藏东南地区生长季霜冻对优势树种生长的影响

Climatic warming tends to advance spring phenology and lengthens the growing season, causing an increase in frequency of frost events during the growing season (FDGs), especially in high-cold regions. The already vulnerable alpine forests therefore are facing more risks and uncertainties. Currently, most of the research on the impacts of FDGs are from the perspective of exposure risk of trees, while those on quantitatively analyzing their impacts on tree-ring radial growth and Enhanced Vegetation Index (EVI), and exploring geographic differences of those impacts are limited. In this project, we choose southeastern Tibetan plateau where forests are experiencing rapid warming as research region. Based on widely distributed tree-ring width data as well as EVI data, we plan to design a series of natural experiment to quantify the impacts of frequency, intensity, duration and onset timing of FDGs on tree growth. In addition, we plan to compare the differences of those impacts under cold-wet and cold -dry environments. This project can provide theory reference for evaluating the vulnerability of forest ecosystem in high-cold region under the rapidly warming climate.

在气候变暖背景下，植被物候总体提前，生长季长度也有延长的趋势，造成生长季霜冻事件有所增加，在高寒地区尤其明显，这使原本就极其脆弱的高海拔森林面临着更大的风险和不确定性。目前，对于增温背景下生长季霜冻影响的研究多是从树木暴露风险的角度开展，而生长季霜冻事件会对树木径向生长以及遥感植被指数EVI (Enhanced Vegetation Index)产生哪种程度的影响？生长季霜冻的影响在地理区域之间是否存在差异？对这些问题的认识并不清晰。本研究拟以正在经历快速升温的藏东南地区为研究区，综合应用空间上大量树轮轮宽数据，并结合EVI，以频率、强度、持续时间和发生时间等维度更加细致的描述霜冻事件的特征，应用自然试验的方法，定量不同特征的霜冻事件对树木生长的影响，并对比冷湿与冷干环境下霜冻对树木生长影响的差异，从而为评估高寒地区在快速升温的背景下森林对霜冻的脆弱性提供理论参考。

在气候变暖背景下，植被物候总体提前，生长季长度也有延长的趋势，在高寒地区尤其明显，这使原本就极其脆弱的高海拔森林面临着更大的不确定性。该项目旨在研究生长季低温事件会对树木径向生长的潜在影响，在项目实施过程中有必要先厘清升温背景下生长季趋势性变化对树轮生长的影响后，再进一步研究极端事件带来的影响。基于这一认识，本项目目前研究了生长季开始时间提前对树木生长的影响，并比较了北半球冷湿与冷干地区影响的机理过程差异。此外，又进一步以1815年强火山喷发为典型案例，研究生长季低温的潜在影响。在未来的研究中，将继续深入探讨变暖背景下，霜冻等极端冷事件的可能影响。取得主要研究成果如下：.（1）揭示生长季提前利于冷湿地区树木生长而不利于较干燥地区树木生长。生长季提前有利于亚洲北部和欧洲北部北方针叶林的树木生长，主要是生长季有效积温的增加导致的；生长季提前也有利于欧洲中部和美国东部沿海地区的温带森林，以及地中海地区和美国西部沿海地区的地中海森林的树木生长，主要是生长时间延长导致的。在科罗拉多高原半干旱森林和青藏高原亚高山森林，生长季提前造成树木生长减少主要是生长季延长引起的，这可能是生长季延长增加了大气干旱与霜冻风险造成的。这有助于我们综合认识变暖物候提前，木质部碳积累过程的变化，为进一步预测气候变化背景下树木的生长状况和评估其碳汇潜力提供了理论依据。.（2）揭示持续生长季低温对树木生长与森林恢复力的影响强度与时间。研究了1809与1815火山喷发后的冷期对全球树木生长与恢复力的影响强度与恢复时间。研究发现高纬度、高海拔地区的树木生长受到强烈限制，在1815至1822年间，亚洲北部与欧洲中西部地区，区域平均生长下降接近40%。恢复时间更长的区域是在中纬度高海拔森林地区（蒙古高原、青藏高原与安第斯山脉南部）。研究持续生长季低温对树木生长与森林恢复力的影响有利于更好认识极端低温事件影响，从而能够实施更加合理的森林资源管理。