中科院团队发现高海拔森林扩张的物候学证据

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中国日报北京7月10日电 过去100年，全球升温导致多数高海拔森林向更高海拔爬升。7月10日，中科院青藏高原所发布消息称，该所生态系统格局与过程团队研究发现，在全球变暖背景下，乔木春季生长发育提前，种间竞争优势随之增加，促进了高山树线向更高海拔爬升。该成果近日发表于国际学术期刊《国家科学评论》（National Science Review, NSR）。

高山树线是直立树木分布的海拔上限，该生态过渡带上的植被生长普遍受低温限制，对气候变暖敏感。除气候因素外，乔木和灌木的种间竞争也是调控树线位置变化的重要因素。

物候是指植物长期适应光照、降水、温度等条件的周期性变化，形成与此相适应的生长发育规律，是决定物种分布范围的重要因素，也是衡量物种间竞争能力的关键。植物种间物候差异的微弱变化，显著影响共存物种的竞争力和生态位分化。已有研究结果揭示，在藏东南冷湿环境下，大气最低温阈值可调节树木形成层物候（即细胞分裂开始和结束的时间），进而控制植物生长季长度和高山树线的形成。因此，从物候角度出发，探讨高山树线上乔、灌木形成层活动变化如何响应气候变暖这一科学问题，可为解析变暖背景下乔木、灌木种间的竞争强度，预测高山树线位置变化提供新的科学解释。

该文章的第一作者，中科院青藏高原所李晓霞副研究员介绍，团队利用藏东南高山环境综合观测研究站位于色季拉山8-10年连续的形成层物候观测数据，结合北半球11个样点模拟物候数据，系统研究了气候变暖背景下，高山树线上的乔木和灌木春季生长发育规律的变化及其机制。

研究人员发现，藏东南色季拉山典型高山树线上乔木（急尖长苞冷杉）、灌木（薄毛海绵杜鹃）物候对春季升温的响应变化不同步。春季升温1度，乔木生长恢复提前2-4天，灌木则延后3-8天；春季升温2度，两者形成层活动开始时间相差约20天。造成这一现象的主要原因是灌木需要更多的冬季低温刺激（冷激）恢复生长，导致春季物候推迟；乔木对低温刺激的依赖度较低，使其能在温暖的春季提前恢复生长。

研究团队进一步构建了北半球11条高山树线乔木、灌木的轮宽度数据集，结合生长过程模型，模拟了北半球自1960年到2000年乔、灌木春季的形成层物候。对比结果进一步证实，灌木对冬季低温刺激的敏感性高于乔木，乔木对积温（春季温度）变化较敏感。自1990年以来，气候变暖促进了高山树线上乔木的生长，灌木响应变暖不显著。

该文章的通讯作者，中科院青藏高原所梁尔源研究员表示，在全球变暖背景下，高海拔地区的增温速率显著高于低海拔地区，冬季的增温速率远大于春季，这可能会加大高山树线乔木、灌木种间的物候差异。较早的春季物候通过促进生长、碳增益和提高资源的可利用性，使乔木更具竞争优势，进而促进高山树线向更高海拔迁移。

该研究从植物种间物候变化差异的角度，为研究气候变化下高山树线的动态变化提供了生理学解释，是高山树线变化驱动机制研究的重要理论进展。该研究获得第二次青藏高原综合科学考察研究、国家自然科学基金和中科院青促会项目等资助。