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Evidence of advancing spring xylem phenology in Chinese forests under global warming

Science China Earth Sciences 2023年第10期66卷 2187-2199页

作者： Huihong XUE Feng SHI fabio gennaretti Yongshuo H.FU Bin HE Xiuchen WU Zhengtang GUO Key Laboratory of Cenozoic Geology and Environment Institute of Geology and GeophysicsChinese Academy of SciencesBeijing100029China College of Earth and Planetary Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijing100049China CAS Center for Excellence in Life and Paleoenvironment Beijing100044China Institut de Recherche sur les Forêts Groupe de Recherche enÉcologie de la MRC-AbitibiUniversitédu Québec en Abitibi-TémiscamingueAmosJ9T 2L8Canada College of Water Sciences Beijing Normal UniversityBeijing100875China Faculty of Geographical Science Beijing Normal UniversityBeijing100875China

Phenological responses of vegetation to the ongoing warming trend impact current and future primary productivity.However,few studies focus on wood phenology because its observed data are much scarcer,which hinders the estimation and prediction of forest carbon budgets over large regions.Here,we use a physiological process-based tree-ring growth model(Vaganov-Shashkin model)to investigate the spatial and temporal variations of spring xylem phenology(start of the growing season of xylem,SOS_(x))in tree-ring sites of China during 1962-2016 CE.The model is calibrated on measured tree-ring width chronologies(70 tree-ring chronologies)and successfully validated with field observations of xylogenesis.We found that spring xylem phenology significantly advances during 1962-2016 CE period under global warming,with the rate of advance quickly increasing after the 1990s to an average of 0.25 days per year.The preseason daily mean temperature is the main climatic driver for spring xylem phenology as indicated by its significant correlations with SOS_(x)at most sites(71%).Warmer preseason allows heat requirements for tree growth to be reached more quickly,with increase of 1℃in temperature of preseason anticipates SOS_(x)by 6 to 7 days,which will benefit the radial growth of trees in the relatively cold-humid environments.In addition,the significant positive correlation between the simulated spring xylem phenology and remote sensing derived phenology highlights the primary and secondary growth may be governed by the same variable(temperature)and change in the same direction with global warming.This study provides the long-term perspective on the spring xylem phenology variations covering most of China.

关键词： Tree-ring Xylem Phenology Vaganov-Shashkin model China

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全球变暖背景下中国森林春季木质部物候提前的模拟证据

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中国科学:地球科学 2023年第10期53卷 2217-2230页

作者：薛惠鸿史锋 fabio gennaretti 付永硕何斌吴秀臣郭正堂中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院新生代地质与环境重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心北京100044 Institut de Recherche sur les Forêts Groupe de Recherche enÉcologie de la MRC-AbitibiUniversitédu Québec en Abitibi-TémiscamingueAmos J9T 2L8Canada 北京师范大学水科学研究院北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875

植被物候对当前和未来全球气候变暖的响应,直接影响森林生态系统初级生产力的变化.然而,由于树木木质部物候的监测数据十分稀少,学界较少关注树木木质部物候的变化,这阻碍了对森林大空间尺度碳收支的评估和预测.本研究使用基于生理生态... 详细信息

植被物候对当前和未来全球气候变暖的响应,直接影响森林生态系统初级生产力的变化.然而,由于树木木质部物候的监测数据十分稀少,学界较少关注树木木质部物候的变化,这阻碍了对森林大空间尺度碳收支的评估和预测.本研究使用基于生理生态过程的树轮生长模型(Vaganov-Shashkin模型)模拟1962~2016年中国森林站点春季树木木质部物候(木质部生长季开始时间)的时空变化.使用实测树轮宽度序列(70条)对树轮生长模型模拟结果进行校正,校正后的模拟结果与已有独立的微树芯监测结果显著相关.模拟结果发现,全球变暖背景下春季木质部物候在1962~2016年期间显著提前,其提前速率在20世纪90年代后显著增快,平均每年提前0.25天.生长季前的日均温与大多数站点(71%)的生长季开始时间显著相关,表明其可能是中国树轮站点春季木质部物候的主要气候驱动因子.春季增暖的气温允许树木生长的热量需求更早达到,因此导致春季木质部物候显著提前.生长季前日均温每升高1℃,春季物候提前6~7天,这将有益于偏冷湿环境下树木的径向生长.模拟的春季树木木质部物候与遥感物候间存在显著正相关,表明全球增暖背景下树木初生生长和次生生长可能受到气温主控而同步变化.基于生理过程的树木模拟能够提供长时间和大空间尺度上树木木质部的时空变化,为中国树木木质部物候对气候变化的响应提供长期视角.

关键词：树木年轮树木木质部物候 Vaganov-Shashkin模型中国

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