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Tree Ring Response of Scots Pine Provenances to Climate Factors at Maoershan, Northeastern China

帽儿山地区不同种源樟子松树轮对气候因子的响应



全 文 :林业科学研究 2016,29(4):581 586
ForestResearch
  文章编号:10011498(2016)04058106
帽儿山地区不同种源樟子松树轮对气候因子的响应
徐 静,郭滨德,孙洪志
(东北林业大学林学院生态研究中心,黑龙江 哈尔滨 150040)
收稿日期:20151210
基金项目:黑龙江省自然科学基金项目 (C201210)资助
作者简介:徐 静,(1988—),女,硕士研究生,主要研究方向:森林生态学.电话13019706710Email:1063756466@qq.com
 :通讯作者.
摘要:[目的]为了进一步了解不同种源的樟子松在帽儿山地区的生长差异,研究该地区气候因子对樟子松径向生
长的影响,本文建立了来自于阿尔山、高峰、红花尔基、卡伦山、图强罕达盖和金山等7个种源樟子松树轮年表。[方
法]通过年轮-气候响应分析、相关分析、主成分分析,探讨了不同种源樟子松径向生长与气候因子的响应差异。
[结果]表明:7个种源地樟子松树轮年表整体变化趋势基本相似,但局部也有不同之处,除图强种源外,其余6个种
源地樟子松在生长初期年轮宽度呈增加趋势。阿尔山、高峰、红花尔基和卡伦山种源地樟子松径向生长与当年2月
平均温度显著正相关,罕达盖种源地樟子松径向生长与前一年4月平均温度显著正相关;高峰、图强、卡伦山种源地
樟子松径向生长与当年6月降水显著正相关,阿尔山、高峰、金山、卡伦山、红花
      广  °°广西湿× °°
基 48.27 120.00 600.0 -3.40 462.25
罕达盖 47.52 119.42 600.0 -3.30 460.00
阿尔山 47.17 119.95 1026.5 -3.30 425.10
帽儿山 45.33 127.57 300.0 2.80 737.12
图1 尚志市气象站月平均温度和总降水变化
(1953—2014年)
图2 研究区位置以及各种源地对应分布区示意图
1.2 样品采集
2015年4月在帽儿山实验林场樟子松种源地
285
第4期 徐 静,等:帽儿山地区不同种源樟子松树轮对气候因子的响应
实验区进行取样工作。在样地不同种源地带上每个
种源随机选取 20棵樟子松,取样时用内径为 5.3
mm的生长锥在胸高处(1.3m)钻取树芯。将取到
的样芯装入塑料管内,并进行编号。本研究每株树
采集2个年轮样芯,共采集280根年轮样芯。
1.3 年表建立
将年轮样芯带回实验室后,按照 Stokes和 Smi
ley[12]阐述的方法进行预处理,经晾干、固定、打磨
后,在双筒显微镜下用骨架图法进行目视交叉定年。
然后用VELMEX年轮测量仪测量年轮宽度,精度可
达到 0.001mm。测量后的树轮样本序列利用
COFECHA程序对定年和测量结果进行检验,并消除
定年和宽度测量过程中出现的误差,确保年轮的日
历年代准确。对于那些断裂、生长奇异点过多等因
素导致的不合适本研究的样芯予以剔除,最终259
根(表2)样芯用于年表的构建。经过交叉定年的年
轮序列,利用ARSTAN程序[13]中的负指数或线性函
数进行去趋势和标准化,目的是消除树木生长过程
中与年龄增长相关联的生长趋势,以保留更多的低
频变化趋势。采用双权平均法对年轮曲线进行标准
化,并最终建立7种源地樟子松标准年表。
表2 帽儿山地区不同种源地樟子松人工林年轮取样信息
种源 图强 金山 卡伦山 高峰 红花尔基 罕达盖 阿尔山
样芯数量 35 36 37 37 38 38 38
1.4 气象资料与统计分析
气候资料采用黑龙江省气象局设于该地区气象
站,区间为1984—2014年,经检验,气候序列具有较
好的一致性,可以代表研究区气候变化整体趋势(图
1)。研究中主要用温度和降水2项气象指标,由于
树木生长不仅与当年气候条件有关,也受到上一年
气候因子的影响,因此,本研究选择上一年5月到当
年9月共17个月的气象数据与7个种源地樟子松
标准年表进行年轮-气候相关分析。年轮气候相关
分析使用SPSS19.0软件进行,利用 Sigmaplot12.5
和Arcgis10.0进行图表的制作。
2 结果与分析
2.1 不同种源地樟子松年表统计特征
表3为7个种源地樟子松标准年表。对7个种
源地樟子松标准年表统计特征及共同区间分析发
现,7个种源地樟子松标准年表样本总体代表性均
大于或等于 0.85,说明7个种源地樟子松的样本含
较多环境信息,且能充分代表林分的总体特征。7
个种源地樟子松平均敏感度的值均在0.18以上,说
明不同种源樟子松人工林对该地区气候因子变化反
应敏感。7个种源地樟子松标准年表的一阶自相关
系数均在2.90以上,说明上一年树木的生长对当年
生长的影响较大。信噪比反映所包含环境信息的多
少,其值越大,越能很好地记录树木生长环境的变化
情况。以上年表统计特征表明该研究地区的樟子松
年轮资料适合用于树木年轮年代学研究。
由图3可以看出,7个种源地樟子松年表整体
变化趋势基本相似,但局部也有不同之处。除图强
种源外,其余6个种源地樟子松在幼苗初期,表现出
年轮宽度随年龄增加而增加的趋势,这可能是由于
樟子松开始适应帽儿山地区的气候条件,生长加速;
1990年前后樟子松径向生长趋于稳定状态。而在
图强种源中,幼苗初期年轮指数则出现随着年份增
加而降低的趋势,但图强种源最终的变化趋势与其
他6个种源趋于一致。
表3 帽儿山地区不同种源地樟子松人工林标准年表的主要统计特征
特征指标 图强 金山 卡伦山 高峰 红花尔基 罕达盖 阿尔山
平均敏感度 0.19 0.27 0.24 0.21 0.19 0.27 0.25
标准差 0.19 0.27 0.31 0.24 0.23 0.25 0.23
树间相关 0.33 0.38 0.60 0.41 0.33 0.24 0.39
树内相关 0.37 0.36 0.42 0.45 0.29 0.22 0.43
信噪比 0.57 0.60 0.71 0.80 0.54 0.35 0.74
一阶自相关 6.48 4.97 7.12 8.96 4.95 3.00 9.90
样本代表性 0.87 0.87 0.88 0.90 0.85 0.85 0.91
第一特征根解释量/% 51.02 43.42 49.15 50.60 44.83 31.65 48.38
2.2 不同种源地樟子松径向生长与气候因子的
关系
  相关分析表明(图4):阿尔山、高峰、红花尔基
和卡伦山种源地樟子松径向生长与当年2月平均温
度显著正相关(p<0.05),与上一年8月降水显著负
相关(p<0.05);阿尔山种源地樟子松径向生长还与
上一年5月降水显著正相关,与当年8月降水显著
负相关;高峰种源地樟子松径向生长与当年6月降
385
林 业 科 学 研 究 第29卷
图3 帽儿山地区不同种源地樟子松标准年表
水显著正相关,与当年7月降水显著负相关;卡伦山
种源地樟子松径向生长与上一年12月平均温度及
当年6月降水显著正相关;罕达盖种源地樟子松径
向生长与上年4月平均温度显著正相关,与降水的
相关性均没有达到显著性水平;金山和图强种源地
樟子松与温度的相关性均没有达到显著性水平,与
上一年8月降水显著负相关,图强种源地樟子松径
向生长还与当年6月降水显著正相关。
2.3 不同种源地樟子松径向生长的趋同性
7个种源地樟子松标准年表之间表现出较高的
一致性,金山和红花尔基相关最强(0.936),而卡伦
山和阿尔山相关最弱(0.795),但它们的相关都达
到极显著水平(表4)。这表明7个种源地樟子松的
生长具有较强的区域一致性。
主成分分析结果发现第一主成分的贡献率占
91.976%,累计贡献率为91.976%,表明气候因子
影响树木生长的主导因子是一致的,其它的主成分
贡献率都低于10%,说明单个小生境因子的影响相
对较小(表5)。
表4 1984—2014年帽儿山地区不同种源地樟子松
人工林标准年表间的相关系数
种源 图强 金山 卡伦山 高峰 红花尔基 罕达盖
金山 0.946
卡伦山 0.883 0.877
高峰 0.944 0.947 0.880
红花尔基 0.951 0.936 0.920 0.921
罕达盖 0.912 0.930 0.915 0.930 0.926
阿尔山 0.894 0.929 0.795 0.913 0.852 0.824
  注:“,p<0.001”.
表5 帽儿山地区不同种源地樟子松人工林标准
年表的主成分分析(1984—2014年)
主成分 特征值 贡献率/% 累计贡献率/%
Z1 6.438 91.976 91.976
Z2 0.254 3.633 95.609
Z3 0.095 1.364 96.973
Z4 0.091 1.306 98.279
Z5 0.057 0.821 99.100
Z6 0.036 0.509 99.609
Z7 0.027 0.391 100.000
485
第4期 徐 静,等:帽儿山地区不同种源樟子松树轮对气候因子的响应
图4 帽儿山地区不同种源地樟子松人工林年轮指数与月总降水、均温的相关性
3 讨论
树木的径向生长主要受树木本身遗传特性、立
地条件和气候条件等外部环境条件的综合作用[14],
而年轮宽度变化主要取决于当年和生长前期温度、
降水等气候因子的综合影响[15]本研究发现冬季温
度是帽儿山地区不同种源地樟子松径向生长的主要
限制因子,这与郑广宇[16]、刘玉佳[9]等研究结果相
一致,但不同种源樟子松与温度的响应模式出现差
异(图4)。阿尔山、高峰、红花
湿使     湿湿 
基、图强种源樟子松的径向生长与上一年
8月降水显著负相关。
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(责任编辑:彭南轩)
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