伏牛山南、北坡油松径向生长对气候变化的响应及气温重建

作     者：海鑫 

作者单位：河南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王婷

授予年度：2020年

学科分类：0907[农学-林学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 

主      题：伏牛山 南坡 北坡 气候变化 油松 径向生长 气温重建 

摘      要：伏牛山是中国的南北地理分界线,也是我国重要的暖温带与北亚热带的气候分界线,是全球气候变化的敏感区域,也是我国油松分布的南界。油松(Pinus tabulaeformis Carriere)是中国特有树种,也是我国北方的重要树种,地理分布广泛,对气候的变化很敏感。本文以伏牛山南、北坡两个采样点油松树轮样本为研究对象,建立了伏牛山南、北坡油松树木年轮宽度标准化年表,通过相关分析和滑动相关分析研究伏牛山不同坡向油松径向生长与气候因子间的关系及对快速升温的响应差异,并重建伏牛山南坡1918-2011年近94年间3月最低温度并对其变化特征进行分析。得到了如下主要结论:(1)伏牛山南、北坡年平均降水量在研究期间(1957-2015年)没有显著上升或下降趋势,但南、北坡年平均温度在1984年后都出现明显上升趋势(R2=0.2396,P0.05;R2=0.34,P0.05)。南坡在光照时间、降水量以及土壤水分供应方面等均优于北坡,南坡油松能够较好适应变化的气候条件,北坡油松则更易受气候因子的影响。(2)不同坡向油松年轮宽度的动态分析及其与气候因子的相关关系均表明,坡向和温度、降水的综合作用是影响伏牛山不同坡向油松径向生长差异性的主要原因。南坡油松与当年7月降水量(r=0.379,P0.01)、3月平均温度(r=0.340,P0.01)显著正相关,与1月最低温度(r=-0.323,P0.05)显著负相关。北坡油松与当年6月降水量(r=0.435,P0.01)和PDS1(r=0.293,P0.05)、当年2月平均温度(r=0.339,P0.05)、4月最高温度(r=0.416,P0.01)、9月平均温度(r=0.334,P0.05)和最低温度(r=0.323,P0.05)显著正相关。北坡油松的径向生长还与上一年秋末冬初(10月-12月)的温度和降水显著相关,说明北坡油松对温度和降水的响应存在“滞后现象。(3)不同坡向油松与生长季温度、降水的滑动相关分析表明,伏牛山南、北坡油松的径向生长在整个研究期间对温度、降水的响应存在明显不同。南坡油松受3月降水量影响较大,相关性显著的时段在2009年之后,而北坡油松径向生长受3月、7月降水量影响较大,且在整个时间序列上都比较接近,相关性显著的时段均在2000年左右。南坡油松径向生长相对北坡与温度的相关关系更稳定,而北坡油松径向生长对生长季初期和末期温度的变化更加敏感且呈显著正相关(P0.05),这可能与坡向有关。由滑动时间推测快速升温导致南、北坡油松对温度变化更加敏感,其在整个研究期间受生长季降水量的影响均不稳定。(4)对不同坡向油松径向生对快速升温的响应差异进行分析表明,南、北坡油松在快速升温后与各月PDS1的正相关性均增加,尤其与生长季旺盛期(6-8月)PDSI相关性显著。快速升温导致南坡油松径向生长与温度负相关性增加,与降水的正相关性增强。而北坡油松径向生长与温度、降水量的正相关性均增强,即气候变化促进北坡油松的径向生长。(5)伏牛山南坡宝天曼地区3月最低温度的气候重建序列与实测温度的变化趋势基本一致,能够较好地拟合。南坡宝天曼地区历史上存在比较明显的冷暖期,如1930-1942年是比较明显的暖期时段,1943-1952年是明显的冷期时段。且宝天曼地区偏冷年数和偏暖年数基本相同,寒冷年和温暖年数量一样,表明该地区3月最低温度变化较为稳定。综上所述,伏牛山南北坡油松径向生长对气候变化的响应模式存在差异。南坡油松径向生长受温度的影响显著,北坡油松径向生长受到温度、降水的综合作用;1985年快速升温前,南坡油松径向生长受温度的影响更显著,北坡油松的径向生长对温度、降水的共同影响更敏感。快速升温后,南、北坡油松对气候变化的响应模式出现很大变化,且升温能够促进南、北坡油松的径向生长。南坡地区3月份温度重建序列与实测温度的变化趋势拟合较好,且重建序列表明南坡地区3月最低温度变化稳定。