中国东部亚热带地区树轮δ～（13）C年序列及方位变化的环境意义

论文摘要

由于树木年轮具有定年准确、连续性好、分辨率高、对环境变化敏感性强等优势，已在全球气候变化研究中被广泛应用。在我国西部及北部干旱地区，已有学者利用树木年轮对气候变化进行了较多研究，而东部地区，尤其是热带、亚热带暖湿地区的研究相对薄弱。本文以地处我国东部亚热带地区的浙江大目山、江西庐山和南京紫金山为研究区域，以树轮δ13C作为研究手段，分析了树木年轮δ13C年序列变化特点及其环境意义；论证了树轮δ13C方位变化存在的普遍性与稳定性，分析了树轮δ13C方位变化的特点、极值的时空迁移规律；探讨了树轮δ13C随方位变化的机理。主要研究内容与结果为： 1．对天目山三株柳杉树轮δ13C年序列进行了相关分析，结果表明：三株树轮δ13C序列含有相似的高频与低频变化，气候因素与大气因素对不同柳杉个体δ13C年序列高、低频变化的影响是共同的。三个δ13C序列间也存在差异，但其个性差异对其共性变化影响较小，个性差异并不影响树轮δ13C作为气候变化研究代用资料的适宜性与重建历史气候结果的可靠性与一致性。 2．在对树轮δ13C序列的高频变化与气候要素相关检验的基础上，通过逐步回归法求得了树轮△δ13C与气候要素间的最佳多元回归方程，回归方程的复相关系数0.703，方差解释量达到49.2％。回归结果表明，该区树轮δ13C值受多个气候变量的综合影响。 3．通过建立信息转换函数重建了天目山地区1685年以来3～9月降水量及年平均气温。分析与检验表明：重建结果较好地反映了该区300年的气候变化历史。300年的气候冷、暖变化与我国近500年的气候变化及我国东部地区其它地质记录所反映的区域气候变化有较好对应。重建结果证明了小冰期信息在天目山树轮δ13C中存在的可信性。史料所记载的一些大寒年、大涝年及大旱年在重建序列中得到较好印证。重建序列中含有58.82a、21.28a、13.70a、3.23a、2.63a、2.33a和2.07a的准周期振荡。表明该区树轮δ13C组成序列对太阳活动与ENSO事件等有较好记录。 4．用三个树轮δ13C序列重建了该区过去大气CO2浓度变化，重建结果很好的反映了300年大气CO2浓度的长期变化趋势，三个δ13C序列重建大气CO2浓度结果的一致性证明，用同一地区不同树木个体的δ13C序列可以重建出基本一致的大气CO2浓度的历史变化。 5．利用三株树轮δ13C序列研究了树木生长对水分状况的响应，结果表明三株树木所反映的水分利用率均是增加的，且增长变化趋势基本一致，1835年后均呈现出明显增长。 6．进一步验证了树轮δ13C方位变化存在的稳定性，分析了树轮δ13C极值时空迁移变化，结果表明树轮δ13C极值并不固定出现在某些方位，而是随树木生长坡向及时间发生方位转移及年际漂移。 7．对树轮δ13C年序列间的差异及方位变化机理进行了探讨。不同坡向上树木受光强度与温度差异以及树冠周围受光时间的差异是导致树轮δ13C年序列差异及方位变化的主要因素。 8．树轮不同方位的△δ13序列对气候信息的记录能力及强度存在差异，采用同归分析法，对各个△δ13C序列记录的气候信息进行较好的重建，且重建精度及效果较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景及意义
• 1.2 选区依据及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文主要研究目标与研究内容
• 1.4.1 主要研究目标
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.5 主要研究方法与技术路线
• 第二章 树木年轮学研究基础
• 2.1 树木结构、生长及年轮的形成
• 2.1.1 树木的结构
• 2.1.2 树木生长及年轮形成
• 2.1.3 年轮变异
• 2.2 树木的基本生理过程
• 2.2.1 植物水分代谢
• 2.2.2 植物的矿质营养代谢
• 2.2.3 光合作用及营养物质的合成
• 2.2.4 呼吸作用
• 2.2.5 同化物质的运输
• 2.3 影响树木生长的环境因素
• 2.3.1 环境因子的生态作用
• 2.3.2 树木的逆境生理
• 2.4 树木年轮学的基本原理
• 2.4.1 均一性原理
• 2.4.2 限制因子定律
• 2.4.3 生态幅原理
• 2.4.4 敏感性原理
• 2.4.5 交叉定年原理
• 2.4.6 复本原理
• 第三章 研究区概况及材料
• 3.1 研究区概况
• 3.1.1 天目山地区自然生境概况
• 3.1.2 南京紫金山自然环境概况
• 3.2 本研究所用材料
• 13C年序列与环境变化'>第四章 天目山柳杉树轮δ¹³C年序列与环境变化
• 13C年序列分析'>4.1 δ¹³C年序列分析
• 13C年序列的共性变化与个性差异分析'>4.2 天目山柳杉树轮δ¹³C年序列的共性变化与个性差异分析
• 13C年序列共性变化分析'>4.2.1 δ¹³C年序列共性变化分析
• 13C年序列的差异分析'>4.2.2 δ¹³C年序列的差异分析
• 13C年序列差异的原因分析'>4.3 天目山柳杉δ¹³C年序列差异的原因分析
• 4.3.1 不同坡向太阳辐射量的计算
• 13C序列差异的影响'>4.3.2 局部小环境条件对3个树轮δ¹³C序列差异的影响
• 13C年序列记录的气候变化信息'>4.4 天目山树轮δ¹³C年序列记录的气候变化信息
• 4.4.1 气象资料的选择及检验
• 13C高频序列与气象要素的相关分析与多元回归分析'>4.4.2 CF-2树轮δ¹³C高频序列与气象要素的相关分析与多元回归分析
• 4.4.3 气候要素的重建与分析
• 13C对大气CO₂浓度变化的记录及其生理响应'>4.5 天目山柳杉树轮δ¹³C对大气CO₂浓度变化的记录及其生理响应
• 2浓度历史变化重建'>4.5.1 天目山地区1685年以来大气CO₂浓度历史变化重建
• 13C序列所反映的植物对大气CO₂浓度变化的响应'>4.5.2 天目山树轮δ¹³C序列所反映的植物对大气CO₂浓度变化的响应
• 4.6 本章小结
• 13C方位变化及成因探讨'>第五章 树轮δ¹³C方位变化及成因探讨
• 13C方位变化的特征'>5.1 树轮δ¹³C方位变化的特征
• 13C方位变化的特点'>5.1.1 树轮δ¹³C方位变化的特点
• 5.1.2 方差检验
• 13C值方位变化的普遍性'>5.2 树轮δ¹³C值方位变化的普遍性
• 13C值方位变化的规律'>5.3 树轮δ¹³C值方位变化的规律
• 5.3.1 谐波分析的基本原理与方法
• 13C方位序列的谐波特征'>5.3.2.树轮δ¹³C方位序列的谐波特征
• 13C极值的年际漂移'>5.3.3 树轮δ¹³C极值的年际漂移
• 13C方位变化的成因初探'>5.4 树轮δ¹³C方位变化的成因初探
• 5.4.1 相关性与变化趋势分析
• 13C随方位变化的成因分析'>5.4.2 树轮δ¹³C随方位变化的成因分析
• 5.5 本章小结
• 13C方位变化的气候意义'>第六章 树轮δ¹³C方位变化的气候意义
• 6.1 材料及方法
• 13C序列与气候要素的相关分析及重建'>6.2 树轮CF-1各方位Δδ¹³C序列与气候要素的相关分析及重建
• 6.2.1 CF-1与温度的相关分析及重建
• 6.2.2 与降水的相关分析及重建
• 13C序列与气候要素的相关分析与重建'>6.3 CF-3树轮Δδ¹³C序列与气候要素的相关分析与重建
• 6.3.1 与气温的相关分析与重建
• 6.3.2 CF-3与降水的相关分析与重建
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与讨论
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 主要创新点
• 7.3 存在问题与展望
• 参考文献
• 附表
• 在读期间发表的主要论文
• 致谢