DOI：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2024.110314![]()
森林中树木的生长受到干旱严重程度、时间和持续时间等维度的独立或共同影响，因此准确的建模预测是一项艰巨的挑战，而且树木如何应对干旱的多个维度仍不确定。本文利用中国北方半干旱地区 15 片桦树 ( Betula platyphylla ) 林中 320 棵树的年轮数据，结合环境和生物数据，量化了树木生长 (通过抗性和恢复力评估) 对不同干旱维度及其决定因素的动态响应。
我们的研究结果表明，树木对发生在雨季的极端干旱具有最高的抗性和恢复力，对发生在干季和湿季 (DS+WS) 的极端干旱具有最低的抗性和恢复力。令人惊讶的是，我们发现了一个新结果，即持续干旱的负面影响并不总是比单一干旱更具影响力。树木对不同持续时间的 DS+WS 干旱具有相似的抗性，并且当干旱严重程度增加时，单一干旱和持续干旱之间的树木恢复力没有差异。树木对干旱各个维度的抗性和恢复力都与气候和土壤因素有着密切的关系，但由不同的生物学特性驱动。叶片对干旱敏感的高大树木在旱季最容易受到干旱的影响，但老树在雨季的抗旱能力较弱。这项研究强调，干旱的多个维度是决定干旱对树木抗性和恢复力影响的关键因素，这可能对半干旱地区树木生长和森林管理的预测和不确定性评估具有广泛的影响。
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图2 . 9个采样点的干旱事件。a：干旱事件识别。计算了1901–2021年的月平均scPDSI，但由于1950年之前未识别出符合条件的干旱事件，因此仅显示1951年至2021年的scPDSI数据。彩色线显示1901–2021年9个采样点的月平均scPDSI。红点表示干旱年份。bd：不同强度、季节和持续时间的干旱频率比较。彩色点显示9个采样点的干旱频率。条形图表示平均值，误差条表示数据的95%置信区间。不同干旱中干旱频率的显著差异用不同的小写字母表示。
图 3.干旱严重程度对树木抗性和恢复力的影响。ab：不同干旱严重程度对树木抗性和恢复力（a）的影响比较。箱线图：箱线图中的水平线和黑色方块分别代表数据的中位数和平均值；箱线图顶部和底部的短水平线分别为第 5 和第 95 百分位数；灰点表示异常值。图4 .不同干旱程度下干旱时期对树木抗性和恢复力的影响。a,c：不同干旱时期对树木抗性和恢复力（a）的影响比较。条形图代表平均值，误差线代表数据的95%置信区间。b,d：不同干旱程度下不同干旱时期对树木抗性和恢复力（b）的影响比较。在每个小提琴图上，中心线表示中位数，白点表示平均值，底部和顶部边缘表示第25和第75百分位数。![]()
图 图5 .干旱持续时间、时间和严重程度对树木抗性和恢复力的影响。a、d：单次干旱和连续干旱对树木抗性和恢复力（a）和恢复力（d）影响的比较。条形图表示平均值，误差线表示数据的 95% 置信区间。bc：不同时间和严重程度的单次干旱和连续干旱对树木抗性和恢复力的影响比较。ef：不同时间和严重程度的单次干旱和连续干旱对树木恢复力的影响比较。在每个缺口箱线图中，中心线表示中位数，白点表示平均值，底部和顶部边缘表示第 25 和第 75 百分位数，灰点表示异常值。![]()
图 6 .决定树木对不同干旱时期抗性和恢复力的因素。ac：以气候、土壤和生物变量为预测因子，在干季和湿季（DS+WS；a）、旱季（DS；b）和湿季（WS；c）树木抗旱性的偏回归图。df：以气候、土壤和生物变量为预测因子，在 DS+WS（d）、DS（e）和 WS（f）树木抗旱性的偏回归图。黑线表示模型预测的回归线。![]()
图 7 .决定树木对单次干旱和持续干旱的抗性和恢复力的因素。ab：树木对单次干旱（a）和持续干旱（b）的抗性与气候、土壤和生物变量预测因子的偏回归图。cd：树木对单次干旱（c）和持续干旱（d）的恢复力与气候、土壤和生物变量预测因子的偏回归图。黑线表示模型预测的回归线。彩色阴影区域和点分别是 95% 置信区间和观测数据。![]()
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