使用 MiVnt图像分析系统进行树木 年轮细胞特征研究的尝试

以芦芽山白杄(Picea meyeri)的树轮样本作为对象,尝试使用MiVnt图像分析系统观测树轮细胞特征.建立了包含树轮宽度、细胞数目、细胞大小、最大细胞大小、最小细胞大小、早材细胞数目、晚材细胞数目在内的7个树轮年表.结果表明,树轮宽度、细胞数目和早材细胞数目年表具有较高的气候信息质量.晚材细胞数目年表与其余年表之间具有负相关关系,表明细胞特征可以体现与树轮宽度不同的气候信息.除晚材细胞数目年表外,其余年表均与生长季气温呈负相关,与降水呈正相关,体现了土壤干旱对树木生长的限制.晚材细胞数目年表与生长季末期的降水显著负相关,体现了生长季末期气候条件对形成层细胞的影响.本文是研究树木生长与气候因子关系的有益补充.     

滇西北哈巴雪山不同海拔长苞冷杉径向生长对气候变化的响应

全球气候变化背景下森林生态系统对气候的响应是被广泛关注的科学问题。以滇西北哈巴雪山为研究区,利用不同海拔长苞冷杉树轮宽度资料建立树轮宽度差值年表,并与气候因子进行分析,以揭示影响哈巴雪山不同海拔长苞冷杉径向生长的关键气候因子。结果表明:高海拔长苞冷杉主要受上年11月最高温和当年2月降水影响,低海拔树木主要受当年5月干旱限制,当年10月温度升高促进树木生长;低海拔树木径向生长与气候因子关系相对高海拔更加稳定,气候重建潜力更高。未来气候变化将有利于高海拔树木生长,低海拔树木可能会受到暖干气候的限制出现生长下降。     

红花尔基樟子松径向生长对生长期温度的响应研究

目的探究红花尔基樟子松树木径向生长对不同界限器测日均温度的响应特征。方法使用树轮年代学的方法建立符合国际研究范式的3种年表即标准年表(STD)、差值年表(RES)和自回归年表(ARS);使用相关分析方法确定树木年轮宽度年表与海拉尔气象站不同界限温度生长期参数(初日时间、终日时间、持续时间和活动积温)的响应关系。结果树木径向生长对不同界限温度表现出较大差异。其中3个年表与5~6.5℃的初日位序和5~5.5℃持续时间日位序显著相关(P0.05),且ARS年表相关强度均高于同期STD和RES年表。树轮年表与终日和活动积温日位序相关较低,均未达到显著水平。结论不同界限温度的初日时间和持续时间的位序变化对红花尔基樟子松径向生长有重要影响,且其阈值出现在5~6℃的波动范围。ARS年表响应程度更强体现了研究区樟子松树木具有较强的共同扰动趋势,符合采样实际。     

基于树轮宽度重建漠河近百年1月份降水量

通过对大兴安岭地区漠河县樟子松(Pinus sylvestris var. Mongolica)树轮宽度分析,建立了漠河樟子松树轮宽度标准化年表与差值年表,通过分析标准化年表与该地区气温、降水、帕尔默干旱系数PDSI等气候因子之间的关系,发现树轮径向生长主要受降水控制,其中与1月份降水量相关性较好(r=0. 636,P 0. 000,n=57)。利用线性回归方程重建了1920—2016年1月份降水量,重建序列方差解释量达39. 6%(R_(adj)~2=38. 5%)。经"逐一剔除法"检验重建方程稳定可靠,重建方程为P_1=11. 733·STDt-6. 089。分析重建序列发现近97年1月份存在2个较湿阶段与4个较干阶段,20世纪后30年增加趋势显著。周期性分析表明近97年1月份降水量存在48a,16a,9. 7a,5~7a,2. 2~2. 5a等准周期,或与PDO等大尺度气候波动关系密切。     

大兴安岭北部阿里河樟子松年轮气候响应及冬季降水重建

对大兴安岭阿里河地区樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)树轮年表与气候要素的响应关系进行了分析研究.结果表明:年轮指数与该地区前一年12月至当年1月平均降水存在显著的正相关关系.基于树轮宽度重建了阿里河1809年以来前一年12月至当年1月平均降水量回归方程,该方程解释了47%的冬季降水变化,且该序列与黑龙江省干湿变化存在较好的一致性.对重建序列的分析表明,该地区冬季降水变化存在4个偏干阶段和4个偏湿阶段.阿里河地区过去200a冬季降水存在干湿交替时期,即19世纪初期较干旱,中期较湿润,后期至20世纪初期较干旱,而20世纪中期较湿润,后期则相对偏干.同时,阿里河地区冬季降水存在85~38,5.0~4.5和2.2a显著的变化周期.     

胡杨径向生长与气候环境响应分析

 胡杨作为内陆干旱荒漠地区树龄较长的阔叶树种,是开展过去气候环境变化研究的宝贵材料.为了探讨胡杨树轮生长指标与气候环境之间的相关关系,本文在综述胡杨树种概况和生长区域气候环境特征的基础上,以新疆艾比湖流域胡杨为研究材料,利用树木年轮气候学分析方法,建立了艾比湖地区181年来的胡杨宽度年表.对宽度年表与精河、蔡家湖气象站的温度、降水序列进行了相关分析,结果表明,树轮宽度指标与冬半年降水呈正相关关系,相关系数最大为0.408,两个气象站中,精河站与年表相关系数高于蔡家湖站.通过与其他学者在该地区的研究成果对比分析,发现艾比湖胡杨树轮宽度指数高低时段与艾比湖湖面变化有很好的一致性,这与艾比湖地区地下水和湖面变化有密切关系,与胡杨生长受地下水变化影响的研究结论一致.     

长白山红松和鱼鳞云杉年轮细胞 尺度参数对气候要素的响应

利用红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var.komarovii)这2树种分布上限的树轮样本,分别建立细胞个数(CN)、平均细胞腔直径(MLD)、最大细胞腔直径(MAXLD)及树轮宽度(TRW)标准年表,并分析了各树轮年表与1958—2002年月气温、月降水量的相关关系,从细胞尺度上揭示2树种径向生长对气候要素的响应.结果表明,红松和鱼鳞云杉的CN与TRW均有很好的相关性;MLD、MAXLD能够反映与TRW不同的气候信息,主要表现在红松MLD、MAXLD与前一年10月气温呈现正相关关系,鱼鳞云杉MLD、MAXLD与当年8月降水呈现正相关关系;气温和降水均是红松和鱼鳞云杉径向生长的限制因子,红松生长主要受到前一年冬季气温和降水及生长季6、7月气温的影响,而鱼鳞云杉生长主要受到生长季前期2月气温及生长季初期4月降水的影响.     

利用树轮宽度重建西藏中部地区植被指数变化

利用西藏中部大果圆柏的树轮宽度资料,建立了宽度年表.分析了树轮宽度指数、归一化植被指数和当雄月气象要素三者间的关系.结果表明树木的径向生长和区域归一化植被指数对气候要素的响应关系一致,与上年7-8月和当年5-6月的降水量显著正相关,与当年5-6月的温度显著负相关.由于共同受气候因素的制约,树轮差值年表与西藏中部地区7-8月平均归一化植被指数的相关系数达到0.714,二者之间的线性转换方程的方差解释量达到了51.5%,逐一剔除检验证明了方程稳定可信.1565-2006年的归一化植被指数重建序列的分析表明,近20a来的归一化植被指数是整个序列最高的时段,与西藏拉萨、林芝等地的植被指数上升的趋势一致.西藏器测降水量资料和基于树轮重建的西藏中南部降水量序列均反映了近20a来降水量增加的事实.在近20a归一化植被指数升高、植被状况好转的同时,其变异系数随之增加.极端事件出现的频率增加,导致该区域畜牧业发展的风险增大.     

Research on Growth Release for Pinus tabulaeformis Carr.in Baotianman National Reserve

利用采自宝天曼自然保护区的一组油松(Pinus tabulaeformis Carr.)树轮样芯,根据树木年轮学的基本方法测量油松样芯的年轮宽度并交叉定年,通过生长变化率的大小对生长释放事件进行了判定.结果显示77.78％的油松有过一次以上的生长释放事件,平均每棵油松的释放次数为4.6次;随着油松年龄的增长,林窗逐渐开放,油松生长释放次数逐渐增多,不同年龄段31～40 a、41～50 a、51～60 a、＞60 a的油松,平均每株释放次数分别为1.6、3.6、4.6、11.3次;不同年龄的油松在1969和1999年左右出现了较大的生长释放事件.     

宝天曼自然保护区油松生长释放研究

利用采自宝天曼自然保护区的一组油松(Pinus tabulaeformis Carr.)树轮样芯,根据树木年轮学的基本方法测量油松样芯的年轮宽度并交叉定年,通过生长变化率的大小对生长释放事件进行了判定.结果显示77.78%的油松有过一次以上的生长释放事件,平均每棵油松的释放次数为4.6次;随着油松年龄的增长,林窗逐渐开放,油松生长释放次数逐渐增多,不同年龄段31～40 a、41～50 a、51～60 a、>60 a的油松,平均每株释放次数分别为1.6、3.6、4.6、11.3次;不同年龄的油松在1969和1999年左右出现了较大的生长释放事件.     

黄泛区黄连木径向生长对气候要素的响应

利用黄泛区沙丘上散生的黄连木树轮宽度进行生态学研究,以便揭示研究区黄连木的径向生长与气候因子之间的关系.建立的树轮差值年表中有较高的平均敏感度、信噪比和样本总体解释量,表明年表中含有较多的高频气候变化信息.年表序列与气候因子(月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温、月降水量和帕尔默干旱指数(PDSI))的相关结果表明:树轮宽度与前一年7月月平均气温和月平均最高气温以及当年6月月平均最高气温都呈显著负相关,而与前一年9月月平均最低气温和前一年12月、当年2月及6月降水量呈显著正相关,尤其与前一年7月月平均最高气温和当年2月降水量的相关性最高;与前一年11月至当年9月PDSI指数值都呈显著正相关,尤其6月和1-6月时段最突出.在此基础上,又对树轮序列中最窄和最宽年份进行了月均最高气温和月降水响应的实证分析,树轮宽窄变化与相关值最高的7月月平均最高气温和2月降水量及1-6月PDSI指数值的对照分析,并建立了树轮指数与1-6月PDSI指数的模拟方程.最后,利用树木出现的时间推断沙丘的形成应该与1938年花园口决堤有关.     

山东塔山黑松树轮稳定碳同位素与气候要素的响应

在山东塔山东坡采集黑松(Pinus thunbergii Parl)树芯样本,建立树轮稳定碳同位素年表,发现在数十年尺度上与工业革命以来大气稳定碳同位素比率降低的事实相吻合,但1976年之后树轮稳定碳同位素比率(δ13C)有逐渐上升的趋势,其原因可能是大气中CO2的积累效应导致了大气与海洋之间CO2交换的不稳定性.通过对样本δ13C序列校正提取高频序列后与气象站气象资料进行相关分析,发现树轮δ13C序列与温度呈正相关,与降水量和日照时数呈负相关,温度和降水以及日照时数对树轮δ13C的影响均存在一定的滞后效应,该地区树木生长的限制性气候因子比较复杂,可能受到多种气候因子的共同影响,在气候重建研究中应当慎重选择.     

贺兰山东坡高山林线青海云杉(Picea crassifolia)径向生长对气候因子的响应

基于建立的贺兰山东坡高山林线青海云杉树轮宽度年表,分析了青海云杉径向生长与该区气温、降水和帕尔默干旱指数(PDSI)等主要气候因子之间的关系.结果显示研究区青海云杉径向生长与5月的降水呈显著正相关(P<0.05),与1、3、6月的气温呈显著负相关(P<0.05),而与除当年9月外的所选各月PDSI均呈显著正相关(P<0.05).分析表明,贺兰山林线附近树木径向生长对气候因子具有一致的响应关系,山地相对较低的气温条件对树木生长限制作用不明显,而干旱是限制林线树木径向生长的主要因子.     

基于遥感数据定位老龄树群

在野外找到老龄树群,是树木年轮气候学研究的一个关键环节.目前还没有在大尺度空间上连续的高精度的树龄数据可供使用,尝试建立一种基于遥感数据定位老龄树群的方法 .以30 m分辨率的卫星Landsat 8 OLI(Operational Land Imager)遥感影像一景为例,首先在该影像范围内收集了22个已发表的树轮宽度年表长度数据,根据经纬度定点提取年表对应的归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)值,然后用R语言建立树轮宽度年表的长度与NDVI之间的一元线性回归模型,利用遥感影像数据良好的监测地表空间异质性的能力,实现对树轮年表长度在空间上连续的高分辨率的估算.将该信息作为树龄的一种近似替代,可以辅助树木年轮工作者快速、准确、定量地寻找到老龄树群.     

秦岭鳌山太白红杉径向生长对气候因子的响应

【目的】秦岭是以太白红杉(Larix chinensis)为代表的典型温带针叶林分布区,也是受全球气候变化影响最为显著和敏感的地区之一,为了解该区树木生长对气候变化的敏感性,分析了秦岭鳌山太白红杉径向生长对气候因子的响应。【方法】基于树木年代学方法,利用鳌山高山林线太白红杉树木年轮宽度资料,建立树轮宽度年表,明确影响太白红杉径向生长的关键气候因子。【结果】太白红杉对气候变化反应较为敏感,年表包含较多的气候信息,适用于树轮气候学研究。相关分析表明,太白红杉径向生长与上年6月以及当年2月和6—7月气温呈显著正相关,与上年5月和当年1、6月降水量呈显著负相关。空间分析发现太白红杉树轮宽度年表对于评估采样点周边较大范围地区6月气温变化特征具有很好的空间代表性。【结论】一些大尺度的大气-海洋变化的耦合作用可能对秦岭地区太白红杉的径向生长产生影响。     

利用树木年轮重建马鞍山地区7～9月降水量序列

利用采自马鞍山地区兴安落叶松(Dahurian Larch)树轮样芯,建立了树轮标准化年表.根据建立的年表,对马鞍山地区树木生长与月降水量进行了响应分析,重建了该地区1942年以来7~9月降水量序列.检验表明,重建方程稳定,重建序列可信.重建结果显示:马鞍山地区7~9月降水量有较小的逐年减小趋势;1942~1957年马鞍山地区降水量处在枯水期;1957~1989年马鞍山地区降水量处在丰水期;1989年往后马鞍山地区降水量又出现一个枯水期的变化过程.     

青海省互助县北山森林公园树轮宽度特征的气候因子分析

使用SPSS统计学软件和EXCEL的数据处理功能对青海互助北山国家森林公园云杉树轮数据进行统计学及树轮气候学分析,计算树轮宽度年表的主要特征参数,分析当地树木年轮序列对气候响应的敏感性,从中提取影响树木生长的气候信息,获取该地区近30年的气候因子分布规律,结果显示:北山国家森林公园的云彬树木年轮序列包含有较多的气候信息,气候因子是树木生长的限制因子;通过因子分析可知,近十年来的降雨量相对较少,气温增高导致蒸发量加大,该地区的树木的生长量有所减少.     

树木生长对气候变化的响应研究进展

树木生长对气候变化的响应将深刻影响区域植被动态、陆地生态系统生物地化循环、气候反馈及其人类福祉.持续的气候变暖、极端气候事件及自然和人为干扰的增加深刻地影响树木生长动态的时空格局.本文综述了近几十年全球气候变化的整体概况,着重探讨了气候变化对树木生长的影响机制以及树木生长对气候系统的反馈,并就树木生长响应气候变化研究中可能存在的问题和研究前景进行了探讨.提出未来树木生长响应气候变化关系的研究应考虑树木生长响应气候变化的时空差异,加强对树木死亡时空格局及内在机理的认识,重点关注不断增加的极端气候事件及火、虫灾干扰对树木生长的非线性影响机制,并融合地面观测、遥感及陆面动态植被模型模拟等多种分析手段综合分析树木生长对气候变化响应机制的尺度效应及内在机理.     

海拉尔樟子松年轮生长与北大西洋涛动/北极涛动的联系

目的研究蒙古高原东部海拉尔樟子松年轮宽度与大尺度气候驱动北大西洋涛动/北极涛动的关系。方法使用相关系数分析方法探讨树轮宽度年表、实测气象数据及北大西洋涛动指数/北极涛动指数的相互作用;使用功率谱分析周期信号。结果 11年滑动平均后,海拉尔樟子松年轮宽度与北大西洋涛动/北极涛动相关关系在1960s发生转变,由显著负相关(1873~1957)变为显著正相关(1958~2003)。树轮宽度与北大西洋涛动指数/北极涛动指数在实测时段内均与年平均温度和年降水总量显著相关。北大西洋涛动/北极涛动对树木径向生长和区域降水的影响存在显著的滞后效应。谱分析表明树轮宽度年表和北大西洋涛动指数/北极涛动指数具有相近的准周期信号。结论十年尺度上,北大西洋涛动/北极涛动通过温度和降水显著影响蒙古高原东部海拉尔樟子松的径向生长。     

利用树木年轮重建小五台山地区1895年以来2-5月份的降水量

利用树轮宽度指数作为代用资料,分析了小五台山地区树木径向生长与气候要素变化的响应关系,发现小五台山地区树木径向生长受晚冬及春季降水影响显著,呈显著的正相关关系,树木生长对降水量的响应明显超过对温度的响应.在响应分析的基础上,重建了小五台山地区1895年以来2-5月份的降水量,重建方程的稳定性较好,可解释重建变量方差的48.02%.重建结果表明,小五台山地区过去100多年中经历了4个主要的偏干期:1903-1911,1927-1932,1940-1943和1992-1996年;4个主要的偏湿期:1895-1898,1912-1920,1933-1936和1948-1950年;自20世纪80年代以来,小五台山地区干旱年发生比例明显增加,由之前的13.95%增加到24.00%,而湿润年的比例则由13.95%降到12.00%;重建的降水序列存在显著的方差突变.