中国西南典型山地地区重金属时空分布特征：基于树木年轮反演解析

为探究中国西南部年轮重金属的时空变化特征与主要影响因素,本文测定了沿印度西南季风传播路径上的西双版纳番龙眼、哀牢山滇木荷、大理苍山云杉、白马雪山冷杉和贡嘎山冷杉年轮中12种重金属的含量,重点探讨了铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)和砷(As)4种元素的时空变化特征。结果表明：人为活动导致树木年轮中Pb、Cr、Cd和As含量年际变化波动较大。1950年前,中国西南部树木年轮中的Pb、Cr、Cd和As含量变化主要受控于欧美发达国家工业排放重金属的远距离传输,而改革开放以来,西南区域工业化快速发展导致的人为源排放急剧增加是引起年轮中Pb、Cr、Cd和As含量变化的主要原因。树轮中Pb和As含量沿季风传播路径逐渐降低,其中Pb的降低趋势最为明显,这种空间变化特征主要受树种差异、沿季风重金属沉降及土壤背景的综合影响。本研究可为近两百年来中国西南部重金属的时空变化提供数据佐证,为认识偏远地区重金属的累积提供了新视角。     

树轮多指标研究在亚热带古气候重建中的作用——以桂林地区为例

树轮宽度和树轮稳定同位素在古气候重建中具有不同优势,然而在我国亚热带地区,单一树轮指标中往往由于气候信号不足达不到重建要求,从而造成资源浪费,急需找到一种更好的解决办法。本文在前期独立的马尾松树轮宽度和树轮δ~(18)O研究的基础上,采用多元线性回归方法对桂林地区树木生长季水文气候进行模拟重建。重建方程的复相关系数和方差解释量较仅利用单一树轮指标的重建显著提升,且重建值与器测时期的水文气候记录拟合度更好。空间相关分析揭示:利用多指标重建的5—11月平均标准降水蒸散指数在空间上可以代表研究区及周边较大范围内的水文气候变化。本文研究表明了联合多树轮指标在未来桂林地区水文气候重建中的光明前景,也为未来亚热带地区树轮气候重建提供了一个新思路。     

年轮化学示踪环境重金属污染研究进展

年轮化学是利用树木年轮化学组成示踪环境污染历史以及元素在环境中运移特征的新兴学科,已经在反演高分辨率环境污染历史、再现污染物进入植被生态系统的空间途径、重金属污染源示踪,以及环境保护指导等方面取得了重要研究进展。文章概述了年轮化学示踪环境重金属污染基本原理,重金属元素进入树木的基本途径,及其在树轮中的迁移特性;并对树轮重金属元素径向迁移驱动机制提出了假设。     

伊犁地区历史径流深度场的重建

本文利用伊犁地区的树轮年表，首先进行年轮场与流量场的典型相关计算，揭示出两场间的较好相关性；进而重建伊犁地区流量场，分析其主要空间分布型；最后在绘制伊犁地区１８０年来四个径流丰枯阶段径流深度等值线图的基础上，计算各丰枯期的地表水资源量值，并讨论其历史变化，得出了一些有益的结论。     

天山云杉和西伯利亚落叶松的树轮气候记录

利用天山北坡中东部高海拔森林的6个树轮宽度年表，通过相关函数和响应分析，结果表明：生长在该地区的天山云杉和西伯利亚落叶松对气候要素的响应模式都与“普遍认为森林上限的树木生长主要受气温影响”有着显著的差异。天山北坡中部的天山云杉对气温和降水都有较好的响应关系。天山东部巴里坤森林上限附近生长的西伯利亚落叶松的生长与气候的相关显示：5月平均气温和5月降水量对树木生长影响最大（都呈显著负相关），春季（3-5月）降水量、生长季（4-9月）降水量和全年降水量以及湿润指数都与树木生长呈显著负相关，这与祁连山中部森林上限青海云杉主要受水分限制表现出了较好的一致性，同时也说明同处于干旱半干旱区森林上限的不同树种对气候变化的响应具有相同的区域性特征。     

树轮记录的吕梁山北部过去175年来帕尔默干旱指数变化

利用采自吕梁山北部地区的油松样本,建立了过去175年来的树轮宽度年表。相关分析表明:标准年表(STD)与当年5—6月的帕尔默干旱指数(Palmer drought severity index,PDSI)相关性最好,相关系数为0.687(n=50,p0.001)。因此,采用树轮宽度标准年表(STD)序列重建了1829—2003年5—6月的PDSI序列,重建方程的方差解释量达到47.16%。重建序列发现9个偏湿时段,分别为1833—1836年、1845—1851年、1857—1863年、1869—1874年、1882—1887年、1896—1899年、1932—1939年、 1949—1965年、 1975—1985年;10个偏干时段,分别为1829—1832年、1837—1844年、1852—1856年、1864—1868年、1875—1881年、1888—1895年、1900—1931年、1940—1948年、1966—1974年、1986—2003年。同时发现20世纪20年代的严重干旱事件以及20世纪末气候干旱化加重的趋势。空间相关结果显示:重建的PDSI代表了周边大范围的干旱变化,同时,与基于历史文献的干湿指数(DWI)显著相关(p0.002),说明无论是空间还是时间尺度上,重建结果都可以代表吕梁山周边大范围的干旱变化。此外,重建序列与不同定义的东亚夏季风指数都显著相关(p0.02),说明东亚夏季风对研究区的干湿变化具有调制作用。多窗谱分析表明重建序列存在2—7年、12年、13.6年、19.2年、21.6年、26.1年的周期变化,这些周期变化可能与ENSO、太阳活动有关。     

石笋的“年轮”

洞穴石笋因其分布广泛、测年准确、分辨率高等优点,成为过去全球变化研究中一种重要的陆地载体,在晚第四纪古气候和人类世环境变化研究中发挥着独特的作用。和树木年轮一样,一些石笋也具有“年轮”。本文简单介绍了目前所发现的四种石笋年纹层——可见纹层、荧光纹层、方解石文石交互纹层、痕量元素纹层的特征以及形成机制。     

贺兰山油松年轮中稳定碳同位素含量和环境的关系

植物中稳定碳同位素δ¹³C变化和环境关系密切,通过研究贺兰山油松(Pinus tabulacformis)植物纤维素中稳定碳同位素δ¹³C和环境之间的关系,发现该地区树轮纤维素中稳定碳同位素序列和大气中CO₂的含量关系密切,据此可以推算大气中的CO₂浓度的变化情况.研究还发现植物纤维素中稳定碳同位素δ¹³C的变化和生长年1～7月的总降水量显著负相关(r=-0.515,a=0.05),而和当年6～8月的平均气温显著正相关(r=0.427,α=0.05).通过对比树轮纤维素稳定同位素δ¹³C值和太阳黑子之间的关系,发现太阳黑子活动最强的年份往往对应较高的树轮纤维素δ¹³C值.     

气候变化对树轮异常结构的影响及应用研究进展

树轮异常结构作为反映气候变化的一个重要参数,已被广大生态学家所重视并应用。树轮异常结构包括霜轮、浅轮、伪轮、畸形木材反应木、树脂道、火疤等。这些异常年轮结构与温度、降水、光照等气候因子有着复杂的相关关系。温度对年轮异常结构的影响主要表现在低温对形成层生长的抑制作用,从而形成霜轮、浅轮。生长期内干旱,形成层生长时间短,甚至使形成层生长减慢或停止,从而形成伪轮。高强度的光照会引起高温少雨,加剧旱情的发生,从而导致伪轮。另外,通过对树轮异常结构的分析,可用这些特征来重建森林干扰的历史,如火山喷发、火灾、冰灾、虫害、旱灾、地震等。这些研究在帮助人们了解和研究古气候变化对森林植被的影响,以及预测未来全球变化对陆地生态系统的影响有重要的理论和现实意义。文章综述了气候变化对树轮异常结构的影响的研究进展和应用,并概述了发展前景,希望能加快和拓宽这一领域的发展。     

胡杨年轮记录的塔里木河下游54年来区域水环境历史变迁

通过胡杨（Populus euphratica Oliv．）树木年轮宽度的分析,建立了塔里木河下游大西海子（A）、阿克墩（B）、亚合甫马汗（c）、英苏（D）、阿布达勒（E）、喀尔达依（F）、吐格买莱（G）、阿拉干（H）、依干不及麻（I）和考干（J）10个采样区过去54a来的STD、RES和ARS年表,并借助RES年表,采用年代际变化分析和突变检验,反演了塔里木河下游54a年来区域水环境状况变迁时空格局。结果表明：①下游10个样区54a来区域水环境状况具有多样性和复杂性,并不完全表现为距离下游上段（大西海子水库）越近其水环境状况就越好,区域水环境状况总体变异程度由低到高排序为A、G、C、H、E、D、I、B、F、J,也反映了下游10个样区生态退化程度的差异;②下游54a来区域水环境状况最好时期出现在20世纪60年代和21世纪初,大部分区域最差时期主要集中在20世纪90年代,是下游地区长达30a断流水环境变干累积效应的体现;③下游10个样区区域水环境变化具有明显的突变时间,突变出现时间相对水文事件年代具有滞后性。胡杨年轮记录的塔里木河下游54a来区域水环境时空变迁格局对下游生态退化的历史认识具有重要意义。