《Ecological Frontiers》：Age-specific climate-growth responses for Simon poplar plantation from the Ordos plateau, China
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本研究在内蒙古鄂尔多斯 Plateau 的恩格贝生态示范区构建了 Simon杨树人工林不同年龄阶段（幼树、中年、成熟、过熟）的年轮序列，揭示其径向生长对气候的敏感性随年龄的变化规律。结果表明，统计质量随年龄增长而提高，气候敏感性呈现幼树至成熟阶段递增、过熟阶段下降的趋势，为人工林可持续管理提供科学依据。
李宗山|刘亚玲|王聪|吕楠|吕一和|张晓娟|余瑞新|李泽江|郭月|刘建波|张勤迪|王培江|梁海斌
中国科学院生态环境科学研究院区域与城市生态国家重点实验室，北京 100085，中国
摘要
树木生长对外部气候因素的敏感性随树龄变化而变化；然而，大多数以往的研究主要集中在天然林物种上，而对人工林物种的类似研究仍然有限，尤其是在中国的沙地地区。在这项研究中，我们为位于中国北方鄂尔多斯高原代表性分布区的西蒙杨（Populus simonii Carr.）人工林的四个年龄组（幼年、中年、成熟和过熟期）建立了年轮宽度序列。我们的目标是量化西蒙杨人工林径向生长对气候变异的年龄依赖性敏感性。结果表明，西蒙杨年轮序列的统计质量随着林分年龄的增长而不断提高：年轻林分的年轮序列统计质量较低，而成熟林分的年轮序列统计质量较高。西蒙杨年轮序列的气候-生长关系显示出明显的年龄相关模式，即从幼年林分到成熟林分敏感性逐渐增加，随后在老林分中有所下降。这些发现增进了我们对年龄依赖性气候敏感性变化的理解，并为评估中国北方人工林在气候变暖条件下的生长-气候关系的时间稳定性提供了实证依据。
引言
树木的生理状态和资源分配策略会随年龄逐渐变化，这决定了不同年龄阶段树木对外部环境条件的生长轨迹和敏感性[1,2]。大量树木年轮学证据表明，径向生长对气候条件的敏感性随树龄连续变化[3,4]。例如，一些研究报道了气候敏感性随年龄增加的趋势，即树木在幼年阶段表现出更高的敏感性，在衰老阶段表现出较低的敏感性[5,6]。然而，也有研究指出年轻树木的敏感性较低，而老树木的敏感性较高[7,8]。还有一些报告认为，树木生长对气候的敏感性在不同年龄组间相对稳定，幼年树和成熟树之间没有显著差异[6,9]。总体而言，沿年龄梯度的气候-生长敏感性变化仍存在争议[47]，这主要是由于研究物种和特定地点环境条件的差异[4,10]。迄今为止，关于树木生长对气候响应的年龄相关变化的研究主要集中在天然林物种上，而对人工林物种的类似研究仍然有限[9,11]。
人工林在全球干旱和半干旱地区广泛分布，在维持区域生态系统稳定性和生态安全方面发挥着关键作用[12,13]。由于人工林生长迅速、种植密度高以及结构较为简单，其在幼年阶段对水、养分和光的需求较高。随着树木的生长，资源（如水、养分、根系空间和通气性）的限制可能会更快地显现[14,15]，从而导致生理参数（包括水分利用效率、养分浓度和生长速率）随年龄的变化，这些变化通常比天然林更为明显[1,2]。因此，在其生命周期中，人工林树种的生长模式（如径向增量、累积木材产量和生物量积累）以及对气候因素（包括降水、蒸散作用、温度和干旱事件）的敏感性，可能与天然林树种有显著差异[3,16]。在这项研究中，我们在中国北方鄂尔多斯高原典型的种植区（恩格尔贝生态示范区）为不同年龄阶段的西蒙杨（Populus simonii Carr.）人工林建立了年轮宽度序列，旨在量化在鄂尔多斯高原日益干旱的背景下径向生长对气候变异的年龄依赖性敏感性。这项工作为中国北方人工林的可持续管理和运营规划提供了科学依据。
研究区域
研究区域
恩格尔贝生态示范区位于鄂尔多斯高原北部（108.72°–109°, 39.28°–39.48°）（图1），处于库布齐沙漠的北部边缘。该地区海拔范围为1250至1450米，地形主要以风蚀沙丘、固定和半固定沙地以及偶尔出现的低洼草地为主。这是一个典型的沙丘过渡带[17]。该地区的气候属于温带半干旱气候类型
过去几十年的气候变化
根据树木年轮采样点附近CRU网格点的气候数据（图2），研究发现1950年至2024年期间，研究区域的温度指标呈现明显上升趋势。其中，TMN（坡度 = +0.21°C/十年，R = 0.878，P < 0.01）的增幅最为显著，其次是TMP（坡度 = +0.14°C/十年，R = 0.819，P < 0.01），而TMX（坡度 = +0.06°C/十年，R = 0.622，P < 0.01）的增幅最小。研究区域内的SPEI干旱指数也显示出上升趋势
西蒙杨人工林气候响应的基本特征
鄂尔多斯高原不同年龄阶段的西蒙杨人工林的径向生长显示出一致的气候响应模式（图4）。年轮序列与与水分条件相关的气候变量（降水量和SPEI干旱指数）呈强正相关，而与温度相关的气候变量（最低温度、平均温度和最高温度）呈强负相关。树木年轮序列的多重线性回归模型
结论
本研究在中国北方鄂尔多斯高原恩格尔贝生态示范区建立了四个年龄阶段的西蒙杨人工林年轮序列，揭示了它们的径向生长对气候的响应如何随年龄变化。结果表明，年轮序列的统计质量随着年龄的增长而提高。不同年龄阶段的西蒙杨树木的径向生长与水分相关变量呈正相关，与
作者贡献声明
李宗山：概念构思。刘亚玲：数据整理。王聪：正式分析。吕楠：调查。吕一和：项目管理、概念构思。张晓娟：验证。余瑞新：可视化。李泽江：调查。郭月：概念构思。刘建波：资源协调。张勤迪：监督。王培江：概念构思。梁海斌：软件开发。
利益冲突声明
我们认为本手稿符合《生态前沿》（Ecological Frontiers）的出版范围，因为它探讨了森林生态学、年生长和气候变化适应等关键问题。所有作者均已批准该手稿，我们确认该工作尚未在其他期刊上发表，也未被其他期刊接受审稿。
致谢
本研究得到了鄂尔多斯重点科技计划项目（项目编号：ZD20232324）和鄂尔多斯荒漠化控制与可持续发展院士专家工作站、内蒙古自治区重大科技项目（项目编号：2024JBGS0023 和 2025KJHZ0048）、山西省基础研究与发展计划项目（项目编号：202403021211203）以及山西省科技创新项目的财政支持
