不同種源杉木樹輪α纖維素δ13C對(duì)年氣候因子的響應(yīng)

劉小英，段愛國,2＊，張建國,2，張雄清，朱安明

(1. 中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所，國家林業(yè)和草原局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091；2. 南京林業(yè)大學(xué)南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210000；3. 中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)科技信息研究所，北京 100091)

造林樹種種源選擇已成為人類應(yīng)對(duì)氣候的重要途徑，探討不同地理種源主要造林樹種樹輪指標(biāo)對(duì)氣候變化的響應(yīng)及評(píng)價(jià)未來氣候變化對(duì)林木種源生長的影響已成為亟待解決的重要科學(xué)問題。林木種源是指取得種子或其他繁殖材料的地理來源或原產(chǎn)地[1]。地理種源的變異是樹木長期氣候環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化的產(chǎn)物，從遺傳角度看，不同地理種源經(jīng)過自然選擇基因型組成會(huì)發(fā)生變化，形成固有的遺傳基礎(chǔ)[2-4]，因此，在引種栽培時(shí)往往采取“就近原則”，選擇同一種源或同一種源區(qū)的幼苗進(jìn)行栽植[5]。然而，有研究者通過對(duì)不同種源山毛櫸（Fagus sylvaticaL.）應(yīng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不同種源山毛櫸對(duì)異地（栽植地）的氣候具有不同的響應(yīng)特征，而最適宜種源并不滿足“就近原則”[6-7]。

樹輪穩(wěn)定碳同位素（δ13C）技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生理生態(tài)、氣候變化、水文等研究領(lǐng)域，現(xiàn)已逐步成為了解生物與其生存環(huán)境相互關(guān)系的工具；而樹木是如何應(yīng)對(duì)氣候變化依舊被氣候?qū)W家關(guān)注，與樹輪寬度、木材密度相似，樹輪穩(wěn)定碳同位素指標(biāo)對(duì)不同尺度上氣候變化的響應(yīng)存在很大的差異[8]。目前，針對(duì)氣候響應(yīng)研究的氣候因子主要有平均氣溫[9]、降水[10]、相對(duì)濕度[11-12]、最高氣溫、最低氣溫[13]、最小相對(duì)濕度及日照時(shí)數(shù)[6]。有研究表明，樹輪穩(wěn)定碳同位素比樹輪寬度指標(biāo)對(duì)氣候變化的響應(yīng)更靈敏。在種源層面上，樹木種源對(duì)環(huán)境的影響具有差異性，研究發(fā)現(xiàn)，不同種源的白刺（Nitraria tangutorumBobr.）對(duì)不同梯度的水分響應(yīng)存在較大的區(qū)別[14]；不同種源的落葉松（Larix gmelinii(Rupr.) Kuzen.）對(duì)原產(chǎn)地環(huán)境條件的響應(yīng)也出現(xiàn)差異[15]。不同種源樹木樹輪的早材、晚材、整輪寬度對(duì)年平均氣溫和年最高氣溫較敏感[16]。杉木（Cunninghamia lancealata（Lamb.）Hook.）是我國重要的鄉(xiāng)土針葉用材樹種[17]，其生長呈現(xiàn)明顯的地理緯度變異，針對(duì)杉木樹輪指標(biāo)在種源層面上響應(yīng)氣候變化的研究相對(duì)較少，而將高靈敏度的樹輪穩(wěn)定碳同位素指標(biāo)引入不同種源樹木生長對(duì)氣候變化響應(yīng)的研究國內(nèi)外未見報(bào)道。

鑒于此，本研究選擇設(shè)置于廣西柳州的34年生杉木種源試驗(yàn)林中的30個(gè)代表性地理種源，探討其樹輪α纖維素中穩(wěn)定碳同位素與年際氣候因子間的關(guān)系，以期篩選出關(guān)鍵氣候因子，為未來氣候變化條件下種源層面上區(qū)域杉木的培育提供科學(xué)支撐。

1 研究區(qū)自然概況

杉木種源試驗(yàn)林位于廣西柳州六峰山林場，由中國林科院林業(yè)研究所主持，全國杉木地理種源試驗(yàn)協(xié)作組于20世紀(jì)70年代末開展的第2次杉木全分布區(qū)種源試驗(yàn)時(shí)期布設(shè)[18]。依據(jù)杉木產(chǎn)區(qū)的劃分，其屬于杉木的中心產(chǎn)區(qū)。試驗(yàn)林于1981年春季，采用1年實(shí)生苗造林。種源試驗(yàn)林所處林地較平坦，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。造林行間距2 m×2 m，每個(gè)小區(qū)4株，重復(fù)10次，進(jìn)行了1次疏伐，至2013年秋季，杉木種源試驗(yàn)林保留密度為1 261株·hm-2，平均胸徑20.14 cm，平均樹高13.45 m。試驗(yàn)林地處桂中丘陵地區(qū) (23°42′ N，109°50′ E)，年平均氣溫21.1℃，年降水量1 418.5 mm，年蒸發(fā)量1 969.1 mm，相對(duì)濕度76%，全年日照時(shí)數(shù)1 823.7 h。

2 研究材料與方法

2.1 樹輪資料

結(jié)合種源林商業(yè)采伐，對(duì)所有種源保留單株在20 cm高度處截取了圓盤，考慮地理分布的代表性及圓盤數(shù)量大于10個(gè)，選取貴州六枝（GZl）、湖南雙牌（HNs）以及福建永安（FJy）等30個(gè)地理種源各11個(gè)單株，合計(jì)330個(gè)單株進(jìn)行分析，其中，中心產(chǎn)區(qū)10個(gè)種源，一般產(chǎn)區(qū)5個(gè)種源，邊緣產(chǎn)區(qū)15個(gè)種源。平均胸徑20.33 cm，平均樹高13.57 m。應(yīng)用LignoStation年輪分析儀對(duì)不同種源各單株圓盤進(jìn)行掃描，分別以樹木的南、北2個(gè)方向進(jìn)行測量，應(yīng)用年輪分析儀自帶軟件進(jìn)行年輪界線的劃分，并量測樹輪自髓心往外各年輪寬度，后借助交叉定年軟件COFECHA程序?qū)λ卸ê媚甑男蛄凶鳈z驗(yàn)。

2.2 α-纖維素提取

將樹輪圓盤放在干凈的玻璃板上，選擇向陽的方位[19]，在顯微鏡下用大頭針標(biāo)注經(jīng)交叉定年的樹輪。考慮到δ13C值會(huì)受到幼齡效應(yīng)的影響[20]，在取樣時(shí)去除前6年的樹輪。利用干凈的刻刀進(jìn)行樹輪的逐年剝離，將同一種源的11個(gè)圓盤同一年的年輪樣品剝?nèi)『蠡旌显谝黄穑湃敫咚匐x心球磨儀將樣品粉碎至過60目篩（300 μm）。按照有機(jī)溶劑（苯:無水乙醇=2∶1，丙酮180 mL）萃取、漂白（次氯酸鈉∶乙酸=3∶2）及堿化（10%與17%的氫氧化鈉依次處理）等步驟提取α-纖維素[21-22]。用真空冷凍干燥機(jī)（-45℃）進(jìn)行凍干處理，采用快速核酸提取儀進(jìn)行α-纖維素粉末的混合。

2.3 碳穩(wěn)定同位素（δ13C）的測量

采用儀器Thermo Finnigan DELTA plus XP氣象同位素質(zhì)譜儀測量杉木全木以及α-纖維素的δ13C的值，該過程在植被與變化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。用百萬分之一天平（Starorius）稱量粉末α-纖維素（0.20±0.05）mg，用錫囊將樣品包裹，卷好密封后上機(jī)測試，得到13C/12C值（相對(duì)VPDB標(biāo)準(zhǔn)），即δ13C。整個(gè)碳同位素（δ13C）測量精度≤0.15‰。

式中：Rsample表示樣品中的重輕同位素峰度之比，Rstandard是國際通用標(biāo)準(zhǔn)的重輕同位素峰度之比[23]。

2.4 氣候數(shù)據(jù)來源

圖 1 廣西來賓氣象站月平均溫度與總降水量變化(1985－2013)Fig. 1 The change trend of the mean temperature and year total precipitation of each month of the climate station of Laibin, Guangxi (1985－2013)

本實(shí)驗(yàn)采用廣西來賓氣象站點(diǎn)的數(shù)據(jù)（圖1），該站點(diǎn)距離種源試驗(yàn)林場100 km，中間無高山阻隔。所用氣象資料包括1985—2013年的年平均氣溫（T）、年最高氣溫（Ta）、年最低氣溫（Ti）、年降水量（P），年平均相對(duì)濕度（RH）、年最小相對(duì)濕度（RHi）和日照時(shí)數(shù)（S）（氣候資料來源于國家氣象信息中心來賓氣象站點(diǎn)的數(shù)據(jù)）。經(jīng)檢驗(yàn)，來賓站點(diǎn)氣象數(shù)據(jù)可靠，無明顯突變，該站點(diǎn)氣候數(shù)據(jù)代表了當(dāng)?shù)貧夂蜃兓厔?shì)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同種源杉木δ13C的統(tǒng)計(jì)特征

對(duì)30個(gè)種源交叉定年后，選用去除大氣CO2濃度的年表作為后續(xù)分析年表，年表統(tǒng)計(jì)特征包括各種源樹輪δ13C的最小值、最大值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、一階自相關(guān)系數(shù)、二階自相關(guān)系數(shù)及平均敏感度。

從杉木樹輪α-纖維素δ13C的測定結(jié)果可知：1987—2013年杉木樹輪δ13C的變幅為-20.997‰～-25.910‰（表1）。δ13C序列隨時(shí)間呈波動(dòng)變化，所有種源的δ13C平均值達(dá)-24.022‰，標(biāo)準(zhǔn)差變幅為0.24‰～0.47‰。總體上，不同種源樹輪樣品δ13C均值比較離散，為基于樹輪穩(wěn)定碳同位素探討不同種源對(duì)氣候變化的響應(yīng)提供了必要條件。

通過對(duì)不同地理種源杉木年輪 α-纖維素δ13C序列進(jìn)行自相關(guān)分析（表1）發(fā)現(xiàn)：不同地理種源杉木的一階、二階自相關(guān)系數(shù)較大，一階自相關(guān)系數(shù)為 0.181～0.866，而二階自相關(guān)系數(shù)為0.044～0.749，且大部分種源的一階和二階自相關(guān)系數(shù)超過0.4。由此可以說明，大部分種源杉木樹輪α-纖維素中δ13C值在響應(yīng)氣候變化時(shí)存在明顯“滯后效應(yīng)”，故選擇當(dāng)年、前1年、前2年的氣候因子進(jìn)行相關(guān)分析。

3.2 不同種源杉木樹輪δ13C值與氣候因子相關(guān)性分析

3.2.1 杉木樹輪δ13C與年氣象因子的相關(guān)分析從圖2可看出：大部分杉木種源樹輪α-纖維素中δ13C與年平均氣溫、年最高氣溫、年最低氣溫呈顯著正相關(guān)，與年平均相對(duì)濕度、年最小相對(duì)濕度呈顯著負(fù)相關(guān)，而與年降水、日照時(shí)數(shù)及濕潤度指數(shù)不顯著相關(guān)。這是因?yàn)闃漭啨晾w維素中δ13C的累積主要通過植物的光合作用進(jìn)行，而溫度的升高，有利于光合作用過程中酶活性的提高，能更有效的吸收大氣中的CO2，有效促進(jìn)光合作用，從而使樹輪穩(wěn)定碳同位素可以更靈敏的響應(yīng)氣候的變化。杉木生長需要的濕度相對(duì)較大，當(dāng)植物葉片處于干燥的環(huán)境時(shí)，水分的減少導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度降低，限制了葉片中CO2的供給，從而樹輪α纖維素中δ13C增大，致使樹輪穩(wěn)定碳同位素可以更靈敏的響應(yīng)氣候的變化。

不同產(chǎn)區(qū)杉木樹輪的δ13C對(duì)氣候因子的響應(yīng)靈敏程度存在差異。圖2表明：對(duì)于湖南安化、福建南平、福建崇安、廣西三江、廣東樂昌、廣西融水、湖南祁陽、江西遂川、湖南雙牌、廣東始興等杉木種源而言，不同種源樹輪的δ13C與當(dāng)年的最小相對(duì)濕度和前2年的平均溫度、最低氣溫、最高氣溫及平均相對(duì)濕度的相關(guān)系數(shù)較高，其中，與前2年的平均相對(duì)濕度呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05），與當(dāng)年的最小相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01）。對(duì)于四川汶川、浙江龍泉、江西修水、四川古藺、云南西疇等杉木種源而言，不同種源樹輪δ13C與當(dāng)年的最低氣溫、前1年的最小相對(duì)濕度、平均氣溫及前2年的平均相對(duì)濕度、最高氣溫的相關(guān)系數(shù)較高，其中，與前1年最小相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01），與當(dāng)年的平均相對(duì)濕度呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）；而廣東紫金、貴州六枝、湖南新寧、江蘇句容、廣西博白、福建永安、湖北谷城、陜西南鄭、云南屏邊、湖北羅田、河南商城、安徽東至、貴州麻江、浙江麗水、福建武平的杉木種源，不同種源樹輪δ13C值與當(dāng)年的最小相對(duì)濕度、平均相對(duì)濕度和前2年的平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫的相關(guān)系數(shù)較大，其中，與當(dāng)年的最小相對(duì)濕度和平均相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01），且與當(dāng)年的最小相對(duì)濕度相關(guān)系數(shù)較大。不同產(chǎn)區(qū)原產(chǎn)地的氣候、地貌、土壤等立地條件均不相同，由于受到不同因素的影響，不同杉木種源的遺傳基礎(chǔ)出現(xiàn)差異，當(dāng)將其引種到同一氣候條件下進(jìn)行栽培時(shí)，這種差異性導(dǎo)致了不同種源對(duì)栽植地氣候因子的差異性響應(yīng)。

表 1 1987－2013年不同種源杉木樹輪穩(wěn)定碳同位素（δ13C）序列的基本統(tǒng)計(jì)特征Table 1 Basic statistical characteristics of stable carbon isotope sequences of different tree provenances in China from 1987 to 2013

不同地理種源杉木樹輪的δ13C與當(dāng)年降水呈不顯著相關(guān)（圖2）。種源FJw與當(dāng)年最低氣溫呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性，而大多數(shù)種源與當(dāng)年、前1年及前2年最低氣溫呈顯著或極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)最大達(dá)0.677（p＜0.01）。對(duì)最小相對(duì)濕度的相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn)，除種源Ync相關(guān)性不顯著外，其余種源均與當(dāng)年、前1年及前2年最小相對(duì)濕度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)最大達(dá)-0.744（p＜0.01）。與日照時(shí)數(shù)的相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn)，僅少數(shù)種源與當(dāng)年、前1年及前2年呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)最大達(dá)0.457（p＜0.01）。不同地理種源杉木樹輪δ13C與平均氣溫的相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn)（圖2），大部分種源與當(dāng)年、前1年及前2年呈顯著或極顯著正相關(guān)，而種源GXb與平均氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)可達(dá)-0.418（p＜0.05）。多數(shù)種源與當(dāng)年、前1年及前2年平均相對(duì)濕度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，而種源GDz、GXs及Ynb與前1年呈顯著或極顯著正相關(guān)。不同地理種源杉木樹輪δ13C與前2年最高氣溫的相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn)（圖2），種源GXs與其呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系 數(shù) 0.569（p＜0.01） ， 種 源 SXn、 FJw、 HBt、HNq、HNs、GDs、GZm、Ynb、SCc與最高氣溫呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.447（p＜0.05）。

圖 2 杉木樹輪δ13C與年際氣候因子相關(guān)分析Fig. 2 Correlation analysis between δ13C and annual climatic factors of fir tree rings

3.2.2 不同地理種源杉木樹輪δ13C與當(dāng)年氣候因子相關(guān)性隨經(jīng)緯度的變化 從杉木地理種源樹輪δ13C與當(dāng)年氣候因子相關(guān)性隨經(jīng)度的變化趨勢(shì)（圖3）可知：杉木種源樹輪δ13C與年降水的相關(guān)性受經(jīng)度影響較小（r=0.028），與年平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫、日照時(shí)數(shù)的相關(guān)性隨經(jīng)度的增加總體上呈先增強(qiáng)后減弱的變化規(guī)律，且在110～115°E間正相關(guān)性最強(qiáng)。杉木種源樹輪δ13C與平均相對(duì)濕度及最小相對(duì)濕度的負(fù)相關(guān)性隨經(jīng)度的增大總體呈先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，且在110～115° E間呈現(xiàn)最強(qiáng)負(fù)相關(guān)性，δ13C與最小相對(duì)濕度的負(fù)相關(guān)性隨經(jīng)度的這種先增強(qiáng)后減弱的變動(dòng)趨勢(shì)可由二次多項(xiàng)式描述，且達(dá)顯著水平（r=-0.462）。從穩(wěn)定碳同位素與各年際氣候因子的相關(guān)系數(shù)隨緯度的變化趨勢(shì)圖（圖3）可以發(fā)現(xiàn)，杉木種源樹輪δ13C與年降水量的相關(guān)系數(shù)受種源所處緯度的影響較大，隨緯度的增加呈先上升后下降的顯著變化趨勢(shì)（r=0.434），而不同種源樹輪δ13C與年平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫、平均相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)、最小相對(duì)濕度的相關(guān)關(guān)系則受緯度影響較小。

3.3 不同種源杉木樹輪α-纖維素中δ13C與氣候因子的多元回歸分析

圖 3 δ13C與當(dāng)年各年際氣候因子的相關(guān)系數(shù)隨著經(jīng)（緯）度的變化散點(diǎn)圖Fig. 3 Scatter diagram of correlation coefficients between the δ13C value and inter-annual climate factors along with longitude and latitude of provenances

為了更深入地了解氣候因子對(duì)不同種源杉木樹輪δ13C的影響情況，以樹輪α纖維素δ13C為因變量，自變量選取相關(guān)性較強(qiáng)的當(dāng)年最小相對(duì)濕度（X1）及前2年的平均氣溫（X2）、最低氣溫（X3）、最高氣溫（X4）和平均相對(duì)濕度（X5），回歸方法選擇逐步回歸法，置信度＜0.05，輸出結(jié)果見表2。

從表中2中α-纖維素δ13C序列的逐步回歸分析可知：在剔除了對(duì)α-纖維素中δ13C序列影響不顯著的因子后，HNh、FJc、GXs、GDc、GXr、HNq、JXs、HNs、GDs、ZJq、JXx、GDz、GZl、HNx、JCr、FJy、HBc、SXn、Ynb、HBt、HeN、Ahd、GZm、ZJs、FJw等25個(gè)種源樹輪α-纖維素δ13C序列受氣候因子當(dāng)年最小相對(duì)濕度影響顯著，其中，部分種源同時(shí)受到前2年平均相對(duì)濕度或前2年最低氣溫的顯著影響，R2處于0.176～0.627之間，說明以當(dāng)年最小相對(duì)濕度為主的氣候因子對(duì)杉木不同地理種源樹輪α-纖維素中δ13C序列的貢獻(xiàn)量為17.6%～62.7%；而福建南平（FJn）和四川汶川（SCc）種源均分別與前2年的最低氣溫和平均相對(duì)濕度呈顯著正線性及負(fù)線性相關(guān)，廣西博白（GXb）種源與前2年平均氣溫呈顯著負(fù)線性相關(guān)，云南西疇（Ync）、四川古藺（SCl）種源與前2年平均相對(duì)濕度具顯著負(fù)線性相關(guān)關(guān)系。

表 2 δ13C與年值氣候因子多元回歸分析模型Table 2 Multiple regression analysis model between δ13C values and yearly climate factors

4 討論

不同種源杉木（1987—2013）樹輪α纖維素中穩(wěn)定碳同位素（δ13C）的變幅為-20.997‰～-25.910‰，且表現(xiàn)出較強(qiáng)的一階自相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.181～0.866，表明廣西柳州不同種源杉木樹輪δ13C的年際變化相對(duì)穩(wěn)定，能較好的呈現(xiàn)環(huán)境的變化，這與靳翔等[9]對(duì)岷江冷杉樹輪δ13C變幅及年際變化的研究結(jié)果相一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，大部分杉木種源δ13C與年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫呈顯著正相關(guān)，與最小相對(duì)濕度、平均相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與年日照總時(shí)數(shù)呈不顯著正相關(guān)。杉木不同種源樹輪δ13C與氣候因子的這種正負(fù)相關(guān)性與對(duì)亞熱帶樹種猴面包樹[24]及亞高山暗針葉林[25]的研究相似。

研究還發(fā)現(xiàn)，不同種源的杉木對(duì)氣候因子響應(yīng)的靈敏度不同，可見，影響樹輪中δ13C值的因素并不單一，是多個(gè)因子的綜合效應(yīng)[26]。樹輪α纖維素中δ13C值與葉片氣孔導(dǎo)度及環(huán)境溫度相關(guān)[13]，而葉片是通過感知環(huán)境中水分多少來調(diào)節(jié)氣孔導(dǎo)度，當(dāng)葉片處于相對(duì)干燥的環(huán)境中，水分的減少導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度降低，限制了葉片CO2的供給，最終導(dǎo)致樹輪中δ13C值增大[27]。溫度是影響CO2分餾的主要條件，當(dāng)溫度低于平均溫度，且二者之間差值較大時(shí)，將會(huì)影響樹輪中碳的固定[28]。通過對(duì)杉木樹輪中δ13C值與當(dāng)年、前1年、前2年氣候因子相關(guān)性的分析可以看出，17個(gè)種源對(duì)前2年平均氣溫、15個(gè)種源與前2年最低氣溫、21個(gè)種源與前2年最高氣溫以及11個(gè)種源與前2年的平均相對(duì)濕度相關(guān)系數(shù)較大，而14個(gè)種源與當(dāng)年最小相對(duì)濕度呈顯著負(fù)相關(guān)性，除了廣東紫金、貴州六枝和湖南新寧的3個(gè)種源樹輪δ13C值對(duì)氣候因子的響應(yīng)是即時(shí)效應(yīng)外，其余的種源對(duì)氣候因子的響應(yīng)均存滯后效應(yīng)。由此可以看出，各氣候因子對(duì)杉木樹輪中穩(wěn)定碳同位素的影響是長期積累的結(jié)果，這與在低海拔地區(qū)樹輪穩(wěn)定碳同位素對(duì)年氣候因子的響應(yīng)出現(xiàn)明顯滯后效應(yīng)的結(jié)論一致[29]。

通過對(duì)相關(guān)系數(shù)較高的氣候因子進(jìn)行逐步回歸分析，發(fā)現(xiàn)除了福建南平（FJn）種源與前2年的最低氣溫和平均相對(duì)濕度呈線性關(guān)系，廣西博白（GXb）種源與前2年平均氣溫呈線性關(guān)系，云南西疇（Ync）、四川古藺（SCl）種源與前2年平均相對(duì)濕度呈線性關(guān)系外，其余26個(gè)種源杉木樹輪α纖維素中δ13C值隨當(dāng)年最小相對(duì)濕度的增大而出現(xiàn)減小的趨勢(shì)。因此，當(dāng)年最小相對(duì)濕度可以作為影響杉木樹輪α纖維素中δ13C的主導(dǎo)氣候因子。在濕度較大的環(huán)境中，杉木往往生長較好，其有機(jī)物的分餾作用越強(qiáng)，導(dǎo)致樹輪中δ13C減小[28]。

5 結(jié)論

中亞熱帶柳州地區(qū)不同地理種源杉木樹輪α-纖維素中δ13C對(duì)同一氣候因子的響應(yīng)方向基本一致，大部分種源樹輪δ13C與平均相對(duì)濕度和最小相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)，與平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫呈顯著正相關(guān)，與日照時(shí)數(shù)、降水和濕潤度指數(shù)的相關(guān)性不大，且有90%的杉木種源樹輪δ13C對(duì)氣候的響應(yīng)存在明顯滯后效應(yīng)。不同地理種源杉木樹輪α-纖維素中δ13C對(duì)最小相對(duì)濕度這一氣候因子的響應(yīng)較靈敏，從生物學(xué)基礎(chǔ)上闡明了樹輪穩(wěn)定碳同位素的固定、分餾受到生長環(huán)境中最小相對(duì)濕度的影響較大，而對(duì)年降水量多少的依賴性較小。研究結(jié)果有效的填補(bǔ)了種源層面上樹輪穩(wěn)定碳同位素對(duì)氣候響應(yīng)研究的不足，也為未來氣候變化條件下杉木人工林健康培育提供了依據(jù)。