向变化记录仪(Dendrometer)分别测量了3株和4株华北落叶松树干的径向生长过程,并同步监测环境因子.结果表明:1)华北落叶松茎干变化在晴好天气呈现出有规律地波动式上升,在阴雨天气下则表现为持续上升,降雨结束后迅速下降;2)茎干变化在7～8月观测期内与土壤含水量、空气温度正相关,在9～10月观测期内与土壤含水量正相关,与土壤温度、空气温度负相关;3)径向净生长在夏季期为正,在秋季期为负,在9月初先下降,在9月中期后基本保持为0;4)在两个观测期内,径向净生长与空气温度负相关,与土壤含水量显著正相关.图5表5参21     

新疆植被遥感绿度指数与水、热关系的动态相关分析

基于1982-2003年间GIMMS发布的NOAA /AVHRR遥感数据和新疆自治区53个地面国家标准站点的气象数据,研究新疆归一化植被指数(NDVI)动态变化及其与气候的时空关系.结果表明,22 a间新疆植被NDVI年际变化总体上呈显著增长趋势,年平均增长率为0.59%,显著增长区域位于准噶尔盆地南缘和塔里木盆地西南缘;生长季、夏季和秋季NDVI与同季降水相关显著,春季、秋季NDVI与同季温度相关显著;NDVI与温度呈显著正相关的区域主要分布于阿尔泰山、天山和昆仑山等山区,与降水呈显著正相关的区域分布于平原、低山带和绿洲.     

天山云杉和西伯利亚落叶松的树轮气候记录

利用天山北坡中东部高海拔森林的6个树轮宽度年表，通过相关函数和响应分析，结果表明：生长在该地区的天山云杉和西伯利亚落叶松对气候要素的响应模式都与“普遍认为森林上限的树木生长主要受气温影响”有着显著的差异。天山北坡中部的天山云杉对气温和降水都有较好的响应关系。天山东部巴里坤森林上限附近生长的西伯利亚落叶松的生长与气候的相关显示：5月平均气温和5月降水量对树木生长影响最大（都呈显著负相关），春季（3-5月）降水量、生长季（4-9月）降水量和全年降水量以及湿润指数都与树木生长呈显著负相关，这与祁连山中部森林上限青海云杉主要受水分限制表现出了较好的一致性，同时也说明同处于干旱半干旱区森林上限的不同树种对气候变化的响应具有相同的区域性特征。     

贵州高原NDVI变化及其对气候变化的响应

中国南方喀斯特地区气候变化加剧,植被对气候变化响应反映十分敏感,动态监测植被变化对区域生态环境保护有重要意义。基于1999—2017年贵州高原遥感数据和气象数据,从年、季、月等不同时间尺度研究了NDVI动态变化及其对降水量、平均地表气温、最高地表气温、最低地表气温、平均气温、最高气温、最低气温、大型蒸发量、平均风速、平均相对湿度、日照时数等气候因子的响应特征。研究表明:近19 a,贵州NDVI以0.007 3 a~(-1)的速率呈显著上升趋势,其中,2011—2017年的上升幅度大于1999—2010年的上升幅度,NDVI变化与最低地表气温、最低气温呈显著正相关;春季、夏季、秋季、冬季NDVI均呈显著上升趋势,春季年增长率最大(0.009 3 a~(-1)),其次依次为秋季(0.007 0 a~(-1))、夏季(0.006 9 a~(-1))、冬季(0.004 6 a~(-1));春、秋季NDVI与最低地表气温呈显著正相关,最低气温影响较大,夏季、秋季NDVI受气温和降水共同影响,冬季NDVI受日照时数影响较大,四季NDVI受气温影响程度大于降水;1—12月NDVI均呈上升趋势,其中,4、5、8、10月呈极显著上升趋势,2、3、7、9、11、12月呈显著上升趋势;2、3月份和11、12月份NDVI在增长,表明生长季有所延长。NDVI与当月气象因子相关程度大于其与前一个月、前两个月的相关程度;气温的当月效应和滞后效应大于日照时数和水分条件的效应。温度对贵州NDVI的影响程度大于水分的影响,气温升高促进生长季延长是贵州高原的重要气候效应。     

天津地区各季植被NDVI年际动态及其对气候因子的响应

探索植被覆盖与气候变化相互关系是全球变化研究的重要内容之一.研究特定地区植被时间动态及其对气候因子的响应,对植被重建和生态环境恢复具有重要作用.利用1982-2003年8 km×8 km的NASA/GIMMS半月合成的归一化植被指数(NDVI)和气候数据,研究了天津地区各季NDVI年际变化特征及其对气候因子的响应.结果表明:近20年来天津市春季、夏季及冬季平均气温呈显著的升高趋势(P<0.05),而秋季变化不明显;春季和夏季降水呈降低趋势,而秋、冬两季呈微弱增加趋势,但均没有达到显著性水平(P>0.05).从四季NDVI年际变化趋势来看,春、秋两季呈微弱上升趋势,而夏季显著降低(P<0.01),冬季变化不明显.近20年四季NDVI与同期平均气温及降水的回归分析表明,除冬季外,NDVI与温度及降水均有显著的正相关关系,其中春、秋两季NDVI与温度及降水的关系均达到极显著水平(P<0.001).本研究结果证实天津地区各季NDVI的年际变化特征存在明显差异,而且气温和降水共同决定了植被NDVI的变化.     

1982—2006年京津冀地区植被时空变化及其与降水和地面气温的联系

利用NOAA/AVHRR归一化植被指数（Normalized difference vegetation index,NDVI）,分析过去25年（1982—2006年）京津冀地区生长季（4—10月）植被覆盖时空变化、趋势及其与降水和地面气温的联系。经验正交函数展开（EOF）、奇异值分解（SVD）及相关分析,结果表明：过去25年京津冀地区植被总体呈增加趋势,其中,河北中部地区增长速率超过3%/10 a。植被覆盖年际变化与气温变化呈正相关,但与降水变化的正相关更加显著。1989年和1999—2002年的干旱导致当年NDVI显著减少,而1990、1998年和2003—2005年降水增加使得研究区NDVI明显增加。