安然

摘 要： 本文利用昌靈山青海云杉樹(shù)木年輪寬度變化分析樹(shù)種徑向生長(zhǎng)特征，并探討個(gè)別樣本存在的特殊差異的原因，從而發(fā)揮森林應(yīng)對(duì)氣候變化的作用。提高森林系統(tǒng)的質(zhì)量及其生態(tài)服務(wù)功能。進(jìn)一步改善我國(guó)生態(tài)環(huán)境并對(duì)森林資源進(jìn)行可持續(xù)管理。

關(guān)鍵詞： 徑向生長(zhǎng);樹(shù)輪寬度;青海云杉

【中圖分類(lèi)號(hào)】S713 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）07-0026-01

1 引言

近年來(lái)，全球氣候變暖已引起了人類(lèi)生存環(huán)境的一系列變化。一些地區(qū)干旱、極度干旱、酷熱和熱浪等極端天氣氣候事件頻發(fā)，導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能產(chǎn)生巨大變化。與此同時(shí)，人類(lèi)對(duì)于森林不合理的開(kāi)發(fā)利用也加速了生態(tài)環(huán)境的惡化。森林生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，其興衰直接影響全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，也直接影響生態(tài)環(huán)境[1]。因此，保持森林生態(tài)系統(tǒng)平衡對(duì)于維持我國(guó)自然生態(tài)系統(tǒng)格局、功能和過(guò)程具有重要的生態(tài)意義。樹(shù)木從環(huán)境中吸收養(yǎng)分和能量并且從環(huán)境中汲取各種化學(xué)元素到每年的生長(zhǎng)層（即年輪）中[2]，具有定年準(zhǔn)確、連續(xù)性強(qiáng)、分辨率高和易于獲取復(fù)本等特點(diǎn)[3]。因此，本文利用昌靈山青海云杉樹(shù)種年輪寬度分析其生長(zhǎng)特征。

2 研究區(qū)域概況

本研究采樣地點(diǎn)位于甘肅祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)東段的昌靈山保護(hù)站內(nèi)。本保護(hù)區(qū)地處古浪縣東端，毗鄰景泰縣壽鹿山林區(qū)，面積約50.14km2。北距騰格里沙漠僅有8km，南接高寒祁連山區(qū)。屬溫帶大陸性氣候與高原干旱氣候。夏秋兩季較為濕潤(rùn)，冬春季干旱而風(fēng)大。年平均氣溫4.9℃，極端最高氣溫33℃，極端最低氣溫-26.4℃。年日照時(shí)數(shù)2628.9h，>=10℃的有效積溫1949℃。年降水量300-360mm，無(wú)霜期153d。海拔2500-2800m之間屬亞高山草原帶，是喬木自然分布區(qū)，也是青海云杉的主要聚集區(qū)域。

3 數(shù)據(jù)和方法

3.1 樹(shù)輪數(shù)據(jù)。通過(guò)GPS 定位，按照國(guó)際樹(shù)木年輪庫(kù)（ITRDB）的標(biāo)準(zhǔn)，選取海拔在2400～2500m、坡向相近、胸徑接近的青海云杉21顆，用內(nèi)徑為5.3 mm 的生長(zhǎng)錐從每棵樹(shù)的陽(yáng)面、陰面分別鉆取1芯，個(gè)別樹(shù)齡較長(zhǎng)的取3 芯，共取樣42個(gè)芯。測(cè)定樣地地理坐標(biāo)、海拔高度、坡度、坡向、坡位等環(huán)境條件;采用常規(guī)的樹(shù)輪預(yù)處理方法對(duì)樣品進(jìn)行干燥、固定和打磨后，用精度為0.001mm的LINTAB樹(shù)輪寬度儀對(duì)處理好的樹(shù)芯進(jìn)行定年和寬度測(cè)量，并利用COFECHA程序?qū)Χ旰蜏y(cè)量結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。最后選取步長(zhǎng)為60年的樣條函數(shù)擬合樹(shù)木生長(zhǎng)趨勢(shì)，用ARSTAN程序進(jìn)行去趨勢(shì)，并利用雙權(quán)重平均法合成樹(shù)輪寬度年表。

3.2 年表建立。青海云杉年表的建立采用ARSTAN程序完成，采用步長(zhǎng)為70a的樣條函數(shù)擬合樹(shù)木生長(zhǎng)趨勢(shì)，之后對(duì)去生長(zhǎng)趨勢(shì)序列運(yùn)用加權(quán)平均法建立樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)化年表。為了更好的分析云杉徑向生長(zhǎng)特征，同時(shí)計(jì)算其徑向生長(zhǎng)值與斷面積增量（BAI值）。前一年的徑向生長(zhǎng)值是用過(guò)去5a 年輪寬度的中值在每個(gè)寬度序列上滑動(dòng)來(lái)計(jì)算的。如下所示：

1975 1976 1977 1978 1978 1980 1981 1982 1983

前一年徑向生長(zhǎng)

在分析樹(shù)輪的生長(zhǎng)歷史時(shí)，以每12年為一個(gè)單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用Microsoft Excel 2010等作圖分析軟件進(jìn)行分析、將取到的21棵云杉的原始樹(shù)輪寬度、徑向生長(zhǎng)值按生理年齡對(duì)齊，進(jìn)行累加求平均得到年均樹(shù)輪寬度值、年均徑向生長(zhǎng)值。并用三次多項(xiàng)式模擬平滑曲線(xiàn)，以揭示其生長(zhǎng)過(guò)程。

2.3 氣象資料。本文采用距離采樣點(diǎn)較近的景泰氣象站氣候資料進(jìn)行樹(shù)輪-氣候響應(yīng)分析。氣候資料包括逐月的降水（Pre）和氣溫（月平均氣溫Tem，月平均最高氣溫Tmax，月平均最低氣溫Tmin），數(shù)據(jù)時(shí)間區(qū)間為1957-2016年。

3 徑向生長(zhǎng)特征

樹(shù)輪寬度的普遍規(guī)律是是隨著樹(shù)齡的增加呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)。歷年平均值為159.6mm。樹(shù)輪寬度平均最小值出現(xiàn)在2004年，僅有53.4mm。最大值達(dá)574.3mm，出現(xiàn)在1863年。從連續(xù)每年樹(shù)輪寬度變化趨勢(shì)線(xiàn)分析可得，樹(shù)輪寬度變化波動(dòng)性較小，呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)。但在不同時(shí)間段內(nèi)下降速率存在差異。在1907-1965時(shí)間段內(nèi)下降幅度微小，趨于平緩。而在1996-2016時(shí)間段內(nèi)下降幅度更為明顯。運(yùn)用滑動(dòng)計(jì)算法計(jì)算出的徑向生長(zhǎng)值也可以反映出相應(yīng)規(guī)律。其普遍規(guī)律是隨著樹(shù)齡的增加呈現(xiàn)先減小后增加再減小的趨勢(shì)。通過(guò)3次多項(xiàng)式對(duì)樹(shù)輪寬度與時(shí)間進(jìn)行回歸擬合。

深層次分析各樣本逐年樹(shù)輪寬度變化曲線(xiàn)（圖1），發(fā)現(xiàn)在1869-1875年、1886-1892年以及1993-1999年這三個(gè)時(shí)間段內(nèi)，部分樹(shù)種的徑向生長(zhǎng)量出現(xiàn)了持續(xù)且快速的增加，例如在1886-1892時(shí)間段內(nèi)，平均徑向生長(zhǎng)量由86mm持續(xù)增長(zhǎng)到158mm。這種情況是在受到一定的外界環(huán)境干擾下形成的，稱(chēng)為生長(zhǎng)釋放。而導(dǎo)致樹(shù)木生長(zhǎng)釋放的主要誘因是干擾所造成的林窗開(kāi)放。由于樹(shù)木倒伏對(duì)周?chē)掖鏄?shù)木造成不同程度的傷害而形成窄輪，之后又由于競(jìng)爭(zhēng)減弱出現(xiàn)快速生長(zhǎng)[3]。只有當(dāng)干擾較為強(qiáng)烈的時(shí)候才會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模的樹(shù)木徑向生長(zhǎng)量統(tǒng)一增加，因此只是個(gè)別樣本數(shù)目出現(xiàn)此情況。除此之外，氣溫突變也可能是導(dǎo)致樹(shù)木徑向生長(zhǎng)值在1996年后急劇下降的原因。由于氣溫升高，使得植物在夜間的呼吸作用加強(qiáng)，導(dǎo)致儲(chǔ)存在植物體內(nèi)以供給植物生長(zhǎng)的各類(lèi)養(yǎng)分消耗增加[4]。并加快了土壤內(nèi)水分的揮發(fā)速度，降低土壤含水量。使水分條件從原來(lái)滿(mǎn)足植物需求轉(zhuǎn)變?yōu)橄拗浦参锷L(zhǎng)，出現(xiàn)干旱脅迫的現(xiàn)象[3]。

4 結(jié)論

本文利用昌靈山地區(qū)青海云杉樹(shù)輪資料，以?xún)煞N方式：樹(shù)輪寬度年表、徑向生長(zhǎng)年表分析該樹(shù)種的徑向生長(zhǎng)特征，并探討個(gè)別樣本存在的特殊差異，得出結(jié)論如下：

（1）分析兩種變化曲線(xiàn)的趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)云杉樹(shù)種的輪寬與徑向生長(zhǎng)曲線(xiàn)的一致性較強(qiáng)，但又各具特點(diǎn)。

（2）樹(shù)輪寬度變化曲線(xiàn)波動(dòng)性較小，在1996年氣溫突變后下降速率更快;樹(shù)輪寬度也會(huì)隨樹(shù)齡的增加呈現(xiàn)不斷減小的趨勢(shì)。

（3）徑向生長(zhǎng)曲線(xiàn)存在較大的波動(dòng)，樹(shù)木徑向生長(zhǎng)值在1996年氣溫突變后急劇下降;林窗干擾、微環(huán)境變化可能是形成云杉徑向生長(zhǎng)迅速增加的顯著因素。

參考文獻(xiàn)

[1] 余新曉，魯紹偉，靳芳，陳麗華，饒良懿，陸貴巧.中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2005（08）：2096-2102.

[2] 王樹(shù)芝，趙秀海.樹(shù)輪生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究，2010，23（2）：17-21.

[3] 肖輝林.森林衰退與全球氣候變化[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，1994（04）：430-436.