青藏高原东部不同生境川西云杉径向生长对气候变化响应研究

Understanding and revealing the response mechanism of tree radial growth to climate change are the foundation of tree-ring climatology. The response of tree radial growth to climate change is related to geographical position, such as altitude, slope and aspect. Balfour spruce is dominant species of Tibet Plateau. Recent studies found the response sensitivity of Balfour spruce growth to climate change has been changing. It is of importance to study if the change took place under different habitats. Therefore, the study intends to reveal the response characteristics of the radial growth of Balfour spruce under different habitats to climate change by analyzing the response relation between tree-ring width and climatic factors and the change in response sensitivity at Linzhi, Changdu, Yushu, Aba Prefecture and Ganzhi Prefecture in eastern Tibet Plateau. In addition, the study intends to calibrate and validate the tree-ring ecological mechanism model (TREE-RING) based on tree-ring samples collected in eastern Tibet Plateau. Then, TREE-RING model is used to analyze the impact and interaction of climatic factors on tree radial growth at the cell level and reveal the reason of the change in response sensitivity of tree radial growth to climate factors. Combining the statistical methods and ecological mechanism model is helpful to understand and reveal the response mechanism of tree radial growth to climate change. Expected results could supply theoretical basis for reconstructing historical climate change by using tree-ring data.

充分认识和揭示树木径向生长对气候变化的响应机制是树轮气候学研究的基础。树木径向生长对气候变化的响应与其所处的海拔高度、坡面、坡向位置有关。川西云杉是青藏高原东部的优势树种，近年来研究发现，川西云杉对气候变化的响应敏感性发生了改变，这种变化是否反映在不同生境树轮样本中值得深入研究。本项目拟对青藏高原东部林芝、昌都地区、玉树地区、阿坝州、甘孜州建立的处于不同生境川西云杉树轮宽度年表与气候要素的响应关系及响应敏感性变化进行研究，揭示不同生境下同一树种对气候变化的响应特征，并对树轮生态机理模型进行校正和验证，尝试利用模型从机理和细胞尺度上研究气温和降水等气候因子对树轮径向生长的影响过程和交互作用，进而探究树木径向生长对气候因子响应敏感性变化的原因。利用统计方法和机理模型相结合的方法有助于深入理解和揭示树木径向生长对气候变化的响应机制，研究结果为利用树轮资料进行区域历史气候变化重建提供理论依据。

认识树木径向生长对气候变化的响应机制是树轮气候学研究的基础，本研究基于在青藏高原东部不同生境采集和收集的树轮样本建立树轮年表，从统计和树轮机理模型(TREE-RING)角度研究了云杉树轮对气候变化响应，研究发现，川西云杉树轮径向随着采样点海拔的升高，采样点树轮宽度年表的敏感度降低。树轮宽度对气候因子的相关性随着时间变化，相关性降低。随着海拔高度的增加与树轮与气象因子的负相关关系增大。对青藏高原东部的气候因子的研究发现，过去五十多年研究区温度具有升高的趋势，而降水具有下降的趋势，我们基于这些气象数据首次在青藏高原东部地区建立了树轮机理模型参数，对云杉树木径向生长进行了较好的模拟，基于机理模型对二氧化碳、温度和降水等气候因子变化进行了敏感性分析，研究发现，随着二氧化碳浓度的增加，树木径向生长增加，然而二氧化碳增加与树木径向的增加不是线性关系，尽管森林在固碳方面发挥这作用，但是作用是有限的，证实了二氧化碳施肥作用缺乏长期效应，通过对温度和降水变化的敏感性分析发现了，温度和降水对树木径向生长的协同影响，研究发现由于该地区温度升高和降水减少导致了一些树木的对气候因子的敏感性降低。模拟结果与统计分析结果基本一致，通过模型模拟我们较好的了解了温度，降水以及CO2对树木生长的协同影响，揭示了不同气候因子对树木生长的影响过程，该研究结果为在树轮数据中提取到更多的气候信息，多角度重建历史时期气候变化提供了依据。通过树轮气候变化响应研究，提取建立对气候变化响应一致的树轮密度年表，通过试验了多种去生长趋势方法，成功保留了树轮样本密度的低频变化，重建青藏高原东部过去四百年的气温变化，研究发现最近十年是过去四百年中气温变化最暖的十年，通过气候变化检测归因发现，最近气候变暖主要是由人类活动排放的温室气体引起的。