《Rangeland Ecology & Management》：The Shifting Relationships Between Weather and Radial Growth in Big Sagebrush (
Artemisia tridentata) Over time
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气候是植物生境适宜性与生长的驱动因素。年际天气趋势已变得更加多变；对于长寿且已定植的植物，这很可能影响了年生长变异性。与其他木本植物类似，Big sagebrush（Artemisia tridentata）寿命长并形成年生长轮。既往研究表明，年轮宽度（即径向
气候是植物生境适宜性与生长的驱动因素。年际天气趋势已变得更加多变；对于长寿且已定植的植物，这很可能影响了年生长变异性。与其他木本植物类似，Big sagebrush（Artemisia tridentata）寿命长并形成年生长轮。既往研究表明，年轮宽度（即径向生长）与若干天气变量相关。然而，鉴于过去的气候变化，尚不清楚Big sagebrush的这些生长—天气关系是否已经转变。研究人员调查了年径向生长异常与四个天气变量年异常之间的关系随时间的变化：最低温度和最高温度、降水以及蒸汽压亏缺（VPD）。利用在美国怀俄明州西南部161个Big sagebrush个体采集的年轮数据，研究人员使用1965年至2016年的5年滑动窗口计算天气变量与径向生长的年异常。随后，研究人员使用线性回归评估生长与天气异常之间的关系，并评估这些关系如何随时间变化。研究人员发现，径向生长年异常与降水和VPD异常之间存在强关系。此外，研究人员发现，四个天气变量中有三个的异常与径向生长异常之间的相关性在过去50年中显著转变。降水异常与径向生长异常呈日益正相关的趋势，而最高温度和VPD异常随时间呈日益负相关。研究人员的工作结果表明，径向生长与天气之间的关联在过去50年中可能已经发生变化。如果这些趋势在预估气候变化下持续到未来，这些长寿灌木可能经历生长减少和/或适宜生境降低。
论文由Trace E. Martyn等完成，关注美国怀俄明州西南部Big sagebrush（Artemisia tridentata）径向生长（radial growth，年轮宽度所反映的生长量）与天气变量关系是否随时间变化。气候是决定植物生境适宜性和生长的关键因素。近几十年来气候持续变化，年际天气趋势更不稳定。对于已定植的长寿植物，其无法通过迁移追踪适宜气候，响应可能表现为生长速率改变。干旱和半干旱生态系统已受水分限制，对气候变化尤其敏感。美国西部Big sagebrush草原是最大干旱区生态系统之一，提供关键生境和经济资源。Big sagebrush依赖冬季降水补给深层土壤水分，并在夏季利用深层水。未来降水和温度变化可能减少水分可利用性。Big sagebrush像树木一样形成清晰年轮，但径向生长研究较少。已有研究多发现生长与降水正相关，与生长季最高温负相关，但多数未检验这些关系是否随过去几十年气候变化而改变。年轮学常假设生长—气候关系稳定，但非平稳关系可能常见。因此，研究人员提出问题：Big sagebrush年径向生长异常与最低温、最高温、降水和最大VPD异常的关如何？过去50年这些关系是否改变？
研究人员利用2017年7月在怀俄明州西南部20个样地、6个盆地采集的161个Big sagebrush个体年轮数据，结合气候数据，计算5年滑动异常，使用线性模型和滚动相关。他们发现径向生长异常与降水、VPD异常关系强；四个天气变量中三个，即降水、最高温、VPD，与径向生长异常相关性在过去50年显著变化。降水正相关增强，最高温和VPD负相关增强。这说明生长—天气关系可能非平稳。意义在于，如果趋势持续，长寿灌木可能生长下降和/或生境适宜性降低，影响管理、监测和恢复实践。
关键技术方法如下：样本队列来源为美国怀俄明州西南部106–111°W、41–43°N，海拔1700–2500 m，2017年7月，20个样地、6个盆地；采集184株，保留161株年龄≥10年（2–105年），并用41株最老个体（30–105年）重复分析。方法包括Carolina Survey法设置20×50 m和10×10 m样方；茎基取样、扫描，ImageJ测量两个半径年轮宽；dplR包detrend()以spline去趋势，并比较Mean和Modified Negative Exponential。气候数据来自PRISM，提取T.Max、T.Min、PPT、VPD.Max，采用水年。1966—2016年计算5年滑动异常，1970—2012年用于分析；拟合非时间线性模型、含Year及交互项模型，并计算5年滚动相关，显著性水平α=0.05，使用R 4.3.0分析。
研究结果保留小标题“径向生长与天气变量之间的关系”。通过非时间线性模型，研究人员未发现天气变量异常与径向生长异常显著关联。通过含Year及交互项的时间模型，T.Min异常无显著关系；T.Max异常及其与年份交互显著，早期为正向效应，随后下降并转为负向；PPT异常及交互显著，早期为负向，随时间日益正相关；VPD.Max异常及交互显著，早期为正向，随时间下降并转为负向。通过5年滚动相关，除T.Min外，天气变量异常与径向生长异常相关性随时间显著变化：PPT正相关增强，T.Max和VPD.Max负相关增强。用最老41株重复时，整体相似，唯一差异是T.Max与径向生长异常相关性不随时间显著变化。这些结果说明Big sagebrush生长—天气关系存在非平稳性。
讨论部分总结：在“Changing relationships between radial growth and weather variables”中，研究人员指出三个天气变量关系过去50年显著移动，可能非平稳。降水正相关增强，表明生长越来越受水分控制；最高温和VPD负相关增强，表明先前正影响减弱，1990年代末后可能转为负影响。在“Radial growth and weather associations over time”中，与已有Big sagebrush年轮研究一致，降水是年径向生长强驱动因素，且影响随时间增加。水分不足通过细胞膨压丧失和伸长受损限制生长。T.Min无显著关系，最老41株中T.Max不显著，说明研究区生长更受水分而非热条件限制。全数据集中T.Max异常在晚期与生长关系转为中性或负向，可能反映热胁迫和热浪增加。与Perfors等结果差异可能因海拔、气候和增温处理条件不同。在“Comparisons with tree-ring studies”中，结果与树木年轮研究平行，如Díaz‐Martínez等报道松树径向生长对冬季温度和干旱指数敏感性增加、对夏季温度敏感性下降，表明干旱限制增强。类似变化在北方森林、美国西部松树和全球针叶林有记录，说明木本植物生长—气候关系广泛变化。在“Limitations and future research”中，研究范围限于怀俄明西南部161株，限制外推；全数据集与最老41株差异提示需更多数据理解细节。需扩展地点、海拔、气候和分布边缘，确定转变是否一致及机制。未来可将历史生长—气候关系与预估气候情景整合。5年异常分析用于降低天气数据非平稳性；全时间序列、5年滑动均值等分析与主要结果相似，例外是T.Min 5年均值与径向生长异常相关性随时间显著负趋势，可能受最低温升高和最后六年异常温暖影响。方法敏感性需进一步研究。在“Management implications”中，天气与Big sagebrush年径向生长关系过去半个世纪显著变化。鉴于其长寿和生态重要性，这些变化令人担忧。如果关系继续变化甚至反转，生长可能大幅减少，可能导致分布区局部灭绝。了解趋势可指导土地管理和恢复：保护较湿地区热点种群，优先监测干旱地区种群；结合天气预估识别“高径向生长潜力”地点用于恢复。
研究结论翻译：研究人员的工作结果表明，径向生长与天气之间的关联在过去50年中可能已经发生变化。如果这些趋势在预估气候变化下持续到未来，这些长寿灌木可能经历生长减少和/或适宜生境降低。研究显示，天气与Big sagebrush年径向生长之间的关系在怀俄明州西南部过去半个世纪已显著转变。鉴于Big sagebrush在美国西部的长寿性和生态重要性，这些变化可能值得关注。如果此类关系继续转变，甚至方向反转，Big sagebrush生长可能大幅减少，并可能导致其分布区部分地区局部灭绝。
