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全球落叶松属树轮气候学研究进展



全 文 :第32卷 第12期
2013年12月
地 理 科 学 进 展PROGRESS IN GEOGRAPHY
Vol.32, No.12
Dec., 2013
收稿日期:2013-07;修订日期:2013-11.
基金项目:公益性气象行业科研专项项目(GYHY201206014);国家自然科学基金项目(41271120);中国科学院地理科学与资
源研究所“一三五”战略科技计划项目(2012ZD001)。
作者简介:孙宇(1987-),男,黑龙江哈尔滨人,博士研究生,主要研究方向为树轮气候学。E-mail: suny.12b@igsnrr.ac.cn
1760-1770页
1 引言
落叶松属(Larix Miller)系裸子植物亚门松杉纲
松杉目松科落叶松亚科植物,约有18种,其针叶条
形,扁平柔软,球果,种鳞革质,宿存(中国科学院中
国植物志编辑委员会, 1978)。天然林主要分布于
北纬 48°~60°之间的温带山区、寒温带平原以及高
山气候区。因此,落叶松属是一种高纬度高海拔的
树种(《中国落叶松林》编写组, 1992)。不同于常绿
针叶树种,落叶松属每年冬季落叶、每年球果成熟,
并必须在冬季来临之前完成开花、结果和养分的储
备,这种特殊的生理节律使其对气候条件的要求具
有特殊性,而这种气候信息又可以在其年轮上反映
出来。因此,落叶松属是树轮气候学的理想研究对
象,相关学者已在世界各地广泛取样(图 1)。在长
年表研制、响应规律探索,以及北半球气候重建等
研究领域取得了众多成果(Buntgen et al, 2005; Car-
rer et al, 2011; Nicolussi et al, 2009)。
树轮气候学(Dendroclimatology)属于广义上的
树轮生态学(Dendroecology)范畴,是从树轮序列中
获取气候信息的科学(Schweingruber, 1996)。树轮
宽度序列在树轮气候学中的应用历史最久,发展最
为完善(郑永宏等, 2012),在世界很多地区都重建了
长时段气候要素序列(Barclay et al, 1999; Briffa et
al, 1995; Cook et al, 2000; Hughes et al, 1994)。树轮
密度序列中包含了很多从宽度中无法提取到的信
息(Parker et al, 1971),因此从 20世纪 60年代起,欧
美国家学者率先使用树轮密度指标;中国从 20世
纪90年代开始陆续出现树轮密度序列的相关研究
成果,其在树轮气候学研究中的地位逐步提升。
落叶松属主要分布于欧洲、北美洲及亚洲的温
带高山与寒温带、寒带地区(中国科学院中国植物
志编辑委员会, 1978),且不同地区由于地理位置、
生态环境、气候背景等条件的不同,表现出不同的
研究重点和方向。因此,本文主要关注分布于欧
洲、北美洲、亚洲的主要落叶松属树种的树轮宽度、
密度序列在树轮气候学中的应用进展;通过对该属
树种的研究成果进行总结,期望提高人们对落叶松
属的了解和重视,并对未来的研究重点和方向进行
展望。
全球落叶松属树轮气候学研究进展
孙 宇 1,2,王丽丽 1
(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101;2.中国科学院大学,北京 100049)
摘 要:落叶松属常分布于高纬高海拔地区,年际生长节律明显,在全球气候变化重建研究中具有重要的地位。
本文对欧洲、北美、亚洲地区主要的落叶松属树种近年来取得的成果进行了综合分析,以地区为单位,梳理研究思
路,概述研究重点及特色。全球落叶松属研究以对气温敏感性较高的轮宽为主,约占72%;其次是最大晚材密度,
约占16%。其中,尤以欧洲落叶松和西伯利亚落叶松研究成果最多。在各地区中,欧洲的研究成果约占61%,倾
向于大空间尺度多树种综合研究。北美研究常结合特殊的地形条件及生态事件进行,落叶松叶蜂虫害信息的提
取是研究的重点。亚洲地区以西伯利亚落叶松为主,在20世纪90年代就已出现大量的重建成果。中国落叶松属
有10种1变种,但研究相对落后于其他地区,近年来才在一些树种上取得突破,并出现了树轮密度的研究成果,未
来应重点转向空间“场”的研究和多树种综合研究。
关 键 词:树轮气候学;落叶松属;欧洲;北美;亚洲;中国
doi: 10.11820/dlkxjz.2013.12.005
32卷 12期 孙宇等:全球落叶松属树轮气候学研究进展
2 欧洲地区研究进展
从田间试验(Oleksyn et al, 1991),到证实轮宽
与气候因子的协同变化关系(Rolland et al, 1998),
再到阿尔卑斯山区夏季温度的重建(Corona et al,
2010),欧洲落叶松(Larix decidua Mill.)的研究进展
迅速。最初,Oleksyn等(1991)在波兰的两块试验田
中采集了树芯样本,并利用树轮气候学方法研究了
气候因子对欧洲落叶松早材宽度、晚材宽度和年轮
宽度的影响。不过,由于样本采自 1914年建立的
试验田,并不是来自欧洲落叶松的天然分布区,而
且建立起的时间序列长度也有限,所以对于建立长
年表、重建古气候的利用价值并不大;但其工作充
分揭示了落叶松树轮生长与气候之间的关系,这是
后续研究工作得以开展的基础。随后的研究中,也
发现并证实了树轮宽度与气候因子间的协同变化
关系(Rolland et al, 1998)。
对欧洲落叶松的树轮气候学研究兴起于 20世
纪90年代,以发现、讨论树轮生长—气候关系为特
点,而获得突飞猛进的发展是在进入 21世纪之
后。首先,对响应关系的探讨扩展到遥相关(Rol-
land, 2002),并且更加深入的探讨了响应关系的时
间稳定性和树龄稳定性。这方面的代表性人物是
Carrer,他的团队首先指出年龄结构会影响样本质
量,树龄越大,轮宽中的气候信息越多(Carrer et al,
2004);随后发现,树轮生长的限制因子会出现短暂
改变,暗示了与均一性原理相悖的可能性(Carrer et
al, 2006)。因此,如果能对每个样芯进行单独分析,
在某一时间段选择对气候变化响应最好的样芯,随
时调整样本组成,可能会提高对气候要素指示的质
量和可信度(Carrer et al, 2011)。
与此同时,对欧洲落叶松的研究也不仅仅局限
于轮宽序列。Buntgen等(2006)利用欧洲落叶松密
度年表重建了阿尔卑斯山区AD755-2004的夏季温
度;在俄罗斯,Solomina等(2010)研究了欧洲落叶松
的早材宽度和最大密度与气候因子的关系,同样得
到了最大密度对夏季气温响应良好的结果。而将
轮宽与同位素序列结合起来重建古气候,可能具有
更大的稳定性和发展潜力(Hafner et al, 2011)。
在气候变化的背景下,有证据表明北半球高纬
地区很多树木生长对温度的敏感性正在降低,这使
得对温度敏感的树轮宽度和密度序列不能再用来
追踪 20世纪中期开始的温度大幅上升。但是,
Buntgen等(2007, 2008)对近百个欧洲落叶松样点的
响应研究中,并没有发现落叶松存在异常的分异
现象。
阿尔卑斯山区是欧洲落叶松分布范围最广的
地区,也是近年欧洲落叶松研究的重点地区。山区
东侧已建立起从 7109 BC到AD 2002长达 9111年
的超长轮宽年表,该年表已经成为冰川进退、考古
学等环境变化科学领域的研究基准(Nicolussi et al,
2009)。Corona等(2010, 2011)对阿尔卑斯山区西北
部以及几乎整个阿尔卑斯山区都进行了夏季气温
的重建。两个地区研究结果相比,在中世纪气候异
常期的起止时间、小冰期的寒冷程度,以及20世纪
后期的升温幅度上略有不同,表明气候在不同空间
图1 1981-2012年间全球落叶松属树轮采样点分布
Fig.1 Distribution of global tree-ring sampling sites of Larix Miller during 1981-2012
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地 理 科 学 进 展 32卷 12期
尺度上的变化存在差异。但是很少有学者利用欧
洲落叶松重建阿尔卑斯山区水分变化,这或许是因
为欧洲落叶松主要分布于阿尔卑斯山高海拔的树
线附近,而阿尔卑斯山区不同海拔高度的树木对水
分变化有着不同的响应;海拔越高,对干旱的敏感
性越差(Affolter et al, 2010)。
3 北美地区研究进展
落基山脉是北美洲的“脊梁”。在北美地区主
要分布着美加落叶松 (Larix laricina (DuRoi) K.
koch.)和高山落叶松(Larix lyallii Parl.),对这两种落
叶松的研究就是从落基山脉开始的。山脉北段美
加落叶松的年表和山脉南端高山落叶松的年表表
现出相似的变化规律:17世纪末、18世纪末、20世
纪中期轮宽表现为生长释放;17世纪初、18世纪
初、19世纪大部分时间轮宽表现为生长抑制(Luck-
man et al, 1997; Colenutt et al, 1995)。高山落叶松
年表与同地区其他树种相比,往往敏感度更高,自
相关更低,公共方差更大;但是缺轮和窄轮使得各
样点交叉定年很困难,尤其是位于山脊处的样点。
在某些年,一个样点中缺轮率竟然能够达到 77%
(Colenutt et al, 1995),只能通过比较同一地区很多
树种共有的特征轮来解决(Colenutt et al, 1991)。高
山落叶松的轮宽年表和最大晚材密度年表都与夏
季气温显著相关(Colenutt et al, 1991),因此可用于
对夏季气温的重建(Kipfmueller, 2008)。
20世纪 90年代,北美落叶松属研究重点在于
年表的研制和变化分析,并且已经采用最大晚材密
度序列进行响应分析,明显早于其他地区。进入21
世纪后,美洲的落叶松属研究发展显得更为个
性化。
个性化首先体现在能够结合特有的生态问题
开展研究。落叶松叶蜂(Pristiphora erichsonii)是一
种在美洲非常流行、以落叶松为宿主的虫害,常常
引起针叶脱落,降低树木光合作用效率,产生窄轮、
浅轮或断轮(Case et al, 2003; Girardin et al, 2005);
而当极端气候事件发生时,树木年轮也会有相似的
表现,且极端气候也容易引起虫害的爆发;这就使
虫害、树轮和气候三者之间的关系变得较为复杂。
研究者往往要结合同一地区非宿主植物年表以及
虫害记录来将虫害噪声从气候信息中剔除。基于
对加拿大萨斯卡切温省落叶松的研究,Case等
(2003)认为,落叶松叶蜂可能于 19世纪进入当地,
20世纪有着更为严重的侵染,可能是由于升温和水
分胁迫造成。
个性化的另一表现是将原生长于欧亚大陆高
纬度寒冷地区的兴安落叶松引种到美洲,模拟在未
来气候变暖、雨水增多的环境下兴安落叶松的响应
变化(Moore et al, 2007),这是极具创新性的。
最近几年,个性化体现在利用北美特殊的地形
条件开展研究。北美地区东西两侧临海,沿海的高
山森林主要受海洋性气候影响,因雨量丰沛,水分
并不会成为树木生长的限制因子 (Trindade et al,
2011),但是夏季气温却可能影响树木的生长。在
拉布拉多地区,东部的大多数美加落叶松样本与 7
月气温显著相关,而西部样本与 5月、6月和 8月气
温相关性更高,中部样点与 6、7月均温相关性最
好,而且各地区树木生长的最适温度范围开始的时
间是不同的。这种树轮生长—气候关系的梯度变
化诠释了由临海(主要受海洋气候影响)到内陆(受
大陆性气候影响)气候对树木生长的不同影响。这
种变化梯度发生在从沿海到内陆大约330 km的宽
度范围内(Nishimura et al, 2011)。
4 亚洲地区研究进展
亚洲地区除中国以外,主要分布有 5种落叶
松:兴安落叶松(Larix gmelini (Rupr.) Rupr.)、千岛落
叶松 (Larix kurilensis Mayr)、日本落叶松 (Larix
kaempferi (Lamb.) Carr.)、西藏红杉 (Larix griffithi-
ana (Lindl. et Gord.) Hort. et Carr.)和西伯利亚落叶
松(Larix sibirica Ledeb.)。在这 5种落叶松中,对兴
安落叶松和千岛落叶松的研究开始最早,利用其年
表重建了西伯利亚东北局部地区的温度变化历史,
对于了解小尺度地区过去的长期气候变化,弥补器
测资料的不足,具有重要作用 (Earle et al, 1994;
Gostev et al, 1996)。在喜马拉雅山脉东部的印度境
内生长着西藏红杉,它是喜马拉雅山区唯一的落叶
针叶树,而且树轮非常清晰,早晚材界限明显,轮宽
与5月温度呈正相关关系,研究者据此对当地气候
进行了重建(Chaudhary et al, 1999, 2000)。同期的
研究还指出,兴安落叶松、日本落叶松和西伯利亚
落叶松的细胞大小和晚材细胞壁厚度等微观指标
具有用于重建水分条件变化的潜力(Vaganov et al,
1994; Kirdyanov et al, 2003)。
亚洲的落叶松属研究在20世纪90年代就已经
产生了大量气候重建成果,并且对微观指标也有一
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32卷 12期 孙宇等:全球落叶松属树轮气候学研究进展
定的研究,这远远领先于欧洲和北美。进入 21世
纪以来,相比其他树种,西伯利亚落叶松显示出更
大的研究潜力,无论是对长年表的重建 (Han-
temirov et al, 2002),对霜轮、浅轮的了解 (Han-
temirov et al, 2004; De Grandpre et al, 2011),还是精
确定年在考古学中的应用(Panyushkina et al, 2007;
Baatarbileg et al, 2008),都已经取得了重大突破。
由此,西伯利亚落叶松的主要分布区成为当前研究
的热点。
西伯利亚落叶松主要分布区之一的阿尔泰山东
南部,无冰川区上树线轮宽年表与冰川峡谷区上树
线年表中温度信号强度相当,但冰川峡谷区的年表
却同时捕获了冰川进退的低频信息。因为冰川扩张
时产生的重力风会对树木生长产生不利影响,所以
采集样本时应格外注意(Panyushkina et al, 2005)。
同时,阿尔泰山区使用晚材密度重建的温度结果与
哈萨克斯坦东部结果相似,显示出中亚地区受到共
同的大尺度气候驱动力的作用(Chen F et al, 2012)。
20世纪末期以来,蒙古高原持续显著升温,导
致更加严重的干旱胁迫。水热条件的变化使西伯
利亚落叶松对气候因子的响应发生季节性变化
(De Grandpre et al, 2011)。更为严峻的是,西伯利
亚落叶松年生长量逐渐减少,虫害风险加大
(Dulamsuren et al, 2010, 2011)。由此可见,21世纪
气候持续变暖变干将会严重限制西伯利亚落叶松
的生长,使其林分减少,甚至会威胁到西伯利亚落
叶松在蒙古森林—草原生态区的生存。
5 国内研究进展
在中国,落叶松在针叶林中占有重要地位,是
组成寒温带和高海拔森林的重要建群树种。中国
落叶松不同的种具有强烈的地理替代性(徐化成
等, 1999),各种落叶松互不混交,在不同地区有着
不同树种组成的落叶松林。在中国分布的落叶松
共有 10种 1变种,其中 6个种为中国特有种(应俊
生, 1989)。中国学者在各树种分布区内都进行了
取样(图 2),其中对新疆的西伯利亚落叶松研究最
早,相关成果也最多。
5.1 20世纪晚期的初步研究
20世纪80年代,国内学者在阿尔泰山南坡、天
山东端以及哈密地区对西伯利亚落叶松进行了大
图2 1981-2011年间中国落叶松属树轮采样点分布
Fig. 2 Distribution of tree-ring sampling sites of Larix Miller in China during 1981-2011
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地 理 科 学 进 展 32卷 12期
面积取样,挖掘其年表特征,并对阿勒泰地区的夏
季降水量以及哈密地区的降雪在年轮生长中的作
用进行了分析(李江风等, 1989)。袁玉江等(1994)
指出,天山东端3、6月份降水对该地区西伯利亚落
叶松的生长具有显著的正影响;在过去的 200年
中,春季到初夏共经历了 6个湿润期和 7个干旱期
(王劲松等, 2007)。
20世纪 90年代,国内落叶松属研究以长白落
叶松(Larix olgensis Henry)为主。长白落叶松在长
白山地区的垂直分布幅度很大,其生长对气温变化
较为敏感(吴祥定等, 1996; 陈力等, 2011; 徐倩倩,
2011)。沿着海拔梯度,长白落叶松对当地气候的
响应方式不同(Chen et al, 2011),而接近上树线的区
域比上限和生长最适区更适合树轮气候学分析(邵
雪梅等, 1997)。邵雪梅等(1997)首次在中国长白山
区利用轮宽指数资料重建过去的气候变化。该重
建序列指示了 1830年之前的低温期,并为中国过
去千年地表温度序列的初步重建提供了基础数据
(初子莹等, 2005)。
5.2 21世纪初期的快速发展
进入 21世纪,中国落叶松属树轮气候学蓬勃
发展,多树种的优势使得相关研究呈现百花齐放的
繁荣景象。太白红杉(Larix chinensis Beissn.)与降
水量的关系较为复杂(康永祥等, 2010),但能够很好
的重建秦岭太白山区的温暖指数(戴君虎等, 2003;
于明涛, 2008)。温暖指数是一个类似于活动积温
的环境因子,能够比较精确地反映区域气候的冷暖
变化,但却不能完全替代平均气温等传统气候统计
概念。于是,刘禹等(2009)重建了秦岭中段分水岭
地区 1-7月平均气温,发现 1990年以来升温明显。
兴安落叶松树轮生长受水分的限制作用由东到西
逐渐增强,而温度对径向生长的影响随海拔的升高
而增强,树龄大于150年的老树对气候的响应更加
稳定(Wang et al, 2009)。兴安落叶松轮宽生长对温
度的敏感性更高(徐康, 2011),年轮宽度对生长季开
始前的温度敏感,最大密度与生长季后期7、8月的
最高温显著相关(王丽丽等, 2005)。此外,轮宽在内
蒙古北部地区的温度重建和马鞍山地区的降水重
建等研究中发挥了重要作用(Zhang et al, 2011; 江
善虎等, 2010)。Brauning(2006)利用西藏红杉研究
了小冰期时期西藏南部的冰川进退情况。
在众多树种中,对西伯利亚落叶松的研究仍然
是最为细致的。从年表质量到响应规律,再到气候
要素的重建,在不同分布区都取得了较多成果。一
般高质量的树轮年表平均敏感度较大,标准差较
大,而一阶自相关系数较小(张同文等, 2007a)。对
西伯利亚落叶松年表自相关函数的分析表明,阿勒
泰地区气候对轮宽生长的“滞后影响”比较明显(张
同文等, 2007a; 胡义成等, 2011; 李漠岩等, 2011)。
年表中2~3 a的准周期与气象学上的“准两年脉动”
相吻合,而23 a的准周期则与太阳黑子双周期基本
一致。在年表与该区域的气象要素资料相关较好
的前提下,其周期变化很可能反映了当地气候变化
的周期(张同文等, 2007a)。
森林上限树轮年表的互相关程度较高,而接近
下树线森林边缘的年表互相关也达显著水平,但与
位于森林上限的年表相关性较低 (张同文等,
2007b; 李漠岩等, 2011; 彭剑锋等, 2006)。这说明
森林上、下限对轮宽生长起限制作用的气候因子不
同,森林上限的限制因子主要是气温,而下限的限
制因子主要是降水,具有明确的生理意义(张同文
等, 2007a;李漠岩等, 2011;胡义成等, 2011;尚华明
等, 2010a, 2011)。巴里坤地区冬春季节的不同水
热组合是形成树木年轮宽窄的主要限制因子(彭剑
锋等, 2006);在森林上限,5月的平均气温和降水量
对树木生长影响最大(彭剑锋等, 2005)。哈密八大
石地区温度变化总体趋势是波动上升,与全球增暖
具有某种一致性,森林上限树木生长受生长季最低
温度影响最大(徐国保等, 2009)。
过去 436年阿勒泰地区 6月温度重建结果显
示,1769-1800年温度最低,1663-1685年温度最高
(尚华明等, 2010b);这与阿勒泰西部温度重建序列
的冷暖阶段基本一致(张同文等, 2007b),说明阿勒
泰地区过去几百年的初夏温度变化具有较好的区
域一致性。阿勒泰西部与阿尔泰山中段和东段相
比,较为丰富的降水使这一区域内树木生长较快,
年轮较宽,但树龄偏小。阿勒泰西部年积雪深度≥
0 cm日数最少阶段出现在 1906/1907年至 1920/
1921年,而积雪日数最多阶段出现在 1787/1788年
至 1797/1798年(张同文等, 2010)。在柯姆采样点,
年积雪深度≥0 cm日数是受降水和气温相互制衡、
共同作用的。这种情况可能和柯姆采样点相对较
低的海拔和其所处的坡向有关(张同文等, 2010)。
当宽度年表与当地气候无关时,其灰度年表也许与
气候有较好的相关,这也证明了树轮图像分析系统
的应用潜力(张同文等, 2007b)。
5.3 近年取得的突破
近年来,对位于青藏高原地区的落叶松属树种
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32卷 12期 孙宇等:全球落叶松属树轮气候学研究进展
怒江红杉(Larix speciosa Cheng et Law)、喜马拉雅
红杉(Larix himalaica Cheng et L. K. Fu)、四川红杉
(Larix mastersiana Rehd. et Wils.)、红杉(Larix pota-
ninii Batal.)、大果红杉 (Larix potaninii Batal. var.
macrocarpa Law.)的研究取得了一定的进展。Fan
等(2010)利用怒江红杉轮宽年表重建了 5-8月平均
温度,结果显示冷期主要有 18世纪 30-40年代、19
世纪 10-20年代、20世纪 00-10年代、60-70年代;暖
期主要有 18世纪 80年代、19世纪 30年代、20世纪
30-50年代、1980年至今。Sun等(2010)对这几种落
叶松轮宽的气候响应进行了分析,结果显示,大果
红杉和红杉可用于气候重建,四川平武泗耳沟采样
处的四川红杉树轮宽度所含气候信息较少,喜马拉
雅红杉还不能建立可靠年表。另外,华北地区的华
北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr.)的研究
也取得突破。张文涛等(2011)认为,华北落叶松在
各个海拔高度上与降水量的关系更为紧密;从海拔
1972 m到海拔 2237 m,华北落叶松径向生长与生
长季降水因子的相关系数发生了正负逆转,表明在
此海拔范围内,随海拔升高,降水量增加并超出了
华北落叶松生长季降水量的承受阈值。
随着树木年轮研究技术的发展和国内实验室
条件的改善,中国的树木年轮已不再仅仅局限于树
轮宽度,在树轮密度、树轮同位素、树轮图像等多个
方面都取得了很大的进步。树轮最大密度被证明
能够很好地反应树木生长季内的温度,在塔城、和
布克赛尔地区得到了很好的应用(陈峰等, 2010,
2011)。而孙毓(2011)首次利用长白落叶松和兴安
落叶松的最大晚材密度重建了各自分布区内的夏
季温度。
6 结语
从全球来看,落叶松属主要的分布区和采样点
位于中高纬度和高海拔地区,采样点纬度越低,海
拔相对越高。根据研究目的的不同,一些采样点的
海拔并不高,甚至包括海拔仅为 55 m的湿地(Jean
et al, 1996)。落叶松属树轮气候学研究从 20世纪
90年代兴起,进入 21世纪后在多个领域取得快速
发展,成果也日趋多样化。
就研究中使用的代用指标来说,以树轮宽度最
多,约占全部成果的72%;其次是最大晚材密度,约
占 16%。近年来的研究重心有从轮宽向密度转移
的趋势。但无论是宽度还是密度,落叶松属树轮对
温度敏感性都更高,因此在北半球温度变化重建研
究中的作用明显大于降水变化。同时,落叶松属树
轮还可以指示冰川进退、火山爆发、太阳活动、雪
崩、风扰等事件。
对于某一具体树种,其在树轮气候学中的应用
潜力主要受到该树种的数量和分布区范围的影
响。比如欧洲落叶松和西伯利亚落叶松数量较多,
多分布于高纬度和较高海拔的地区,因此近 10年
来这两种树种的研究进展较快;相比之下,喜马拉
雅红杉等树种数量较少,或者受人为干扰较严重,
所以研究进展迟缓。
分地区来看,欧洲落叶松属研究成果最多,约
占总数 61%。进入 21世纪后发展较快,以多树种、
大时空尺度为鲜明特点,对响应分异和稳定性的探
讨深度更是领先于其他地区,阿尔卑斯山区是研究
的焦点。在北美,20世纪 90年代就已开始对密度
进行响应探讨;但进入21世纪后,对密度的进一步
研究成果却很少,而是向着个性化的方向发展,这
种趋势可能与北美的地理位置、气候特点有关。在
亚洲,相关研究起步较早,20世纪90年代就已出现
大量的响应和重建成果,但进入 21世纪后发展较
缓,以西伯利亚落叶松为主的研究并没有显出太多
新意,近年来才有中国学者在阿尔泰山区利用树轮
最大晚材密度的重建研究。
在中国,落叶松种类和气候类型的多样性使得
研究成果十分丰富。20世纪90年代以长白落叶松
研究为主;进入 21世纪后以对西伯利亚落叶松的
研究成果最多;近年来青藏高原地区周边各种落叶
松以及华北落叶松开始取得突破,也出现了基于树
轮密度的研究成果。
但总体而言,中国落叶松属研究并没有充分发
挥自身优势,发展相对落后于其他地区。因此,基
于当前落叶松属树轮气候学向着大尺度空间网络
覆盖、多树种集成的发展趋势,今后国内研究应当
有选择的借鉴欧洲的成功经验,从“点”的研究向
“场”的研究转化,从单树种研究向属内、甚至是属
外多树种综合研究转化。
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1769
地 理 科 学 进 展 32卷 12期
Global research progresses in dendroclimatology of Larix Miller
SUN Yu1,2, WANG Lili1
(1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China;
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Abstract: As a regional climate proxy, tree-ring data has the advantages such as high resolution, widespread dis-
tribution, long time series, precise dating and so on. Nowadays, reconstruction of historical climate change is be-
coming a more and more important part in global climate change research. Therefore, Tree-ring data plays a
huge role in climate change research. Belonging to the Gymnospermae phylum, pine family, and growing in the
temperate, cold temperate, and frigid zones of the Northern Hemisphere, Larix Miller, with regular growth
rhythm every year, has a significant position in the research on historical global climate change. Especially in
China, there are ten larch species and one variety, all hardy, photophilous, and dominant timber classes, located
along the margin of the East Asian Monsoon zone. In this paper, the author has made a comprehensive analysis
on recent achievements of main larches in Europe, North America and Asia, combined the development routes,
and drawn the conclusions as follows: (1) Among all researches on Larix Miller, tree-ring width dominated,
about 72%, followed by maximum latewood density, approximately 16%. In recent years, the research focus be-
gan to lean to density from width. (2) Both width and density responded to air temperature better. Thus, they
played a more significant role in the temperature research of Northern Hemisphere. (3) Larix decidua Mill. and
Larix sibirica Ledeb. contributed to the most achievements, perhaps, because more of them spreaded in the re-
gions of high elevations or latitudes, contrary to Larix himalaica (Cheng et L. K. Fu.) Therefore, the potential of
a special species application to dendroclimatology may be determined by its number and distribution. Among
all regions, European received the most fruitful results, 61% or so, tending to large spatial scale and multispe-
cies. Especially after 2000, the discussion on response divergence and stability took the lead. The Alps became
the hot area. In North America, density sensitivity has been talked about since 1990s. However, the achievement
was rare after 2000, since the researches were mainly related to special physiognomy and ecological events,
such as Pristiphora erichsonii invasion, possibly as a result of geographic location and climatic features of
North America. In Asia, the climatic reconstruction sprout up in 1990s based on the representative Larix sibirica
Ledeb. However, the research became less creative after 2000. Not until recent years, the reconstruction based
on maximum latewood density appeared, made by Chinese researchers in the Altai Mountains. As a result, the
work in Asia started fast, but developed slowly. In China, the variety of species and climate types made the re-
search quite rich, with Larix olgensis Henry dominating in last century but Larix sibirica Ledeb dominating in
the 21st century. Exactly in recent years, some kinds of larches on Tibetan Plateau and Larix principis-ruppre-
chtii Mayr. made a breakthrough and density research appeared, too. On the whole, Chinese researchers did not
bring their superiority into full play and the development fell behind other areas relatively. With regard to the de-
velopment direction of dendroclimatology, it is suggested that the future research in China should focus on spa-
tial field and multispecies.
Key words: dendroclimatology; Larix Miller; Europe; North America; Asia; China
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