高海拔地區林木年輪生長溫度敏感性分析

方 剛

(山東省蒙陰縣林業局，山東 蒙陰 276200)

1 引言

林木年輪是指樹木軀干部位韌皮層的形成層，年輪的生成是由于林木在生長過程中，表皮組織發生生物活動，細胞產生分裂行為所產生的，而此種生物活動是隨著外界環境變化而實時發生變化的。通常情況下，春季與夏季，林木的生長環境與氣候因素較為適宜，因此林木的生長也相對較快，此種條件下，林木表皮組織細胞分裂行為的發生相對較快，形成層區域的細胞呈現細胞核較大、細胞壁較薄、纖維組織量相對較少、對水分與養分的輸送較快等特點[1]。而在秋季與冬季，林木的生長環境與氣候因素較為惡劣，林木的生長也相對緩慢，此種條件下，林木表皮組織細胞分裂行為的發生相對較慢，即生命體征較不顯著，形成層區域的細胞呈現細胞核較小、細胞壁較厚、纖維組織量相對較多、對水分與養分的輸送較慢等特點。結合上述對不同環境下林木生長條件的分析可知，在春季與夏季，林木年輪質地較為蓬松與稀疏，年輪生產的顏色相對較淺，在秋季與冬季，林木年輪質地較為緊密，年輪生產的顏色相對較深。隨著林木的生長，其年輪呈現深淺交加、緊密結合的特點，而這些痕跡相結合在形成層構成一個圓圈，便被稱之為林木年輪[2]。林木年輪便是在不同生長環境下產生的，為了進一步探索林木年輪生長與外部環境的關系，本文將以高海拔地區為例，對地區林木年輪生長溫度敏感性展開分析。

2 選擇研究樣本

為了確保本文此次研究具備顯著成果，在執行相關研究前，應選擇八宿縣和朗縣兩個地區內具有針對性的林木樣本作為研究對象，在此過程中，選擇高海拔地區(例如西藏等)內具有代表性的植物大果圓柏作為研究對象[3]。對此種林木植物的介紹如表1所示。

表1 大果圓柏植物(Sabina tibetica(Kom.) Kom)

綜合上述對研究樣本樹木的介紹，本文將結合林木年輪生態學研究方法，結合此種林木的生存特點，對其年輪生長溫度敏感性展開分析，結合年輪生長與氣候、地區降雨量等因素之間的關系，挖掘林木年輪生長序列與溫度等因素之間的關系，并以此作為分析林木年輪生長溫度敏感性的依據，深入探討林木生存或生長過程與溫度敏感性相關的問題。

3 高海拔地區林木年輪主要特征

全球溫度的全面提升，不僅使部分地區的天氣呈現出極端變化趨勢，也對生態系統的可持續發展造成了一定程度的威脅[4]，在高海拔地區生長的林木受到影響更為顯著，綜合有關生態研究部門對此方面的市場調研成果：在林木生長環境中，隨著地理位置與區域海拔的提升，溫度會呈現一種逐步降低的趨勢，而植物受到此種溫度變化的影響，其年輪生長對溫度的敏感性會發生變化，此種趨勢是一種反向趨勢，即溫度降低后，年輪生長對于溫度的敏感性變差。

結合上述對研究樣本的描述，可知本文研究的多數大果圓柏樹齡集中在15～80年之間，樣本林木年輪在1983年之后，寬度呈現顯著增加趨勢[5]。此種變化趨勢可綜合研究地區的Pearson相關性進行分析，在之后的數十年中，林木樣本代表總量(/EPS)均相對較高。

在對此觀點展開全面的調研與論證后發現，年輪生長與海拔變化所呈現的趨勢，可能與地區環境有關，這種關系并不是絕對的。

4 林木年輪生長與地區氣候關系分析

為了進一步探索林木年輪生長與溫度敏感性之間的關系，本文將結合年輪生態學，對林木年輪生長與地區氣候關系進行描述[6]。在此過程中，使用挖壕溝的處理值，估算林木年輪生長初始值，并結合其原狀的差值計算影響林木年輪的本地氣候。考慮到使用挖壕溝處理法會導致林木年輪本地物質的分解物提升，甚至會在一定程度上對研究樣本的溫度與土壤導水量造成影響。因此，在分析此種關系過程中，應結合地區的年平均降雨量與年平均低溫展開檢驗與分析，將檢驗的結果繪制成箱線圖(用圓圈表示異常值)，如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 林木年輪生長與地區氣候相關系數關系

圖2 林木年輪生長與地區平均氣溫關系

圖3 林木年輪生長與地區年平均降雨量關系

上述所述的圖1～3中，箱子上部邊緣對應的數值為林木年輪生長最高值，下部邊緣對應的數值為林木年輪生長最低值，下部圓圈代表地區氣候因素對林木年輪生長的異常影響，每個圓圈代表一個異常值。圖1中(a)與(b)分別代表八宿縣和朗縣樹輪生長與地區氣候相關系數的關系；圖2中(c)與(d)分別代表八宿縣和朗縣樹輪生長與地區平均氣溫的關系；圖3中(e)與(f)分別代表八宿縣和朗縣樹輪生長與地區年平均降雨量關系。結合圖中描述的數據，可顯著地看出兩個地區的樹輪生長對氣候相關系數響應程度均相對較低，即此種因素對于樹輪生長無顯著性影響。而兩個研究場所植物的樹輪生長對于地區年平均降雨量的響應較高，即此種因素對于樹輪生長的影響較為顯著，且主要集中在2000年以后。

5 林木年輪生長序列與溫度敏感度的一致性分析

綜合上述相關研究成果，可知西藏八宿縣和朗縣兩個地區的林木在年輪生長序列方面的一致性相對較低。此種關系可用下述函數關系進行表達。如下公式所示。

RA=Rcontrol-(Rtrench-RD)

(1)

RD=Br(ae-v(t-1)-ae-vt)

(2)

v=0.64k

(3)

式(1)～(3)中：RA表示為林木年輪生長序列；Rcontrol表示為林木年輪生長環境；Rtrench表示為林木年輪生長氣候；RD表示為殘留影響因素對林木年輪生長序列的影響(/相關影響因素)；Br表示林木年輪生長過程中的土壤釋放量；a表示區域氣候溫度；k表示年輪寬度；v表示林木年輪生長速度。綜合上述分析結果可知，林木年輪生長受到地區年平均降雨量的影響較大，而在降雨過程中，氣溫發生下降趨勢，盡管此種表現較為顯著，但仍可認為林木年輪生長與溫度敏感性之間的關系并非直接關系，林木年輪生長序列與溫度敏感度的一致性之間的關系可能在研究中被放大，因此林木年輪生長的小環境受到影響，這也是導致樹輪生長可能受到顯著干擾的主要原因。綜上所述，高海拔地區林木年輪生長與溫度呈現一定關系，產生此種現象的主要原因受到地區年平均降雨量的影響。通過提出的研究成果，可更好地輔助研究者對高海拔地區林木年輪生長即林木資源賦存的研究，為我國林業管理相關工作開展提供技術支撐與理論成果指導。

6 結語

本文按照選擇研究樣本—描述高海拔地區林木年輪主要特征—分析林木年輪生長與地區氣候關系—林木年輪生長序列與溫度敏感度的一致性分析的方法，對高海拔地區林木年輪生長溫度敏感性展開分析，結合研究成果可知：高海拔地區林木年輪生長與溫度呈現一定關系，產生此種現象的主要原因受到地區年平均降雨量的影響。