泸沽湖2个针叶树种径向生长与气候因子的关系

摘要 利用树轮年轮学的方法对2个树种年轮宽度和气候变化的响应关系进行分析，建立了2个树种的树轮宽度差值年表，分析其径向生长与温度和降水的相关关系，从而得出影响云南泸沽湖长苞冷杉与丽江云杉径向生长的主要气候因子。结果表明：当年1月及5月温度（负相关）、3月及5月降水和干旱指数（正相关）是影响2个树种生长的关键气候因子；另外上年9—12月降水的增加有利于丽江云杉的径向生长。

关键词 滇西北高原；丽江云杉；长苞冷杉；年轮宽度；气候变化

中图分类号 S718.45;S791 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）17-0119-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.17.026

Relationship Between Radial Growth and Climatic Factors of Two Conifer Species in Lugu Lake

DENG Bo-long， HOU Tian-wen， TAN Hong-ying et al

（Wetland and Public Welfare Forest Protection Centre of Guizhou Province， Guiyang， Guizhou 550000）

Abstract This paper analyzed the relationship between the characteristics of annual ring widths of the two species and their response to climate change by using dendrochronology method. We established the residual chronologies of two species and analyzed the correlation between their radial growth and temperature and precipitation， so as to derive the main climatic factors affecting the radial growth of A. georgei and P. likiangensis in Lugu Lake. The results showed that temperature （negative correlation） in January and May， precipitation and drought index （positive correlation） in March and May were the key climatic factors affecting the growth of two tree species. In addition， the increase of precipitation in September-December of the previous year was favorable to the radial growth of P. likiangensis.

Key words Northwestern Yunnan Plateau;Picea likiangensis;Abies georgei;Annual ring width;Climate change

基金项目 云南省教育厅科学研究基金项目（2024Y596）。

作者简介 邓伯龙（1965—），男，贵州兴仁人，高级工程师，从事植物生态学及湿地恢复研究。通信作者，硕士研究生，研究方向：湿地生态学。

收稿日期 2024-03-05；修回日期 2024-05-11

气候变化对森林的影响较大，较直接的作用是影响树木生理过程，每个年轮的形成都是不同生态因子交叉作用的结果［1］。在去除遗传因素及环境因素的影响后，年轮宽度指数将保留大量气候信息［2］。树木年轮学的方法，广泛应用于辨析气候变化与树木生长的关系［3］。年轮承载着气候信息，因此深入研究和分析年轮可以全面了解地域气候变化情况，揭示气候变化的驱动因素及其与全球变化之间的紧密联系［4］。

近年来，已有学者利用树轮资料研究了滇西北树木径向生长对气候变化的响应，阐明了高海拔针叶树种径向生长与气候因子的关系。如，当年2月降水和上年11月最高温是影响哈巴雪山海拔上限长苞冷杉（Abies georgei）的生长主要气候因子，未来气候变化将有利于高海拔树种生长［5］。生长季初期的干旱制约玉龙雪山海拔上限丽江云杉（Picea likiangensis）的径向生长，而生长季盛期（当年6—8月）的高温会促进该地区海拔上限长苞冷杉径向生长［6］。石卡雪山海拔上限高山松（Pinus densata）径向生长主要受上年年末及当年7月温度影响，降水未表现出显著关系［7］。

泸沽湖是滇西北高原的典型湖泊之一，面山区域植被保存完好，但树木年轮研究工作相对滞后。开展该区域树木年轮气候学的研究，探讨树木生长与气候因子关系，对揭示该地区影响树木生长的主要气候因子具有重要意义，同时也能加强气候变化背景下云南泸沽湖地区森林生态系统的保护与管理。笔者以云南泸沽湖长苞冷杉和丽江云杉为研究对象，选取温度、降水、帕默尔干旱指数（PDSI）3个气象因子，建立其径向生长与3个气象因子的相关关系，以期能够辨析主要影响因子。

1 研究地区与方法

1.1 研究区概况

泸沽湖流域地处西南季风气候区域，属低纬高原季风气候区。光照充足，冬暖夏凉，降水适中。境内地形复杂，群山连绵起伏，呈现出明显的立体气候特点。区内干湿季分明，6—10月为雨季，11月至次年5月为旱季，1—2月有少量雨雪，旱季降水量占全年降水量的11%，雨季降水量占全年降水量的89%。年降雨量为1 000 mm，年相对湿度70%。年平均气温为12.8 ℃，1月平均气温6.3 ℃，7月平均气温19.1 ℃，极端最高气温30.0 ℃，极端最低气温-8 ℃。区域内光能资源丰富，全年日照时数为2 260 h，日照率57%。

泸沽湖地区代表性植被为云杉林、冷杉林及少量的高山栎类林［8］。长苞冷杉为我国特有树种，分布于西藏东南部、四川西南部和云南西北部，生长于海拔3 000～4 500 m亚高山至高山地带，可作分布区内的森林更新树种。丽江云杉是我国西南区域高山林区的主要树种之一，具有耐阴、耐干、耐冷、浅根性的特点，其侧根发达，偏爱排水良好的酸性土壤，喜在土壤松软的阴凉坡面、半阴凉坡面生长，群落周围的环境温凉且湿润［9］。

1.2 气象资料

气象资料使用距离采样点最近的丽江市气象站（100°14′E，26°52′N），海拔2 400 m。气象资料来源于中国气象数据共享服务平台（http：//data.cma.cn），时间区间为1980—2020年，气象数据包含月平均最高温、月平均温、月平均最低温、月降水量及月干旱指数。从1980—2020年间1—12月的数据来看，5—8月属于高温区，其中6月温度最高，降水集中在6—9月，而7月则是最多降水的月份（图1）。

1.3 样本采集

在泸沽湖面山林分中，挑选生长状况良好、无明显虫蛀、火烧、人为干扰较小的丽江云杉及长苞冷杉进行采样。利用直径5.15 mm生长锥取样，在距地面约1.3 m高的树木上取样，为了确保样本中所含信息一致，将同树种全部精确采样点的高度差控制在10 m内，每株树均从不同方向收集2个样芯，装入预先准备好的吸管内进行保存和编号。共采集长苞冷杉28株树，56个样芯；丽江云杉24株树，48个样芯（表1）。

1.4 年表建立

将所采集的样本带回实验室，自然风干后，用乳胶将其黏附于特制的木槽中，然后使用砂纸打磨样芯，直至年轮清晰可见，最后在双筒显微镜下进行目视定年操作。用EPSON Scan扫描仪对样芯进行扫描，得到的年轮图片用CDendro and CooRecorder ver.7.3软件11测量年轮宽度，系统精度为0.001 mm［10］，最后利用COFECHA程序12［11］对样本进行交叉定年，并对结果进行检验，以筛选出与主序关系较高的样本。最终保留52个长苞冷杉的样芯，46个丽江云杉的样芯。运用ARSTAN采用的负指数进行拟合，在消除树木固有的遗传因素对其生长期的影响后，构建泸沽湖丽江云杉的差值年表（RES）（图2）。

2 结果与分析

2.1 树轮年表的基本统计特征

2个树种的树木年轮统计特征见表2，长苞冷杉的平均敏感度大于丽江云杉，说明长苞冷杉对环境变化更为敏感。另外，长苞冷杉的第一特征向量百分比和信噪比均大于丽江云杉，说明长苞冷杉包含的气候

信息可能更多。2个树种的样本总体代表性分别为0.95和

0.87，均大于阈值0.85，表明样本中的信号能够代表整体特征，同时也包含了大量的环境信息。

2.2 温度的响应分析

温度对2个树种均表现出抑制作用，其中当年5月的温度（最低温、平均温及最高温）对2个树种均有影响。另外，当年1月最高温及5月平均温与长苞冷杉的径向生长均呈显著负相关关系，上年12月及当年1月的最高温与丽江云杉的生长均呈显著负相关（图3）。

2.3 降水量及干旱指数的响应分析

从图4可知，降水对丽江云杉有促进作用，表现在上年9月至上年12月，当年3月和5月，长苞冷杉的径向生长未与降水呈现出显著关系。当年3月至5月的干旱指数（PDSI）与长苞冷杉呈显著正相关关系，当年1—3月和5月的PDSI与丽江云杉的径向生长呈现出显著正相关，而上年9月的PDSI与丽江云杉呈显著负相关。

3 讨论与结论

5月增温明显，但降水量增加不显著，树木生长受干旱胁迫影响。温度过高而降水不足则会使得土壤中水分蒸发较快，导致供水不足，致使光合作用难以正常进行，因而高温抑制树木的生长［12］。这与相邻的老君山长苞冷杉受初春干旱影响的结果一致［13］，说明初春是影响该区域树木生长的主要气象因子。另外，当年1月的最高温对2个树种是抑制作用，冬季树木处于休眠状态，呼吸作用被限制在较低水平，减少了日常营养物质的消耗。气温升高时，呼吸作用增强，从而消耗积累的营养物质，影响树木的径向生长。

上年9—12月的降水量增加有利于丽江云杉的径向生长，这是由于生长季末期降水量的增加，有利于光合作用，从而促进营养物质的积累，进而保障来年宽轮的形成［14］。这与玉龙雪山丽江云杉及云南铁杉的树轮研究结果［15］一致，说明树木径向生长的促进因素之一是上一年的降水量。另外，2个树种对3月及5月降水量和干旱指数（PDSI）的响应结果较为一致，均为正相关关系，进一步说明该时段湿润条件对树木生长的重要性。该时段较高的降水量可以弥补高温引起的干旱胁迫效应，补充土壤水分，避免地表蒸发及植物蒸腾所引起的缺水，从而使得光合作用可以正常进行［16］。

研究表明，初春的干旱是限制泸沽湖长苞冷杉与丽江云杉生长的主要因子，3月和5月降水量的增加有利于缓解干旱影响，促进2个树种的径向生长。该研究可为滇西北区域树木径向生长对气候变化响应的规律提供科学数据。

参考文献

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