高山林线树种太白红杉年轮生长对气候变化的响应

【摘要】： 全球尺度气候变暖已破坏地球生态系统,并严重威胁到人类的生存和发展,因此探求气候变化对生态环境的影响成为我国气候研究的重点。对树木年轮的研究,不仅可以重建气候要素的变化,在掌握相关规律的基础上又能很好地预测气候变化带来的影响,以期找出应对策略。 本论文以太白红杉作为研究树种,在太白山同坡向、不同海拔3100m、3200m、3300m、3400m分别建立样地,用生长锥法在树高1.3m处钻取木芯,经过晒干、打磨使用WinDENDROTM 2005a年轮分析系统,进行轮宽测量和交叉定年,并分别建立各海拔年表。通过轮宽序列与各月均温、月降水量、温暖指数(WI)、寒冷指数(CI)等气候要素进行相关分析、响应函数分析,并对典型气候要素重建,得出如下结论: 1、选用WinDENDROTM 2005a年轮分析系统,对样芯进行年轮宽度测量和交叉定年,经拟合年轮生长趋势线方程验证统计得出,太白红杉生长曲线与多项式函数方程拟合结果相关系数最高,并以多项式函数对样芯进行标准化处理,来消除由树龄及树木生理特性对树木生长形成的影响。 2、各海拔太白红杉标准年轮指数序列变化均相对稳定,但最高海拔3400m样地年轮变化趋势与其他样地表现出明显差异。通过年表检验结果得出,标准化处理后得到的年轮序列指数统计值均高于原始年轮宽度测量数据统计,其中以敏感度、相关系数以及信噪比等参数变化显著,可见各太白红杉样本对气候变化敏感并含有较高的气候信息,符合进一步进行分析所要求数据的标准。 3、各海拔年表与气候要素进行相关性分析,其中以年表第一主分量代表研究区域太白红杉与气候变化的整体变化趋势及响应。 与单月气候要素相关分析结果表明,第一主分量相关分析结果与最高海拔4号样地分析结果存在差异,与各海拔年表所得结论一致。第一主分量与当年生长季初期、7月温度均呈正相关关系,但与生长季初期降水量呈显著负相关关系;海拔3400m太白红杉年表与当年生长季初期、中期温度均呈负相关关系,3月相关性最高达-0.41(P0.05),与生长季初期降水量相关性较低。 与温暖指数、寒冷指数、湿润度指数相关分析结果表明,3400 m高海拔4号样地对温暖指数和寒冷指数的相关性明显较高;3号样地与4号样地分析结果一致,但3号样地的相关系数较小;整个区域年轮宽度所呈现的相关性恰与4号样地相关性相反。 4、通过对年表进行响应分析可以看出:4号年表对温暖指数特别是生长季初、中时期的温度响应较高,并拟合函数均通过95%置信水平检验;第一主分量与单月气候要素进行分析,与生长季3、4月降水响应最高,尤其3月降水拟合函数后通过0.01显著水平检验;以此作为重建气候要素依据,选用温度指数、夏季温度以及3、4月降水量作为重建气象因子。 5、对个别气候要素进行重建,并拟合实测值与预测值的曲线对比图,结果显示:以温暖指数、夏季温度和3月降水量的重建通过显著性检验,并重建方程较稳定;重建检验结果表明,三个气象要素的重建值对于低频变化较高频变化吻合。