亞熱帶常綠闊葉林不同樹種呈現一致的年內生長動態和氣候響應模式
亞熱帶常綠闊葉林具有較強的碳匯功能,但其穩定性和持續性在很大程度上受到氣候年際波動和極端氣候的影響。要了解氣候變化對亞熱帶森林生產力和碳匯功能及維持的影響,需要在不同時間尺度研究樹木徑向生長對環境條件的響應。在年際尺度,通過樹木年輪分析已在全球不同地區開展了大量的樹木生長與氣候響應研究,但年輪分析只能反映樹木年際生長情況而無法提供年內的生長信息。高精度樹木生長儀可在分鐘和微米的時間和空間尺度上連續監測樹木徑向生長的動態變化,是研究樹木年內生長動態及其對氣候變化響應的重要手段,近年來在樹種豐富度較低的溫帶森林開展了大量研究,然而在樹種豐富的亞熱帶森林,樹木年內生長對氣候因子的響應及其在樹種間的差異尚不明確。
中國科學院西雙版納熱帶植物園樹木年輪與環境演變研究組對哀牢山亞熱帶常綠闊葉林14個樹種徑向生長開展了連續5年(2017—2021年)的監測,博士研究生周博在范澤鑫研究員和荷蘭Wageningen大學Pieter Zuidema和Frank Sterck教授的共同指導下,分析了14個樹種徑向生長發生時間和速率的日動態與季節變化,并結合氣象與土壤水分數據,分析了氣溫、飽和水汽壓差(VPD)和土壤含水量等因子對樹木徑向生長的影響。研究結果表明:1)哀牢山亞熱帶常綠闊葉林樹木的徑向生長主要發生在夜間和黎明前,夜間較低的VPD條件下組織膨壓得以恢復,有利于形成層細胞的分裂和擴大;2)在濕潤的雨季(7月),較低的VPD和高的土壤含水量在一定程度上減輕了白天徑向生長的膨壓限制,但不能完全改變徑向生長的日動態;3)盡管不同樹種的絕對生長速率存在差異,但其生長發生的時間和季節動態呈現出一致的年內變化格局,徑向相對生長量和生長發生頻率在物種之間的變異均低于其在不同時間尺度上的變異;4)在季節尺度上,徑向生長主要集中在5月至8月,貢獻了年生長量的88%,且生長主要受到氣溫和VPD的驅動,而土壤水分的影響較小。
該研究在群落水平上揭示了亞熱帶常綠闊葉林不同樹種呈現出趨同的日-季節尺度生長動態,并且主要受到大氣環境因子(氣溫、VPD)的影響??蔀樵诓煌瑫r間和空間尺度上研究森林群落動態及氣候變化響應提供重要的參考。相關結果以Diel and seasonal stem growth responses to climatic variation are consistent across species in a subtropical tree community為題發表在New Phytologist上。該研究得到國家自然科學基金、中國科學院“西部之光-西部交叉團隊”重點實驗室專項等項目的資助,哀牢山亞熱帶森林生態系統研究站提供了氣象和土壤含水量數據。
圖 哀牢山亞熱帶常綠闊葉林樹木徑向生長的日動態和季節特征
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