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中国半干旱区树木径向生长空间差异及其控制机制获进展
作者:曾小敏          发布时间:2019-11-19          浏览次数:

半干旱区是全球气候敏感性和生态脆弱性最强的区域之一,因此是开展树木生长对气候变化响应及适应性研究的理想区域。随着全球变暖的加剧,该区域森林生态系统可能会变得更加脆弱,从而影响区域的植被变化、区域气候反馈和碳循环。目前,研究都多基于单点或局地尺度,且多运用传统的线性回归统计的方法,区域尺度树木径向生长对气候的响应机制还不明确。

近日,陕西师范大学地理科学与旅游学院稳定同位素与全球变化实验室与美国马里兰大学地质系合作,运用树木生长机理模型(Vaganov–Shashkin-Lite model),对中国半干旱区及其周围33个样点(图1)针叶树种径向生长特征及其对气候变化响应机制开展系统研究,开创性的量化了1960-2013年间温度和土壤湿度对于该区域树木生长的相对贡献;另外,结合气候预警资料,模拟了2014-2100年该区域树木生长的变化。结果发现:在研究时段研究区东西树木生长存在不同的变化趋势,其中西部样点树木平均径向生长呈现显著上升趋势,而东部样点呈现微弱下降趋势(图2);模型揭示该区域树木生长径向生长主要受到降水控制下的土壤湿度的影响,东西部的相对湿度对于树木生长的贡献分别占到了77%69%(图3);指针年分析(Point-year analysis)结果发现东部样点树木径向生长受到生长季初期(4-5月)土壤湿度的影响显著(图3);模型揭示在RCP 4.5RCP 8.5情景下,东西部区域的树木生长都呈现上升趋势(图4),这可能与气候变暖导致树木生长季延长有关。该研究准确揭示了降水诱导的干旱是近几十年来中国半干旱区径向树木生长主要贡献者,因此预期通过准确预报干旱发生的频度可有效管理中国半干旱区正在衰的森林生态系统以及实现林业可持续发展。 

该成果以“Spatial patterns of precipitation-induced moisture availability and their effects on the divergence of conifer stem growth in the western and eastern parts of China’s semi-arid region为题在线发表在林学顶级SCI期刊Forest Ecology and Management章通讯作者为刘晓宏教授,第一作者为曾小敏讲师。该研究得到国家自然科学基金项目(41571196, 41421061 & 41807431)、陕西省自然科学基金(2019JQ-325)、中央高校基本科研业务费专项资金项目(GK201801007 & GK201903068)和冰冻圈科学重点实验室自主课题(SKLCS-ZZ-2019)的资助。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.foreco.2019.117524

 

 

 

1 研究样点分布和土壤湿度(PDSI)空间变化趋势

 

2 1901-2013年东部和西部样点平均树轮宽度指数变化

 

 

3 西部(a)和东部(b)干旱年和湿润年温度和土壤湿决定的树木生长率对比,以及研究时段温度和土壤湿度对树木径向生长贡献率的变化

 

 

4 西部(a)和东部(b)不同CO2排放情景下(RCP2.6, RCP4.5RCP8.5)下树木径向生长对比