基于TREE-RING模型的小興安嶺紅松樹(shù)輪生長(zhǎng)氣候響應(yīng)研究.pdf

1、樹(shù)木年輪資料以其定年準(zhǔn)確、連續(xù)性強(qiáng)和分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，在歷史時(shí)期的氣候變化研究中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)歷史時(shí)期氣候的重建多采用的是線性回歸方法，這種方法假定樹(shù)木生長(zhǎng)和氣候因子之間為線性關(guān)系，偏向?qū)夂蜃兓亩ㄐ苑治?，而?shí)際上樹(shù)木對(duì)氣候的響應(yīng)是一種物理的和生理的非線性關(guān)系。統(tǒng)計(jì)意義上的相關(guān)是否具有明確的生理意義，需要從機(jī)理方面分析。利用樹(shù)木氣候機(jī)理模型可以從樹(shù)木生長(zhǎng)機(jī)理方面入手，同時(shí)考慮多個(gè)氣候因子，如：溫度、降水、光照等來(lái)建立樹(shù)木的生長(zhǎng)過(guò)程

2、，允許不同時(shí)期有不同的生長(zhǎng)限制因子，從定量角度予以討論。樹(shù)木氣候機(jī)理模型自建立起來(lái)得到了不斷更新，其中TREE-RING模型是目前模擬樹(shù)木生長(zhǎng)比較完善的模型。本研究基于TREE-RING機(jī)理模型對(duì)小興安嶺紅松樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)氣候的響應(yīng)進(jìn)行了模擬分析，采用的樹(shù)輪資料來(lái)自小興安嶺五營(yíng)豐林國(guó)家自然保護(hù)區(qū)，模擬所用的氣候資料為伊春氣象站的逐日最高氣溫、最低氣溫和日降水量資料。通過(guò)對(duì)模型參數(shù)的調(diào)試，模擬結(jié)果的分析，辨別出影響樹(shù)木生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛞蜃樱?duì)

3、主要?dú)夂蛞蜃舆M(jìn)行了氣候變化重建，本文得出以下主要結(jié)論： (1) TREE-RING模型對(duì)小興安嶺紅松樹(shù)木生長(zhǎng)的模擬取得了較好的應(yīng)用效果，生理意義明確。小興安嶺紅松樹(shù)木生長(zhǎng)平均開(kāi)始時(shí)間是在4月25日，結(jié)束時(shí)間是在10月9日生育期為167天； (2)小興安嶺紅松樹(shù)木的徑向生長(zhǎng)主要受到生長(zhǎng)季上一年10月份氣溫和當(dāng)年4月份氣溫的控制。模型分析結(jié)果認(rèn)為，樹(shù)木形成層開(kāi)始生長(zhǎng)平均是在4月下旬，這時(shí)水分充足，溫度在光合最低溫度和最適溫度

4、下限之間，溫度愈高，光合速率愈大，儲(chǔ)存的養(yǎng)料愈多，因此表現(xiàn)為與樹(shù)輪寬度的正相關(guān)關(guān)系。形成層生長(zhǎng)結(jié)束的時(shí)間平均在10月上旬，用于形成層細(xì)胞生長(zhǎng)的光合產(chǎn)物的消耗減少，而光合速率隨著溫度的升高而增大，因此，10月份的氣溫越高為下一年儲(chǔ)存的養(yǎng)料越多，翌年易形成寬輪； (3)對(duì)參數(shù)敏感性分析發(fā)現(xiàn)，光合最低溫度，光合最適溫度下限，最適土壤含水量下限和最大土壤含水量，是紅松樹(shù)木形成層生長(zhǎng)比較敏感的參數(shù)，對(duì)這些參數(shù)的精確確定，是模型模擬準(zhǔn)確與否

5、的關(guān)鍵，氣候變化的敏感性分析顯示，1958-1998年若日平均溫度升高1℃，樹(shù)木生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)間會(huì)提前，生長(zhǎng)量會(huì)降低。大氣CO2敏感性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，模型對(duì)于CO2變化敏感，模擬結(jié)果證實(shí)了CO2濃度增加對(duì)植物生長(zhǎng)具有助長(zhǎng)作用，即CO2施肥效應(yīng)，CO2對(duì)樹(shù)木生長(zhǎng)的趨勢(shì)性變化產(chǎn)生影響。 (4)基于樹(shù)輪氣候機(jī)理模型，對(duì)影響小興安嶺紅松樹(shù)木生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛞蜃?0月份溫度進(jìn)行重建。重建了五營(yíng)1796年以來(lái)的10月份平均氣溫變化，采用了逐一剔除法檢驗(yàn)

6、了重建序列的穩(wěn)定性和可靠性，顯示重建序列是可靠的，重建序列和實(shí)測(cè)序列相關(guān)系數(shù)為0.590，重建序列的方法解釋量為34.8％。 (5)重建序列的變化特征分析顯示，在過(guò)去的209a中，五營(yíng)重建氣溫變化大體經(jīng)歷了4個(gè)偏冷和4個(gè)偏暖階段。通過(guò)與哈爾濱站實(shí)測(cè)資料、其它代用資料研究結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證可見(jiàn)，重建結(jié)果是可信的。18世紀(jì)末至19世紀(jì)30年代五營(yíng)地區(qū)、長(zhǎng)白山區(qū)、中國(guó)東部，烏魯木齊河源同處于冷期，19世紀(jì)40年代末到60年代初五營(yíng)地區(qū)、長(zhǎng)

7、白山區(qū)和烏魯木齊河源同處于暖期，20世紀(jì)初到30年代末五營(yíng)地區(qū)和烏魯木齊河源同處于冷期。19世紀(jì)70年代初到19世紀(jì)末五營(yíng)地區(qū)、長(zhǎng)白山區(qū)、中國(guó)東部，烏魯木齊河源同處于暖期。不同地區(qū)的冷暖發(fā)生時(shí)間同步，說(shuō)明這些時(shí)間段冷暖期的發(fā)生并非局地現(xiàn)象，可代表一個(gè)較大的范圍。 (6)周期分析顯示，五營(yíng)溫度變化存在3年、6年、20年和40年左右的周期特征，且不同時(shí)期的局期變化存在差異。突變分析顯示，重建序列30年尺度的突變檢驗(yàn)結(jié)果表明，1834