油松(Pinus tabulaeformis)树轮宽度与气候因子统计相关的生理机制——以贺兰山地区为例

通过分析贺兰山地区气候因子的变化特征,并且参考北美、俄罗斯的研究结果,确定了Vaganov-Shashkin生理响应模型的参数,并根据研究区的实际情况对参数作了相应修正,得出两组不同的参数,两组参数拟合出相同的结果,说明模型内在的机理是稳定的,更能反映出它的生理学特性.对树轮宽度序列和气候因子进行相关分析,发现比较明显的相关有与5～8月份降水的正相关,与5～8月份温度的负相关,与9、10月份温度的正相关.模型分析结果认为,从5月中旬到8月底,降水不能满足树木生长的需要,故形成树轮宽度与该时段降水的正相关,而在这个时段,由于温度和降水呈负相关,表现为树轮宽度与温度的负相关,其实这在很大程度上是一种间接的相关.到9月份,由于温度下降比较明显,这时树木生长的主要控制因素已转化为温度,所以形成了与9、10月份温度的正相关.模型分析还发现,树轮宽度的形成与生长结束时间相关性强,而与生长开始时间的关系不明显.

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δ13 C变化和环境关系密切 ,通过研究贺兰山油松 (Pinustabulacformis)植物纤维素中稳定碳同位素δ13 C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δ13 C的变化和生长年 1～ 7月的总降水量显著负相关 (r =-0 5 1 5 ,α=0 0 5 ) ,而和当年 6～ 8月的平均气温显著正相关 (r =0 4 2 7,α =0 0 5 ) .通过对比树轮纤维素稳定同位素δ13 C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δ13 C值 .

树轮记录的贺兰山北部5—7月PDSI变化

利用采自贺兰山北部3个采样点的油松树轮样本,建立了区域树轮宽度年表。相关分析发现,5—7月的帕尔默干旱指数(PDSI)与区域树轮宽度差值年表(RES)具有良好的相关性。因此,利用RES重建贺兰山北部1759—2005年来5—7月的PDSI变化,重建方程的方差解释量达47.90%,且方程稳定。贺兰山北部5—7月的PDSI重建序列平均值为-0.41。重建结果揭示了20世纪20年代干旱事件和19世纪后期、20世纪中期两个显著湿润期的存在。

贺兰山地区树轮碳氧同位素与夏季风降水的相关性讨论

分析了贺兰山地区油松树轮的稳定碳氧同位素组成对环境因素的响应关系,发现树轮碳氧同位素组成均与当年5～9月总降水量具有较好的响应关系,碳同位素组成与5～9月总降水量呈负相关关系,而氧同位素组成与5～9月总降水量呈正相关关系,二者都可较好地反映该地区夏季风降水量的变化。同时,碳氧同位素的相关性分析表明二者具有一定程度的负相关性。树轮碳氧同位素的分馏机理十分复杂,其同位素组成不仅与降水量有关,同时还受其他环境因素的影响,单纯利用一种同位素指标来提取相应的气候信息,存在很大的不确定性。在本研究中,同时采用两种同位素指标来研究其气候意义,使得出的结论更加可靠。因此,夏季风降水量是控制该地区树轮稳定碳氧同位素组成的主要因素。

油松树轮记录的1776年以来贺兰山地区气温变化

利用贺兰山东西坡78个油松树芯样本建立了标准年表,分析发现1￣8月平均气温是树木宽度生长的重要限制因子之一,且有明确的树木生理学意义。在此基础上模拟重建了贺兰山地区1776￣1999年1￣8月平均气温,重建序列的解释方差为43.3%(F=21.422,p<0.001)。重建中相对高温的年份有:1805￣1818,1828￣1857,1899￣1907,1919￣1931,1968￣1995;相对低温的时段为:1858￣1872,1883￣1895,1935￣1953。重建气温10年滑动曲线表现出3个明显的气温缓慢上升阶段(1766￣1853,1862￣1931,1944￣1995),每个升温期之后随之而来的是10年左右的快速降温,即贺兰山1￣8月气温有缓慢升温而后又快速降温的特点。功率谱分析表明1-8月气温存在70、10.77、2.62、2.19、2.11年的准周期。

树轮记录的贺兰山区近百年来的干旱事件

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.

六盘山、贺兰山和罗山甲虫区系及组成比较

宁夏地区已记录的甲虫种数超过1000种(亚种),是构成该地区昆虫多样性的主要成分。本文对宁夏六盘山、贺兰山和罗山3个国家自然保护区已知甲虫种类的数量做了分析比较,得到以下不同的研究结果:六盘山、贺兰山和罗山分别有甲虫35科243属482种(亚种)、30科211属355种(亚种)、30科182属287种(亚种);从动物地理区系看,3区甲虫的广布型种类所占比例很高,分别占总种数的88.17%、85.91%和86.41%,尤以古北型+中国-日本型为突出。3区仅在古北界分布的类型所占比例较低,分别为11.83%、17.30%和13.59%。3区均无特有属存在,特有种所占比例非常小,分别占总种数的1.87%、0.28%、0.70%;六盘山、贺兰山和罗山甲虫的F指数、G指数和G-F指数依次为:F指数32.9064、29.4920和28.9752,G指数5.1998、5.0281和4.9669,G-F指数0.8420、0.8296和0.8286;贺兰山和罗山甲虫具有的相同种数最多,相似性系数为中等不相似水平,六盘山和罗山,六盘山和贺兰山甲虫的相似性系数均为极不相似水平。

Reconstruction of summer temperature (June-August) at Mt.Helan,China,from tree-ring stable carbon isotope values since AD 1890

From stable carbon isotope analysis of tree-rings of Chinese pine (Pinus tabulaeformis) from Mt. Helan, China, we found that high-δ13C values were related to high mean temperatures from June to August (T68), and low-δ 13C values corresponded to low T68. From these data, a transfer function has been used to reconstruct summer temperatures (T68) for the Mt. Helan region. The explained variance of reconstruction is 34.9% (F=15.01, p<0.001). The time period containing the highest summer temperatures in northern China (late 1920-1930s) was confirmed by our reconstruction. The data indicate that there is a tele-connection between summer temperatures in Mt. Helan area and sea-surface-temperatures in the tropical Pacific. The extreme low temperature periods around the years of 1920 and 1947 for Mt. Helan region correspond well to the cold climate in the tropical Pacific. Along with other analyses, this suggests that climate variations in the Mt. Helan region are driven not only by local events, but also by the global climate. Significant periodicities appearing in the reconstruction are 2.56 and 2.63 years.

贺兰山中元古代三个叠层石组合及其地层意义

贺兰山原划归蓟县系王全口群中、下部的碳酸盐岩中新建立了两个叠层石组合 ,即下部以 Colonnella sp.、Gaoyuzhuangia sp.、Conophyton garganicum、C.cf.cylindricum等锥叠层石和块茎状柱叠层石为代表的闵家沟组合 ,其属种和总体面貌与长城系高于庄叠层石组合较为相似 ;中部以 L ochmecolumella和 Pseudogymnosolen等微小类型叠层石为代表的冰沟叠层石组合 ,其特征与蓟县系雾迷山叠层石组合完全一致。同时通过对王全口组叠层石分子的全面分析 ,判定王全口叠层石组合的时代应是蓟县纪中、晚期 ,其底界不低于雾迷山组底部。据此 ,重新厘定了贺兰山地区中元古代地层划分。