中国东南高海拔黄山松生长对气候的_省略_以浙江省九龙山和安徽省牯牛降为例_李玲玲 (1)
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网络出版时间：2014-04-29 10:15 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/doi/10.13287/j.1001-9332.20140429.008.html
中国东南高海拔黄山松生长对气候的响应——以浙江省九龙山和安徽省牯牛降为例*
李玲玲 1 史江峰 1,2,3 侯鑫源 1 叶金水 4 毛海波 4 赵欣慰 1 鹿化煜 1 (1 南京大学地理与海洋科学学院, 南京 210023；2 中国科学院南京地理与湖泊研究所, 南京 210008；3Lamont-Doherty Earth Observatory, Columbia University, Palisades, New York 10964, USA；4 遂昌县林业局, 浙江遂昌 323300)
全球变化研究国家重大科学研究计划项目(2010CB950104)、国家自然科学基金项目(41271210，41021002)、中央高校基本科 研业务费项目(1126020908，1082020904)和江苏高校优势学科建设工程项目和国家留学基金项目资助. 通讯作者. E-mail：shijf@nju.edu.cn 2013-11-21 收稿，2014-04-25 接受。 1
摘 要 利用中国浙江省西南部九龙山自然保护区和安徽省南部牯牛降的高海拔黄山松树轮径向宽度资 料,分别建立了两个树轮宽度差值年表(RES).由子样本强度(SSS)>0.8 判定,九龙山年表(JLS01)的可靠时段 为 1884—2010 年,牯牛降年表(GNJ01)的可靠时段为 1837—2008 年.将采样点周围气象站气象数据做算术 平均代表区域气候状况,利用相关函数检验了两年表与区域气象数据的月降水量、月平均温度、月平均相 对湿度、月总云量和月日照时数的关系.结果表明：两个高海拔点树木径向生长主要受夏季(上年 6、7 月, 当年 6 月)水热条件的影响.九龙山年表与上年 6、 7 月温度呈显著正相关,与上年 6、 7 月和当年 6 月降水及 相对湿度呈显著负相关,与上年 7 月总云量呈显著负相关,与上年 6、7 月日照时数呈显著正相关；牯牛降 年表与上年 7 月温度呈显著正相关,与上年 7 月和当年 6 月降水及相对湿度呈显著负相关,与上年 6 月总云 量呈显著负相关,与上年 7 月、当年 6 月日照时数呈显著正相关.由于高海拔地区温度较低,夏季温度的升 高有利于该地区树木生长,同时较多降水对应的高相对湿度、高云量和低日照时数,限制了光合作用产物的 合成,导致树木的径向生长受到抑制. 关键词 浙江省九龙山 安徽省牯牛降 黄山松 树轮宽度 气候响应 中图分类号 P467 文献标识码 A High altitude Pinus taiwanensis Hayata growth response to climate in Jiulongshan and Guniujiang, Southeastern China. LI Ling-ling1, SHI Jiang-feng1,2,3, HOU Xin-yuan1, YE Jin-shui4, MAO Hai-bo4, ZHAO Xin-wei1, LU Hua-yu1 (1School of Geographic and Oceanographic Sciences, Institute for Climate and Global Change Research, Nanjing University, Nanjing 210023, China; 2Nanjing Institute of Geography & Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 3Lamont-Doherty Earth Observatory, Columbia University, Palisades, New York 10964, USA; 4Shuichang Forestry Bureau, Shuichang 323300, Zhejiang, China) Abstract: Two robust Pinus taiwanensis Hayata tree-ring width chronologies were developed at high elevation sites in Jiulongshan Natural Conservation Area (JLS01), southeastern Zhejiang Province and Guniujiang (GNJ01), southern Anhui Province, China. The reliable period was 1884-2010 for JLS01 and 1837-2008 for GNJ01, based on subsample signal strength (SSS) threshold value of 0.8. Meteorological data were monthly mean temperature, monthly total precipitation and monthly mean relative humidity, montFra Baidu bibliotekly total cloud cover, as well as monthly sunshine duration. The data from the meteorological stations around the sampling sites were averaged to represent regional climate, which were used in the correlation analyses with the tree-ring chronologies. The correlation analyses indicated that summer (prior June-July and current June) hydrothermal condition was the main limiting factor on radial tree growth at the two high elevation sites. For JLS01 chronology, significant positive correlations were found with prior June-July temperature and sunshine duration, significant negative correlations with prior June-July and current June precipitation and relative humidity, and total cloud cover of prior July. GNJ01 chronology was significantly positively correlated with prior July temperature as well as prior July and current June sunshine duration, negatively correlated with prior July and current June precipitation and relative humidity, as well as total cloud cover of prior June. These results showed that relatively high temperature could promote radial growth, whereas high precipitation, together with high relative humidity, high cloud cover and low sunshine duration, could limit the photosynthesis and thus restrain the radial tree growth. Key words: Jiulongshan in Zhejiang Province; Guniujiang in Anhui Province; Pinus taiwanensis Hayata; tree-ring width; climate response. 树木年轮在历史气候变化研究中发挥着重要作用。以树轮为主的过去1000年北半球温度重建曲线被
*
IPCC第三次评估报告所引用[1]， 进一步奠定了树轮在全球气候变化研究中的地位.树轮气候研究的理想地点 是气候限制因子较为明确的地区，如北半球高纬度地区、干旱-半干旱地区及高海拔地区。在中国东部季风 区，因为水热条件较好，植被茂密，树木生长对气候的响应较为复杂，导致该地区的树轮气候研究进展有 一定滞后[2-8]。 在中国东南季风区，树轮气候学研究始于20世纪90年代[9-12].自21世纪起，该地区的树轮气候学取得了 较快的发展。如浙江天目山树轮碳、氢稳定同位素对气候的响应 [13-16] ，广东阳春樟树（ Cinnamonum camphora）轮宽变化受到秋季降水的影响[17]，长江下游黄山松(Pinus taiwanensis)、江西、湖南交界及福建 马尾松（Pinus massoniana）树轮宽度变化受到生长季前期冬春季节温度的影响[3,5,18]，福建马尾松生长受 到生长季后期温度的限制[19]，这些树轮研究地点的共同特点是海拔较低.在更高海拔的大别山地区，黄山 松生长不仅受到生长季前期冬春季温度的影响，还受到夏季温度的影响，而且海拔越高，温度对树木生长 的限制作用越明显[6,8]，符合树轮气候研究的一般规律，即海拔越高，温度对树木生长的限制越明显；海拔 越低，降水对树木生长的限制越明显[20-21]. 东南地区以中低山为主，由于山地海拔普遍不高，很难找到树木垂直分布的上限.尽管如此，本次研究 在尽可能高海拔的浙江省西南部九龙山自然保护区和安徽省南部牯牛降采集了两组黄山松树轮样本，建立 了两个树轮宽度差值年表， 通过统计分析研究中国东南高海拔采样点黄山松生长对气候要素 （温度、 降水、 相对湿度、云量和日照时数）的响应，试图进一步明确东南树木生长与气候之间的关系，为该地区树轮气 候重建奠定基础. 1 研究地区与研究方法 1.1 研究区概况 九龙山自然保护区（28°14′—28°24′ N、118°48′—118°55′ E）位于浙江省遂昌县西部，地处浙江、福建、 江西三省的交界处.该区属武夷山系仙霞岭山脉的分支，山体呈西南-东北走向，平均海拔在 1000 m 以上， 主峰海拔 1724 m，为浙江省第 4 高峰.牯牛降自然保护区位于安徽省西南部（30°00′—30°14′ N，117°20′ —117°37′ E）.主峰牯牛降海拔 1727.6 m，是皖南第 3 高峰.山体呈东西走向，是祁门、石台两县的天然分 界线[22]. 两地均属于中亚热带湿润季风气候，受东亚季风影响.根据九龙山附近龙泉、金华、丽水气象站数据的 平均值(图 1)，最冷月（1 月）的平均温度为 6.2 ℃，最热月（7 月）的平均温度为 29.0 ℃；最大降水月 份（6 月）的降水量为 277.3 mm，年均降水量 1499.3 mm.降水主要集中在 3—6 月，期间的降水量（819.5 mm）占全年降水量的 54.7%.根据牯牛降附近安庆、景德镇、屯溪气象站数据的平均值(图 1)，最冷月（1 月）的平均温度为 4.3 ℃，最热月（7 月）的平均温度为 28.6 ℃；最大降水月份（6 月）的降水量为 292.6 mm，年均降水量 1621.4 mm.3—6 月降水量（882.7 mm）占全年降水总量的 54.5%. 1.2 样品采集和处理 九龙山 (JLS01) 采样点 (28°20′ N 、118°51′ E)位于浙江省九龙山的山脊上 (图 1)，海拔1530 m.牯牛降 (GNJ01)采样点（30°3′ N、117°27′ E）位于安徽省南部接近牯牛降的最高点(图1)，海拔1650~1700 m.两个 采样点的树种均为黄山松.样品带回实验室后，按照Stokes和Smiley[23]提出的方法进行处理.在自然条件下 晾干，用样本槽固定，然后分别用120、400、600目的砂纸进行打磨，直到在显微镜下细胞清晰为止.确定 树芯上最后一个完整轮的年份，用骨架图法对树芯进行交叉定年[23]，用LINTAB5.0树木年轮宽度仪测量树 轮宽度，测量精度为0.001 mm.
中国东南高海拔黄山松生长对气候的响应——以浙江省九龙山和安徽省牯牛降为例*
李玲玲 1 史江峰 1,2,3 侯鑫源 1 叶金水 4 毛海波 4 赵欣慰 1 鹿化煜 1 (1 南京大学地理与海洋科学学院, 南京 210023；2 中国科学院南京地理与湖泊研究所, 南京 210008；3Lamont-Doherty Earth Observatory, Columbia University, Palisades, New York 10964, USA；4 遂昌县林业局, 浙江遂昌 323300)
全球变化研究国家重大科学研究计划项目(2010CB950104)、国家自然科学基金项目(41271210，41021002)、中央高校基本科 研业务费项目(1126020908，1082020904)和江苏高校优势学科建设工程项目和国家留学基金项目资助. 通讯作者. E-mail：shijf@nju.edu.cn 2013-11-21 收稿，2014-04-25 接受。 1
摘 要 利用中国浙江省西南部九龙山自然保护区和安徽省南部牯牛降的高海拔黄山松树轮径向宽度资 料,分别建立了两个树轮宽度差值年表(RES).由子样本强度(SSS)>0.8 判定,九龙山年表(JLS01)的可靠时段 为 1884—2010 年,牯牛降年表(GNJ01)的可靠时段为 1837—2008 年.将采样点周围气象站气象数据做算术 平均代表区域气候状况,利用相关函数检验了两年表与区域气象数据的月降水量、月平均温度、月平均相 对湿度、月总云量和月日照时数的关系.结果表明：两个高海拔点树木径向生长主要受夏季(上年 6、7 月, 当年 6 月)水热条件的影响.九龙山年表与上年 6、 7 月温度呈显著正相关,与上年 6、 7 月和当年 6 月降水及 相对湿度呈显著负相关,与上年 7 月总云量呈显著负相关,与上年 6、7 月日照时数呈显著正相关；牯牛降 年表与上年 7 月温度呈显著正相关,与上年 7 月和当年 6 月降水及相对湿度呈显著负相关,与上年 6 月总云 量呈显著负相关,与上年 7 月、当年 6 月日照时数呈显著正相关.由于高海拔地区温度较低,夏季温度的升 高有利于该地区树木生长,同时较多降水对应的高相对湿度、高云量和低日照时数,限制了光合作用产物的 合成,导致树木的径向生长受到抑制. 关键词 浙江省九龙山 安徽省牯牛降 黄山松 树轮宽度 气候响应 中图分类号 P467 文献标识码 A High altitude Pinus taiwanensis Hayata growth response to climate in Jiulongshan and Guniujiang, Southeastern China. LI Ling-ling1, SHI Jiang-feng1,2,3, HOU Xin-yuan1, YE Jin-shui4, MAO Hai-bo4, ZHAO Xin-wei1, LU Hua-yu1 (1School of Geographic and Oceanographic Sciences, Institute for Climate and Global Change Research, Nanjing University, Nanjing 210023, China; 2Nanjing Institute of Geography & Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 3Lamont-Doherty Earth Observatory, Columbia University, Palisades, New York 10964, USA; 4Shuichang Forestry Bureau, Shuichang 323300, Zhejiang, China) Abstract: Two robust Pinus taiwanensis Hayata tree-ring width chronologies were developed at high elevation sites in Jiulongshan Natural Conservation Area (JLS01), southeastern Zhejiang Province and Guniujiang (GNJ01), southern Anhui Province, China. The reliable period was 1884-2010 for JLS01 and 1837-2008 for GNJ01, based on subsample signal strength (SSS) threshold value of 0.8. Meteorological data were monthly mean temperature, monthly total precipitation and monthly mean relative humidity, montFra Baidu bibliotekly total cloud cover, as well as monthly sunshine duration. The data from the meteorological stations around the sampling sites were averaged to represent regional climate, which were used in the correlation analyses with the tree-ring chronologies. The correlation analyses indicated that summer (prior June-July and current June) hydrothermal condition was the main limiting factor on radial tree growth at the two high elevation sites. For JLS01 chronology, significant positive correlations were found with prior June-July temperature and sunshine duration, significant negative correlations with prior June-July and current June precipitation and relative humidity, and total cloud cover of prior July. GNJ01 chronology was significantly positively correlated with prior July temperature as well as prior July and current June sunshine duration, negatively correlated with prior July and current June precipitation and relative humidity, as well as total cloud cover of prior June. These results showed that relatively high temperature could promote radial growth, whereas high precipitation, together with high relative humidity, high cloud cover and low sunshine duration, could limit the photosynthesis and thus restrain the radial tree growth. Key words: Jiulongshan in Zhejiang Province; Guniujiang in Anhui Province; Pinus taiwanensis Hayata; tree-ring width; climate response. 树木年轮在历史气候变化研究中发挥着重要作用。以树轮为主的过去1000年北半球温度重建曲线被
*
IPCC第三次评估报告所引用[1]， 进一步奠定了树轮在全球气候变化研究中的地位.树轮气候研究的理想地点 是气候限制因子较为明确的地区，如北半球高纬度地区、干旱-半干旱地区及高海拔地区。在中国东部季风 区，因为水热条件较好，植被茂密，树木生长对气候的响应较为复杂，导致该地区的树轮气候研究进展有 一定滞后[2-8]。 在中国东南季风区，树轮气候学研究始于20世纪90年代[9-12].自21世纪起，该地区的树轮气候学取得了 较快的发展。如浙江天目山树轮碳、氢稳定同位素对气候的响应 [13-16] ，广东阳春樟树（ Cinnamonum camphora）轮宽变化受到秋季降水的影响[17]，长江下游黄山松(Pinus taiwanensis)、江西、湖南交界及福建 马尾松（Pinus massoniana）树轮宽度变化受到生长季前期冬春季节温度的影响[3,5,18]，福建马尾松生长受 到生长季后期温度的限制[19]，这些树轮研究地点的共同特点是海拔较低.在更高海拔的大别山地区，黄山 松生长不仅受到生长季前期冬春季温度的影响，还受到夏季温度的影响，而且海拔越高，温度对树木生长 的限制作用越明显[6,8]，符合树轮气候研究的一般规律，即海拔越高，温度对树木生长的限制越明显；海拔 越低，降水对树木生长的限制越明显[20-21]. 东南地区以中低山为主，由于山地海拔普遍不高，很难找到树木垂直分布的上限.尽管如此，本次研究 在尽可能高海拔的浙江省西南部九龙山自然保护区和安徽省南部牯牛降采集了两组黄山松树轮样本，建立 了两个树轮宽度差值年表， 通过统计分析研究中国东南高海拔采样点黄山松生长对气候要素 （温度、 降水、 相对湿度、云量和日照时数）的响应，试图进一步明确东南树木生长与气候之间的关系，为该地区树轮气 候重建奠定基础. 1 研究地区与研究方法 1.1 研究区概况 九龙山自然保护区（28°14′—28°24′ N、118°48′—118°55′ E）位于浙江省遂昌县西部，地处浙江、福建、 江西三省的交界处.该区属武夷山系仙霞岭山脉的分支，山体呈西南-东北走向，平均海拔在 1000 m 以上， 主峰海拔 1724 m，为浙江省第 4 高峰.牯牛降自然保护区位于安徽省西南部（30°00′—30°14′ N，117°20′ —117°37′ E）.主峰牯牛降海拔 1727.6 m，是皖南第 3 高峰.山体呈东西走向，是祁门、石台两县的天然分 界线[22]. 两地均属于中亚热带湿润季风气候，受东亚季风影响.根据九龙山附近龙泉、金华、丽水气象站数据的 平均值(图 1)，最冷月（1 月）的平均温度为 6.2 ℃，最热月（7 月）的平均温度为 29.0 ℃；最大降水月 份（6 月）的降水量为 277.3 mm，年均降水量 1499.3 mm.降水主要集中在 3—6 月，期间的降水量（819.5 mm）占全年降水量的 54.7%.根据牯牛降附近安庆、景德镇、屯溪气象站数据的平均值(图 1)，最冷月（1 月）的平均温度为 4.3 ℃，最热月（7 月）的平均温度为 28.6 ℃；最大降水月份（6 月）的降水量为 292.6 mm，年均降水量 1621.4 mm.3—6 月降水量（882.7 mm）占全年降水总量的 54.5%. 1.2 样品采集和处理 九龙山 (JLS01) 采样点 (28°20′ N 、118°51′ E)位于浙江省九龙山的山脊上 (图 1)，海拔1530 m.牯牛降 (GNJ01)采样点（30°3′ N、117°27′ E）位于安徽省南部接近牯牛降的最高点(图1)，海拔1650~1700 m.两个 采样点的树种均为黄山松.样品带回实验室后，按照Stokes和Smiley[23]提出的方法进行处理.在自然条件下 晾干，用样本槽固定，然后分别用120、400、600目的砂纸进行打磨，直到在显微镜下细胞清晰为止.确定 树芯上最后一个完整轮的年份，用骨架图法对树芯进行交叉定年[23]，用LINTAB5.0树木年轮宽度仪测量树 轮宽度，测量精度为0.001 mm.