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《中国林业科学研究院》 2018年
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不同地理种源杉木树轮稳定碳同位素对气候变化的响应

刘小英  
【摘要】:造林树种种源选择已成为人类应对气候的重要途径,探讨主要造林树种不同地理种源树轮指标对气候变化的响应及评价未来气候变化对树木种源生长的影响的研究较少。本文运用杉木(Cunninghamia lanceolata)树轮稳定碳同位素指标进行相关研究。首先采用3个杉木种源的树轮全木和α-纤维素统计特征及其与栽植地气候因子相关性分析,选出对气候变化响应较灵敏的组分。之后提取30个不同地理种源的杉木树轮的α-纤维素并测定δ~(13)C值,分析不同种源及所处种源区与栽植地平均温度、降水、平均相对湿度、最低气温、最高气温、最小相对湿度、日照时数的当年、当年之前1年、当年之前2年的年、季、月值的相关性,选择相关性较强的年最小相对湿度等气候因子进行逐步回归,筛选影响杉木种源树轮δ~(13)C值的主导气候因子。之后对这些主导气候因子建立响应函数。然后对未来温度升高0.5-0.8℃下不同种源区及种源的杉木树轮δ~(13)C值进行预测,以期为气候变化条件下杉木造林的种源及种源区的选择提供理论依据。主要结论有:(1)比较分析杉木树轮全木和α-纤维素中δ~(13)C对气候的响应,发现杉木树轮α-纤维素中的δ~(13)C对气候的响应更加灵敏。(2)通过对30个杉木种源树轮δ~(13)C值的年表统计分析,发现其变幅-23.67‰~-24.25‰,且自相关系数较大,不同种源杉木树轮δ~(13)C值对气候因子的响应存在明显的“滞后效应”。(3)不同种源树轮α-纤维素中δ~(13)C对不同尺度的气候因子的响应情况是不同的,对于多数种源而言,其主要受到当年最小相对湿度、当年春季降水和最小相对湿度、当年夏季最低气温、上年和当年7月最低气温、当年8月最低气温和相对湿度、上年10月最高气温、当年7月平均气温的影响。而不同种源区则主要受到当年最小相对湿度、当年夏季降水及最低气温、上年及当年7与最低气温的影响。(4)通过建立不同种源杉木树轮δ~(13)C值与当年最小相对湿度及当年夏季最低气温的单因素响应函数,建立当年春季降水和最小相对湿度、上年和当年7月最低气温、当年8月最低气温和平均相对湿度、上年10月最高气温和当年7月平均气温的双因素响应函数,我们发现上年及当年7月的最低气温对不同种源杉木树轮δ~(13)C的平均贡献率达到50.57%。且最低解释量为23.88%,拟合精度高,能更好的表示树轮δ~(13)C值的变化。(5)通过不同种源区杉木树轮δ~(13)C值与当年最小相对湿度及单因素响应函数,建立当年夏季降水和最低气温、上年和当年7月最低气温的双因素响应函数,发现当年夏季降水和最低气温对不同种源区杉木树轮δ~(13)C的平均贡献率最大,平均贡献率达到68.03%,而最低贡献率达到59.09%,该模型拟合精度较高。(6)采用拟合效果较好的模型进行未来最低气温升高0.5-0.8℃情景下对树轮稳定碳同位素含量的预测。我们发现随着温度的升高,不同种源区及种源的杉木树轮α纤维素中的δ~(13)C值均呈现上升趋势。30个种源以高、中、低3中不同灵敏度响应模式适应未来气候变化,北亚热带的秦巴山地种源区较其他种源区响应更为灵敏。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S791.27;S716

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