树轮团队研究成果
研究成果1：Dendroclimatological study of ancient trees integrating non-destructive techniques
为了保护珍贵的古树资源并推动树木年轮气候学的发展，无损伤技术在树木年轮研究中的应用日益受到重视。本项研究选取了河南省榆厢林场内的古油松（Pinus tabulaeformis）作为研究对象。研究初期，采用传统的生长锥和针刺仪来采集样本。随后，通过峰谷分析法对针刺仪获取的数据进行处理，以提取树木年轮宽度序列，并通过与生长锥数据的相关性分析来验证数据的准确性。研究过程中，确定了最佳的滤波技术和综合阈值，成功提取了树木年轮的宽度和密度序列。为了校正树木的生长趋势和针刺仪测量中的残余阻力，采用了线性拟合和集合经验模态分解（EEMD）技术来剔除这些干扰，建立了树木年轮宽度和密度指数序列，并通过进一步的相关性分析和t检验来验证这些序列的准确性。最后，通过与气候因素的相关性分析，确定了限制树木生长的主要因素，并对针刺仪提取的树木年轮信息的准确性得到了进一步验证。结果表明，尽管针刺仪和生长锥提取的树木年轮宽度指数存在一定的差异，但总体上是可靠的；油松径向生长主要受温度影响，最大密度对平均最高温度响应更敏感，最小密度对平均最低温度响应更敏感。这些发现不仅测得古树的准确年龄，验证了针刺仪数据的可靠性，而且推动了无损伤技术在古树研究中的深入应用、增强了对气候变化如何影响树木生长的理解，并为这些古树的未来保护和管理提供了宝贵的参考。
本研究成果由博士研究生李金宽及共一作者刘娅萌执笔、通讯作者彭剑峰、魏亚飞和树轮团队共同完成，国家自然基金项目（42077417，41671042）支持，发表在国际期刊《Frontier in Plant Science》上，为SCI二区TOP.
Resistograph and its application [(A): Picture of the Resistograph; (B) Size comparison between the steel needle of the Resistograph (diameter1.5mm) and the Increment borers sample embedded in the wooden slot (diameter 5.15mm); (C) Resistance curve exported by the Resistograph,green represents DR, blue represents FR, with a data resolution of 1/10 mm].
研究成果2：Tree-ring widths of Pinus tabulaeformis Carr reveal variability of winter half-year precipitation on the north-south transition zone in central China over the past 220 years
长期高分辨率区域干旱记录有助于了解干旱对中国中原地区环境和社会系统的影响。本文建立了中国中部南北过渡带伏牛山北坡油松（Pinus tabulaeformis Carr）的区域年轮宽度年代学。相关分析表明，当前5月和6月的温度和湿度是制约树木生长的主要因素。但是，从上一年12月到当年6月的降水与树木生长的相关性最高（PreDJ, 0.718, p < 0.001）并选择重建。重建的PreDJ在过去220年里显示了6个干旱期和5个湿润期，最近的干旱期可能会持续下去。光谱分析表明，重建的PreDJ与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO, 2-7a）和Bruckner太阳活动35a准周期密切相关，也受到准两年震荡（QBO）影响。小波分析表明，近220 a的2-7a准周期持续存在，80年代以后增强，QBO信号在1860 ~ 70年代出现后逐渐减弱，35a周期仅在1820 ~ 1920年出现。空间分析也发现，重建的PreDJ对中国中东部降水具有较好的空间代表性。因此，本研究结果为了解长期干旱对中国中部地区环境条件和社会经济发展的影响提供了可靠的信息。
本研究得到国家自然基金项目（42077417，41671042）支持，发表在国际期刊《Science of the Total Environment》上，为SCI一区TOP。
研究成果3：May-June relative humidity variation recorded by tree ring widths of Pinus armandii Franch since 1863 in the Funiu Mountain, central China.
长期干旱记录可以为了解中国中部水文气候变化的历史提供有价值的见解，但气象记录太短，无法捕捉湿度的长期变化。本研究建立了伏牛山地区松林年轮宽度年表。相关分析表明，5 - 6月的树木径向生长主要受热液组合的限制。移动相关分析结果进一步表明，5 - 6月树木生长与相对湿度（RHMJ）的响应关系最为稳定。自1863年以来，这种关系得到了重建。重构的RHMJ方差解释率为41.7%（调整自由度后为40.6%）。在过去的158年里，有3个湿润期和4个干旱期。光谱分析表明，重构的RHMJ具有2-4a和31.6a的准周期，交叉光谱分析表明，重构的RHMJ可能与ENSO、PDO、太阳活动和东亚夏季风有关。空间相关分析表明，重建的RHMJ能较准确地反映黄淮河平原地区的湿度变化。重构后的RHMJ与前5月至今年4月的副热带北太平洋海温呈极显著负相关，与赤道东太平洋海温呈极显著正相关。这也表明黄淮河平原湿度波动与太平洋气候系统内部变率之间可能存在联系。因此，本研究旨在对现有的气象记录进行扩充和补充，为森林经营、农牧业提供重要的参考意义。
本研究由研究生李金宽第一作者和树轮团队共同完成，得到国家自然基金项目（42077417，41671042）支持，发表在国际期刊《Quaternary International》，为SCI三区。
研究成果4：Microenvironmental effects on growth response of Pinus massoniana to climate at its northern boundary in the Tongbai Mountains, Central China.
桐柏山是生态敏感区，是马尾松的北部边界。为了分析不同微环境对马尾松生长对气候因子响应的影响，在不同朝向斜坡上的2个采样点建立了马尾松早材宽度（EWW）、晚材宽度（LWW）和总年轮宽度（TRW）的标准年表，并分析了年表的统计特征及与该地区5个气象站点的气候变量及区域归一化植被指数（NDVI）的相关性。统计结果表明东南坡树木的TRW/EWW/LWW年表一致性和统计特征（平均灵敏度、信噪比、表达种群信号）明显高于东北坡树木。相关分析认为，当年3月和8月的气温对TRW/EWW/LWW的形成有显著的正响应，且对东北坡的影响弱于东南坡。与温度相比，降水对树木生长的影响更为复杂，但对东北坡的影响也普遍弱于东南坡。逐步线性回归分析表明，8月份的气温是两个采样点的主要限制因子。同样，东南坡的生长树木对NDVI的响应优于东北坡，东南坡的TRW/EWW/LWW年表解释了6月份NDVI总方差的50%以上。总体而言，两个采样点马尾松气候响应的差异明显是由微环境差异引起的，在未来的森林动态研究和气候重建中应适当考虑这种差异。
本研究得到国家自然基金项目（42077417，41671042）支持，发表在国际期刊《Journal of Forestry Research》，为SCI二区。
研究成果5：Stability assessment of tree ring growth of Pinus armandii Franch in response to climate change based on slope directions at the Lubanling in the Funiu Mountains, China.
全球变暖将影响树木的生长策略和适应能力。为了比较不同坡向树木径向生长对气候变暖的响应，在伏牛山鲁班岭北坡和西坡采集了松林样本，建立了树木年轮年代学。相关分析表明，两个年代学主要受前一个6 - 8月的温度和当前5 - 7月的温度和湿度组合的限制。气候对坡度的响应差异虽小，但不可忽略。北坡LBL01站点径向生长受最高和最低温度联合影响，而LBL02站点径向生长受最高温度影响。水分方面，北坡树木径向生长受当前5 - 7月的相对湿度影响，西坡树木径向生长受之前6 - 8月的相对湿度、当前5 - 7月的相对湿度和当前5 - 7月的降水影响。随着气候的变化，主要限制因子对不同坡面树木生长的影响在一定程度上是可见的，但不同坡面树木的响应差异逐渐减小，这可能与不同坡向和日温差变化等因素有关。研究结果可为该区的森林保护和生态建设提供参考，并为今后的气候重建提供科学参考。
本研究第一作者为硕士研究生李金宽和树轮团队共同完成，得到国家自然基金项目（42077417，41671042）支持，发表在国际期刊《Journal of Forestry Research》，为SCI二区。
研究成果6：Climate–growth relationships of Pinus tabuliformis along an altitudinal gradient on Baiyunshan Mountain, Central China.
海拔重新分配了山区的温度和降水，影响了树木的生长。以中国中部的白云山油松为研究对象，建立了沿海拔梯度（1450m，1400m和1350m）分布的油松树轮宽度（TRW）、早材宽度（EWW）和晚材宽度（LWW）标准年表，这些年表包含了大量共同的气候变化信息和海拔信息。相关分析表明，3个海拔高度的TRW和EWW年表与当前4-5月的平均气温和最高气温，以及之前7-8月的最低气温总体呈显著负相关，与当前5月的降水总体呈显著正相关。LWW年代学与前7-8月最高气温呈显著负相关，说明前夏季气温对研究区油松生长有较强的滞后效应，且随海拔升高而增加。与标准化降水蒸散指数（SPEI）的相关性证实，当前5月湿润条件促进油松树TRW和EWW的生长，且表现出更显著的高度差异，中低海拔EWW年表与当前4月SPEI呈显著正相关，中低海拔LWW年表与当前9月SPEI呈显著负相关。上一年10月和当年7月低海拔TRW、EWW年表与SPEI呈显著负相关，当年8月低海拔LWW年表与SPEI呈显著负相关。滑动相关结果表明，3个海拔高度的EWW对当年5月SPEI的响应稳定，高、中海拔的LWW对2002-2018年的上一年7-8月最高气温的响应稳定，且中海拔EWW和高海拔LWW年表更适合气候重建。研究结果为中部地区森林管理和气候重建提供了有力的科学依据。
本研究第一作者为硕士研究生韦晓旭和树轮团队共同完成，得到国家自然基金项目（42077417，41671042）支持，发表在国际期刊《Journal of Forestry Research》，为SCI二区。
研究成果7：中国南北过渡带油松径向生长对气候因子的响应研究—以鸡公山国家级自然保护区为例.
本研究以河南省信阳市鸡公山自然保护区的油松林为研究对象，利用树木年轮学方法建立了油松径向生长宽度年表，其特征值表明，油松标准年表的质量较高，包含较多的气候信息，能反映气候变化对树木生长的影响。标准年表与鸡公山南北气象站（麻城和信阳站）的气象因子相关结果发现：油松生长与鸡公山南侧麻城气象站几乎与所有月份气温都呈负相关，与当年 5—7月气温（6月的平均气温，5、6月平均最高气温和 6、7月平均最低温度）呈显著负相关，而与几乎所有月份相对湿度都呈正相关，表明过渡带南侧高温带来的土壤水分胁迫对油松生长主要起着限制作用，南侧春末夏初 4—6月相对湿度是油松生长的限制因子；鸡公山北侧信阳气象站生长季及生长季后期8—9月气温（8月平均气温、8、9月平均最低气温）对油松生长有明显的促进作用，上年 7—8月相对湿度是油松生长的限制因子，北侧生长季后期 9月降水对油松生长的促进作用具有滞后效应。滑动相关分析显示出，近几年油松生长对过渡带北侧信阳气象站 8—9月平均气温的正响应趋势增强；在气候变暖的情景下，受到高温抑制（亚热带的麻城气温负相关），油松生长南界可能会向北移动。油松响应气候变暖的生长动态研究旨在为过渡带森林管理与更新提供基础数据支持。
本研究为硕士研究生韦晓旭为第一作者和树轮团队共同完成，国家自然基金项目（42077417，41671042）支持，发表在《地理科学》第44卷第9期。
