黑河流域树轮同位素记录的长期水分利用效率和水分来源变化

树轮碳氢氧同位素记录研究在全球变化和气候重建方面具有重大意义。经过近三十年的不懈探索，证实了树轮同位素记录是可靠的全球变化信息的载体。但，我国在树轮同位素生态学、气候学研究方面仍很薄弱，需选择典型地区开展详尽工作。针对我国典型内陆河－黑河流域上游和下游不同的气候环境，依据树轮宽度记录和同位素记录，可刻画黑河流域气候的时空变化特征。通过年和季节分辨率的树轮碳同位素资料的获取，揭示流域内主要树种青海云杉和胡杨的历史时期长期水分利用效率变化趋势及其在黑河流域不同气候条件下的控制因子，为区域碳水循环提供科学依据。分析整个流域植物叶片和纤维素氢氧同位素的空间分布及其控制因子；进一步通过对树轮氧氢同位素时间序列变化分析来获取研究区长时间尺度的大气环流变化和树木对可吸收利用水源变化的响应，为合理利用、分配水资源提供基础数据。本研究可为明确我国西北半干旱区树碳氧氢同位素分馏机制提供依据。

黑河是我国西北干旱区第二大内陆河，其所滋养的中游和下游绿洲是西北干旱区的重要生态防线，也是丝绸之路所经重要区域，其水资源和生态问题是黑河流域社会经济发展的核心。在快速升温和极端气候灾害频发的背景下，从较长时间尺度了解黑河流域水资源变化及其对于森林的影响，成为区域可持续发展的重要科学基础。本项目整体上按照研究计划开展实施，主要采集黑河上游和下游代表性样点的优势树种（祁连圆柏和青海云杉）的树芯样本及生长季森林叶片样本，建立树轮宽度序列和稳定同位素序列，分析了黑河上游青海云杉和祁连圆柏树轮稳定碳氧同位素气候意义；同时，也探讨了黑河下游胡杨树轮稳定碳氧同位素反映的气候信息。通过黑河上游青海云杉树轮稳定氢同位素序列单芯和混合建立方法的分析，表明混合序列的树轮氢同位素与单芯平均得到的序列差异不大，明确了黑河下游胡杨树轮稳定氢同位素序列建立的方法。利用黑河上游祁连圆柏树轮稳定氧同位素序列重建了当地过去1000年以来湿度变化，并分析了祁连圆柏树轮稳定碳同位素序列在气候重建中反映温度信号的不稳定性研究。通过黑河上游青海云杉树轮稳定碳同位素反映的水分利用效率变化及其对于树木径向生长的影响，完成黑河下游胡杨林长期水分利用效率变化，并结合树轮稳定氧同位素和宽度序列分析了胡杨生长对于气候环境变化的生理响应。本项目新建树轮宽度序列18条，树轮稳定同位素序列7条，获取了大约1500个树轮稳定同位素数据。项目执行期间共发表学术论文22篇，其中SCI论文17篇，培养优秀研究生5名。