黑河是中国第二大内陆河，发源于祁连山，流经青海、甘肃、内蒙古三省(自治区)，通过莺落峡和正义峡两个主要水文站，被划分为上、中、下游。黑河滋润着位于沙漠边缘的两大块绿洲——甘肃的张掖市和内蒙古阿拉善盟额济纳旗，然而近年来，林草退化，径流减少，河道断流，地下水水位下降等一系列问题的出现，使得黑河流域生态环境急剧恶化，其中尤以黑河下游额济纳旗地区最为严重。　　 因此，认识黑河流域过去气候环境和水文环境的历史演变规律，进而采取科学有效的措施遏止这种气候及生态环境的继续恶化，为未来开展有效的水资源统筹规划与管理提供参考，建立经济、社会与生态环境、气候环境的可持续发展模式，是当前干旱区资源与环境研究的重要课题。　　 本文通过分析采自黑河源头祁连山地区的祁连圆柏(Sabina przewalskii)树木年轮资料，以及采自黑河下游额济纳旗地区的胡杨(Populus euphratica Oliv)树木年轮资料，综合分析了黑河流域不同水文指标的变化历史，并首次在国内将胡杨树轮样本应用于地下水水位研究，初步取得以下结论：　　 1.通过分析采自黑河上游祁连山的祁连圆柏树轮样本，建立了该地近500年长的祁连圆柏树轮宽度年表，通过分析采自黑河下游额济纳旗地区的胡杨树轮样本，建立了该地200多年长的胡杨树轮宽度年表。　　 2.通过将祁连山地区祁连圆柏树轮宽度年表与祁连山气象站的气象资料进行响应分析，发现树木生长与该地上年7月至当年6月的降雨总量显著相关，相关系数达0.69(p<0.0001)，表明降雨量为该地树木生长的主要限制因子。并在此基础上设计转换方程，重建了黑河源头祁连山地区近500年来上年7月至当年6月的降雨量变化历史，重建方程的解释方差高达53％(调整自由度后为52％，n=43，r=0.73，F=45.97，p<0.0001)。上年7月至当年6月的降雨总量与当年1-12月降雨总量之间的相关系数为r=0.69(p<0.0001)，进行5年滑动平均后，相关系数提高到r=0.89(p<0.0001)，表明研究区上年7月至当年6月的降雨量可以用来代表年降雨量的变化。这也使得重建的1533年以来上年7月至当年6月的降雨量可用来代表近500年来黑河上游地区年降雨量的变化趋势。　　 3.通过将祁连山地区祁连圆柏树轮宽度年表与黑河上、中游分界点莺落峡水文站的月平均径流资料进行响应分析，发现树轮年表与莺落峡1-6月平均径流显著相关，相关系数达到0.62(p<0.0001)。并在此基础上设计转换方程，重建了黑河中游地区近500年来1-6月的入境径流变化历史。重建方程的解释方差达38％(调整自由度后为37％，n=57，r=0.62，F=33.83，p<0.0001)。同时，黑河源头祁连山树木生长与降雨量之间的显著相关关系，以及祁连山1-6月降雨量与莺落峡1-6月平均径流之间的显著相关关系(相关系数为0.69，p<0.0001)，说明黑河源头祁连山树木年轮年表与黑河莺落峡1-6月平均径流的显著相关是建立在树木生长对降雨量的敏感响应基础上的，保证了用祁连山地区树轮年表重建莺落峡1-6月平均径流的合理性。　　 4.通过将额济纳旗地区胡杨树轮宽度年表与额济纳旗气象站的气象资料以及地下水水位资料进行响应分析，发现树轮年表与额济纳地区冬季及全年的地下水水位显著相关，相关系数分别为-0.81(p<0.01)和-0.72(p<0.05)，表明地下水水位为该地胡杨生长的主要限制因子。并且在此基础上，设计转换方程，重建了额济纳地区过去232年来冬季及全年地下水水位变化历史，其中冬季地下水水位重建方程的解释方差达76％(调整自由度后为70％，n=11，r=0.87，F=12.88，p<0.003)，全年地下水水位重建方程的解释方差为73％(调整自由度后为66％，n=11，r=0.85，F=10.73，p<0.005)，进一步表明额济纳地区胡杨的生长对冬季地下水水位变化的响应更加敏感。　　 5.将重建的近500年来黑河上游祁连山地区的降雨量与黑河中游的入境径流分别进行11年滑动平均，对比发现重建的降雨量与径流在变化趋势上具有很高的一致性，进一步表明黑河源头祁连山地区降雨量的大小直接影响黑河径流的大小。并且在对降雨，径流和地下水水位进行时段划分后，发现他们具有很高的一致性，尤其是对20世纪20年代中国大范围的干旱事件均有明显的响应。　　 6.通过对重建的黑河源头地区降雨，中游地区入境径流以及下游地区地下水水位累积距平的趋势对比，表明三者之间有很强的一致性，说明黑河源头祁连山地区的降雨量影响黑河中游地区的入境径流，而中游的入境径流又会影响下游的入境径流，并从而影响下游的地下水水位。　　 7.功率谱分析表明，研究区黑河上游祁连山地区的降雨量变化存在6.12a，6a，5.89a，3.59a，2.31a，2.25a的周期，其中准6年的周期可能是与ENSO的2-7年的准周期有关。重建的莺落峡1-6月平均径流存在158a，105.33a，79a，63.2a，52.67a，45.14a，2.32a，2.31a，2，29a的周期，79年的周期信号则是对公认的称为Gleissberg周期(约80a)的太阳活动变化的响应；105.23和158年的低频变化周期也与树轮放射性碳同位素，树轮宽度和泥炭氧同位素所捕获的太阳活动的周期变化非常吻合。上述周期中所有2年左右准周期均与“准两年振荡(QBO)”有关。