祁连山东部三个针叶树种年内径向生长及其对气候要素的响应

作     者：王玲玲 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：勾晓华;张军周

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 0713[理学-生态学] 

主      题：形成层活动 年内密度波动 气候变化 针叶树种 祁连山 

摘      要：近年来,气候变化对全球生态环境产生了重要影响,变暖及极端气候事件在生态学中的意义也越来越重要。树木作为陆地生态系统的重要组成部分,与气候变化密切关联且相互作用。一方面,气候变化影响树木径向生长过程;另一方面,树木不断调整其生长策略适应气候变化并通过碳循环调节气候变化。因此,在全球变暖背景下,明晰不同树种形成层物候及径向生长对气候要素的响应,有助于理解不同树种的生态适应能力和预测未来林分结构动态。祁连山是我国西部的生态安全屏障,该区域树木生长对气候变化响应敏感,近年来已集中于树轮气候学和树轮生态学领域开展了大量研究,但关于不同树种的年内径向生长机制尚不明确。基于此,本文在祁连山东部连城野外站设置两个微树芯监测样点,于2014-2021年对油松(Pinus tabuliformis)、青杄(Picea wilsonii)和祁连圆柏(Juniperus przewalskii)三个针叶树种进行了监测研究。分析了不同树种形成层活动及年内径向生长动态,探究了不同树种年内径向生长对气候要素的响应,讨论了极端气候事件下不同树种的干旱适应能力,揭示了不同类型年内密度波动形成机制。研究结果将为未来气候变化下该区域森林管理和保护提供科学依据。本文的主要结论如下:(1)不同树种形成层活动及年内径向生长动态具有差异。木质部分化各阶段开始时间表现为油松最早,青杄次之,祁连圆柏最晚;木质部分化各阶段停止时间与开始时间相反。三个树种的木质部细胞数量均取决于细胞分裂速率而非细胞分裂持续时间,但不同树种生长动态具有显著差异。木质部细胞数量表现为青杄最多,祁连圆柏次之,油松最少;生长持续时间表现为油松最长,青杄次之,祁连圆柏最短;生长速率在树种间的差异与生长持续时间相反。因此,油松采取的是“保守型生长策略,表现为生长季长但生长速率慢;祁连圆柏是“集约型生长策略,表现为生长季短但生长速率快;青杄介于二者之间。(2)三个树种形成层活动开始时间与生长持续时间均受到温度限制,因此,升温将促进树木生长开始时间提前和生长季延长。油松和祁连圆柏生长停止时间及生长速率对水分响应敏感,而青杄对温度响应敏感,不同树种年内径向生长对气候的响应差异可能与其生长习性及微环境有关。此外,树木最大生长速率均发生在夏至前后,与光周期同步,这可能是树木为了在冬季来临前尽快完成细胞壁沉积和木质部分化,是对光周期限制的一种生长适应。(3)不同树种的干旱适应及可塑能力不同,干旱期间祁连圆柏没有发生年内密度波动,而油松比青杄更易形成年内密度波动,说明油松对干旱响应更敏感且更具适应能力。因此,在气候变暖背景下,未来油松发生年内密度波动的频率将进一步增加。