基于树轮灰度年表的伊犁地区北天山南坡气候研究摘要：利用新疆西部伊犁北天山南坡，霍城县、伊宁县、尼勒克县三县行政区内3个采点的树轮样本，研制出树木年轮宽度年表。通过对相关参数的对比分析，表明分水岭年表可能包含有更多的气候信息。运用树木年轮气候学基本原理和方法进行分析发现：树木年轮对气候响应强于北疆，北疆其它地方强于伊犁地区，而伊犁北天山南坡与伊犁其它地区比较，树轮宽度对气候的响应较敏感。
关键词：伊犁北天山南坡灰度年表树木年轮气候变化
气候变化问题的复杂性在于它包含着自然变化和人为影响两部分，二者的区分和定量评估仍是当今未解的难题。本文所采用的树木年轮样本，均按照树木年轮气候学的基本要求、原理和方法[4]，于2008年7月至8月间采自天山西部新疆伊犁北天山南坡，霍城、伊宁县、尼勒克三县行政区内。遵循树木年轮气候学采样点选择的基本原理，并结合已有工作，进行树木年轮采点布设。研制出树木年轮宽度年表。通过对相关参数的对比分析，表明分水岭年表可能包含有更多的气候信息。
1 树轮年表的建立和特征分析
1.1 宽度年表的建立北疆
按照树木年代学的基本原理和研究步骤，对新疆伊犁北天山南坡,
霍城、伊宁县、尼勒克三县行政区进行样本采样和处理，并用精度为0.001mm的轮宽测量仪和MeasureJ2X程序进行轮宽测量，利用COFECHA程序做交叉定年与量测的检验，确保结果准确无误。在交叉定年过程中，由于样芯的质量和年轮测量中的误差导致部分样芯难以交叉定年，必须将其剔除；另外，舍弃同一棵树的2个序列和整体的相关性不好的序列。经交叉定年后，进入年表的序列数为136个，共剔除4个序列。采用程序ARSTAN建立树轮宽度指数序列，完成年表的建立。
1.2 灰度年表的建立
对树轮样本先采用Epson扫描仪将样芯数字化，用WINDENDROTM2004a图像分析系统进行分析，将数据转换输出，最终得到5种灰度参数(包括早材平均灰度值，晚材平均灰度值，最大灰度值，最小灰度值和全轮平均灰度值)和3种宽度参数(包括早材宽度，晚材宽度和全轮宽度)。同时，用COFE CHA程序进行交叉定年的检验，并对照宽度(宽度测量后所得到的已经经过交叉定年检验的树轮宽度指数)年表，根据一个灰度值应该对应一个宽度值，对树轮灰度指数进行交叉定年。
2 年表对气候的响应
在利用树木年轮进行历史气候研究的过程中，当年轮年表确定以
后，年表与气候要素间的相关性分析是衡量该年表能否包含气候信息的关键。考虑到气候变化对树木
径向生长的滞后效应，取霍城和伊宁气象站1961年至2005年上年10月到当年9月逐月的平均气温和降水的平均值与3个标准化年表的9个参数年表进行相关分析(表1、表2)。结果表明了以下几点。
(1)早材灰度年表与4月平均气温呈负相关且相关最好，达到-0.429，显著性水平超过0.003；全轮灰度、早材灰度和最大灰度与4、5月气温相关较好，表明温度是新疆西部伊犁北天山南坡树木年轮径向生长的限制性因子,4、5月的平均气温对树木年轮径向生长响应强烈。从树木生长生理学的角度来看，每年树木生长的起始时间，即早材生长的起始时间，主要受其生长前期及后期的气温控制。分析发现，霍城和伊宁气象站1960年至2005年4～5月平均气温分别为:14.91℃和13.86℃，新疆西部伊犁北天山南坡3个采点的平均海拔高度与两气象站的海拔高度相差1500m～2100m，按照干绝热直减率换算，采点位置4～5月平均气温在0～5℃。说明4～5月仍然处于雪岭云杉的生长季前期，而4～5月的降水占全年20%以上，这一时段平均温度偏低，有利于积雪的累积，使生长季内有足够的积雪融化，以补给树木生长所需的水分，导致形成较宽的、密度较小、平均灰度较大的年轮，如果此时段最低气温偏高，不但4～5月的降水以径流的形式流失，而且冬季部分降雪融化，导致整个生长季缺水，雪岭云杉形成年轮偏窄、密度偏大、
灰度偏小。因此4～5月时段的平均气温与全轮平均灰度年表和早材平均灰度年表呈负相关是具有树木生理学意义的。
(2)4月的降水和实测宽度、全轮宽度以及早材宽度相关较好，超过0.05显著性水平，这与崔宇等研究发现的雪岭云杉与4～5月降水相关较好一致；而6月降水与全轮灰度和早材灰度相关较好。从树木生理学角度看，生长期内的降水量对树木的作用最大。许多资料证明，生长期内的降水量与树木的径向生长常呈正相关,6月份处于新疆西部伊犁北天山南坡树木早材径向生长的关键时期，降水量多，树木早材细胞分裂快，因此形成的年轮宽、密度小、灰度大。同时降水对年轮宽窄的影响也具有明显的滞后效应。若生长季前期降水条件好，大量降水以积雪的形式储存，使生长季开始时有足够的水分补给，有利于早材细胞分裂，所以易形成偏宽的年轮。
(3)宽度方面，早材宽度对气候的响应强于晚材宽度；灰度方面，全轮灰度和早材灰度对气候的响应较为强烈，最小灰度表现最差。利用树轮图像分析所得到的8个树轮参数年表可以增加气候重建代用指标，提高气候重建的精度。
参考文献
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