摘要 利用樹輪年輪學(xué)的方法對(duì)2個(gè)樹種年輪寬度和氣候變化的響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析，建立了2個(gè)樹種的樹輪寬度差值年表，分析其徑向生長(zhǎng)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(zhǎng)苞冷杉與麗江云杉徑向生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛞蜃?。結(jié)果表明：當(dāng)年1月及5月溫度（負(fù)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(gè)樹種生長(zhǎng)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(zhǎng)。

關(guān)鍵詞 滇西北高原；麗江云杉；長(zhǎng)苞冷杉；年輪寬度；氣候變化

中圖分類號(hào) S718.45;S791 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(xiàng)目 云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目（2024Y596）。

作者簡(jiǎn)介 鄧伯龍（1965—），男，貴州興仁人，高級(jí)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(duì)森林的影響較大，較直接的作用是影響樹木生理過程，每個(gè)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(zhǎng)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(dòng)因素及其與全球變化之間的緊密聯(lián)系［4］。

近年來(lái)，已有學(xué)者利用樹輪資料研究了滇西北樹木徑向生長(zhǎng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)，闡明了高海拔針葉樹種徑向生長(zhǎng)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(zhǎng)苞冷杉（Abies georgei）的生長(zhǎng)主要?dú)夂蛞蜃?，未?lái)氣候變化將有利于高海拔樹種生長(zhǎng)［5］。生長(zhǎng)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(zhǎng)，而生長(zhǎng)季盛期（當(dāng)年6—8月）的高溫會(huì)促進(jìn)該地區(qū)海拔上限長(zhǎng)苞冷杉徑向生長(zhǎng)［6］。石卡雪山海拔上限高山松（Pinus densata）徑向生長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)與氣候因子關(guān)系，對(duì)揭示該地區(qū)影響樹木生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛞蜃泳哂兄匾饬x，同時(shí)也能加強(qiáng)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(hù)與管理。筆者以云南瀘沽湖長(zhǎng)苞冷杉和麗江云杉為研究對(duì)象，選取溫度、降水、帕默爾干旱指數(shù)（PDSI）3個(gè)氣象因子，建立其徑向生長(zhǎng)與3個(gè)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(diǎn)。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(duì)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(shí)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(zhǎng)苞冷杉為我國(guó)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(zhǎng)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(guó)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(diǎn)，其側(cè)根發(fā)達(dá)，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(zhǎng)，群落周圍的環(huán)境溫涼且濕潤(rùn)［9］。

1.2 氣象資料

氣象資料使用距離采樣點(diǎn)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(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)（http：//data.cma.cn），時(shí)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(lái)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(zhǎng)狀況良好、無(wú)明顯蟲蛀、火燒、人為干擾較小的麗江云杉及長(zhǎng)苞冷杉進(jìn)行采樣。利用直徑5.15 mm生長(zhǎng)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(diǎn)的高度差控制在10 m內(nèi)，每株樹均從不同方向收集2個(gè)樣芯，裝入預(yù)先準(zhǔn)備好的吸管內(nèi)進(jìn)行保存和編號(hào)。共采集長(zhǎng)苞冷杉28株樹，56個(gè)樣芯；麗江云杉24株樹，48個(gè)樣芯（表1）。

1.4 年表建立

將所采集的樣本帶回實(shí)驗(yàn)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(jìn)行目視定年操作。用EPSON Scan掃描儀對(duì)樣芯進(jìn)行掃描，得到的年輪圖片用CDendro and CooRecorder ver.7.3軟件11測(cè)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(duì)樣本進(jìn)行交叉定年，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，以篩選出與主序關(guān)系較高的樣本。最終保留52個(gè)長(zhǎng)苞冷杉的樣芯，46個(gè)麗江云杉的樣芯。運(yùn)用ARSTAN采用的負(fù)指數(shù)進(jìn)行擬合，在消除樹木固有的遺傳因素對(duì)其生長(zhǎng)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(jì)特征

2個(gè)樹種的樹木年輪統(tǒng)計(jì)特征見表2，長(zhǎng)苞冷杉的平均敏感度大于麗江云杉，說明長(zhǎng)苞冷杉對(duì)環(huán)境變化更為敏感。另外，長(zhǎng)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(zhǎng)苞冷杉包含的氣候

信息可能更多。2個(gè)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(hào)能夠代表整體特征，同時(shí)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(duì)2個(gè)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(duì)2個(gè)樹種均有影響。另外，當(dāng)年1月最高溫及5月平均溫與長(zhǎng)苞冷杉的徑向生長(zhǎng)均呈顯著負(fù)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(zhǎng)均呈顯著負(fù)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(duì)麗江云杉有促進(jìn)作用，表現(xiàn)在上年9月至上年12月，當(dāng)年3月和5月，長(zhǎng)苞冷杉的徑向生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(fù)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(zhǎng)受干旱脅迫影響。溫度過高而降水不足則會(huì)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(jìn)行，因而高溫抑制樹木的生長(zhǎng)［12］。這與相鄰的老君山長(zhǎng)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(zhǎng)的主要?dú)庀笠蜃?。另外，?dāng)年1月的最高溫對(duì)2個(gè)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗。氣溫升高時(shí)，呼吸作用增強(qiáng)，從而消耗積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，影響樹木的徑向生長(zhǎng)。

上年9—12月的降水量增加有利于麗江云杉的徑向生長(zhǎng)，這是由于生長(zhǎng)季末期降水量的增加，有利于光合作用，從而促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累，進(jìn)而保障來(lái)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(zhǎng)的促進(jìn)因素之一是上一年的降水量。另外，2個(gè)樹種對(duì)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(jìn)一步說明該時(shí)段濕潤(rùn)條件對(duì)樹木生長(zhǎng)的重要性。該時(shí)段較高的降水量可以彌補(bǔ)高溫引起的干旱脅迫效應(yīng)，補(bǔ)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(jìn)行［16］。

研究表明，初春的干旱是限制瀘沽湖長(zhǎng)苞冷杉與麗江云杉生長(zhǎng)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(jìn)2個(gè)樹種的徑向生長(zhǎng)。該研究可為滇西北區(qū)域樹木徑向生長(zhǎng)對(duì)氣候變化響應(yīng)的規(guī)律提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

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