瀘沽湖2個針葉樹種徑向生長與氣候因子的關(guān)系

摘要 利用樹輪年輪學(xué)的方法對2個樹種年輪寬度和氣候變化的響應(yīng)關(guān)系進行分析，建立了2個樹種的樹輪寬度差值年表，分析其徑向生長與溫度和降水的相關(guān)關(guān)系，從而得出影響云南瀘沽湖長苞冷杉與麗江云杉徑向生長的主要氣候因子。結(jié)果表明：當(dāng)年1月及5月溫度（負相關(guān)）、3月及5月降水和干旱指數(shù)（正相關(guān)）是影響2個樹種生長的關(guān)鍵氣候因子；另外上年9—12月降水的增加有利于麗江云杉的徑向生長。

關(guān)鍵詞 滇西北高原；麗江云杉；長苞冷杉；年輪寬度；氣候變化

中圖分類號 S718.45;S791 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）17-0119-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.17.026

Relationship Between Radial Growth and Climatic Factors of Two Conifer Species in Lugu Lake

DENG Bo-long， HOU Tian-wen， TAN Hong-ying et al

（Wetland and Public Welfare Forest Protection Centre of Guizhou Province， Guiyang， Guizhou 550000）

Abstract This paper analyzed the relationship between the characteristics of annual ring widths of the two species and their response to climate change by using dendrochronology method. We established the residual chronologies of two species and analyzed the correlation between their radial growth and temperature and precipitation， so as to derive the main climatic factors affecting the radial growth of A. georgei and P. likiangensis in Lugu Lake. The results showed that temperature （negative correlation） in January and May， precipitation and drought index （positive correlation） in March and May were the key climatic factors affecting the growth of two tree species. In addition， the increase of precipitation in September-December of the previous year was favorable to the radial growth of P. likiangensis.

Key words Northwestern Yunnan Plateau;Picea likiangensis;Abies georgei;Annual ring width;Climate change

基金項目 云南省教育廳科學(xué)研究基金項目（2024Y596）。

作者簡介 鄧伯龍（1965—），男，貴州興仁人，高級工程師，從事植物生態(tài)學(xué)及濕地恢復(fù)研究。通信作者，碩士研究生，研究方向：濕地生態(tài)學(xué)。

收稿日期 2024-03-05；修回日期 2024-05-11

氣候變化對森林的影響較大，較直接的作用是影響樹木生理過程，每個年輪的形成都是不同生態(tài)因子交叉作用的結(jié)果［1］。在去除遺傳因素及環(huán)境因素的影響后，年輪寬度指數(shù)將保留大量氣候信息［2］。樹木年輪學(xué)的方法，廣泛應(yīng)用于辨析氣候變化與樹木生長的關(guān)系［3］。年輪承載著氣候信息，因此深入研究和分析年輪可以全面了解地域氣候變化情況，揭示氣候變化的驅(qū)動因素及其與全球變化之間的緊密聯(lián)系［4］。

近年來，已有學(xué)者利用樹輪資料研究了滇西北樹木徑向生長對氣候變化的響應(yīng)，闡明了高海拔針葉樹種徑向生長與氣候因子的關(guān)系。如，當(dāng)年2月降水和上年11月最高溫是影響哈巴雪山海拔上限長苞冷杉（Abies georgei）的生長主要氣候因子，未來氣候變化將有利于高海拔樹種生長［5］。生長季初期的干旱制約玉龍雪山海拔上限麗江云杉（Picea likiangensis）的徑向生長，而生長季盛期（當(dāng)年6—8月）的高溫會促進該地區(qū)海拔上限長苞冷杉徑向生長［6］。石卡雪山海拔上限高山松（Pinus densata）徑向生長主要受上年年末及當(dāng)年7月溫度影響，降水未表現(xiàn)出顯著關(guān)系［7］。

瀘沽湖是滇西北高原的典型湖泊之一，面山區(qū)域植被保存完好，但樹木年輪研究工作相對滯后。開展該區(qū)域樹木年輪氣候?qū)W的研究，探討樹木生長與氣候因子關(guān)系，對揭示該地區(qū)影響樹木生長的主要氣候因子具有重要意義，同時也能加強氣候變化背景下云南瀘沽湖地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的保護與管理。筆者以云南瀘沽湖長苞冷杉和麗江云杉為研究對象，選取溫度、降水、帕默爾干旱指數(shù)（PDSI）3個氣象因子，建立其徑向生長與3個氣象因子的相關(guān)關(guān)系，以期能夠辨析主要影響因子。

1 研究地區(qū)與方法

1.1 研究區(qū)概況

瀘沽湖流域地處西南季風(fēng)氣候區(qū)域，屬低緯高原季風(fēng)氣候區(qū)。光照充足，冬暖夏涼，降水適中。境內(nèi)地形復(fù)雜，群山連綿起伏，呈現(xiàn)出明顯的立體氣候特點。區(qū)內(nèi)干濕季分明，6—10月為雨季，11月至次年5月為旱季，1—2月有少量雨雪，旱季降水量占全年降水量的11%，雨季降水量占全年降水量的89%。年降雨量為1 000 mm，年相對濕度70%。年平均氣溫為12.8 ℃，1月平均氣溫6.3 ℃，7月平均氣溫19.1 ℃，極端最高氣溫30.0 ℃，極端最低氣溫-8 ℃。區(qū)域內(nèi)光能資源豐富，全年日照時數(shù)為2 260 h，日照率57%。

瀘沽湖地區(qū)代表性植被為云杉林、冷杉林及少量的高山櫟類林［8］。長苞冷杉為我國特有樹種，分布于西藏東南部、四川西南部和云南西北部，生長于海拔3 000～4 500 m亞高山至高山地帶，可作分布區(qū)內(nèi)的森林更新樹種。麗江云杉是我國西南區(qū)域高山林區(qū)的主要樹種之一，具有耐陰、耐干、耐冷、淺根性的特點，其側(cè)根發(fā)達，偏愛排水良好的酸性土壤，喜在土壤松軟的陰涼坡面、半陰涼坡面生長，群落周圍的環(huán)境溫涼且濕潤［9］。

1.2 氣象資料

氣象資料使用距離采樣點最近的麗江市氣象站（100°14′E，26°52′N），海拔2 400 m。氣象資料來源于中國氣象數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺（http：//data.cma.cn），時間區(qū)間為1980—2020年，氣象數(shù)據(jù)包含月平均最高溫、月平均溫、月平均最低溫、月降水量及月干旱指數(shù)。從1980—2020年間1—12月的數(shù)據(jù)來看，5—8月屬于高溫區(qū)，其中6月溫度最高，降水集中在6—9月，而7月則是最多降水的月份（圖1）。

1.3 樣本采集

在瀘沽湖面山林分中，挑選生長狀況良好、無明顯蟲蛀、火燒、人為干擾較小的麗江云杉及長苞冷杉進行采樣。利用直徑5.15 mm生長錐取樣，在距地面約1.3 m高的樹木上取樣，為了確保樣本中所含信息一致，將同樹種全部精確采樣點的高度差控制在10 m內(nèi)，每株樹均從不同方向收集2個樣芯，裝入預(yù)先準(zhǔn)備好的吸管內(nèi)進行保存和編號。共采集長苞冷杉28株樹，56個樣芯；麗江云杉24株樹，48個樣芯（表1）。

1.4 年表建立

將所采集的樣本帶回實驗室，自然風(fēng)干后，用乳膠將其黏附于特制的木槽中，然后使用砂紙打磨樣芯，直至年輪清晰可見，最后在雙筒顯微鏡下進行目視定年操作。用EPSON Scan掃描儀對樣芯進行掃描，得到的年輪圖片用CDendro and CooRecorder ver.7.3軟件11測量年輪寬度，系統(tǒng)精度為0.001 mm［10］，最后利用COFECHA程序12［11］對樣本進行交叉定年，并對結(jié)果進行檢驗，以篩選出與主序關(guān)系較高的樣本。最終保留52個長苞冷杉的樣芯，46個麗江云杉的樣芯。運用ARSTAN采用的負指數(shù)進行擬合，在消除樹木固有的遺傳因素對其生長期的影響后，構(gòu)建瀘沽湖麗江云杉的差值年表（RES）（圖2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹輪年表的基本統(tǒng)計特征

2個樹種的樹木年輪統(tǒng)計特征見表2，長苞冷杉的平均敏感度大于麗江云杉，說明長苞冷杉對環(huán)境變化更為敏感。另外，長苞冷杉的第一特征向量百分比和信噪比均大于麗江云杉，說明長苞冷杉包含的氣候

信息可能更多。2個樹種的樣本總體代表性分別為0.95和

0.87，均大于閾值0.85，表明樣本中的信號能夠代表整體特征，同時也包含了大量的環(huán)境信息。

2.2 溫度的響應(yīng)分析

溫度對2個樹種均表現(xiàn)出抑制作用，其中當(dāng)年5月的溫度（最低溫、平均溫及最高溫）對2個樹種均有影響。另外，當(dāng)年1月最高溫及5月平均溫與長苞冷杉的徑向生長均呈顯著負相關(guān)關(guān)系，上年12月及當(dāng)年1月的最高溫與麗江云杉的生長均呈顯著負相關(guān)（圖3）。

2.3 降水量及干旱指數(shù)的響應(yīng)分析

從圖4可知，降水對麗江云杉有促進作用，表現(xiàn)在上年9月至上年12月，當(dāng)年3月和5月，長苞冷杉的徑向生長未與降水呈現(xiàn)出顯著關(guān)系。當(dāng)年3月至5月的干旱指數(shù)（PDSI）與長苞冷杉呈顯著正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)年1—3月和5月的PDSI與麗江云杉的徑向生長呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)，而上年9月的PDSI與麗江云杉呈顯著負相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

5月增溫明顯，但降水量增加不顯著，樹木生長受干旱脅迫影響。溫度過高而降水不足則會使得土壤中水分蒸發(fā)較快，導(dǎo)致供水不足，致使光合作用難以正常進行，因而高溫抑制樹木的生長［12］。這與相鄰的老君山長苞冷杉受初春干旱影響的結(jié)果一致［13］，說明初春是影響該區(qū)域樹木生長的主要氣象因子。另外，當(dāng)年1月的最高溫對2個樹種是抑制作用，冬季樹木處于休眠狀態(tài)，呼吸作用被限制在較低水平，減少了日常營養(yǎng)物質(zhì)的消耗。氣溫升高時，呼吸作用增強，從而消耗積累的營養(yǎng)物質(zhì)，影響樹木的徑向生長。

上年9—12月的降水量增加有利于麗江云杉的徑向生長，這是由于生長季末期降水量的增加，有利于光合作用，從而促進營養(yǎng)物質(zhì)的積累，進而保障來年寬輪的形成［14］。這與玉龍雪山麗江云杉及云南鐵杉的樹輪研究結(jié)果［15］一致，說明樹木徑向生長的促進因素之一是上一年的降水量。另外，2個樹種對3月及5月降水量和干旱指數(shù)（PDSI）的響應(yīng)結(jié)果較為一致，均為正相關(guān)關(guān)系，進一步說明該時段濕潤條件對樹木生長的重要性。該時段較高的降水量可以彌補高溫引起的干旱脅迫效應(yīng)，補充土壤水分，避免地表蒸發(fā)及植物蒸騰所引起的缺水，從而使得光合作用可以正常進行［16］。

研究表明，初春的干旱是限制瀘沽湖長苞冷杉與麗江云杉生長的主要因子，3月和5月降水量的增加有利于緩解干旱影響，促進2個樹種的徑向生長。該研究可為滇西北區(qū)域樹木徑向生長對氣候變化響應(yīng)的規(guī)律提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

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