青海乌兰地区森林上限祁连圆柏径向生长动态监测和模拟研究

Dendroclimatology study in the northeastern Tibetan Plateau has got the substantial development. However, up to date there is still lack of theoretical and process-based studies focusing on the relationship between tree-ring and climate. Also, there is lack of studies focusing on a number of important issues, such as the contribution of 'CO2-fertilization effect', and the response of Qilian juniper growth under the climate warming scenario. To focus on above issues, this proposal will work with the study of monitoring and modeling radial growth of Qilian juniper in Wulan, Qinghai Province. Using Dendrometer measurement and Tree-Ring model methods, the process of radial growth of Qilian juniper will be revealed at inter-annual time scales. Combined with the synchronous meteorological observations, the relationship between stem radial growth and climatic factors will be analyzed at varying time scales. Finally, based on Tree-Ring model, we will design a number of sensitive experiments to assess the contributions of each environmental factor (temperature, precipitation and CO2) on Qilian juniper growth, and to investigate how Qilian juniper growth changes under the global warming condition.

青海海西地区分布有典型的原始祁连圆柏林，是研究高山森林生态系统对全球变暖响应的理想区域，同时也是树轮气候学研究的热点地区。但目前学术界对该地区森林上限树轮反映的气候信号判别仍然存在分歧。想澄清这些分歧，需要从微观方面对该地区树轮与气候的关系开展研究。另一方面，如何定量评估CO2的“施肥作用”对最近几十年研究区树木快速生长的贡献等科学问题一直未能较好地解决。针对以上问题，本申请拟在青海乌兰哈里哈图国家森林公园森林上限开展祁连圆柏径向生长监测和模拟研究。本申请拟应用树木径向变化记录仪（Dendrometer）和同步的自动气象站，并联合树轮机理模型（Tree-Ring模型），揭示祁连圆柏径向生长与气候的关系。在此基础上，本申请拟利用Tree-Ring模型设计敏感性实验，评估不同气候环境因子（气温、降水和CO2等）对树木生长的贡献，以及全球变暖背景下研究区树木生长对气候变暖的响应。

青海海西地区分布有典型的原始祁连圆柏林，是研究高山森林生态系统对全球变暖响应的理想区域，同时也是树轮气候学研究的热点地区。但目前学术界对该地区森林上限树轮反映的气候信号判别仍然存在分歧。另一方面，如何定量评估CO2的“施肥作用”对最近几十年研究区树木快速生长的贡献等科学问题一直未能较好地解决。为了回答以上科学问题，本项目在青海乌兰哈里哈图国家森林公园森林上线（海拔4200m左右）开展了祁连圆柏径向生长监测和模拟研究。本项目利用树木径向变化记录仪（Dendrometer）和同步的自动气象站对青海海西祁连圆柏径向生长进行了连续5年的监测研究；同时联合树轮机理模型（MAIDENiso模型），项目组对祁连圆柏径向生长记录气候信息的过程和机理进行了模拟，并重点关注了CO2的肥化效应对研究区树木生长的影响。.项目获得以下重要结果：1）日际尺度上树木径向净生长量主要受降水控制，高温反而会造成‘干旱胁迫’，不利于祁连圆柏生长；2）过去50年来在青海海西地区由于CO2浓度增加已造成显著的植物水分利用效率的增加，这种作用尤其在水分相对缺少的干旱时段显著；3）CO2浓度增加虽然造成植物水分利用效率的增加，但并没有显著地促进研究区树木径向生长的增加；4）过去50年来西北干旱区高山森林树木径向生长主要受气候环境变化（尤其是湿度状况）控制。.本项目获得的结果，对祁连山地区进行的树轮气候学研究具有重要的参考意义，同时对未来研究区树木径向生长也具有指示意义。CMIP5气候模拟的预估表明，随着温室气体浓度和全球变暖继续，西北干旱区（如青海海西）降水将继续增加。结合我们发现该区树木生长对湿度响应的结果来综合判断，该地区高山森林的生产力接下来几十年至百年将进一步增加。.截止目前，项目组也已获得连续5年、高分辨率（半小时分辨率）的5组树木径向生长变化的数据以及1组同步的微气象记录数据。项目组目前还在进一步分析和整理这些数据。项目组已发表学术SCI论文3篇（其中一篇发表于Nature Geoscience，被基金委以重要进展在网站报道），投稿SCI论文3篇。