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Relationships of Stable Carbon Isotope of Abies faxoniana Tree-Rings to Climate in the Sub-Alpine Forest in Western Sichuan

川西亚高山森林岷江冷杉树轮碳稳定同位素对气候要素的响应


利用四川卧龙亚高山暗针叶林岷江冷杉树木年轮样本资料,建立树轮宽度年表,对比宽度年表,提取树木年轮(简称树轮)碳稳定同位素(δ13C)序列和去趋势序列(DS),研究岷江冷杉树轮碳稳定同位素序列对气候要素的响应关系。结果表明: 岷江冷杉(1904—2009年)树轮碳稳定同位素变化范围为-23.33‰~-26.31‰,平均值为-24.91‰,变异系数为-0.025; 相关分析表明,岷江冷杉δ13C序列(DS)与前一年11月和当年1月的月平均气温显著正相关(P≤0.05),与前一年1月和当年2, 11月的月平均气温极显著正相关(P≤0.01),冬季平均气温对岷江冷杉树轮碳稳定同位素的响应最为敏感,是研究过去环境变化的良好载体, 与当年1月降水量显著正相关(P≤0.05), 与全年的月平均相对湿度相关性不显著(P≥0.05)。

The tree-ring stable isotope technique is an important means to reconstruct climate chronology and to determine tree responses to environmental factors. In this study, the tree-ring samples of Abies faxoniana, collected in 2010 in a sub-alpine forest of Wolong Sichuan, were used to develop the tree-ring width chronology and the stable carbon isotope was extracted based on the standard dendrochronology methods. This new approach can be used to establish the detrend series (DS) of stable carbon isotope of tree rings to eliminate effect of the 13C originated from atmospheric CO2. Results showed that the stable carbon isotope series (1904—2009) varied in a range of-23.33‰—-26.31‰ with the average value of-24.91‰ and the coefficient of variation of-0.025. Correlation analysis revealed that the tree-ring DS values were significantly positively correlated to the mean monthly temperature of the last January, and the February and November of the current year (P ≤0.01), and was also correlated to the mean monthly temperature of the last November and the January of the current year (P ≤0.05). The DS values were positively correlated to the January monthly precipitation of the current year (P ≤0.05), but displayed no significant correlation with monthly relative humidity. The most sensitive variable to influence the DS values was the winter temperature. It is concluded the stable carbon isotope of tree rings would provide crucial information for dendroclimate reconstruction in the warm and humid areas, and rational explanations about responses of tree rings to climate change in the subalpine dark forest in China.


全 文 :第 49 卷 第 7 期
2 0 1 3 年 7 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49,No. 7
Jul.,2 0 1 3
doi:10.11707 / j.1001-7488.20130702
收稿日期: 2013 - 01 - 07; 修回日期: 2013 - 05 - 30。
基金项目: 林业公益行业科研专项(200804001) ;国家自然基金项目(30771712)。
* 徐庆为通讯作者。
川西亚高山森林岷江冷杉树轮碳稳定同位素对
气候要素的响应*
靳 翔1 徐 庆1 刘世荣1 姜春前2
(1.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实验室 北京 100091;
2.中国林业科学研究院林业研究所 北京 100091)
摘 要: 利用四川卧龙亚高山暗针叶林岷江冷杉树木年轮样本资料,建立树轮宽度年表,对比宽度年表,提取树
木年轮(简称树轮)碳稳定同位素( δ13 C)序列和去趋势序列(DS),研究岷江冷杉树轮碳稳定同位素序列对气候要
素的响应关系。结果表明: 岷江冷杉(1904—2009 年)树轮碳稳定同位素变化范围为 - 23. 33‰ ~ - 26. 31‰,平均
值为 - 24. 91‰,变异系数为 - 0. 025; 相关分析表明,岷江冷杉 δ13 C 序列(DS)与前一年 11 月和当年 1 月的月平均
气温显著正相关(P≤0. 05),与前一年 1 月和当年 2,11 月的月平均气温极显著正相关(P≤0. 01),冬季平均气温
对岷江冷杉树轮碳稳定同位素的响应最为敏感,是研究过去环境变化的良好载体,与当年 1 月降水量显著正相关
(P≤0. 05),与全年的月平均相对湿度相关性不显著(P≥0. 05)。
关键词: 岷江冷杉; 树木年轮; 碳稳定同位素; 气候响应; 亚高山森林
中图分类号: S781. 51; S791. 14; S791. 17; Q948. 11 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2013)07 - 0010 - 06
Relationships of Stable Carbon Isotope of Abies faxoniana
Tree-Rings to Climate in the Sub-Alpine Forest in Western Sichuan
Jin Xiang1 Xu Qing1 Liu Shirong1 Jiang Chunqian2
(1 . Key Laboratory of Forest Ecology and Environment of State Forestry Administration Research Institute of Forestry Ecology,
Environment and Protection,CAF Beijing 100091; 2 . Research Institute of Forestry,CAF Beijing 100091)
Abstract: The tree-ring stable isotope technique is an important means to reconstruct climate chronology and to
determine tree responses to environmental factors. In this study,the tree-ring samples of Abies faxoniana,collected in
2010 in a sub-alpine forest of Wolong Sichuan,were used to develop the tree-ring width chronology and the stable carbon
isotope was extracted based on the standard dendrochronology methods. This new approach can be used to establish the
detrend series (DS) of stable carbon isotope of tree rings to eliminate effect of the 13 C originated from atmospheric CO2 .
Results showed that the stable carbon isotope series (1904—2009) varied in a range of - 23. 33‰— - 26. 31‰ with the
average value of - 24. 91‰ and the coefficient of variation of - 0. 025. Correlation analysis revealed that the tree-ring DS
values were significantly positively correlated to the mean monthly temperature of the last January,and the February and
November of the current year (P≤0. 01),and was also correlated to the mean monthly temperature of the last November
and the January of the current year ( P≤ 0. 05 ) . The DS values were positively correlated to the January monthly
precipitation of the current year (P≤0. 05),but displayed no significant correlation with monthly relative humidity. The
most sensitive variable to influence the DS values was the winter temperature. It is concluded the stable carbon isotope of
tree rings would provide crucial information for dendroclimate reconstruction in the warm and humid areas,and rational
explanations about responses of tree rings to climate change in the subalpine dark forest in China.
Key words: Abies faxoniana; tree-ring; stable carbon isotope ( δ13 C); climate response; sub-alpine forest
树轮稳定同位素技术因其信息分辨率高、生理 解释性强、反映环境参数多和精确度高等优点日益
第 7 期 靳 翔等: 川西亚高山森林岷江冷杉树轮碳稳定同位素对气候要素的响应
受到生态学家和气象学家的重视,已应用到古气候、
古环境及大气 CO2 变化等研究中 ( Loader et al.,
2003; 刘禹等,1996; 尚华明等,2010; 冀春雷等,
2010; 刘晓宏等,2010; 赵兴云等,2012)。通过树
轮碳稳定同位素组成的分析可更清楚地了解气候因
子对其同化作用及木材形成过程中 C 传递过程和
途径的影响 ( Roden et al.,2000; Barbour et al.,
2002)。树轮碳稳定同位素研究在国外已有较多报
道(McCarroll et al.,2004; Loader et al.,2003; Lucas
et al.,2011),包括同位素树木年轮气候学的基础理
论、同位素年表建立、同位素测定、取样策略和数据
处理等。树轮碳稳定同位素对气候的响应是一个复
杂的过程,而且不同地区不同树种年轮 δ13 C 对气候
的响应也不同( Farquhar et al.,1982)。在我国,树
轮稳定同位素研究起步较晚(李正华等,1995; 赵
兴云等,2005; 张瑞波等,2012; 商志远等,2013;
尚华明等,2012),发展较快,但运用碳稳定同位素
技术全面和精确地阐明树轮对气候响应的研究较
少,特别是对于中国这样典型的季风气候国家。
众多学者对川西亚高山森林植物对气候的变化
响应进行过研究,主要侧重采用传统的研究方法
(如树轮宽度)分析重建过去气候条件(邵雪梅等,
1999; 秦宁生等,2008; 李宗善等,2010; 喻树龙
等,2012; 靳翔等,2013),而运用碳稳定同位素技
术研究川西卧龙亚高山暗针叶林主要代表树种对气
候响应的文章却未见报道。本研究探讨四川卧龙地
区亚高山森林岷江冷杉( Abies faxoniana)碳稳定同
位素序列与气候因子之间的关系,以加强川西地区
树轮气候学的研究工作,为该地区的古气候信息提
取工作奠定理论基础。
1 研究区概况
卧龙自然保护区系成都平原向青藏高原过渡的
高山深谷地带(102°52—103°25E,30°45—31°25
N),为四川第三大国家级保护区、中国第一个自然
保护资源特别行政区。卧龙自然保护区属青藏高原
气候区的东缘,冬半年(11 月至翌年 4 月)在干冷的
西风急流南支影响下,天气晴朗干燥,在冷气流的进
退过程中,也常形成降雪或雨; 夏半年(5—10 月)
湿润的东南季风顺河而上,遇到高山冷气流而形成
丰富的迎坡降水,因而温暖湿润。该地区年均相对
湿度 80. 3%,冬半年为 75. 5%,夏半年为 84. 8%,全
年无霜期 180 ~ 200 天,年均气温 8. 5 ± 0. 5 ℃,7 月
平均气温 17. 1 ± 0. 8 ℃,1 月平均气温 - 0. 9 ℃,年
均日照 950 h,年降水量 890 ± 100 mm(郑绍伟等,
2006; Xu et al.,2011)。
岷江冷杉是四川卧龙巴郎山亚高山暗针叶林的
优势树种,也是川西亚高山暗针叶林的典型代表植
物,耐荫性强,喜冷湿气候,在排水良好的酸性棕色
灰化土及山地草甸森林土上组成大面积纯林,形成
高山独特的森林景观。其所处林地阴冷、潮湿,枯枝
落叶层处于未分解或半分解状态,厚度不一,盖度
30% ~ 90%,因其林龄和生境不同而有所变化,是山
地寒温带气候条件下发育的显域植被,且是稳定的
森林植物群落。
2 研究方法
2. 1 气候数据来源
1955—2009 年气象数据源自离采样点较近的
都江堰和小金气象站 (国家标准气象台站,经纬度
分别为 103°34E,30°59N 和 102°21E,31°N),由国
家气象局( http: / / cdc. cma. gov. cn /)提供,经检验,
2 站点的气象数据可靠,无明显突变,可被认为代表
了当地自然界的气候变化趋势(图 1)。气候因子包
括月平均温度、月降水量和月平均相对湿度。
图 1 川西地区都江堰和小金气象站月平均温度和
月降雨量(1955—2009 年)
Fig. 1 Mean monthly air temperature and monthly precipitation of
Dujiangyan and Xiaojin meteorological station in western
Sichuan from 1955 to 2009
2. 2 样品采集与预处理
2010 年 7 月在卧龙巴郎山(邛崃山)阴坡亚高
山暗针叶林中采集岷江冷杉树木年轮样本。采样点
海拔 2 750 ~ 3 150 m,是岷江冷杉集中分布区域,树
木受到人类干扰较少。采集树轮时尽量选取径级较
大且龄级较老 (大于 50 年以上) 的优势树木个体
(20 棵树),用生长锥在每棵树的胸径位置(距地面
1. 3 m 处)取 1 ~ 2 芯作为样本。采集到的样芯装入
内径(5. 5 mm)稍大于样芯直径的采样管并编号密
11
林 业 科 学 49 卷
封保存,共采到 30 根样芯。
年轮宽度样品预处理按照 Stokes 等 (1968) 的
方法进行。将样品放置于通风平坦处晾干,然后将
样芯粘在特制的木槽中,用细线将其捆好晾; 将粘
牢的样芯依次用由粗到细(一般 280 ~ 600 目)不同
颗粒的砂纸进行打磨直至样芯在肉眼下能够观察到
相对比较清晰的年轮,使样本达到光、滑、亮,轮界清
晰分明。
样品预处理后,用骨架示意图对其进行交叉定
年(Fritts,1976),使用德国 Frank Rinn 公司研制的
LintabTM-6 年轮分析仪对树木年轮宽度进行逐年测
量(测量精度 0. 001 mm)。结合 TSAP-Win 软件进
行目视定年,利用 COFECHA(Holmes,1983)程序交
叉定年并将测量结果进行质量检验,除去个别与主
序列相关不好且年龄较短的序列,得到岷江冷杉宽
度年表。交叉定年结果显示该树相关系数是
0. 656,说明样点树木对环境的响应较为敏感,适合
建立树轮宽度年表(靳翔等,2013)。
本研究选取 15 根年轮较宽、缺轮较少、敏感
度较高、没有异常且未经宽度预处理的树轮样芯,
利用木板夹对样芯进行固定、打磨,然后对比宽度
年表交叉定年,确定每根样芯准确日历年并做标
记。自外向内依次在显微镜下用手术刀对树轮样
芯逐轮剥离,为防止碳源污染,样品在玻璃垫板上
切割,将相同年份的样品混合为一个样品,为避免
树轮中其他有机碳同位素的影响 ( Loader et al.,
2003),对样品进行研磨和提取综纤维素。在
Flash EA1112 HT 经过高温燃烧后生成 CO2,经纯
化后进入 DELTA V Advantage 同位素质谱仪分析
稳定碳同位素组成。所有样品分析在中国林业科
学研究院国家重点开放实验室完成,碳同位素( δ13
C)测量精度为 0. 1‰。
13C / 12C的同位素比值 δ13 C = (Rsample /Rstandard - 1)
× 1 000‰。式中:R sample为样品中元素的重轻同位
素丰度之比; R standard 为国际通用标准物的重轻同位
素丰度之比。
3 结果与分析
3. 1 树轮碳稳定同位素序列统计特征
自然条件下生长的陆地 C3 植物碳稳定同位素
变化范围为 - 22‰ ~ - 34‰(O’Leary,1988)。川
西亚高山岷江冷杉 (1904—2009)树轮碳稳定同位
素变化范围为 - 23. 33‰ ~ - 26. 31‰,平均值为
- 24. 91‰,方差为 0. 383,变异系数为 - 0. 025,并
表现出较强的一阶自相关,相关系数达到 0. 882。
3. 2 大气 CO2 浓度校正
从岷江冷杉树轮 δ13 C 的时间序列谱(图 2)可
以看出,工业革命(1840 年)后,岷江冷杉树轮 δ13 C
下降趋势比较明显。这种下降趋势正是全球大气
CO2 浓度及其 δ
13 Ca变化在川西亚高山地区树木生
长中的反映。树木生长过程中通过光合作用不断吸
收大气中的二氧化碳,外界大气中的二氧化碳含量
的变化必然会影响到树轮中碳稳定同位素值的变
化。因此利用树木碳稳定同位素的研究方法需要剔
除大气二氧化碳的影响(刘禹等,2002; 范玮熠等,
2004; 尚华明等,2010; Lucas et al.,2011; 张瑞波
等,2012)。
经统计分析检验,该岷江冷杉树轮 δ13 C 序列
与时间呈非线性关系,二次多项式关系优于其他
曲线关系,所以,本研究采用二次多项式拟合与趋
势比率法(刁明霞等,1998 )消除大气 δ13 C a 对树
轮 δ13 C 测定结果的影响。拟合方程为 δ13 C =
- 9. 779 - 3. 952 × 10 - 6Y2 ( r2 = 0. 591,P <
0. 001),式中:δ13 C 代表岷江冷杉树轮 δ13 C 的拟合
序列值;Y 代表年份( a)。
图 2 岷江冷杉树轮 δ13 C 序列
Fig. 2 Tree-ring δ13 C of Abies faxoniana chronology
再利用比值序列 DS( δ13 C 实测值与 δ13 C 拟合
值的比值)消除大气 δ13 Ca对岷江冷杉树轮 δ
13 C 的
影响,得到岷江冷杉树轮 δ13 C 记录的高频变化部分
(图 3)。从图 3 可以看出,消除大气 δ13 Ca影响后的
岷江冷杉树轮 δ13 C 序列变化平稳,无明显变化趋
势,说明用多项式拟合与趋势比率法去除的低频变
化基本上包含了大气 CO2 的 δ
13 Ca对树轮 δ
13 C 年序
列的影响。可见,比值序列(DS)所保留的是由气候
因素变化引起的高频变化的信息。
3. 3 树轮 δ13C 序列与气候因子的关系
由岷江冷杉树轮 δ13 C 序列的自相关系数 0. 882
可知,树轮生长存在较明显的滞后效应,树木生长不
仅与当年的气候因子(温度等)有关,也可能受上年
气象因子的影响,气候因子通过光合作用效率而影
响 δ13 C,δ13 C 可以反映温度、湿度、降水等的变化。
因此选取上年 1—12 月及当年 1—12 月的气候因子
与年表进行相关分析。气候因子包括温度、降水量
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第 7 期 靳 翔等: 川西亚高山森林岷江冷杉树轮碳稳定同位素对气候要素的响应
图 3 用多项式与趋势比率法消除大气 CO2 影响后
的岷江冷杉树轮 δ13 C 序列
Fig. 3 The tree-ring δ13 C of Abies faxoniana chronology
after obviating the influence of atmospheric CO2 by using
polynomial and the Faller’s method
及反映温度和降水量对树木生长综合影响的相对湿
度,研究时段为有器测资料以来的时段 ( 1955—
2009 年)。岷江冷杉树轮 δ13 C 比值序列(DS)与当
年及前一年的各月的平均气温、月降水量及月平均
相对湿度分别求相关,结果见表 2,其中,r - 1和 r0分
别表示树轮 δ13 C 比值序列(DS)与前一年及当年各
气象要素的相关系数。
从表 1 可以看出,岷江冷杉树轮 δ13 C 比值序
列(DS)与当年 1 月月降水量呈显著正相关( P≤
0. 05) ; 岷江冷杉树轮 δ13 C 比值序列(DS)与温度
的相关性比降水量更为显著,与前一年 11 月和当
年 1 月的月平均气温显著正相关(P≤0. 05),与前
一年 1 和当年 2,11 月的平均气温极显著正相关
(P≤0. 01),且有明显滞后效应; 而与全年的月平
均相对湿度相关不显著( P≥0. 05)。这是因为前
一年的 1,11 月和当年 1,2 和 11 月温度有助于岷
江冷杉的径向生长,此时温度逐渐升高,达到了岷
江冷杉最适温度,能更有效地吸收大气中的二氧
化碳,有效促进光合作用,从而加快岷江冷杉的
生长。
为进一步分析岷江冷杉树轮与气候因子的关
系,将岷江冷杉树轮 δ13 C 比值序列 (DS)与季节气
候因子进行相关分析(表 2): 岷江冷杉树轮 δ13 C比
值序列 ( DS ) 与 冬 季 平 均 气 温 极 显 著 正 相 关
(P≤0. 01),表明冬季温度变化对树木早、晚材的生
长影响显著; 岷江冷杉树轮 δ13 C 比值序列(DS)与
四季的降水量和平均相对湿度均呈不显著相
关(P≥0. 05)。
为了更深入地了解各气候因子对树轮碳稳定同
位素的影响程度,提取主要的控制因子,有必要通过
多元回归的方法(Nuerlan,2001)来分析温度、降水
和相对湿度对树轮碳稳定同位素的交互作用,得到
多元 回 归 方 程 如 下: Y = 0. 927 + 0. 005T11 +
0. 004Th 1 + 0. 002T2 ( R = 0. 611,F = 9. 910,P <
0. 001),Y 为岷江冷杉树轮 δ13 C,Th 1 为前一年 1 月
的平均气温 T2 和 T11分别为当年 2 和 11 月的月平
均气温; Y = 0. 973 + 0. 006Tw ( R = 0. 390,F =
9. 355,P < 0. 001 ),Y 为树轮 δ13 C,Tw 为冬季平
均气温。
表 1 岷江冷杉树轮 δ13 C 比值序列(DS)与
气候因子的关系①
Tab. 1 Correlation function analysis between climate
factors and tree-ring δ13 C(DS) chronology of
Abies faxoniana
月份
Month
月平均气温
Mean monthly
air temperature
月降雨量
Monthly
precipitation
月平均相对湿度
Mean monthly
relative humidity
r - 1 r0 r - 1 r0 r - 1 r0
1 0. 425** 0. 289 * 0. 261 0. 295 * 0. 179 0. 203
2 0. 031 0. 352** 0. 039 - 0. 079 0. 031 - 0. 162
3 0. 091 0. 007 - 0. 064 - 0. 033 - 0. 006 0. 002
4 - 0. 081 0. 076 0. 191 0. 044 0. 047 - 0. 115
5 0. 151 0. 131 - 0. 042 - 0. 025 - 0. 105 - 0. 126
6 0. 168 0. 214 0. 154 0. 056 0. 032 0. 054
7 0. 044 - 0. 010 - 0. 231 - 0. 073 - 0. 205 - 0. 033
8 0. 118 0. 071 - 0. 171 - 0. 150 - 0. 174 0. 014
9 - 0. 094 0. 198 - 0. 111 - 0. 109 0. 037 - 0. 101
10 0. 190 0. 234 - 0. 133 - 0. 068 - 0. 186 - 0. 032
11 0. 324 * 0. 427** - 0. 022 0. 027 0. 031 - 0. 015
12 0. 131 0. 152 - 0. 083 - 0. 066 - 0. 103 - 0. 090
① * :P≤0. 05;**:P≤0. 01,下同。Same as below
表 2 岷江冷杉树轮 δ13 C 比值序列(DS)与
季节气候因子的关系
Tab. 2 Correlation function analysis between
season-climate factors and tree-ring δ13 C(DS)
chronology of Abies faxoniana
季节
Season
平均气温
Mean air
temperature
降雨量
Mean
precipitation
平均相对湿度
Mean
relative humidity
秋 Autumm 0. 204 - 0. 142 - 0. 032
冬 Winter 0. 390** 0. 057 - 0. 030
春 Spring 0. 099 - 0. 007 - 0. 111
夏 Summer 0. 135 - 0. 119 0. 012
研究结果表明,前一年 1 月和当年 2,11 月月
平均气温是川西亚高山岷江冷杉树轮碳稳定同位素
分馏的主要控制因子,冬季温度是四川卧龙地区岷
江冷杉树木生长的限制因子。
4 结论与讨论
四川卧龙亚高山暗针叶林岷江冷杉 (1904—
2009 ) 树 轮 碳 稳 定 同 位 素 序 列 变 化 范 围 为
- 23. 33‰ ~ - 26. 31‰,平均值为 - 24. 91‰,变异
系数为 - 0. 025,并表现出较强的一阶自相关,相关
系数达到 0. 882,表明卧龙亚高山岷江冷杉树轮碳
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林 业 科 学 49 卷
稳定同位素在年际变化中较为稳定,对环境变化有
较好的指示作用。
研究结果显示,岷江冷杉 δ13 C 比值序列 (DS)
与冬季平均气温极显著正相关(P≤0. 01),说明冬
季气温是岷江冷杉树木生长的限制因子,是研究过
去环境变化的良好载体。这与钱君龙等 (2001)的
结果一致,且国外也有类似的报道 ( Libby et al.,
1974; Leavitt et al.,1983)。可见,川西亚高山岷江
冷杉树轮 δ13 C 能较好地记录该地区冬季温度变化。
冬季气候寒冷,树木冬眠后,年轮宽度不再增加,就
无法记录冬季气温,树轮 δ13 C 更够比树轮宽度更好
地揭示树木生长与气候变化的关系。
卧龙亚高山暗针叶林岷江冷杉 δ13 C 序列有着
与全球其他地区相一致的下降趋势,去除主要受大
气二氧化碳影响的 δ13 C 比值序列(DS)与前一年 11
月和当年 1 月的月平均气温呈显著正相关( P≤
0. 05),与前一年 1 和当年 2,11 月的月平均气温呈
极显著正相关(P≤0. 01),且有明显滞后效应,这与
欧洲研究得出树轮碳稳定同位素与月平均气温正相
关(McCarroll et al.,2004)的结果基本一致; 与当年
1 月平均降水量呈显著正相关(P≤0. 05),此研究
结果与吕军等 ( 2001 )对天目山柳杉 ( Cryptomeria
fortunei)树轮 δ13 C 与当年 1 月降水量显著正相关
(P≤0. 05)的研究结果相似; 而与全年的月平均相
对湿度无显著相关。由于川西卧龙地区全年降水量
丰富,能满足该地区岷江冷杉树木生长的需要,且岷
江冷杉主要吸收利用浅层地下水,对雨水依赖性较
小(Xu et al.,2011),因此降水不是该树木生长的主
要限制因子 (靳翔等,2013)。大多月份阴雨天频
繁,有效光照时间减少,植物接受的太阳辐射减少,
光合速率较低,导致树轮 δ13 C 较低。所以,温度成
为该地区岷江冷杉 δ13 C 的限制因子。
研究表明川西亚高山暗针叶林树木径向生长主
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,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
山暗针叶林群落的稳定性。本研究为重建树木生长
的历史环境单因子变化趋势提供了可靠的理论依
据,也为树轮碳稳定同位素序列变化趋势与环境关
系分析提供了科学依据。研究结果有效弥补了中国
暖湿地区树轮 δ13 C 稳定同位素研究的不足,为该地
区古气候信息提取奠定了基础。该项研究也为正确
评价气候变化对川西亚高山森林林分生产力、碳储
量和蓄积生长量的影响,及其天然林、次生林植被的
恢复和森林经营管理提供了依据。
参 考 文 献
刁明霞,张 霞,饶良臣 . 1998. 理论统计学 . 北京:中国科学技术
出版社,165 - 170.
范玮熠,王孝安 . 2004. 树木年轮稳定碳同位素与气候变化的关系
研究进展 . 陕西师范大学学报: 自然科学版,32 ( 9 ) : 148 -
151.
冀春雷,徐 庆,靳 翔,等 . 2010. 树木年轮碳氢氧稳定同位素在
全球气候变化研究中的应用 . 林业科学,46(7) : 129 - 135.
靳 翔,徐 庆,刘世荣,等 . 2013. 川西亚高山岷江冷杉和铁杉树
轮对气候因子的响应 . 林业科学,49(1) : 21 - 26.
李正华,刘荣谟,安芷生,等 . 1995. 树木年轮 δ13 C 季节性变化及
其气候意义 .科学通报,40(22) : 2064 - 2067.
李宗善,刘国华,张齐兵,等 . 2010. 利用树木年轮宽度资料重建川
西卧龙地区过去 159 年夏季温度变化 . 植物生态学报,34(6) :
628 - 641.
刘晓宏,刘 禹,徐国保,等 . 2010. 树木年轮稳定同位素分析样品
前处理方法探讨 . 冰川冻土,6(12) : 1242 - 1250.
刘 禹,马利民,蔡秋芳,等 . 2002. 采用树轮稳定碳同位素重建贺
兰山 1890 年以来夏季 ( 6—8 月)气温 . 中国科学: D 辑,32
(8) : 347 - 352.
刘 禹,吴祥定 . 1996. 黄陵树木年轮稳定 C 同位素与气候变化 .
中国科学: D 辑,26(2) : 125 - 130.
吕 军,屠其璞,钱君龙 . 2001. 天目山柳杉树轮 δ13 C 对华东地区
降水序列的重建 . 南京气象学院学报,24(3) : 350 - 355.
钱君龙,吕 军,屠其璞,等 . 2001. 用树轮 α -纤维素 δ13 C 重建天
目山地区近 160 年气候 . 中国科学: D 辑,31(4) : 333 - 341.
秦宁生,时兴合,邵雪梅,等 . 2008. 川西高原树木年轮所指示的平
均最高气温变化 . 高原山地气象研究,28(4) : 18 - 24.
尚华明,刘晓宏,张瑞波,等 . 2012. 用于气候分析的树木年轮稳定
同位素资料获取方法与质量控制 . 沙漠与绿洲气象,6 ( 1 ) :
56 - 61.
尚华明,魏文寿,袁玉江,等 . 2010. 天山北坡东部树轮宽度和稳定
碳同位素的环境响应分析 . 沙漠与绿洲气象,5(10) : 6 - 10.
商志远,王 建,张 文,等 . 2013. 大兴安岭北部樟子松树轮 δ13 C
的高向变化及其树轮宽度的关系 . 应用生态学报,24 ( 1 ) :
1 - 9.
邵雪梅,范金梅 . 1999. 树轮宽资料所指示的川西过去气候变化 .
第四纪研究,1(1) : 81 - 89.
喻树龙,袁玉江,魏文寿,等 . 2012. 川西高原 6—7 月最低气温场
重建研究 . 中国沙漠,32(4) : 1010 - 1016.
张瑞波,袁玉江,魏文涛,等 . 2012. 西伯利亚落叶松树轮稳定碳同
位素对气候的响应 . 干旱区研究,29(2) : 328 - 334.
赵兴云,王 建,钱君龙,等 . 2005. 天目山地区树轮 δ13 C 记录的
300 多年的秋季气候变化 . 山地学报,23 (5) : 540 - 549.
赵兴云,王 建,商志远,等 . 2012. 树轮 δ13 C 值方位分布及年际
变化的普遍性研究———以中国东部亚热带地区为例 . 地理科
学,32(2) : 193 - 198.
郑绍伟,黎燕琼,何 飞,等 . 2006. 卧龙森林生态站林内外主要气
象因子对比分析研究 . 成都大学学报: 自然科学版,25 (3 ) :
210 - 213.
Barbour M M,Walcroft A S,Farquhar G D. 2002. Seasonal variation in
δ13 C and δ18 O of cellulose from growth rings of Pinus radiate.
41
第 7 期 靳 翔等: 川西亚高山森林岷江冷杉树轮碳稳定同位素对气候要素的响应
Plant,Cell and Environment,25(11) : 1483 - 1499.
Farquhar G D,O’Leary M H. 1982. On the relationship between carbon
isotope discrimination and the intercellular carbon dioxide
concentration in leaves. Australian Journal of Plant Physiology,9
(2) : 121 - 137.
Fritts H C. 1976. Tree rings and climate. New York: Academic Press.
Holmes R L. 1983. Computer-assisted quality control in tree-ring dating
and measurement. Tree-Ring Bulletin,43(4) : 69 - 78.
Leavitt S W,Long A. 1983. An atmospheric 13 C / 12 C reconstruction
generated through removal of climate effects from tree ring 13 C / 12 C
measurements. Tellus,35B(2) : 92 - 102.
Libby L M,Pandolfi L J. 1974. Temperature dependence of isotopic
ratios in tree ring. Proceeding of the National Academy of Science,
71(6) : 2482 - 2486.
Loader N J,Robertson I,McCarroll D. 2003. Comparison of stable
carbon isotope ratios in the whole wood,cellulose and lignin of oak
tree-rings. Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,196
(3 /4) : 395 - 407.
Lucas A C,Lindsay B H. 2011. Stable isotopes reveal the contribution of
corticular photosynthesis to growth in branches of Eucalyptus
miniata. Plant Physiology,155(1) : 515 - 523.
McCarroll D,Loader N J. 2004. Stable isotopes in tree rings. Quaternary
Science Reviews,23(7 /8) : 771 - 801.
Nuerlan H. 2001. Hydrological features of rivers in Altai prefecture.
Hydrology,21(4) : 53 - 55.
O’Leary M H. 1988. Carbon isotopes in photosynthesis. BioScience,38
(5) : 328 - 336.
Roden J S,Lin G H,Ehleringer J R. 2000. A mechanistic model for the
interpretation of hydrogen and oxygen isotope ratios in tree-ring
cellulose. Geochimica et Cosmochimica Acta,64(1) : 21 - 35.
Stokes M A,Smiley T I J. 1968. An introduction to tree-ring dating.
Chicago: The University of Chicago Press.
Xu Qing,Li Harbin,Chen Jiquan,et al. 2011. Water use patterns of
three species in subalpine forest,Southwest China: the deuterium
isotope approach. Ecohydrology,4(2) : 236 - 244.
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