油松（ Pinus tabulaeformis ）径向生长对气候响应的区域分异特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00034

摘要/Abstract

摘要：

油松（Pinus tabulaeformis）是中国特有且广泛分布的针叶树种，也是中国北方地区的主要造林树种。气候变化对油松生长的影响是种群生态学研究的热点。基于油松树木年轮学文献成果，系统梳理分析了不同降水、气温等因素影响下中国北方地区油松径向生长特征，试图明晰其区域分异特征，以期为油松天然林和人工林管理提供理论和决策依据。结果表明：（1）在年降水量低于400 mm的区域，限制油松径向生长的主要因素是生长季降水；在年降水量400~600 mm的区域，生长季的水热因素共同影响油松的径向生长；在年降水量高于600 mm区域，油松的径向生长主要受5月降水与平均气温及其共同作用的干旱胁迫影响。（2）上年降水对油松径向生长的“滞后效应”主要体现在年降水量低于600 mm和年均气温低于9 ℃的区域。（3）冬季气温对年降水量高于600 mm和年均气温高于9 ℃区域油松的生长起促进作用，对年降水量低于600 mm和年均气温低于9 ℃的区域起抑制作用。在全球气候变暖背景下，油松分布区将面临从干旱半干旱区向相对湿润区、从低海拔向高海拔移动的趋势。

关键词: 油松, 径向生长, 气候响应, 区域分异特征

Abstract:

Pinus tabulaeformis，an endemic and widely distributed conifer in China， is widely distributed conifer species in China， and it is also the main afforestation species in the northern region of China. The impact of climate change on the growth of P. tabuliformis has become a hot research topic of genecology. In this study， based on the results of research on the chronology of P. tabuliformis， we systematically sorted out and analyzed the characteristics of the response of its radial growth to climatic factors under the influence of different precipitation， temperature， and other factors in the northern region of China. Our aim was to clarify the regional differentiation characteristics and provide a theoretical and decision-making basis for the management of natural and planted forests of P. tabuliformis. The results showed the following：（1） The main factor limiting the radial growth of P. tabuliformis is precipitation during the growing season. In regions with annual precipitation lower than 400 mm， hydrothermal factors in the growing season mainly influence the radial growth. In regions with annual precipitation of 400-600 mm， the radial growth of P. tabuliformis is mainly limited by temperature and precipitation. In regions with annual precipitation higher than 600 mm， the radial growth of P. tabuliformis is mainly affected by May precipitation and temperature and their combined effect of drought stress （2） The “lagging effect” of precipitation （e.g.， the previous precipitation of September） on the radial growth of P. tabuliformis is a significant factor， and it is mainly observed in regions with annual precipitation lower than 600 mm and annual mean temperatures below 9 ℃. （3） Winter temperature promotes the growth of P. tabuliformis in regions with annual precipitation higher than 600 mm and annual mean temperatures higher than 9 ℃. However， it inhibits the growth in regions with annual precipitation lower than 600 mm and annual mean temperatures lower than 9 ℃. Under the climatic background of global warming， the distribution of P. tabuliformis is likely to shift from arid and semi-arid regions to relatively humid regions and from low to high altitudes.

Key words: Pinus tabulaeformis, radial growth, climate response, regional differentiation

中图分类号:

S757

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图/表 15

图1 研究区油松天然林与人工林采样点分布区注:基于自然资源部标准地图服务网站标准地图(审图号:GS(2020)4619号)制作,底图边界无修改

Fig.1 Main distribution and tree-ring sampling points of the natural and planted Pinus tabulaeformis forests in China

表1 PubMed搜索策略

Table 1 Search strategy on PubMed

#1	(Pinus tabuliformis [Title/Abstract]) OR (Chinese pine [Title/Abstract])
#2	(plantation[Title/Abstract]) OR (natural forests[Title/Abstract])
#3	(#1) AND (#2)
#4	((((Precipitation[Title/Abstract]) OR (Precipitation[Title/Abstract])) OR (PDSI[Title/Abstract])) OR (scPDSI[Title/Abstract])) OR (SPEI[Title/Abstract])
#5	(radial growth) OR (climate response)
#6	(#4) AND (#5)
#7	(#3) AND (#6)

图2 油松天然林（A~C）与人工林（D）径向生长与气候因子的效应值注：误差线表示95%的置信区间，误差线与零线相交表明气候因子对油松生长影响的效应值未达到显著水平

Fig.2 Effect size （R） between the growth of Pinus tabulaeformis in natural （A-C） and plantation（D） forests and climate factors

图3 降水梯度下油松径向生长与气候因子之间的效应值

Fig.3 Effect size （R） between radial growth of Pinus tabulaeformis and climatic factors under precipitation gradients

表2 降水梯度下油松径向生长与气候因子效应值及统计参数

Table 2 Statistics of effect size （ R ） between radial growth of P. tabulaeformis and climatic factors under precipitation gradients

气候因子	月份	效应值的系数	标准差	t	P>\|t\|
降水	上年9月	-0.0006	0.0002	-2.93	0.009
	当年3月	-0.0003	0.0001	-1.64	0.116
	当年5月	-0.0001	0.0002	-0.68	0.505
	当年6月	-0.0003	0.0001	-1.95	0.064
	当年7月	-0.0003	0.0002	-1.45	0.161
气温	当年2月	0.0003	0.0002	1.21	0.240
	当年5月	8.39×10^-6	0.0002	0.04	0.965
	当年6月	0.0002	0.0002	1.06	0.300
	当年7月	0.0005	0.0950	-4.33	0.000

图4 气温梯度下油松径向生长与气候因子之间的效应值

Fig.4 Effect size （R） between radial growth of Pinus tabulaeformis and climatic factors under temperature gradients

表3 气温梯度下油松径向生长与气候因子之间的效应值及统计参数

Table 3 Statistics of effect size （ R ） between radial growth of Pinus tabulaeformis and climatic factors under temperature gradients

气候因子	月份	效应值的系数	标准差	t	P>\|t\|
降水	上年9月	-0.035	0.012	-2.82	0.011
	当年3月	-0.025	0.010	-0.29	0.032
	当年5月	0.01	0.01	1.03	0.315
	当年6月	-0.015	0.01	-1.50	0.147
	当年7月	-0.028	0.01	-2.54	0.018
气温	当年2月	0.015	0.015	1.04	0.312
	当年5月	0.009	0.012	0.72	0.478
	当年6月	0.037	0.012	2.97	0.007
	当年7月	0.039	0.01	3.73	0.001

图5 降水（A）和气温（B）梯度下油松径向生长与降水之间的效应值

Fig.5 Effect size （R） between radial growth of Pinus tabulaeformis and precipitation under precipitation （A） and temperature （B） gradients

图6 降水（A）和气温（B）梯度下油松径向生长与气温之间的效应值

Fig.6 Effect size （R） between radial growth of Pinus tabulaeformis and temperature under precipitation （A） and temperature （B） gradients

图7 降水梯度下油松天然林（A~C）和人工林（D~F）径向生长与PDSI的效应值

Fig.7 Effect size （R） between radial growth of Pinus tabulaeformis in natural （A-C） and plantation （D-F） forests and PDSI under precipitation gradients

图8 气温梯度下油松天然林（A~C）和人工林（D~F）径向生长与PDSI的效应值

Fig.8 Effect size （R） between radial growth of Pinus tabulaeformis in natural （A-C） and plantation （D-F） forests and PDSI under temperature gradients

表4 降水梯度下油松径向生长与PDSI之间的效应值及统计参数

Table 4 Statistics of effect size （ R ） between radial growth of Pinus tabulaeformis and PDSI under precipitation gradients

林分来源	月份	效应值的系数	标准差	t	P>\|t\|
天然林	当年5月	-0.0006	0.0003	-2.43	0.028
	当年6月	-0.0006	0.0003	-2.18	0.046
	当年7月	-0.0005	0.0003	-1.54	0.145
人工林	当年5月	-0.0004	0.0005	-0.69	0.500
	当年6月	-0.0005	0.0005	-1.06	0.306
	当年7月	-0.0004	0.0005	-0.77	0.453

表5 气温梯度下油松径向生长与PDSI之间的效应值及统计参数

Table 5 Statistics of effect size （ R ） between radial growth of Pinus tabulaeformis and PDSI under temperature gradients

林分来源	月份	效应值的系数	标准差	t	P>\|t\|
天然林	当年5月	-0.06	0.020	-3.03	0.008
	当年6月	-0.06	0.020	-3.98	0.001
	当年7月	-0.06	0.016	-3.55	0.003
人工林	当年5月	-0.007	0.029	-0.23	0.069
	当年6月	-0.005	0.026	-0.20	0.845
	当年7月	-0.023	0.026	-0.86	0.403

图9 降水（A）和气温（B）梯度下油松天然林径向生长与PDSI间的效应值

Fig.9 Effect size （R） between radial growth of natural Pinus tabulaeformis and PDSI under precipitation （A） and temperature （B） gradients

图10 降水（A）和气温（B）梯度下油松人工林径向生长与PDSI间的效应值

Fig.10 Effect size （R） between radial growth of planted Pinus tabulaeformis and PDSI under precipitation （A） and temperature （B） gradients

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