基于TREE-RING模型的小興安嶺紅松樹輪生長氣候響應研究.pdf

1、樹木年輪資料以其定年準確、連續(xù)性強和分辨率高等優(yōu)點，在歷史時期的氣候變化研究中得到了廣泛的應用。對歷史時期氣候的重建多采用的是線性回歸方法，這種方法假定樹木生長和氣候因子之間為線性關系，偏向對氣候變化的定性分析，而實際上樹木對氣候的響應是一種物理的和生理的非線性關系。統(tǒng)計意義上的相關是否具有明確的生理意義，需要從機理方面分析。利用樹木氣候機理模型可以從樹木生長機理方面入手，同時考慮多個氣候因子，如：溫度、降水、光照等來建立樹木的生長過程

2、，允許不同時期有不同的生長限制因子，從定量角度予以討論。樹木氣候機理模型自建立起來得到了不斷更新，其中TREE-RING模型是目前模擬樹木生長比較完善的模型。本研究基于TREE-RING機理模型對小興安嶺紅松樹木生長對氣候的響應進行了模擬分析，采用的樹輪資料來自小興安嶺五營豐林國家自然保護區(qū)，模擬所用的氣候資料為伊春氣象站的逐日最高氣溫、最低氣溫和日降水量資料。通過對模型參數(shù)的調試，模擬結果的分析，辨別出影響樹木生長的主要氣候因子，并對

3、主要氣候因子進行了氣候變化重建，本文得出以下主要結論： (1) TREE-RING模型對小興安嶺紅松樹木生長的模擬取得了較好的應用效果，生理意義明確。小興安嶺紅松樹木生長平均開始時間是在4月25日，結束時間是在10月9日生育期為167天； (2)小興安嶺紅松樹木的徑向生長主要受到生長季上一年10月份氣溫和當年4月份氣溫的控制。模型分析結果認為，樹木形成層開始生長平均是在4月下旬，這時水分充足，溫度在光合最低溫度和最適溫度

4、下限之間，溫度愈高，光合速率愈大，儲存的養(yǎng)料愈多，因此表現(xiàn)為與樹輪寬度的正相關關系。形成層生長結束的時間平均在10月上旬，用于形成層細胞生長的光合產物的消耗減少，而光合速率隨著溫度的升高而增大，因此，10月份的氣溫越高為下一年儲存的養(yǎng)料越多，翌年易形成寬輪； (3)對參數(shù)敏感性分析發(fā)現(xiàn)，光合最低溫度，光合最適溫度下限，最適土壤含水量下限和最大土壤含水量，是紅松樹木形成層生長比較敏感的參數(shù)，對這些參數(shù)的精確確定，是模型模擬準確與否

5、的關鍵，氣候變化的敏感性分析顯示，1958-1998年若日平均溫度升高1℃，樹木生長開始時間會提前，生長量會降低。大氣CO2敏感性試驗發(fā)現(xiàn)，模型對于CO2變化敏感，模擬結果證實了CO2濃度增加對植物生長具有助長作用，即CO2施肥效應，CO2對樹木生長的趨勢性變化產生影響。 (4)基于樹輪氣候機理模型，對影響小興安嶺紅松樹木生長的主要氣候因子10月份溫度進行重建。重建了五營1796年以來的10月份平均氣溫變化，采用了逐一剔除法檢驗

6、了重建序列的穩(wěn)定性和可靠性，顯示重建序列是可靠的，重建序列和實測序列相關系數(shù)為0.590，重建序列的方法解釋量為34.8％。 (5)重建序列的變化特征分析顯示，在過去的209a中，五營重建氣溫變化大體經歷了4個偏冷和4個偏暖階段。通過與哈爾濱站實測資料、其它代用資料研究結果的對比驗證可見，重建結果是可信的。18世紀末至19世紀30年代五營地區(qū)、長白山區(qū)、中國東部，烏魯木齊河源同處于冷期，19世紀40年代末到60年代初五營地區(qū)、長

7、白山區(qū)和烏魯木齊河源同處于暖期，20世紀初到30年代末五營地區(qū)和烏魯木齊河源同處于冷期。19世紀70年代初到19世紀末五營地區(qū)、長白山區(qū)、中國東部，烏魯木齊河源同處于暖期。不同地區(qū)的冷暖發(fā)生時間同步，說明這些時間段冷暖期的發(fā)生并非局地現(xiàn)象，可代表一個較大的范圍。 (6)周期分析顯示，五營溫度變化存在3年、6年、20年和40年左右的周期特征，且不同時期的局期變化存在差異。突變分析顯示，重建序列30年尺度的突變檢驗結果表明，1834