四川贡嘎山森林生态系统国家野外科学观测研究站
贡嘎山不同海拔峨眉冷杉径向生长与NPP对气候变化响应
作者: 贡嘎山站 更新时间: 2018-01-22

研究不同海拔梯度峨嵋冷杉的径向生长变化对于理解贡嘎山暗针叶林如何响应气候变化具有重要意义。从峨嵋冷杉分布上限,每隔200m或者300m海拔设置5个样方,分别为GGS1(3600 m), GGS2(3300 m), GGS3(3100 m), GGS4(2900 m), GGS5(2700 m)。采集样方内所有树木的树芯,利用树木年轮学标准方法,对样芯进行实验处理,根据树木年龄,分别建立不同年龄的峨嵋冷杉径向生长序列。利用M-K趋势分析和相关分析,研究峨嵋冷杉生长趋势及对气候变化的响应。

研究结果表明,海拔高度为3100 m, 3300 m3600 m的三个高海拔样点,峨嵋冷杉径向生长在过去的三十年间呈加速生长趋势;而海拔高度为2900 m2700 m的两个低海拔样点,峨嵋冷杉径向生长在过去三十年间生长存在下降趋势。不同年龄阶段的峨嵋冷杉径向生长没有显著差异。通过不同海拔峨嵋冷杉径向生长与气候要素响应分析,发现生长季期间的温度与高海拔树木生长存在显著正相关关系,与低海拔树木生长存在显著负相关关系。滑动相关分析表明随着温度升高,生长季温度与不同海拔树木生长的相关关系逐渐增强。此次研究结果与全球不同气候区树木生长响应不同海拔气候变化的大部分结果一致。因此气候变暖促进了高海拔地区树木生长,但是抑制了低海拔地区树木生长,使得山地森林带谱具有向高海拔地带迁移的趋势。



4 贡嘎山地区峨嵋冷杉在不同海拔梯度和不同年龄时段径向生长变化

在贡嘎山亚高山暗针叶林生态系统分布区域内,随海拔梯度(海拔2800~3700m)增加,暗针叶林生态系统GPPNPP都表现出降低的趋势,GPPNPP沿海拔梯度的变化幅度分别为-0.09 g m-2 s-1/100m-0.03 g m-2 s-1/100m。其变化趋势与温度的下降趋势相近,而随着海拔梯度增加,降水量则表现为先增加(2800~3500m)后降低(3500~3700m)的趋势。在海拔3000 m处,GPPNPP都出现了一个峰值,表明该高度上,水热条件较适合峨眉冷杉的生长,其光合作用能力较海拔2800 m3100 m都要强。月尺度GPP和温度的相关系数为0.94p < 0.01),月尺度NPP和温度的相关系数为0.74p < 0.01)。该研究结果也说明了净初级生产力主要受到温度的控制,而海拔梯度上温度降低抑制了峨眉冷杉的光合作用能力。随着海拔梯度升高,峨眉冷杉树高表现为明显的降低趋势,其叶片长度也随着海拔升高而缩短。随海拔梯度增加,比叶面积逐渐减小,从而降低了峨眉冷杉叶片的有效光合作用面积,导致其吸收碳的能力降低。未来气候变暖下,研究认为仅温度增加则可能会降低低海拔冷杉林的NPP,而增加高海拔冷杉林的NPP,因为温度增加会显著增加高海拔冷杉林的生物量和低海拔冷杉的呼吸速率。

Wenzhi Wang, Min Jia, Genxu Wang⁎, Wanze Zhu, Nate G. McDowell. Rapid warming forces contrasting growth trends of subalpine fir (Abies fabri) at higher- and lower-elevations in the eastern Tibetan Plateau. Forest Ecology and Management 402 (2017) 135144

Sun XY, Wang GX*, Huang M, et al. (2017) Effect of climate change on seasonal water use efficiency in subalpine Abies fabri. Journal of Mountain Science 14(1): 142-157, DOI: 10.1007/s11629-016-3867-9

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