以全球变暖为主要特征的气候变化对人类生活及生态环境的影响越来越深,已得到世界范围的广泛关注。秦岭是我国重要的南北地理分界线与南水北调中线工程水源供给地,同时也是气候变化敏感区与生态脆弱带。树木年轮作为研究气候变化的重要代用指标,对于分析生态系统响应及预测未来气候变化极其重要。本文基于秦岭腹地太白山及牛背梁林线逾200个太白红杉(Larix chinensis)及巴山冷杉(Abies fargesii)树芯的轮宽数据,结合研究区器测气象资料、NDVI资料及DEM数据,采用空间插值分析、线性回归分析、相关分析、周期分析等研究方法,试图揭示气候变化大背景下秦岭林线典型树种的响应模式,扩展秦岭林线地区历史气候、植被变化资料。通过本研究,主要获得以下结论与进展:(1)太白山北坡太白红杉对气候响应的敏感度强于南坡。北坡太白红杉径向生长主要受初春至夏季气温的促进,南坡则主要受同期降水的抑制。太白山南、北坡太白红杉径向生长均受到初春—夏季气温及同期降水的控制,但是由于受到地形、光照等环境因素的综合影响,南北坡树木生长对气温和降水响应显著的时段有所差异。北坡样地轮宽指数与当年和前一年1—6月平均气温皆为显著正相关关系,而南坡样地轮宽指数仅与当年5—6月平均气温通过显著性检验。南、北坡太白红杉径向生长都明显受到前一年6月降水“滞后效应”的一致影响,但北坡仅与当年8月的降水呈显著正相关,南坡与当年1—4月的平均降水量存在显著负相关;回归分析表明,气温因子的变化更易引起北坡太白红杉树轮宽度的变化,北坡样地处树轮宽度指数对气温变化更敏感。(2)随海拔升高,太白红杉对气温响应的敏感度先增强后减弱,对降水的敏感度则逐渐增强。影响不同海拔太白红杉树木径向生长的主要气候因子是存在明确差异的:低海拔是2月和6月的气温;中海拔是6月气温和8月降雨量;高海拔为前一年10月降水量。随海拔升高,太白红杉径向生长对温度变化的敏感性降低,而对降水变化的敏感性升高。在季节尺度上,气温对中海拔太白红杉径向生长的促进作用最明显,而降水对高海拔太白红杉径向生长的抑制作用最突出。低海拔太白红杉对气温、降水的响应均相对较弱。(3)牛背梁林线巴山冷杉径向生长主要受生长季初期2月气温、降水耦合作用的控制。2月较高的气温及适量的降水是巴山冷杉最理想的生长条件。春夏季气温是巴山冷杉径向生长的主导因子,当年1—8月不同时段的平均气温普遍对巴山冷杉生长有促进作用,其中1—2月平均气温对树木生长的影响最为显著,而上年10—11月平均气温的“滞后作用”不可忽略。降水并非该区巴山冷杉生长的主导因子,但当年1—2月的降水过多会导致组织生长减缓;回归模型印证巴山冷杉树轮宽度年际变化是生长季初期气温、降水相互制衡、共同作用的结果,并推测巴山冷杉林带位置有向高海拔迁移的可能。(4)随海拔升高,巴山冷杉生长对气温响应的敏感度逐渐上升,但对降水的响应没有明确梯度特征。随海拔升高,巴山冷杉生长对气候的敏感性逐渐上升,但宽度年表的同步性和信号强度呈先下降后上升的特点;不同海拔树轮宽度年表的气候响应结果基本一致,对气温的敏感性均较降水强,敏感时段为当年2—8月,差异主要体现在,高海拔树木受生长季末期8月气温的影响较重,中海拔树木受生长季前期3-4月降水和上年冬季10-11月气温的促进,而低海拔树木受初春1-2月降水的限制作用明显;对比分析低、中、高海拔3个回归模型中显著因子的变化趋势,发现气候变化可以促进巴山冷杉生长季的提前,但不同海拔树木的生长动态各异。上述结果表明,研究区林线不同海拔巴山冷杉生长对全球变化可能具有不同的响应机制。(5)秦岭林线两类典型树种树轮—气候响应关系存在显著差异,主导巴山冷杉径向生长的气候要素集中在当年1—2月,而太白红杉主要受3-6月气候要素的控制。随海拔升高,气温对太白红杉径向生长的促进作用逐渐减弱,而对巴山冷杉的影响恰好相反。春、夏季是两类树种径向生长的关键时期,这一时期的气温和降水是影响树木年轮生长的主要因素,但控制树木年轮宽度变化的气温和降水因子并不完全一致。整体上,巴山冷杉生长主要受冬季低温影响,而太白红杉生长则主要受生长季前期温度影响。随海拔升高,巴山冷杉对气温的敏感度上升,而太白红杉对气温的敏感度先增强后减弱。对于高海拔巴山冷杉有显著促进作用的气温呈现逐渐增高的趋势,而对高海拔太白红杉存在抑制作用的降水在逐渐减少,这种暖干化趋势可能会导致两类树种林线的爬升。(6)重建了过去144年太白山林线样地3—6月平均气温的变化历史,揭示在1870—2013年间,太白红杉林线主要经历了 3次冷期和3次暖期的波动,与周边地区气温重建结果一致性较好。太白红杉轮宽指数与3—6月平均气温相关性最显著,采用线性回归建立了两者的拟合模型,剔除重建方程中的1997、1998年之后,方差解释量达57.2%(调整自由度后为55.5%);重建气温序列显示偏冷时段平均跨度(16年)较偏暖时段平均跨度(10.8年)长,偏冷时段有:1870—1881年、1903—1918年和1977—1996;偏暖的时段有:1882—1892年、1919—1929年和1997—2013年;在1931—1978年这一时期,气温相对稳定,1988年之后升温强烈;周期分析显示近144年以来3—6月气温存在22—31a,18—22a以及10—13a的3个振荡周期,可能与大尺度气候驱动及太阳活动存在联系。(7)重建了过去146年太白山林线区的7月NDVI,揭示1868—2013年期间太白山林线植被出现了 5个生长良好的时段和6个生长较差的时段,与当地干湿程度存在重要关联。在7月NDVI与太白红杉树轮宽度相关性最显著的基础上,重建了太白山林线区1868—2013年7月的NDVI变化,结果表明太白山夏季植被覆盖率较高的时段为:1885—1896 年、1922—1932 年、1953—1964 年、1974—1980 年、2001—2007 年:植被覆盖较低的时段为:1868—1885 年、1907—1921 年、1933—1937 年、1948—1952 年、1965—1968年、1981—2001年。NDVI的重建结果在10年时间尺度上与宝鸡市干湿指数存在显著负相关关系。2—3a,2—4a,5—7a和7—11a的周期变化特征,反映当地NDVI演化可能和大规模气候驱动之间存在联系。