我院全球变化生态学科基于全球针叶林年轮数据，探讨了径向生长时间变异性的环境和生物驱动机制, 相关科研论文“Hotter drought and trade-off between fast and slow growth strategies as major drivers of tree-ring growth variability of global conifers”近期在国际著名生态学期刊《Journal of Ecology》在线发表。

全球干暖化趋势导致树木生长和活力的普遍下降，可能会严重威胁森林生态系统的稳定性。生长的时间变异性是气候变化脆弱性不可或缺的一个方面，长期以来一直是全球变化下生态系统稳定性的一个重要课题, 但在树木年轮研究中却较少得到关注。同时, 树种功能性状、林分因子在宏观尺度上如何影响树木生长对气候变化的响应, 以及二者如何和气候(气候条件、气候变化趋势及时间变异性)、N沉降共同作用于树木的生长变异性，迄今为止仍不清楚(图1)。

我们使用了1970-2010年间的全球123个针叶树种、2023个样点的树轮年表来计算时间生长变异性(CV)，并且收集和分析了各样点的气候条件、气候趋势、气候变异性以及氮沉降、功能性状以及林分结构等数据。利用回归分析、主成分分析、增强回归树模型(BRT)与结构方程模型(SEM)探讨了生长变异性的影响机制。考虑到不同大洲的气候变化及氮沉降历史不同，我们还分析了不同大洲(北美洲、欧洲和亚洲)之间的差异。

图1本研究揭示的全球变化(气候、N沉降)、功能性状、林分因子对树木生长变异性影响的理论框架

研究结果发现，全球针叶树生长变异性地理格局主要受到干暖化的影响。北美洲和欧洲的生长变异性在低纬度更高。而亚洲生长变异性的纬度格局与北美、欧洲相反(图2)。

图2针叶树生长变异性的全球分布格局(左)和与纬度格局(右)

另外，我们还发现快速生长与慢速生长(抗旱)策略之间存在权衡(图3)，而气候、氮沉降和林分因子通过快慢速生长策略而影响生长变异性。有趣的是, 在宏观尺度上, 耐旱性较高的物种表现出较高的生长变异性, 这与我们以前在小尺度上的研究结果明显不同, 反映出生长的气候变化响应调控机制的尺度差异性和复杂性。研究还发现树木随年龄增长因采取更保守的生长策略而表现出较高的生长变异性，而在大尺度上，较高的树木因占据了更湿润的地点表现出较低的生长变异性。并且适度的氮沉降可以通过调节物种生态策略来减少生长变异性，但长期和过量的氮沉降会导致生长变异性增加(北美洲和欧洲) (图4)。

图3快慢速生长策略之间的权衡

图4全球以及不同大洲不同环境、生物因素对生长变异性影响的结构方程模型(SEM)

研究结果揭示了全球针叶林的生长可能受到未来气候干暖化、N沉降的严重威胁, 尤其是对于较低纬度、以及林龄较大林分。但本研究所揭示的功能性状、林分因子的重要调控作用, 也说明通过森林经营措施调整树种和林分结构, 可能是应对气候变化脆弱性的有效手段, 需要今后进行深入研究。

论文的第一作者为生态与自然保护学院2020级博士研究生王雪梅，王襄平教授为通讯作者。本研究得到了国家自然基金(32271652), 云南省方精云生态学工作室项目以及第三次新疆科学考察计划(2021xjkk0603)等项目的资助。

论文信息：Wang, X. & Wang, X. (2024). Hotter drought and trade-off between fast and slow growth strategies as major drivers of tree-ring growth variability of global conifers. Journal of Ecology, doi/10.1111/1365-2745.14290.

原文链接: https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2745.14290