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高山林线作为郁闭森林和高山植被之间的生态过渡带,是极端的环境条件下树木生存的界限,高山植被具有良好的适应机制并保持有敏感的生命形式,对气候变化十分敏感。作为全球气候变化的理想监测器,高山林线得到了广泛的关注,已经成为全球气候变化研究的热点领域之一。另外,由于山地阻隔,海拔较高,林线物种很少受到人类活动干扰,是研究植被-气候关系的天然实验室。祁连山地区森林资源丰富,林线位置明确,为我们进行树木年轮工作提供了可能。本研究选取祁连山中部不同样点的青海云杉和祁连圆柏林线进行研究,分析了林线树木径向生长和群落更新对气候变化的响应机制,主要得到如下结论: (1)生长在同一坡面不同海拔上的青海云杉径向生长受到同一限制因子的影响——干湿状况是祁连山中部青海云杉的首要控制因子,表现为与生长季前及生长季的降水呈正的相关关系,而与夏季最高气温呈负的相关关系;与PDSI显著正相关。然而,青海云杉对气候响应的敏感性具有海拔差异——随海拔升高,青海云杉的气候响应敏感性降低。具体表现为:表征树轮宽度年表的平均敏感性和标准差在较高海拔呈现出下降的趋势,信噪比也随海拔升高呈波动下降趋势。树轮宽度与降水和干旱指数的相关系数随海拔升高而逐渐降低,树轮宽度对干旱指数显著相关的时间也随海拔上升而递减,滑动相关系数序列的变率增大。随海拔升高,树轮宽度与降水和干旱指数的空间相关性降低,响应范围逐渐缩小。随海拔升高,青海云杉群落更新对温度响应的敏感性降低。 (2)不同地点青海云杉林线群落更新具有时间上的同步性,而祁连圆柏林线群落更新在不同地点不同步;另外,青海云杉更新速率明显比祁连圆柏更快,这说明祁连圆柏和青海云杉林线群落更新模式存在种间差异。林线群落更新对气候变化的响应机制研究显示:青海云杉林线群落更新主要受温度控制,表现为更新动态与温度变化具有较好的同步关系。祁连圆柏林线群落更新受到温度和林木密度的共同影响,林线发展的初期,林木密度较低,祁连圆柏更新较快,此时高温对更新有利;随着森林发展,林木密度较高时,祁连圆柏更新速率降低,此时高温不利于祁连圆柏更新。 (3)树轮宽度与前一年积雪深度和当年3-6月份积雪面积呈显著呈负相关。根据树轮宽度与前一年9月份积雪深度的转换函数方程重建了过去270年的积雪深度变化,重建方程解释方差为35.9%,树轮-雪深重建数据能较好的反映积雪深度变化。重建序列显示,自1740年以来,研究区共有三个积雪深度高值时段,分别是:1740-1780年,1825-1880年,1910-1980年。并且,在长时间尺度上,积雪深度变化与祁连山地区以及中国西部其他地区的冰川进退有较好的对应关系。另外,积雪深度的在年际变化和长期变化上都与温度变化表现为负相关。