新疆天山北麓基于树木年轮气候重建的云杉种群生态学研究

树木年轮生态学研究是当今国际树轮研究领域的前缘科学和热点问题，利用多种树轮参数(宽度、密度、灰度、细胞特征、同位素)重建区域气候以及分析影响树木年轮细胞结构变化的重要生态环境要素则是国内外研究的薄弱环节。新疆天山北麓地区气候干旱，四季分明，山区天山云杉树轮生长对气候与环境反应敏感。本项目拟首先利用天山云杉的多种树轮参数重建天山北麓局部气候序列；进而构建基于多种树轮参数的综合树轮资料场，使用典型相关、主成分分析等方法重建该区影响天山云杉树轮生长的生态气候要素，分析其时空变化的种群生态学特征；最后分析天山云杉树轮细胞结构变化与生态环境要素的关系以及其主要物候期对应的生态环境要素特征。本项研究将有利于我国跟踪国际树轮气候研究前沿，做出有自主创新特色的研究结果。其研究成果对干旱区域气候变化与生态环境的相互作用以及应对气候变化，改善与保护荒漠环境具有重要科学意义。

新疆天山北麓地区气候干旱，四季分明，山区天山云杉树轮生长对气候与环境反应敏感。本项目在天山北麓地区开展了两次树木年轮野外采样，采集了14个点的样芯标本，新建立了树轮宽度年表14个，灰度年表4个，密度年表3个，细胞个数序列1个以及树轮稳定碳同位素序列3个，同时收集整理了12个树轮宽度年表，构建了天山北坡包含37个各类树木年轮年表和序列的树木年轮资料场。利用树轮宽度、密度和同位素等多种代用指标在天山北麓山区开展了树轮气候响应与气候重建工作，在吉尔吉斯斯坦天山山区（伊塞克湖周边）、天山北坡西部（博州）和天山山区中段（沙湾、乌鲁木齐河、玛纳斯河和巩乃斯河流域）开展了各区域的树轮气候重建工作，共建立了研究区10条气候变化序列，重建要素包括温度、降水、干旱指数和河流流量，并分析了重建序列的周期、干湿阶段等特征。在此基础上，基于大范围多点的树轮宽度资料，完成了整个北疆地区300年来以及天山山区235年来的大范围的降水场重建。过去235 a天山山区降水大致经历了7干7湿的变化阶段，其中偏湿年份为124 a，多于偏干年份。20世纪70-80年代前后的20a间的干旱期在天山山区各重建序列中普遍存在。. 完成了天山北坡中部头屯河流域树木年轮细胞切片制作与细胞个数信息的提取。同时利用位于天山北坡中段的乌鲁木齐白杨沟天山云杉生态气象监测基地，对天山云杉生长和气象要素进行连续监测。结合物候观测、森林生态站的气象观测以及林木生长观测，得到天山云杉的主要物候关键期及其气象环境条件，并找出控制林木生长的主要环境因子，从观测事实揭示环境条件对林木径向生长的影响机制。物候观测发现这一区域温度是控制天山云杉生长季开始的主要因子。山底站开始出现新芽的时间为四月上旬左右，比山顶站早10天；山底站50%左右新芽出现的时间最早为四月中下旬，比山顶站早15天左右。林木径向生长和高生长记录表明：2010年天山云杉的速生期为5-6月，是树木早材形成的关键时期，2011年林木生长的速生期为8-9月，这可能当年雨量的年内分配有关，至10月中旬，云杉半径和圆周几乎停止生长。. 项目共培养博士后出站1人，博士毕业2人，硕士毕业3人。发表研究论文46篇，其中第一资助9篇（核心期刊8篇，一般期刊1篇），第二资助13篇（其中SCI为4篇，核心期刊9篇），第三资助5篇（均为核心期刊），其他资助19篇(SCI为7篇）。