華南植物園在樹木生長(zhǎng)對(duì)全球變暖的研究取得多項(xiàng)進(jìn)展
自工業(yè)革命以來(lái)，全球變暖日益加劇，其中北半球生態(tài)系統(tǒng)受全球變暖的影響更為顯著。芽或葉片物候是決定樹木何時(shí)開始、結(jié)束生長(zhǎng)及固碳的重要特征，木質(zhì)部是樹木長(zhǎng)期固碳的重要組織。因此，樹木芽或葉片物候和木質(zhì)部對(duì)氣候變暖的響應(yīng)是生態(tài)學(xué)需全面深入理解和研究的重點(diǎn)問題，這對(duì)準(zhǔn)確評(píng)估未來(lái)全球變化背景下北方森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能具有重要意義。針對(duì)此研究問題，生態(tài)中心博士后張邵康在合作導(dǎo)師任海研究員和黃建國(guó)研究員的指導(dǎo)下開展了一系列相關(guān)研究。主要研究成果：
成果一：Responses of bud-break phenology to daily-asymmetric warming: daytime warming intensifies the advancement of bud break
全球變暖日益嚴(yán)重，并且正以白天增溫速度比夜晚增溫速度快的不平衡增溫趨勢(shì)發(fā)生。然而，這種不平衡增溫將對(duì)樹木生長(zhǎng)產(chǎn)生何種影響目前尚不清楚。本研究主要針對(duì)白天/夜晚不平衡增溫對(duì)樹木發(fā)芽物候的影響進(jìn)行研究。本研究分別設(shè)置了白天和夜晚增溫兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)增溫實(shí)驗(yàn)設(shè)置了3個(gè)增溫處理，共涉及4-8℃的增溫跨度。每天對(duì)來(lái)自加拿大41個(gè)采集地的黑云杉[Picea mariana (Mill.)(BSP.)]和香脂冷杉[Abies balsamea (L.)Mill]幼苗的發(fā)芽物候進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示，增溫可促進(jìn)兩樹種發(fā)芽物候的提前，且白天增溫處理對(duì)發(fā)芽的提前作用比夜晚增溫的作用更顯著。作為在地理范圍內(nèi)分布較廣泛的樹種，黑云杉的發(fā)芽物候主要受采集地因素的影響。本研究在更精確的時(shí)間尺度上證實(shí)了在全球氣候變暖的背景下，白天增溫比夜晚增溫更能促進(jìn)發(fā)芽物候的提前。
該研究結(jié)果發(fā)表在SCI期刊International Journal of Biometeorology（《國(guó)際生物氣象學(xué)雜志》）（IF= 2.377，2020）上。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金以及廣東省自然科學(xué)基金等資助。
全文鏈接：https://doi.org/10.1007/s00484-019-01776-0
成果二：Wood anatomy of boreal species in a warming world: a review
全球變暖正在影響樹木生長(zhǎng)和森林生產(chǎn)力，特別是對(duì)北半球森林生態(tài)系統(tǒng)的影響更為嚴(yán)重。木材的解剖特征在很大程度上決定了木材品質(zhì)，而木材品質(zhì)對(duì)森林工業(yè)和全球碳存儲(chǔ)至關(guān)重要。形成層活躍度、木材密度、纖維長(zhǎng)度和微纖絲角度是決定木材品質(zhì)的重要解剖特征。因此，在全球變暖的趨勢(shì)下，迫切需要對(duì)以上重要解剖特征進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)和解析。作者通過文獻(xiàn)綜述，首先分析并總結(jié)出影響木材品質(zhì)的幾個(gè)重要特征，然后分析了全球變暖下這些特征可能將如何改變，最后展望了未來(lái)全球變化下提高木材品質(zhì)的可能研究方向。
作者通過文獻(xiàn)綜述總結(jié)得出：較高的成熟木材比例、高木材密度、較長(zhǎng)的纖維或管胞長(zhǎng)度、較低的微纖絲角度是常見的可決定高木材品質(zhì)的重要解剖特征。由此，適宜的高溫可觸發(fā)形成層細(xì)胞分裂的開始和結(jié)束，從而通過調(diào)節(jié)生長(zhǎng)季來(lái)影響木材品質(zhì)；氣候變暖也可通過影響早材和晚材的形成、改變木材密度、纖維長(zhǎng)度和微纖絲角度進(jìn)而來(lái)影響木材品質(zhì)。此外，本研究還指出涉及木材質(zhì)量的解剖特征是多種多樣的，且取決于不同的用途。因此，提高我們對(duì)木材解剖特征如何應(yīng)對(duì)極端氣候事件變化的潛在機(jī)制的認(rèn)識(shí)，仍然是森林生態(tài)學(xué)的一個(gè)重要課題。同時(shí)，在提高木材品質(zhì)的研究中，在保證不損失木材材積的同時(shí)，選擇最能適應(yīng)氣候變暖的物種和種源也是非常必要的考慮因素。因此，對(duì)木材解剖特性及其與氣候關(guān)系的研究應(yīng)聚焦于多角度探討（如，考慮樹木的生理和遺傳學(xué)等因素）。
該研究結(jié)果發(fā)表在SCI期刊iForest-Biogeosciences and Forestry上（《森林生物地球科學(xué)與林業(yè)》）（IF= 1.419，2020）上。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金以及廣東省自然科學(xué)基金等資助。
全文鏈接：http://www.sisef.it/iforest/abstract/?id=ifor3230-013
成果三：Calibrating PhenoCam Data with Phenological Observations of a Black Spruce Stand
樹木芽和葉片的物候是重要的物候事件，是決定樹木生長(zhǎng)季的重要特征。近年來(lái)，隨著遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，通過PhenoCam近地遙感技術(shù)獲取的冠層綠度指數(shù)已被越來(lái)越多地應(yīng)用于葉片物候的研究中。然而，冠層綠度指數(shù)在多大程度上可代表芽的物候，以及生長(zhǎng)季起始邊界與冠層綠度指數(shù)和芽的物候之間的關(guān)系如何，目前仍未可知。本研究比較了加拿大魁北克省北方針葉林中黑云杉在2015、2017年和2018年期間芽的物候與冠層綠度（通過PhenoCam方法獲得的冠層綠度指數(shù)-GCC）之間的關(guān)系。利用Logit模型估計(jì)了可觀測(cè)到不同芽的物候期時(shí)GCC的最大概率值。結(jié)果表明，黑云杉的年內(nèi)GCC呈鐘形變化，具體表現(xiàn)為春季緩慢上升，夏季達(dá)到峰值，秋季逐漸下降的趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)芽的開始和結(jié)束期以及芽的形成期分別發(fā)生在GCC最大值的72%(春季)和92%(秋季)時(shí)以及94%(秋季)。本研究表明，以上GCC值可能是表征北方針葉林黑云杉生長(zhǎng)季開始及結(jié)束的較為可靠的臨界點(diǎn)。此外，本研究在野外實(shí)地物候觀測(cè)與自動(dòng)化近地遙感研究之間建立起了一座橋梁，為后續(xù)利用野外觀測(cè)來(lái)校準(zhǔn)PhenoCam的物候觀測(cè)結(jié)果提供了一種統(tǒng)計(jì)學(xué)上較為可靠的分析方案。
該研究結(jié)果發(fā)表在SCI期刊Canadian Journal of Remote Sensing（《加拿大遙感雜志》）（IF=2.553，2020）上。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金以及廣東省自然科學(xué)基金等的資助。
