發(fā)布時間：2020-11-16 03:00

　　 我國東南地區(qū)是受亞洲季風影響的典型區(qū)域,屬濕潤亞熱帶氣候,區(qū)域氣候對全球變化響應敏感。作為我國南方地區(qū)重要的生態(tài)屏障,研究區(qū)的森林生態(tài)環(huán)境—直是國家與地方決策關注的焦點之一。氣候變化是影響森林生態(tài)系統(tǒng)的主要非生物因子,它可以通過影響樹木的新陳代謝來改變整個森林的組成、結構、生態(tài)功能等;而作為全球碳循環(huán)與水文循環(huán)的重要“調節(jié)器”,森林又會反饋全球與區(qū)域的氣候變化。但由于氣象與森林的觀測資料稀少、時空尺度不足等問題,樹木年輪成為研究氣候變化與森林動態(tài)的重要紐帶與載體。本文基于研究區(qū)8個典型樹種(馬尾松、油杉、黃山松、柳杉、華南五針松、福建柏、杉木、樟樹)樹木年輪的不同物化指標(寬度、細胞解剖特征、穩(wěn)定同位素),探索該地區(qū)的森林動態(tài)以及氣候環(huán)境變化。論文的主要結論如下:(1)基于傳統(tǒng)的樹輪年代學研究方法,建立了研究區(qū)馬尾松、黃山松、柳杉、油杉、華南五針松作為研究對象,分別對比了研究區(qū)馬尾松、黃山松、柳杉、油杉、華南五針松不同齡級的樹木生長對氣候變化響應方式的差異。研究發(fā)現(xiàn),生長環(huán)境比較極端的戴云山黃山松、南嶺華南五針松的幼齡樹與中/老齡樹對氣候變化響應模式比較一致,且對生長季(前生長季)的高溫氣候表現(xiàn)出負反饋作用。方廣巖馬尾松幼齡樹對降水更敏感,而中老齡樹對高溫干旱更敏感。生長在溫暖濕潤環(huán)境下的梅花山柳杉與鼓山油杉不同齡級的樹木生長對氣候響應方式存在較大差別。(2)基于日溫度與日降水資料,利用Vaganov-Shashkin(V-S)生理模型模擬了戴云山黃山松的年內生長動態(tài),探討了樹木生長與氣候要素的非線性關系。模擬結果顯示,模型在1954～2004年間的模擬效果顯著,在該時段內夏季溫度是樹木生長的主要限制因子。而在2004年以后,模擬值與實測值出現(xiàn)明顯的分異現(xiàn)象,這可能與區(qū)域夏季溫度發(fā)生突變后顯著上升,導致大量樹木出現(xiàn)衰退或死亡,可用于交叉定年的樹木會出現(xiàn)生長釋放導致的;近10年來區(qū)域夏季溫度的突變與西太平洋副熱帶高壓的增強、位置偏西有關。(3)考慮梅花山柳杉風水林中老齡樹與幼齡樹樹輪-氣候響應的巨大差異,剔除了樣本中的幼齡樹,并重新建立了柳杉的樹輪寬度標準年表。響應分析指出春季過濕的環(huán)境會影響柳杉風水林樹木的徑向生長。通過與鄰近的其他水文氣候重建資料對比,發(fā)現(xiàn)該年表可以較好地反映區(qū)域大范圍的春季濕度變化。該樹輪年表與ENSO在年際變化上具有顯著的相關性,但兩者的關系并不穩(wěn)定,當ENSO變率較小時(1921～1960年),兩者的關系會減弱。此外,研究發(fā)現(xiàn)1860s-1870s、1920s-1930s與1980s-1990s三個時段內,我國出現(xiàn)了比較顯著的“南濕北干”的水文氣候模式;在這三個時段內,春季南方受西北太平洋反氣旋以及東亞副熱帶高空急流調控,有利于降水的形成;而夏季北方上空被穩(wěn)定的反氣旋控制,導致季風減弱,北方降水顯著減少;(4)建立了梅花山柳杉風水林1800～2014年間的樹輪δ13C年表序列,并利用校正后的△13C年表重建了區(qū)域春季(3～5月份)最低溫的變化歷史,重建方程解釋了器測資料中56.2%的方差,并通過了所有參數(shù)檢驗。重建序列的低頻變化與北半球的溫度重建序列以及CCSM-4模型模擬的溫度序列的低頻變化比較一致。重建結果顯示,1810s～1820s年代的低溫事件強度最大,這可能與坦博拉火山的爆發(fā)有關;1830s～1870s年代的低溫事件持續(xù)時間最長且強度較大,可能間接助推了長達數(shù)十年的“土客之爭”。區(qū)域春季最低溫變化與北印度洋、亞熱帶西太平洋的海溫顯著相關;環(huán)流特征分析發(fā)現(xiàn),區(qū)域春季低溫發(fā)生時,中國東部沿海地區(qū)被異常低壓反氣旋控制,西伯利亞的冷空氣在北風的作用下進入研究區(qū),且與西南風帶來的暖氣流相遇形成降水,導致區(qū)域的春季溫度降低。(5)本文還探討了長汀紅壤侵蝕區(qū)的四個樹種(馬尾松、杉木、福建柏、樟樹)暴露樹根年輪解剖結構特征在土壤侵蝕重建方面的適用性,發(fā)現(xiàn)除了福建柏以外,其它三個樹種樹根年輪對土壤侵蝕活動都比較敏感。樹根暴露以后,馬尾松與杉木樹根年輪早材細胞會減小56.33%、55.62%,樟樹樹根年輪的導管細胞會減少63.86%。這種顯著的變化可以用來指示土壤侵蝕發(fā)生的具體年份。但是這種結構變化在馬尾松、杉木、樟樹樹根分別距離地表7 cm、4 cm、3 cm時就已經出現(xiàn),為了避免重建結果被低估,在計算時需要考慮該誤差。最后基于長汀地區(qū)馬尾松、杉木、樟樹暴露的樹根,我們重建了這三個樣點的土壤侵蝕速率。馬尾松樣點的平均土壤侵蝕速率最高,樟樹樣點次之,杉木樣點最小。我們還根據(jù)樹根暴露的時間,分別從10 a,20 a與30a尺度上探索了區(qū)域的土壤侵蝕動,發(fā)現(xiàn)時間尺度越長,土壤侵蝕速率越大,說明研究區(qū)的土壤侵蝕速率呈減小的趨勢,近幾十年的水土保持工作效果顯著。
【學位單位】：福建師范大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：Q948;P532
【部分圖文】：

研宄區(qū)的地形特征復雜但整體呈現(xiàn)出西高東低的特征，境內峰嶺聳峙，丘陵連??綿，河谷、盆地穿插其間，山地、丘陵占研宄區(qū)總面積的８０％左右，特別是福建吏??是有“八山一水一分田”之說。中、西兩列大山帶構成了研宄區(qū)地形的整體骨架（圖??２－２）。西北以武夷山脈為主體，其北段地形主要是中高山，海拔多在１２００ｍ以上；??西南山帶主要是位于贛粵邊界的九連山脈，是南嶺東部的核心部位，海拔分布范圍??２８０？１４３４ｍ，地勢由南向北、由北向西南遞降，其東北接武夷山脈。中部山帶主要??由鷲峰山、戴云山、博平嶺等山脈構成。東部沿海地區(qū)海拔較低，一般在５００ｍ以??下，分布著河口沖積海積平原，但這些平原面積通常不大，被丘陵分割成不連續(xù)狀。??

??圖２－１研究區(qū)位置圖??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｕｄｙ?ａｒｅａ??研宄區(qū)的地形特征復雜但整體呈現(xiàn)出西高東低的特征，境內峰嶺聳峙，丘陵連??綿，河谷、盆地穿插其間，山地、丘陵占研宄區(qū)總面積的８０％左右，特別是福建吏??是有“八山一水一分田”之說。中、西兩列大山帶構成了研宄區(qū)地形的整體骨架（圖??２－２）。西北以武夷山脈為主體，其北段地形主要是中高山，海拔多在１２００ｍ以上；??西南山帶主要是位于贛粵邊界的九連山脈，是南嶺東部的核心部位，海拔分布范圍??２８０？１４３４ｍ，地勢由南向北、由北向西南遞降，其東北接武夷山脈。中部山帶主要??由鷲峰山、戴云山、博平嶺等山脈構成。東部沿海地區(qū)海拔較低，一般在５００ｍ以??下，分布著河口沖積海積平原，但這些平原面積通常不大，被丘陵分割成不連續(xù)狀。??１８??

本研究共采集了研究區(qū)５個典型針葉樹種的年輪樣本，它們分別是位于福州鼓??山地區(qū)的江南油杉、福建長汀地區(qū)的福建柏，福州永泰地區(qū)的馬尾松、龍巖梅花山??地區(qū)的柳杉、德化戴云山脈的黃山松以及廣東韶關南嶺的華南五針松（圖３－１）。在??我國濕潤亞熱帶地區(qū)，油杉多以孤立木的形式出現(xiàn)，成片的天然油杉群落極其稀少，??所以很難進行傳統(tǒng)的樹輪年代學分析，而在福州鼓山國家森林公園內有著福建省最??大的一片天然油杉林，為我們進行樹輪年代學研宄提供了理想的樣本；長汀境內的??奎龍山自然保護區(qū)內的福建柏多散生于當?shù)氐某＞G闊葉林或杉木林中，樣本量相對??較��；研宄區(qū)的馬尾松林多為人工林，永泰方廣巖地區(qū)的馬尾松林也是研究區(qū)少有??自然林，林下土壤層較薄；梅花山地區(qū)的柳杉為客家人入閩定居后所建植的風水林，??據(jù)當?shù)乜图胰俗遄V記載已有２００多年歷史；德化戴云山脈是黃山松樹種分布的最南??端，采樣過程中發(fā)現(xiàn)區(qū)域黃山松有大量死亡的現(xiàn)象；廣東南嶺分布著大量的華南五??針松
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本文編號：2885541