摘要
全球气候系统正在经历着以气候变暖、降水时空格局改变、极端气候事件增多等为主要特征的变化，森林生态系统对气候变化的响应与适应复杂且存在区域差异，引起世界各国高度关注。位于温带干旱半干旱区的祁连山是我国西北乃至全国生态安全屏障的重要组成部分，区域内森林结构相对简单，对气候变化敏感而脆弱，在维持全球碳氧平衡、减缓全球变暖、维护生物多样性等方面具有重要作用。近几十年来，祁连山地区气候发生了显著变化，对森林生态系统的稳定性产生重要影响，但是目前为止仍然缺少对该地区森林生态系统全面深入的研究。为此，本研究以祁连山主要建群种青海云杉（Picea crassifolia Kom.）为研究对象，从东向西跨越5个经度选择典型林线和不同海拔梯度青海云杉，在详实森林样方调查和树木年轮取样的基础上，利用多种研究手段，全面分析了祁连山青海云杉林对气候变化的响应与适应，阐明了近几十年来气候变化对干旱半干旱区森林生态系统的影响。本研究有助于理解全球气候变化背景下干旱半干旱区森林生态系统的稳定性，为准确预测未来气候变化影响下干旱半干旱区森林动态提供可靠基础，为区域植被恢复提供科学依据，也为祁连山森林生态系统保护和国家公园建设提供理论指导。主要研究结论如下： （1）祁连山林线处青海云杉树木径向生长及其与气候变化的关系在不同区域间存在显著差异。祁连山东部林线青海云杉径向生长呈明显上升趋势，与温度呈显著正相关，与水分呈弱相关或者不相关；西部林线青海云杉径向生长呈波动和整体平缓的生长趋势，与水分呈显著正相关，与温度呈显著负相关，这主要与祁连山东西向巨大的水分梯度有关。研究结果指示未来气候变暖可能会促进相对湿润的祁连山东部林线青海云杉径向生长，而相对干旱的西部林线青海云杉径向生长趋势较为复杂，主要取决于由温度和降水引起的干旱程度。此外，根据祁连山东部区域年表与夏季温度的显著相关性，重建了祁连山东部过去 166 年（1853-2018年）夏季温度变化历史，结果表明，重建值与实测值之间的高频变化和低频变化均具有较好的一致性，重建结果能够代表祁连山东部及周边区域气候变化。 （2）祁连山林线青海云杉的径级结构均较为完整，基本呈倒“J”型，属于增长型种群结构，同时林分因子具有显著的垂直梯度差异和东西差异。祁连山青海云杉自建群以来群落更新密度整体呈持续上升状态，东部和西部差异较小，4amp;nbsp;月-10月的温度是影响林线青海云杉更新的主要气候因子。20世纪以来，祁连山青海云杉树线位置均呈上升趋势，树线平均上升28.1 m，但不同样点之间树线上升距离差异较大，没有明显时空变化规律，树线上升整体主要受温度和森林密度的影响，温度越高，森林密度越大，树线上升越明显。 （3）祁连山不同海拔青海云杉径向生长与气候因子的相关性具有显著空间变化，东部高海拔树木径向生长主要受温度的影响，其余均受到水分的限制。树木径向生长与主要气候因子的滑动相关表明 1980s 开始树木径向生长对温度的响应出现明显的分异，并且随着海拔的升高，响应分异强度增大，而树木径向生长对降水和SPEI-12的响应分异不明显。不同海拔青海云杉对气候变化响应分异强度主要受温度的影响。 （4）祁连山青海云杉对干旱的适应能力存在一定的时空变化。时间上，青海云杉树木的抵抗力呈下降的趋势，而恢复力呈整体上升的趋势。空间上，从东向西（从南到北），从高海拔到低海拔，青海云杉树木的抵抗力逐渐降低，而恢复力逐渐升高，这主要与青海云杉对干旱的敏感性有关。受干旱的影响，祁连山中海拔、低海拔以及西部高海拔地区青海云杉在1980s-1990s发生生长衰退，并且生长衰退与经度、纬度和海拔的回归分析均能达到显著相关。生长衰退的发生主要与树木生长对干旱的适应能力相关，树木生长对干旱的抵抗力越强，发生生长衰退的可能性越小。
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