气候变化对中国马尾松径向生长的影响

论文摘要

由于人类活动排放温室气体导致的全球气候变化已经成为全球关注的热点。森林生态系统作为陆地最大的生态系统在全球碳平衡中有举足轻重的作用。马尾松（Pinus massonsiana）是我国主要的造林树种之一,广泛分布于我国南方14个省、区、市,其人工林蓄积量达15792.6万m3,在我国林业中有重要地位。研究气候变化与马尾松生长的关系可以帮助我们理解气候变化条件下的马尾松生长情况,为林业应对气候变化提供重要参考。按照马尾松的自然分布范围,在亚热带地区的北、中、南三个亚带,确定了陕西汉中、河南信阳、浙江淳安、江西贵溪、江西分宜、湖南靖州、贵州龙里、广西凭祥和广东河源9个研究地,选择人类活动干扰较少年龄较长的马尾松人工林为研究对象,采集树芯,经过树木年轮学的方法得到各地马尾松的年轮宽度指数,利用当地的历史气候数据分析气候因子与马尾松生长的关系。同时在河南信阳设置马尾松林临时样地,进行群落调查,利用年轮宽度尝试推算马尾松林的生产力历史动态,进行气候分析;由于汉中地处马尾松地理分布的西北边缘且水分供应充足,温度可能是制约因子,因此在树木年轮的基础上采用日值温度数据尝试探索马尾松生长的敏感温度,试图解释马尾松生长的温度敏感性。结果表明,马尾松径向生长与气候的关系较为密切,由于水热条件的差异马尾松的径向生长与各月气候的关系不同,各地差异较大。马尾松的生长主要受到水热条件分配格局的制约。热量是决定马尾松年轮宽度的基础,南亚热带的平均年轮宽度要远大于北亚热带地区,温度对马尾松的绝对生长量的确定作用大于降水。而水分供应情况决定了温度对生长的作用,水分充足的地区马尾松生长主要受到温度的影响,而水分不足的地区主要受到水分的限制。在南亚热带地区马尾松的生长对气候的响应不如北带敏感。虽然信阳和汉中同处于马尾松分布的北界,但由于汉中地区土壤深厚且水分充足,温度是主要的限制因子;信阳马尾松林土壤较薄,水分供应的不足导致马尾松的生长主要受到降水的影响,而温度的影响较小。在年轮宽度转换成生产力的研究中发现,鸡公山的马尾松林在过去的30a中净生产力平均为6.64 t·hm-2,年净生产力与气候因子关系较为密切,上年8月降水、当年2月温度、3月湿度以及10月的光照和温度年生产力正相关,当年5月光照、10月的降水和湿度与生产力负相关,当年2月到9月的帕尔默干旱度指数（PDSI）都与生产力正相关,并且在6月的相关系数最高。说明北亚热带的马尾松生长主要受到生长季的长短和生长季的土壤水分可用性限制,季节分析也验证了这一点。说明在马尾松老龄林中年轮宽度可转换成生产力进行气候分析。基于日值温度探寻马尾松生长的敏感温度研究中发现:一年中日均温度6.0℃-7.5℃的开始时间越早当年轮宽度越大,其中6.0℃的初日对马尾松的生长最明显,10.5℃的终日时间越迟对生长的促进作用越明显;10.0℃和10.5℃的持续时间与马尾松生长正相关最显著,生长季活动积温对径向生长的影响也较显著。这些敏感温度可能分别对应马尾松春季开始树液开始流动、针叶出现以及秋季木质部形成停止时的温度,说明温度变化可能导致物候时间的变化进而影响树木年生长量。总体而言,马尾松的生长受到气候的影响较大,各地马尾松生长与气候的关系差异较大,受到多个环境因子的制约。在未来气候变化条件下,各地马尾松的生长会因温度升高而加速,但是由于不同地区降水格局变化各有差异,在湿热地区马尾松会生长会加快,而在较干旱的地区温度升高反而会限制马尾松生长。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景
• 1.2 树木年轮学研究进展
• 1.2.1 树木年轮学
• 1.2.2 研究途径
• 1.2.3 树木年轮研究过程
• 1.2.4 气候分析
• 1.2.5 影响径向生长的气候因子
• 1.2.6 我国的树木年轮学研究
• 1.2.7 树木年轮气候学发展方向
• 1.3 研究目的和途径
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 研究区域概况和方法
• 2.1 研究区域自然概况
• 2.2 数据处理与分析
• 2.2.1 树芯的采集和处理
• 2.2.2 年表建立
• 2.2.3 年表的主要统计特征量
• 2.2.4 气候分析
• 2.3 马尾松人工林生产力与气候变化的关系
• 2.3.1 采样和处理
• 2.3.2 生产力的估计
• 2.3.3 气候数据的处理
• 2.3.4 气候与生产力关系分析
• 2.4 马尾松温度变化与生长的关系
• 2.4.1 日值温度资料的处理
• 2.4.2 相关性分析
• 第三章 不同地区马尾松径向生长与气候变化的关系
• 3.1 各地年表的统计特征
• 3.2 各地年均温度和降水量与年轮宽度的关系
• 3.3 各月平均温度与径向生长的关系
• 3.4 各月降水与径向生长的关系
• 3.5 干旱度指数PDSI 与径向生长的关系
• 3.6 讨论
• 3.6.1 各地年表的统计特征
• 3.6.2 影响径向生长的气候因子
• 3.7 小结
• 第四章 马尾松生产力与气候变化的关系
• 4.1 鸡公山自然保护区马尾松人工林概况
• 4.2 结果分析
• 4.2.1 树高与胸径的关系
• 4.2.2 树芯的干湿长度比率
• 4.2.3 鸡公山各样地年轮的统计特征
• 4.2.4 生物量与生产力格局
• 4.2.5 生产力对气候的响应
• 4.3 讨论
• 4.3.1 鸡公山马尾松林的生物量和生产力
• 4.3.2 气候对生产力的影响
• 4.4 小结
• 第五章 温度变化与马尾松生长的关系
• 5.1 汉中马尾松人工林概况
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 年表的统计特征
• 5.2.2 汉中不同温度的持续时间和积温的年变化
• 5.2.3 不同温度的起始时间与年表的关系
• 5.2.4 不同温度的终日时间与年表的关系
• 5.2.5 不同温度的持续时间与年表的关系
• 5.2.6 生长期活动积温与年表的关系
• 5.2.7 两种年表的对比
• 5.2.8 敏感温度与年表关系的分析
• 5.3 讨论
• 5.3.1 不同温度的初日时间与生长的关系
• 5.3.2 不同温度的终日时间与生长的关系
• 5.3.3 不同温度的持续时间与生长的关系
• 5.3.4 生长期活动积温与生长的关系
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 在读期间参与的学术研究
• 致谢