不同海拔华北落叶松年内径向生长动态差异探析

为了解不同海拔对华北落叶松年内径向变化的影响,以围场县吉字营林区和塞罕坝机械林场自然保护区的华北落叶松人工林为研究对象,对比分析不同海拔华北落叶松年内径向生长的起止日期、径向生长速率、年内径向累积生长量的差异。在围场县吉字营林区（低海拔,1 308 m）和塞罕坝机械林场自然保护区（中海拔,1 530 m）设置了2个不同海拔的华北落叶松监测样地,利用点状树木径向生长监测仪对样地中的华北落叶松进行年内径向生长监测,通过日最大值法提取2022年不同海拔的华北落叶松径向生长量,并基于Gompertz函数对华北落叶松年内径向生长进行拟合。结果表明,中海拔地区的华北落叶松生长开始时间比低海拔地区晚15 d,结束时间早5 d,生长季时间缩短了20 d;在快速生长阶段,中海拔地区华北落叶松径向生长速率和累积生长量低于低海拔地区;在慢速生长阶段,中海拔地区华北落叶松径向生长速率和累积生长量高于低海拔地区。     

暖温带马尾松茎干径向变化特征及其对环境因子的响应

探究短时间（月、日）尺度上马尾松生长动态变化及其与环境因子之间的关系,为理解和预测气候变暖对马尾松生长的影响提供科学依据。从2019年6月-2020年5月,通过树干径向生长测量仪（DENDROMETER）和小型气象站,对马尾松茎干年内径向变化和同期环境数据进行连续监测。结果表明:1)马尾松茎干径向日变化呈现昼缩夜胀的基本规律,马尾松茎干半径在8:00-16:00下降到最小值,16:00至次日8:00上升到最大值,年内径向变化范围为-54.4~38.1 μm。2)马尾松月累积茎干径向变化量存在2个峰值,分别出现在6月和9月,为943.3 μm和823.6 μm。3)在非生长季（11月至次年2月）,马尾松日径向变化量与土壤含水量、空气湿度、降水量存在正相关关系（P<0.05）,与VPD存在负相关关系（P<0.01）。在生长季初期（3-5月）,马尾松日径向变化量与空气温度、土壤温度和VPD呈极显著正相关（P<0.01）,与土壤含水量呈极显著负相关。但在生长季中后期（6-10月）,马尾松日径向变化量与空气温度、土壤温度和VPD的相关关系由正转负,与土壤含水量的相关关系由负转正。这种转变主要是因为生长季初期,较高的温度和土壤含水量有利于马尾松日径向变化量的增加,而生长季中后期,过高的温度和较低的土壤含水量则抑制马尾松日径向变化量的增加。研究结果有助于进一步了解暖温带马尾松树木茎干的径向变化及其对环境变化的响应特征,为判断马尾松未来的生长趋势提供科学依据。     

川西南柳杉年轮宽度指数与气候变化的关系

【目的】树木年轮作为一种代用的气候资料有着重要的科学意义,探讨了柳杉年轮宽度指数与气候要素之间的关系,为气候变化是如何影响树木的生长过程研究提供一定的依据。【方法】以川西南40a柳杉为研究对象,采用ARIMA模型拟合柳杉(Cryptomeria fortune)的径向生长,同时建立川西南地区柳杉年轮宽度指数年表,利用多重对应分析(MCA)柳杉径向生长与气候要素之间的关系。【结果】柳杉年轮宽度指数的变化趋势与温度的变化趋势呈现"分离现象",与降水量的变化趋势一致;柳杉年轮宽度指数与当年生长季4、8月份温度呈显著相关关系(P<0.05),柳杉年轮宽度指数与上个生长季的降水量呈正相关关系,与当年生长季7月份降水量呈显著正相关(P<0.05),与上个生长季10月份及当年生长季6月份累计日照时间呈显著负相关关系(P<0.05);当年生长季6-8月份适宜的温度有利于年轮宽度的增加,当年生长季5-9月份的温度和降水量达到一定的指标时不利于年轮宽度的增加。【结论】温度、降水总量与柳杉年轮宽度指数总体关系密切,生长季6-8月份的温度、5-9月的降水总量对柳杉径向生长影响明显。     

升温突变对杜香—兴安落叶松林生长的影响

以杜香—兴安落叶松为研究对象，运用Pearson相关分析和滑动相关分析等方法，探讨了树木径向生长与气候因子之间的相关关系，并分析了其对气候突变的响应。结果表明：（1）在突变检验中，年降水量没有发生明显的突变现象，年平均气温在1986年出现了突变点，与突变前相比温度升高了1.8℃；突变后的轮宽指数为1.05，明显大于突变前，说明升温促进了兴安落叶松的生长。（2）径向生长对温度的表现较为敏感，特别是受生长季温度的控制较为突出。在气温突变前后，径向生长与气候因子之间的相关性存在明显差异；突变前，径向生长与月气候因子之间的相关性不显著；而突变后，径向生长对降水量、平均气温和平均最低气温响应的敏感性均有所增强；径向生长与当年4月的降水量、当年5月和8月的平均气温、上年9月和8月的平均最低气温均呈显著正相关，而与当年5月的平均最低气温呈极显著正相关。（3）在滑动相关分析中径向生长对气温和降水量的反应都有所增强，特别是在冬季，气温对树木径向生长的负面影响更加明显，而在生长季前期，降水量对树木径向生长的促进作用更加显著。     

长白山山杨年轮年表及其与气候变化的关系

以长白山自然保护区内设立面积为1 hm2的固定样地内山杨为主要研究对象,介绍了使用RESISTOGRAPH树木针测仪获取年轮宽度的过程,并使用COFECHA对获取的年轮宽度进行的交叉定年和控制检验.结果表明,获得的山杨宽度年表轮宽指数与该地区月平均气温达到显著相关(P＜0.05),生长季气温与树轮径向宽度正相关性显著,从而影响了山杨的生长,冬季低温则制约树木的生长,当年生长季前4月份的温度为树木萌发需要的积温提供基础;从山杨宽度年表轮宽指数与该地区月降水量的关系可看出,树木生长季的降水量对树木生长产生一定影响,其中上一年9月份由于降水的减少使其与树轮宽度表现出显著负相关,而秋冬季节降水量的增加可促进下一年树木径向生长.     

杉木径向生长动态对气侯的响应

为了解南方亚热带季风气候条件下杉木径向生长对气候因子的响应机制，用径向生长测量仪于2017年7月-2019年7月进行监测，用Compertz函数对年内生长过程进行拟合，以21 d为窗口将日径向生长量与气候要素每隔1 d进行滑动相关分析。结果表明:1)杉木的径向生长于3月初开始大幅度增加，11月趋于稳定，其中4月的径向生长累积量最大，而生长速率在5月初达到最大值；2)径向生长量与生长季开始阶段(3-4月)、结束阶段(9-10月)的降水量呈显著正相关，与相对湿度呈显著正相关，与7-8月平均温度显著负相关。因此在生长季开始阶段适当加大灌溉力度能促进杉木的径向生长。     

庐山日本柳杉早材与晚材年轮宽度对气候变化的响应

  目的  研究庐山日本柳杉早材、晚材宽度与温度、降水量的相关关系,以揭示日本柳杉早材、晚材径向生长对气候的响应规律,了解这一区域气候变化对森林生态系统的影响,并为未来气候变化条件下日本柳杉的保护和造林区域选择提供依据。  方法  以庐山自然保护区的人工林针叶树种日本柳杉为研究对象,采用树木年轮学的方法对日本柳杉进行了树芯样品取样和处理,并建立早材、晚材标准年表,将树木标准年表与庐山地区的气候要素进行相关性分析。  结果  （1）早材年表各项统计特征均优于晚材年表,相比于晚材的径向生长,早材径向生长对月均温变化更加敏感。（2）该地区年均温度、年降水呈现显著增加的趋势,除了8月份以外,各个月份均温呈上升的趋势。（3）日本柳杉径向生长主要受温度影响,日本柳杉早材生长过程中气温的滞后效应尤为明显,夏季（7月）高温不仅阻碍当年早材年轮宽度的生长,还会影响到下一个生长季早材的形成。生长季时期（4—7月）降水量的增加有利于早材、晚材年轮的形成。  结论  不同季节温度、降水量变化影响早材、晚材年轮形成与生长。在未来气候变暖的背景下,庐山地区日本柳杉林可能出现生长下降的现象。      

将乐国有林场杉木径向生长及其对气候的响应

【目的】杉木是我国南方特有的用材树种,其具有良好的绿化效果,同时也具有较高的经济价值。本文主要对不同时间尺度上杉木径向生长动态及其与气候因子的关系展开研究,为科学经营研究区杉木提供参考依据。【方法】本研究利用径向生长测量仪对福建省将乐国有林场杉木进行了为期4年（2017年7月—2021年6月）的连续监测,对其径向生长量进行分析,确定生长季,同时进行偏相关分析及滑动相关分析探究温度、湿度、降水量等气候因子对杉木径向生长的影响。【结果】（1）杉木具有周期性的日径向改变,主要体现在3个阶段（第1个阶段是收缩、第2个阶段是恢复、第3个阶段是增长）;杉木径向变化的季节动态经历了低谷期、上升期和稳定期;杉木的径向变化年际间存在差异,但径增长的时间序列和累积变化趋势基本是一致的。（2）拟合并分析杉木累积径向生长曲线可以确定福建将乐杉木的生长季为每年2—9月。（3）平均相对湿度、降水量、最低温度和平均温度是主要的影响因子,且杉木净增量与降水量具有显著正相关的关系,温度在适宜杉木径向生长的范围内越高越利于生长,但高于或低于这个范围均会起抑制作用;滑动相关分析结果表明随着生长季时间的变化,相关系数呈现先增...     

美国白腊树剥皮再生新皮的研究

美国白腊树(Fraxinus americana L)树皮经过环割1米左右,仍可以再生新的树皮。美国白腊树剥皮后的表面,靠近表面部分木射线细胞增殖呈球形膨大,靠近表面的其他未成熟的木质部细胞也进行分裂,呈现不规则的突起,逐渐横向地与邻近射线连成一片,覆盖了整个表面。一些未成熟的木质部分子逐渐转化形成新的形成层,到了剥皮后2——3个月,由于新形成层的不断分裂活动,逐渐将形成层区连成一圈,以后基本上与正常树皮维管组织的发育一样。很多树木的树皮是一种重要的中药,采取这种原料,长期以来都是靠伐木取皮的,这样严重地影响了这种资源的长期利用。关于杜仲、黄柏环割剥皮后,对于树木生长和再生的影响已有不少的研究,但尚无对美国白腊树环割剥皮成功的报导。我们对美国白腊树剥皮以后新皮形成过程的组织分化,进行了一系列的解剖学观察,作为进一步研究其他树木剥皮再生树皮的基础。     

油松树干径向生长的时空变异特征

为研究油松树干径向生长的时空变异规律,选择99年生油松(Pinus tablaeformis)进行树干解析及树轮宽度测定。结果表明:油松不同生长阶段的直径生长率的垂直变异差别很大。整个生长期内,直径平均生长率随树高增加先增后降,差异显著;生长初期表现为先减—后增—再减模式,差异显著,而生长后期无明显差别。生长过程中,不同部位直径年生长量、累计生长量随形成层年龄增加变化不尽相同,树干基部年生长量为增加-稳定-下降型,胸高处为先增后降型,稍部为先降后增型,其余部位多数为持续下降型;所有部位累计生长量均随形成层年龄增加而增加,二者关系随树高增加依次表现为显著的Logistic函数、二次函数及线性函数关系。     

普达措国家公园海拔上限3个针叶树种径向生长对气候变化的响应

本文利用树木年轮学方法研究普达措国家公园海拔上限麦吊云杉、大果红杉和长苞冷杉的生长特征,构建差值年表并分析其与气候因子的关系,以揭示影响该区域3个主要树种径向生长的气候因子及对气候变化响应的种间差异。结果表明:1)生长后期的气候因子对该地区树木生长起着重要作用,但不同树种的响应方式存在差异;2)麦吊云杉生长主要受限于生长季的气候条件,与上年生长后期(上年9—10月)平均温度呈显著负相关,且当年生长盛期(6—8月)温度的升高有利于其径向生长;3)大果红杉生长主要受限于生长后期的水分条件,主要表现为与上年10月以及上年生长后期(9—10月)降水呈显著负相关;4)长苞冷杉生长主要受限于生长季的气候条件,主要表现为对当年生长季盛期(6—8月)以及当年生长季后期(9—10月)平均温度的显著正相关。本研究为香格里拉地区的气候重建提供基础数据。      

长白山阔叶红松林共存树种径向生长对气候变化的响应

利用树木年轮学方法,通过研究长白山阔叶红松林建群树种红松和先锋树种山杨生长特征及其对气候因子 的响应,以期揭示不同物种对气候因子的响应差异。结果表明:红松和山杨对气候因子响应关系存在差异。红松 主要受上年冬季温度和降水的负作用,山杨主要受到生长季末降水的限制作用。在极端情况下,上一年冬季的高 温和较多降水以及当年生长季高温是导致红松形成窄轮的主要原因,而上一年生长季的较多降水和当年春季高温 是影响山杨生长的主要原因。因此,树木生长—气候因子的关系具有一定的物种特性。此外,还发现随着温度上 升和降水格局的改变,春季降水对红松生长的正效应以及月最低温度对红松和山杨的负效应将逐渐突显,这可能 是导致红松适宜区面积缩小的主要因素。      

长白山北坡不同林型内红松年表特征及其与气候因子的关系

运用树木年轮学的基本原理和方法,选取了长白山北坡保存完好的典型性植被阔叶红松林,探讨了杨桦红松林和椴树红松林内建群种红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候要素的响应.结果表明,长白山北坡红松的径向生长对降水较为敏感,杨桦红松林和椴树红松林中,红松年轮宽度均与当年7月以及上一年9月的降水呈显著正相关关系.不同林型内红松的生长与气候因子的关系也有差异.椴树红松的年轮宽度还与上年7月的降水显著负相关,与当年3、4月份的平均气温呈显著正相关.而杨桦红松林内红松年轮宽度和平均温度没有显著的相关关系.特征年分析进一步验证了响应函数相关分析的结果,即当年生长季以及上年生长季末的降水充足促进了红松的径向生长;椴树红松林中,初春温度的升高有利于红松的生长.     

Growth-rings of trees: their correlation with climate

Many differences in the ring-width growth within a tree may be attributed to changing supplies of food and hormones. In moist sites or during periods of favorable climate, there may be sufficient food for the production of wide rings throughout the tree. But in dry sites or during years of low moisture and high temperatures, food competition within the tree is likely to be greater and the cambium at the base of the stem is likely to receive a limited food supply and may produce narrow rings. The cambium at the stem base depends upon the entire crown for food, hence ring growth reflects the tree's ambient climate. But, the cambium in the top of the tree or in the upper branches depends upon a more restricted portion of the crown for its food and hormone supplies. The rings produced by the cambium vary greatly from branch to branch and are less reliable indicators of the climate surrounding the entire tree than rings at the tree base. Therefore, ring series at the base of trees in semiarid sites provide the most reliable, as well as the longest, record of macroclimatic variation. Tree-ring widths in certain coniferous species growing in semiarid sites appear to represent the integrated effect of climate on food-making and food accumulation in the crown throughout the 14 to 15 months previous to and including the period of growth. Trees in warm, low-elevation sites may utilize winter moisture most efficiently; trees in cool, high-elevation or more northern sites may utilize early summer and early autumn moisture most efficiently. But even with these differences, a significant amount of variance is found to be common among tree-ring series from a wide range of sites, species, and geographical areas in western North America (14, 19, 34), emphasizing a common dependence of ring widths on the gross regional patterns of precipitation and temperature. The remaining variance, which is not correlated among sites, may be attributed to local en-vironmental and climatic differences, to variability among and within trees, and to compounding effects of occasional fires, insect or other infestations, and recurring years of high seed production. It is evident that a large portion of the variability in ring-width patterns from semiarid sites in western North America does reflect differences in climate from year to year. If ring chro- nologies are derived from a number of trees in semiarid sites and if adequate corrections for age and trend are made, these chronologies may be used to reconstruct a first approximation of annual, or somewhat longer period, climatic fluctuations in the past (19).     

大兴安岭北部不同降水梯度下兴安落叶松生长对升温的响应差异

目的为了解大兴安岭北部不同降水梯度下,兴安落叶松径向生长与气候关系是否存在差异,尤其是对最近的升温是否存在不同的响应。方法本文在大兴安岭北部沿降水梯度选择3个采样点?莫尔道嘎（Moerdaoga,ME,年降水量363 mm）、图里河（Tulihe,TLH,454 mm）和阿里河国家森林公园（Alihe,ALH,525 mm）进行树轮取样。运用树轮气候学方法,分析了气候变暖背景下兴安落叶松生长?气候关系随降水梯度的时空变异规律,并探讨兴安落叶松生长应对极端气候的抵抗力、恢复力和弹性力。结果不同降水梯度下,降水对兴安落叶松径向生长影响差异较小,仅有TLH兴安落叶松生长与当年8月和上年秋季降水呈显著正相关。温度是兴安落叶松径向生长的主要限制因子,但在不同降水区存在显著差异。在低降水区域（ME）,生长季最低温度是兴安落叶松生长的主要限制因子;在中降水区域（TLH）,上年9月最低温度对兴安落叶松径向生长的影响最强;在高降水区域（ALH）,均温和低温是影响兴安落叶松生长的主要气候因子,上年秋季和冬季温度升高不利于当年兴安落叶松生长增加。综合温度与降水的帕默尔干旱指数（Palmer Drought Severity Index,PDSI）表明,ME采样点兴安落叶松生长与PDSI关系不显著,TLH兴安落叶松生长与PDSI显著正相关,ALH兴安落叶松与PDSI显著负相关。20世纪80年代快速升温后,3个采样点兴安落叶松的径向生长出现与升温相反的趋势。ALH采样点相比其他两个采样点应对极端气候有较高的抵抗力,但恢复力较弱。结论我们的结果表明环境水分的多少会影响兴安落叶松对未来气候变暖的响应,尤其是在生长应对极端气候的抵抗力和恢复力上可能会存在较大差异。      

基于随机森林算法的落叶松?云冷杉混交林单木胸径生长预测

目的单木生长受气候、林分等多种因子影响,需要利用适当的方法厘清气候以及林分中影响林木生长的主导因子。随机森林等机器学习方法提供了一种新的途径,需要检验利用随机森林算法分析气候和林分因子对林木生长影响的可靠性,为森林生长收获预估提供新的方法。方法以吉林省汪清林业局20块落叶松?云冷杉混交林固定样地25年（1986—2010年）间连续调查数据作为研究材料,候选气候和林分因子52个,利用随机森林算法建立了包含气候和林分的单木胸径生长模型,分析气候和林分因子对单木胸径年平均生长量的影响:基于52个超参数组合（决策树数目ntree = 1 000、决策树每个结点随机选择的预测变量个数mtry = {1, 2, ···, 52}）构建了52个随机森林模型,利用10折交叉验证法分别训练和评估52个随机森林模型;基于完整数据集,利用最优随机森林模型分析自变量对单木胸径年平均生长量影响的相对重要性以及偏依赖关系。结果ntree = 1 000、mtry = 12所对应的模型是52个模型中具有最佳泛化能力的模型,该模型具有最大的交叉验证决定系数R2_cv（R2_cv = 0.54）,以及最小的交叉验证均方根误差RMSE_cv、交叉验证平均绝对偏差MAE_cv和交叉验证相对均方根误差rRMSE_cv（RMSE_cv = 0.14 cm、MAE_cv = 0.10 cm、rRMSE_cv = 50%）。单木胸径年平均生长量受林分因子的影响极大,相对重要性超过80.00%。8个林分因子中,大于对象木的林木断面积之和BAL对单木胸径年平均生长量影响最大,林分每公顷株数N对单木胸径年平均生长量影响最小,其他因子对单木胸径年平均生长量影响介于两者之间;单木胸径年平均生长量随BAL、林分每公顷断面积BA、N以及林分断面积平均胸径D_g的增加而下降,随对象木胸径与林分断面积平均胸径之比RD、林木期初胸径D₀以及对象木胸径与林分中最大林木胸径之比DDM的增加而增加。单木胸径年平均生长量受气候因子的影响较小,相对重要性低于20.00%。44个气候因子对单木胸径年平均生长量的影响均较小（相对重要性均 < 1%）,其中,生长季平均降水量（4—9月）与年均降水量之比Pratio、年总太阳辐射时长Asr、生长季平均降水量（4—9月）与生长季相对湿度（4—9月）之比Gspgsrh以及生长季太阳辐射时长（4—9月）Gssr是前4个相对重要的变量。结论随机森林模型能够较好地解析各变量与单木胸径年平均生长量之间复杂的关系,单木胸径年平均生长量受林分因子的影响极大,而受气候因子的影响较小。总体而言,在局部尺度上,林分因子是影响单木胸径生长的主导因子,而气候因子对单木胸径生长的解释能力有限。随机森林模型具有一定的泛化能力和统计可靠性,产生的变量重要性和偏依赖图具有合理的林学意义。      

基于广义可加模型的气候对单木胸径生长的影响研究

基于吉林省汪清林业局落叶松鄄云冷杉林长期固定样地25 年观测数据,采用广义可加模型方法,建立了包含 气候因子的单木胸径生长模型,研究气候因子对单木胸径生长的影响及不同树种的响应差异。结果表明:生长 季逸5 益积温、生长季最低气温、年平均总降水量、月气温差以及年平均气温与年平均总降水量之比5 个气候因子 对该类型的落叶松、红松、冷杉、云杉、慢阔和中阔6 个树种(组)的单木的年平均胸径生长量都有显著的影响,但不 同树种组的气候响应变量和程度不同。对含气候和林分因子的全模型、仅含林分因子的部分模型以及仅含气候因 子的部分模型进行了统计分析,结果显示:3 类模型分别能解释50.8%、45.7% 和29.5% 的胸径生长变异,说明在 局部尺度气候因子对胸径生长的解释能力有限;影响胸径生长的主要因子是单木的期初胸径、大于对象木的断面 积之和、林分每公顷株数和林分断面积平均胸径。      

祁连山中段青海云杉高山林线交错区树轮宽度与气候变化的关系

通过对祁连山中段青海云杉高山林线交错区进行取样,研究了交错区内4个不同海拔树木生长与气候变化的关系。结果表明:在林线交错区内,树木生长对气候变化的敏感性不高,年表统计特征沿海拔并没有一致的变化趋势。气候对树木生长的影响表现出非常明显的“生长滞后效应”,所有样地的轮宽指数与上一年10月的降水显著正相关,多数样地的轮宽指数与上一年7、8月的温度显著负相关,后者体现了有效水分供应的限制作用。同时,多数样地的轮宽指数与当年2月降水显著负相关。整个林线交错区的树轮生长主要受生长季之前(上一生长季和秋冬季)的气候指标的影响,而与当年生长季气候没有明显的联系。本文和相关研究发现的林线树木生长对气候变化并不敏感的现象,与高山林线主要受生长季温度限制的传统认识明显不同。      

北京地区侧柏人工林标准木生长过程研究

从北京地区的6个郊区县设置侧柏人工林样地17块,获取了34株标准木,进行树干解析,建立胸径和树高生长模型,对其生长过程进行分析研究。结果表明:所建立的北京侧柏人工林标准木的胸径和树高生长模型均具有较高的预估精度,其精度分别为98.992 1和93.073 4;胸径的最优生长模型为Gompertz模型,树高的最优生长模型为Richards模型,可用于北京地区侧柏人工林生长过程的预测。在树龄<48a时,胸径生长的增长速度较快,在48a<树龄<81a期间,胸径的生长维持在较高的水平;胸径连年生长量出现3次较明显的生长高峰,且每隔一定年限发生1次,可用于指导间伐抚育期。树高生长在24a以内都维持在一个较高的水平,连年生长量和平均生长量的最大值均出现在9～18a,第15年时,平均和连年生长量相等,在树龄大于24a后,平均和连年生长量一直处于下降水平,维持在0.04～0.16m。