新疆地区高山林线树木生长及其对气候变化的响应

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中文摘要：自上世纪初美国天文学家Douglass创立树轮年代学以来，树木年轮分析已经成为研究过去气候变化的重要方法之一，在全球气候变化研究中得到了广泛的应用。新疆地区是我国最重要的干旱区之一，具有独特的山地气候，也是我国利用树轮开展气候变化研究最多的地区之一。本研究以新疆地区主要山脉--阿尔泰山、天山、昆仑山的高山林线为研究对象，建立各研究区的树轮宽度年表17个，并重建树干生物量生长量(即树干生长量)。通过新疆地区多个台站的气候资料推算不同样地所在区域的气候状况及变化，从个体和群落水平上分析气候变化对树木生长的影响，从而进一步探讨新疆地区树木生长和群落生产力对气候变化响应的时空格局和机理。同时结合遥感手段，分析NDVI值与树干生长量的关系。得出以下结论： (1)各树轮年表及其统计特征表明：三个地区之间，年表曲线的波动幅度随海拔变化的趋势有一定差异，敏感性指标随海拔变化的趋势基本一致。树木生长敏感性与海拔关系的差异，与水分和热量随海拔的变化密切相关。另外，年表的一阶自相关系数均较小，说明其反映的树木生长的滞后效应不明显，树轮年表中的低频信息也较少。 (2)三个地区树轮年表与多气候因子的相关分析表明研究区内树木个体生长受温度和降水的综合作用：阿尔泰山地区和昆仑山地区大部分采样点的树木生长受夏季(6-8月)气温的影响显著；天山托木儿峰地区的树木生长与6-8月均温、生长季温度，特别是平均最高温有显著的正相关关系；昆仑山地区的树木生长受上一年夏季降水量显著影响，降水对树轮的影响具有滞后性。 (3)近30年(1977-2006年)来，阿尔泰山地区各样地的平均树干生长量在1.08-1.66 t/ha·a之间(平均值为1.32 t/ha·a)，当前树干生物量在54-222 t/ha之间(平均值为114 t/ha)；天山地区平均树干生长量在0.60-2.35 t/ha·a之间(平均值为1.32 t/ha·a)，当前树干生物量在57-270 t/ha之间(平均值为128 t/ha)；昆仑山地区平均树干生长量在1.44-3.54 t/ha·a之间(平均值为2.58 t/ha·a)，当前树干生物量在81-180 t/ha之间(平均值为137 t/ha)。三个地区的当前树干生物量没有显著差异，而30年平均树干生长量，以昆仑山地区为最高，天山和阿尔泰山之间没有显著差异。 (4)大部分样地的树干生长量有明显的增加趋势：与1957-1981年相比，在1982-2006年的25年间，阿尔泰山地区的6个样地中4个样地显著增加，分别增加了19%、45%、54%和66%，2个样地减少，分别减少了24%和26%；在天山地区，5个样地近25年的平均值相比于前25年，分别增加了44%、49%、64%、67%和72%；在昆仑山地区，5个样地近15年(1992-2006)的平均值相对于前15年(1977-1991)分别增加了42%、46%、52%、76%和136%。 (5)阿尔泰山地区的树干生长量主要受热量限制，昆仑山地区主要受到水分限制，而在天山地区，热量和水分条件的改善均能够显著提高树干生长量。 (6) NDVI值与年树干生长量呈现较好的相关性，利用二者之间的相关性，可以帮助人们利用NDVI值估算大尺度的树干生长量，这不仅减少了工作量，还具有较强的可重复性，有利于建立更合适的森林生产力模型。 (7)存在这样一个径级，当树木个体胸径小于这个径级时，其在过去几十年内的树干生长量随着时间推移显著增加，当胸径大于这个径级时，其在过去几十年内的树干生长量随着时间推移显著降低。这个结论可以用于去除生长趋势和指导森林经营。

作者：

张新平

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关键词：

树干生长量树木年轮气候变化新疆地区树木生长

授予学位：

硕士

学科专业：

生态学

导师：

方精云

学位年度：

2009

学位授予单位：

北京大学

语种：

中文

中图分类号：