西南干旱对云南松径向生长的影响

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全球气候变暖背景下,西南地区气候呈现明显的暖干化特征,极端干旱事件频发,给区域树木和森林生长造成严重影响。但气候暖干化以及频发的极端干旱事件对区域主要优势树种云南松(Pinus yunnanensis)生长造成的影响目前还未得到准确评估。近年来西南地区以暖干化为主要特征的气候变化为揭示区域极端干旱与森林生长的相互作用提供了良好的机会和案例。因此本文基于气候学和树木年轮学的基本原理和方法,研究云南高原不同气候区域环境、不同海拔、不同龄级云南松对气候因子的响应特征以及这种气候响应随区域暖干化发展发生的动态转变过程。以生态弹性指标评估了区域云南松生长对极端干旱事件响应的时空变化特征,探索影响云南松生态弹性的内在和外界环境因素,揭示云南松生长对极端干旱的响应机制。在此基础上进一步评估区域干旱化环境下云南松生长受抑制程度及由此产生的生长衰退过程。以上问题的研究能够预测区域森林健康阈值,为干旱化背景下区域森林生长动态以及健康状况评估提供基础数据,为区域森林管理措施的合理选择和制定提供理论依据和参考,从而对该区域森林开展更加有效的保护工作。本文的主要结果如下:1.受全球气候变化影响,云南松分布区气候呈现明显的暖干化特征,干旱发生强度的时空异质性明显。极端干旱频率增加、持续时间延长是云南高原气候干旱化过程的主要特征。气温升高、降水量减少、降水时空分布不均是研究区域干旱化程度加重的主要原因。2.区域尺度上云南松径向生长受到了较强的水分限制和干旱胁迫作用,平均气温和水分因子对生长的解释率分别为52.7%和47.3%。影响云南松径向生长的关键气候因子在不同气候区域、不同海拔下差异明显。干冷区域云南松径向生长同时受热量和水分条件制约;干热区域水分对径向生长的解释率高达90%,是限制生长的主要气候要素;温湿区域云南松生长受制于过量水分,水分的解释率高达81.1%;温暖区域水分和气温对生长的影响程度相对平衡。低海拔云南松生长受制于高温引发的干旱胁迫,随海拔升高高温限制作用减弱,低温限制作用增强。中幼龄和过熟云南松生长对水分条件更敏感,近熟和成熟云南松对温度条件更敏感。3.云南松径向生长对气候暖干化的响应模式高度依赖于当地生长环境的气候特征。气候暖干化使云南松径向生长对气候变化的响应模式发生转变,寒冷区域云南松径向生长对温度越来越敏感,温暖和干热区域云南松对水分越来越敏感,并逐渐受高温限制。在区域和海拔尺度上,气候变暖对云南松生长的促进效应都会随着云南松对温度响应敏感度的减弱而越来越弱。受低温抑制环境下的云南松会得益于升温作用,径向生长增强,受高温和水分胁迫环境下的云南松会受制于升温作用,径向生长减慢。气候变化更容易改变原本就受干旱胁迫环境下云南松生长对气候因子的敏感性。4.云南松生态弹性强弱依赖于生存环境的气候特征,水热条件适宜环境下生长的云南松对极端干旱事件的抵抗力更强,干旱易发区以及接近生长极限环境的云南松恢复能力更强。相同干旱事件中,云南松的抵抗力随海拔升高而增强,恢复力随海拔升高而减弱,中幼龄云南松抵抗力最强,近熟云南松恢复力最强。研究区域高抵抗力云南松的比例明显增加,高恢复力云南松的比例未发生明显波动。干旱前期生长量、树木间生长相似性以及干旱强度是影响云南松生态弹性的主要因素。5.不同气候区域环境下云南松发生生长抑制和衰退的程度不同,干冷和干热环境下生长的云南松比温湿和温暖环境下的云南松更容易发生生长抑制和衰退。干旱是引发研究区域云南松径向生长下降进而发生生长衰退的主要原因。
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