戴云山地区树木生长对气候变化和水分利用效率响应的树轮记录研究

Daiyun Mountain is an important Species Gene Reserve of the world, which is located in the Southeast coastal of China, and included a lot of endangered and precious tree species. The increasing temperature, inhomogeneity rainfall of the regional and frequency extremely events severely limited tree growth especially the growth of the endangered and precious trees. With the increasing CO2, the intrinsic water use efficiency (iWUE) commonly increasing and it could alleviate drought in certain degree. And it could change the complete relationship among tree species and change the community characteristics. So the typical subtropical forest will be investigated in different area of Daiyun Mountain. We will investigate the community characteristics of the forest and sampling the tree-ring samples. Finally the tree-ring width and basal area increment and carbon-13 isotope chronologies of different tree species and different age groups would be generated. The response relationships of tree growth of different species and different age groups with climate will be analyzed and according to the abnormal tree-ring widths and the lasting time to judge the resistance ability to extremely climate events of different tree species. The iWUE will be calculated according the carbon-13 isotope chronology. The influence of climate change and iWUE to tree growth of different species and different age groups would be analyzed combining the community characteristics of different tree species. The long and sensitive tree-ring chronologies would be selected to reconstruct the climate change for the last two centuries. The characteristics of regional climate change will provide some basis for local forestry authorities to protect the forest and endangered and precious tree species.

戴云山脉位于我国东南沿海，是重要的物种基因库，含有大量珍稀树种。近年来，温度升高、区域降水分布不均和频繁的极端气候事件对树木的生长，尤其是珍稀树种的生长造成了一定的影响。大气CO2浓度的升高普遍导致植物水分利用效率（iWUE）升高，进而影响树种间的竞争并改变群落结构。然而，戴云山地区树木生长与气候变化和水分利用效率关系的研究较少。本项目拟调查戴云山脉不同地区的森林群落特征和采集树轮样品，建立不同树种、树龄的树轮宽度、生长量和碳同位素年表。分析不同树种、树龄树木的树轮气候响应特征；通过轮宽突变和恢复时间，分析不同树种、树龄树木对极端气候事件的响应和适应能力；根据碳同位素计算出iWUE，结合不同树种的重要值、优势度等群落特征指标，分析iWUE和气候变化对不同树种、树龄树木生长的影响；重建区域200年来的气候变化历史，分析气候变化的特点和极端气候事件出现的规律，为森林管理和珍稀树种保护提供依据。

戴云山脉位于我国东南沿海，是重要的物种基因库。近年来，温度升高、区域降水分布不均和频繁的极端气候事件对树木的生长，尤其是珍稀树种的生长造成了一定的影响。本项目建立了戴云山脉不同地区的主要造林树种马尾松200年来的树轮宽度标准年表，树轮气候响应分析发现干旱地区的树木主要受到夏秋季节的高温和干旱限制，而湿润地区的树木主要受到生长季的低温限制。分析沿海地区树木生长记录的大气-海洋环流信息，发现研究区的气候厄尔尼诺-南方涛动和东亚夏季风指数密切相关，并受到太平洋年代际涛动的相位影响。建立了戴云山脉不同地区的马尾松的树轮的碳同位素比值年表。树轮气候响应分析发现研究区的碳同位素分馏主要受秋季的低相对湿度和较高的日照时数限制。建立不同地区水分利用效率年表，发现大气CO2的升高是促进水分利用效率升高的主要原因，同时近几十年来的气候干旱化加剧了水分利用效率的升高。在早期水分利用效率的升高促进了树木的生长，但是随着干旱的加剧，干旱对树木的限制作用抵消了水分利用效率升高对树木的促进作用，在鼓山和方广岩等干旱地区，树木生长量出现下降。戴云山脉东部部分地区的马尾松受到干旱气候和虫灾的双重影响。在干旱年份更容易引发虫灾，树木对虫灾的抵抗能力弱于对干旱事件的抵抗能力。而树木对虫灾的相对弹性力要高于对干旱事件的相对弹性力。.对濒危树种长苞铁杉在戴云山脉的集中分布区域进行样方调查，采集树轮样品，建立长苞铁杉和林下主要伴生种肉桂的树轮宽度和生物量年表。长苞铁杉主要受生长季低温的限制，而肉桂表现出受夏季少雨的限制，肉桂对气候变化更为敏感。因此，随着气候的进一步暖干化将更有利于长苞铁杉生长。建立长苞铁杉200年来碳同位素判别度年表（Δ13C），并计算树轮水分利用效率。研究发现工业革命以来，树木水分利用效率随着大气CO2浓度的升高而增加，近年来的气候干旱化加剧了水分利用效率的增加，二者共同促进了长苞铁杉的生长。