秦岭-桐柏-大别山地区树木年轮对气候变化响应的过程与格局研究

Dendrochronology is one of the most important branches of the field of global change study. Dendroecology is the basis of climate reconstruction and the reliability and accuracy of reconstruction depend on tree radial growth-climate relations. This project aims to studying the relationship between tree radial growth and climatic factors and responses to climate change from subtropical to warm-temperate transition in Mt. Qinling-Tongbai -Dabie. First of all, by adopting ecology method combined with the tree-growth physiological characteristics, we develop tree ring studies of different tree species and establish a single or multi- tree species ring-width series with more environmental information quantity. Secondly, the tree ring-width series or samples with “divergence phenomenon” will be eliminated and combining with empirical research from the field observation data to ensure reliability to climate change. At last, the relationship between tree growth and climatic factors under different climatic conditions and spatial-temporal patterns will be analyses, and reveal the reason and mechanism of drought disaster. The research results have important guiding significance for ecological construction and agricultural production of the Central Plains Economic Area.

树木年轮年代学研究是当今全球变化研究领域的重点分支之一，树木年轮生态学是气候重建的基础，重建结果的可靠性和精准性依赖于树木径向生长－气候要素间关系的了解。本项目拟对秦岭-桐柏-大别山亚热带-暖温带过渡区树木径向生长与气候要素之间的关系以及对气候变化响应的过程研究。首先利用生态学方法结合树木生理特性，对不同树种进行树木年轮研究，建立环境信息量较多的单一树种或多树种样本的树木年轮宽度序列，组成不同的年表网络；其次要剔除树轮生长中有“分异现象”的样本或有“分异现象”的年表，结合野外观测数据进行实证性研究，确保建立能够稳定地反映气候变化的树轮宽度序列；最后，分析不同气候条件下树木生长与气候要素的关系和时空格局，揭示干旱灾害的形成原因和形成机制，为指导中原经济区生态建设和粮食生产服务。

本项目是以亚热带-暖温带气候-生态过渡带的针叶树种为研究对象，以伏牛山（包括白云山、木札岭、石人山（尧山）等）、桐柏山和鸡公山自然保护区为研究区，主要研究了树木年轮生长对气候变化的响应过程，并利用较长序列重建和分析了过去气候变化历史。.发表的研究结果显示：1）白云山自然保护区不同树龄华山松、不同海拔分布的华山松，以及土著树种华山松与外来树种日本落叶松之间对气候因子的生态响应都有着明显差异，尤其是外来树种日本落叶松明显在2004年出现生长陡降拐点，明显受2004年2-4月的高温及3-4月低湿抑制有关，因此推测石人山地区2004年秦岭冷杉大范围死亡的生态事件也可能如此；2）石人山（尧山）自然保护区华山松做了区域（4采样点）树木年轮与气候变化的关系研究，建立了不同海拔地区的年表，分析了不同地区年表生长的限制因子，建立了相应的生态学树木年轮生长模式，对比了相邻区域华山松生长的异同；利用油松年表重建了过去4-7月的高温及相对湿度的变化，发现树木生长序列与850hpa高空的相对湿润指数有很好的相关关系，且能很好地代表中原平原区的水汽变化状况，与河南北部神农山的PSDI序列和郑州500年历史资料记录的干湿变化有很好地一致性，这一结果将对中原地区的粮食产量与干旱关系研究提供有力的支持；3）木札岭仍以华山松为研究对象，建立树轮宽度差值年表，发现上年生长季晚期至当年生长季早期的非雨季降水是限制该区华山松生长的主要气候因子。4）鸡公山地区建立了马尾松和油松的区域PC1年表，与气候因子的相关分析发现当年8-10月的平均最低气温是影响鸡公山地区树木径向生长的主要气候因子，但油松的生长与8-10月低温变化的拟合度很好、同步变化，而马尾松的生长虽表现出与8-10月低温变化有较高的相似性，但高频波动较大，对8-10月低温似乎更敏感。 .