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大量的研究显示,全球变暖已经导致环北极灌木生长的加速以及分布范围的扩张。因此,灌木生长及灌木分布范围是指示气候变化的敏感性生态指标。然而,与环北极地区灌木年轮研究相比,高山区灌木年轮研究没有获得足够的重视。青藏高原作为地球的“第三极”,森林仅分布在高原的边缘山区,高原内部高海拔区超出了乔木分布的生理界限,但分布着大面积的高山灌丛,是开展高寒生态系统对气候变化响应的理想区域。 香柏(Juniperus pingii vat.wilsonii)是青藏高原高山区常绿针叶灌木中海拔分布最高,地理分布最广的建群种。因此,香柏灌木可以作为全球变化背景下青藏高原高寒生态系统变化的指示物种。本研究以西藏中南部地区的香柏为研究对象,分析了6个海拔梯度带上香柏的生长及对气象因子的响应关系;重建了研究区域内214年(1800-2013)以来5-6月份的降水量变化历史。此外,通过3个研究样点(当雄、那木错与南木林)香柏灌木上线与区域分布下线的样地调查,探讨了过去200年来香柏灌木种群结构与灌木线位置的变化历史。主要结果如下: (1)建立了西藏中南部6个海拔梯度带(4500米至5250米之间)上31个海拔样点组成的香柏灌木年轮宽度年表网络。研究区域内香柏灌木的生长变化基本一致(除了两处灌木分布上线:松多4950米与萨嘎5250米样点)。香柏灌木的生长主要受5、6月份水分状况的限制,6个海拔梯度带上(以上两处灌木上线的样本除外)第一主成分与气候要素的相关分析结果也证实了这一点。另外,5、6月份的高温会限制香柏灌木的生长,并导致缺失轮的发生。 (2)自东向西(长度约720km)的5个香柏灌木分布上线中,限制香柏灌木生长的气候因子存在空间异质性。东部松多灌木上线香柏灌木的生长由7、8月份温度控制,中部3个样点(当雄、那木错、南木林)由5、6月份降水控制,最西部萨嘎样点由6月降水与8月最高温共同控制。 (3)5、6月份的降水重建结果显示,过去214年来的干旱年与湿润年的个数大致相当,极端干旱年份与香柏灌木缺失轮发生的年份相对应。此外,重建序列有很好的区域代表性,且存在2年、2.6年和9.4年的变化周期。 (4)研究区域18块上线与下线样地内,香柏灌木的10年际更新具有一致的变化趋势。各块样地内101-200年的个体占据较大比例(大于22%),说明香柏灌木种群处于相对稳定的状态。香柏灌木的更新基本在1900-1950年期间达到最高值,随后呈下降趋势。以青藏高原1600年以来的冰芯618O(作为温度指示序列)和本文重建的214年的5、6月份降水序列作为气候代用资料,18块样地的10年际更新序列与气候代用资料相关分析结果显示,温度控制着香柏灌木的更新。1950年以前的时段(1600-1950),温度与更新呈现显著正相关关系,1950年以后的时段(1950-2000),温度与更新变化之间转变为负相关关系,即变暖限制了种群更新。 (5)尽管不同区域香柏灌木上线和下线变化幅度存在差异,总体上过去200年来灌丛垂直梯度带呈扩张趋势。当雄香柏灌木上线缓慢上升,那木错的上线基本保持稳定,南木林样带的上线显著上升(上升最大幅度为42米)。下线样地中,当雄下线保持稳定,那木错与南木林样带的下线向下扩张。