氣候變化對塞罕壩地區(qū)天然華北落葉松徑向生長的影響分析

丁曉東 華建春

摘 要：采用交叉定年、年輪寬度測定和去除生長趨勢，建立華北落葉松年輪寬度年表方法，以塞罕壩地區(qū)天然林中的主要優(yōu)勢樹種華北落葉松為對象，研究年輪寬度和主要氣候因子（溫度、降水）的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明：年輪寬度與6—7月平均溫度呈負相關(guān)，但未達到顯著水平;年輪寬度與5—7月平均降水量呈顯著正相關(guān)。由此可見，塞罕壩地區(qū)天然林中華北落葉松的徑向生長主要受到降水變化的影響，降雨略增有利于華北落葉松徑向生長。

關(guān)鍵詞：華北落葉松;氣候變化;降水;塞罕壩

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）11-0049-03

Precipitation Influences the Growth of Larix principis-rupprechtii in Saihanba Region， Hebei

DING Xiaodong? ?HUA Jianchun

（Saihanba Mechanized Forestry Center of Hebei Province， Weichang 068450， China）

Abstract： In order to investigate the effects of climate change on the radial growth of Larix principis-rupprechtii Mayr and predict the future influences of climate change to tree growth，tree-ring chronology was established after cross dated and measurement and detrending. The correlation between ring width and the main climatic factors（temperature and precipitation）was analyzed for Larix principis-rupprechtii. The results were as follows： there was a significant positive correlation between ring width and the month mean temperature of previous February. Ring width was positively significantly correlated to month mean rainfall of current July and month mean rainfall of from May to July. In summary， the radial growth of Larix principis-rupprechtii is mainly controlled by May-July precipitation. Rainfall increasing are beneficial to the radial growth of Larix principis-rupprechtii.

Key words： Larix principis-rupprechtii; Climate change; Precipitation; Saihanba

氣候變化是全球變化研究的重要內(nèi)容之一，其中降水和溫度是氣候變化包含的2個重要的影響因子[1]。各種氣候因子影響樹木生長，樹木能夠?qū)⒂欣虿焕沫h(huán)境條件記錄下來[2]。樹木徑向生長形成的年輪與氣候變化密切相關(guān)，不同的氣候條件（如溫度、降水）能影響樹木生長，年輪的寬度變化能反映氣候變化情況[3]。

華北落葉松（Larix principis-rupprechtii Mayr）是塞罕壩地區(qū)主要的鄉(xiāng)土樹種，也是重要的造林樹種。本研究主要從降水和溫度2個方面分析了氣候變化對塞罕壩地區(qū)華北落葉松徑向生長的影響。

1 研究區(qū)概況

塞罕壩地處北溫帶，屬寒溫帶大陸性氣候，受大陸和海洋及季風(fēng)交替的影響，具有明顯的氣候變化，冬季寒冷而干燥，夏季短暫而濕熱，春季多大風(fēng)，秋季降溫急劇，霜凍來得早，平均無霜期98d，最高溫度和最大降雨量主要集中在7、8月。土壤以棕色森林土為主，主要樹種有華北落葉松（Larix principis-rupprechtii）、樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica Litv.）、云杉（Picea asperata Mast.）、白樺（Betula platyphylla Suk.）等。

2 研究方法

2.1 樣本采集、處理和交叉定年

2.1.1 樣本的采集 按照國際樹木年輪數(shù)據(jù)庫（International Tree-Ring Data Bank，ITRDB）的標準，嚴格按照樹木年代學(xué)基本原理，在塞罕壩地區(qū)的天然林中（117.47°E，42.47°N，海拔1740m）選取樹干通直，無病蟲害，無疤痕生長良好，位于林冠層上的華北落葉松優(yōu)勢木。在距離地面1.3m胸高處，用生長錐在胸徑部位鉆取木芯，鉆取時生長錐垂直于樹干，避開畸形和凹陷處，保證所取木芯無斷裂和破損。每株樹木芯2條，共采集塞罕壩地區(qū)生長良好且無病蟲害華北落葉松優(yōu)勢木24株，木芯48條。

2.1.2 樣本處理和交叉定年 樹芯取出后放進塑料管，做好編號和記錄;室內(nèi)用白色液體膠和紙質(zhì)膠帶將木芯固定于特制的木芯凹槽中，自然風(fēng)干。風(fēng)干后用砂紙打磨，直至在顯微鏡下能看到光亮清晰的年輪輪廓。將木芯放在顯微鏡下進行初步定年：每10年點1個實心點，每50年點2個實心點，每100年點3個實心點。用精度為0.01mm LINTAB5完成年輪寬度的測量，用COFECHA程序?qū)y量的樣本木芯進行交叉定年檢驗，以保證定年和測量的準確無誤。

2.2 數(shù)據(jù)處理 選用線性函數(shù)和負指數(shù)函數(shù)計算年表，消除與樹木年輪寬度相關(guān)的生長趨勢。利用軟件ARSTAN建立華北落葉松年輪寬度的標準化年表（STD）、殘差年表（RES）和自回歸年表（ARS）;氣象數(shù)據(jù)主要來自塞罕壩氣象觀測站，選擇塞罕壩氣象站1976—2018年月平均溫度、月平均降水量的氣象數(shù)據(jù)。使用IBM SPSS Statistics 20.0軟件對STD年表和前一年9月到當(dāng)年9月月平均溫度、月平均降水量進行相關(guān)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 研究區(qū)氣候狀況 由圖1可知，塞罕壩地區(qū)月平均降水量和月平均溫度趨勢一致，雨熱同期。降水量主要集中于6—8月，占全年總降水量的60%～70%。7月平均降水量為全年最高，達到100mm以上，占全年降水量的20%～30%。塞罕壩地區(qū)月平均最高溫度集中于6—8月，最高溫度出現(xiàn)在7月，達到17℃。

3.2 年表的特征 STD年表的平均敏感度為0.137，標準差（SD）0.291，樹間相關(guān)系數(shù)0.318，信噪比19.249。以上數(shù)據(jù)都是標準化年表和反應(yīng)樹木生長特征的信息數(shù)據(jù)，具有一定的代表性和可靠性，體現(xiàn)華北落葉松年輪寬度與氣候因子之間具有一定的相關(guān)性。經(jīng)分析，華北落葉松生長分為以下幾個階段：1981—1985年華北落葉松年輪生長速度比較緩慢，1986年后樹木生長比較平穩(wěn)（見圖2）。

3.3 年輪寬度與氣候因子之間的相關(guān)關(guān)系 采用前一年9—12月與當(dāng)年1—9月（一個生長季）的氣候數(shù)據(jù)與STD年表進行相關(guān)分析。從圖3可以看出，華北落葉松年表與5—6月的平均溫度呈現(xiàn)負相關(guān)，說明5—6月的高溫不利于華北落葉松的生長，然而這種負相關(guān)沒有達到顯著水平。降水量是影響華北落葉松生長的重要因素。從圖3華北落葉松年輪寬度表與月平均降水量相關(guān)性中，可以分析出塞罕壩地區(qū)華北落葉松徑向生長與當(dāng)年7月呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.38（P<0.05），其余月份呈現(xiàn)不顯著相關(guān)性。說明當(dāng)年7月月平均降水量是影響華北落葉松年輪寬度重要的限制因子。

分析可知：年輪寬度與5—7月平均降水量呈顯著相關(guān)（r=0.315，P<0.05），與平均溫度不成顯著相關(guān)性。說明5—7月降水促進華北落葉松徑向生長。綜上所述，降水是影響該地區(qū)華北落葉松徑向生長的重要因素。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論 本研究結(jié)果表明，溫度不是影響華北落葉松徑向生長的重要因素，降水是影響樹木生長的重要因素。塞罕壩地區(qū)降水量對華北落葉松年輪寬度的影響主要表現(xiàn)于生長期[4]。年輪寬度與5—7月的平均降水量呈正相關(guān)，促進華北落葉松年輪寬度增長。5—7月是樹木生長期，高溫加快了地表面蒸發(fā)和樹木的蒸騰作用，散失水分，這時增加降雨，有利于補充土壤中水分，促進根部對水分吸收，增加光合作用原料，加速光合作用，促進樹木生長發(fā)育。因此，降水增加有利于天然林中華北落葉松生長。

本研究以塞罕壩地區(qū)華北落葉松為對象，根據(jù)樹木年輪學(xué)分析了氣候變化對華北落葉松徑向生長的影響。通過相關(guān)分析得出，塞罕壩地區(qū)華北落葉松年輪寬度與降水呈顯著性相關(guān)。華北落葉松生長季節(jié)（5—7月）降水增加促進華北落葉松徑向生長，進而得出在降水略增的氣候條件有利于塞罕壩地區(qū)華北落葉松徑向生長。

參考文獻

[1]張先亮，何興元，陳振舉，等.大興安嶺山地樟子松徑向生長對氣候變暖的響應(yīng)——以滿歸地區(qū)為例[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2011，22（12）：3101-3108.

[2]王曉春，宋來萍，張遠東.大興安嶺北部樟子松樹木生長與氣候因子的關(guān)系[J].植物生態(tài)學(xué)報，2011，35（3）：294-302.

[3]江東，丁方宇，閻曉曦，等.馬尾松年輪寬度年表特征及氣候響應(yīng)的相關(guān)性研究[J].資源與生態(tài)學(xué)報，2017，8（2）：148-153.

[4]陳忠震，石君杰，賈存，等.天然華北落葉松徑向生長對氣候變化的響應(yīng)[J].林業(yè)資源管理，2019，2（9）：60-66.

[5]范瑋熠，王孝安.樹木年輪寬度與氣候因子的關(guān)系研究進展[J].西北植物學(xué)報，2004，24（2）：345-351.

[6]常永興，陳振舉，張先亮，等.氣候變暖下大興安嶺落葉松徑向生長對溫度的響應(yīng)[J].植物生態(tài)學(xué)報，2017，41（3）：279-289.

[7]白學(xué)平.興安落葉松徑向生長對氣候響應(yīng)的滯后性研究[D].沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

基金項目：“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目課題“華北落葉松高效培育技術(shù)”（2017YFD0600403）。

作者簡介：丁曉東（1972—），男，河北圍場人，高級工程師，從事林業(yè)工作。? 收稿日期：2021-12-23