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接受日期:2017-11-9网络出版日期:2018-11-1
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2018《植物学报》编辑部
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全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(IPCC, 2013)。我国西北干旱区是全球气候变化的敏感区域, 也是受水资源影响最大的区域之一。河道径流是干旱区重要的水资源, 它深刻影响着该区域森林生态系统结构和功能的变化。与此同时, 干旱区树木年轮中也蕴含着丰富的水文条件变化信息(张永香等, 2005; 韩路等, 2007)。研究表明, 树木年轮学研究方法具有很多优势, 树轮测年分辨率高, 树轮样本分布广泛且容易获得, 树木年轮的连续性好, 对于古气候及古环境研究具有很大作用(刘禹等, 1997; 邵雪梅和吴祥定, 1997; 马利民等, 2003)。国外****在径流对树轮影响方面进行了大量研究, 利用树轮资料重建径流量, 提出合理分配水资源的方案, 为管理者提供丰富的资料, 来检验交替转换方案的正确性(Meko et al., 1995; Woodhouse, 2001)。国内****最早且最核心的工作就是利用树轮宽度重建径流量(周文盛, 1984; 张小炎和袁玉江, 1989)。
塔里木河流域是我国生态系统十分脆弱的地区之一, 胡杨作为该区域的优势建群种, 具有防风固沙、改善小区域气候和维持生态平衡的功效(陈亚宁等, 2007)。然而, 随着人类活动的加剧, 由于不合理利用塔里木河水量, 使胡杨的生长受到限制。因此, 许多****从不同角度研究了塔里木河胡杨生长与径流的关系(刘普幸等, 2007; 王金山等, 2008; 涂文霞等, 2014)。塔里木河上中游胡杨径向生长量在时间序列上与径流量的变化趋势相同, 都呈现逐渐下降的趋势(赵少军等, 2017)。新疆阿克苏河胡杨生长与3月径流量呈显著相关(汪亮亮等, 2017)。塔里木河两源流胡杨径向生长的突变时间与径流突变时间相同或滞后(张芸等, 2017)。然而, 从树木年轮的角度探讨胡杨生长合理径流量的研究较少。因此, 本研究借助树木年轮学的方法, 利用塔里木河上游和中游长期监测的径流数据, 通过数理统计方法分析得出沿岸胡杨径向生长的合理径流量, 为塔里木河流域合理分配水资源提供理论依据。
1 研究区概况塔里木河位于塔克拉玛干北缘, 全长2 637 km, 是中国最长的内陆河(张元明等, 2003)。研究区位于塔里木河干流流域, 该区域属暖温带极干旱气候区, 年平均气温10.5°C, 年平均日照数为2 778-2 970小时(王希义等, 2013), 降水量稀少, 蒸发量极大。但由于有径流和地下水的补给, 河流两岸发育了大面积非地带性的草甸植被, 形成了由胡杨灌木和草本植被组成的大面积的乔、灌、草带(徐海量等, 2003)。本实验以胡杨(Populus euphratica Oliv.)为研究对象, 在塔里木河干流沿岸断面采集样芯, 采样胡杨距离河道200- 250 m, 河流为胡杨生长提供了充足的水源(图1)。
图 1
Figure 1
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图 1
研究区地理位置
Figure 1
Overview of study area
2 研究方法2.1 胡杨样本采集与数据处理于2016年8月在塔里木河干流沿河道常有地表水的两岸附近采样。塔里木河上游采样点位于帕满水库断面, 中游采样点位于坎白尔吾斯坦断面。在采样过程中随机选取生长健壮、长势良好的胡杨16棵以上, 用生长锥按照十字交叉法, 在每棵树上取2个样芯。将样芯保存在干净塑料管中, 然后用干净的软木条填补钻出的孔洞。将采集好的树芯样本带回实验室进行处理, 严格遵循树轮研究的标准程序, 经过自然风干、打磨、宽度测量以及交叉定年, 测定结果如表1所示。通过数据分析可知, 胡杨无明显的偏心现象, 且2个采样点样芯的标准差分别为0.187和0.278, 说明以上数据是研究径流响应的合理资料。
表 1
Table 1
表 1
表 1 采样点树木年轮主要特征参数 Table 1 Main characteristic parameters of tree-ring at sample points| Elevation (m) | Distance from river (reservoir) (m) | Number of samples | Standard deviation between samples | |
|---|---|---|---|---|
| Puman reservoir | 948 | 250 | 34 | 0.278 |
| Kanbaierwusitan | 914 | 200 | 32 | 0.187 |
表 1
采样点树木年轮主要特征参数
Table 1
Main characteristic parameters of tree-ring at sample points
我们选取了塔里木河干流距离采样点较近的2个水文站, 收集了59年(1957-2015年)的水文实测数据(图2)。为分析径流与胡杨生长之间的关系, 将塔里木河干流水文站点与采样点相互对应。塔里木河上游对应采样点是帕满水库-新其满; 塔里木河中游对应采样点是坎白尔吾斯坦-英巴扎。
图 1
Figure 2
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图 1
塔里木河上中游年径流量变化趋势
Figure 2
The trend of annual runoff in the upper and middle reaches of the Tarim River
2.2 数据分析方法为了研究树轮与水文学关系, 一般要消除树龄等其它“噪音”的干扰。基于塔里木河沿岸胡杨径向生长与径流呈非线性关系, 我们运用基部断面生长增量(basal area increment, BAI), 去除胡杨生长趋势。由于年轮数据本身存在的片段长度的限制, 一般的负指数方程和平滑样条函数去趋势方法, 大多难以反映世纪尺度的低频气候波动信号(Cook et al., 1995)。大量研究表明, BAI能够更加可靠地获取树轮数据中的气候信号, 很好地表征树木生长的逐年变化情况(Biondi and Qeadan, 2008; 李宗善等, 2011; 曹春福等, 2016; Seifert et al., 2017)。BAI的假设前提是将树木断面看作圆形, 每条样芯年轮宽度值转化成对应的BAI值。基部断面生长增量公式如下:
BAIt=π(rt2-r2t-1) (1)
式中, rt表示基部断面在t年的生长半径, rt-1表示基部断面在t-1年的生长半径, BAIt表示t年基部断面生长增量。
树轮以及径流变化时间序列较长, 具有多时间尺度的变化特征, 包含了多层次的结构规律。我们运用小波分析方法, 对树木年轮和径流进行多尺度细化分析, 探讨其不同演变时间尺度及其相关性。
即小波函数ψ(t)∈L2(R)且满足:
$\int_{-\infty}^{+\infty}\psi(t)dt=0$ (2)
式中, ψ(t)为基小波函数, 它可通过尺度的伸缩和时
间轴上的平移构成一簇函数系:
$\psi{a,b}(t)$|a|-1/2$\psi\frac{t-b}{a}$ 其中,a,b$\epsilon$R,a$\not=$0 (3)
式中, ψa,b(t)为子小波; a为尺度因子, 反映小波的周期长度; b为平移因子, 反应时间上的平移。
若ψa,b(t)是由式(3)给出的子小波, 对于给定的能量有限信号f(t)∈L2(R), 其连续小波变换(continue wavelet transform, CWT)为:
Wf(a,b)=|a|-1/2$\int_{R}$f(t) $\overline{\psi}(\frac{t-b}{a})$dt (4)
式中, Wf(a, b)为小波变换系数; f(t)为一个信号或平方可积函数; a为伸缩尺度; b为平移参数; ψ(x-b/a)为ψ(x-b/a)的复共轭函数。地学中观测到的时间序列数据大多是离散的, 设函数f(kΔt), (k=1,2,……,N; Δt为取样间隔), 则式(4)的离散小波变换形式为:
Wf(a,b)=|a|-1/2 $\Delta{t}\sum_{k=1}^{N}f(k\Delta{t})\overline{\psi}(\frac{k\Delta{t}-b}{a})$ (5)
由式(4)或式(5)可知小波分析的基本原理, 即通过增加或减小伸缩尺度a得到信号的低频或高频信息, 然后分析信号的概貌或细节, 实现对信号不同时间尺度和空间局部特征的分析。在实际研究中, 最主要的步骤是由小波变换方程得到小波系数, 然后通过这些系数来分析时间序列的时频变化特征。
利用SPSS相关性分析方法, 对胡杨BAI变化与每个月径流作相关性分析, 找到有利于胡杨生长的时间段, 用函数分析计算不同月份BAI与径流之间的关系。
为了反映不同径流量下胡杨径向生长的变化速率, 需要计算灵敏度指数(叶茂等, 2011; 张芸和叶茂, 2016):
Sk=(dy/dx)×(x/y) (6)
式中, x表示径流变化, y表示胡杨BAI。Sk反映了BAI对径流变化相应的敏感程度。Sk值越大, 说明胡杨径向生长变化速率对径流变化响应越敏感, 反之亦然。
3 结果与讨论3.1 胡杨径向生长特点图3显示塔里木河干流2个典型断面胡杨年轮宽度变化趋势。结果表明, 帕满水库和坎白尔吾斯坦2个断面胡杨树龄和年轮宽度变化趋势不同。帕满水库断面胡杨年轮宽度变化呈波动起伏(图3A), 1964-1983年胡杨年轮宽度增加明显, 1983年以后年轮宽度呈现下降趋势。坎白尔吾斯坦断面胡杨年龄较小(图3B), 1956年胡杨年轮宽度值最大, 此后呈现明显的下降趋势, 1980年以后胡杨年轮宽度呈现上升趋势。这可能是由于胡杨树龄较小, 靠近树芯的位置年轮宽度越宽, 再加上1956年前后水热条件较好, 使得1956年胡杨年轮宽度较大。此后年轮宽度受气候等因素影响, 逐渐趋于稳定的变化中。
图 3
Figure 3
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图 3
胡杨年轮宽度变化趋势
(A) 帕满水库; (B) 坎白尔吾斯坦
Figure 3
The ring width variation trend of Populus euph- ratica
(A) Puman reservoir; (B) Kanbaierwusitan
由于记载的径流数据有限, 我们将截取两断面1957年以后的胡杨BAI进行分析。随着年份的增加, 塔里木河干流2个典型断面胡杨BAI呈现明显的递增趋势(图4)。帕满水库断面1957-2015年胡杨BAI虽波状起伏, 但整体呈现上升趋势, 其中1958年是最小值(289.606 8 mm2)。坎白吾斯坦断面的胡杨在1957- 1981年BAI略微下降, 1981年以后BAI持续增加, 2001年以后增加明显。但整体与帕满水库断面胡杨的BAI变化趋势相同, 均呈增加趋势。
图 4
Figure 4
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图 4
胡杨基部断面生长增量变化趋势
Figure 4
The variation trend of basal area increment (BAI) of Populus euphratica
3.2 胡杨径向生长与地表径流周期分析图5显示基部断面生长增量变化过程中存在多时间尺度特征。图5A显示帕满水库断面, 在胡杨生长过程中存在着15-30年、10-21年及5-14年3类尺度的周期变化规律。其中, 在10-21年尺度上出现了4次震荡, 在1990年以后表现较为稳定; 15-30年尺度上存在准3次震荡; 5-14年尺度上的周期变化存在准3次震荡。图5B显示坎白尔吾斯坦断面, 在胡杨生长过程中存在着20-30年和10-20年2类尺度的周期变化规律。其中, 在20-30年尺度上出现了准4次震荡; 1990年以后, 在10-20年尺度上存在5次震荡, 且1995年以后震荡剧烈。
图 5
Figure 5
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图 5
胡杨基部断面生长增量变化过程
(A) 帕满水库; (B) 坎白尔吾斯坦
Figure 5
Morlet map of Populus euphratica basal area increment (BAI)
(A) Puman reservoir; (B) Kanbaierwusitan
图6显示年平均径流演化过程中存在多时间尺度特征。图6A为新其满断面, 在径流演化过程中存在着14-24年、15-30年、10-20年、10-14年及5-10年5类主要尺度的周期变化规律。其中, 在1973-1987年, 震荡周期较为复杂, 存在着12-18年和20-25年2类尺度上的震动, 枯-丰交替且稳定的准震荡分别是3次和2次。1970-1988年, 10-20年尺度上发生震荡。同时还可以看出, 1957-1985年, 在5-10年尺度上存在稳定的震荡周期; 1985年以后, 在5-10年尺度上存在稳定的震荡; 2000年以后, 在5-14年尺度上剧烈震荡。
图 6
Figure 6
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图 6
胡杨径流演化过程
(A) 新其满; (B) 英巴扎
Figure 6
Morlet map of Populus euphratica runoff
(A) Xinqiman; (B) Yingbazha
图6B为英巴扎断面, 径流演化过程中存在着14- 25年、15-30年、10-20年、5-10年和5-14年5类主要尺度的周期变化规律。其中, 在15-30年尺度上的震荡与新其满相同。1973-1987年, 震荡周期较为复杂, 存在着12-18年和20-25年尺度上2类震动, 枯-丰交替且稳定的准震荡分别是3次和2次。1970- 1988年, 在10-20年尺度上发生震荡。在2005年以前, 发生5-10年尺度上的震荡, 且在1975-1985年震荡剧烈。2000年以后, 存在5-14年尺度上剧烈震荡。
由数据分析可知, 帕满水库-新其满断面胡杨BAI与径流在15-30年时间尺度上都发生震荡, 且径流震荡年份要早于BAI震荡年份。坎白尔吾斯坦-英巴扎断面, 胡杨BAI与径流在10-20年时间尺度上都发生震荡, BAI震荡周期出现时间较晚。
3.3 胡杨径向生长与地表径流的相关性研究表明, 塔里木河干流胡杨径向生长与降水不相关(李江风, 1989; Liang et al., 2013), 且塔里木河沿岸胡杨径向生长与6-9月温度呈显著相关, 与其它月份的温度变化相关性极小(苟晓霞等, 2017)。我们已知胡杨径向生长与塔里木河干流径流运动变化存在密切关系, 径流对树轮生长的影响具有明显的“滞后效应”, 且径流对胡杨径向生长产生持续性影响(邓潮洲等, 2010; 勾晓华等, 2010; 涂文霞等, 2014)。基于以上原因, 将胡杨BAI与对应水文站径流作相关分析, 确定最佳相关月份。因此我们把每个断面的胡杨BAI与前一年4月至当年10月共19个月的平均径流值进行相关分析(图7)。结果表明, 塔里木河上游帕满水库断面胡杨径向生长与前一年11月至当年3月径流呈极显著负相关(P?0.01), 前一年11月至当年3月的平均径流量与胡杨BAI相关系数高达-0.847。以上结果表明, 胡杨径向生长与径流量呈显著相关。坎白尔吾斯坦断面胡杨径向生长与前一年12月至当年3月的径流量相关性达极显著水平(P?0.01), 前一年12月至当年3月的组合径流与胡杨BAI相关系数达-0.454, 说明前一年12月至当年3月的径流显著影响胡杨的生长。以上结果与前人的研究结果一致(涂文霞等, 2014)。
图 7
Figure 7
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图 7
胡杨径向生长与年径流量的相关性
Figure 7
Correlation between radial growth of Populus euphratica and annual runoff
3.4 胡杨径向生长与地表径流的关系为了进一步定量分析胡杨径向生长与径流的相关关系, 选择相关性月份最高的径流量, 即前一年11月至当年3月的径流量的平均值, 与胡杨BAI之间建立相关性模型。结果表明, 随着径流量的增加, 塔里木河上游帕满水库断面胡杨BAI呈现缓慢下降趋势(图8A)。回归方程为:
y=-210.11x4+1 236.1x3-2 231.9x2+819.66x+1 127.6(7)
其中, 样本数N=57, 相关系数R2=0.760 4, 显著性P?0.01。拟合方程通过了0.01显著性水平检验。因此, 多项式模拟的胡杨BAI与径流的回归关系效果较好。
图 8
Figure 8
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图 8
胡杨径向生长与径流量的关系
(A) 帕满水库; (B) 坎白尔吾斯坦
Figure 8
The relationship between radial growth of Populus euphratica and runoff
(A) Puman reservoir; (B) Kanbaierwusitan
同理, 选择相关性月份最高的径流量, 即前一年12月至当年3月的径流量的平均值, 与胡杨BAI之间建立相关性模型。结果表明, 随着径流量的增加, 塔里木河中游坎白尔吾斯坦断面胡杨径向生长增量整体呈先下降又略微上升、再下降的趋势(图8B)。回归方程为:
y=-484.75x3+1 706.2x2-1 709.1x +1 005.5 (8)
其中, 样本数N=58, 相关系数R2=0.472 6, 显著性P?0.01。拟合方程通过了0.01显著性水平检验。因此, 多项式模拟胡杨BAI与径流的回归关系效果较好。
以上分析结果表明, 随着径流的增加, 帕满水库断面胡杨BAI呈现下降趋势, 且(1.2-1.8)×108 m3径流量对胡杨BAI值影响较为密集, 胡杨BAI值下降可能是由于小于1.2×108 m3的径流对胡杨生长的作用不大。坎白尔吾斯坦断面, 胡杨BAI值变化在(0.3-1.5)× 108 m3径流时较为密集, BAI的趋势变化可能也与径流量有关。
3.5 胡杨基部断面生长增量对地表径流量变化的响应为了准确反映胡杨BAI随径流量的变化速率, 将径流作为自变量, 其范围是(0-2.1)×108 m3, 利用胡杨BAI与径流关系的拟合方程(公式(7)和(8)), 根据公式(6) 计算灵敏度, 可得到Sk基本变化特征曲线(图9)。从图9的Sk变化曲线来看, 不同断面随着径流量的增加, 胡杨BAI灵敏度变化趋势不同。
图 9
Figure 9
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图 9
胡杨径向生长变化的敏感性曲线
(A) 帕满水库; (B) 坎白尔吾斯坦
Figure 9
Sensitivity curve of radial growth variation of Popu- lus euphratica
(A) Puman reservoir; (B) Kanbaierwusitan
位于塔里木河上游的帕满水库断面(图9A), 胡杨BAI随径流量的增加, 其降低的幅度呈先增加后减小的趋势。当径流量达到1.334 0×108 m3时, 其降低速率达到最大值(136.7%)。当径流量大于1.334 0×108 m3时, 胡杨BAI降低幅度逐渐减小, 说明径流量大于1.334 0×108 m3时, 径流对胡杨径向生长的影响较小。因此我们认为, 塔里木河上游帕满水库断面的胡杨径向生长敏感径流量为1.334 0×108 m3。
图9B显示塔里木河中游的坎白尔吾斯坦断面胡杨BAI对径流变化的响应。随着径流量的增加, 胡杨BAI降低的幅度呈先增加后减小、再增加的趋势。当径流量在0.380 3×108 m3时, 其降低速率达到最大值(41.1%)。当径流为1.205 6×108 m3时, 其增加速率达到最大值(61%)。帕满水库断面胡杨生长的敏感点有2个, 说明径流量在0.380 3×108-1.205 6×108 m3范围内对胡杨生长的影响最大, 超出这个范围的径流对胡杨径向生长的影响不大。因此我们认为, 塔里木河中游的坎白尔吾斯坦断面, 径流量0.380 3×108 m3和1.205 6×108 m3是胡杨生长的敏感径流。
3.6 讨论本研究表明, 胡杨BAI与冬季的径流量呈显著负相关。李江风等(2000)研究表明, 胡杨径向生长对径流响应具有一定的滞后性, 即前一年径流量影响当年的胡杨径向生长。地下水是影响胡杨径向生长的主要限制因子, 径流量对胡杨的影响是通过径流量补给地下水起作用。对塔里木河中游而言, 胡杨径向生长的最佳月份为4-9月, 其与径流的最相关月份是前一年12月至当年3月(涂文霞等, 2014)。这较好地反映了径流量对地下水补给时间滞后的事实, 也说明了塔里木河干流径流通过下渗补给塔里木河地下水, 从而间接影响胡杨生长。以上结果与前人的研究结果一致(李霞等, 2006; 刘普幸等, 2007)。
在一定的变化范围内, 径流量增加对胡杨的径向生长有促进作用。径流量增大, 河流水转化为地下水增多, 充足的地下水有利于胡杨生长。塔里木河上游的帕满水库断面径流量达到1.334 0×108 m3时, 可满足胡杨生长的需水量, 使胡杨径向生长量开始逐渐增加。当径流量小于1.334 0×108 m3时, 径流量虽有所增加, 但由于采样点距离水源有一段距离, 加之土壤吸收的径流变成了土壤吸湿水等因素, 使增加的径流量很难快速有效地转化为胡杨所需的地下水, 因此径流对胡杨的生长无太大影响。坎白尔吾斯坦断面合理径流量为0.380 3×108-1.205 6×108 m3。当径流量小于0.380 3×108 m3时, 水量难以被有效利用, 对胡杨生长影响不大; 当径流量大于1.205 6×108 m3时, 过量的径流转化为地下水, 使土壤水分过多。有****提出, 土壤中水分过多会导致胡杨呼吸作用产生的CO2增多, 引起嫌气细菌活动, 加剧土壤中有毒物质的积累(如硫化氢、甲烷和氢化亚铁), 导致胡杨径向生长速率减小(袁玉江和周文盛, 1989)。因此, 塔里木河上游帕满水库断面最合理径流量至少为1.334 0×108 m3; 塔里木河中游坎白尔吾斯坦断面适宜胡杨生长的合理径流量为0.380 3×108-1.205 6×108 m3。
本研究表明, 塔里木河上游帕满水库断面适合胡杨生长的径流量大于中游坎白尔吾斯坦断面。其原因可能有3方面。首先, 塔里木河上游采集的胡杨距离河岸250 m, 稍远于坎白吾斯坦断面采样点距离水流边缘的距离, 径流转化为地下水过程中有部分耗散。第二, 长期生活在水量充足的环境中, 上游沿岸采样点的胡杨早已适应变化较大的径流, 因此可在较大的径流中长势良好; 反之, 塔里木河中游采样点水位较低, 适宜胡杨的径流量较小。长期的人类活动以及径流过程中的耗散, 导致中游水量减小, 胡杨根系较深, 需要少量径流补给就可以满足胡杨径向生长, 反而大量的径流会导致胡杨生长受限, 甚至死亡。第三, 本研究显示, 采自上游的胡杨, 其胸径、树高及冠幅大多都小于中游采样点胡杨, 说明胡杨树龄较小, 根系扎根较浅, 代谢旺盛, 蒸腾作用较强, 需水量也较大, 因此上游帕满水库断面胡杨的敏感径流较大。中游坎白尔吾斯坦断面胡杨树龄较大, 根系扎根较深, 需要的敏感径流量较小。
4 结论通过对塔里木河干流胡杨BAI的研究, 将胡杨BAI与距离采样点最近的水文数据进行了相关性分析, 用最相关月份数据, 研究在不同径流条件下不同断面胡杨径向生长量的变化特点和规律。得出以下结论。
(1) 帕满水库断面, 在胡杨生长过程中存在着15-30年、10-21年及5-14年3类尺度的周期变化规律。坎白尔吾斯坦断面, 在胡杨生长过程中存在着20-30年和10-20年2类尺度的周期变化规律。新其满断面, 在径流演化过程中存在着14-24年、15-30年、10-20年、10-14年及5-10年5类主要尺度的周期变化规律。英巴扎断面, 径流演化过程中存在着14-25年、15-30年、10-20年、5-10年和5-14年5类主要尺度的周期变化规律。
(2) 在塔里木河干流沿岸, 径流是限制胡杨径向生长的主要因素之一。上游帕满水库断面胡杨BAI与前一年11月至当年3月的径流量呈显著相关; 中游坎白尔吾斯坦断面胡杨BAI与前一年12月至当年3月的径流量呈显著相关。
(3) 塔里木河不同河段胡杨BAI对径流变化响应的敏感度存在差异。塔里木河上游研究区胡杨BAI灵敏度降低速率最大值对应的径流量为1.334 0×108 m3, 中游采样区胡杨BAI灵敏度降低速率最大值对应的径流量为0.380 3×108 m3; 灵敏度升高速率最大值对应的径流量为1.205 6×108 m3。因此我们认为, 塔里木河上游采样区胡杨生长良好, 所对应的最合理径流量为1.334 0×108 m3; 塔里木河中游采样区胡杨径向生长的最合理径流量范围为0.380 3×108-1.205 6× 108 m3。
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| [1] | [本文引用: 1] |
| [2] | DOI:10.3321/j.issn:1000-0933.2007.02.015URL结合塔里木河下游输水过程中对9个地下水监测断面、18个植被样地的实地监测资料，分析了塔 里木河下游输水条件下的浅层地下水位变化和天然植被的响应和恢复情况。研究结果表明，塔里木河下游输水有效地抬升了河道两侧的地下水位由输水前的6～8m 抬升到了2～4m。在横向上，地下水位对输水的响应范围达到850m，胡杨和柽柳对地下水位变化的响应范围分别达到700和600m但对草本植物的影响范 围较窄，林间沙地活化现象仍未得到遏制。提出为扩大输水的生态效应和加快受损生态系统的恢复重建，应在目前沿自然河道“线型”输水的基础上，分段实施河水 漫溢的面上供水方案，并通过加强流域水管理、推广农业节水技术和加大河道整治力度等措施，来确保塔里木河下游一定的生态用水量。 [本文引用: 1] |
| [3] | URLChange of plant growth-ring width reflects the ecological information of plants responding to ecosystem. We investigated the branch diameter increment of P. euphratica in lower reaches of Tarim River and discussed the influence of river water replenishment on the individual growth of P. euphratica, and to further evaluate the effects appropriate river water replenishment on population restoration of the P. euphratica. At present, the recovery of population P. euphratica lies on groundwater supply, and there are differences in recovery degree due to refreshed water quantity and the water flowing distance. The research results showed that: (1) The branch diameter increment of the P. euphratica is evidently correlative to the groundwater level. The regression equation for the Yikanbujima section of Tarim river is y=0.0443x2-0.703x+3.5869, R=0.935, P=0.009. The higher water level, the higher the branch diameter increment of P. euphratica is. But when the water level ascends to four meters, the growth of P. euphratica becomes steadily. The order of branch growth of P. euphratica from larger to smaller follows that of plants in Kaerdayi to Yinsu to Alakan and to Yikanbujima section after eight times of water replenishments during 2002鈥2007. (3) The efficiency of water replenishment varies with time, being high efficient in growth seasons. [本文引用: 1] |
| [4] | DOI:10.1017/S0004972710001772URL利用青海省阿尼玛卿山地区祁连圆柏树轮宽度年表资料,分析树木生长与黄河上游唐乃亥水文站平均流量的关系,结果表明前一年8月到当年7月的平均流量与当年轮宽密切相关,相关系数为0.656,在此相关关系的基础上,重建了黄河上游过去1234年以来的流量变化.经11年滑动平均后曲线,定义流量低于均值1个标准差的时段为枯水期,流量高于均值1个标准差的时段为丰水期.在重建的黄河上游过去1234年流量变化中存在18个丰水期和12个枯水期,丰水期主要分布时段为:846～873年、1375～1400年,枯水期主要分布时段为:1140～1156年、1295～1309年、1473～1500年、1820～1847年.其中15世纪末是过去1234年以来黄河上游流量最低的时段,该时期青藏高原东北部发生了大范围的干旱现象.重建的流量变化包含较多的低频信息,枯水期与都兰、乌兰、德令哈等地树轮资料和其他代用指标记录的干旱期一致.多窗谱分析表明黄河流量变化存在2～5年,22年,35～38年,55～62年和114～227年左右的周期,其中最显著的是159和36年的周期. [本文引用: 1] |
| [5] | DOI:10.7606/j.issn.1000-4025.2017.09.1864URL以塔里木河中游荒漠河岸林胡杨为研究对象,选择中游河道新沙吉利克、坎白吾斯坦两个断面,分析塔里木河中游胡杨径向生长量的特点,基于离断面较近的气象站长时间序列的气温数据,采用相关性分析和MannKendall突变检验方法研究塔里木河中游胡杨径向生长量对温度动态变化的响应。结果显示：（1）塔里木河中游的河流沿岸,胡杨径向生长变化与温度变化均呈增加趋势;新沙吉利克、坎白吾斯坦断面胡杨径向生长量突变分别发生在1993年和1998年以后,且该地区的胡杨径向生长量对温度具有滞后性。（2）从时段分析发现,当年6～9月的温度对胡杨径向生长量的促进作用最大,6～9月的温度可能是该地区胡杨径向生长的限制性因子。（3）当年平均温度在13～33℃时,胡杨径向生长量达到最大值;当温度超过33℃,胡杨径向生长量呈现减弱趋势。研究表明,当年平均温度过高或过低都会抑制胡杨的径向生长。 [本文引用: 1] |
| [6] | [本文引用: 1] |
| [7] | URL [本文引用: 1] |
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| [11] | URL黑河下游与蒙古相毗邻的额济纳旗，历史上曾是丝绸之路北路的咽喉要道，曾孕育过极其重要的汉代文明、西夏和元代文明。严酷的自然环境，极端脆弱的生态系统，特别是20世纪80年代以来额济纳绿洲萎缩、天然植被衰败，生物多样性减少、尾闾湖泊干涸、地下水位下降、土壤次生盐渍化和土地荒漠化日益加剧，演变为我国沙尘暴的策源地之一。恶化的生态环境已成为世人关注的焦点。拯救额济纳绿洲生态环境不仅有利于维护区域社会经济持续发展、保护区内生物多样性，维持生态平衡，而且对于维护我国西北、华北等地的生态安全、维护黑河全流域绿洲的生存与完整性具有举足轻重的作用。深入认识该地区的水文气候变化过程及其规律，理解和认识过去水文-气候-生态的变化，解释人类的、生态的和自然的现象，成为亟待解决的科学课题。 胡杨(Populus euphratica，Oliv．)为杨柳科(Salicaceae)杨属(Populus)，依靠潜水或河水灌溉生长。它是亚洲中部荒漠区分布最广的乔木树种之一，也是额济纳旗惟一的河岸乔木和优势种，具有防风固沙、维护脆弱生态平衡的功能，也是生态环境变化的指示器。额济纳旗胡杨林是目前全球仅存面积最大的三大天然胡杨林分布区之一，在该区域开展胡杨研究具有重要的科学价值和现实意义。 树木年轮是气候变化的自然记录者，具有定年准确、连续性强、分辨率达年甚至季的高精度、地域分布广泛、取样容易等优势，其理论与方法已被广泛应用于气候、水文、生态、考古、火山等研究领域，已成为反映干旱区水文生态逐年变化，重建环境演变历史的最重要方法之一。 本文以额济纳旗河岸胡杨林为研究对象，应用树轮水文气候学理论和方法，研究了额济纳旗树木年轮的水文-气候响应模式与机制，主要工作和结论包括： 1．沿额济纳东河、西河自上游向下游6个采样点采集287根胡杨树芯，经过固定、打磨、交叉定年、量测和COFECHA软件进行定年质量检验后，按照树木年轮学规范步骤与程序，分别建立了各采样点标准化年表(STD)、差值年表(RES)和自回归年表(ARS)三种树轮宽度年表，年表时间序列最长156年，最短87年，平均112年。利用PCA方法提取了代表区域树木共同生长特征的第一主成分年表(PC1)。树轮宽度年表的质量指标、聚类分析和PC1权重值分析表明，研究区6个采样点树轮宽度年表有明显的空间变化特征。 2．将6个采样点年表及其第一主成分(简称6PC1)年轮宽度序列分别与额济纳旗气象站4个气候要素、黑河下游正义峡水文站水文实测资料进行相关普查，结果显示胡杨年轮生长与正义峡径流量(1954-1999)之间主要表现为负相关关系，与气温(1960-2001)之间存在正相关关系，与降水量(1960-2001)却无多大关系。但各胡杨年轮宽度年表所包含水文气候信息量不同，对水文要素的响应具有明显的沿上、中、下游滞后一个月的空间差异，并与径流量补给地下水位出现的最浅月份时间相一致，反映了地下水是直接影响额济纳旗胡杨生长的主要水文限制因子；正义峡径流量通过影响地下潜水位变化间接影响胡杨生长，胡杨径向生长对水文要素的响应具有明显的时空差异。6个年表对气候要素的响应一致性较好。利用6PC1年轮宽度序列进行相关函数分析后，相关关系显著增强，反映PC1年轮指数对区域水文气候的共同响应要强于单个年表。 3．除LX年表外，研究区胡杨生长与正义峡径流量主要呈负相关关系，6个采样点年表和6PC1年表均与2-4月径流量的负相关最显著，并以6PC1的响应更显著，相关系数为-0.544(p≤0.05)。由于各个采样点附近的地下水位在2-4月是一年中最浅的时期(其中3、4月分别为最浅月份)，上、中、下游采样点所对应地下水位分别为2.45m、1.6m、3.55m；无论对胡杨休眠期的2月、3月，还是对开始进入生长期4月的胡杨而言，地下水都已满足胡杨生长水分需求，而2-4月径流量较大，占年径流量的25.8％，径流补给只能使地下水位过高，造成胡杨生长受到胁迫。LX采样点年表与2-4月径流量负相关关系不显著，而与6-8月的径流量呈显著正相关关系，可以理解为6-8月是胡杨生长旺季，蒸发最强烈，尽管LX采样点地下水位较浅，但海拔相对最高，径流量补给少，又经历了一年中4-6月径流量最少时期，对地下水补给量微不足道，土壤层水分散失强烈，胡杨生长可利用的水分急剧减少，所以与6-8月径流量呈显著正相关关系，并具有生物学意义。各采样点地下水位浅是研究区胡杨轮宽序列与径流量呈负相关的真正缘由。同时也反映了胡杨径向生长对水文因子响应的时空差异性既受水文因子限制，又与海拔等小地形状况关系密切。 4．胡杨径向生长对气候要素响应的分析发现，额济纳旗胡杨主要依赖地下水生长，在水分充足情况下，胡杨生长主要受温度因子限制，与降水量无关，这与新疆塔里木河胡杨研究结论相一致。相关时段分析结果显示，6个采样点年表中的5个年表及6PC1年轮序列均与2-3月平均气温、冬季(12-2月)平均最低气温正相关最显著，都超过95％信度水平，与最高气温最显著的响应在9-11月的秋季，但对当年胡杨生长无多大生理学意义。反映出最低气温对胡杨生长的影响远比最高气温更有意义。其中，6PC1年轮序列与2-3月平均气温、12-2月平均最低气温最显著的相关系数分别为0.472和0.460(p≤0.05)。从生理学角度可解释为：由于2-3月胡杨处在休眠期，不需要过多水分，而该时期研究区地下水位很浅，径流量比较大，胡杨生长的土壤水分积累过多，胡杨年轮生长与径流量呈显著负相关关系，因此，2-3月较高的气温能增加年蒸发能力，利于过湿土壤层水分的散失，增强树木呼吸作用。与冬季(12-2月)平均最低气温相关最显著也可以理解为：一方面冬季和休眠期树木的形成层虽然停止活动，但仍可通过光合作用合成有机物储存于胡杨细胞内，有利于次年树木生长；另一方面，研究区胡杨树木受到最低气温胁迫，尽管冬季树木已停止生长，但冬季、前一年10月至当年3月径流量均为一年中最多时期，土壤水分累积使土壤湿度大，该时段最低气温过低可能会加剧冻土层中树木根系因反复冻融造成断根、错位等机械伤害从而影响下一年年轮生长。 [本文引用: 2] |
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| [14] | DOI:10.3321/j.issn:1005-2321.2003.02.013URL高分辨率年代学标尺是高分辨率过去环境变化的研究基础.树轮年代学中的交叉定年技术是一种较为成熟的高分辨率年代学研究方法,其技术的核心是找到一个受共同的环境限制因子控制的可量化指标(如树轮宽度),通过一定数量的样本进行交叉比较,来得到一个高分辨率的年代学序列.该技术中一些有益的概念和方法可以推广应用于其它高分辨率过去环境变化的研究中,文中通过对树轮年代学中的交叉定年技术原理的研究,剖析交叉定年技术的方法及其核心技术内涵,为该技术的扩展应用提供内在的科学依据,并对其应用前景进行探讨. [本文引用: 1] |
| [15] | URLTree--ring data were sampled from the north slope of Changbai Mountain, Northeast China. Three spedes from five sites growing along altitudinal gradient were coiled. For each site the tree cores were cross--dated using skeleton plot and measured to the nearest 0.01 mm using standard techniques. The dating and measurement were validated using an improved version of the COFECHA program. Final chronologies were developed using the program ARSTND. The age trend of trees was modeled by a cubic spline. Using a bi--weight robust mean method, de--trend indias were averaged to form standard chronologies TD. To minimize the variations that reflect competitive interactions between trees, further standardization was done by fitting an autoregression model to the de--trend index and residual chronologies ES were calculated using the same average method.Common interval analysis indicates that RES chronologies are with more common yearto --year variations and express more population signal. Therefore, RES chronologies are suitable for dendroclimatic research in this study. Comparisons of climatic quality among five RES chronologies indicate that trees growing near their upper elevational hot are more suitable for dendroclimatic study than those growing at the upper elevational limit and at the center of the distribution. Climatic data for Tianchi, Antu and Changbai meteorological stations were employed and four climatic elements, monthly mean minimum temperatUre, monthly mean temperature, monthly mean maximum temperature and monthly total precipitation, were involved in this study. All data were tested for homogeneity.Response function, correlation function, scatter diagram and single--year analysis were utilized to stUdy the response of tree radial growth to climatic elements. The results showed that ma studied were mainly affected by climatic elements. From 63% to 78% percent of growth variance can be accounted for by monthly mean air temperature and monthly total precipitation. And the response to temperature is stronger than to precipitation. While,for three temperature elements, the response to monthly mean maximum temperature is the strongest, especially, in winter and spring seasons. As a result, monthly mean maximum temperature was selected to reconstruct.Multiple linear regression analyses were used to perform calibration analysis.Regression equations were developed by regressing monthly mean maximum temperature for various combinations of blocks of month against ring-width data from all sites. To reconstruct a seasonal series of climate, January to April was selected as the reconstructing season, and an average record of January to April mean maximum temperature was formed from the three stations providing a regional record. This regional record allows to reconstruct past climate of Changbai Mountain.Regressions were calculated between January~April mean maximum temperature and ring --width data for various combinations of tree- ring sites. Band on the equation statistics such as the percentage of variance expressed by the equation, two regression equations were selected, one is for reconstruction before 1833, and the other for after. house a chrOnology from ANPK site was included in the second equation, the statistics of the equation were improved. The stability of there two equations was tested by cross--validation procedure using verification statistics including sign test, product mean and reduction error. All of these statistics indicated that the selected equations were of the predicative capability,and that they can be used as the transfer functions.According to the transfer functions, January~April mean maximum temperatures of Changbai Mountain were reconstructed year by year, and the reconstruction was smoothed by applying a resistant smoother. It was found that the reconstructed low--frequency variations were more reliable than the year--to--year variations. Therefore, only the low--frequency variations were discussed. [本文引用: 1] |
| [16] | URL本研究以塔里木河干流的荒漠河岸林植物胡杨为主要研究对象，结合地下水位资料和干流各月径流量数据，采用回归分析、相关分析及M-K检验等数理统计方法。 （1）通过对阿拉尔水文站、新渠满水文站、英巴扎水文站、乌斯满水文站月径流量和年径流量进行分析，发现月径流量主要集中在7、8、9月份，其中8月份径流量达到全年的最高值。恰拉断面月径流量主要集中在8、9、10月份，其中9月份径流量达到全年的最高值。各水文站20世纪60年代径流量较高，到2000年以后各断面过水量逐渐减少，其中越向下游径流量递减越明显，恰拉是5个水文站径流量减少幅度最大的水文站。 （2）塔里木河上、中游四个断面的胡杨径向生长量存在显著变化，在20世纪80-90年代出现峰值，总体呈现下降的变化趋势，下游两个断面胡杨径向生长量在2000年前年际变化较小，在2000年后受生态输水影响胡杨径向生长量变化幅度较大，英苏和依干不及麻断面分别在2003和2006年出现峰值； （3）塔里木河肖夹克、新渠满、沙子河口、阿其克、英苏和依干不及麻断面的胡杨径向生长量突变分别发生在1996、1999、1991、2000、1998和1960或1968或1978年； （4）胡杨的生长对径流的反映存在一定的滞后效应，本文塔里木河上/中游胡杨径向生长量与当年1-2月的径流量正相关性最高，而胡杨的生长季为4-9月，因此从树轮水文学角度讲，1-2月径流量大，地下水对胡杨生长的影响存在一定的滞后，使胡杨在生长初期有更充足的水分，更加有利于宽轮的形成。下游英苏断面胡杨径向生长量与当年1-2月的径流量负相关性最高，根据下游胡杨径向生长量和径流量数据表明，胡杨径向生长量在1998年发生突变，1-2月径流偏少，然而下游径流量呈下降趋势，但英苏断面距离大西海子水库最近，生态输水水头均能达到，地下水位较高，2000年应急输水后径向生长量出现明显增长趋势，造成负相关的趋势。 [本文引用: 4] |
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| [19] | DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.07.017URL本文借鉴树木年轮学方法,运用LINTABTM6树木年轮测定仪读取胡杨样芯径向生长量,研究阿克苏河流域内胡杨年轮生长特点和周期性及径流变化关系。结果表明：（1）阿克苏河胡杨径向生长1993年以前较为平稳,之后呈波动上升,胡杨的年轮指数变化与径向生长量的变化在时间尺度上具有一致性。（2）胡杨年轮指数周期性震荡变化特征明显,在第一周期19 a特征的时间尺度上,胡杨年轮指数变化平均周期为12年左右,大约2.5个周期胡杨年轮指数的升降变化;在第二周期12 a时间特征尺度上,大约经历了3.5个周期胡杨年轮指数的升降变化平均周期为8 a左右;在第三周期5 a年时间特征尺度上,大约经历了3个周期胡杨年轮指数的升降变化。（3）阿克苏河胡杨年轮生长与当年3月时段径流量显著相关,该时段径流影响沿岸胡杨年轮生长,该要素对过去径流重建具有重要指导意义。 [本文引用: 1] |
| [20] | URLIn this study,we collected the data from 30 plots and 30 groundwater level monitoring wells in the middle reaches of Tarim River.According to the data from monitoring wells,we divided the groundwater levels into 6 gradients:0~2 m,2~4 m,4~6 m,6~8 m,8~10 m,>10 m.Then we analyse the coverage of vegetation and biodiversity at different groundwater levels,in order to investigate the relationship between the frequency of plants distribution and groundwater level,as well as to determine the reasonable ecological water level of the desert riparian forest in middle reaches of Tarim basin,and to provide a basis to ecosystem restoration in middle reaches even the whole basin-wide of Tarim basin.The result shows that:(1)There are 15 species in middle reaches of Tarim basin and the dominant species is Populus euphratica.(2)With the reduction of groundwater depth,the coverage of vegetation decreases gradually;As the groundwater level between 2~4 m,the average coverage is 39.14%;When the groundwater level between 6~8 m,the coverage of vegetation is less than 20%;The coverage is only 7.65% when groundwater level less than 10 m.(3)Along with the lowering of groundwater level,the changing trend of species diversity is increased firstly,and then decreased;The species diversity is maximum when groundwater level between 2~4 m,followed by 4~6 m and 0~2 m;When groundwater depth under 6 m,the species diversity decreases rapidly.The species diversity is precious little when groundwater level under 10 m,only P.euphratica and Tamarix chinensis still remaining.(4)Average depth of groundwater level for the species in middle reaches of Tarim river are:P.euphratica 4.58 m,T.chinensis 3.53 m,P.communis 2.34 m,Alhagi sparsifolia 4.10 m,Karelinia caspica 3.18 m,Lycium ruthenicum 2.98 m;P.communis can be suitable for the shallow level of groundwater only,the suitable water level of the rest is about 3~4 m.In summary,in the middle reaches of Tarim River,the most suitable groundwater level to the growth of plants is 2~4 m and the reasonable groundwater level to ensure the normal growth of plants is 2~6 m.It indicates that the groundwater level should be above 6 m in order to ensure the restoration of vegetation and the normal growth as well. [本文引用: 1] |
| [21] | DOI:10.3321/j.issn:1000-6923.2003.03.023URL以生态建设和环境保护为根本的塔里木河下游生态输水工程,在实施近3年中,有10.15?08m3生态水分5次流向塔里木河下游地区.随着生态水流的到来,该地区生态环境发生了明显的变化,直接反映在输水河道周围地下水的动态变化以及下游植被的响应上.根据近3年在塔里木河下游对地下水的动态监测,就生态输水后地下水位的变化规律进行了初步分析.结果显示,输水后地下水位表现出明显的时空动态变化规律.从时间上看,距河道远近不同的地下水位升降规律各异;从空间变化看,地下水位表现出以输水河道为中轴向外变化逐渐减弱和输水后不同地区地下水位抬升幅度的差异;鉴于地下水在达到一定水位以后其变化明显趋向复杂,而不同植被生长所要求的水位不同.因此,确定输水后的最佳生态水位将对今后在塔里木河下游进行大规模恢复和重建工作具有重大意义. [本文引用: 1] |
| [22] | URLBased on the methods of Dendrohydrology, this paper analyzed the sensitivity change and trend in the ring width growth of the +0.2882 x-2.011 x+6.1356 (truck diameter of 4-10 cm);y=0.008 x-0.093 x-0.264 x+5.276 (trunk diameter of 10-30 cm) and y=0.0556 x-1.2008 x+8.1323 x-5.547 (trunk diameter of 30-50 cm).Those relationships are significant (kof the ring width change of the k with trunk diameters of 4-10 cm, 10-30 cm and 30-50 cm are up to maximum, the responding groundwater depth is 3.3 m, 7.4 m and 7.9 m, respectively.We can draw a conclusion that the three groundwater depths are regarded as rational groundwater with water stress of Populus euphratica with different truck diameter. [本文引用: 1] |
| [23] | URL [本文引用: 1] |
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| [25] | DOI:10.3321/j.issn:1000-0933.2005.08.042URL利用采自东亚夏季风最北缘、地 处干旱-半干旱地区的贺兰山区的树轮样芯,建立了贺兰山地区最近93年来的树轮宽度年表。与气象观测记录的相关分析结果表明,降水是限制贺兰山区树木生长 的主要因素,其中5~7月份的降水与树轮宽度呈显著正相关关系,相关系数为0.522(通过95%的信度检验)。在贺兰山的树轮宽度记录中有两个主要的低 生长期即20世纪20年代和70年代末到90年代末,这两个低生长期均与该区域的干旱事件相对应。通过分析还发现在干旱事件中不仅出现低降水而且同时与高 气温相伴。也就是说在干旱时期内,高温和低降水的水热组合对树木影响十分显著,从而由单纯降水减少变为一种低降水高蒸发的环境,加剧了气候的干旱程度从而 使树木生长出现低的生长期,形成窄轮。这种水热组合引起树轮宽度的变化对于理解过去干旱事件及其过程具有重要意义。 [本文引用: 1] |
| [26] | DOI:10.3321/j.issn:0375-5444.2003.01.013URL应用数量分类和排序方法,对新疆塔里木河中游地区植被进行了多元统计分析.结果表明,该地区共有植物23种,隶属于11科21属.其中,多数植物种类在样方中的出现频次较低,说明该地区植物物种丰富度较低.TWINSPAN结果表明,该地区3个断面19个样地可分为3个主要类型,与实际调查结果一致.CCA排序结果同TWINSPAN分类结果基本一致,反映出植物群落分布格局的一般规律及其随环境因子梯度变化的趋势.分析了不同环境因子间的关系,并从定量的角度,以CCA排序图直观地揭示了决定塔里木河中游地区植物群落分布的环境因子主要是地下水位和土壤含水量,其回归模型分别为:X1=-9.5991L+100.86(R2=0.6459);X2=1.65W+43.011(R2=0.7646). [本文引用: 1] |
| [27] | DOI:10.7606/j.issn.1000-4025.2016.04.0818URL以塔里木河下游干旱荒漠区胡杨为研究对象，选择英苏、依干不及麻、阿拉干、喀尔达依4个不同断面，通过定点监测4个典型断面的地下水位，并测定计算胡杨的径向生长量，对比分析4个不同断面的胡杨径向生长与地下水埋深之间的关系，定量研究胡杨生长的合理水位，为塔里木河下游胡杨健康生长和恢复提供理论依据。结果表明：（1）4个断面的胡杨年轮宽度在2000年以后有明显上升，英苏断面年轮宽度变化起伏最为明显，依干不及麻断面年轮宽度变化起伏最平缓。在2000年以前（为排除人工输水的干扰），胡杨年轮指数的变化有显著差异性，起伏最明显为依干不及麻断面，最平缓为阿拉干断面，喀尔达依断面有明显下降趋势。（2）4个断面的胡杨径向生长量与地下水埋深之间呈负相关关系，建立回归模型，拟合方程均通过0.05水平检验，拟合关系较好。（3）4个断面的胡杨径向生长量随着地下水位的下降，其灵敏度呈先增大后减小的趋势。灵敏度最大值对应的地下水位分别是：英苏断面5.38 m、喀尔达依断面6.66 m、阿拉干断面7.81 m、依干不及麻断面7.84 m。说明4个断面的胡杨径向生长对地下水位变化响应的敏感度存在差异，胡杨生长敏感的地下水位范围在5.4~7.8 m之间。 [本文引用: 1] |
| [28] | DOI:10.5846/stxb201606271264URL借助树木年轮学的方法和技术手段，通过对阿克苏河、叶尔羌河和塔里木河干流不同河段胡杨年轮样本采集，分析了塔里木河两源流与干流不同河段胡杨年轮生长特征；采用单因素方差分析方法和Kendall协同系数（形）研究了塔里木河两源流和干流不同河段胡杨年轮指数的差异性；利用突变检验和小波分析方法探讨了塔河两源流、塔河干流不同河段胡杨径向生长的周期和突变性。研究结果表明：（1）1980-2010年期间，塔里木河两源流和干流不同河段年轮宽度和年轮指数均呈下降趋势。在阿克苏河、肖夹克、沙子河口3个断面胡杨年轮宽度和年轮指数下降趋势明显，而叶尔羌河和新渠满断面的胡杨年轮宽度和年轮指数下降趋势不明显。（2）塔里木河两源流和干流不同河段的胡杨年轮生长在空间上不具有一致性（W〈0．5），阿克苏河断面与肖夹克、沙子河口断面，叶尔羌河与肖夹克、沙子河15断面，肖夹克与新渠满断面，新渠满与沙子河口断面之间胡杨年轮指数均具有显著的差异性（P〈0．05）。（3）塔里木河两源流胡杨年轮指数的突变时间与河道径流量突变时间相同或者滞后，这可能与地表水转化为地下水过程有关。（4）塔里木河两源流和干流不同河段的胡杨年轮指数变化的周期均小于其地表径流变化的周期，这可能与胡杨自身的生理特点和当地气温、水分对胡杨生长综合影响有关。本研究有助于深入了解干旱区内陆河流域胡杨生长特征变化规律，同时可为该流域胡杨资源生态保育提供参考。 [本文引用: 1] |
| [29] | DOI:10.7522/j.issn.1000-694X.2016.00020URL树木年轮是全球变化研究中获取过去气候环境演变数据的重要载体,具有定年准确、连续性好、分辨率及重建精度高等优势。通过单调趋势检验塔里木河上中游径流量与胡杨年轮的趋势变化情况,将树木年轮与历史文献记载相结合,分析塔里木河下游树木年轮对水分供给的响应情况,印证胡杨年轮对河道改道事件响应的准确性。结果表明:(1)1957—2010年,塔里木河上中游胡杨径向生长量在时间序列上逐渐下降,与径流有着相同的变化趋势,且下降趋势显著;(2)下游年轮标本显示1913—2000年胡杨径向生长量整体下降,1973—2001年更加明显而达到近100年最低水平,拉依河的形成、改道、重归故道等与历史文献记载相同;(3)生态输水工程的开展改善了下游生态环境,这从下游胡杨年轮上得到了验证,但近15年的生态输水远未使下游胡杨年轮生长量达到1920年以前的水平,说明目前的生态输水对荒漠河岸林的恢复能力也是有限的;(4)在胡杨年轮对水资源的响应分析中,小波分析方法与历史文献记载得出了相同的结论。 [本文引用: 1] |
| [30] | URL正 本文是在树木轮宽年表的基础上,挑选长龄树作预报因子,以布朗站年径流量为预报量,采用主成份法建立预报公式,计算额尔齐斯河400年径流量。然后,用方差分析周期迭加外推100年,得到额尔齐斯河500年径流量,分析变化趋势,丰水期加桔水期为正弦波长134年周期。近年来,树候学的发展为研究古气候学找到一条方便可靠的途径。与此同时,国外许多水文工作者,在树木水文学方面做了大量工作,从研究中发现,树木年轮序列至少能提供两 [本文引用: 1] |
| [31] | DOI:10.3959/2008-6.1URLAbstract One of the main elements of dendrochronological standardization is removing the biological trend, i.e. the progressive decline of ring width along a cross-sectional radius that is caused by the corresponding increase in stem size and tree age over time. The “conservative” option for removing this biological trend is to fit a modified negative exponential curve (or a straight line with slope ≤ 0) to the ring-width measurements. This method is based on the assumption that, especially for open-grown and/or shade-intolerant species, annual growth rate of mature trees fluctuates around a specific level, expressed by a constant ring width. Because this method has numerical and conceptual drawbacks, we propose an alternative approach based on the assumption that constant growth is expressed by a constant basal area increment distributed over a growing surface. From this starting point, we derive a mathematical expression for the biological trend of ring width, which can be easily calculated and used for... [本文引用: 1] |
| [32] | DOI:10.1177/095968369500500211URL [本文引用: 1] |
| [33] | [本文引用: 2] |
| [34] | [本文引用: 1] |
| [35] | DOI:10.1111/j.1752-1688.1995.tb03401.xURLABSTRACT: Frequent and persistent droughts exacerbate the problems caused by the inherent scarcity of water in the semiarid to arid parts of the southwestern United States. The occurrence of drought is driven by climatic variability, which for years before about the beginning of the 20th century in the Southwest must be inferred from proxy records. As part of a multidisciplinary study of the potential hydrologic impact of severe sustained drought on the Colorado River, the physical basis and limitations of tree rings as indicators of severe sustained drought are reviewed, and tree-ring data are analyzed to delineate a \"worst-case\" drought scenario for the Upper Colorado River Basin (UCRB). Runs analysis of a 121-site tree-ring network, 1600 1962, identifies a four-year drought in the 1660s as the longest-duration large-scale drought in the Southwest in the recent tree-ring record. Longer tree-ring records suggest a much longer and more severe drought in 1579 1598. The regression estimate of the mean annual Colorado River flow for this period is 10.95 million acre-feet, or 81 percent of the long-term mean. The estimated flows for the 1500s should be used with caution in impact studies because sample size is small and some reconstructed values are extrapolations. [本文引用: 1] |
| [36] | [本文引用: 1] |
| [37] | DOI:10.1111/j.1752-1688.2001.tb05493.xURLABSTRACT: Water resource planning is based primarily on 20th century instrumental records of climate and streamflow. These records are limited in length to approximately 100 years, in the best cases, and can reflect only a portion of the range of natural variability. The instrumental record neither can be used to gage the unusualness of 20th Century extreme low flow events, nor does it allow the detection of low-frequency variability that may underlie short-term variations in flow. In this study, tree rings are used to reconstruct mean annual streamflow for Middle Boulder Creek in the Colorado Front Range, a semi-arid region of rapid growth and development. The reconstruction is based on a stepwise regression equation that accounts for 70 percent of the variance in the instrumental record, and extends from 1703 1987. The reconstruction suggests that the instrumental record of streamflow for Middle Boulder Creek is not representative of flow in past centuries and that several low flow events in the 19th century were more persistent than any in the 20th century. The 1840s to early 1850s period of low flow is a particularly notable event and may have coincided with a period of low flow in the Upper Colorado River Basin. |
福建戴云山台湾松树轮——气候响应的线性和非线性模式研究
1
2016
... 为了研究树轮与水文学关系, 一般要消除树龄等其它“噪音”的干扰.基于塔里木河沿岸胡杨径向生长与径流呈非线性关系, 我们运用基部断面生长增量(basal area increment, BAI), 去除胡杨生长趋势.由于年轮数据本身存在的片段长度的限制, 一般的负指数方程和平滑样条函数去趋势方法, 大多难以反映世纪尺度的低频气候波动信号(
新疆塔里木河下游断流河道输水与生态恢复
1
2007
... 塔里木河流域是我国生态系统十分脆弱的地区之一, 胡杨作为该区域的优势建群种, 具有防风固沙、改善小区域气候和维持生态平衡的功效(
河道输水对塔里木河下游胡杨生长状况的影响
1
2010
... 研究表明, 塔里木河干流胡杨径向生长与降水不相关(
黄河上游过去1234年流量的树轮重建与变化特征分析
1
2010
... 研究表明, 塔里木河干流胡杨径向生长与降水不相关(
塔里木河中游胡杨径向生长对气候变化的响应研究
1
2017
... 研究表明, 塔里木河干流胡杨径向生长与降水不相关(
塔里木河上游天然胡杨林种群空间分布格局与动态研究
1
2007
... 全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(
塔克拉玛干沙漠气候和利用
1
1989
... 研究表明, 塔里木河干流胡杨径向生长与降水不相关(
2000
塔里木河下游胡杨对水分条件变化的响应
1
2006
... 本研究表明, 胡杨BAI与冬季的径流量呈显著负相关.
不同去趋势方法对树轮年表气候信号的影响——以卧龙地区为例
1
2011
... 为了研究树轮与水文学关系, 一般要消除树龄等其它“噪音”的干扰.基于塔里木河沿岸胡杨径向生长与径流呈非线性关系, 我们运用基部断面生长增量(basal area increment, BAI), 去除胡杨生长趋势.由于年轮数据本身存在的片段长度的限制, 一般的负指数方程和平滑样条函数去趋势方法, 大多难以反映世纪尺度的低频气候波动信号(
额济纳旗胡杨径向生长的水文气候因子研究
2
2007
... 塔里木河流域是我国生态系统十分脆弱的地区之一, 胡杨作为该区域的优势建群种, 具有防风固沙、改善小区域气候和维持生态平衡的功效(
... 本研究表明, 胡杨BAI与冬季的径流量呈显著负相关.
基于胡杨年轮重建黑河下游近100年春季径流量
2007
树轮密度、稳定C同位素对过去近100a陕西黄陵季节气温与降水的恢复
1
1997
... 全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(
交叉定年技术及其在高分辨率年代学中的应用
1
2003
... 全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(
利用树轮资料重建长白山区过去气候变化
1
1997
... 全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(
塔里木河不同河段胡杨径向生长与地表径流的关系研究
4
2014
... 塔里木河流域是我国生态系统十分脆弱的地区之一, 胡杨作为该区域的优势建群种, 具有防风固沙、改善小区域气候和维持生态平衡的功效(
... 研究表明, 塔里木河干流胡杨径向生长与降水不相关(
... 0.01), 前一年12月至当年3月的组合径流与胡杨BAI相关系数达-0.454, 说明前一年12月至当年3月的径流显著影响胡杨的生长.以上结果与前人的研究结果一致(
... 本研究表明, 胡杨BAI与冬季的径流量呈显著负相关.
塔里木河不同河段胡杨径向生长及径流的影响差异
2014
塔里木河下游胡杨林胸径结构及林木分布特征
1
2008
... 塔里木河流域是我国生态系统十分脆弱的地区之一, 胡杨作为该区域的优势建群种, 具有防风固沙、改善小区域气候和维持生态平衡的功效(
阿克苏河径流量变化对胡杨年轮生长的影响
1
2017
... 塔里木河流域是我国生态系统十分脆弱的地区之一, 胡杨作为该区域的优势建群种, 具有防风固沙、改善小区域气候和维持生态平衡的功效(
塔里木河中游荒漠河岸林物种多样性对地下水埋深变化的响应
1
2013
... 塔里木河位于塔克拉玛干北缘, 全长2 637 km, 是中国最长的内陆河(
生态输水后塔里木河下游地下水的动态变化
1
2003
... 塔里木河位于塔克拉玛干北缘, 全长2 637 km, 是中国最长的内陆河(
不同胸径胡杨径向生长的合理生态水位研究
1
2011
... 为了反映不同径流量下胡杨径向生长的变化速率, 需要计算灵敏度指数(
乌伦古湖水位下降与乌伦古河水量变化分析
1
1989
... 在一定的变化范围内, 径流量增加对胡杨的径向生长有促进作用.径流量增大, 河流水转化为地下水增多, 充足的地下水有利于胡杨生长.塔里木河上游的帕满水库断面径流量达到1.334 0×108 m3时, 可满足胡杨生长的需水量, 使胡杨径向生长量开始逐渐增加.当径流量小于1.334 0×108 m3时, 径流量虽有所增加, 但由于采样点距离水源有一段距离, 加之土壤吸收的径流变成了土壤吸湿水等因素, 使增加的径流量很难快速有效地转化为胡杨所需的地下水, 因此径流对胡杨的生长无太大影响.坎白尔吾斯坦断面合理径流量为0.380 3×108-1.205 6×108 m3.当径流量小于0.380 3×108 m3时, 水量难以被有效利用, 对胡杨生长影响不大; 当径流量大于1.205 6×108 m3时, 过量的径流转化为地下水, 使土壤水分过多.有****提出, 土壤中水分过多会导致胡杨呼吸作用产生的CO2增多, 引起嫌气细菌活动, 加剧土壤中有毒物质的积累(如硫化氢、甲烷和氢化亚铁), 导致胡杨径向生长速率减小(
用年轮年表重建塔里木中游年径流量
1
1989
... 全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(
树轮记录的贺兰山区近百年来的干旱事件
1
2005
... 全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(
塔里木河中游植物群落与环境因子的关系
1
2003
... 塔里木河位于塔克拉玛干北缘, 全长2 637 km, 是中国最长的内陆河(
塔里木河下游不同断面胡杨径向生长对地下水变化的敏感性研究
1
2016
... 为了反映不同径流量下胡杨径向生长的变化速率, 需要计算灵敏度指数(
塔里木河源流和干流胡杨年轮生长的差异性
1
2017
... 塔里木河流域是我国生态系统十分脆弱的地区之一, 胡杨作为该区域的优势建群种, 具有防风固沙、改善小区域气候和维持生态平衡的功效(
树木年轮对塔里木河生态环境变迁的印证
1
2017
... 塔里木河流域是我国生态系统十分脆弱的地区之一, 胡杨作为该区域的优势建群种, 具有防风固沙、改善小区域气候和维持生态平衡的功效(
根据阿尔泰山南坡树木年轮初步分析额尔齐斯河500年(1582-2081)径流量
1
1984
... 全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(
1
2008
... 为了研究树轮与水文学关系, 一般要消除树龄等其它“噪音”的干扰.基于塔里木河沿岸胡杨径向生长与径流呈非线性关系, 我们运用基部断面生长增量(basal area increment, BAI), 去除胡杨生长趋势.由于年轮数据本身存在的片段长度的限制, 一般的负指数方程和平滑样条函数去趋势方法, 大多难以反映世纪尺度的低频气候波动信号(
1
1995
... 为了研究树轮与水文学关系, 一般要消除树龄等其它“噪音”的干扰.基于塔里木河沿岸胡杨径向生长与径流呈非线性关系, 我们运用基部断面生长增量(basal area increment, BAI), 去除胡杨生长趋势.由于年轮数据本身存在的片段长度的限制, 一般的负指数方程和平滑样条函数去趋势方法, 大多难以反映世纪尺度的低频气候波动信号(
2
2013
... 全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(
... 研究表明, 塔里木河干流胡杨径向生长与降水不相关(
1
2013
... 全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(
1
1995
... 为了研究树轮与水文学关系, 一般要消除树龄等其它“噪音”的干扰.基于塔里木河沿岸胡杨径向生长与径流呈非线性关系, 我们运用基部断面生长增量(basal area increment, BAI), 去除胡杨生长趋势.由于年轮数据本身存在的片段长度的限制, 一般的负指数方程和平滑样条函数去趋势方法, 大多难以反映世纪尺度的低频气候波动信号(
1
2017
... 全球气候变化是一个毋庸置疑的事实(
2001
