气候变暖下五月干旱对青藏高原东南部针叶树生长的抑制作用增强

本研究通过树轮生态学方法，揭示了1961-2022年间青藏高原东南部七种针叶树对气候变化的响应规律。研究发现随着1997年后气候急剧变暖，五月干旱（Ped）成为抑制树木径向生长的主要因子，不同树种/位点的生长一致性显著增强。该研究为高海拔森林生态系统应对气候变化提供了重要科学依据。

　　

Highlight

五月干旱成为限制针叶树生长的主要气候因子

在季风气候影响下，春季干旱在青藏高原东部十分常见。春季干旱可能延迟树木物候，抑制冠层发育和最大叶面积，对树木生长和碳固存产生不利影响。本研究中，除3620米位点的红松（Larix potaninii）和乔治冷杉（Abies georgei）外，所有其他树种均与五月帕尔默干旱指数（Ped）呈显著负相关，且与海拔无关。值得注意的是，甚至在高山树线处也观察到了这种抑制作用。五月干旱通过影响形成层活动和细胞分裂过程直接抑制树木生长。五月适度的温度升高可能促进形成层分裂，但水分亏缺会显著抑制这一过程。此外，五月干旱还会降低叶片光合速率和气孔导度，减少碳水化合物的合成与积累。

树木生长一致性的时空变化

1997年后研究区出现显著的气候突变，升温速率明显加快。我们将研究时段划分为1961-1996和1997-2022两个区间。令人惊讶的是，1997-2022期间所有树种/位点的树木生长一致性（GLK）显著提高。这种同步性增强可能源于气候变暖背景下五月干旱影响的普遍化。具体而言：

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  3310米位点的丽江云杉（Picea likiangensis）、2450米位点的铁杉（Tsuga chinensis）和云南松（Pinus yunnanensis）在整个研究期均受到五月干旱限制
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  华山松（Pinus armandii）和密松（Pinus densata）自1990年代开始遭受五月干旱胁迫
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  3320米和4080米位点的乔治冷杉（A. georgei）以及3800米位点的丽江云杉（P. likiangensis）在2000年后生长受到五月干旱抑制

气候变暖对树木生长的抑制效应

总体而言，1997-2022期间五月干旱对树木生长的抑制作用显著增强，同时树木生长一致性更高。这种变化主要归因于两个机制：首先，气候变暖加剧了土壤水分蒸发和植物蒸腾作用（ET），导致水分亏缺；其次，升温使得树木物候期提前，延长了生长季，但五月水分供应无法满足提前启动的生长需求。值得注意的是，不同树种对干旱的敏感性存在差异：松属树种（Pinus）比冷杉属（Abies）和云杉属（Picea）更具抗旱性，这可能与其深层根系和水分利用策略有关。若未来气候持续变暖，针叶树生长可能受到进一步抑制，从而降低青藏高原东南部的森林生产力。

研究局限性

需要指出的是，本研究主要基于树轮宽度分析，未能结合稳定同位素和树木生理学指标，未来需要多学科方法深入揭示干旱影响树木生长的生理机制。此外，研究区地形复杂，小气候差异显著，可能需要更高密度的采样点来捕捉局地气候变异的影响。