呼伦贝尔南部树木径向生长的气候响应特征及其差异成因研究

As the main tree species of the Three-North Shelter Forest Program, Mongolian pine (Pinus sylvestris var. mongolica) has declined in the original introduction area (Zhanggutai region in southeastern Horqin Sandy Land, North China). Water stress is considered to be one of the most important factors leading to the decline of Mongolian pine plantation. Therefore, more attention should be paid to the radial growth of Mongolian pine growing in the natural distribution area, the Hulun Buir Sandy Land, especially against the background of global warming and significant drying in northern China. The objectives of this research program are to identify the Mongolian pine growth-climate relationships in the Honghuaerji Forest National Nature Reserve on the midstream section of the Yimin River, in particular the influence and intensity displayed by the runoff and groundwater table, using the dendroclimatology method. On the basis mentioned above, through the comparative analyses of the differences in radial growth-climate response existed in Mongolian pines on both upstream and downstream sections of the Yimin River discovered before, to find out the combination of water and heat distribution characteristics on the seasonal and the monthly scales in this river basin, and reveal the causes and formation mechanism of the different Mongolian pine growth-climate relationships shown by the stand distributions along the Yimin River, thus provide scientific support for managing and conserving forest, enhancing the adaptability to climate change under increasing temperature in the future.

近年来，作为三北防护林工程的主要推广树种，沙地樟子松在最早的引种地区出现了严重的退化现象，有效水分的获取被认为是引起退化的众多要素之一。随着全球变暖的持续，北方暖干化日益显著，生长在呼伦贝尔沙地的天然樟子松的生长状况尤其值得关注。 本研究拟选定呼伦贝尔沙地伊敏河流域中游的红花尔基天然沙地樟子松为研究对象，使用树轮气候学的研究方法，查明中游地区树木径向生长与气候因子的响应模式，特别是径流和地下水位的作用及其影响强度。在此基础上，对比分析前期伊敏河流域上游和下游樟子松在季节-月份尺度的生长-气候响应差异特征，从该河流域季节和月份尺度的水、热组合配置特点出发，揭示天然沙地樟子松在伊敏河流域上、中、下游不同立地条件下的气候响应差异成因及其形成机理，为该流域天然樟子松林保护政策的制定，气候变化适应能力的增强，林区产业的有效经营规划提供科学依据。

樟子松在最早的引种区域出现严重的退化现象，作为三北防护林工程主要推广树种，查明其发源地呼伦贝尔沙地伊敏河流域天然樟子松的生长状况非常迫切。项目使用树轮年代学方法研究樟子松的生长限制因子，确定核心区和缓冲区不同樟子松径向生长对气候要素的响应模式，探讨响应差异的可能原因；对符合气候重建要求的树轮年表，通过转换方程，恢复样点过去气候要素变化。在基金的支持下，发表国际SCI学术论文4篇，中科院一区刊物1篇，二区2篇，三区1篇。.研究表明，伊敏河流域缓冲区的树木在上游和下游地区表现出不同的生长-气候响应特点，上游树木主要响应了生长季4月、6月至9月的温度和6月或7月的降水，下游树木主要受到生长季前期冬季降水、当年4月降水以及4月、6月温度的共同作用。年表与湿-热指数的相关结果证实了相似的生长-气候响应模式。结合径流、温度、降水的季节分布特点及采样点树木生长的位置，发现地下水位的高低与树木立地距离河床的远近是产生气候响应差异的主要因素。相似的树木生长响应也出现在伊敏河中游缓冲区不同立地样点。使用呼伦贝尔沙地外围三个树轮年表重建了近200年4-8月平均标准降水蒸腾指数，揭示了近期1990s-2000s的干旱事件并非迄今以来该地区最为严重的极端气候事件；基于红花尔基沙地樟子松缓冲区两个树轮年表重建了局地179年夏季6-8月相对湿度变化；核心区神水泉的树木年轮年表重建了该样点1819-2013年间2-7月标准化降水蒸散指数变化特征。与蒙古高原中东部地区树轮水文记录对比分析表明，重建序列能反映区域年代际尺度的干湿变化信号。空间相关和周期分析揭示了水文气候要素重建与太平洋和印度洋海表温度的变化存在遥相关。研究成果有助于深入理解蒙古高原东部局地水文气候要素变化与大尺度气候驱动型如ENSO、PDO和亚洲夏季风的联系，为全球气候变化的区域响应特征研究提供新的视角。研究结果为流域天然樟子松林种植与保护，气候变化适应能力提升与政策制定，保护区生态建设的有效规划提供科学依据。