贡嘎山不同海拔峨眉冷杉径向生长与水分利用效率响应气候变化研究

Tree-ring width and stable carbon isotope ratios are the integrated results of climatic driving and ecophysiological responses, and these indices were widely used for study of global change ecology and palaeoclimatic reconstruction. Under varied climatic conditions, different species responded to climatic and environmental changes are difficult and complex, so it would like to detect the radial growth and its physiological activities respond to different climatic conditions. The Gongga Mountains, a typical mountainous located in the Southwestern of China, lead to a differentiation of the subalpine dark coniferous forest of Abies fabri into several elevation belts due to its pronounced elevation climatic gradients. Here, we try to use the tree-ring width and stable carbon isotope series to detect the characteristics of the radial growth and intrinsic water-use efficiency along the elevation gradients over the last 100 years. The main objectives of this program were to (1) investigate the main limiting factor of tree radial growth and intrinsic water-use efficiency, and (2) identify the relative contribution of temperature, precipitation and atmospheric CO2 to the radial growth trends. These investigations provide some insight into the role of regional forest dynamics and their response to climatic change.

树轮宽度和稳定碳同位素比率变化是树木对气候环境和生理响应综合反映的结果，其广泛用于全球变化生态学和古气候重建等研究中。不同气候条件和不同树种的树木响应气候环境变化存在显著差异，因此需要在不同气候类型开展树木生长及其生理活动响应气候环境变化的研究。本项目选择西南典型山地贡嘎山的亚高山暗针叶林林线树种峨眉冷杉作为研究对象，利用树轮宽度和稳定碳同位素技术，研究过去100多年期间贡嘎山峨眉冷杉林径向生长和内在水分利用效率在垂直带谱的时空变化特征，明确影响峨眉冷杉径向生长和内在水分利用效率的主要控制因子，分析气候变暖、降水变化和大气CO2浓度升高对峨眉冷杉径向生长的相对贡献。本研究既是了解贡嘎山峨眉冷杉径向生长和内在水分利用效率过去和现在变化趋势的基础，也是明晰森林生长响应不同气候环境变化的重要途径。

西南山地的亚高山暗针叶林是西藏高原生态安全屏障森林植被的主体，在长江上游水源涵养和水土保持中发挥着重要作用。峨眉冷杉作为亚高山暗针叶林建群树种，同时也是西南山地的林线树种，其生长分布对于气候变化响应十分敏感。理解气候变化对于不同海拔峨眉冷杉生长的影响，对西南山地亚高山暗针叶林的保护和管理、区域生态安全屏障建设和社会经济发展等方面都具有重要的现实和科学意义。. 本项目在西南典型山地-贡嘎山选取不同海拔梯度采集峨眉冷杉树轮样本，研究峨眉冷杉径向生长在不同海拔梯度和时间的变化趋势以及如何响应气候变化，并基于树轮稳定同位素研究过去百年以来贡嘎山不同海拔梯度水分利用效率的变化规律，并探讨大气CO2浓度升高引起的水分利用效率变化和气候因素对于不同海拔树木生长的影响。. 研究结果表明气候变暖促进了贡嘎山地区三个高海拔样点峨嵋冷杉径向生长，抑制了两个低海拔样点峨嵋冷杉径向生长，从而使得西南山地暗针叶林带具有向高海拔迁移的趋势。树轮δ13C研究结果说明蒸汽压亏缺(VPD)和日照时数是控制树轮稳定碳同位素分馏的重要气象因子，由于大气CO2浓度升高造成各个海拔长期水分利用效率显著升高。然而水分利用效率的提高并未显著促进不同海拔峨嵋冷杉径向生长。树轮δ18O与生长季VPD存在极显著的线性关系，从而利用树轮δ18O重建了区域不同海拔VPD变化，结果表明贡嘎山区域和西南山地VPD都具有显著升高趋势，这表征区域整体干旱化，成为近期西南山地发生极端干旱和森林大火的气候背景。. 本项目圆满完成了研究目标，新建5个不同海拔梯度树轮宽度年表，分析测试了树轮δ13C和δ18O数据1600余个，建立了不同海拔梯度水分利用效率变化序列。依托该项目，培养硕士研究生1名，并已发表研究论文6篇，其中SCI论文3篇。