马榆杰

摘要：高海拔云杉在亞高山川西地区的环境信息较多，对气候变化反应较敏感。温度对川西云杉生长趋势的影响随区域气候变暖而变化。本文以川西云杉为研究对象，采用树轮状生态法，对亚高山地区不同海拔高度的川西云杉进行年轮取样、处理和分析，比较其径向生长特性及其与气候因子的关系。结果表明：亚高山川西云杉在高原上具有较强的环境信息性，对气候变化的反应更为敏感;水分严重限制了川西云杉在高原上径向生长，径向生长的川西云杉主要受气温的影响;而气温升高时，川西云杉的衰亡与气候因素的变化有密切关系，高海拔地区的云杉还可能随区域气候变暖而进一步衰减。本文研究亚高山地区不同海拔川西云杉生长动态及其对气候变化的敏感性差异，为保护和管理川西云杉林在全球气候变化环境中的生长规律提供科学依据。

关键词：亚高山地区、川西云杉、气候变化、温度重建

1 引言

研究树木对气候变化的反应和古气候重建通常采用树木年轮分析法[1]。目前，国内外越来越多的学者致力于同一栖息地不同树种径向生长对气候变化的响应研究[2]。一般来讲，同一栖息地不同树种的径向生长对气候因子的响应关系有差异，它还显示了树木生长与气候因素之间的某些物种特异关系[3]。Miyamoto[4]等对研究了加拿大不列颠哥伦比亚省和育空地区3个共存树种对气候变化响应，发现不同树种对季节气候变化响应和敏感性不同。Yu[5]等对长白山主要树种径向生长对气候响应进行研究，发现树种差异较海拔差异对影响特定地点物种径向生长更加重要。Lloyd[6]等对西伯利亚3种针叶树种树木生长对气候变暖的响应进行研究，发现不同树种和种群之间气候响应不同。高露双[7]等对长白山阔叶红松林共生树种径向生长对气候变化的反应进行了研究，发现红松和山杨对气候因子响应关系存在差异。

本研究以川西云杉为研究对象，在川西亚高山地区对川西云杉林内主要树种树轮样芯进行取样。首先，建立川西云杉林不同树种树轮宽度年表，旨在阐明气候变化对不同树种径向生长影响的研究。其次，建立不同海拔梯度主要树种标准年表，研究主要树种不同海拔梯度气候因子对径向生长的影响，旨在对不同海拔梯度主要树种径向生长主要影响因子进行明确，说明主要树种在不同海拔梯度下径向生长对气候因素反应差异的具体原因。此外，对过渡带地区树轮样芯进行采集，建立标准年表，以期揭示全球气候变化背景下过渡带地区主要树种对气候变化的响应，并为未来该区域气候重建提供基础数据。最后，利用树木年轮宽度资料重建了川西亚高山地区川西云杉林过去200多年来平均温度变化历史。

2 研究方法

2.1响应函数和相关函数分析

此方法只考虑单一气候因素与树木径向生长的关系，且用年轮数据与气候因素的简单相关系数来表示，计算简单，解释方便。利用数理统计的多元回归分析方法，对树轮宽度年表进行多种气候因子做主成分变换，与树轮宽度年表进行逐步回归，将主成分的回归系数转化为与原始气候因子相对应的回归系数，并用大小和正负两个方面来表征树木生长对气候因素的反应。为了平衡上述两种方法在研究中各自的不足，本研究在树轮气候学分析时，以上两种方法均被采用。

2.2气候因子的重建与检验

利用SPSS 18.0软件对年表与气象因子进行Person相关分析，之后再选取不同月份组合的气候因子分别计算均值，再与年表进行相关分析，以寻找最适合月份的气候因子进行气候重建。重建要素确定后，通过建立一元线性回归方程来获取气候重建方程。采用逐个剔除法对重构方程组进行稳定性、可靠性检验。逐次排除法利用回归模式产生一组独立的气候数据，以评估模式的准确性，统计参数包括相关系数（r）、缩小误差（RE）和符号检验（ST）等。

3 研究过程

3.1年轮取样

选取位于林冠上层，长势健康、直径较大以及干形通直的树木进行年轮样芯采样。为尽量避免山体坡度对年轮造成的挤压所产生的影响，年轮样芯采样要尽量与山体等高线方向一致。采样高度距地面1.3m。使用生长锥是应尽量保持生长锥与树干垂直，防止操作不当造成生长维断裂。钻取树轮样芯时如果发现生长锥转动非常轻松，此时应马上停止取样，迅速将生长锥退出。取样策略为每棵树钻取一根年轮样芯，钻取多棵树。

3.2年轮样芯的预处理

样芯放在通风干燥处自然风干。将经过风吹干燥的样芯用白色木工胶水固定在带沟槽的木槽上，并可根据样芯尺寸预先定制。在贴试样芯胶时要特别注意，对于一些已经破裂的芯胶，要小心地将接合面朝准，然后再贴上白胶。经过数天的风芯磨光，再用不同粒度的干砂纸逐个打磨风芯，直到显微镜下可以清晰地看出风芯的年轮界限。磨削后的试件断面要平整，不能出现斜面，显微镜下还看不清楚的，需要用砂纸进一步磨削。

3.3年轮宽度的测量

在测得年轮宽度之前，先对年轮样芯进行磨削，在显微镜下初步定年。依据样品核的采集时间，确定样品核最外侧年轮形成的年代，再由树皮附近年轮逐渐向髓核方向标记，确定每一个年轮形成的年代，并用铅笔在整10年的年轮下方标记“+”，整50年的标记“++”，整100年的标记“+++”。

3.4建立年表

采用 ARSTAN方法建立年轮宽度年表的过程，其实质是树木年轮序列的去势和标准化。将2/3时间序列的样条函数作为步长去趋势化处理，并对去趋势序列采用双加权平均进行标准化排序。

4 研究结果

本文以川西亚高山地区为研究对象，该地区森林资源丰富，以冷杉、云杉林为主的原始森林为代表的亚高山暗针林，基于在川西亚高山地区采集的树木年轮样芯、环境因子基础数据资料、气候数据，对该地区开展树木年代学进行研究工作，揭示全球气候变化对相同立地条件下不同树种树木径向生长的影响，建立了标准年表，揭示了全球气候变化背景下川西亚高山地区主要树种树木径向生长对气候变化的响应，为未来该地区气候重建提供理论基础，重建了川西亚高山地区过去200多年来平均温度变化历史。结果表明，在高海拔地区川西云杉径向生长受到水分的强烈限制，而在低海拔地区川西云杉径向生长则主要受气温的影响;在高海拔地区，气候因素的变化对其衰亡有显著影响，而在低海拔地区衰亡则有进一步减少的趋势。亚高山地区不同海拔川西云杉的生长动态及其对气候变化的敏感度存在着差异，为保护和管理川西云杉林，应对全球气候变化提供科学依据。

参考文献：

[1] 于健， 徐倩倩， 刘文慧， 等. 长白山东坡不同海拔长白落叶松径向生长对气候变化的响应[J].植物生态学报，2016.40（01）：24-35.

[2] 高露双， 土晓明， 赵秀海.长白山阔叶红松林共存树种径向生长对气候变化的响应[J]. 北京林业大学学报， 2013， 35（03）： 24-31.

[3]苏金娟， 王晓春. 张广才岭北部三大硬阔树木生长-气候关系的时空变异[J]. 生态学报， 2017， 37（05）： 1484-1495.

[4] Yu D， Wang Q， Wang Y， et al. Climatic effects on radial growth of major tree species on Changbai Mountain[J]. Annals of Forest Science， 2011，68（5）：921-933.

[5] Lloyd A H， Burm A G， Bemer L.A latitudinal gradient in tree growth response tp climate warming in the Siberian taiga [J]. Global Change Biology， 2011， 17（5）：1935-1945.

[6]高露双，土晓明，赵秀海.长白山阔叶红松林共存树种径向生长对气候变化的响应[J]. 北京林业大学学报，2013， 35（03）： 24-31.

成都理工大学地球科学学院 610059