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老爷岭红松径向生长与更新对气候变化的响应

鲍安  
【摘要】:气候变暖影响了树木的生长发育和更新,改变了森林生态系统结构和功能的稳定性。红松(Pinus koraiensis)是东北地区地带性顶级植被群落—阔叶红松林的建群种,在生物固碳、水土保持和生态环境保护等方面具有重要作用。本研究以老爷岭地区的红松为研究对象,主要开展了以下4个方面研究:1.地形因子对红松生长与气候响应关系的影响。2.升温对红松生长和与气候响应关系稳定性的影响。3.重建红松生长释放/抑制历史,探寻红松生长释放/抑制的发生机制。4.气候变化对近30年来红松更新的影响。主要结果如下:(1)研究区年平均温度、年平均最低温度和年平均最高温度在1961年后分别以0.36℃/10a、0.53℃/10a、0.26℃/10a的速度快速上升,其中冬季和2月的升温速度最快;年总降水量变化较小。地形因子显著地影响了红松生长与气候的响应关系,其中坡向影响大于坡位。西南坡红松径向生长与当年6月的降水呈极显著正相关,与当年生长季和6月的均温和高温呈极显著负相关。东南坡红松径向生长对气候的响应与西南坡红松存在显著差异,其与上年8月的降水呈显著负相关,而与上年冬季和当年2-4月的低温呈显著正相关。坡位微弱地影响了西南坡向上坡和下坡红松生长与气候的响应关系,上坡红松生长与上年秋季和9月高温的负相关强于下坡红松;而下坡红松与当年生长季降水的正相关强于上坡红松,而与当年7月的高温的负相关强于上坡红松。(2)红松径向生长和与气候响应关系的稳定性随升温发生了改变,1980年后红松生长与温度出现了明显的分离现象。1980年前升温较为平缓,红松径向生长显著增加,红松径向生长与当年7月和8月的降水呈显著负相关,与上年7月的均温和高温呈显著正相关,还与上年9月和当年3月、4月、6月和9月的低温呈显著正相关。1980年后升温速度显著加快,红松径向生长显著下降,红松生长与当年6月的降水呈显著负相关,与当年6月和7月的均温和高温呈极显著负相关,还与上年7月的温度和上年9月的均温和高温呈显著负相关。随着温度上升,生长季温度对红松生长的抑制作用逐渐增强,生长季降水对红松生长的促进作用逐渐增强。红松生长模型表明,未来继续升温和降水分别增加2℃和20%的模拟情景下,红松径向生长将会下降52.6%。(3)红松生长释放集中发生在1920-1945年、1965-1975年和2000-2005年,生长抑制集中发生在1905-1920年、1980-1985年、1990-2000年和2005-2010年。平均每株红松发生生长释放1.77次,以重度生长释放为主;发生生长抑制1.51次,以轻度生长抑制为主。气候(温度和降水)变化是引发红松大规模生长释放/抑制发生的主要原因,较低的生长季温度或干旱胁迫均会引起红松生长抑制的发生,生长季良好的水热条件则会引起红松发生生长释放;微环境变化可能是引起林内小规模红松生长/抑制发生的主要因子。(4)近30年来红松年更新量呈增加趋势。红松年更新量与年总降水量和7月的降水呈显著负相关,而与连续两年的生长季和秋季温度呈显著正相关,还与积温(≥10℃)呈显著正相关。升温是造成红松年更新量增多的主要原因。红松生长和对气候的响应关系并不稳定,地形因子也会改变红松生长与气候的响应关系。1980年后的升温造成红松发生生长衰退,升温增加了红松生长抑制事件发生的频率,而促进了红松的幼苗更新。未来继续升温条件下红松生长会进一步衰退,更新量将会减少,需要开展一定的森林经营活动来维持红松生长和更新。


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