干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 基于沙地樟子松树轮揭示呼伦贝尔沙地气候环境研究

Arid

	基于沙地樟子松树轮揭示呼伦贝尔沙地气候环境研究
	宋来萍; 刘礴霏; 张红蕾; 席青虎; 王晓春; 焦玲; 王立军; 朱良军
完成单位	呼伦贝尔市林业科学研究所
登记(发布)日期	2014
中文摘要	树木年轮以其分辨率高、记录连续性好和重建精度较高等特点而受到广泛的关注。从树木年轮的变化中,我们不但可以了解树木历年的生长情况及其所在地历年和远期气候变化的情况和规律,还可以帮助人们预测未来气候变化和研究气候变化对生态系统的影响,在全球变化研究中起着举足轻重的作用。 (1)气候变化对荒漠化的影响一方面表现在对荒漠化的范围、发展速度和强度以及潜在危险性的影响上(Thomas,D S G,1997)。在通常进行的荒漠化评价结果中,可能很大一部分是由气候变化引起的。例如Tucker等(1991)用1980～1989年10年间的NDVI的变化得出撒哈拉沙漠,年扩展率为41000k㎡,而沙漠面积年际变化的83%是由降水引起,只有17%由其他因子引起(Hulme M and Kelly M,1994)。 (2)气候变化还会影响干旱区生态系统的结构,功能及生产力。美国环境保护局在20世纪90年代初组织了一些科学家用CENTURY和ERHYM-Ⅱ模型模拟了未来40a气候变化对北美4个主要沙漠土壤特性的影响(West N E et al,1994),结果表明,在5种气候变化模式中,土壤物理和化学结皮,土壤微泡层,氨挥发,土壤侵蚀和盐分积累均有所提高,而微生物结皮则明显下降,土壤有机C和N有所下降：而C/N比则降至最低值,在夏季降水无显著增加的情况下N的固定也会下降,土壤的P、S和微量元素含量则变化很小,此外枯落物数量变化相对较小,但由于植被组成从多年生向1年生过渡：枯落物的化学质量将下降,养分循环将加快。CENTURY模型的模拟结果还表明温度变化对土壤有机质含量的影响要大于降水。大气中CO2的增加对植物生长的影响主要表现在增强光合作用：进而提高生产力：降低气孔导度和蒸腾,提高水分利用效率(WUE)这将使得世界大多数旱地上生产力都有所增加(Le Houerou,1998),Melillo等(1993)预测大气中CO2的加倍将使沙漠生态系统的年初级生产力提高50%～70%。然而一些初步研究结果表明,在CO2增加的环境下,沙漠生产力的年际变异增大,同时一些外来的1年生植物对CO2的增加更加敏感,这将导致多年生的灌木为多样性低的1年生外来植物所代替,从而使生态系统功能发生显著的退化(Jordan D N,etal,1999&Smith S D etal,2000)。可见气候变化对干旱生态系统的结构和功能的影响十分复杂：尚有待于进一步研究。本项目在呼伦贝尔沙地中部鄂温克巴彦嵯岗和红花尔基地区共采集沙地樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)年轮样芯69个,成功建立了鄂温克、红花尔基两地樟子松轮宽差值年表,用相关函数分析了沙地樟子松的气候限制因子及气候变化对其径向生长的影响。 (1)运用多种交叉定年方法(如骨架法,曲线图比较法,及显微镜比较年轮的综合特征等)确定每一树轮的生长年代,用COFECHA软件进行定年质量控制。然后运用国际树木年轮数据库的软件ARSTAN建立各采样点的树轮宽度年表。 (2)收集研究区域现有的气象、水文、自然灾害等历史资料,运用数理统计学方法及树木年轮响应函数分析软件PRECON或DENDROCLIMAT,来考察树木生长与各气候因子的关系,并从植物生理学角度分析解释。 (3)通过呼伦贝尔沙地樟子松树轮年表特征的对比分析,结合当地气候资料分析不同样点年表差异及原因。结果表明：气温和降水量同时影响该地区樟子松的径向生长,鄂温克与单一的气候因子均不相关。特征年分析进一步验证了响应分析的结果。最后,通过主成分分析研究合成年表对气候变化的响应,验证全球变暖的趋势下,气候环境的变化对呼伦贝尔沙地的影响,为呼伦贝尔草原沙漠化提供一定的理论依据,并为呼伦贝尔沙地区域气候重建提供一定的数据基础。本项目以树轮为支撑技术,结合年轮气候学分析呼伦贝尔沙地樟子松对气候变化的响应。气候变化过程对干旱区生态系统弹性,生物多样性,生物生产力和总体健康的影响(Le Houerou H N,1996),气候变化将使生态系统的生物生产力有所提高,同时又可能使得生态系统功能退化,生物多样性降低(Smith,S D,etal,1999),如何量化两种影响从而扬长避短,是在气候变化的框架下科学地制定干旱区退化生态系统恢复和重建的基础(慈龙骏和杨晓晖,2004)。本项目利用呼伦贝尔地区的沙地樟子松树轮揭示该地区的气候变化情况。以树轮为媒介,建立呼伦贝尔沙地气候与荒漠化之间的反馈机制,得出该地区沙地樟子松对干旱气候的指示作用。为呼伦贝尔沙地治理具有一定的推动作用。
中文关键词	树轮 ; 气候响应 ; 沙地樟子松 ; 呼伦贝尔市沙地
成果类型	基础理论
中图法分类号	S791.253
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001719412
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243503
推荐引用方式 GB/T 7714	宋来萍,刘礴霏,张红蕾,等. 基于沙地樟子松树轮揭示呼伦贝尔沙地气候环境研究[Z]. 基础理论,2014.