我國(guó)東南地區(qū)是受亞洲季風(fēng)影響的典型區(qū)域,屬濕潤(rùn)亞熱帶氣候,區(qū)域氣候?qū)θ蜃兓憫?yīng)敏感。作為我國(guó)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(guó)家與地方?jīng)Q策關(guān)注的焦點(diǎn)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(guò)影響樹(shù)木的新陳代謝來(lái)改變整個(gè)森林的組成、結(jié)構(gòu)、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(diào)節(jié)器”,森林又會(huì)反饋全球與區(qū)域的氣候變化。但由于氣象與森林的觀測(cè)資料稀少、時(shí)空尺度不足等問(wèn)題,樹(shù)木年輪成為研究氣候變化與森林動(dòng)態(tài)的重要紐帶與載體。本文基于研究區(qū)8個(gè)典型樹(shù)種(馬尾松、油杉、黃山松、柳杉、華南五針?biāo)�、福建柏、杉木、樟�?shù))樹(shù)木年輪的不同物化指標(biāo)(寬度、細(xì)胞解剖特征、穩(wěn)定同位素),探索該地區(qū)的森林動(dòng)態(tài)以及氣候環(huán)境變化。論文的主要結(jié)論如下:(1)基于傳統(tǒng)的樹(shù)輪年代學(xué)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?biāo)勺鳛檠芯繉?duì)象,分別對(duì)比了研究區(qū)馬尾松、黃山松、柳杉、油杉、華南五針?biāo)刹煌g級(jí)的樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)氣候變化響應(yīng)方式的差異。研究發(fā)現(xiàn),生長(zhǎng)環(huán)境比較極端的戴云山黃山松、南嶺華南五針?biāo)傻挠g樹(shù)與中/老齡樹(shù)對(duì)氣候變化響應(yīng)模式比較一致,且對(duì)生長(zhǎng)季(前生長(zhǎng)季)的高溫氣候表現(xiàn)出負(fù)反饋?zhàn)饔�。方廣巖馬尾松幼齡樹(shù)對(duì)降水更敏感,而中老齡樹(shù)對(duì)高溫干旱更敏感。生長(zhǎng)在溫暖濕潤(rùn)環(huán)境下的梅花山柳杉與鼓山油杉不同齡級(jí)的樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)氣候響應(yīng)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(nèi)生長(zhǎng)動(dòng)態(tài),探討了樹(shù)木生長(zhǎng)與氣候要素的非線性關(guān)系。模擬結(jié)果顯示,模型在1954～2004年間的模擬效果顯著,在該時(shí)段內(nèi)夏季溫度是樹(shù)木生長(zhǎng)的主要限制因子。而在2004年以后,模擬值與實(shí)測(cè)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(dǎo)致大量樹(shù)木出現(xiàn)衰退或死亡,可用于交叉定年的樹(shù)木會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)釋放導(dǎo)致的;近10年來(lái)區(qū)域夏季溫度的突變與西太平洋副熱帶高壓的增強(qiáng)、位置偏西有關(guān)。(3)考慮梅花山柳杉風(fēng)水林中老齡樹(shù)與幼齡樹(shù)樹(shù)輪-氣候響應(yīng)的巨大差異,剔除了樣本中的幼齡樹(shù),并重新建立了柳杉的樹(shù)輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表。響應(yīng)分析指出春季過(guò)濕的環(huán)境會(huì)影響柳杉風(fēng)水林樹(shù)木的徑向生長(zhǎng)。通過(guò)與鄰近的其他水文氣候重建資料對(duì)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(shù)輪年表與ENSO在年際變化上具有顯著的相關(guān)性,但兩者的關(guān)系并不穩(wěn)定,當(dāng)ENSO變率較小時(shí)(1921～1960年),兩者的關(guān)系會(huì)減弱。此外,研究發(fā)現(xiàn)1860s-1870s、1920s-1930s與1980s-1990s三個(gè)時(shí)段內(nèi),我國(guó)出現(xiàn)了比較顯著的“南濕北干”的水文氣候模式;在這三個(gè)時(shí)段內(nèi),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(diào)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(dǎo)致季風(fēng)減弱,北方降水顯著減少;(4)建立了梅花山柳杉風(fēng)水林1800～2014年間的樹(shù)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(cè)資料中56.2%的方差,并通過(guò)了所有參數(shù)檢驗(yàn)。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(jié)果顯示,1810s～1820s年代的低溫事件強(qiáng)度最大,這可能與坦博拉火山的爆發(fā)有關(guān);1830s～1870s年代的低溫事件持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)且強(qiáng)度較大,可能間接助推了長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的“土客之爭(zhēng)”。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(guān);環(huán)流特征分析發(fā)現(xiàn),區(qū)域春季低溫發(fā)生時(shí),中國(guó)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(fēng)的作用下進(jìn)入研究區(qū),且與西南風(fēng)帶來(lái)的暖氣流相遇形成降水,導(dǎo)致區(qū)域的春季溫度降低。(5)本文還探討了長(zhǎng)汀紅壤侵蝕區(qū)的四個(gè)樹(shù)種(馬尾松、杉木、福建柏、樟樹(shù))暴露樹(shù)根年輪解剖結(jié)構(gòu)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(gè)樹(shù)種樹(shù)根年輪對(duì)土壤侵蝕活動(dòng)都比較敏感。樹(shù)根暴露以后,馬尾松與杉木樹(shù)根年輪早材細(xì)胞會(huì)減小56.33%、55.62%,樟樹(shù)樹(shù)根年輪的導(dǎo)管細(xì)胞會(huì)減少63.86%。這種顯著的變化可以用來(lái)指示土壤侵蝕發(fā)生的具體年份。但是這種結(jié)構(gòu)變化在馬尾松、杉木、樟樹(shù)樹(shù)根分別距離地表7 cm、4 cm、3 cm時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn),為了避免重建結(jié)果被低估,在計(jì)算時(shí)需要考慮該誤差。最后基于長(zhǎng)汀地區(qū)馬尾松、杉木、樟樹(shù)暴露的樹(shù)根,我們重建了這三個(gè)樣點(diǎn)的土壤侵蝕速率。馬尾松樣點(diǎn)的平均土壤侵蝕速率最高,樟樹(shù)樣點(diǎn)次之,杉木樣點(diǎn)最小。我們還根據(jù)樹(shù)根暴露的時(shí)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(dòng),發(fā)現(xiàn)時(shí)間尺度越長(zhǎng),土壤侵蝕速率越大,說(shuō)明研究區(qū)的土壤侵蝕速率呈減小的趨勢(shì),近幾十年的水土保持工作效果顯著。
【學(xué)位單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：Q948;P532
【部分圖文】：

研宄區(qū)的地形特征復(fù)雜但整體呈現(xiàn)出西高東低的特征，境內(nèi)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(shuō)。中、西兩列大山帶構(gòu)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(shì)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(gòu)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(fù)雜但整體呈現(xiàn)出西高東低的特征，境內(nèi)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(shuō)。中、西兩列大山帶構(gòu)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(shì)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(gòu)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(gè)典型針葉樹(shù)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(zhǎng)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(guān)南嶺的華南五針?biāo)桑▓D３－１）。在??我國(guó)濕潤(rùn)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(jìn)行傳統(tǒng)的樹(shù)輪年代學(xué)分析，而在福州鼓山國(guó)家森林公園內(nèi)有著福建省最??大的一片天然油杉林，為我們進(jìn)行樹(shù)輪年代學(xué)研宄提供了理想的樣本；長(zhǎng)汀境內(nèi)的??奎龍山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的福建柏多散生于當(dāng)?shù)氐某＞G闊葉林或杉木林中，樣本量相對(duì)??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��；梅花山地區(qū)的柳杉為客家人入閩定居后所建植的風(fēng)水林，??據(jù)當(dāng)?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(shù)種分布的最南??端，采樣過(guò)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?biāo)?
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