大岗山丝栗栲和樟树年轮宽度对气候变化响应研究

摘要

树木年轮作为一种代用的气候资料有着重要的科学意义。我国的气象观测资料时间短，观测点少，对于长期生态学研究很不利，因此为了恢复重建中亚热带江西大岗山地区的历史气象资料，通过野外踏查和试验取样的方法对江西大岗山地区的常绿阔叶树进行筛选，最终选择了这一地区的典型常绿阔叶树种丝栗栲(Castanopsis fargesii) 和樟树(Cinnamomum camphora)为研究对象，通过对丝栗栲和樟树的树木年轮宽度与气候变化响应研究，揭示该地区的气候变化对树木生长的影响，为准确的建立该地区的代用气候资料提供依据。 采用生长锥取样的方法在树高1.3m处沿水平坡方向分别取两个样芯。将取回的样芯经固定、干燥、打磨处理后，使用Lintab5年轮分析仪直接测定年轮宽度，利用COFECHA软件对年轮序列进行检验与分析，通过ARSTAN软件进行生长趋势的去除，并将年轮宽度进行指数化转化，建立树木年表。通过残差年表与多年月平均温度和多年月降水资料进行相关分析和响应分析，建立树木年轮与气候要素的响应关系，并尝试对气候要素进行恢复。 通过对大岗山地区的树木年轮宽度与气候要素间的研究，得到主要结果如下： 1、丝栗栲和樟树的年轮测量序列间都具有较高的同步性，其交叉定年的结果是可靠的。本文试验获得的两个树种的四个年表都具较高的平均敏感度和较低的标准误，经过统计检验，证明本文试验采集的两个树种丝栗栲和樟树的年轮宽度序列的相关系数、信噪比、样本的总体代表性等特征都包含丰富的环境信息，这两个常绿阔叶树种都适合于进行树木年轮气候学研究。 2、通过对丝栗栲和樟树两个树种对单月月平均温度和月降水量的相关性分析可以得出：两个树种的响应关系基本上与相关性分析结果一致。两树种与温度和降水的相关性并不是完全一致，但整体趋势较为一致，均表现为早春和初夏的温度和降水对树木径向生长有较为显著的限制作用，且樟树的响应过程相对复杂。相比而言，温度对樟树的径向生长有明显的限制作用。丝栗栲和樟树与降水量的相关系数较高，且相关关系复杂，主要表现为不仅与当年生长季初期的降水呈显著相关，而且还与上一年生长季末期的降水量有负相关关系。丝栗栲对当年生长季前期的4、5月份的温度和降水分别有正负相关性，而樟树的响应过程比较复杂，不仅对当年4-6月份的温度和降水有较为敏感的响应关系，同时对上一年12月份的降水有较好的响应关系。由于树种本身的生态学特征，树木对温度和降水的响应时间也不同，丝栗栲比樟树整体的时间要提前一个月。樟树对不同季节的温度和降水的响应整体上不高，但是樟树对特定时期的温度和降水都有较好的响应关系。对4～5月的温度呈正相关关系，而与同期的降水呈负相关关系。 通过樟树年轮宽度对温度和降水综合作用的湿润度指数的相关性分析可以看出，湿润度指数对树木生长有较为显著的响应，相关性高的月份仍然集中在生长期内的5、6、8、9四个月。樟树年表与不同月份的湿润度的相关性比单独月份的温度或降水要偏高，说明气候要素综合作用结果更大一些。 3、树木年轮学的研究主要是从植物理学的角度来进行讨论与分析。对湿润地区的高温高湿条件下的树木形成宽轮和窄轮的生物学模式进行了初步的探讨，但结果还有待于进一步大量的研究证明。 4、由于本文试验取样林龄偏短，因此只对气候要素进行了简单的恢复。根据相关性分析结果，最终选择5月份和8月份的湿润度指数为研究对象，利用年代较长的樟树年表对其进行恢复。恢复结果表明：恢复结果与观测资料趋势总体上一致，5月份湿润度指数恢复结果要优于8月份的，说明年轮宽度对异常湿润气候年的恢复效果不是很理想。

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论文说明：图表目录

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第一章绪论

1.1引言

1.1.1研究背景

1.1.2研究目的与意义

1.1.3项目来源与经费支持

1.2国内外研究现状及评述

1.2.1树木年代学的发展

1.2.2国内外研究进展

1.2.3我国热带、亚热带地区树木年轮学研究现状

1.3研究目标和研究内容

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

1.3.3技术路线

第二章研究地区概况

2.1自然地理概况

2.1.1地理位置

2.1.2地质、地貌特征

2.1.3土壤状况

2.1.4水文条件

2.2气候条件

2.3植被资源

第三章试验材料与方法

3.1试验材料

3.1.1植物样本选取

3.1.2气象资料的选取

3.2试验方法

3.2.1取样

3.2.2处理与测量

3.2.3交叉定年

3.2.4分析方法

3.3年表相关统计分析量

3.3.1年轮宽度指数

3.3.2平均敏感度

3.3.3样本量的总体代表性

3.3.4信噪比

3.3.5不同树间的平均相关系数

3.3.6样本的一阶自相关

3.3.7年表

第四章结果与分析

4.1年表的建立

4.1.1数据的检验与分析

4.1.2年表的建立

4.2年轮宽度与气候要素关系分析

4.2.1年轮宽度与气候要素的相关性分析

4.2.2年轮宽度对气候要素的响应分析

4.2.3树木年表与湿润指数相关性分析

4.3生物学模式探讨

4.4气象要素的重建

4.4.1气象资料的恢复方法

4.4.2湿润度指数恢复结果

4.4.3验证与分析

4.5小结

第五章结论与讨论

5.1结论

5.2问题与讨论

5.3展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢