韓勝利 高濤 張秋良 烏蘭

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，呼和浩特，010018) (內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象科學(xué)研究所) (內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)) (內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象科學(xué)研究所)

數(shù)值模擬溫度變化對(duì)興安落葉松徑生長(zhǎng)的影響1)

韓勝利 高濤 張秋良 烏蘭

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，呼和浩特，010018) (內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象科學(xué)研究所) (內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)) (內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象科學(xué)研究所)

大興安嶺林區(qū)是我國(guó)典型的氣候敏感區(qū)，該地區(qū)具有典型代表性的地帶性植被興安落葉松，其對(duì)氣溫變化的響應(yīng)有不可或缺的作用。本研究通過(guò)采樣、烘干、刨平、打磨、拋光、掃描、存儲(chǔ)圖形，使用軟硬件系統(tǒng)WinDENDROTM、COFECHA和ARSTAN測(cè)量和檢驗(yàn)，建立了大興安嶺興安落葉松標(biāo)準(zhǔn)化年表。同時(shí)利用內(nèi)蒙古大興安嶺根河地區(qū)50 a(1961—2010年)氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析了生長(zhǎng)輪寬度與根河及附近區(qū)域氣溫和深層地溫的關(guān)系。運(yùn)用當(dāng)?shù)貧鉁赜^測(cè)歷史資料對(duì)Hadley-PRECIS和CMIP5氣候模式的偏差做了訂正。假設(shè)未來(lái)4種溫室氣體排放情形下，運(yùn)用兩種數(shù)值模式，對(duì)2011—2040年根河地區(qū)氣溫訂正后的模擬結(jié)果建立回歸方程，評(píng)估未來(lái)興安落葉松在增溫條件下的徑生長(zhǎng)趨勢(shì)。結(jié)果表明：一年中，樹(shù)木生長(zhǎng)季后期9—10月份氣溫偏高，對(duì)興安落葉松生長(zhǎng)的不利影響顯著，生長(zhǎng)季(5—9月份)的深層地溫偏高，對(duì)第二年樹(shù)木生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)作用。但是，未來(lái)增溫氣候趨勢(shì)對(duì)興安落葉松徑生長(zhǎng)不利。

興安落葉松；標(biāo)準(zhǔn)化生長(zhǎng)輪表；氣候數(shù)值模擬；增溫；徑生長(zhǎng)

森林與氣候有密切的關(guān)系[1-2],氣候變化不可避免的對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一系列的影響，森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候也產(chǎn)生一定的反饋?zhàn)饔肹3]。森林對(duì)氣候變化的適應(yīng)性比較緩慢，也最易受到氣候變化的不利影響[4]。因此，評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)和適應(yīng)是非常重要的研究領(lǐng)域之一[5]。近年來(lái)，氣候數(shù)值模式被氣候科學(xué)家們視為一種應(yīng)用工具，常用模擬不同時(shí)間尺度的氣候狀況，預(yù)測(cè)未來(lái)氣候。但是，在森林生長(zhǎng)變化與數(shù)值模式模擬氣候的變化相結(jié)合，預(yù)測(cè)森林群落生長(zhǎng)的研究相對(duì)較少。樹(shù)木的徑向生長(zhǎng)不僅受自身遺傳因素的制約，也受外界環(huán)境條件的影響[6]。在外界影響因子中，溫度對(duì)森林群落的影響最為重要。

樹(shù)輪的年表不但可用于定年，而且由于去掉生長(zhǎng)的趨勢(shì)和其他非氣候因素的影響后，樹(shù)輪年表只保留氣候的信號(hào)[7-8]。通過(guò)分析樹(shù)木生長(zhǎng)輪寬度與氣候因子的相關(guān)性，可以揭示氣候變化對(duì)樹(shù)木徑向生長(zhǎng)的影響，并可找出影響樹(shù)木徑向生長(zhǎng)的主要限制因子。目前，樹(shù)木年代學(xué)的研究領(lǐng)域主要集中在利用樹(shù)木生長(zhǎng)輪進(jìn)行氣候和其它方面的重建上[9-18]，而分析樹(shù)木徑向生長(zhǎng)與氣候因子相關(guān)性的研究較少。因此，研究樹(shù)木徑向生長(zhǎng)與氣候因子的關(guān)系，有助于了解一個(gè)地區(qū)的生態(tài)限制因素以及未來(lái)該區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢(shì)。

大興安嶺林區(qū)是我國(guó)原始林最茂密的區(qū)域之一，是我國(guó)典型的氣候敏感區(qū)。在全球的氣候變化狀況下，研究本地區(qū)森林群落生長(zhǎng)的氣候限制因子，對(duì)預(yù)測(cè)該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢(shì)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。為此，本研究通過(guò)建立興安落葉松的標(biāo)準(zhǔn)化生長(zhǎng)輪寬度年表，解釋影響大興安嶺地區(qū)興安落葉松樹(shù)輪徑向生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛞蜃蛹捌漤憫?yīng)的關(guān)系，界定本地區(qū)限制該樹(shù)種樹(shù)木徑向生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛞蜃樱瑸榇笈d安嶺地區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)在內(nèi)蒙古大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)120°41′30″～122°42′30″，北緯50°25′30″～51°17′0″，海拔800～1 451 m；年平均氣溫-4.9 ℃，極端最高氣溫35.4 ℃，極端最低氣溫-49.6 ℃，10 ℃以上的積溫1 402 ℃；年降水量400～550 mm，無(wú)霜期80～90 d。土壤為棕色針葉林土，土層厚度15～45 cm。森林以興安落葉松(Larixgmelinii(Rupr.) Kuzen.)為建群種的寒溫帶針葉林，群落結(jié)構(gòu)多以落葉松-草類(lèi)、落葉松-杜香、落葉松-杜鵑為主，伴生樹(shù)種有白樺(Betulaplatyphylla) 和山楊(Populusdavidiana)。常見(jiàn)林下植物有杜鵑(Rhododendrondahuricum)、杜香(Ledumpalustre)、紅花鹿蹄草(Pyrolaincarnate)、篤斯越橘(Vacciniumuliginosum)、舞鶴草(Maianthemumbifolium)、稠李(PadusasiaticaKom)、山黧豆(Lathyrusquinquenervius)等。

2 研究方法

氣象數(shù)據(jù)：采用根河地區(qū)50 a(1961—2010年)氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)，40 a(1971—2010年)深層地溫(深度40 cm和80 cm)觀測(cè)數(shù)據(jù)，缺失的觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用周邊觀測(cè)站的觀測(cè)值做算數(shù)平均處理，將其補(bǔ)齊。各要素各月的月值，由當(dāng)月每日觀測(cè)值做算術(shù)平均獲得。

氣候數(shù)值模擬數(shù)據(jù)處理和訂正：選用英國(guó)Hadley中心-PRECIS區(qū)域氣候模式在IPCC-SRES中所描述的未來(lái)溫室氣體排放情景A1B、A2和B2對(duì)未來(lái)根河地區(qū)氣溫的模擬輸出結(jié)果，并選用國(guó)家氣候中心制作并發(fā)布“中國(guó)地區(qū)氣候變化預(yù)估數(shù)據(jù)集”(CMIP5)，該模式給出的是“WCRP耦合模式比較計(jì)劃中的階段5多模式數(shù)據(jù)”，集中了全球氣候模式數(shù)據(jù)，是PCMDI發(fā)布的總共23個(gè)模式提供的全球氣候模式整合后的氣溫模擬結(jié)果，分辨率達(dá)到0.5°×0.5°。上述四種排放情形的模擬輸出結(jié)果標(biāo)記為A1B、A2、B2和CMIP5。Hadley-PRECIS模式(簡(jiǎn)記為Hadley模式)模擬的逐月氣溫可達(dá)到50 km×50 km的空間分辨率，從Hadley模式經(jīng)緯網(wǎng)格點(diǎn)模擬輸出結(jié)果中選取了根河及其附近地區(qū)73個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，這些網(wǎng)格點(diǎn)的模擬氣溫平均值代表該區(qū)域的氣溫(見(jiàn)圖1a)；從CMIP5模式網(wǎng)格點(diǎn)中選取91個(gè)格點(diǎn)進(jìn)行模擬，模擬輸出的平均氣溫作為CMIP5對(duì)根河及附近地區(qū)的區(qū)域氣溫(見(jiàn)圖1b)圖中星號(hào)為樹(shù)輪采樣點(diǎn)位置。

利用根河及其附近地區(qū)過(guò)去50 a(1961—2010年)9—10月份氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對(duì)數(shù)值模式的模擬偏差做訂正處理，以獲得未來(lái)時(shí)段更為準(zhǔn)確的模擬氣溫。

a．英國(guó)Hadley b.中國(guó)CMIP5

圖1數(shù)值模式在根河附近地區(qū)的格點(diǎn)分布

將1961—2010年作為校準(zhǔn)期，用氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)和模式模擬數(shù)據(jù)序列的均值差異，對(duì)2011—2040年模擬氣溫給予訂正，計(jì)算式為：

其中：y為被訂正年份，N=50為樣本數(shù)(1961—2010年)，Ry為第y年訂正后的模擬氣溫，My和Mi分別是第y年和第i年的模擬氣溫，Gi是第i年觀測(cè)氣溫。

樹(shù)木采樣：采集根河地區(qū)35棵興安落葉松胸徑處截取圓盤(pán)樣本，經(jīng)過(guò)烘干、刨平、砂紙打磨和拋光，用高分辨掃描儀(Cano Scan LiDE 600F)對(duì)樹(shù)輪樣本逐一掃描，掃描分辨率為300 dpi，存儲(chǔ)掃描圖像用于建立標(biāo)準(zhǔn)化年表。其中30棵(胸徑小于45 cm)樹(shù)在胸徑處取2個(gè)樹(shù)盤(pán)，每個(gè)圓盤(pán)又分南、北方向各2個(gè)樣本，共120個(gè)樣本；再?gòu)氖Ｓ嗟?棵(胸徑大于45 cm)樹(shù)，分別從南、北方向鉆芯取樣2個(gè)，共10個(gè)樣本。通過(guò)篩選最終選定80個(gè)圓盤(pán)樣本和2個(gè)樹(shù)芯樣本。82個(gè)樣本來(lái)自30棵樹(shù)。

使用測(cè)量樹(shù)木生長(zhǎng)輪的軟硬件系統(tǒng)為WinDENDROTM、COFECHA[19-21]和ARSTAN[22]，運(yùn)用系統(tǒng)測(cè)量樹(shù)木生長(zhǎng)輪并建立根河地區(qū)興安落葉松的標(biāo)準(zhǔn)化年表。對(duì)82個(gè)生長(zhǎng)輪初選樣本使用WinDENDROTM作交叉定年、獲得生長(zhǎng)輪寬度，測(cè)量精度為0.01 mm；用COFECHA分析程序?qū)徊娑曜鲑|(zhì)量控制，檢查存在的定年錯(cuò)誤，并返回WinDENDROTM重新檢查出錯(cuò)生長(zhǎng)輪點(diǎn)進(jìn)行糾正，直至COFECHA檢測(cè)結(jié)果無(wú)誤為止。COFECHA檢測(cè)交叉定年輸出結(jié)果獲得所有樣本最長(zhǎng)時(shí)間序列長(zhǎng)度為135 a，主序列長(zhǎng)度定為135 a。此外，剔除了年代過(guò)短、與主序列一致性不好或與主序列相關(guān)系數(shù)較低、生長(zhǎng)異常(有奇異點(diǎn))，經(jīng)過(guò)多次COFECHA檢測(cè)，最終選定40個(gè)樣本(來(lái)自16棵樹(shù))作為建立標(biāo)準(zhǔn)化年表樣本集。同時(shí)，利用ARSTAN程序?qū)νㄟ^(guò)了COFECHA質(zhì)量控制的生長(zhǎng)輪寬度序列建立標(biāo)準(zhǔn)化年表(STD)，運(yùn)行ARSTAN時(shí)，樹(shù)木曲線(xiàn)趨勢(shì)擬合方法選擇了雙遞減趨勢(shì)選項(xiàng)。COFECHA輸出結(jié)果顯示的質(zhì)量控制統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，顯示樹(shù)木株數(shù)和樣本序列個(gè)數(shù)均滿(mǎn)足建立標(biāo)準(zhǔn)化樹(shù)輪年表的基本要求[23]。

3 結(jié)果與分析

3.1 興安落葉松年表統(tǒng)計(jì)特征

由表1可知，興安落葉松一階自相關(guān)系數(shù)在0.5以上，前一年的生長(zhǎng)對(duì)當(dāng)年樹(shù)木生長(zhǎng)的影響很大；平均敏感度值為0.178，落葉松對(duì)該地區(qū)氣候變化反應(yīng)敏感；信噪比、第一主成分的解釋方差、樣本總代表性較大，分別為19.31、43.61、0.951，表明林木生長(zhǎng)較多環(huán)境影響因素受氣候變化的影響。

表1 根河地區(qū)興安落葉松標(biāo)準(zhǔn)化年表(STD)的統(tǒng)計(jì)特征

由表2可知，近50年來(lái)的氣候條件對(duì)研究區(qū)興安落葉松徑生長(zhǎng)的影響以及樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)未來(lái)氣候變化的響應(yīng)，1961年以來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)化生長(zhǎng)輪寬度出現(xiàn)3次小高峰。

表2大興安嶺根河地區(qū)興安落葉松標(biāo)準(zhǔn)化生長(zhǎng)輪(1961—2010年)

年份生長(zhǎng)輪/mm年份生長(zhǎng)輪/mm19611．1519860．6119621．0919870．7719631．0119880．8519640．9919890．8919650．9419900．5619661．0119910．8919670．6919920．8419680．9219930．8619691．1419940．8819700．9619950．8319710．6519961．1219720．8419970．9919730．8319980．8919741．3719991．0919750．9620000．8919761．1320010．9519771．0420020．9519781．1120031．0219790．9920040．7819801．2120051．0519811．3120061．0519821．1020070．8919831．0620080．9819841．1020091．3719850．8220101．29

3.2興安落葉松生長(zhǎng)與氣溫和前期深層地溫的關(guān)系

興安落葉松徑向生長(zhǎng)對(duì)溫度變化的響應(yīng)敏感，生長(zhǎng)輪寬度對(duì)整個(gè)年平均氣溫和后冬2—3月氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到-0.28和-0.33(P<0.05)。一年中影響生長(zhǎng)輪寬度最為顯著的是冬季來(lái)臨之前9—10月氣溫，相關(guān)系數(shù)為-0.35(P<0.01)。這一時(shí)段氣溫越高，對(duì)興安落葉松形成較寬生長(zhǎng)輪越不利，生長(zhǎng)輪曲線(xiàn)和9—10月氣溫曲線(xiàn)呈現(xiàn)相反趨勢(shì)(見(jiàn)圖2a)。

相關(guān)分析指出，前一年生長(zhǎng)季(5—9月)的深層地溫是影響來(lái)年興安落葉松生長(zhǎng)的顯著影響因子，研究區(qū)興安落葉松生長(zhǎng)輪寬度對(duì)前一年生長(zhǎng)季地面以下40 cm、80 cm地溫呈現(xiàn)正響應(yīng)，表明前一年生長(zhǎng)季深層地溫偏高有利于樹(shù)木在來(lái)年形成較寬生長(zhǎng)輪(見(jiàn)表3)。生長(zhǎng)輪曲線(xiàn)與前一年40 cm和80 cm深層地溫曲線(xiàn)及趨勢(shì)曲線(xiàn)呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)(見(jiàn)圖2b、圖2c)。

表3生長(zhǎng)輪寬度與前期根河及附近區(qū)域5—9月份深層地溫的關(guān)系

深度/cm根河本站根河附近地區(qū)400．4570．530800．4020．541

注：結(jié)果均在0.01置信區(qū)間上顯著。

圖2 根河地區(qū)9—10月氣溫、前一年5—9月深層地溫和興安落葉松生長(zhǎng)輪變化趨勢(shì)

3.3 興安落葉松生長(zhǎng)對(duì)未來(lái)溫度變化的響應(yīng)

由表4可知，A1B的模擬氣溫比實(shí)際觀測(cè)氣溫偏低(正訂正量)，而A2、B2和CMIP5的模擬氣溫與觀測(cè)氣溫相比均偏高(負(fù)訂正量)。4種模擬氣溫相比，A1B和CMIP5對(duì)9—10月氣溫的模擬結(jié)果偏差最小，分別是0.446 ℃和-0.447 ℃。B2對(duì)9—10月氣溫的模擬偏差最大，訂正量是-3.252 ℃。

由表5看出，過(guò)去50 a，9—10月份氣溫觀測(cè)值的年代際均值變化可以確定根河及其附近地區(qū)年平均氣溫在不斷上升，50 a間年氣溫上升了1.74 ℃。在年代際和年平均氣溫不斷上升的氣候背景下，9—10月份平均氣溫也在同步上升，過(guò)去50 a增溫1.49 ℃。訂正后4種排放情形模擬的平均未來(lái)30 a該地區(qū)年氣溫預(yù)計(jì)上升1.01 ℃，9—10月份氣溫預(yù)計(jì)增加1.20 ℃左右。

表4 2011—2040年根河地區(qū)9—10月份模擬氣溫

從圖3看出，經(jīng)過(guò)訂正后根河及其附近地區(qū)2011—2040年9—10月份氣溫預(yù)估序列曲線(xiàn)顯示，氣溫在未來(lái)預(yù)設(shè)的4種排放情形下均呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，增溫最大的是Hadley模式的A2排放情形，線(xiàn)性趨勢(shì)的斜率為0.102；增溫幅度最小的是CIMP5模式的模擬結(jié)果，線(xiàn)性趨勢(shì)線(xiàn)的斜率為0.020 9。

圖3 根河地區(qū)1961—2010年9—10月份氣溫變化和模擬曲線(xiàn)(2011—2040年)

從觀測(cè)時(shí)段和模擬時(shí)段溫度曲線(xiàn)的連續(xù)走勢(shì)，A1B、B2和CMIP5前后上升趨勢(shì)銜接和緩，并未見(jiàn)存在突變，而A2排放情形下的氣溫模擬曲線(xiàn)與觀測(cè)時(shí)段的曲線(xiàn)變化相比，在觀測(cè)與模擬時(shí)段的銜接點(diǎn)處可以看出明顯的突變，說(shuō)明即使對(duì)模擬氣溫做了訂正處理， A2情形的模擬效果也不如其他3種情形下的模擬效果理想。

從圖4看出，觀測(cè)時(shí)段序列曲線(xiàn)與模擬時(shí)段序列曲線(xiàn)銜接緩和，同時(shí)模擬時(shí)段的趨勢(shì)線(xiàn)斜率為0.06，觀測(cè)時(shí)段趨勢(shì)線(xiàn)斜率是0.04，說(shuō)明模擬時(shí)段與觀測(cè)時(shí)段的變化趨勢(shì)相差很小，前后時(shí)段不存在突變，訂正后的模擬效果比較好。平均后的模擬氣溫變化幅度較觀測(cè)時(shí)段變小，原因是對(duì)4種排放情形的模擬氣溫做了平均處理。

表5 1961—2040年根河地區(qū)9—10月份氣溫年代平均值

注：1961—2010年為觀測(cè)值，2011—2040年為模擬值。

圖4 根河地區(qū)9—10月氣溫變化(1961—2010年)和數(shù)值模擬4種排放情形平均曲線(xiàn)(2011—2040年)

從圖5可看出，9—10月份氣溫的上升，A1B、A2、B2、CM1P5情形下，樹(shù)木生長(zhǎng)輪寬度均顯現(xiàn)不同程度下降趨勢(shì)，這與生長(zhǎng)輪寬度與對(duì)應(yīng)時(shí)段氣溫之間存在的負(fù)關(guān)聯(lián)一致。4種排放情形下對(duì)興安落葉松生長(zhǎng)輪寬度的預(yù)估曲線(xiàn)的趨勢(shì)線(xiàn)顯示，A2情形下生長(zhǎng)輪寬度下降趨勢(shì)最快，趨勢(shì)線(xiàn)斜率為-0.005，CMIP5情形下趨勢(shì)線(xiàn)斜率是-0.001，生長(zhǎng)輪寬度下降較緩。

從圖6看出，在9—10月增溫條件下興安落葉松生長(zhǎng)輪寬度減小，表示增溫對(duì)根河地區(qū)興安落葉松的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。

4 結(jié)論與討論

興安落葉松徑向生長(zhǎng)對(duì)溫度變化的響應(yīng)比較敏感，生長(zhǎng)期溫度偏低對(duì)興安落葉松徑生長(zhǎng)起有利作用。生長(zhǎng)輪寬度對(duì)整個(gè)年平均氣溫和后冬2—3月氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到-0.28和-0.33(P<0.05)。一年中影響生長(zhǎng)輪寬度最為顯著的是冬季來(lái)臨之前9—10月氣溫，相關(guān)系數(shù)為-0.35(P<0.01)。這一時(shí)段氣溫越高，對(duì)興安落葉松形成較寬生長(zhǎng)輪越不利，生長(zhǎng)輪曲線(xiàn)和9—10月氣溫曲線(xiàn)呈現(xiàn)相反趨勢(shì)。王麗麗等[23]的研究結(jié)果顯示興安落葉松生長(zhǎng)輪寬度和早材寬度與生長(zhǎng)季前的氣溫呈負(fù)相關(guān)，并指出是由于樹(shù)木冬季呼吸對(duì)養(yǎng)分的消耗所引起，冬季氣溫偏低時(shí)抑制了樹(shù)木呼吸，使得養(yǎng)分被有效地用于徑向細(xì)胞的形成與生長(zhǎng)，造成隨后較寬的生長(zhǎng)輪。本文分析得出結(jié)論與其研究結(jié)論一致。

興安落葉松生長(zhǎng)輪寬度影響的關(guān)鍵時(shí)段為樹(shù)木生長(zhǎng)季末期9—10月，該時(shí)段地溫偏高對(duì)來(lái)年興安落葉松徑生長(zhǎng)有利。生長(zhǎng)季(5—9月)的地溫是影響來(lái)年興安落葉松生長(zhǎng)的顯著影響因子，根河地區(qū)興安落葉松生長(zhǎng)輪寬度對(duì)前一年生長(zhǎng)季地面以下40、80 cm地溫呈現(xiàn)正響應(yīng)，表明前一年生長(zhǎng)季深層地溫偏高有利于樹(shù)木在來(lái)年形成較寬生長(zhǎng)輪。興安落葉松能夠在較短的生長(zhǎng)季完成其生長(zhǎng)周期，冬季落葉的特性使其具有非凡的抗寒能力[23]，本研究對(duì)根河地區(qū)興安落葉松生長(zhǎng)輪寬度的分析結(jié)論也說(shuō)明了該樹(shù)種耐嚴(yán)寒的優(yōu)良特性。

圖5 4種排放情形下預(yù)估2011—2040年興安落葉松生長(zhǎng)輪變化曲線(xiàn)及趨勢(shì)

研究區(qū)及其附近地區(qū)年平均氣溫在過(guò)去50 a呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。在年代際和年平均氣溫不斷上升的氣候背景下，9—10月份平均氣溫也在同步上升，過(guò)去50 a增溫?cái)?shù)值為1.49 ℃。訂正后，4種排放情形模擬未來(lái)30 a該地區(qū)年平均氣溫預(yù)計(jì)上升1.01 ℃，9—10月份氣溫預(yù)計(jì)增加1.20 ℃左右。2011—2040年9—10月份氣溫預(yù)估曲線(xiàn)顯示，氣溫在未來(lái)預(yù)設(shè)的4種排放情形下均呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。從觀測(cè)時(shí)段和模擬時(shí)段溫度曲線(xiàn)的連續(xù)走勢(shì)看，A1B、B2和CMIP5前后上升趨勢(shì)銜接緩和，不存在突變；A2排放情形下的氣溫模擬曲線(xiàn)與觀測(cè)時(shí)段的曲線(xiàn)變化相比，在觀測(cè)與模擬時(shí)段的銜接點(diǎn)處可以看出明顯的突變。未來(lái)30a(2011—2040年)9—10月平均氣溫模擬時(shí)段序列曲線(xiàn)與觀測(cè)時(shí)段序列曲線(xiàn)銜接緩和，模擬時(shí)段的趨勢(shì)線(xiàn)斜率為0.06，觀測(cè)時(shí)段趨勢(shì)線(xiàn)斜率是0.04，模擬時(shí)段與觀測(cè)時(shí)段的變化趨勢(shì)相差很小，前后時(shí)段不存在突變，訂正后的模擬效果比較好。在A1B、A2、B2、CM1P5情形下，隨著9—10月份氣溫的上升，樹(shù)輪寬度均顯現(xiàn)不同程度下降趨勢(shì)，與生長(zhǎng)輪寬度與該時(shí)段氣溫之間存在的負(fù)相關(guān)。9—10月份增溫條件下，興安落葉松生長(zhǎng)輪寬度減小，未來(lái)增溫對(duì)研究區(qū)興安落葉松的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。

圖6 模擬9—10月氣溫變化條件下2011—2040年根河地區(qū)興安落葉松4種排放情景平均生長(zhǎng)輪長(zhǎng)勢(shì)預(yù)估

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EffectofNumericalSimulatedTemperatureVariationsonDiameterGrowthoftheLarixgmelinii(Rupr.)Rupr.//

Han Shengli
(Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, P. R. China);
Gao Tao
(The Inner Mongolia Meteorological Institute);
Zhang Qiuliang
(Inner Mongolia Agricultural University);
Wu Lan
(The Inner Mongolia Meteorological Institute)//Journal of Northeast Forestry University，2017,45(9)：5-12.

Larixgmelinii; Standard chronology ring-width; Climate numerical simulation; Increasing temperature; Diameter growth

S757

1)“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017YFC0504100)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41665003)。

韓勝利,男,1975年5月生,內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院,博士研究生。E-mail：hanshengli2003@126.com。

張秋良，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，教授，E-mail:zqlemail@vip.sina.com；高濤，內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象科學(xué)研究所，研究員，E-mail:Frautao@yahoo.com。

2017年4月10日。

責(zé)任編輯：王廣建。

Based on work of sampling, drying, planning, polishing, scanning and saving scanned pictures of the sample dishes of tree-ring, a standard chronology ring-width (STD) of theLarixgmelinii(Rupr.) Rupr. collected from Genhe, Daxing’an Mountains was established by using the software of WinDENDROTM, COFECHA and ARSTAN. Correlations between the STD and the air and deep layer soil temperatures recorded at Genhe and nearby region for 50 a (1961-2010) were analyzed. Furthermore, the numerical simulating deviations of the Hadley-PRECIS and the CMIP5 climate models under four supposed emission situations were corrected by using the historical observation records of the air temperature. A regression function was set up by using the historical records of the air temperature and the SDT. In addition, the next 30 a (2011-2040) air temperatures was pre-estimated. Negative effects for the next 30 a on the diameter growth trend of theL.gmeliniiwere manifested while the regression function and the simulated air temperature were used for analyses. The results indicate that during a year the higher air temperature of later period (September-October) of the tree-growing season conducts negative impacts on theL.gmelinii, and higher soil temperatures of the deep layers in the previous May-September affect the growth of trees positively. Besides, an increasing trend of the simulated air temperature would conduct a negative effect on diameter growth of theL.gmeliniifor the future time.