亞熱帶杉木人工林單木徑向生長(zhǎng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)

摘 要：【目的】探明杉木徑向生長(zhǎng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)，為杉木人工林經(jīng)營(yíng)管理提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā恳院铣遣娇h、貴州黎平縣、云南馬關(guān)縣、廣西南丹縣4個(gè)研究地杉木人工林為研究對(duì)象，采用樹(shù)干解析法獲取胸徑圓盤(pán)數(shù)據(jù)，建立樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表，分析年表與氣候因子的相關(guān)性，利用Mann-Kendall檢驗(yàn)氣候的突變情況，剖析并驗(yàn)證氣溫突變前后徑向生長(zhǎng)與氣溫和降水之間的關(guān)系?！窘Y(jié)果】1）4個(gè)研究地杉木樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表的統(tǒng)計(jì)參數(shù)具有較豐富的環(huán)境信息，適用于氣候相關(guān)分析；2）4個(gè)研究地杉木徑向生長(zhǎng)均與生長(zhǎng)季（3—10月）的水熱條件密切相關(guān)，但均表現(xiàn)出明顯的“滯后效應(yīng)”；3）4個(gè)研究地均有突變升溫現(xiàn)象。氣溫突變前，各研究地年表與溫度都呈顯著正相關(guān)，溫度對(duì)杉木徑向生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，夏季降水與年表呈正相關(guān)，但冬季呈負(fù)相關(guān)；氣溫突變后，杉木生長(zhǎng)受溫度限制，溫度對(duì)杉木的影響由多個(gè)月份呈現(xiàn)正相關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)相關(guān)，對(duì)降水的響應(yīng)也發(fā)生改變，呈顯著正相關(guān)?！窘Y(jié)論】杉木徑向生長(zhǎng)受溫度和降水共同影響，隨著未來(lái)全球氣候變暖加劇，溫度對(duì)杉木徑向生長(zhǎng)的限制將進(jìn)一步增強(qiáng)，從而影響杉木林生產(chǎn)力和固碳能力。

關(guān)鍵詞：杉木；樹(shù)輪寬度年表；氣候響應(yīng)；Mann-Kendall檢驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：S758.62 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-923X（2025）02-0071-11

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“杉木人工林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)與生產(chǎn)力提升技術(shù)”（2022YFD2200501-03）。

Response of individual tree radial growth to climate change in subtropical Cunninghamia lanceolata plantation

KONG Lulu， ZHU Guangyu， LYU Yong

（College of Forestry， Central South University of Forestry Technology， Changsha 410004， Hunan， China）

Abstract：【Objective】To investigate the response of Cunninghamia lanceolata radial growth to climate change and provide scientific basis for the management of Cunninghamia lanceolata plantations.【Method】The study was conducted on Cunninghamia lanceolata plantations in four locations （Chengbu County， Hunan Province； Liping County， Guizhou Province； Maguan County， Yunnan Province； and Nandan County， Guangxi Province）. Tree trunk analysis was used to obtain data from breast height disks. A tree-ring width standard chronology was established， and its correlation with climatic factors was analyzed. The Mann-Kendall test was used to detect climate abrupt changes. The relationship between radial growth and temperature and precipitation before and after the temperature abrupt changes was analyzed and verified.【Result】1） The statistical parameters of the tree-ring width standard chronologies of Cunninghamia lanceolata from the four study locations contained rich environmental information， making them suitable for climate correlation analysis； 2） The radial growth of Cunninghamia lanceolata in all four study locations was closely related to the hydrothermal conditions during the growing season （March to October）， but exhibited a significant “l(fā)ag effect”； 3） Temperature abrupt changes were observed in all four study locations. Before the temperature abrupt changes， the chronologies of all study locations showed a significant positive correlation with temperature， indicating that temperature promoted the radial growth of Cunninghamia lanceolata. Summer precipitation was positively correlated with the chronologies， whereas winter precipitation was negatively correlated. After the temperature abrupt changes， Cunninghamia lanceolata growth was limited by temperature， with the temperature’s influence shifting from a positive to a negative correlation over several months， and the response to precipitation also changed to a significant positive correlation.【Conclusion】The radial growth of Cunninghamia lanceolata is influenced by both temperature and precipitation. With the intensification of global climate warming in the future， the limitation of temperature on the radial growth of Cunninghamia lanceolata will further increase， thereby affecting the productivity and carbon sequestration capacity of Cunninghamia lanceolata forests.

Keywords： Cunninghamia lanceolata； tree ring width chronology； climatic response； Mann-Kendall test

全球氣候變暖導(dǎo)致氣溫上升和降水模式改變，對(duì)樹(shù)木生長(zhǎng)季、水分吸收和利用效率以及光合作用等生理過(guò)程造成影響。樹(shù)木每一年形成的年輪受到多種生態(tài)因素的共同作用[1]。樹(shù)木年輪的寬度、密度和化學(xué)組成等特征受到氣候因素的影響，如溫度、降水和濕度等。因此，年輪可以作為氣候變化的指示器，用來(lái)重建歷史氣候變化[2]。近年來(lái)，不同樹(shù)齡[3-4]和不同樹(shù)種[5-6]的樹(shù)輪生長(zhǎng)對(duì)氣候因子響應(yīng)的研究不斷增加。大多數(shù)研究者選擇在氣候敏感地區(qū)開(kāi)展研究，如秦嶺地區(qū)[7-9]和長(zhǎng)白山地區(qū)[10-12]，也有研究者從海拔梯度變化[13]、坡度朝向[14]等方面分析樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)。研究表明，樹(shù)木徑向生長(zhǎng)主要受溫度的限制[15]。Andreu等[16]和Jacoby等[17]研究發(fā)現(xiàn)，溫度升高會(huì)降低樹(shù)木徑向生長(zhǎng)對(duì)溫度的敏感性；韓金生等[18]研究表明，氣候突變升溫后蒙古櫟Quercus mongolica的徑向生長(zhǎng)主要受溫度限制影響，與侯德樂(lè)[8]對(duì)華山松Pinus armandii、岳偉鵬等[19]對(duì)滇西北大果紅杉Larix potaninii的研究結(jié)果相一致。而賈飛飛等[20]和陳彬杭等[21]研究發(fā)現(xiàn)降水對(duì)油松Pinus tabuliformis和長(zhǎng)白落葉松Larix olgensis徑向生長(zhǎng)的影響更為重要。這些結(jié)果顯示，區(qū)域、樹(shù)種不同的樹(shù)木徑向生長(zhǎng)對(duì)溫度和降水的響應(yīng)有很大的差別。

杉木Cunninghamia lanceolata是我國(guó)主要用材林樹(shù)種之一，耐陰、耐干冷，淺根性，喜排水良好的酸性土壤，廣泛分布于我國(guó)秦嶺-淮河以南的17個(gè)省區(qū)[22]。針對(duì)亞熱帶杉木人工林與氣候因子的研究中，朱安明等[23]發(fā)現(xiàn)溫度是抑制杉木徑向生長(zhǎng)的主要因子，但是在湖南江華和廣西博白地區(qū)的杉木對(duì)溫度響應(yīng)敏感度較小；林小喬等[24]發(fā)現(xiàn)杉木的生長(zhǎng)均受干旱的影響，呈緯度地帶性規(guī)律，低緯度地區(qū)對(duì)干旱事件抵抗力小，恢復(fù)力高。隨著氣候變化的加劇，杉木人工林產(chǎn)量和質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，如何實(shí)現(xiàn)杉木的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)成為林業(yè)生產(chǎn)中急需解決的重大課題[25]。鑒于此，本研究以亞熱帶杉木人工林為對(duì)象，采用樹(shù)輪氣候相關(guān)分析方法，分析杉木徑向生長(zhǎng)與溫度和降水的關(guān)系，揭示氣溫突變前后溫度和降水對(duì)亞熱帶杉木徑向生長(zhǎng)影響的差異，為亞熱帶地區(qū)杉木人工林應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

4個(gè)研究地分別為亞熱帶地區(qū)的湖南城步縣、貴州黎平縣、云南馬關(guān)縣和廣西南丹縣。城步縣南洞林場(chǎng)（CB）位于湖南省邵陽(yáng)市（110°03′27″E，26°15′26″N），地處中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫16.1 ℃，年平均降水量1 218.5 mm，土壤類(lèi)型以紅壤、黃壤和黃棕壤為主。黎平縣花坡林場(chǎng)（LP）位于貴州省黔東南州東南部（108°31′～109°31′E，25°41′～26°08′N(xiāo)），屬中亞熱帶季風(fēng)溫暖濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫16 ℃，年均降水量為1 330 mm，土壤類(lèi)型以紅壤和黃壤為主。馬關(guān)縣金城林場(chǎng)（MG）位于云南省東南部（103°52′～104°39′E，22°42′～23°15′N(xiāo)），屬亞熱帶東部型季風(fēng)氣候，年均氣溫16.9 ℃，年平均降水量1 345 mm，土壤類(lèi)型以黃壤為主。南丹縣山口林場(chǎng)（ND）位于廣西西北部（107°01′～107°54′E，24°42′～25°37′N(xiāo)），亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫17.4℃，年平均降水量1 472.7 mm，土壤類(lèi)型以紅壤和黃壤為主。

1.2 樹(shù)輪數(shù)據(jù)獲取

于2023年在湖南邵陽(yáng)市城步縣南洞林場(chǎng)12塊樣地、貴州黎平縣花坡林場(chǎng)19塊樣地、云南馬關(guān)縣金城林場(chǎng)16塊樣地以及廣西河池市南丹縣山口林場(chǎng)17塊樣地采用典型取樣法進(jìn)行調(diào)查（表1）。設(shè)置20 m×30 m的固定樣地，并對(duì)胸徑≥5 cm的活立木進(jìn)行每木檢尺，在每個(gè)樣地中選取1棵優(yōu)勢(shì)木，每2個(gè)樣地選取1棵平均木作為解析木。將解析木以2 m為截距用切割機(jī)修整成20～30 mm厚的平整圓盤(pán)，將圓盤(pán)帶回實(shí)驗(yàn)室干燥后采用不同粗細(xì)的砂紙逐步打磨拋光，直至樹(shù)芯和圓盤(pán)表面光滑，年輪界限明顯。

1.3 氣象資料來(lái)源

氣候數(shù)據(jù)是根據(jù)Wang等[26]開(kāi)發(fā)的ClimateAP_ v3.10軟件獲取的，數(shù)據(jù)獲取是基于樣地經(jīng)緯度、海拔高度與各個(gè)樣地的杉木生長(zhǎng)時(shí)期（即林分年齡）下載的氣象數(shù)據(jù)。根據(jù)各地區(qū)杉木林分年齡對(duì)應(yīng)的氣象數(shù)據(jù)（表1），計(jì)算出月平均最高溫（Tmax）、月平均氣溫（Tave）、月平均最低溫（Tmin）和降水量（P）。從圖1可以看出，4個(gè)地區(qū)的年內(nèi)氣溫變化趨勢(shì)相似，高溫通常出現(xiàn)在6—8月，而降水主要集中在5—8月，氣候呈現(xiàn)出明顯的年際變化，夏季高溫多雨，冬季溫和干燥，符合典型的亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候特征。從圖2可以看出，CB、LP、MG和ND的年均溫均呈現(xiàn)出小幅上升趨勢(shì)。對(duì)各地年平均氣溫進(jìn)行Mann-Kendall突變檢驗(yàn)，結(jié)果顯示，CB和LP在2019年發(fā)生了突變升溫，而MG和ND分別在2013年和2018年發(fā)生突變升溫（圖3）。

1.4 研究方法

使用掃描儀對(duì)圓盤(pán)進(jìn)行掃描，得到分辨率為600 dpi的年輪圖片。將胸徑（1.3 m）處的圖片，使用精度為0.001 mm的Windendro[27]測(cè)量系統(tǒng)對(duì)年輪寬度進(jìn)行測(cè)量，最后用COFECHA程序[28]對(duì)各地年輪寬度數(shù)據(jù)交叉定年和準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)，將主序列相關(guān)性低的數(shù)據(jù)剔除，保留CB地區(qū)15棵、LP、MG、和ND各地21棵杉木數(shù)據(jù)建立年表。再通過(guò)ARSTAN程序[29]建立了保留群體共有的高頻和低頻變化信息的杉木樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表（圖4）。使用DendroClim 2002軟件探究4個(gè)地區(qū)樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表與區(qū)域內(nèi)溫度和降水之間的相關(guān)關(guān)系[30]，選取了采樣點(diǎn)2022年5月—2023年10月的氣候數(shù)據(jù)，以揭示樹(shù)木在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)氣象因子是否具有“滯后效應(yīng)”。利用Mann-Kendall檢驗(yàn)對(duì)各地的年平均氣溫進(jìn)行突變檢驗(yàn)，得出各個(gè)省區(qū)出現(xiàn)氣溫突變的年份[31]。采用SPSS 27.0軟件中Pearson相關(guān)分析比較升溫突變前后樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表對(duì)溫度和降水之間的響應(yīng)變化。最后，采用Excel 2019和Origin2018軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制作相關(guān)圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表統(tǒng)計(jì)特征

在各地樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表（表2）中，平均敏感度為0.12～0.23，年表中包含著較多的低頻變化信息；標(biāo)準(zhǔn)差為0.15～0.24意味著年表中蘊(yùn)含的氣候信息較為豐富；一階自相關(guān)系數(shù)為0.18～0.62，說(shuō)明上年氣候?qū)Ξ?dāng)年樹(shù)木徑向生長(zhǎng)的影響較大；樹(shù)木間的平均相關(guān)系數(shù)為0.39～0.67，表明年表中各樣本間寬度變化較為同步；樣品總代表性值為0.56～0.88，代表性較強(qiáng)；第一主成分解釋方差量分別為25.22%～39.31%，說(shuō)明年表中包含一定的氣候信息，適用于氣候因子的響應(yīng)分析。

2.2 各地年表與氣候要素的相關(guān)分析

樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表相關(guān)分析結(jié)果（圖5）表明，CB年表與上年10月最低溫、當(dāng)年3、7月最高溫和平均溫呈顯著正相關(guān)；與當(dāng)年7月降水量呈顯著負(fù)相關(guān)。LP年表與上年8月、當(dāng)年9月最高溫呈顯著負(fù)相關(guān)，與當(dāng)年5月平均溫呈顯著正相關(guān)；與上年1月降水呈極顯著負(fù)相關(guān)，和當(dāng)年6、8、9月降水量表現(xiàn)出相反效應(yīng)，呈顯著正相關(guān)，其中對(duì)當(dāng)年8月降水量響應(yīng)較高。MG年表與上年7月最高溫和平均溫、上年7、10月最低溫呈顯著負(fù)相關(guān)；和上年11月、當(dāng)年4月最高溫、最低溫和平均溫呈顯著正相關(guān)；與上年12月、當(dāng)年6月降水量呈顯著正相關(guān)，與當(dāng)年2月降水量呈顯著負(fù)相關(guān)。ND年表與上年7、8月最高溫、上年8、10月平均溫和上年10月最低溫呈顯著正相關(guān)，與上年7月最低溫和平均溫呈極顯著正相關(guān)，與當(dāng)年7月最高溫和平均溫呈顯著負(fù)相關(guān)；與當(dāng)年7、9月降水量呈極顯著正相關(guān)，而在上年5月、當(dāng)年4月降水量呈相反效應(yīng)表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)。

2.3 杉木生長(zhǎng)對(duì)氣溫突變的響應(yīng)

氣溫突變前，從樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表與氣候數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系結(jié)果（圖6）可以看出，CB年表與當(dāng)年3月的最高溫、平均溫響應(yīng)較高，呈極顯著正相關(guān)。LP年表與當(dāng)年1月最高溫、當(dāng)年8月降水量呈顯著正相關(guān)。MG年表與上年11月、當(dāng)年4月最低溫、上年8月降水量呈顯著正相關(guān)；僅與當(dāng)年2月降水量呈極顯著負(fù)相關(guān)。ND年表與上年7月最低溫和平均溫、當(dāng)年9月降水量呈顯著正相關(guān)，其中對(duì)7月最低溫響應(yīng)系數(shù)較高；與上年5月降水量呈顯著負(fù)相關(guān)。

突變升溫后相關(guān)分析結(jié)果（圖7）表明，CB與當(dāng)年1月最低溫呈顯著負(fù)相關(guān)；同時(shí)與上年7月降水量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)。LP突變升溫后年表與氣候響應(yīng)增多，與上年11月最高溫、當(dāng)年2月最低溫、平均溫、當(dāng)年10月降水量表現(xiàn)為正相關(guān)，其中上年11月溫度和當(dāng)年10月降水量響應(yīng)系數(shù)較高，呈極顯著正相關(guān)；與上年9月最低溫則表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)。MG年表與當(dāng)年7月最低溫、8月最高溫、平均溫呈顯著負(fù)相關(guān)；與當(dāng)年8月最低溫呈極顯著負(fù)相關(guān)；其中與上年11月、當(dāng)年6月降水量呈顯著正相關(guān)。ND突變升溫后年表與上年5月、當(dāng)年9月最高溫、上年7月最低溫呈極顯著負(fù)相關(guān)，與上年5月、當(dāng)年9月平均溫呈顯著負(fù)相關(guān)，僅與當(dāng)年1月平均溫呈顯著正相關(guān)。

3 討 論

3.1 杉木徑向生長(zhǎng)對(duì)氣候的響應(yīng)

本研究中，4個(gè)研究區(qū)的杉木徑向生長(zhǎng)均受到生長(zhǎng)季（3—10月）氣溫的顯著影響。CB、LP和MG的年表與當(dāng)年3—5月溫度呈顯著正相關(guān)。杉木冬季休眠后逐漸復(fù)蘇生長(zhǎng)，隨著3月份氣溫上升，較高的溫度加快細(xì)胞分裂和蛋白質(zhì)合成，充足的光照條件可以增加光合產(chǎn)物的合成，提供能量和碳源供應(yīng)，從而促進(jìn)杉木生長(zhǎng)[24]。CB和ND夏季溫度對(duì)杉木徑向生長(zhǎng)促進(jìn)作用明顯，樹(shù)木蒸騰作用和呼吸作用相對(duì)較強(qiáng)，此時(shí)溫度越高，光合作用越強(qiáng)，從而促進(jìn)了杉木生長(zhǎng)，并為下一個(gè)生長(zhǎng)季提供了充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。ND緯度低，溫度相對(duì)較高，而10月處于生長(zhǎng)季末期，樹(shù)木尚未進(jìn)入休眠狀態(tài)，較高的溫度有利于光合產(chǎn)物積累[32]。本研究中，LP、MG和ND地區(qū)夏季高溫對(duì)杉木徑向生長(zhǎng)產(chǎn)生的抑制效應(yīng)有所體現(xiàn)，與許多研究結(jié)果相一致[33-34]。杉木喜溫和濕潤(rùn)氣候，這也解釋了ND與上年7月和當(dāng)年7月氣溫呈現(xiàn)相反效應(yīng)的原因，即溫度較高情況下，降水不足會(huì)抑制樹(shù)木生長(zhǎng)[24，35]。

在降水量方面，不同地方杉木徑向生長(zhǎng)對(duì)降水量的響應(yīng)不盡相同，主要也是集中在生長(zhǎng)季。LP與當(dāng)年1月、MG與當(dāng)年2月、ND與上年5月以及當(dāng)年4月的降水量與年表呈顯著負(fù)相關(guān)。1—2月地表土壤可能會(huì)結(jié)冰或凍結(jié)，水分無(wú)法被樹(shù)木吸收和利用，導(dǎo)致根系無(wú)法獲得足夠的水分和營(yíng)養(yǎng)，從而影響了樹(shù)木的生長(zhǎng)。4—5月份溫度提升，降水量增多（圖1），冰雪融化導(dǎo)致土壤過(guò)于濕潤(rùn)，影響了樹(shù)木根系的通氣和氧氣供應(yīng)，過(guò)多的降水會(huì)使土壤中的養(yǎng)分流失，使得樹(shù)木無(wú)法獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)支持生長(zhǎng)[36]。CB年表與當(dāng)年7月的降水量呈顯著負(fù)相關(guān)。夏季氣溫較高，樹(shù)木為了保持體內(nèi)水分平衡會(huì)進(jìn)行更多的蒸騰作用，而水分缺乏會(huì)限制這種生理過(guò)程，從而影響樹(shù)木的早期生長(zhǎng)[13]。LP、MG和ND（在當(dāng)年6—9月降水量對(duì)徑向生長(zhǎng)的促進(jìn)作用明顯，印證了杉木的生長(zhǎng)季階段，植物正處于生長(zhǎng)的高峰期，林內(nèi)的呼吸作用增強(qiáng)，降水量的增加則有利于植物的光合作用儲(chǔ)存大量的有機(jī)物質(zhì)，從而促進(jìn)生長(zhǎng)[37]。綜上所述，溫度和降水量對(duì)樹(shù)木的徑向生長(zhǎng)有復(fù)雜的交互作用。同時(shí)，研究結(jié)果也顯示出上一年生長(zhǎng)季的養(yǎng)分積累對(duì)杉木下一年的生長(zhǎng)具有重要影響，表現(xiàn)出明顯的生長(zhǎng)“滯后效應(yīng)”[9，38]。

3.2 氣溫突變前后杉木徑向生長(zhǎng)對(duì)氣候的響應(yīng)

以升溫突變?yōu)楣?jié)點(diǎn)，分析升溫前后各地年表對(duì)氣候因子的響應(yīng)變化。突變升溫前，4個(gè)研究地年表與溫度均呈正相關(guān)關(guān)系。LP當(dāng)年1月最高溫、CB當(dāng)年3月最高溫和平均溫、ND上年7月最低溫和平均溫、MG上年11月、當(dāng)年4月最低溫對(duì)杉木徑向生長(zhǎng)均起到促進(jìn)作用。冬季適當(dāng)增溫，提高土壤溫度，促進(jìn)根系的吸收和生長(zhǎng)，加快杉木的細(xì)胞分裂、代謝活動(dòng)從而提高了生產(chǎn)潛力；杉木生長(zhǎng)季，高溫有利于光合作用的進(jìn)行，增加了樹(shù)木吸收二氧化碳并合成養(yǎng)分的速率，從而滿(mǎn)足樹(shù)木生長(zhǎng)的需要；MG處于低緯度地區(qū)，11月通常具有較長(zhǎng)的日照時(shí)間，充足的陽(yáng)光照射有利于光合作用的進(jìn)行，提供了足夠的能量和養(yǎng)分供給，有利于樹(shù)木的生長(zhǎng)和發(fā)育[39]。突變升溫后，僅LP年表與上年11月最高溫、當(dāng)年2月最低溫、平均溫呈顯著正相關(guān)；4個(gè)研究地年表與溫度在生長(zhǎng)季表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系。溫度是誘發(fā)形成層活動(dòng)開(kāi)始的主要因素，氣候突變升溫，杉木在2月提前進(jìn)入生長(zhǎng)季，細(xì)胞生長(zhǎng)量增加；同時(shí)，高溫在一定程度上會(huì)延長(zhǎng)生長(zhǎng)季，杉木在11月仍有光合作用。但是在生長(zhǎng)季階段，高溫會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部代謝活動(dòng)過(guò)度加速或受到抑制，進(jìn)而影響杉木的生長(zhǎng)和發(fā)育[37]。以上結(jié)果表明，突變升溫前，溫度對(duì)杉木徑向生長(zhǎng)促進(jìn)作用明顯，突變升溫后，溫度則限制了樹(shù)木光合作用的能力，從而影響徑向生長(zhǎng)。

在降水量方面，突變升溫前LP、MG和ND杉木徑向生長(zhǎng)受夏季降水量的促進(jìn)作用。夏季溫度較高，充足的降水滿(mǎn)足了植物蒸騰和土壤所需的水分[40]。MG年表與當(dāng)年2月、ND年表與上年5月降水量呈顯著負(fù)相關(guān)。杉木抗寒性差，冬季溫度低，樹(shù)木處于休眠期，過(guò)多的降水改變了土壤溫度和濕度，可能會(huì)干擾樹(shù)木的休眠機(jī)制，導(dǎo)致其提前萌發(fā)，會(huì)被隨后到來(lái)的低溫凍傷。杉木為淺根性樹(shù)種，5月降水多會(huì)導(dǎo)致土壤流失和根系受損，樹(shù)木根系的生長(zhǎng)和吸收能力受到影響，影響樹(shù)木的正常生理活動(dòng)[11]。突變升溫后，CB、LP和MG年表與降水量均呈現(xiàn)出正相關(guān)。以上結(jié)果表明，氣溫突變前，夏季豐沛的降水對(duì)杉木徑向生長(zhǎng)促進(jìn)作用明顯，冬季則是抑制作用；突變升溫后，各地在生長(zhǎng)季階段降水對(duì)杉木生長(zhǎng)均具有促進(jìn)作用。

4 結(jié) 論

4個(gè)地區(qū)樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表中包含豐富的氣候信息，適于樹(shù)輪氣候?qū)W分析。4個(gè)研究地的樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表均與生長(zhǎng)季（3—10月）的溫度和降水表現(xiàn)出顯著相關(guān)性，且各地區(qū)的樹(shù)木生長(zhǎng)均受到溫度和降水的“滯后效應(yīng)”影響。對(duì)各地年均溫進(jìn)行Mann-Kendall氣候突變檢驗(yàn)，各地均發(fā)生了升溫突變。氣溫突變前，溫度是杉木徑向生長(zhǎng)的促進(jìn)因子，夏季降水促進(jìn)杉木徑向生長(zhǎng)，而冬季降水則限制其生長(zhǎng)；氣溫突變后，杉木的生長(zhǎng)季在一定程度上延長(zhǎng)，徑向生長(zhǎng)受溫度的限制增加，降水則對(duì)杉木徑向生長(zhǎng)的促進(jìn)作用明顯。在未來(lái)氣候變化的背景下，通過(guò)氣候模型和氣候預(yù)測(cè)，評(píng)估未來(lái)氣候?qū)ι寄痉植挤秶⑸L(zhǎng)速率和生態(tài)系統(tǒng)功能的潛在影響。

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[本文編校：吳 彬]