川西亚高山岷江冷杉树木年轮对气候要素的响应

摘要

川西亚高山森林是我国气候敏感区，是典型的生态环境脆弱地带，同时又是一个具有世界意义的、典型的、有代表性的自然综合体。亚高山暗针叶林是我国川西亚高山森林的主体部分。树木年轮（简称树轮）碳稳定同位素（δ13C）组成分析具有定年精确、连续性强、分辨率高、对环境变化反应敏感等优点近年来日益受到生态学家的重视，已成为古气候、古环境及大气CO2变化等全球变化研究的重要途径之一。
　　 通过对四川卧龙巴郎山亚高山暗针叶林岷江冷杉（Abiesfaxoniana）树轮（2010年采集）宽度和树轮δ13C进行拟合、去趋势和提取高频序列，运用数学模型、多元统计分析等方法建立其宽度和δ13C与气候要素（温度、降水量和湿度）的关系模型，阐明了岷江冷杉树轮宽度和树轮δ13C组成与气候因子的关系，初步揭示了在全球气候变化背景下，川西亚高山林岷江冷杉树木生长对气候因子变化（气候变暖、降水减少等）的响应方式。主要结论有:
　　 1)卧龙地区1955～2009年，年平均温度为13.71℃，气候倾向率为0.15℃/10a-1(P＜0.05);年降水量波动较大，年降水量895mm，其气候倾斜率为-21.65mm/10a-1(P＜0.05)。55年的气候变化特征表明，气温呈显著上升趋势(P＜0.05)，而降水量有略微下降的趋势，并达到显著水平(P＜0.05)。
　　 2)岷江冷杉树轮宽度序列在不同海拔高度之间存在着差异，年轮宽度随海拔高度的降低而减少，即高海拔(海拔3150m)岷江冷杉树轮宽度指数较高，低海拔(海拔2750m)岷江冷杉树轮宽度指数却较低，其树轮年表的特性随海拔高度的升高而降低，低海拔的年轮年表具有较高的敏感性。整个研究区域中岷江冷杉树轮宽度年表主要与2月平均温度显著正相关(P＜0.05)。
　　 3)岷江冷杉树轮δ13C组成变化范围为-23.33‰～-26.31‰，平均值为-24.91‰，变异系数为-0.011～-0.038，并表现出较强的一阶自相关;岷江冷杉树轮δ13C序列在不同海拔高度之间存在着差异，而在同一海拔高度的变化趋势基本一致，对环境变化有较好的指示作用，表明岷江冷杉树轮δ13C组成在年际变化中较为稳定;在整个研究区域中其树轮δ13C组成主要与前一年1月和当年2、11月月平均温度显著正相关(P＜0.05)，冬季温度是四川卧龙地区岷江冷杉树木生长的主要限制因子。
　　 4)低海拔的岷江冷杉树轮宽度主要与2月月平均温度和上一年7月月平均相对湿度相关性显著(P＜0.05)，冬季温度是该海拔树木生长的主要限制因子;高海拔的岷江冷杉树轮宽度与上一年9月、当年2月和4月月平均温度相关性显著(P＜0.05)，春季温度是该海拔树木生长的主要限制因子;由于中海拔(海拔2950m)的气候条件相对适宜，岷江冷杉树木宽度生长变化不明显。
　　 5)低海拔的岷江冷杉树轮δ13C分馏主要与当年8月月平均相对湿度和当年12月月平均温度相关性显著(P＜0.05);高海拔岷江冷杉树轮δ13C分馏主要与上一年8月月平均相对湿度和当年4月月平均温度相关性显著(P＜0.05);中海拔的岷江冷杉树轮δ13C分馏主要与上一年1、11月月平均温度和当年2、11月月平均温度相关性显著(P＜0.05)，冬季温度是该海拔树木生长的限制因子，且具有明显的“滞后效应”。
　　 川西卧龙亚高山暗针叶林岷江冷杉树木径向生长主要受到气温的制约，从生物学基础上阐明了树木生长与环境的关系，冬季温度的升高，有利于植物生长期的提前，植物生长旺盛，抗旱能力减弱;也证明了建群种岷江冷杉对雨水的依赖很小，这有利于植物生存，且维持了川西亚高山暗针叶林植物群落的稳定性。该研究弥补了我国青藏高原高海拔地区气象台站稀少、观测资料时间短缺，为预测未来气候变化对岷江冷杉树木径向生长变化提供了科学的依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状及评述

1．2．1 树木年轮气候学的基本概念

1．2．2 树轮宽度国内外研究进展

1．2．3 树轮碳稳定同位素国内外研究进展

1．3 研究目标和主要研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 主要研究内容

1．4 技术路线

第二章 研究地区概况和研究方法

2．1 研究地区概况

2．1．1 植物群落特征

2．1．2 土壤特征

2．2 气候特征

2．2．1 气象数据获取及处理

2．2．2 温度的年际变化

2．2．3 降水的年际变化

2．3 研究方法

2．3．1 野外采样

2．3．2 树轮取样

2．3．3 树轮样本宽度预处理及测量

2．3．4 树轮样本纤维素提取及处理

第三章 卧龙地区岷江冷杉树轮宽度对气候因子的响应

3．1 岷江冷杉树轮宽度年表建立及统计特征分析

3．1．1 岷江冷杉树轮宽度年表建立

3．1．2 岷江冷杉树轮宽度年表特征分析

3．2 岷江冷杉树轮STD与气候因子的关系

3．2．1 岷江冷杉树轮STD与月气候因子的相关分析

3．2．2 岷江冷杉树轮STD与季节气候因子的相关分析

3．3 岷江冷杉树轮RES与气候因子的关系

3．3．1 岷江冷杉树轮RES与月气候因子的相关分析

3．3．2 岷江冷杉树轮RES与季节气候因子的相关分析

3．4 小结

第四章 卧龙地区岷江冷杉树轮碳稳定同位素对气候因子的响应

4．1 岷江冷杉树轮碳稳定同位素年表建立

4．1．1 岷江冷杉树轮δ13C年表特征分析

4．1．2 大气CO2浓度校正

4．1．3 岷江冷杉树轮δ13C年表建立

4．2 岷江冷杉树轮碳稳定同位素年表与气候因子的关系

4．2．1 岷江冷杉树轮δ13C年表与月气候因子的相关分析

4．2．2 岷江冷杉树轮δ13C年表与季节气候因子的相关分析

4．3 岷江冷杉树轮年表与气候因子的比较分析

4．3．1 树轮STD、RES和DS与温度的比较分析

4．3．2 树轮STD、RES和DS与水分的比较分析

4．4 小结

第五章 卧龙地区不同海拔岷江冷杉树轮对气候因子的响应

5．1 不同海拔岷江冷杉树轮宽度年表对气候因子的响应

5．1．1 岷江冷杉树轮宽度年表建立

5．1．2 不同海拔岷江冷杉树轮宽度年表特征分析

5．1．3 不同海拔岷江冷杉树轮STD与气候因子的关系

5．1．4 不同海拔岷江冷杉树轮RES与气候因子的关系

5．2 不同海拔岷江冷杉树轮碳稳定同位素年表对气候因子的响应

5．2．1 树轮δ13C年表特征分析

5．2．2 大气CO2浓度校正

5．2．3 树轮δ13C年表建立

5．2．4 不同海拔岷江冷杉树轮δ13C年表与气候因子的关系

5．3 小结

第六章 结论与讨论

6．1 结论

6．2 讨论

6．3 展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢