20世纪以来,全球气候的变化对全球森林生态系统产生了深远的影响,位于干旱半干旱区的森林-草原过渡带被认为是对全球气候变化响应较敏感的区域,沙地樟子松(Pinus sylvestrisL.var.mongolica Litv.)天然林是内蒙古呼伦贝尔林草带上的重要植被类型,其发挥着重要的生态保护功能,因此全球气候变化背景下研究沙地樟子松天然林对气候变化的响应对于理解植被对气候变化的反馈机制具有重要意义。气候是调控树木生长的主要因素,而竞争作为树木生长过程中一种长期胁迫因子,由于树木个体大小、年龄等决定其对光、水和营养的利用差异,导致树木受到不同的竞争压力,因此在没有外界干扰的情况下,竞争是如何调控天然沙地樟子松树木生长及其对气候的响应?基于此问题,本文在呼伦贝尔沙地樟子松天然林分布区的典型分布区(A)和边缘分布区(B)分别建立10个50×50m样地,利用野外调查所获取的样地调查数据以及树芯样品,基于单木竞争模型和空间点格局方法,从单木和林分两个水平分析了不同结构状态沙地樟子松的林分结构及空间格局特征,以及竞争与林分结构的关系;基于树轮年代学方法,从单木和林分两个水平分析了沙地樟子松树木径向生长对年和月尺度气候因子的响应,以及竞争与树木径向生长及其气候的响应的关系。主要结果如下:(1)对于林分结构:两个区域的沙地樟子松天然林为中幼林,不同结构状态树木的竞争优势度为优势木>被压木>幼树。另外林分密度与林分特征很好的符合形式为Y=aln(x)+b(Y为林分特征,x为林分密度,a,b为模型参数)的对数函数关系,且随着林分密度的增加,林分沙地樟子松的平均胸径、冠幅、冠长和冠长比显著减小,而树高、高径比和枝下高则显著增大。(2)对于空间格局:沙地樟子松的优势木整体上呈均匀分布,而被压木和幼树则为了抵抗外界干扰对其的影响而多在小尺度上呈聚集分布;优势木和被压木、优势木和幼树在整体上呈相互独立的关系,而被压木和幼树以一种“庇护”与“被庇护”的关系在小尺度上多呈正相关关系,随着尺度的增加,其逐渐趋向于相互独立的关系。(3)对于竞争与林分结构的关系:竞争强度与树木的大小都较好的服从幂函数关系,随着竞争指数的增加,即竞争强度的降低,沙地樟子松的胸径,冠幅,冠长和冠长比都显著降低,而树木的树高,高径比和枝下高则显著增大。因此通常情况下,优势木多位于林冠上层,被压木多位于林冠中层,幼树多位于林冠下层,且其整枝性随着竞争强度的降低而增强。另外由于在有限的资源环境下,在竞争过程中,生活力弱的树木由于不能获得其生存所需资源和空间,因此被压木和幼树中死亡木的竞争强度显著低于活立木。(4)对于竞争与树木径向生长:基于林分水平,随着林分密度的增加,树木径向生长量显著的逐渐减小;且基于单木水平,随着单木竞争指数的增大,即单木的竞争强度降低,树木径向生长量显著的逐渐减小。(5)对于树木对气候的响应:沙地樟子松树木生长与上一年8至9月及当年7至8月的月均气温呈显著负相关,与上一年8至9月的极端最低温度呈显著负相关;与当年9月的降水及7至8月的相对湿度呈显著正相关;与当年7至9月的干旱指数呈显著正相关;与当年3月的日照时数呈正相关,当年7月的日照时数呈负相关。沙地樟子松的径向生长主要与温度呈负相关,而与水分呈正相关。(6)对于竞争与树木气候敏感性:随着林分密度的增加,A区域树木月均气温、干旱指数、降水量和日照时数的响应逐渐增强,但都未达到显著水平,B区域对降水、相对湿度、日照时数和极端最低温度的响应逐渐增强,多达到显著水平。基于单木水平,A区域竞争能力弱的树木通常对月均温、降水量和干旱指数更加敏感,而B区域竞争能力强的树木对月均温和日照时数相对更加敏感。(7)对于竞争与树木弹性力:随着林分密度的增加,典型分布区(A)树木对极端干旱的抵抗力,弹性力逐渐在增强,而恢复力则减弱;边缘分布区(B)树木的抵抗力、恢复力和弹性力均呈增强趋势。随着树木竞争能力的减弱,树木的抵抗力逐渐减弱,恢复力则逐渐增强,A区域树木的弹性力虽然呈减弱趋势,但不显著,B区域树木的弹性力则逐渐增强。本研究系统地分析了竞争与林分结构、树木生长及其气候响应的关系,有利于深刻认识在全球气候变化背景下,气候变化及竞争对沙地樟子松天然林的影响,为沙地樟子松天然林的保护、经营与管理提供科学依据。