发布时间：2026-09-03

文章标题：| IJOC |李强/西安交通大学树轮团队揭示暖干化背景下秦岭典型针叶树和阔叶树径向生长差异及未来演化趋势

内容：

森林是陆地生态系统中规模最大、固碳效率最高、存续时间最长的核心碳库。森林树木生长量的变化直接影响着碳储量的多寡。秦岭山区做为我国中部重要的森林区域之一，在全球变暖背景下，针叶树和阔叶树的生长变化以及未来生长趋势，为预判未来森林碳储量和生态系统稳定性具有重要意义。

近日，西安交通大学全球环境变化研究院/人居环境与建筑工程学院李强教授团队联合中国科学院亚热带农业生态研究所等单位科研人员，以秦岭北坡两种典型树种——巴山冷杉（Abies fargesii）和蒙古栎（Quercus mongolica）为研究对象，基于树轮宽度年表、断面积生长量（BAI）、气象资料和海表温度数据，系统揭示了暖干化背景下秦岭典型针叶树和阔叶树的生长变化机制。研究发现，1981年前后秦岭地区发生明显气候转折，树木生长的主控气候因子随之改变：巴山冷杉生长由温度限制转向水热共同限制，BAI持续下降；蒙古栎生长由水热共同控制转向降水主导，但BAI仍保持增长。该研究表明，暖干化并不会使所有树种产生一致响应，而是会因树种生态位和功能性状差异，导致森林生长格局发生分化。研究暗示未来持续变暖背景下，秦岭针叶树或将面临巨大的生存危机，而变暖或对阔叶树生长具有促进作用。

1. 为什么选择巴山冷杉和蒙古栎？

本研究的重要构思，是将两种生态习性差异明显的树种置于同一暖干化背景下进行比较。巴山冷杉主要分布于中高海拔区域，偏好冷凉湿润环境，是典型针叶树种；蒙古栎多分布于相对较低海拔、较干热的山地环境，是典型落叶阔叶树种。二者在生活型、根系分布、水分利用策略和气候生态位方面差异明显，适合用于比较针叶树与阔叶树在暖干化背景下的不同响应方式。这种设计不仅关注单一树种的气候响应，更进一步回答了一个关键问题：在持续暖干化背景下，不同功能型树种的生长优势是否正在发生改变（图1）？

2. 为什么使用BAI？

传统树轮研究常采用标准化树轮宽度年表分析树木与气候的关系，但标准化处理可能削弱树木长期生长趋势和真实生产力信息。因此，本研究进一步采用BAI评估树木实际生长变化。BAI基于原始树轮宽度计算，能够较好避免树木随年龄增长导致树轮宽度自然变窄的问题，更直接反映树干断面积增长、生物量积累和潜在碳固定能力。相比单纯树轮宽度，BAI更适合判断树木真实生产力是在增强还是下降。

3. 1981年前后，秦岭北坡气候发生明显转折

将1981年作为关键气候转折点。气象资料显示，1981年前后秦岭地区升温明显加快，降水整体呈减少或偏少特征，说明秦岭北坡逐渐进入暖干化阶段（图2）。分阶段分析表明，1981年前后两种树种的主控气候因子均发生转变。巴山冷杉在1981年前主要受温度影响，1981年后转为受早期生长季水热条件共同控制；蒙古栎在1981年前受水热条件共同影响，1981年后降水成为更主要的限制因子。这说明暖干化不仅改变树木生长趋势，也重塑了树木生长的气候限制机制（图3）。

4. 从区域气候到大尺度海气过程：巴山冷杉对ENSO更敏感

巴山冷杉树轮年表与中东太平洋海表温度存在显著联系，说明其生长可能受到ENSO事件的调节；而蒙古栎年表没有表现出类似显著响应。秦岭北坡树木生长不仅受局地气候影响，也可能受到大尺度海气相互作用的间接调控。ENSO事件能够通过影响东亚季风、水汽输送和区域水热格局，进一步影响树木生长（图4）。

5. 巴山冷杉生长下降，蒙古栎持续增长

研究显示，在1957—1980年相对稳定的气候背景下，巴山冷杉BAI曾以 4.61 cm²/10年的速率增加；但1981年之后，随着区域进入暖干化阶段，其BAI出现明显下降。其中，1981—1997年下降速率为 2.42 cm²/10年，1998—2016年下降速率进一步达到 4.73 cm²/10年。这表明巴山冷杉在暖干化背景下受到持续生长抑制，已经表现出明显的衰退信号。蒙古栎的情况则明显不同。1957—1980年，蒙古栎BAI以 2.33 cm²/10年 的速率增加；进入1981—2016年后，其BAI增长速率进一步提高到 3.02 cm²/10年，整体呈稳定上升趋势，并未出现明显生长受抑现象。这一对比说明，在秦岭北坡当前暖干化背景下，两种树种的实际生长趋势发生了显著分化：巴山冷杉趋于下降，蒙古栎仍保持增长（图5）。造成这种差异的原因，与两种树种自身的功能性状密切相关。巴山冷杉适应冷湿环境，根系相对较浅，更依赖表层土壤水分，因此在升温和降水减少条件下更容易受到干旱胁迫。蒙古栎则更适应干热环境，根系较深，能够利用更深层土壤水分，因此在暖干化背景下仍具有较强生长维持能力。

图1 研究区地理位置及采样点与气象站点的空间分布

图2 1981年前后太白站和华山站气候变化特征

图3 不同时段不同采样点树轮宽度年表与气候因子的相关性分析

图4 不同采样点树轮宽度年表与4—9月海表温度数据的空间相关分析

图5 1957—2016年不同采样点树木断面积生长量变化

 

相关研究成果以题为《Differential responses and mechanisms of radial growth between Abies fargesii and Quercus mongolica in the middle-eastern Qinling mountains under current warming-induced aridification》发表于国际气候学权威期刊《International Journal of Climatology》。李强教授为论文第一作者和共同通讯作者。研究得到陕西省高层次人才特殊支持计划（三秦英才）科技创新领军人才（2024STZZK04）、河北省自然科学基金（D2024108002）和西安交通大学青年拔尖人才支持计划的共同资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/joc.70423