热带季节性湿润林苦楝径向生长季节动态及其对

作为陆地生态系统的重要组成部分,树木生长对环境变化十分敏感,能迅速对环境变化做出响应[1-4]。温度的升高和降水的变化可能会以正面或负面的方式影响树木季节性生长模式。树木径向生长对气候因子的响应是树轮气候学研究的基础,然而传统的树木年轮研究仅能在年际时间尺度上评估环境因子对树木生长的研究,缺乏树木生长的生理基础[5]。

高精度生长仪(High resolution dendrometer)有助于在没有破坏性采样的情况下,以高分辨率(微米级)连续自动监测树木径向生长的年内变化过程,有助于从生理生态学角度深入认识不同时间尺度上树木生长季节动态规律及其对环境因子的响应,近年来得到广泛应用[6-11]。在温带和高海拔地区的研究发现,温度是限制生长开始的最重要因素[12-13]。对青海云杉(Piceacrassifolia)径向生长季节动态的研究发现,土壤温度是限制树木生长开始的主要因素[14]。我国北方半干旱地区的常绿树种侧柏(Platycladusorientalis)的径向生长主要受到水分的限制[15]。对祁连山脉祁连圆柏(Sabinaprzewalskii)的研究发现,不同海拔梯度的祁连圆柏的径向生长主要受到降水的限制,但在生长起止时间、生长速率及生长期长度上有较大的差异[16]。而对热带地区的研究也发现降水和土壤含水量对树木的生长起着重要的作用[17-18]。对热带喀斯特森林树木生长的研究表明,树木生长主要受到降水和相对湿度的限制,且生长季初期的降水对树木的生长尤为重要[19]。

喀斯特(岩溶)地貌在我国西南广泛分布,云南西双版纳地区的喀斯特地貌面积高达19%。喀斯特地貌由于土层浅薄,土壤保水能力差,许多植物生长在裸露的岩石上,即使在多雨的湿润地区,植物也遭受频繁受到干旱胁迫。受热带季风气候的影响,西双版纳地区一年中有近6个月的旱季[20]。热带季节性湿润林主要分布与石灰岩山中部,是滇南石灰岩森林的代表植被类型,落叶树种在乔木种类中约占30%[21]。研究喀斯特生境树木年内径向生长动态及其对环境因子的响应,可为了解热带季节性湿润林植物的生长策略及其对季节性干旱的适应提供参考。本研究选取云南西双版纳热带季节性湿润林的落叶树种苦楝(Meliaazedarach)为研究对象,楝科植物多具有清晰的年轮,且在东南亚热带地区广泛分布,在热带树木年轮研究中具有较好的价值。研究选择的苦楝,是热带喀斯特生境中的常见树种,多分布于土层浅薄的石灰岩山,旱季落叶。利用高精度树木径向生长测量仪,在2018和2019两个年度测定了苦楝的径向生长季节动态,并与同步监测的环境因子进行相关分析,旨在 (1)确定苦楝(Meliaazedarach)径向生长的年内动态规律及其年际间差异,(2)分析苦楝树木径向生长与气候因子的响应关系,明确苦楝径向生长物候特征和主要限制气候因子。

1 材料与方法

1.1 研究树种及样地

本研究地点位于西双版纳绿石林森林公园(21°54′N,101°46′N,海拔680 m),是云南省西双版纳国家级自然保护区的一部分。公园内石灰岩丛生,土壤为石灰岩基质上发育的砖红壤,呈斑块状散布于裸露岩石之间,地表崎岖呈喀斯特地貌,植被属于喀斯特热带季节性湿润林,含有一定比例旱季落叶成分。西双版纳地区年均温21.7 ℃,年平均降雨量1560 mm,存在明显的干、湿之分,每年的5—10月为雨季,11月至翌年4月为干季,其中11月到次年2月为雾凉季,早晚有浓雾,弥补了降水的不足[22]。其中雨季降雨量占全年的83%,干季降雨量不足20%。本研究选取热带季节性湿润林中自然分布的落叶树种苦楝(Meliaazedarach)作为研究树种。

1.2 树木径向生长动态监测

本研究选取了在胸径、树高和生长状况等方面特征相似的4株苦楝(Meliaazedarach)植株(平均胸径为 (32±5) cm),在选取植株的胸高(<1.3 m)处安装高精度生长仪(精度：±2 μm,DR型,德国Ecomatik),连续两年(2018—2019年)持续监测了苦楝的树干径向变化,以10 min为间隔自动记录并保存数据。为了减少树皮膨胀和收缩过程对树干径向监测的影响,在安装生长仪时剥去部分树皮。

1.3 气象数据的获取

气象数据使用中国科学院西双版纳热带雨林生态系统研究站(21°55′N,101°16′E)监测数据,该气象站距离森林公园监测样点3.5 km。气象因子包括空气温度(Air Temperature,T)、相对湿度(Relative humidity,RH)、降水量(Precipitation,Prec)、光合有效辐射(Photosynthetic active radiation,PAR)、土壤温度(Soil Temperature,ST),土壤含水量(Soil water content,SWC)、风速(Wind speed,WS)等。气象数据均为日平均值。根据空气温度(平均)和空气相对湿度计算得出饱和水汽压亏缺(VPD)：

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