在全球气候变化的背景下，研究气候变异性及其与树木生长的关系变得越来越重要（Messaoud, 2024）。降水和温度的变化直接影响光合作用、呼吸作用和形成层活动等生命过程，从而决定年生长率（Pallardy, 2008）。在水分受限的环境中，树木生长对气候波动特别敏感，因为植被更依赖降雨（Vicente-Serrano et al., 2006）。在这些情况下，降水和土壤湿度强烈限制了生理过程和径向生长（Linares et al., 2011, Martínez-Vilalta et al., 2008, Vicente-Serrano et al., 2006）。相反，在较干燥的地区，树木对水分变异性的响应通常更强（Camarero et al., 2013）；然而，一些边缘或边缘种群可能表现出相对稳定的生长模式，年际变异性有限，可能反映了长期适应干旱环境的能力（Vilà-Cabrera and Jump, 2019）。尽管抵抗力较低，但干旱环境中的针叶树往往具有很强的干旱后恢复能力（Gazol et al., 2018, Correa-Díaz et al., 2023）。在人工管理的森林中，一些管理措施（如间伐）可以在一定程度上减轻干旱对年生长的影响（Manrique-Alba et al., 2021, Du et al., 2024）。在这种情况下，引入的针叶树种被广泛用于木材生产、碳封存和景观恢复（Forbes et al., 2019），是评估树木对日益增加的气候压力响应的宝贵模型系统。
近几十年来，极端气候事件（尤其是干旱和热浪）的频率和强度在全球范围内增加（IPCC, 2021）。这些变化对本地和引入的针叶树种的年生长产生了严重影响（Pasho et al., 2011, Camarero et al., 2013, Camarero et al., 2018, Akhmetzyanov et al., 2023, Wang and Wang, 2024）。重要的是，对干旱的生长响应并不总是立即发生的，因为气候效应可能会根据物种特定的功能特征、土壤性质和之前的气候条件延迟数月甚至数年。研究表明，降水不足会影响生长，其影响范围可延续到生长季节开始前的数月（Camarero et al., 2013, Akhmetzyanov et al., 2023）。严重的干旱还与全球范围内的森林死亡有关（George et al., 2022, Hammond et al., 2022, Phillips et al., 2010, Senf et al., 2020），其长期影响可能持续长达两年（Phillips et al., 2010, Rukh et al., 2023）。
在这种情况下，多尺度水分变异性指数（如标准化降水指数（SPI）、标准化降水蒸发蒸腾指数（SPEI）和标准化土壤湿度指数（SSMI）提供了互补的水文气候变异性代理指标，可用于探索气候-生长关系。SPI 仅关注降水异常（McKee et al., 1993）。SPEI 考虑了降水和潜在蒸发蒸腾作用，捕捉了降雨和温度的综合效应（Vicente-Serrano et al., 2010, Beguería et al., 2014），而 SSMI 反映了模拟的土壤湿度异常，可以近似表示植物可利用的水分（Carr?o et al., 2016, Xu et al., 2018）。由于每个指数代表水分平衡的不同组成部分，它们的组合使用有助于识别与树木生长最密切相关的水文气候变异性方面。通过整合不同时间尺度上的信息，这些指数可以评估从短期水文气候异常到长期气候趋势的不同时间窗口。然而，它们解释生长变异性的能力取决于物种特征和生态背景，因为不同地区和具有不同生理特征的物种之间的生长响应可能存在显著差异（Fernández et al., 2014, Kim et al., 2022）。
在阿根廷西北部帕塔哥尼亚，近几十年来记录了降水量呈负趋势以及极端干旱事件频率的增加（Garreaud, 2018, Villalba et al., 2012）。根据 Villalba et al. (2022) 的研究，20世纪的广泛森林死亡事件与持续一到两年的极端干旱直接相关。尽管这些事件非常严重，但基于年轮的降水重建表明，在过去几个世纪的自然气候变异性背景下，它们并非完全异常（Villalba et al., 1998, Villalba et al., 2003）。许多研究对影响该地区各种森林类型的干旱事件进行了分类，建立了强大的区域气候-生长分析框架（Suárez et al., 2004; Mundo et al., 2010; Amoroso et al., 2015; Rodríguez-Catón et al., 2016; Hadad et al., 2021; Marcotti et al., 2021）。这些气候变化产生了明显的生态后果，干旱影响了引入的针叶树种（如 Pinus ponderosa (Fernández et al., 2012, Fernández et al., 2014, Gyenge et al., 2012) 和 Pinus contorta var. murrayana (Weigandt et al., 2023) 以及本地物种（如 Austrocedrus chilensis (Marcotti et al., 2021), Nothofagus pumilio (Rodríguez-Catón et al., 2016) 和 Nothofagus dombeyi (Suarez et al., 2004, Suarez et al., 2015) 的生长。在该地区，三种最常见的针叶树种——P. ponderosa、P. contorta var. murrayana 和 P. menziesi——在生态生理特征和生长率方面存在显著差异。尽管有证据表明这些物种对干旱敏感，但我们对不同时间尺度上生长对水文气候变异性的响应仍了解有限，这需要通过多尺度指数来进一步研究。
本研究旨在评估多尺度水分变异性指数（SPI、SPEI 和 SSMI）与阿根廷西北部帕塔哥尼亚种植的 P. ponderosa、P. menziesii 和 P. contorta var. murrayana 的基面积增长（BAI）之间的关系。具体来说，我们希望确定水分变异性或水分条件对生长影响最大的时间窗口，并评估生长响应是否遵循区域模式或具有物种特异性。我们假设阿根廷西北部引入的针叶树的生长（BAI）受到水分条件的显著限制，不同物种的生长响应在幅度和时机上存在差异。在水分是限制因素的地点，水分变异性对针叶树生长的影响更强；而在水分供应充足的地点，影响较弱。在湿润环境中，水分不是限制因素，因此降水或水分可用性的微小变化对生长影响较小。相反，在干燥环境中，水分是限制因素，即使是微小的波动也会直接影响树木生长。因此，在湿度较高的区域，BAI–SPI/SPEI/SSMI 的相关性预计较弱且仅限于较短的时间窗口；而在较干燥的区域，这种关系应更强且更明确。虽然一些生长-水文气候关系预计在区域上是一致的，但也预期存在物种间的敏感性和时间响应差异。
