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暖溫帶北緣3種櫟樹(shù)徑向生長(zhǎng)對(duì)氣候要素的響應(yīng)差異及預(yù)測(cè)

2023-04-29 00:44:03王奇孫婧依劉建鋒常二梅馮健張曉放
林業(yè)科學(xué)研究 2023年3期
關(guān)鍵詞:氣候變化

王奇 孫婧依 劉建鋒 常二梅 馮健 張曉放

摘要:[目的]比較同一氣候區(qū)不同櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)對(duì)氣候要素的響應(yīng)差異,特別是在分布邊緣不同樹(shù)種的種內(nèi)種間差別。[方法]利用樹(shù)木年輪學(xué)方法,分析了我國(guó)暖溫帶北緣3種優(yōu)勢(shì)落葉櫟樹(shù)(蒙古櫟、栓皮櫟和麻櫟)徑向生長(zhǎng)對(duì)氣候要素的響應(yīng)差異;同時(shí)利用混合線性效應(yīng)模型構(gòu)建了3個(gè)樹(shù)種徑向生長(zhǎng)與氣候的關(guān)系,并基于未來(lái)氣候情景(RCP2.6和RCP8.5)預(yù)測(cè)了其未來(lái)生長(zhǎng)趨勢(shì)。[結(jié)果]同一地區(qū)櫟類樹(shù)種年表具有較高的相似性,而不同地區(qū)間差異較大;在徑向生長(zhǎng)對(duì)氣候響應(yīng)方面,同一地區(qū)的不同櫟類樹(shù)種和不同地區(qū)同一櫟類樹(shù)種也存在一定差別。其中北京地區(qū)的3種櫟類樹(shù)種的徑向生長(zhǎng)與當(dāng)年6月氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,但在遼寧仙人洞地區(qū)卻與氣溫?zé)o顯著相關(guān)關(guān)系;北京地區(qū)的麻櫟、河北地區(qū)的蒙古櫟、遼寧大黑山地區(qū)的栓皮櫟的徑向生長(zhǎng)均受降水條件限制。模型預(yù)測(cè)顯示,至本世紀(jì)末,北京地區(qū)和遼寧大黑山地區(qū)櫟類樹(shù)種的徑向生長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì);而遼寧仙人洞地區(qū)櫟類樹(shù)種徑向生長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)。[結(jié)論]我國(guó)暖溫帶北緣不同地區(qū)的櫟類樹(shù)種對(duì)氣候要素的響應(yīng)存在顯著差別.主要為取樣地區(qū)的氣候所支配,下一步尚需結(jié)合林分及立地因子,來(lái)厘清各類環(huán)境要素的相對(duì)貢獻(xiàn)度。

關(guān)鍵詞:氣候變化;樹(shù)本年輪;櫟類樹(shù)種;徑向生長(zhǎng)

中圖分類號(hào):S718.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001-1498(2023)03-0062-09

氣候是影響全球植物分布的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。隨著全球氣候變化的不斷加劇,植物的生長(zhǎng)及其分布范圍,特別是在其分布邊緣將受到更大的影響。有研究發(fā)現(xiàn),相對(duì)于植物分布范圍的變化,植物的生長(zhǎng)對(duì)氣候變化更加敏感。因此,探索不同植物生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)對(duì)氣候變化的敏感性,可為預(yù)測(cè)未來(lái)植物分布動(dòng)態(tài)提供重要參考。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的主體,研究某一區(qū)域森林樹(shù)種的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)差異,有助于理解氣候變化背景下森林組成、結(jié)構(gòu)及碳匯功能的變化動(dòng)態(tài),為適應(yīng)性經(jīng)營(yíng)管理措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。

已有研究表明,樹(shù)種分布北緣的群體生長(zhǎng)主要受低溫影響,但在其分布南緣則受到高溫導(dǎo)致的干旱缺水的限制。這些研究大多基于阿爾卑斯山脈以北的高緯度地區(qū)或以南的地中海地區(qū)。然而,在暖溫帶氣候區(qū)(如暖溫帶濕潤(rùn)—半干旱地區(qū)),樹(shù)種的生長(zhǎng)是否也存在上述現(xiàn)象尚缺乏研究。此外,不同分布范圍的樹(shù)種的生長(zhǎng)可能會(huì)對(duì)氣候變化做出不同的響應(yīng)。如Huang研究加拿大東部的4種北方樹(shù)種時(shí)發(fā)現(xiàn),毛白楊(Populus tomentosa Carr.)的徑向生長(zhǎng)主要受水分條件的影響,而白樺(Betula platyphylla Suk)的生長(zhǎng)受1月的溫度和生長(zhǎng)季降水影響,云杉(Picea asperata Mast.)和班克松(Pinus banksiana Lamb.)的徑向生長(zhǎng)則與當(dāng)年冬季和春季或整個(gè)生長(zhǎng)季的溫度呈正相關(guān)關(guān)系。然而,Tardif等發(fā)現(xiàn),白櫟(Quercus alba L)和紅櫟(Q.rubraL)的生長(zhǎng)在其北部范圍內(nèi)對(duì)氣候的響應(yīng)并沒(méi)有顯著差異。因此,不同樹(shù)種在分布范圍邊緣對(duì)氣候的生長(zhǎng)反應(yīng)是復(fù)雜的,目前尚缺乏對(duì)同域分布但處于不同樹(shù)種各自不同分布邊緣的群體對(duì)氣候變化響應(yīng)的比較研究。氣候暖化背景下森林的響應(yīng)與適應(yīng)是當(dāng)前生態(tài)學(xué)研究的重要方向,一方面,氣候變暖可以加速土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率,從而增加植物對(duì)土壤礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收,特別是對(duì)最常見(jiàn)的限制性營(yíng)養(yǎng)素N的吸收;另一方面,溫室氣體特別是大氣CO2濃度上升,加上環(huán)境溫度的升高,提高了植物光合同化物質(zhì)的生產(chǎn)和水分利用效率,從而增加樹(shù)木生物量的積累。有研究發(fā)現(xiàn),氣候暖化可能導(dǎo)致北半球溫帶樹(shù)種在其分布北緣呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。然而,在我國(guó)暖溫帶樹(shù)種分布的邊緣群體是否會(huì)有類似趨勢(shì)尚缺乏研究。

櫟類是我國(guó)面積和蓄積最大的樹(shù)種組,在木材生產(chǎn)、固碳增匯、土壤保持、水源涵養(yǎng)及生物多樣性維持等方面發(fā)揮著重要的功能。在櫟類樹(shù)種中,拴皮櫟(Q.variabills Bl.)、麻櫟(Q.acutissima Carruth.)和蒙古櫟(Q.mongolica Fisch)是我國(guó)分布最廣、數(shù)量最多的3種落葉闊葉樹(shù)種,其范圍分別為(19°~42°N、97°~140°E)、(19°~42°N、97°-140°E)和(34°-53°N、112°-134°E)。也是我國(guó)暖溫帶森林的主要成分。我國(guó)暖溫帶北緣是栓皮櫟和麻櫟天然分布的北緣,蒙古櫟分布的南緣。有研究表明,該區(qū)域氣候暖干化的趨勢(shì)明顯。因此,本研究以生長(zhǎng)在暖溫帶北緣的栓皮櫟、麻櫟、蒙古櫟為研究對(duì)象,通過(guò)樹(shù)木年輪學(xué)方法,分析徑向生長(zhǎng)與氣候因子的關(guān)系;同時(shí),考慮未來(lái)氣候變化情景(RCP2.6;RCP8.5),對(duì)該區(qū)域櫟類樹(shù)種的未來(lái)生長(zhǎng)展開(kāi)預(yù)測(cè),以期為本區(qū)域制定應(yīng)對(duì)氣候變化的森林管理對(duì)策提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域概況

在我國(guó)暖溫帶北緣(華北地區(qū)北部和東北地區(qū)南部)選擇櫟樹(shù)樹(shù)種分布的6個(gè)典型樣點(diǎn),分別為西部的北京市昌平、密云、懷柔和河北省棋盤(pán)山地區(qū);東部的遼寧省大黑山和仙人洞地區(qū)(圖1)。研究區(qū)域?qū)俚湫团瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候,夏季炎熱多雨,冬季寒冷干燥。但3個(gè)地區(qū)的水熱條件存在明顯差異,如東部遼寧地區(qū)溫暖濕潤(rùn),降水量豐富,年平均氣溫為10.2℃,年降水量644.7 mm;其中仙人洞和大黑山年內(nèi)降水季節(jié)性也存在一定差異,如仙人洞降水集中在5-7月,大黑山降水集中在6-8月。西部的北京地區(qū)氣溫較高,雨水相對(duì)較少,年平均氣溫為9.8℃,年降水量490.3 mm;河北棋盤(pán)山地區(qū)氣候干燥寒冷,雨量相對(duì)最少;年平均氣溫僅為2.3℃,年降水量415.1 mm(圖2)。

1.2年輪樣品采集與處理

于2018年8-9月展開(kāi)野外取樣工作。在每個(gè)樣點(diǎn),選擇人為干擾較小且栓皮櫟、麻櫟和蒙古櫟為優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的林分,建立20m x 20m的臨時(shí)樣地,選擇每個(gè)樣地的冠層優(yōu)勢(shì)個(gè)體,按照標(biāo)準(zhǔn)樹(shù)木年代學(xué)方法進(jìn)行采樣。對(duì)于每棵樣樹(shù),使用5.15 mm樹(shù)木生長(zhǎng)錐在1.3 m處按十字交叉取2個(gè)樹(shù)芯,并記錄胸徑(離地面1.3m)以及樣地基本信息(緯度、經(jīng)度、海拔、坡度、坡向等)(表1)。將樣品儲(chǔ)存在定制塑料吸管中,風(fēng)干后用白膠安裝木芯樣品,用200目至1 000目砂紙逐級(jí)打磨,直到年輪邊界清晰可判讀,然后用掃描儀(中晶i800plus)掃描成TIF格式圖片(分辨率1 200 dpi),再用WinDENDRO(Regent Instruments,Canada)測(cè)量(精度0.001 mm)。所有輪寬序列通過(guò)目視檢查和COFECHA進(jìn)行交叉定年驗(yàn)證,最后共獲得329個(gè)樣芯(表1)。

1.3氣候數(shù)據(jù)

過(guò)去時(shí)期(1930-2018)的氣候數(shù)據(jù)來(lái)自Climate Research Unit(CRU TS 4.05)地表逐月氣候格點(diǎn)數(shù)據(jù)集(https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/hrg/,網(wǎng)格距為0.05°×0.05°)。根據(jù)樣地經(jīng)緯度進(jìn)行提取,氣候要素包括月均氣溫、月降水量和月尺度帕默爾干旱指數(shù)(PDSI)。未來(lái)時(shí)期(2018-2100)的氣候數(shù)據(jù)來(lái)自亞太地區(qū)歷史和未來(lái)氣候數(shù)據(jù)集ClimateAP v2.30(https://asiapacifle forestry.ubc.ca/research-approaches/climate-modeling/)。本研究選擇了2種未來(lái)溫室氣體排放情景,即CanESM2-RCP2.6和CanESM2-RCP8.5。未來(lái)氣候要素包括年平均溫度(MAT)、年降水量(MAP)、Hargreaves參考蒸發(fā)散(EREF)和哈格里夫斯氣候水分虧缺(CMD)。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

由于當(dāng)年的氣象因子會(huì)影響樹(shù)木次年或后幾年的徑向生長(zhǎng),存在一定的“滯后效應(yīng)”,本研究用上年6月至當(dāng)年9月的氣象數(shù)據(jù)與當(dāng)年的輪寬指數(shù)(RWI)進(jìn)行相關(guān)分析。為了確定研究區(qū)域櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)趨勢(shì)是否趨同或趨異,根據(jù)RWI進(jìn)行了主成分分析(PCA)和聚類分析。未來(lái)氣候變化下的樹(shù)木徑向生長(zhǎng)預(yù)測(cè)使用線性混合效應(yīng)模型(LMM)。以上分析均利用R軟件(V4.13)完成,使用R中樹(shù)輪氣候分析程序包“treeclim”(V2.0.5.1)中的“dcc”函數(shù)來(lái)進(jìn)行樹(shù)輪年表與氣候要素的相關(guān)性分析,使用“corrplot”(V 0.92)程序包繪制上述分析的相關(guān)關(guān)系圖;使用“Vegan”(V2.6-4)包來(lái)進(jìn)行主成分分析,使用“factoextra”(v1.0.7)包來(lái)進(jìn)行聚類分析,使用“Ime4”(V1.1-31)包進(jìn)行混合效應(yīng)模型的擬合。

2結(jié)果與分析

2.1研究區(qū)氣候狀況及年表特征

根據(jù)1930年至2018年的氣候數(shù)據(jù)(圖3),研究區(qū)域各樣點(diǎn)的年平均溫度增幅為0.015℃。年平均溫度由高到低依次為遼寧仙人洞(8.76~11.90℃)、遼寧大黑山(7.41-11.70℃)、北京(8.38~11.55℃)、河北棋盤(pán)山(0.60~4.25℃)。年總降水量由高到低依次為遼寧大黑山(466.32~1147.03 mm)、遼寧仙人洞(378.41~1 008.51mm)、北京(243.77-735.82 mm)、河北棋盤(pán)山(293.74~579.22 mm)。年降水量在1950年至2018年明顯有下降趨勢(shì),降幅由高至低依次為遼寧仙人洞、遼寧大黑山、北京、河北棋盤(pán)山。

為更好保留年表的低頻氣候信息,本研究構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)化年表,最終建立9個(gè)年表(表1,圖4)。由表1可知,在3個(gè)樹(shù)種中,北京懷柔地區(qū)麻櫟年表最長(zhǎng)(1931-2018).北京栓皮櫟年表最短(1978-2018)。栓皮櫟的樣本總體代表性最大,北京、河北地區(qū)樹(shù)木年表相對(duì)于遼寧地區(qū)有更高的樣本總體代表性。

2.2樹(shù)輪寬度指數(shù)的主成分分析及聚類分析

不同地區(qū)櫟類樹(shù)種年表PCA顯示,第一主成分(PC1)的方差累積貢獻(xiàn)率為38.56%;第二主成分貢獻(xiàn)率為14.43%??梢钥闯?,不同櫟樹(shù)的RWI在同一地區(qū)具有更高的相似性。除河北棋盤(pán)山地區(qū)蒙古櫟生長(zhǎng)與其他地區(qū)差異較大外,北京地區(qū)栓皮櫟、麻櫟、蒙古櫟生長(zhǎng)相似,遼寧仙人洞地區(qū)麻櫟、栓皮櫟生長(zhǎng)相似,大黑山地區(qū)麻櫟、栓皮櫟和仙人洞地區(qū)蒙古櫟生長(zhǎng)相似(圖5A)。聚類分析結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了PCA分析的結(jié)果,如遼寧大黑山地區(qū)櫟類樹(shù)種為一類,遼寧仙人洞地區(qū)和北京地區(qū)櫟類樹(shù)種聚為一類,而棋盤(pán)山地區(qū)櫟類樹(shù)種則單獨(dú)為一類(圖5B)。

2.3樹(shù)輪寬度對(duì)氣候的響應(yīng)

各樹(shù)種對(duì)主要?dú)夂蜃兞康南嚓P(guān)分析如圖6所示。在本研究區(qū)域的西部(華北地區(qū)北部),北京地區(qū)栓皮櫟和麻櫟的RWI與冬季(上年12月)溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;而北京地區(qū)和河北棋盤(pán)山地區(qū)的蒙古櫟的RWI則分別與上年12月和當(dāng)年2月溫度表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系;華北北部的3種櫟類樹(shù)種均與夏季(5-7月)溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。北京地區(qū)栓皮櫟和麻櫟的RWI對(duì)逐月降水量的敏感性(正相關(guān)關(guān)系)要高于本地區(qū)的蒙古櫟,河北棋盤(pán)山蒙古櫟的RWI與月降水量也表現(xiàn)出較高的敏感性,且全年均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。北京地區(qū)的蒙古櫟RWI與冬季PDSI(上年11月至當(dāng)年1月)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系,北京地區(qū)的栓皮櫟、麻櫟及河北棋盤(pán)山的蒙古櫟RWI與PDSI多表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。

在研究區(qū)東部(東北地區(qū)南部),遼寧大黑山地區(qū)的栓皮櫟和麻櫟的RWI較之仙人洞地區(qū)3個(gè)櫟類樹(shù)種對(duì)春季(當(dāng)年2-4月)溫度的敏感性更高,均表現(xiàn)為顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,而仙人洞地區(qū)的櫟類樹(shù)種則與春季溫度無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系;但上年11-12月溫度對(duì)仙人洞地區(qū)栓皮櫟RWI的正相關(guān)顯著。東北地區(qū)南部的所有櫟類樹(shù)種對(duì)各月降水量均不敏感,但與干旱指數(shù)PDSI多表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系。

2.4不同地區(qū)櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)預(yù)測(cè)

基于CanESM2-RCP2.6和CanESM2RCP8.5兩種氣候變化情景,通過(guò)構(gòu)建混合效應(yīng)模型,對(duì)不同地區(qū)櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)的模擬預(yù)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)(圖7),在RCP2.6情景下,研究區(qū)域的櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)狀況較為穩(wěn)定;而在RCP8.5預(yù)測(cè)情景下,僅北京地區(qū)櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)狀況較為穩(wěn)定,遼寧地區(qū)櫟類樹(shù)種在2050年左右開(kāi)始出現(xiàn)較大變化,其中仙人洞地區(qū)櫟類樹(shù)種徑向生長(zhǎng)加快,但大黑山地區(qū)的徑向生長(zhǎng)開(kāi)始逐漸減弱。

3討論

識(shí)別森林群落中不同樹(shù)種生長(zhǎng)對(duì)氣候響應(yīng)的差異,是評(píng)價(jià)氣候變化下森林動(dòng)態(tài)變化的重要前提。本研究研究了我國(guó)暖溫帶北緣栓皮櫟、麻櫟、蒙古櫟徑向生長(zhǎng)對(duì)氣候的響應(yīng)差異,發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)在同一地區(qū)的不同樹(shù)種存在較高的相似性,但在不同地區(qū)差別較大。這與王兆鵬對(duì)福建柏(Fokienia hodginstiDunn.)、鐵杉(Tsuga chinensis Franch)、冷杉(Abies beshanzuensis Mast.)、馬尾松(Pinus massoniana Lamb.)的研究結(jié)果相一致。如羅霄山南部4個(gè)針葉樹(shù)種的徑向生長(zhǎng)與單月和季節(jié)性氣候因子的相關(guān)結(jié)果大致相同;氣溫發(fā)生突變后,4個(gè)樹(shù)種樹(shù)輪寬度指數(shù)的變化趨勢(shì)也相似。聚類分析中,河北棋盤(pán)山櫟樹(shù)(蒙古櫟)年表與其他區(qū)域差異較大,被最先單獨(dú)分離出來(lái),可能的原因是由于河北棋盤(pán)山地區(qū)緯度較高,年降水量、年均溫明顯低于其他地區(qū)。

整體上,相對(duì)于蒙古櫟,栓皮櫟、麻櫟對(duì)溫度和降水具有更高的敏感性。本研究結(jié)果顯示,北京地區(qū)栓皮櫟和麻櫟的RWI與冬季(上年12月)溫度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;而北京地區(qū)和河北棋盤(pán)山地區(qū)的蒙古櫟的RWI則分別與上年12月和當(dāng)年2月溫度表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系??梢哉J(rèn)為,華北地區(qū)冬季增溫會(huì)導(dǎo)致該地區(qū)的栓皮櫟和麻櫟生長(zhǎng)下降,而蒙古櫟生長(zhǎng)增加;但夏季溫度的升高會(huì)導(dǎo)致整個(gè)區(qū)域櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)的下降。華北北部的3個(gè)櫟類樹(shù)種均與夏季(5-7月)溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,這可能是由于夏季高溫會(huì)誘導(dǎo)植物葉片氣孔關(guān)閉,進(jìn)而導(dǎo)致光合同化物質(zhì)生產(chǎn)的下降。在華北地區(qū),同域分布的栓皮櫟北緣群體和蒙古櫟南緣群體的生長(zhǎng)與當(dāng)年冬春降水存在正相關(guān)吲,表明生長(zhǎng)均受到降水的限制。北京地區(qū)麻櫟和河北棋盤(pán)山地區(qū)蒙古櫟RWI與全年降水呈顯著正相關(guān),遼寧大黑山栓皮櫟RWI與當(dāng)年4月降水及上年6-10月降水呈顯著正相關(guān),表明北京地區(qū)麻櫟、河北棋盤(pán)山地區(qū)蒙古櫟、遼寧大黑山地區(qū)栓皮櫟生長(zhǎng)均受到降水制約。可以認(rèn)為,不同區(qū)域樹(shù)木生長(zhǎng)的限制因子有所不同,但在同一區(qū)域,不同樹(shù)種生長(zhǎng)的限制因素也存在差異。如本研究發(fā)現(xiàn)北京地區(qū)麻櫟與河北地區(qū)蒙古櫟受干旱制約,但在遼寧仙人洞地區(qū)3種櫟樹(shù)均與降水、溫度無(wú)明顯相關(guān),表明該地區(qū)水熱條件較為適宜櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)。有研究表明,較低的水分可利用性是干旱、半干旱地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育和林木生長(zhǎng)受到限制的主要原因。相對(duì)于華北北部,雖然東北南部的遼寧大黑山地區(qū)降水更豐沛,但該地區(qū)栓皮櫟RWI與降水卻表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系,這與Bimal對(duì)紅椿(Toona cillaataRoem.)的研究結(jié)果一致。這可能與降水的季節(jié)性差異有關(guān),比如大黑山地區(qū)降水主要集中在6-9月,生長(zhǎng)季前期降水較少,水熱的不同步限制了樹(shù)木的初生生長(zhǎng)。

為了對(duì)未來(lái)樹(shù)木生長(zhǎng)作出評(píng)估,本研究采用了IPCC第五份評(píng)估報(bào)告4個(gè)溫室氣體濃度情景中的最理想的RCP2.6情景和最極端的RCP8.5情景下的氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè),分別表示到2100年輻射強(qiáng)度為2.6 W·m-2和8.5 W·m-2。RCP2.6情景下,北京·河北地區(qū)增溫2.6℃,降水量增加156.35 mm;遼寧仙人洞地區(qū)增溫2.5℃,降水量增加117.22 mm;遼寧大黑山地區(qū)增溫2.4℃,降水量增加175.54 mm。RCP8.5情景下,北京-河北地區(qū)增溫6.6℃,降水量增加341.38 mm;遼寧仙人洞地區(qū)增溫5.3℃,降水量增加318.74mm;遼寧大黑山地區(qū)增溫5.3℃,降水量增加385.45 mm。根據(jù)模型預(yù)測(cè),截至本世紀(jì)末,北京、遼寧大黑山地區(qū)櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)量將會(huì)持續(xù)減少,特別是在RCP8.5情景下,櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)下降愈加明顯。這與李宗善對(duì)北京東靈山遼東櫟(Q.wutaishanica)的預(yù)測(cè)一致??赡艿慕忉屖?,北京地區(qū)處于半干旱地區(qū),氣候變暖導(dǎo)致蒸散量增加,樹(shù)木的可利用水分降低,水分限制愈加嚴(yán)重。遼寧仙人洞地區(qū)櫟類樹(shù)種徑向增長(zhǎng)預(yù)計(jì)會(huì)增加,可能的原因是遼寧仙人洞地區(qū)有適宜的溫度和相對(duì)豐沛的降水,RWI與氣候因子的相關(guān)性分析中,顯著相關(guān)的氣候因子均為正相關(guān),因此降水量和氣溫的增加導(dǎo)致了樹(shù)木的加速生長(zhǎng)。然而,樹(shù)木生長(zhǎng)適宜溫度的上限是多少,超過(guò)適宜溫度對(duì)樹(shù)木的限制作用、立地條件及林分結(jié)構(gòu)等因素也應(yīng)該進(jìn)行考慮。

4結(jié)論

本研究利用年輪生態(tài)學(xué)研究了我國(guó)暖溫帶北緣3個(gè)櫟類樹(shù)種對(duì)氣候要素的響應(yīng)差異,發(fā)現(xiàn)同一地區(qū)的櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)對(duì)氣候響應(yīng)相似;不同區(qū)域的同一櫟樹(shù)的生長(zhǎng)對(duì)氣候響應(yīng)存在差別,可以認(rèn)為在北京、河北地區(qū),水分和低溫是制約櫟類樹(shù)種生長(zhǎng)的主要因素。模型預(yù)測(cè)還發(fā)現(xiàn),至本世紀(jì)末,北京、遼寧大黑山地區(qū)櫟類樹(shù)種的生長(zhǎng)可能發(fā)生衰退,而遼寧仙人洞地區(qū)櫟類樹(shù)種的生長(zhǎng)則表現(xiàn)出增加趨勢(shì)。然而,除氣候要素外,樹(shù)木生長(zhǎng)還受到立地條件、林分結(jié)構(gòu)與樹(shù)木年齡等因素及各類因子間交互作用的影響,下一步需要結(jié)合更多環(huán)境因子展開(kāi)更深入的研究,以提高模擬預(yù)測(cè)的可靠性。

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