气候干暖化导致滇西北苍山冷杉生长衰退
研究森林树木生长速率的变化趋势及其环境驱动因子,有助于评估气候变化对森林生产力和生态系统功能的影响。普遍认为,大气二氧化碳(CO2)浓度的施肥效应和温度上升可能促进植物的生长,但是CO2施肥试验(FACE)和树木年轮研究表明,全球不同森林的树木生长速率并没有普遍增长,在极端气候的影响下一些区域树木生长呈现衰退甚至死亡。滇西北地处青藏高原东南缘,是生物多样性热点区域,也是气候变化的敏感区域,但该地区还缺乏树木生长和生理过程的变化趋势及其气候驱动机制方面的研究。
版纳植物园树木年轮与环境演变研究组博士研究生杨绕琼在导师范泽鑫研究员的指导下,与德国埃尔朗根-纽伦堡大学科研人员合作,以横断山中部大理苍山的苍山冷杉(Abies delavayi)为研究对象,分析了苍山冷杉径向生长的气候敏感性和长期生长速率变化趋势,利用树轮碳稳定同位素计算了内禀水分利用效率,应用双同位素方法(δ13C,δ18O)检测了树木生理过程(气孔导度、光合作用)由冷湿年份到暖干年份的转变模式。结果显示:苍山冷杉的径向生长与生长季早期(2月-6月)的帕尔默干旱指数呈正相关,而与同期温度呈负相关,表明苍山冷杉的径向生长主要受水分有效性的限制;苍山冷杉的径向生长速率在1800-1951年期间趋于稳定,但在1952-2016年期间生长呈下降趋势;1950年以来苍山冷杉叶片胞间CO2浓度和内禀水分利用效率呈持续上升趋势,树木年轮的δ13C和δ18O比率从冷湿年份到暖干年份呈增加的趋势,表明暖干化气候导致树木叶片气孔导度和光合速率下降;近几十年来气候变暖和区域干旱化背景下,苍山冷杉受水分限制增强,是导致苍山冷杉生长衰退的主要原因,而CO2施肥效应和水分利用效率增加并不能缓解气候变干暖化对树木生长的负面影响。
相关结果以 Long-term growth trends ofAbies delavayiand its physiological responses to a warming climate in the Cangshan Mountains, southwestern China为题,在线发表在林学期刊Forest Ecology and Management上。
苍山冷杉长期生长趋势(a),从湿冷环境到暖干年份木质部 δ13C和δ18O(b)、最大光合速率(Amax)和气孔导度(gs)的转变(c)