论文部分内容阅读
随着全球变化影响的加剧,预测未来树木生长特征的变化趋势变得越来越重要,这对估计未来全球生态系统服务和碳汇的变化都具有重要意义。城市环境变化与全球变化的趋势一致,如气温升高、CO2浓度上升等,因此,城市成为了学者们研究生物对全球变化响应的大型“天然实验室”。以乡村环境作为城市环境的对照,对比城市和乡村树木的生长特征,可为理解城市化对树木生长的影响、预测全球变化下树木生长特征变化趋势提供研究支持。利用大范围样地实测数据可直接估算树木的生物量及其累积速率,可更准确、直接地反映城市化对树木生物量生长和固碳能力的影响。同时,对比城乡树木胸径-树高关系可研究树木为适应城市环境条件发生的形态变化,从而探究城市化对树木干形在生物量分配策略上的影响。本研究运用美国森林清查数据(ForestInventory and Analysis,FIA)和城市森林清查数据(Urban FIA),对隶属于27个树种的10 277株城市树木和600 218株乡村树的胸径-树高关系和树龄-地上生物量关系进行了对比分析,并探究了城乡树木地上生物量生长速率差异与树木年龄之间的关系。同时,本研究采用空间线性模型(spatial linearmodels,SLM)探讨了环境因子对胸径、树高和地上生物量生长的相对作用。主要结论如下:(1)对所有树木的胸径-树高关系拟合分析发现,城乡树木胸径-树高关系存在显著差异(p<0.001),城市树木的斜率大于乡村树木(β1城市=0.60,β1乡村=0.55),截距小于乡村树木(β2城市=1.40,β2乡村=2.83)。对同一个树种来说,当胸径一定时,城市树木普遍比乡村树木高度要矮;当树高一定时,城市树木的胸径普遍比乡村树木的大。城乡树木在干形上的生物量分配策略存在显著差异。(2)对城市和乡村树木树龄-地上生物量关系的对比发现,城市树木(a1=1.97)地上生物量的年均增长率大于乡村树木(a2=1.64)。对11个树种的研究也表明,在树木年龄相同时,城市树木的地上生物量普遍大于同种的乡村树木。城乡树木地上生物量生长速率的差距会随着树龄增长而变化,主要表现为三种类型:下降型(τ-decrease)、稳定型(τ-constant)和上升型(τ-increase)。(3)在城市环境因子中,年均降水量和氮沉降对树木胸径的生长有显著影响,其他环境因子的影响相对较弱;气温年较差和年均降水量对树木高度有显著影响;年均温度、年均降水量和最大饱和水汽压差对树木地上生物量的生长有显著影响。城市环境综合条件(URBAN=1)对树木胸径、高度和生物量的生长均有显著影响。本研究运用大范围样地实测数据,证实了城市树木地上生物量生长速率比同种的乡村树木快。并通过对比城乡树木胸径-树高关系,发现了城市树木的干形与乡村树木存在显著差异。本研究填补了已有研究对城乡树木生长对比在大范围实测数据上的研究空白,为研究城市化对树木生长的影响、预测全球变化下树木生长特征变化趋势提供了研究证据。