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《中国林业科学研究院》 2011年
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祁连山青海云杉木材性质对气候变化的响应

徐金梅  
【摘要】:本论文从宏观和微观层面上开展了木材性质对气候变化响应的研究,揭示气候变化对木材性质的影响和树木生长对气候变化的响应,以期为林木培育管理适时调整培育措施提供理论指导,为林业应对气候变化制定对策和气候变化国际谈判提供科学基础。 本文选取祁连山三个海拔(2600m、2800m、3000m)的青海云杉木材为研究对象,采用木材性质快速测定仪(SilviScan-3(?))测定了14个木材性质参数(年轮细胞径向直径、细胞壁厚,年轮、早材和晚材的微纤丝角、宽度、密度、弹性模量),在分析研究区气候变化特征和各个木材性质参数随海拔和时间变化的基础上,建立了各个木材性质参数年表(共42个),采用相关分析和响应函数分析方法,分析了木材性质对主要气候因子(温度和降雨量)的响应。主要结论如下: 1.温度对细胞壁厚、木材密度、弹性模量有正影响,对细胞径向直径、宽度、微纤丝角有负影响。生长季(5~9月)温度对木材性质参数影响较大;木材性质参数对温度的敏感性在海拔上没有明显的差异;早材和晚材木材性质参数对温度的敏感性基本相同,早材和晚材木材性质参数中包含的温度信息基本都体现在了年轮木材性质参数中。 海拔2600m处细胞壁厚与2、5、6、7、8、9月平均温度显著正相关,2800m处与上年12月和当年9月平均温度显著正相关,3000m处与上年12月和当年1、5、6、7、9月平均温度显著正相关。海拔2600m处年轮和早材密度与6、7、8、9月平均温度显著正相关,晚材密度与月平均温度的相关性不显著。海拔2800m处年轮和早材密度与上年12月和当年6、7、9月平均温度显著正相关,晚材密度与4、8、9月平均温度显著正相关。海拔3000m处年轮密度与上年12月和当年6、9月平均温度显著正相关,早材密度与上年12月和当年1、6、7、9月平均温度显著正相关,晚材密度与月平均温度的相关性不显著。海拔2600m处年轮弹性模量与7、8、9月平均温度显著正相关,早材弹性模量与7、8月显著正相关,晚材弹性模量与6、7月显著负相关。海拔2800m处年轮弹性模量与上年12月平均温度显著正相关;早材弹性模量与月平均温度的相关性不显著;晚材弹性模量与8月平均温度显著正相关。海拔3000m处年轮弹性模量与5、7月平均温度显著正相关,早材弹性模量与6、7月平均温度显著正相关,晚材弹性模量与8月平均温度显著正相关。 三个海拔的细胞径向直径均与6、7月平均温度显著负相关。海拔2600m和3000m处年轮、早材和晚材宽度均与6、7月平均温度显著负相关。海拔2800m处年轮宽度、早材宽度与月平均温度相关性不显著,晚材宽度与7月平均温度显著相关。海拔2600m处年轮和早材微纤丝角与5、6、7月平均温度显著负相关,晚材微纤丝角与4、8月平均温度显著负相关。海拔2800m处年轮和早材微纤丝角与6、7月平均温度显著负相关;晚材微纤丝角与8月平均温度显著负相关。海拔3000m处年轮和早材微纤丝角与6、7月平均温度显著负相关;晚材微纤丝角与4、7、8月平均温度显著负相关。 2.降雨量对细胞径向直径、宽度、微纤丝角有正影响,对细胞壁厚、木材密度、弹性模量有负影响。春季和生长季(3~9月)降雨量对木材性质参数影响较大;随着海拔的增加,木材性质参数对降雨量的敏感性越来越弱;早材木材性质参数对降雨量的响应比晚材木材性质参数对降雨量的响应敏感,早材和晚材木材性质参数中包含的降雨量信息基本都体现在了年轮木材性质参数中。 海拔2600m处细胞径向直径与5、6月降雨量显著正相关,2800m处与6月降雨量显著正相关,3000m处与月降雨量的相关性不显著。海拔2600m处年轮和早材宽度与3、5、6月降雨量显著正相关,晚材宽度与降雨量的相关性不显著。海拔2800m和3000m处的年轮、早材和晚材宽度与月降雨量相关性均不显著。海拔2600m处年轮微纤丝角与5、6月降雨量显著正相关,早材微纤丝角与6月降雨量显著正相关,晚材微纤丝角与8月降雨量显著正相关。海拔2800m处年轮和早材微纤丝角与6月降雨量显著正相关,晚材微纤丝角与8月降雨量显著正相关。海拔3000m处年轮微纤丝角与月降雨量的相关性不显著,早材微纤丝角与6月降雨量显著正相关,晚材微纤丝角与8月降雨量显著正相关。 三个海拔的细胞壁厚均与3月降雨量显著负相关。海拔2600m处年轮密度与3月降雨量显著负相关,早材密度与6月降雨量显著负相关,晚材密度与月降雨量的相关性不显著。海拔2800m处年轮密度与3月降雨量显著负相关,早材和晚材密度与月降雨量的相关性均不显著。海拔3000m处年轮密度与3月降雨量显著负相关,早材密度与月降雨量的相关性不显著,晚材密度与1、8月降雨量显著负相关。海拔2600m处年轮弹性模量和早材弹性模量与6月降雨量显著负相关,晚材弹性模量与7月降雨量显著负相关。海拔2800m处年轮弹性模量与上年10月降雨量显著正相关,早材弹性模量与当年1、6月降雨量显著负相关,晚材弹性模量与4月降雨量显著正相关。海拔3000m处年轮弹性模量与上年10月降雨量显著正相关,早材弹性模量与5月降雨量显著负相关,晚材弹性模量与8月降雨量显著负相关。 3. 1957~2008年间温度和降雨量对木材性质参数影响的程度不同,对年轮细胞径向直径、年轮细胞壁厚、年轮宽度、年轮密度、年轮微纤丝角、年轮弹性模量6个木材性质参数的影响程度在22%~41%之间,其影响大小排序为:年轮细胞径向直径年轮微纤丝角年轮细胞壁厚年轮密度年轮弹性模量年轮宽度。 4.研究区温度在1987年发生了突变,温度在1957年至1986年无明显的变化趋势,在1987~2008年的增加趋势明显,降雨量无明显变化。利用木材性质参数对1987~2008年温度响应显著的响应函数方程可初步得出,随着全球变暖趋势的加剧,当温度增加1℃时,年轮细胞径向直径将减少2.33μm、年轮微纤丝角将减少2.44°、年轮密度将增加0.13g/cm~3。由此推断,树木通过减少细胞直径、木材微纤丝角,增加木材密度等的方式来适应气候变暖。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S781.1

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