树木年轮汞记录：进展、问题和展望

汞作为生物毒性较强的金属元素之一,通过食物链富集进而威胁生态系统健康。汞在森林生态系统中的通量以及储量变化成为汞地球化学循环的重要影响因素。受汞监测记录的时空分布限制,对汞的时空分布变化认识尚不全面。分布广泛的树木是环境汞污染的有效生物监测器之一,能够利用树轮中的汞记录开展汞的时空分布变化研究。环境中的汞通过根系、叶片、树皮等组织吸收富集,最终在树木年轮中得以保存。因此,树轮能够重建污染历史并根据同位素比率反映地球化学循环特征。本文综述树木年轮汞浓度和汞同位素比率测量方法以及树轮汞浓度重建的应用,探讨树轮汞同位素记录在环境重建中以及森林生态系统汞的地球化学循环研究潜力,指出今后研究需要关注的问题。     

怎样理解树木的年轮

树木的年轮是一个比较熟悉的名词,但真正能全面正确地理解它的人却不多,尤其是学生在学习到这部分内容时,往往会产生片面或错误的理解。笔者在讲授树木的年轮这部分内容时,发现学生在上课提问,复习指导、作业、实验报告等教学环节上对年轮的片面或错误的理解主要有以下几种:①年轮线就是年轮,生长线就是生长轮。②生长线就是年轮线,生长轮就就是年轮。③生长线、年轮线、生长轮、年轮本质上都是一致的,只是不同说法而已。④树木横断面上的一圈圈轮纹就是年     

树木年轮火历史研究进展

树木年轮火灾学作为树木年轮学和林火生态学的一个重要交叉学科, 主要利用树轮火疤准确确定火灾发生年代, 从而研究过去和现在的火灾变化规律。树轮火灾学以其定年准确、分辨率高和时间久远等特点在森林火灾研究中具有极其重要的作用。该文对树木年轮火历史国内外 研究现状进行了简要评述, 国内树木年轮火历史研究尚处在起步阶段, 国外树木年轮火历史研究主要集中在以下几个方面:1) 火历史的时空格局特征, 主要包括林火发生的时间间隔、空间范围、强度、林火发生的时空关联、林火发生与立地条件的关系、林火发生与物种演替以及树轮火疤与其他方法相结合的火灾判 断等内容;2) 火灾历史与全球气候变化的关系, 主要包括火灾与温度和降水关系, 如一般在当年干旱而前几年相对湿润时火灾发生;火灾发生与大尺度气候事件也有一定的关联, 火灾一般发生在厄尔尼诺 (ElNiño) 向拉尼娜 (LaNiña) 转换的年代, 而且相位组合比单个事件更容易引发火灾;3) 火历史与人为活动及土地利用的关系, 战争和人口增加容易引发火灾, 而放牧活动却降低火灾发生频率, 20世纪以来的森林火抑制降低了火灾发生频率却增加了大火发生的可能性。最后对树木年轮火历史的未来进行了展望, 主要包括火灾时空格局的尺度效应、火历史变化的气候与人为驱动机制以及火历史研究方法的拓展等内容。     

树木年轮年内高分辨率稳定同位素记录:方法、进展和展望

树轮稳定同位素比率能有效地记录树木生长过程中气候环境变化信息及树木的生理响应机制。年内高分辨率树轮稳定同位素比率则能够提供更为详细的气候环境信息,揭示树木对季节尺度气候环境变化的生理生态响应机制,在古气候和全球变化生态学研究方面显示出巨大的潜力。本文收集了1990年以来发表的树轮年内高分辨率稳定同位素比率研究论文,从样品剥离方法、α-纤维素化学提取方法以及应用等方面综述了其研究进展,展望了年内高分辨率树轮稳定同位素记录研究的潜力和未来发展方向。     

树木年轮—环境气候的档案

本世纪初期,美国有一位天文学家常手执锯斧等工具,穿行在美国西南部干旱区,尤其是土著印第安人集居地的山林之中,风餐露宿;同时还冒着被人误解和危险,仔细观察着树木的年轮。经过十几年奋斗,他揭示出树木年轮生长与降水之间的对应关系,建立起比较完整的树木年轮学原理及方法,创立了从公元700年至1929年连续的年轮宽度年表及世界上最早的树木年轮研究实验室,被后人誉为“树木年轮学之父”,他就是A. E. 道格拉斯。年轮,又称生长轮,指的是树木茎或根次生木质部中的生长层,因为通常每年形成一轮,故称之为年轮。     

树木年轮照片测量的区段校正

树木年轮宽度可以利用数码照片进行测定,但照片的几何变形需要进行校正。本文介绍一种分区段对图像进行校正的方法,对各区段分别确定像素分辨率,以此计算对应区段内的年轮宽度。基本过程是首先按1cm或更小的间隔测定区段的像素密度以及像素分辨率,然后测定以像素为单位的年轮宽度,再根据每个年轮所在区段的像素分辨率计算年轮实际宽度。所使用的图像处理软件是普及型软件,操作简单,方便实用,并可以获得较高的测定精度。     

寻找树木年轮中的古地震事件

了解过去,有助于认识未来,对于我们脚下的地球来说,也是如此。树轮研究为我们了解过去的地震灾害事件打开了冰山一角……     

树木年轮宽度与气候变化关系研究进展

 树木的生长和立地环境密切相关并受多种气候因子的影响。树木年轮宽度的增加与温度、降水、太阳辐射、CO2浓度等气候因子有着复杂的相关关系。在干旱或半干旱地区,温度是限制树木生长的重要气候因子。生长季开始时最低温度的升高有利于延长生长季,与年轮宽度正相关;但是当生长季温度过高时,即使降水非常充裕,当年也只能形成窄年轮。生长季的温度过高则会加快土壤蒸发失水量并提高蒸汽压差,使土壤水分不足而不利于树木生长,因而生长季的高温多表现为与年轮宽度的负相关。生长期内降水量与树木的径向生长也成正相关,但当生长季的降水量充足或过多时,降水对树木径向生长不相关或负相关。受温度和降水共同调控的土壤湿度是树木径向生长的主要限制因子,良好的水分状况对树木生长起决定性作用。某一地区的太阳辐射能量高常会导致高温少雨,故高强度的太阳辐射使表土的湿度降低而不利于树木的径向生长。而在受季风影响的地区,树木年轮宽度的增加与当年雨季的气候变化关系不大。当年季风到来之前的气候（温度和降水）是树木生长的主要限制因子。有关CO2浓度的升高对树木生长的影响,研究的结果很不一致。一些温室实验及田间控制实验证明,CO2浓度的升高能对短命的一年生草本植物和植物幼苗产生“施肥效应”,并有利于其生长;还有些研究证明CO2浓度的升高能使高海拔地带的树木年轮宽度增加;但也有些研究认为CO2浓度的升高对生长在自然条件下的自然植被影响不大。近年来,有关树木径向生长和气候变化的研究越来越引起人们的关注,相关研究也取得了较大的进展。这些研究在帮助人们了解和研究古气候变化对森林植被的影响,以及预测未来全球变化对陆地生态系统的影响等方面有重要的理论和现实意义。综述了气候变化对树木年轮宽度影响的研究进展和应用,并概述了研究方法和发展前景,希望能加快和拓宽这一领域的发展。     

基于R软件的树木年轮宽度测量方法

年轮记载了树木生长的历史信息,能否准确提取年轮特征信息影响到相关研究的准确性。本文介绍了一种使用统计分析软件R测量年轮宽度的方法。该方法基于数字化图像与边缘检测算法,通过R自动识别或手动标记年轮线,使用直角坐标系两点间距离公式计算年轮宽度,并依据三角函数校正倾斜年轮造成的宽度误差;此外,该方法还提供了多图像对比标记、样品断裂处理、快速复测功能。结果表明:R软件测量精度与准确性高,对同一样品比较表明R测量结果与Win DENDRO无显著差异。本方法简单、可靠,图像数据可以长期保存;R是开源软件,相比Lin Tab与Win DENDRO等商业工具更易普及,成本低;同时R具有较强的数据统计分析与作图功能,可以直接对测量结果进行数据处理。     

树木年轮宽度与气候因子的关系研究进展

树木的生长与立地环境密切相关并受气候变化的影响,树木年轮宽度作为反映气候与环境变化的一个重要参数,已被广大生态学家所重视并应用。本文综述了树木年轮宽度与温度(当年初春温度、前一年的夏季高温和冬季低温)、降水(生长季的降水和生长季前的降水)、太阳辐射、CO2浓度等气候因子的关系及其在古气候环境研究、环境预测等领域中的应用,并对该研究的量测方法和数据处理分析方法的进展作了概述。针对我国树木年轮宽度研究的现状,提出了扩大取样范围、拓宽研究领域、改善取样和分析方法、建立完善的树轮年表体系、加强与国外树轮研究工作者的信息交流等建议,为我国树木年轮宽度研究的进一步发展提供了理论参考。     

树木年轮在干扰历史重建中的应用

干扰是影响森林生态系统结构和功能的重要因子,重建森林群落干扰历史可以掌握干扰发生的机制和规律,对森林经营有重要意义。年轮记载了树木逐年的生长历史,利用年轮可以重建不同尺度上干扰的时空格局,具有重建历史长、定年准确和材料容易获得的优点,是森林动态历史研究不可替代的资料。干扰对树木个体的影响可以分为伤害干扰和生长干扰两种类型。不同类型的干扰的特点和对树木的生长影响不同所以重建方法也不同,对树干造成直接伤害的干扰可以利用树干的疤痕重建,如火灾和泥石流等;生长干扰对树木的生长势造成影响,可以通过识别年轮中的生长抑制和释放发生和持续的时间来确定干扰的时间和强度。但是对破坏性的干扰事件要通过群落中个体的建成时间高峰来判断。欧洲和北美地区利用树木年轮重建森林干扰历史的研究已经很广泛,主要包括火灾、虫灾、地质灾害和气象灾害等干扰类型,在中国利用年轮重建群落干扰的研究还处于起步阶段。本文探讨了应用树木年轮重建不同森林干扰事件的方法,总结了不同的重建方法和干扰重建取得的进展,并指出了以后研究的方向,为以后的干扰重建提供了参考。     

树木年轮对气候变化的响应研究及其应用

树木年轮的宽度、密度、亮度和同位素含量等都与气候因子光、温和湿度等的变化有复杂的相关关系, 对这种相关生理机理的研究也有较大的进展。综述了这方面的研究进展及这些成果在古气候和环境研究、生理生态学、林学、群落学甚至历史社会学等领域的应用。     

利用GIS工具测定树木圆盘年轮的方法

树木圆盘年轮宽度测定是研究树木生长过程、森林生产力的重要基础,也是测树学中至关重要的一项技能。为简洁高效地测定圆盘年轮宽度,本文介绍了3种借助图像处理软件测定年轮宽度的方法。该方法基于扫描或拍照后的圆盘图像,利用地理信息系统软件对年轮坐标信息进行提取,根据两点之间距离公式计算各年轮宽度。此法不仅可以提高测量精度,而且成本低廉,在不具备专业年轮测定仪器或软件时,更有利于发挥其作用。     

不通过髓心的树木圆盘年轮直径测定方法

树干解析是测树学的基础技术,在森林生物量和生产力的测算上起着不可替代的作用。传统树干解析树木直径的测定方法是测量每个圆盘东西、南北两条直径线上每年(或龄阶)的直径,取两个方向同一年(或龄阶)直径的平均数作为测定结果。由于横断面为绝对圆形的树干很少,且髓心常常偏倚,使用传统方法测量的年轮直径往往小于真实直径,造成树木材积与生物量的低估。本研究对传统树干解析圆盘年轮的测定方法进行了改进,提出了不通过髓心的树木圆盘几何直径测定法,并制定了测定规则,以期减少个体测定差异,使测量值最大限度地接近真实值。使用不同方法对圆盘的年轮直径进行了测定,通过比较圆形度、逼近度指数,证明了本方法较传统方法更为准确。本方法原理简明,易于操作,具有较强的实用性,对于提高森林蓄积量和生物量的估算精度具有重要意义。     

树木年轮分析在全球变化研究中的应用

树木年轮的宽度、密度、图像分析、同位素含量等都与气候因子温度、湿度以及大气成分的变化成复杂的相关关系。本文总结了树木年轮分析的几种主要研究方法以及在全球气候变化、大气污染以及重建大气CO2浓度中的应用,同时利用树木年轮分析对全球变化研究中存在的问题、争议等作了简要的探讨,并对未来全球变化中的年轮年代学研究的方向作了展望。     

帽儿山地区兴安落叶松人工林树木年轮气候学研究

通过帽儿山兴安落叶松（Larix gmelinii）人工林树木年轮样本和气象资料,对该地区兴安落叶松进行了树木年轮气候学研究,结果表明：过去50年年均温度上升达到了显著水平（p<0.05）,平均温度每10年约上升0.4℃,年平均最高气温每10年约上升0.3℃,年平均最低气温每10年约上升0.5℃,但是年降水量随着年份变化不显著（p>0.05）。从月均温度来看,所有月份均出现明显上升趋势,其中冬季2月份温度上升最为明显,达到0.9~1℃/10年,而夏季（6~8月）上升的较小,达到0.2~0.7℃/10年;多数月份降雨量随年龄变化不显著（p>0.05）。在这一气候变暖过程中,早材及总年轮宽度生长随着夏季（6~7月）温度上升而下降,春季(5月)温度的升高而升高,晚材随着秋季（9月）温度上升而增加,导致在年水平上,年轮生长随着年均温的变化不显著（p>0.05）。降雨量在未来气候变化过程中,没有稳定的变化趋势,但是对年轮影响明显,在年水平上,早材与年轮的生长均受降水量的影响较大(p<0.05)。如果未来东北地区气候变暖趋势明显,而降水量变化不明显,春季和秋季温度升高导致的年轮生长增加会被夏季过高温度抑制年轮生长所抵消,因此,落叶松林径向生长受到的影响可能不大。     

内蒙古草原残遗白Qian的树木年轮气候学研究

运用树木年轮气候学的方法研究了内蒙古锡林河流域典型草原上残遗白Qian（Picea meyeri Rehd.et Wils.）的生长与气温要素间的关系。每年5月份的平均温度（P＜0.05）和平均最高温度（P＜0.01）与白Qian的生长关系密切,而近40年来的年平均气温以及高于5℃、10℃的积温与白Qian的生长间无显的相关关系。另外,5,6月份的极端最高温度对树木的生长也具明显的负效应（P＜0.05）。从1954年至1994年来,锡林河流域典型草原增温明显,其中以10年段资料的相关分析则表明,随气温的升高,白Qian的生长对温度的敏感度有下降的趋势,揭示的这一现象,对于更准确地预测未来环境变化对森林分布和生产力的影响,以及环境模式参数的优化等均具一定的指导意义。     

基于树木年轮学的古树树龄估算——以敦煌市香水梨为例

树龄是古树鉴定的唯一标准。本研究采用树轮年代学方法调查敦煌市莫高镇窦家墩村四组(原杨家园子)梨园中最老的香水梨树的树龄。因老梨树均腐朽中空,调查同时采集不同树龄的香水梨树样芯,建立树木径向生长生理年龄曲线,据此估算缺失段的树轮数。结合准确树轮计数,复原香水梨树树龄。结果表明: 梨园13棵老香水梨树的平均树龄为(280±35)年。由此证明,《敦煌志》中记载的古梨树是真实存在的。按树龄来说,该批梨树至少为三级古树,应妥善保护。本研究为解决敦煌市古梨园存留争议提供了详实的科学依据。     

第七届国际树木年轮学大会会讯

第七届国际树木年轮学大会（The 7th International Conference on Dendrochronology）将于2006年6月11～17日在北京友谊宾馆召开。本届大会是由国际树木年轮学学会（Tree—Ring Society）和国际树木年轮研究协会（Association for Tree—Ring Research）联合主办,中国科学院植物研究所承办,