全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 4 期摇 摇 2012 年 2 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
围垦对南汇东滩湿地大型底栖动物的影响 马长安,徐霖林,田摇 伟,等 (1007)…………………………………
基于 ArcView鄄WOE的下辽河平原地下水生态系统健康评价 孙才志,杨摇 磊 (1016)…………………………
京郊典型集约化“农田鄄畜牧冶生产系统氮素流动特征 侯摇 勇,高志岭,马文奇,等 (1028)……………………
不同辐射条件下苹果叶片净光合速率模拟 高照全,冯社章,张显川,等 (1037)…………………………………
藏北高原典型植被样区物候变化及其对气候变化的响应 宋春桥,游松财,柯灵红,等 (1045)…………………
祁连山中段林草交错带土壤水热特征及其对气象要素的响应 唐振兴,何志斌,刘摇 鹄 (1056)………………
祁连山青海云杉林冠生态水文效应及其影响因素 田风霞,赵传燕,冯兆东,等 (1066)…………………………
呼伦贝尔沙地樟子松年轮生长对气候变化的响应 尚建勋,时忠杰,高吉喜,等 (1077)…………………………
结合激光雷达分析上海地区一次连续浮尘天气过程 马井会,顾松强,陈摇 敏,等 (1085)………………………
福建中部近海浮游动物数量分布与水团变化的关系 田丰歌 ,徐兆礼 (1097)…………………………………
香港巨牡蛎和长牡蛎幼虫及稚贝的表型性状 张跃环,王昭萍,闫喜武,等 (1105)………………………………
东海原甲藻与中肋骨条藻的种间竞争特征 李摇 慧,王江涛 (1115)………………………………………………
起始生物量比对 3 种海洋微藻种间竞争的影响 魏摇 杰,赵摇 文,杨为东,等 (1124)……………………………
不同磷条件下塔玛亚历山大藻氮的生态幅 文世勇,宋琍琍,龙摇 华,等 (1133)…………………………………
秦岭天然次生油松林冠层降雨再分配特征及延滞效应 陈书军,陈存根,邹伯才,等 (1142)……………………
伊犁河谷北坡垂直分布格局及其与环境的关系———一种特殊的双峰分布格局
田中平,庄摇 丽,李建贵 (1151)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
濒危种四合木与其近缘种霸王水分关系参数和光合特性的比较 石松利,王迎春,周红兵,等 (1163)…………
干旱胁迫下黄土高原 4 种乡土禾草抗氧化特性 单长卷,韩蕊莲,梁宗锁 (1174)………………………………
施加角担子菌 B6 对连作西瓜土壤微环境和西瓜生长的影响 肖摇 逸,王兴祥,王宏伟,等 (1185)……………
内蒙古典型草原区芨芨草群落适生生境 张翼飞,王摇 炜,梁存柱,等 (1193)……………………………………
盐渍化灌区土壤盐分的时空变异特征及其与地下水埋深的关系 管孝艳,王少丽,高占义,等 (1202)…………
黄土高原水蚀风蚀交错区坡地土壤剖面饱和导水率空间异质性 刘春利,胡摇 伟,贾宏福,等 (1211)…………
松嫩平原玉米带农田土壤氮密度时空格局 张春华,王宗明,居为民,等 (1220)…………………………………
小麦冬性强弱评价体系的建立 王摇 鹏,张春庆,陈化榜,等 (1230)………………………………………………
唐家河自然保护区高山姬鼠和中华姬鼠夏季生境选择的比较 黎运喜,张泽钧,孙宜然,等 (1241)……………
西花蓟马在 6 种蔬菜寄主上的实验种群生命表 曹摇 宇,郅军锐,孔译贤 (1249)………………………………
同位素富集鄄稀释法研究食性转变对鱼类不同组织 N同位素转化率的影响
曾庆飞,谷孝鸿,毛志刚,等 (1257)
……………………………………
……………………………………………………………………………
基于生态网络分析的南京主城区重要生态斑块识别 许文雯,孙摇 翔,朱晓东,等 (1264)………………………
珠三角城市绿地 CO2通量的季节特征 孙春健,王春林,申双和,等 (1273)………………………………………
污染场地地下水渗流场模拟与评价———以柘城县为例 吴以中,朱沁园,刘摇 宁,等 (1283)……………………
专论与综述
湿地退化研究进展 韩大勇,杨永兴,杨摇 杨,等 (1293)……………………………………………………………
绿洲农田氮素积累与淋溶研究述评 杨摇 荣,苏永中,王雪峰 (1308)……………………………………………
问题讨论
抗辐射菌 Deinococcus radiodurans的多样性 屠振力,方俐晶,王家刚 (1318)……………………………………
平茬措施对柠条生理特征及土壤水分的影响 杨永胜,卜崇峰,高国雄 (1327)…………………………………
研究简报
祁连山典型灌丛降雨截留特征 刘章文,陈仁升,宋耀选,等 (1337)………………………………………………
野生鸭儿芹种子休眠特性及破除方法 喻摇 梅,周守标,吴晓艳,等 (1347)………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*348*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄02
封面图说: 遗鸥群飞来———遗鸥意即“遗落之鸥冶(几乎是最后才被发现的新鸥种,因此得名)。 1931 年,瑞典动物学家隆伯格
撰文记述在中国额济纳采到了标本。 1987 年,中国的鸟类学家在鄂尔多斯的 桃力庙获得了一对遗鸥的标本 。 1990
年春夏之交,发现了湖心各岛上大量的遗鸥种群。 近年来的每年夏季,大约全球 90%以上的遗鸥都会 到陕西省神
木县境内的沙漠 淡水湖鄄红碱淖上聚集。 遗鸥———国家一级重点保护、CITES附录一物种。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 4 期
2012 年 2 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 4
Feb. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(40801017, 30700640); 环境保护公益性行业科研专项(200809125, 200909021);林业公益性科研专项
(201004010)
收稿日期:2010鄄11鄄09; 摇 摇 修订日期:2011鄄11鄄18
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: gaojx@ craes. org. cn
DOI: 10郾 5846 / stxb201011091603
尚建勋, 时忠杰, 高吉喜, 徐丽宏,吕世海, 冯朝阳, 王鲁秀. 呼伦贝尔沙地樟子松年轮生长对气候变化的响应. 生态学报,2012,32 (4):
1077鄄1084.
Shang J X, Shi Z J, Gao J X, Xu L H, L譈 S H, Feng C Y, Wang L X. Response of tree鄄ring width of Pinus sylvestris var. mongolica to climate change in
Hulunbuir sand land,China. Acta Ecologica Sinica,2012,32(4):1077鄄1084.
呼伦贝尔沙地樟子松年轮生长对气候变化的响应
尚建勋1, 时忠杰2, 高吉喜3,*, 徐丽宏4,吕世海5, 冯朝阳5, 王鲁秀6
(1. 水利部松辽水利委员会水土保持处, 长春摇 130021; 2. 中国林业科学研究院荒漠化研究所, 北京摇 100091;
3.环境保护部南京环境科学研究所,南京摇 2100421;
4. 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点试验室, 北京摇 100091;
5. 中国环境科学研究院生态所, 北京摇 100012; 6 中国人民大学环境学院, 北京摇 100872)
摘要: 以内蒙古呼伦贝尔地区沙地樟子松为样本,建立了樟子松树木年轮宽度年表,应用相关分析和响应函数分析等年轮气候
学方法,研究了樟子松径向生长对气候变化的响应。 结果表明,樟子松年轮宽度与 4 月和 6—9 月平均温度呈显著负相关关系
(P<0郾 05);与各月降水量多呈正相关关系,特别是与当年 5—8 月的月降水量呈显著正相关关系(P<0郾 05);树轮年表与前一年
10 月至当年 10 月的 PDSI均呈显著正相关关系(P<0郾 05),其中与 5 月份 PDSI的相关性最高。 响应函数分析表明,年表与当年
6—7 月的平均气温、上一年 10 月和当年 5—7 月份的降雨存在显著的相关性,与 5—7 月份 PDSI 存在较显著的正相关性;综合
来看,呼伦贝尔沙地樟子松生长同时受降水和温度的影响,其径向生长与气候因子间的关系属于降水敏感型,为区域降水重建
提供了科学基础。
关键词:呼伦贝尔;沙地樟子松;年轮宽度;气候变化; 响应
Response of tree鄄ring width of Pinus sylvestris var. mongolica to climate change in
Hulunbuir sand land,China
SHANG Jianxun1, SHI Zhongjie2, GAO Jixi3,*, XU Lihong4, L譈 Shihai5, FENG Chaoyang5, WANG Luxiu6
1 Songliao Water Resources Commission, Ministry of Water Resources, Changchun 130021, China
2 Institute of Desertification Studies, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China
3 Nanjing Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Nanjing 2100421, China
4 Key Laboratory of Forest Ecological Environment, Research Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing
100091, China
5 Research Institute of Ecology and Environment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China
6 School of Environment and Natural Resources, Renmin University of China, Beijing 100872, China
Abstract: In order to analyze the response of tree radial growth on the climate change in the semi鄄arid area, the tree鄄ring
width chronology of Pinus sylvestris var. mongolica in Hulunbuir, Inner Mongolia, including the standard chronology
(STD), residual chronology (RES) and autoregressive chronology (ARS), was developed by fitting a negative exponential
in this paper. According to the analysis on statistical characteristics, STD chronology showed quite well correlation between
samples of different trees (correlation coefficient between trees, namely r = 0郾 520, P <0郾 01), indicating good consistency
of variance characteristics of the ring鄄width among different trees, and thus the climate information recorded by those
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sampled trees can be regarded as reliable. The relationship between ring width and climate factors such as monthly mean
precipitation and temperature from the previous October to current October was analyzed by correlation analysis and response
function analysis during the observation period (1952—2008). The results indicate that the tree鄄ring width is negatively
correlated to the monthly mean temperature, and the data shows a significant negative correlation from June to September in
the current year ( P < 0郾 05). The mean temperature, especially the maximum temperature from June to August may
constrain tree growth indirectly due to the enhanced evapotranspiration and decreased availability of soil moisture. The tree鄄
ring width is significantly positively correlated to the monthly precipitation from May to August in the current year (P <
0郾 05), and the highest correlation coefficient is observed between tree鄄ring width and the precipitation of current July ( r=
0郾 394, P<0郾 05). Low total annual precipitation is generally regarded as the main factor to constrain the growth of trees,
indicating a clear physiological sense for the notable positive correlation between tree鄄ring width index and precipitation.
There is no significant correlation between the tree鄄ring width and the precipitation from previous December to current
April, but in general they were positively correlated. The tree鄄ring width chronology is significantly positively correlated
with the Palmer Drought Severity Index ( PDSI ) from last October to current October during 1951—2005, which
comprehensively reflects the effect of available soil moisture, precipitation and temperature, especially during May. The
response function analysis showed that the chronology is significantly correlated with the average temperature from June to
July, the amount of precipitation from May to July of the current year, and that of last October, and positively related to the
PDSI from May to July. These results show that the tree鄄ring width of Pinus sylvestris var. mongolica in Hulunbuir is
affected by the temperature and precipitation in the growing seasons simultaneously, but the effect of precipitation on the
tree radial growth is much greater than that of temperature on the yearly scale. In general, precipitation is a direct limiting
factor to the radial growth of Pinus sylvestris var. mongolica in Hulunbuir area, while the temperature is an indirect limiting
factor. Namely, the radial growth of Pinus sylvestris var. mongolica is more sensitive to precipitation. This study will be
helpful for the precipitation and temperature reconstruction of Hulunbuir region.
Key Words: Hulunbuir; sandy Pinus sylvestris var. mongolica; tree鄄ring width; climate change; response
随着全球变化导致的气候异常事件的频繁发生,气候变化受到广泛关注,树木生长对气候变化的响应是
全球变化研究的重要内容之一。 树木年轮生长主要受树木本身的遗传特性和立地条件、气候条件与病虫害等
外部环境条件的综合作用[1]。 树木年轮资料由于具有定年准确、连续性强、分辨率高等特点,已成为研究全
球气候变化的重要手段之一,并得到了广泛的应用[2鄄4]。 树轮径向生长与气候变化的响应关系国内外已有大
量的研究[5鄄6],我国自 20 世纪 90 年代以来,树轮气候学发展迅速,在许多地区已经开展了树轮气候响应与重
建工作,多集中在长白山[7]、青藏高原[8鄄9]、秦岭[5]、新疆天山和阿尔泰山[10鄄11]、贺兰山[12鄄13]等地,在内蒙古地
区树轮气候响应已有一些研究,梁尔源等[14]重建了浑善达克沙地的变化历史,刘禹等[13]重建了锡林浩特降
水量的变化。 对于樟子松树轮气候响应方面的研究,在大兴安岭北部漠河地区进行过研究[15鄄16],取得了一些
有意义的研究成果。 在全球及区域气候变化的背景下,呼伦贝尔地区树木径向生长对气候要素变化的响应如
何,这在我国东北地区西部森林鄄草原过渡带树木年轮对气候变化的响应研究还鲜见报道。 为此,本研究以内
蒙古呼伦贝尔地区沙地樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)为研究对象,建立了沙地樟子松年轮宽度年表,
分析树木年轮宽度对气候要素变化的响应特征,对于探讨全球气候变化下半干旱沙地森林的响应具有重要意
义,并为下一步利用树木年轮资料进行历史气候重建提供一定的数据基础,对于认识全球气候变化对森林草
原过渡带的影响也具有重要的意义。
1摇 材料与方法
1. 1摇 研究区概况
本研究选取研究区位于内蒙古呼伦贝尔的森林鄄草原交错带上的海拉尔西山森林公园,采样点樟子松基
8701 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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本特征见表 1,该地区属于典型的温带季风气候区,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,年平均温度为-2 益,1 月平
均气温为-25. 8 益,极端最低气温可达-48. 5 益,7 月平均温度为 19. 9 益,极端最高气温可达 36. 7 益;多年平
均降水量约 350 mm,主要集中在 6—8 月,约占全年降雨量的 70% ,年蒸发量 1210 mm左右,为降雨量的 3 倍
多。 樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)是我国最耐寒的松属针叶树种之一,主要分布在沿伊敏河、辉河两
岸的固定沙丘上,该树种为阳性树种,寿命长,适应能力强,耐寒耐旱,在呼伦贝尔地区一般 5 月初开始生长,9
月底停止生长,其土壤为松林沙土,是发育在砂质母质上的幼年土壤,砂质母质为石英粉沙。 研究区的河流水
系属于额尔古纳水系的海拉尔河流域。
表 1摇 研究区采样点概况
Table 1摇 Statistics description for tree鄄ting sampling sites
取样地点
Site
经度
Longitude
纬度
Latitude
海拔 / m
Altitude
平均胸径 / cm
Mean DBH
样芯(树)数
No. of cores (Trees)
西山国家森林公园
Xishan National Forest Park E 119毅42忆 N49毅12忆 515—669 74. 7 53(26)
1. 2摇 年表的建立
按根据国际树木年轮库的标准,用生长锥采集了 26 棵人为干扰及虫害等自然干扰较小的沙地樟子松的
53 个样芯,取样高度离地面约 1. 3 m处,每棵树钻取 2 个样芯。 带回实验室后经过固定、打磨、标记年轮以及
测量轮宽后,对各样芯用骨架示意图[17]进行交叉定年[18],利用 Lintab5 年轮分析仪(Frank Rinn, 德国)测量
样芯年轮宽度,测量精度为 0郾 01 mm,并用 COFECHA[19]程序检查交叉定年和量测结果,最后剔除 4 个由于腐
朽和破碎等原因与主序列的相关性较低且奇异点过多的序列,以保证定年与测量的准确性。
采用 ARSTAN软件建立研究区沙地樟子松年轮宽度指数年表。 通过轮宽的标准化,采用 33 a 为步长的
负指数法剔除与树龄有关的生长趋势(简称去趋势),并对去趋势的序列以双重平均法合成标准年表(STD);
考虑到本采样点分布于具有一定郁闭度的森林公园,树与树之间的竞争可能会导致年轮宽度上的低频变化。
因此,以时间序列的自回归模型在去趋势基础上进行拟合,即再次标准化,对剔除了与树龄相关的生长趋势和
每株树所特有的低频波动的差值序列,以同样方法合成残差年表;并估计取样点树木群体所共有的持续性造
成的生长量,并将这部分生长量加到差值年表上,建立了自回归标准化年表。
摇 图 1摇 研究区内 1951—2008 年月平均温度和月降水量
Fig. 1 摇 Mean monthly temperature and monthly precipitation
during the period of 1951—2008 in the study area
1. 3摇 气象资料与统计分析
气象资料来源于中国气象局科学数据共享服务网
提供的海拉尔气象站(N49毅13忆, 119毅45忆 E;海拔 610郾 2
m)的月平均气温和月降水量序列,资料时间长度为
1951—2008 年,该站多年平均降水量为 349. 3 mm,平
均气温为-1. 3 益,。 图 1 为海拉尔气象站多年月平均
温度和降水分布情况,可以看出降水主要集中于 6—8
月,7 月平均气温最高(19. 9 益)。 考虑到前一年气候
状况对当年树木生长的影响[18,20],所用气候资料的时
间跨度为前一年 10 月至当年 10 月,气候要素主要包括
月平均气温、月均最高温度、月均最低温度、月降水量
等,此外,还采用了研究区内的一个 PDSI(Palmer 干旱
胁迫指数)格点 (51. 25N, 121. 25E)的资料 (1951—
2005 年) [21]。
年表与气候要素之间的响应函数分析用 DendroClim2002 程序计算,并检验其在 0郾 05 水平下的显著性,统
计分析利用 STATISTICA 6. 0 进行。
9701摇 4 期 摇 摇 摇 尚建勋摇 等:呼伦贝尔沙地樟子松年轮生长对气候变化的响应 摇
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2摇 结果与分析
2. 1摇 樟子松年表的基本统计信息
摇 图 2摇 樟子松年轮宽度标准化年表及样本量,黑色粗线为 11a 滑
动平均线
Fig. 2 摇 The tree鄄ring width index of Pinus sylvestris var.
mongolica and its samples,The thick line is a smoothed 11鄄year
moving average spline of tree鄄ring index
图 2 为沙地樟子松标准化年表及其样本量图,年表
的统计量特征可以反映树木生长的一些基本特征以及
树轮年表所含不同频率信息量的多少(表 2)。 对樟子
松年表统计特征及共同区间分析表明,STD年表各样本
间具有较好的相关性 (树间相关系数 r = 0郾 520, P <
0郾 01),表明不同树间样芯之间的轮宽变化有很好的一
致性。 一阶自相关系数为 0郾 4077, 说明树木前一年的
生长状况对当年生长有一定的影响[18],平均敏感度为
0郾 2636,反映树木生长对地区环境变化比较敏感;年表
的样本总代表性(EPS)为 0郾 973,远大于 0郾 85 的可接受
水平[22],表明该年表能反映的理论年表的程度很高。
加之本研究区樟子松年表中信噪比(SNR= 35. 808)、第
一主成分所解释的方差量(54. 44% )都比较高,这说明
本研究中采集的样本量所含的信号能代表总体特征。
以上年表各种统计特征表明了样本之间的树轮宽度变
化有很好的一致性, 记录了可靠区域气候信息,所以本研究中的樟子松树轮宽度资料适于进行年轮气候学
分析。
表 2摇 樟子松年轮宽度标准年表和差值年表统计量
Table 2摇 STD and RES statistics of tree鄄ring width index of Pinus sylvestris var. mongolica
基本统计量 Basic statistics 标准年表 STD 残差年表 RES
样本量 /树 Samples / trees 44 / 26
树间平均相关系数 Mean correlation between trees 0郾 520 0郾 566
一阶自相关 Autocorrelation order 1 0郾 4077 0郾 0676
平均敏感度 Mean sensitivity 0郾 2636 0郾 3038
平均年轮宽度 Mean tree鄄ring width 0郾 9853 0郾 9934
标准差 Standard deviation 0郾 2751 0郾 2502
信噪比 Signal鄄to鄄noise ratio 35. 808 43. 076
样本对总体的代表性 Expressing population signal 0郾 973 0郾 977
第一特征向量百分比 Variance in first eigenvector 54. 44% 58. 48%
共同区间段平均 Chronology common interval mean 0郾 982 0郾 988
摇 摇 共同区间段是指 1876—2008 年
2. 2摇 树木径向生长对气温和降水的响应
树木生长与气候要素变化的关系是利用树木年轮进行气候研究的基础, 主要是通过相关分析和响应函
数分析的方法进行,分析过程通过 DendroClim2002 软件来实现[23]。 研究时段为有器测资料以来的年代
(1951—2008 年)。 分析结果表明(图 3 —图 4),树木径向生长与月均气温呈多负相关关系,特别是与当年 4
月和 6—9 月的平均温度呈显著的负相关关系(P<0郾 05),与 2、3 月和 10 月的平均气温呈较显著的相关关系
(P<0郾 1) (图 3)。
与树木径向生长对温度的响应特征相比,年表与降水量的响应关系明显增强。 树木径向生长与各月降水
量多呈正相关关系,特别是与当年 5—8 月的月降水量呈显著相关(P<0郾 05)关系,前一年 10 月至当年 4 月的
降水量与年轮宽度的相关性均不显著,但多呈正相关关系(图 3)。
由于进行响应函数分析时,已经排除了不同月份气候资料之间可能存在的相关关系对分析结果的影响,
0801 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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从沙地樟子松标准化年表与气候因子的响应函数分析表明,年表与当年 6—7 月的平均气温、上一年 10 月和
当年 5—7 月份的降雨存在显著的相关关系(图 4)。
从相关和响应函数分析结果看, 呼伦贝尔沙地樟子松树木径向生长主要受降水的制约,即对降水的响应
大于对温度的响应, 并且采样点处于干旱半干旱气候过渡的地区, 这也符合当地情况。
图 3摇 樟子松年表与温度和降水的相关分析
摇 Fig. 3 摇 Correlation analysis of Pinus sylvestris var. mongolica
standard chronology with temperature and precipitation in
Hulunbuir sandy land
虚线表示相关分析显著性水平线(P<0郾 05),“―冶代表前一年
图 4摇 沙地樟子松标准年表与气候因子响应函数分析
摇 Fig. 4 摇 Response function analyses of Pinus sylvestris var.
mongolica standard chronology with local monthly climate
variables in Hulunbuir sandy land
“―冶代表前一年,虚线代表气候因子对年轮指数的影响显著水平
线(P<0郾 05)
2. 3摇 树木径向生长对 PDSI的响应
PDSI指数不仅考虑了月平均温度、降水量与可提供的土壤水分含量的综合影响,能确定干旱的起止时间
与严重程度,在干旱评估分析和干旱监测中受到广泛应用,是降水、温度和土壤水分的综合指标[14]。 标准化
年表与 PDSI的相关分析表明(图 5),年表与前一年 10 月至当年 10 月的 PDSI 均呈显著正相关关系(1951—
2005)(P<0郾 05),其中与 5 月份 PDSI的相关性最高,相关系数达到 0郾 632(图 5)。 响应函数分析表明,年表与
5—7 月份 PDSI之间存在较显著的正相关关系(P<0郾 1) (图 5)。
图 5摇 樟子松年表与 PDSI的相关与响应函数分析
摇 Fig. 5 摇 Correlation and response function analyses of Pinus
sylvestris var. mongolica standard chronology with PDSI in
Hulunbuir sandy land
3摇 讨论与结论
作为影响树木生长的重要气候因子,温度和降水一
直被认为是树木生长的主要限制因子。 本研究发现,沙
地樟子松树轮宽度与当年 5—8 月的降水量相关显著
(P<0郾 05),但与上年 10 月至当年 4 月的降水量相关性
均不显著,但多呈正相关关系,即降水量多有利于树木
生长。 高尚玉等[24]研究发现,腾格里沙漠南缘油松径
向生长与生长季降水量呈正反馈关系,梁尔源等[14]研
究发现内蒙古浑善达克沙地油松和白扦树轮宽度生长
主要受当年 2—3 月和 6—7 月降水量的影响;杨银科
等[25]发现祁连山青海云杉树轮径向生长主要受当年
5—7 月降水量的影响,张寒松等[26]在中国长白山研究发现,树木径向生长主要受 8—9 月降水量的影响。 陆
小明[27]发现, 当年 1 月、6 月和前一年 12 月的降水量是大兴安岭新林地区樟子松径向生长的主要限制因子。
对于呼伦贝尔地区来说,樟子松的生长一般从 5 月开始,至 9 月未结束,其中 5—8 月为主要生长期。 春季是
树木开始生长的季节,春季降水多,则树木细胞分裂快,细胞数量多且体积大,有利于形成较宽的年轮,反之则
制约树轮径向生长,本研究中 5 月份降水量的增加显著影响着树木的径向生长就是例证。 研究区属于半干旱
地区,其年降水量约为 350 mm,其中 5—8 月降水量约为年降水量的 74. 8% ,而这一时期也正是樟子松树轮径
向生长最主要的时期,这个时期日照充足,树木生长所需的热量条件得到满足,降水量的多寡就成为制约树木
1801摇 4 期 摇 摇 摇 尚建勋摇 等:呼伦贝尔沙地樟子松年轮生长对气候变化的响应 摇
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的生长的主要因子,可见树轮宽度指数与降水量显著正相关具有明确的生理学意义。 此外,上一年如果降水
充足,树体内储存的养分就多,能够为下一年的生长提供营养条件;而 10 月到翌年 4 月的降水主要以固态降
水为主,春季融化后进入土壤贮存,为接下来 5—9 月生长期的生长提供贮备。
摇 图 6摇 月平均最高气温和最低气温与树木径向生长的相关性
Fig. 6 摇 Correlation analysis of standard chronology with the
monthly mean maximum temperature
“―冶代表前一年,虚线代表气候因子对年轮指数的影响显著水平
线(P<0郾 05)
树轮宽度与生长季前期和生长季的月平均气温、月
均最高气温和月均最低气温均呈负相关,特别是月均最
高气温的升高不利于树木径向生长(图 6),这与 Knenk
等[28]和 Rolland[29]人的研究一致,他们认为,高温使土
壤含水量减少,如降水量不能满足树木的蒸腾作用,树
木只能动用体内储存的水,因而影响了翌年的生长,而
生长季前期 1—4 月的树木生长与气温变化成负相关,
这与吴祥定等[30]在吉林长白山区的研究结果相似,他
们发现树轮宽度指数与前一年 10 月到当年 4 月的气温
均呈负相关,并认为这种响应关系主要是由于树木的生
理过程所决定的。 樟子松耐寒抗旱, 但对高温的忍耐
力偏低[31],至 6、7 月时,温度升高致使蒸腾作用加强,
导致树木生理干旱,反而会限制树木生长。 朱西德
等[32]在青海柴达木东北缘的研究也表明,在降雨量稀少的地区,夏季过高的温度会抑制树木的增长。 王晓春
等[15]在大兴安岭北部的漠河研究了樟子松树轮径向生长与气候要素的响应关系发现,年轮宽度与当年 6 月
气温和前一年 10 月气温呈显著负相关关系,王丽丽等[16]分析漠河樟子松年轮宽度与气候因子的关系时也发
现, 樟子松早材宽度与当年 6 月气温呈显著负相关,同时与当年 8 月气温显著正相关。 王亚军等[33]发现,中
国西北宁夏的油松树木年轮宽度与多数月份的气温呈负相关关系,特别是与 5 月、7 月和 8 月气温呈显著负
相关关系。 梁尔源等[14]研究也发现,内蒙古浑善达克沙地油松和白扦树轮宽度与 5—7 月气温呈显著负相关
关系,本研究与以上研究结果研究基本一致,此外,田沁花等[34]对伏牛山油松树轮宽度指数与平均最高气温
的响应分析表明,年表与前一年 12 月至当年 9 月的平均最高气温均呈负相关性,特别是与 5—7 月平均最高
气温呈显著负相关性,陈振举等[35]研究辽宁千山油松年轮宽度与温度的关系是也发现,年轮宽度指数与 4—8
月的平均最高气温呈负相关关系,特别是与 6 月份的平均最高气温显著的负相关关系。 可见研究区高温,特
别是月均最高气温条件下,植物蒸腾和土壤水分蒸发速度加快,温度越高越不利于地表水分的保持,土壤有效
湿度降低,可能加剧本已存在的水分胁迫,从而限制树木的生长。
土壤水分亏缺是呼伦贝尔沙地树木生长的最突出的限制因子,而土壤水分又受到降水量的多少、土壤水
分蒸发、树木蒸腾作用的强弱以及土壤基质理化特性等的综合影响[14]。 樟子松核心分布区位于我国大兴安
岭北部地区,年降雨量在 400—600 mm以上,本研究区平均 350 mm 的年降水量无法满足树木生长的对水分
的需求,这是降水量增加能够促进树木径向生长的原因,而樟子松树木径向生长与生长季温度之间的显著负
相关关系的存在,也进一步揭示了高温可通过土壤水分的蒸发和植物蒸腾作用而间接限制树木的生长[36]。
PDSI在一定程度上综合考虑降水量、大气温度和土壤有效水分等因素的综合影响,本研究中发现,年表与前
一年 10 月至当年 10 月的 PDSI均呈显著正相关性,而响应函数分析表明,年表与 5—7 月份 PDSI之间存在较
显著的正相关关系,这与梁尔源等[14]在内蒙古浑善达克沙地的研究结果一致。
从前一年 10 月至当年 10 月的降水量与平均气温与树轮宽度的关系看,沙地樟子松树木生长同时受温度
和降水的影响,但降水量的影响远远大于平均气温的影响(图 3—图 4),即树木径向生长直接受到降水量的
限制作用,呼伦贝尔沙地樟子松径向生长属降水敏感型。
致谢:感谢中国科学院地理科学与资源研究所邵雪梅研究员在实验、数据处理等过程中的悉心指导,田华、徐
岩在交叉定年和数据处理过程中的大力帮助,以及呼伦贝尔辉河自然保护区对本研究野外采样过程的大力支
2801 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
持与帮助。
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4801 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 4 February,2012(Semimonthly)
CONTENTS
The influence of a reclamation project on the macrobenthos of an East Nanhui tidal flat
MA Changan, XU Linlin, TIAN Wei, et al (1007)
………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Ecological health assessment of groundwater in the lower Liaohe River Plain using an ArcView鄄WOE technique
SUN Caizhi, YANG Lei (1016)
………………………
……………………………………………………………………………………………………
Nitrogen flows in intensive “crop鄄livestock冶 production systems typically for the peri鄄urban area of Beijing
HOU Yong, GAO Zhiling, MA Wenqi, et al (1028)
……………………………
………………………………………………………………………………
The simulation of leaf net photosynthtic rates in different radiation in apple canopy
GAO Zhaoquan,FENG Shezhang, ZHANG Xianchuan, et al (1037)
……………………………………………………
………………………………………………………………
Phenological variation of typical vegetation types in northern Tibet and its response to climate changes
SONG Chunqiao, YOU Songcai, KE Linghong, et al (1045)
………………………………
………………………………………………………………………
Soil moisture and temperature characteristics of forest鄄grassland ecotone in middle Qilian Mountains and the responses to
meteorological factors TANG Zhenxing, HE Zhibin, LIU Hu (1056)………………………………………………………………
Eco鄄hydrological effects of Qinghai spruce (Picea crassifolia) canopy and its influence factors in the Qilian Mountains
TIAN Fengxia, ZHAO Chuanyan, FENG Zhaodong, et al (1066)
………………
…………………………………………………………………
Response of tree鄄ring width of Pinus sylvestris var. mongolica to climate change in Hulunbuir sand land,China
SHANG Jianxun, SHI Zhongjie, GAO Jixi, et al (1077)
………………………
…………………………………………………………………………
Analysis of a dust case using lidar in Shanghai MA Jinghui, GU Songqiang, CHEN Min, et al (1085)………………………………
Relating the distribution of zooplankton abundance in the coastal waters of central Fujian Province to the seasonal variation of
water masses TIAN Fengge, XU Zhaoli (1097)……………………………………………………………………………………
Phenotypic traits of both larvae and juvenile Crasstrea hongkongensis and C. gigas
ZHANG Yuehuan, WANG Zhaoping, YAN Xiwu, et al (1105)
……………………………………………………
……………………………………………………………………
Inter鄄specific competition between Prorocentrum donghaienseand Skeletonema costatum LI Hui, WANG Jiangtao (1115)……………
Effects of initial biomass ratio on the interspecific competition outcome between three marine microalgae species
WEI Jie,ZHAO Wen,YANG Weidong,et al (1124)
……………………
…………………………………………………………………………………
On the ecological amplitude of nitrate of Alexandrium tamarense at different initial phosphate concentrations in laboratory cultures
WEN Shiyong,SONG Lili,LONG Hua,et al (1133)
…
…………………………………………………………………………………
Time lag effects and rainfall redistribution traits of the canopy of natural secondary Pinus tabulaeformis on precipitation in the
Qinling Mountains, China CHEN Shujun, CHEN Cungen, ZOU Bocai, et al (1142)……………………………………………
The vertical distribution of vegetation patterns and its relationship with environment factors at the northern slope of Ili River Valley:
a bimodal distribution pattern TIAN Zhongping, ZHUANG Li, LI Jiangui (1151)………………………………………………
Comparative analysis of water related parameters and photosynthetic characteristics in the endangered plant Tetraena mongolica
Maxim. and the closely related Zygophyllum xanthoxylon (Bunge) Maxim.
SHI Songli, WANG Yingchun, ZHOU Hongbing, et al (1163)
………………………………………………………
……………………………………………………………………
Antioxidant properties of four native grasses in Loess Plateau under drought stress
SHAN Changjuan, HAN Ruilian, LIANG Zongsuo (1174)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………
The effects of the addition of Ceratobasidum stevensii B6 and its growth on the soil microflora at a continuously cropped water鄄
melon (Citrullus lanatus) site in China XIAO Yi, WANG Xingxiang, WANG Hongwei, et al (1185)…………………………
Suitable habitat for the Achnatherum splendens community in typical steppe region of Inner Mongolia
ZHANG Yifei, WANG Wei, LIANG Cunzhu, et al (1193)
…………………………………
…………………………………………………………………………
Spatio鄄temporal variability of soil salinity and its relationship with the depth to groundwater in salinization irrigation district
GUAN Xiaoyan,WANG Shaoli,GAO Zhanyi,et al (1202)
…………
…………………………………………………………………………
Spatial heterogeneity of soil saturated hydraulic conductivity on a slope of the wind鄄water erosion crisscross region on the Loess
Plateau LIU Chunli, HU Wei, JIA Hongfu, et al (1211)…………………………………………………………………………
Spatial and temporal variations of total nitrogen density in agricultural soils of the Songnen Plain Maize Belt
ZHANG Chunhua, WANG Zongming, JU Weimin, et al (1220)
…………………………
…………………………………………………………………
The evaluation system of strength of winterness in wheat WANG Peng, ZHANG Chunqing, CHEN Huabang, et al (1230)…………
A comparison of summer habitats selected by sympatric Apodemus chevrieri and Apodemus draco in Tiangjiahe Nature Reserve,
China LI Yunxi, ZHANG Zejun, SUN Yiran,et al (1241)…………………………………………………………………………
Life tables for experimental populations of Frankliniella occidentalis on 6 vegetable host plants
CAO Yu, ZHI Junrui, KONG Yixian (1249)
………………………………………
………………………………………………………………………………………
Effect of diet switch on turnover rates of tissue nitrogen stable isotopes in fish based on the enrichment鄄dilution approach
ZENG Qingfei, GU Xiaohong,MAO Zhigang,et al (1257)
……………
…………………………………………………………………………
Recognition of important ecological nodes based on ecological networks analysis: A case study of urban district of Nanjing
XU Wenwen, SUN Xiang, ZHU Xiaodong, et al (1264)
…………
……………………………………………………………………………
Seasonal characteristics of CO2 fluxes above urban green space in the Pearl River Delta, China
SUN Chunjian, WANG Chunlin, SHEN Shuanghe, et al (1273)
………………………………………
…………………………………………………………………
Simulation and evaluation of groundwater seepage in contaminated sites:case study of TuoCheng County
WU Yizhong, ZHU Qinyuan, LIU Ning, LU Genfa, DAI Mingzhoet al (1283)
………………………………
……………………………………………………
Review and Monograph
Recent advances in wetland degradation research HAN Dayong, YANG Yongxing, YANG Yang, LI Ke (1293)……………………
A review concerning nitrogen accumulation and leaching in agro鄄ecosystems of oasis
YANG Rong, SU Yongzhong, WANG Xuefeng (1308)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
Discussion
The diversity of the radio鄄resistant bacteria Deinococcus radiodurans TU Zhenli, FANG Lijing, WANG Jiagang (1318)………………
Effect of pruning measure on physiology character and soil waters of Caragana korshinskii
YANG Yongsheng, BU Chongfeng, GAO Guoxiong (1327)
……………………………………………
…………………………………………………………………………
Scientific Note
Characteristics of rainfall interception for four typical shrubs in Qilian Mountain
LIU Zhangwen, CHEN Rensheng, SONG Yaoxuan, et al (1337)
………………………………………………………
…………………………………………………………………
Dormancy break approaches and property of dormant seeds of wild Cryptotaenia japonica
YU Mei, ZHOU Shoubiao, WU Xiaoyan, et al (1347)
………………………………………………
……………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
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生摇 态摇 学摇 报
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第 32 卷摇 第 4 期摇 (2012 年 2 月)
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Vol郾 32摇 No郾 4摇 2012
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