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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 22 期摇 摇 2011 年 11 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
叶冠尺度野鸭湖湿地植物群落含水量的高光谱估算模型 林摇 川,宫兆宁,赵文吉 (6645)……………………
中国水稻潜在分布及其气候特征 段居琦,周广胜 (6659)…………………………………………………………
大豆异黄酮浸种对盐胁迫大豆幼苗的生理效应 武玉妹,周摇 强, 於丙军 (6669)……………………………
黑河中游荒漠绿洲过渡带多枝柽柳对地下水位变化的生理生态响应与适应
张摇 佩,袁国富,庄摇 伟,等 (6677)
……………………………………
……………………………………………………………………………
高寒退化草地甘肃臭草种群分布格局及其对土壤水分的响应 赵成章,高福元,石福习,等 (6688)……………
基于生态足迹思想的皂市水利枢纽工程生态补偿标准研究 肖建红,陈绍金,于庆东,等 (6696)………………
基于 MODIS黄河三角洲湿地 NPP与 NDVI相关性的时空变化特征 蒋蕊竹,李秀启,朱永安,等 (6708)……
高分辨率影像支持的群落尺度沼泽湿地分类制图 李摇 娜,周德民,赵魁义 (6717)……………………………
土壤食细菌线虫对拟南芥根系生长的影响及机理 成艳红,陈小云,刘满强,等 (6727)…………………………
基于网络 K函数的西双版纳人工林空间格局及动态 杨珏婕,刘世梁,赵清贺,等 (6734)……………………
树轮灰度与树轮密度的对比分析及其对气候要素的响应 张同文,袁玉江,喻树龙,等 (6743)…………………
冀北山地阴坡优势树种的树体分维结构 田摇 超,刘摇 阳,杨新兵,等 (6753)……………………………………
帽峰山常绿阔叶林辐射通量特征 陈摇 进,陈步峰,潘勇军,等 (6766)……………………………………………
不同类型拌种剂对花生及其根际微生物的影响 刘登望,周摇 山,刘升锐,等 (6777)……………………………
一种自优化 RBF神经网络的叶绿素 a浓度时序预测模型 仝玉华,周洪亮,黄浙丰,等 (6788)………………
不同种源麻栎种子和苗木性状地理变异趋势面分析 刘志龙,虞木奎,马摇 跃,等 (6796)………………………
黄土丘陵区植物叶片与细根功能性状关系及其变化 施摇 宇,温仲明,龚时慧 (6805)…………………………
干旱区五种木本植物枝叶水分状况与其抗旱性能 谭永芹,柏新富,朱建军,等 (6815)…………………………
火灾对马尾松林地土壤特性的影响 薛摇 立,陈红跃,杨振意,等 (6824)…………………………………………
江苏省太湖流域产业结构的水环境污染效应 王摇 磊,张摇 磊,段学军,等 (6832)………………………………
高温对两种卡帕藻的酶活性、色素含量与叶绿素荧光的影响 赵素芬,何培民 (6845)…………………………
江苏省典型干旱过程特征 包云轩,孟翠丽,申双和,等 (6853)……………………………………………………
黄土高原半干旱草地地表能量通量及闭合率 岳摇 平,张摇 强,杨金虎,等 (6866)………………………………
光质对烟叶光合特性、类胡萝卜素和表面提取物含量的影响 陈摇 伟,蒋摇 卫,邱雪柏,等 (6877)……………
铜陵铜尾矿废弃地生物土壤结皮中的蓝藻多样性 刘摇 梅,赵秀侠,詹摇 婧,等 (6886)…………………………
圈养马麝刻板行为表达频次及影响因素 孟秀祥,贡保草,薛达元,等 (6896)……………………………………
田湾核电站海域浮游动物生态特征 吴建新,阎斌伦,冯志华,等 (6902)…………………………………………
马鞍列岛多种生境中鱼类群聚的昼夜变化 汪振华,王摇 凯,章守宇 (6912)……………………………………
基于认知水平的非使用价值支付动机研究 钟满秀,许丽忠,杨摇 净 (6926)……………………………………
综述
植物盐胁迫应答蛋白质组学分析 张摇 恒,郑宝江,宋保华,等 (6936)……………………………………………
沉积物氮形态与测定方法研究进展 刘摇 波,周摇 锋,王国祥,等 (6947)…………………………………………
野生鸟类传染性疾病研究进展 刘冬平,肖文发,陆摇 军,等 (6959)………………………………………………
鱼类通过鱼道内水流速度障碍能力的评估方法 石小涛,陈求稳,黄应平,等 (6967)……………………………
专论
IPBES的建立、前景及应对策略 吴摇 军,徐海根,丁摇 晖 (6973)…………………………………………………
研究简报
柠条人工林幼林与成林细根动态比较研究 陈建文,王孟本,史建伟 (6978)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*344*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄11
封面图说: 滩涂芦苇及野鸭群———中国的海岸湿地,尤其是长江入海口以北的海岸线,多为泥质性海滩,地势宽阔低洼,动植物
资源丰富,生态类型独特,为迁徙的鸟提供了丰富的食物和休息、庇护的良好环境,成为东北亚内陆和环西太平洋鸟
类迁徙的重要中转站和越冬、繁殖地。 一到迁徙季节,成千上万的各种鸟类飞临这里,尤其是雁鸭类数量庞大,十分
壮观。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 22 期
2011 年 11 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 22
Nov. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金(40975056,41071072);科技部公益性行业(气象)科研专项(GYHY200806011);科技部科技基础性工作专项
(2007FY220200);中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(IDM200801);国家自然科学重大基金(40890051);中国科学院寒旱所冰冻圈科
学国家重点实验室开放基金项目(C2010003);新疆气象局科学技术研究与应用技术开发项目(C2010002);中国沙漠气象科学研究基金
(Sqj2009010);新疆自治区重点实验室开放课题(TRE201001;TRE201003)
收稿日期:2011鄄03鄄28; 摇 摇 修订日期:2011鄄09鄄01
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: yuanyuj5502@ sina. com
张同文,袁玉江,喻树龙,魏文寿,尚华明,张瑞波,陈峰,范子昂. 树轮灰度与树轮密度的对比分析及其对气候要素的响应. 生态学报,2011,31
(22):6743鄄6752.
Zhang T W, Yuan Y J, Yu S L, Wei W S, Shang H M, Zhang R B, Chen F, Fan Z A. Contrastive analysis and climatic response of tree鄄ring gray values
and tree鄄ring densities. Acta Ecologica Sinica,2011,31(22):6743鄄6752.
树轮灰度与树轮密度的对比分析及其
对气候要素的响应
张同文,袁玉江*,喻树龙,魏文寿,尚华明,张瑞波,陈摇 峰,范子昂
(中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所,树木年轮理化研究重点开放实验室,新疆树木年轮生态实验室,乌鲁木齐摇 830002)
摘要:通过对比新疆巩乃斯地区艾肯达坂采样点雪岭云杉 5 种树轮灰度年表与其对应 4 种密度年表的特征参数、年表曲线及其
在全频域、高频域及低频域上的相关系数,发现早材平均灰度和晚材平均灰度的变化能够较好的反映早材平均密度和晚材平均
密度的变化,而年轮最大灰度和年轮最小灰度的变化对年轮最小密度和年轮最大密度的变化则反映较差。 与这一地区气象资
料的相关分析结果表明,当年 5 月至 8 月平均最高气温与年轮平均灰度年表的相关性最好且具有明确的树木生理学意义,最高
单相关系数为-0. 542(P<0. 0001,n=51)。 证明了树轮灰度在历史时期气候变化研究中的应用潜力,同时也为将来在这一地区
开展利用树轮灰度重建历史时期气候变化打下了基础。
关键词:巩乃斯;雪岭云杉;树轮灰度;树轮密度;气候响应
Contrastive analysis and climatic response of tree鄄ring gray values and
tree鄄ring densities
ZHANG Tongwen, YUAN Yujiang*, YU Shulong, WEI Wenshou, SHANG Huaming, ZHANG Ruibo, CHEN
Feng, FAN Zi忆ang
Key Laboratory of Tree鄄ring Physical and Chemical Research of China Meteorological Administration, Xinjiang Laboratory of Tree Ring Ecology, Institute of
Desert Meteorology, China Meteorological Administration, Urumqi 830002, China
Abstract: Dendroclimatology is one of the most important methods for examining past global climate change. Tree鄄ring data
have been used widely as important archives in paleoclimatic research because of their precise dating, annual resolution,
and high correlations characteristics with instrumental meteorological data. In recent years, new techniques, such as X鄄ray
densitometry to measure wood density have been used in dendroclimatologic research to show the relationship with the
variation of wood density and climate change. However, few laboratories have X鄄ray densitometry instrumentation, and few
dendrochronologists can use such systems, due to high costs and complexity. Tree鄄ring gray values can be obtained through
a tree鄄ring image analysis system (WINDENDROTM 2005), which includes a high resolution scanner, a PC computer and a
software program. Variation in tree鄄ring gray values may be regarded as an approximation of variation in tree鄄ring density.
So far there are a few studies that rely on the data of tree鄄ring gray values. However, studies to correlate tree鄄ring gray
values with tree鄄ring densities in the same sampling site have not been conducted. Thus, it is important to determine
accurate correlations between these measurements, and to verify the potential of tree鄄ring gray values in dendroclimatology.
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Healthy spruce (Picea schrenkiana) trees grow in sparse ground vegetation. P. schrenkiana with little or no apparent
evidence of human or other disturbances were selected for sampling. Two thin cores (5. 15 mm diameter) and one thick
core (12. 00 mm diameter) were extracted from each tree in different directions for cross鄄dating. A total of 62 thin cores
and 31 thick cores from 31 spruce trees were collected from AKS sampling site (2420 2482 m asl, 43毅12忆12. 8义 N and
84毅47忆47. 7义 E) in May 2009, which is located in a mountainous area of the Aikendaban region.
All of tree鄄ring samples were dried, mounted, surfaced and cross鄄dated following standard dendrochronological
procedures. Based on chronological statistics, chronological curves and correlations in the all鄄frequency, high鄄frequency
and low鄄frequency domain among five kinds of tree鄄ring gray value chronologies (TRG, TEG, TLG, MXG and MIG) and
four kinds of tree鄄ring density chronologies (TED, TLD, MXD and MID), results show that the variation of earlywood
average gray values and latewood average gray values can reflect well the variation of earlywood average densities and
latewood average densities and the negative correlation between them is significant. However, the variation of tree鄄ring
maximum gray values and tree鄄ring minimum gray values do not correlate well with variation of tree鄄ring minimum densities
and tree鄄ring maximum densities.
In addition, meteorological data were used from Bayinbuluke station, which is closet to the sampling site. Correlation
function analysis was applied to investigate the relationship between tree鄄ring gray values and tree鄄ring densities and climate
during the calibrated period (1958—2008). Correlation results between the tree鄄ring gray value chronologies and tree鄄ring
density chronologies and mean monthly temperatures, mean monthly highest temperatures, mean monthly lowest
temperatures and mean monthly precipitations from Bayinbuluke station from previous October to current September
(1958—2008). The results showed that the tree鄄ring gray value chronologies were negatively correlated with the three kinds
of temperature. Moreover, the tree鄄ring density chronologies were positively correlated with the three kinds of temperature.
In addition, the relationships between the chronologies ( tree鄄ring gray values and the tree鄄ring densities) and precipitation
were weak. After combinations, the higher correlation coefficient between one kind of tree鄄ring gray value chronologies
(TRGt) and the mean monthly highest temperatures was found for the period from May to August ( r= -0. 542, P<0. 0001,
N=51).
Our results provide basic information for reconstructing climatic variations in the past based on tree-ring gray values,
and confirm the potential for the use of tree-ring gray values in the study of dendroclimatology.
Key Words: Gongnaisi; Picea schrenkiana; tree鄄ring gray values; tree鄄ring densities; climatic response
树木年轮资料以其定年准确、连续性强、分辨率高、重建精度好以及地域分布广等特点,成为获取历史时
期气候变化信息的重要手段之一[1鄄8]。 随着科学技术的发展和树木年轮研究的不断深入,Polge 创立了利用 X
射线测量树轮密度的方法[9]。 国内外研究人员通过分析利用这种方法获取的树轮密度数据,取得了许多研
究成果[10鄄15]。 但是,因为树轮密度分析系统的高昂造价和复杂性[16],世界上仅有少数的实验室和研究人员能
够使用此系统进行树轮密度研究。 而用普通扫描仪、计算机及树轮图像分析软件组成的树轮图像分析系统可
以通过一次性扫描树轮样本,便捷地获得多种树轮宽度和灰度数据[17]。 其中基于树轮灰度图像中像素点反
射光强度生成的树轮灰度则被认为能够近似反映树轮密度的变化[17鄄18],在研究中得到应用。
刘洪滨等在国内首先对树轮图像分析方法在历史时期气候变化研究中应用的可行性进行了探讨。 结果
发现树轮灰度和树轮宽度存在着不同的年变化,并且树轮灰度年表与某些气候要素的关系更为显著[19]。 谢
昆青等从图像学的角度阐述了树轮灰度的生成原理及其与树轮密度间的关系,并且通过对比同一个树芯样本
灰度、密度、宽度的分析结果,证明了树轮图像分析方法应用在树木年轮气候学分析中的良好前景[20]。 何海、
张同文等则基于 WinDENDRO树轮图像分析系统的使用经验,探讨了采集树轮灰度资料的具体步骤和注意细
节[21鄄22]。 到目前为止,研究人员已经利用树轮灰度数据开展了一些历史气候重建的研究[23鄄25],但有关树轮灰
4476 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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度和树轮密度的对比研究却开展很少[19鄄20,26]。 特别是对于同一个采样点多种树轮灰度数据与其对应树轮密
度数据的对比研究,还尚未开展。 因此,树轮灰度与其对应树轮密度有怎样的相关关系? 树轮灰度变化能否
反映或者是在什么程度上反映树轮密度变化? 与树轮密度相比,树轮灰度对气候要素的响应有何特点? 以上
问题的解答对于树轮灰度数据在今后气候变化研究中的应用有着重要的科学意义。 另外,喻树龙、尚华明等
利用树轮宽度和密度数据在新疆巩乃斯地区已经进行了一些树木年轮研究工作[27鄄29]。 这些前期工作为本研
究的顺利开展打下了基础。
本文通过对比年表的特征参数、曲线、相关分析结果及对气候要素的响应,试图进一步揭示同一个采样点
多种树轮灰度年表与其对应树轮密度年表的关系,并证实树轮灰度在气候变化研究中的应用潜力。
5km
河
采样点
气象站
河流
积雪
山体
公路
河 斯 乃 巩 AKS
都
开
巴音布鲁克气象站
图 1摇 采样点及附近气象站位置
Fig. 1摇 Locations of sampling site and meteorological station nearby
1摇 资料与方法
天山山脉在中部向西分成南北两支,即呈向西敞开
的喇叭形状。 这种地形有利于接纳来自西风带的暖湿
气流贯穿整个伊犁河谷地区。 巩乃斯是伊犁河支流巩
乃斯河的发源地,位于这个喇叭口地形的尾部,是开展
气候变化研究的敏感区之一。 巩乃斯地处高寒山区,属
大陆高寒山地气候类型,冬季漫长寒冷多雪,夏季较短
雨量充沛,多东南风,属于新疆降水最多的区域之一。
采样点位于巩乃斯东部的艾肯达坂(简称 AKS),
采集时间在 2009 年 5 月 15 日,位置为 43毅12忆12. 8义N,
84毅47忆47. 7义E,海拔在 2 420—2 482 m,坡向为WS,坡度
在 5—20毅,具体位置见图 1。 采样区域的土壤层较厚,
以黑钙土为主,树木郁闭度 0. 2—0. 5。 为保证树芯样
本所含气候信息的一致性,所采集树木的垂直高度差被
控制在约 60 m。 采集样本时,严格选择了树木生长的
立地条件,避开了那些可能受到各种干扰以及发生病虫害的树木。 此次研究所采集的树种为边材和心材颜色
无明显差异的雪岭云杉(Picea schrenkiana)。 关于边材和心材颜色差异明显的树种,以后再作进一步讨论。
每株样树采集 2 个细树芯样本(生长锥口径为 5. 15 mm)和 1 个粗树芯样本(生长锥口径为 12 mm),共采集了
31 株样树,62 个细树芯样本(用于采集树轮灰度数据)和 31 个粗树芯样本(用于采集树轮密度数据)。
按照树木年轮分析的基本流程[30],对取自 AKS 采样点的细树芯样本进行干燥、固定、打磨,并在显微镜
下目测定年及标记。 先使用 Epson 扫描仪将细树芯样本数字化,分辨率为 1 600 dpi。 再使用精度为 0. 001
mm的 WINDENDROTM2005 年树轮图像分析系统(http: / / www. regentinstruments. com / )测定所获取的树轮灰
度图像,确定树轮早、晚材发生转换的界限为最大灰度值与最小灰度值差值的 1 / 2 处,最终获得 62 个细树芯
样本的年轮宽度、早材宽度、晚材宽度,共 3 种树轮宽度数据,及年轮平均灰度(TRG)、早材平均灰度(TEG)、
晚材平均灰度(TLG)、年轮最大灰度(MXG)、年轮最小灰度(MIG),共 5 种树轮灰度数据[22]。
将 AKS采样点的粗树芯样本进行脱糖脱脂、切段、固定后,按其木质细胞横切面的角度切成约 1 mm左右
的薄片。 再用 X射线透射树轮薄片,将其影像呈现在胶片上,即完成树轮密度向光学强度的转化。 最后,用
Dendro 2003 密度测量仪量测胶片上树轮影像,确定树轮早、晚材发生转换的界限为最大密度值与最小密度值
差值的 1 / 2 处,最终获得 31 个粗树芯样本的年轮宽度、早材宽度、晚材宽度,共 3 种树轮宽度数据,及早材平
均密度(TED)、晚材平均密度(TLD)、年轮最大密度(MXD)、年轮最小密度(MID),共 4 种树轮密度数据[27]。
使用国际树木年轮数据库的 COFECHA交叉定年质量控制程序[31]对树轮图像分析系统生成的年轮宽度
数据进行交叉定年检验。 根据 COFECHA程序的运行结果和细树芯样本图像的情况,在剔除了与主序列不吻
合 9 条子序列和其它子序列的部分奇异值后,发现该采样点剩下的 53 个细树芯样本不存在缺轮。 因此,细树
5476摇 22 期 摇 摇 摇 张同文摇 等:树轮灰度与树轮密度的对比分析及其对气候要素的响应 摇
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芯样本的 5 种灰度数据在剔除以上相同的 9 条子序列后,便完成其交叉定年。 最后进入每种树轮灰度总年表
的子序列均有 53 个。
同样,依据树轮密度测量仪生成的全轮宽度数据交叉定年结果,粗树芯样本的 4 种密度数据在剔除了 5
条子序列和其它子序列的部分奇异值后,也完成了交叉定年。 最后进入每种树轮密度总年表的子序列均有
26 个。
使用国际树木年轮数据库的 ARSTAN树轮年表研制程序[32]对已完成交叉定年的树轮灰度和密度数据进
行树轮年表研制。
本文选择距离采样点最近且海拔也极为接近的巴音布鲁克气象站(43毅02忆N,84毅09忆E,海拔 2 458. 9 m)
1958—2008 AD共 51 a的降水量和气温观测资料进行树轮气候响应分析。 通过分析巴音布鲁克气象站多年
气象观测资料的年内变化情况(图 2),发现这一地区气候变化具有雨热同季的特点。 年内高温期和降水量均
集中在 6—8 月,并且这一时期的降水量占全年总量的 68. 09% 。
-40
-20
0
20
40
气温
Tem
perat
ure/℃
月平均气温
月平均最低气温
月平均最高气温
0
20
40
60
80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 4 5 6 7 8 9 101112
月份 Month月份 Month
降水
量
Preci
pitati
on/m
m
图 2摇 巴音布鲁克气象站多年气象资料年内分布图
Fig. 2摇 Meteorological data at Bayinbuluke station
本文通过对比年表的特征参数、曲线及相关系数,来探讨 AKS采样点雪岭云杉不同种类树轮灰度与其对
应树轮密度的相关性。 通过相关分析,找出树轮灰度年表与气象资料的最佳相关时段并阐述其树木生理学
意义。
2摇 结果与分析
使用 ARSTAN程序,统一采用步长为 128 a的样条函数对 5 种树轮灰度数据和 4 种树轮密度数据进行生
长趋势拟合。 最后研制出每种数据的 3 种树轮年表,即标准化年表、差值年表、自回归标准化年表。 本文的研
究仅使用标准化树轮年表。 表 1 列出了树轮灰度年表和树轮密度年表的基本统计量及公共区间(1827—2008
年)特征量。
从表 1 中可以看出,除 MIG外,其它树轮灰度年表的平均敏感度、标准差、信噪比、样本总体代表性、序列
平均相关、平均树间相关等值均与对应的树轮密度年表接近,而一阶自相关和第一主成分方差解释量仅略高
于树轮密度年表。 树轮灰度年表的峰度系数、偏度系数明显高于密度年表,则说明灰度数据偏离正态分布的
程度更大。
因为缺少年轮平均密度数据,所以仅对其余 4 组树轮灰度和密度年表(共 8 个年表)进行高低频信息分
解[33],然后分别在其全频域、高频域和低频域做相关分析。 结果表明(表 2),无论在全频域、高频域和低频域
上,TEG与 TED和 TLG与 TLD均表现出了极显著的相关性,特别是经过高低频信息分解后,除 TLG 与 TLD
在低频域的相关系数有小幅下降外,其余相关系数均有上升;MXG 与 MID 也仅在全频域上有较显著的相关
( r= -0. 13,P<0. 05,n=251),而在高频域和低频域上均没有表现出显著的相关;MIG 与 MXD 则不论在全频
域、高频域和低频域均没有呈现显著相关。 图 3 为这 4 组树轮灰度和密度年表(全频域)曲线的对比。 从图
中可以看出,TEG 与 TED、TLG 与 TLD 具有较为明显的反向变化趋势,MXG 与 MID 具有一定的反向变化趋
势,而 MIG与 MXD没有表现出反向变化趋势。
6476 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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表 1摇 树轮灰度年表和树轮密度年表的基本统计量及公共区间(1827—2008 年)特征量
Table 1摇 Statistics of tree鄄ring gray value chronologies and tree-ring density chronologies
统计量 Statistic TRG TEG TLG MXG MIG TED TLD MXD MID
平均指数 Mean 1. 00 1. 00 1. 00 1. 00 0. 99 0. 99 1. 00 1. 00 0. 99
中值 Median 1. 00 1. 00 1. 00 1. 00 1. 00 0. 99 1. 00 1. 00 0. 99
平均敏感度 Mean sensitivity 0. 03 0. 03 0. 06 0. 03 0. 07 0. 05 0. 04 0. 04 0. 08
标准差 Standard deviation 0. 05 0. 05 0. 09 0. 05 0. 10 0. 06 0. 04 0. 04 0. 08
峰度系数 Skewness -2. 30 0. 08 -2. 54 1. 92 -1. 09 0. 30 -0. 31 -0. 36 0. 25
偏度系数 Kurtosis 19. 77 12. 51 17. 23 17. 78 4. 43 4. 06 3. 36 3. 38 4. 09
一阶自相关 First鄄order autocorrelation 0. 33 0. 39 0. 49 0. 43 0. 48 0. 31 0. 27 0. 25 0. 32
序列平均相关
Mean correlation between all series 0. 15 0. 13 0. 13 0. 13 0. 22 0. 13 0. 16 0. 16 0. 12
平均树间相关
Mean correlation between trees 0. 15 0. 13 0. 13 0. 12 0. 22 0. 13 0. 16 0. 16 0. 12
平均树内相关
Mean correlation within a tree 0. 35 0. 32 0. 27 0. 31 0. 36
信噪比 Signal鄄to鄄noise ratio 3. 83 3. 19 3. 17 3. 06 6. 41 3. 06 3. 93 3. 92 2. 76
样本总体代表性
Expressed population signal 0. 79 0. 76 0. 76 0. 75 0. 87 0. 75 0. 80 0. 80 0. 73
第一主成分方差解释量
Variance in first eigenvector 19. 28% 17. 36% 17. 59% 17. 52% 26. 28% 10. 20% 11. 70% 15. 50% 10. 80%
SSS>0. 80 的第 1 年(树数)
First year of SSS >0. 80 (number of trees) 1770(10) 1770(11) 1770(11) 1770(11) 1770(9) 1785(11) 1785(10) 1785(10) 1785(11)
表 2摇 4 组树轮灰度和密度年表在全频、高频和低频域的互相关系数
Table 2 摇 Correlations among four couples of tree鄄ring gray value chronologies and tree鄄ring density chronologies in the all鄄frequency, high鄄
frequency and low鄄 frequency domain
TEG和 TED TLG和 TLD MXG和 MID MIG和 MXD
全频域 All鄄frequency r -0. 57 -0. 57 -0. 13 -0. 03
p 0. 0001 0. 0001 0. 04 0. 70
n 251 251 251 251
高频域 High鄄frequency r -0. 66 -0. 61 -0. 07 -0. 12
p 0. 0001 0. 0001 0. 31 0. 07
n 239 239 239 239
低频域 Low鄄frequency r -0. 61 -0. 55 -0. 1 -0. 08
p 0. 0001 0. 0001 0. 13 0. 25
n 239 239 239 239
以上研究表明,在该研究区域,不同种类树轮灰度反映其对应树轮密度变化的能力是有差别的。 早材平
均灰度和晚材平均灰度能够较好的反映其对应种类树轮密度的变化,而年轮最大灰度和年轮最小灰度则对其
对应种类树轮密度变化的反映较差。 这种年轮灰度极值与其密度极值没有显著相关的结果,究竟是一种局地
情况,还是有其它原因,则还有待进一步研究证实。
将巴音布鲁克气象站 1958—2008 年 AD的逐月降水量和 3 种气温资料按照上年 10 月至当年 9 月的顺序
排列组合后,与 AKS采样点 5 种树轮灰度数据和 4 种树轮密度数据的标准化年表进行单相关普查(图 4,图
5)。 结果表明,树轮灰度和树轮密度与上年 10 月至当年 9 月的降水量资料相关较乱,且相关水平较低。 而树
轮灰度与此时段 3 种气温资料总体上呈负相关(个别月份除外),且与月最高气温的相关最为显著。 这和树
轮密度与此时段 3 种气温资料所表现出的正相关相对应。
表 3摇 树轮灰度年表和树轮密度年表与巴音布鲁克气象站当年 5 月至 8 月气象资料的相关系数
7476摇 22 期 摇 摇 摇 张同文摇 等:树轮灰度与树轮密度的对比分析及其对气候要素的响应 摇
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树轮
年表
指数
Tree
-ring
chro
nolog
ies in
dex
年份 Year1750 1775 1800 1825 1850 1875 1900 1925 1950 1975 2000 2025
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.41.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.41.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.41.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
TEG和TED
TLG和TLD
MXG和MID
MIG和MXD
图 3摇 树轮灰度年表(虚线)和树轮密度年表(实线)的对比
Fig. 3摇 Comparison between tree鄄ring gray value chronologies (dashed line) and tree鄄ring density chronologies (solid line)
Table 3摇 Correlations of tree鄄ring gray value chronologies and tree鄄ring density chronologies with meteorological data from current May to
August at Bayinbuluke station
5—8 月
From May to August
降水量
Precipitation
月平均气温
Mean monthly
temperature
月平均最低气温
Mean monthly
lowest temperature
月平均最高气温
Mean monthly highest
temperature
TEGt -0. 001 -0. 434** -0. 289* -0. 539**
TEGt+1 -0. 059 -0. 268 -0. 204 -0. 317*
TEGt+2 -0. 155 -0. 300* -0. 259 -0. 253
TEDt -0. 134 0. 337* 0. 234 0. 450**
TEDt+1 -0. 142 0. 283* 0. 163 0. 304*
TEDt+2 0. 089 0. 437** 0. 410** 0. 297*
TLGt -0. 071 -0. 374** -0. 203 -0. 467**
TLGt+1 -0. 202 -0. 127 -0. 159 -0. 171
TLGt+2 -0. 154 -0. 167 -0. 120 -0. 193
TLDt -0. 249 0. 347* 0. 116 0. 501**
TLDt+1 0. 014 0. 177 0. 148 0. 176
TLDt+2 -0. 052 0. 152 0. 077 0. 189
MXGt 0. 042 -0. 399** -0. 267 -0. 502**
MXGt+1 -0. 017 -0. 285* -0. 190 -0. 336*
MXGt+2 -0. 118 -0. 315* -0. 253 -0. 282*
8476 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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摇 摇 续表
5—8 月
From May to August
降水量
Precipitation
月平均气温
Mean monthly
temperature
月平均最低气温
Mean monthly
lowest temperature
月平均最高气温
Mean monthly highest
temperature
MXDt 0. 025 0. 227 0. 199 0. 304*
MXDt+1 -0. 170 0. 182 0. 107 0. 209
MXDt+2 -0. 017 0. 307* 0. 331* 0. 212
MIGt -0. 074 -0. 347* -0. 167 -0. 443**
MIGt+1 -0. 206 -0. 082 -0. 126 -0. 125
MIGt+2 -0. 164 -0. 114 -0. 066 -0. 149
MIDt -0. 187 0. 389** 0. 175 0. 526**
MIDt+1 0. 087 0. 222 0. 233 0. 212
MIDt+2 -0. 033 0. 167 0. 095 0. 209
TRGt -0. 004 -0. 428** -0. 259 -0. 542**
TRGt+1 -0. 057 -0. 209 -0. 169 -0. 266
TRGt+2 -0. 167 -0. 274 -0. 230 -0. 239
摇 摇 t、t+1、t+2 分别代表当年、滞后 1a(次年)、滞后 2a(再次年)的树轮年表; **代表相关系数超过 99%的显著性水平;*代表相关系数超过
95%的置信水平
相关
系数
Corr
elatio
n
月份 Month10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0.50.40.30.20.10
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
0.50.40.30.20.10
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
0.50.40.30.20.10
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
0.50.40.30.20.10
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
TRG TEG TLG MXG MIG
降水量 月平均气温
月平均最低气温 月平均最高气温
图 4摇 树轮灰度年表与气象资料的相关
Fig. 4摇 Correlations of tree鄄ring gray value chronologies with meteorological data
虚线代表相关系数达到 99%的置信水平
为了找出年表与当地气象资料最高的相关系数,在考虑了树轮生长对气候响应滞后效应的前提下,通过
将巴音布鲁克气象站当年 1 月至翌年 12 月所有顺序组合的降水量和 3 种气温资料与 AKS采样点 5 种树轮灰
度数据和 4 种树轮密度数据的标准化年表进行单相关普查并剔除没有树木生理学意义的相关后,发现巴音布
9476摇 22 期 摇 摇 摇 张同文摇 等:树轮灰度与树轮密度的对比分析及其对气候要素的响应 摇
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TLD MXD MIDTED
月份 Month
相关
系数
Corr
elatio
n
0.50.40.30.20.10
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
0.50.40.30.20.10
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
0.50.40.30.20.10
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
0.50.40.30.20.10
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 987654321121110
降水量 月平均气温
月平均最低气温 月平均最高气温
图 5摇 树轮树轮密度年表与气象资料的相关
Fig. 5摇 Correlations of tree鄄ring density chronologies with meteorological data
虚线代表相关系数达到 99%的置信水平
鲁克气象站当年 5 月至 8 月的月平均最高气温(共 4 个月)与 AKS 采样点 5 种树轮灰度年表相关较好,且均
表现为显著负相关;而与 AKS采样点 4 种树轮密度年表均表现为显著正相关(表 3)。 其中,当年 5 月至 8 月
的月平均最高气温与 TRGt年表序列的相关性最好,最高单相关系数为-0. 542(P<0. 0001,n=51)。
当年 5 月至 8 月涵盖了当地雪岭云杉在当年的早期和中后期生长阶段。 巩乃斯地区降水量丰富,当年 5
月至 8 月的累积降水量占到全年降水量的 78. 11% (210. 63 mm),所以这一时期的降水对该地区树木生长影
响不显著(图 4,图 5,表 3)。 而巩乃斯地区海拔较高,研究区域气温普遍较低,特别是当年 5 月至 8 月的平均
最高气温也仅为 16. 3益。 当生长季出现较高的气温,将有助于树木的光合作用,从而有利于树木细胞的分裂
及细胞壁的加厚,并为后期生长阶段积累养分。 这将导致该年树轮整体上形成较高的密度,即对应较低的年
轮平均灰度值。 所以这一时期的平均最高气温对树轮密度的积累具有重要作用。 这与陈津等在新疆伊犁地
区[34]、吴普等在川西高原[35]、陈峰等在新疆塔城地区[36]的研究结果有一定相似。 由此可见,AKS 采样点雪
岭云杉年轮平均灰度对这一地区 5 月至 8 月平均最高气温的响应是具有树木生理学意义的。
以上研究结果证明,树轮灰度与树轮密度呈反相关,并对气候要素有较好的响应,因而可以用于历史时期
气候变化研究。 同时,年轮平均灰度年表与巩乃斯地区当年 5 月至 8 月平均最高气温所表现出的高相关,也
将为日后利用树轮灰度重建这一地区历史时期气候变化打下基础。
3摇 结论
在巩乃斯地区,雪岭云杉的不同种类树轮灰度反映其对应树轮密度变化的能力是有差别的。 早材平均灰
度和晚材平均灰度能够较好的反映其对应种类树轮密度的变化,而年轮最大灰度和年轮最小灰度则对其对应
0576 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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种类树轮密度变化的反映较差。 然而,AKS采样点雪岭云杉年轮平均灰度年表与巩乃斯地区当年 5 月至 8 月
平均最高气温呈显著负相关,相关系数为-0. 542,显示出树轮灰度在历史时期气候变化研究中的应用潜力,
为将来利用树轮灰度重建气候变化长序列的可行性提供了有效的信息。
致谢:野外采样工作中得到了巴州林业局陈琴科长及巩乃斯林场的张冰江和张贵生的支持和帮助,特此致谢。
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2576 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 22 November,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Hyperspectral estimation models for plant community water content at both leaf and canopy levels in Wild Duck Lake wetland
LIN Chuan, GONG Zhaoning, ZHAO Wenji (6645)
………
………………………………………………………………………………
Potential distribution of rice in china and its climate characteristics DUAN Juqi,ZHOU Guangsheng (6659)…………………………
Effects of seed soaking with soybean isoflavones on soybean seedlings under salt stress
WU Yumei, ZHOU Qiang, YU Bingjun (6669)
………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Ecophysiological responses and adaptation of Tamarix ramosissima to changes in groundwater depth in the Heihe river basin
ZHANG Pei, YUAN Guofu, ZHUANG Wei, et al (6677)
…………
…………………………………………………………………………
Melica przewalskyi population spatial pattern and response to soil moisture in degraded alpine grassland
ZHAO Chengzhang,GAO Fuyuan,SHI Fuxi,et al (6688)
………………………………
……………………………………………………………………………
A study on ecological compensation standard for Zaoshi Water Conservancy Project based on the idea of ecological footprint
XIAO Jianhong, CHEN Shaojin, YU Qingdong, et al (6696)
…………
………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal variation of NPP and NDVI correlation in wetland of Yellow River Delta based on MODIS data
JIANG Ruizhu, LI Xiuqi, ZHU Yongan, et al (6708)
……………………
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Marshclassification mapping at a community scale using high鄄resolution imagery LI Na, ZHOU Demin, ZHAO Kuiyi (6717)………
The impact of bacterial鄄feeding nematodes on root growth of Arabidopsis thaliana L. and the possible mechanisms
CHENG Yanhong, CHEN Xiaoyun, LIU Manqiang, et al (6727)
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Spatial and dynamic analysis of plantations in Xishuangbanna using network K鄄function
YANG Juejie,LIU Shiliang,ZHAO Qinghe,et al (6734)
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Contrastive analysis and climatic response of tree鄄ring gray values and tree鄄ring densities
ZHANG Tongwen, YUAN Yujiang, YU Shulong, et al (6743)
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Fractal structure of dominant tree species in north鄄facing slope of mountain of northern Hebei
TIAN Chao,LIU Yang,YANG Xinbing,et al (6753)
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Characteristics of radiation fluxes of an evergreen broad鄄leaved forest in Maofeng Mountain, Guangzhou, China
CHEN Jin, CHEN Bufeng, PAN Yongjun, et al (6766)
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Effects of seed鄄dressing agents on groundnut and rhizosphere microbes LIU Dengwang,ZHOU Shan,LIU Shengrui,et al (6777)……
Time series prediction of the concentration of chlorophyll鄄a based on RBF neural network with parameters self鄄optimizing
TONG Yuhua, ZHOU Hongliang,HUANG Zhefeng,et al (6788)
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A trend surface analysis of geographic variation in the triats of seeds and seedlings from different Quercus acutissima provenances
LIU Zhilong, YU Mukui, MA Yue, et al (6796)
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Comparisons of relationships between leaf and fine root traits in hilly area of the Loess Plateau, Yanhe River basin, Shaanxi
Province, China SHI Yu,WEN Zhongming,GONG Shihui (6805)…………………………………………………………………
An analysis on the water status in twigs and its relations to the drought resistance in Five woody plants living in arid zone
TAN Yongqin, BAI Xinfu, ZHU Jianjun, et al (6815)
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The effect of fire on soil properties in a Pinus massoniana stand XUE Li, CHEN Hongyue, YANG Zhenyi, et al (6824)……………
Water鄄environment effects of industry structure in Taihu Lake Basin in Jiangsu Province
WANG Lei, ZHANG Lei, DUAN Xuejun, et al (6832)
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Effect of high temperature on enzymic activity, pigment content and chlorophyll fluorescence of two Kappaphycus species
ZHAO Sufen, HE Peimin (6845)
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Analysis on characteristics of a typical drought event in Jiangsu Province
BAO Yunxuan, MENG Cuili, SHEN Shuanghe, et al (6853)
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Surface heat flux and energy budget for semi鄄arid grassland on the Loess Plateau
YUE Ping,ZHANG Qiang,YANG Jinhu,et al (6866)
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Effects of light quality on photosynthetic characteristics and on the carotenoid and cuticular extract content in tobacco leaves
CHEN Wei, JIANG Wei,QIU Xuebai,et al (6877)
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Cyanobacterial diversity in biological soil crusts on wastelands of copper mine tailings
LIU Mei, ZHAO Xiuxia, ZHAN Jing, et al (6886)
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Stereotypic behavior frequency and the influencing factors in captive Alpine musk deer (Moschus sifanicus)
MENG Xiuxiang, GONG Baocao, XUE Dayuan, et al (6896)
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Zooplankton ecology near the Tianwan Nuclear Power Station WU Jianxin, YAN Binlun, FENG Zhihua, et al (6902)………………
Diel variations of fish assemblages in multiple habitats of Ma忆an archipelago, Shengsi, China
WANG Zhenhua, WANG Kai, ZHANG Shouyu (6912)
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A novel cognitive鄄based approach to motivation for non鄄use value ZHONG Manxiu, XU Lizhong, YANG Jing (6926)………………
Review
Salt鄄responsive proteomics in plants ZHANG Heng, ZHENG Baojiang, SONG Baohua, et al (6936)…………………………………
Research progress on forms of nitrogen and determination in the sediments LIU Bo, ZHOU Feng, WANG Guoxiang, et al (6947)…
Review of research progress of infectious diseases in wild birds LIU Dongping, XIAO Wenfa, LU Jun, et al (6959)…………………
Review on the methods to quantify fish忆s ability to cross velocity barriers in fish passage
SHI Xiaotao, CHEN Qiuwen, HUANG Yingping, et al (6967)
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Monograph
Intergovernmental Science鄄Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services: foundation, prospect and response strategy
WU Jun, XU Haigen, DING Hui (6973)
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Scientific Note
A comparative study of the spatial鄄temporal patterns of fine roots between young and mature Caragana korshinskii plantations
CHEN Jianwen, WANG Mengben, SHI Jianwei (6978)
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2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 22 期摇 (2011 年 11 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 22摇 2011
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