樹(shù)輪方法及其應(yīng)用第1頁(yè)/共40頁(yè)一、基本原理

樹(shù)木生長(zhǎng)過(guò)程中要受周圍環(huán)境因素，如土質(zhì)、水分、光照、風(fēng)以及病蟲(chóng)害、地震、滑坡等的影響。其中溫度、降水等屬于氣候要素。在我國(guó)北方地區(qū)，樹(shù)木一般在春季開(kāi)始快速生長(zhǎng)，形成的細(xì)胞個(gè)頭較大，數(shù)最多，細(xì)胞壁較薄，材質(zhì)疏松，肉眼看到的這部分木質(zhì)顏色較淺，稱為早材;夏末秋初時(shí)，由于周圍的溫濕條件不能滿足樹(shù)木的要求，其生長(zhǎng)速度逐漸變慢，甚至停止，這部分木質(zhì)細(xì)胞個(gè)頭較小，數(shù)最少，細(xì)胞壁較厚，材質(zhì)緊密，顏色也相對(duì)較深，稱為晚材。

在溫帶和寒溫帶地區(qū)，樹(shù)木被伐倒后，樹(shù)墩上有許多同心圓環(huán)，植物學(xué)上稱之為樹(shù)木年輪。在熱帶地區(qū)，由于四季變化不明顯，樹(shù)木的形成層活動(dòng)沒(méi)有明顯周期，樹(shù)木一般無(wú)明顯年輪。第2頁(yè)/共40頁(yè)1．均一性原理古今氣候?qū)偻恍再|(zhì)。根據(jù)現(xiàn)代氣象資料找到的樹(shù)木年輪與氣候之間的關(guān)系以及有關(guān)的物理、生物過(guò)程，同樣適用于過(guò)去。根據(jù)樹(shù)木年輪推斷出現(xiàn)今年輪與氣候型的某種關(guān)系，用這種關(guān)系也可以推知以往的氣候型變化。

分析取自干旱地區(qū)的樹(shù)木年輪與氣候資料發(fā)現(xiàn)，年輪寬窄的變化與降水量的多少有密切的關(guān)系（線性或其他函數(shù)關(guān)系），而且雨量是限制樹(shù)木生長(zhǎng)的因子。根據(jù)均一性原則，可以從較長(zhǎng)記錄的年輪數(shù)據(jù)中推斷出當(dāng)?shù)叵鄳?yīng)年分的降水量多少。左圖：從喜馬拉雅山西部地區(qū)樹(shù)輪寬度與密度及其所測(cè)到的年代中發(fā)現(xiàn)，夏季氣候，特別是季風(fēng)前期（3~5月）的氣溫與降水強(qiáng)烈影響樹(shù)木生長(zhǎng)。第3頁(yè)/共40頁(yè)不同條件下樹(shù)木年輪寬窄比較

2．限制因子定律

一切生物的生長(zhǎng)速度不能比主要限制因子允許的速度更快。在樹(shù)木氣候?qū)W或樹(shù)木生態(tài)學(xué)的研究中，主要目的是根據(jù)樹(shù)本年輪的變化，了解過(guò)去環(huán)境的狀況，所以在釆集樹(shù)木標(biāo)本時(shí)盡可能尋找我們所需要研究的限制因子所影響的樹(shù)木。例如，為了了解過(guò)去某個(gè)地方濕潤(rùn)狀況的變化，應(yīng)盡可能選擇接近干旱地區(qū)的年輪標(biāo)本，為了推測(cè)過(guò)去的溫度，應(yīng)選擇高山森林上限的樹(shù)木作為標(biāo)本來(lái)研究。

樹(shù)木生長(zhǎng)不是受同樣環(huán)境因子和氣候因子的限制，那么即使是生長(zhǎng)在同一生態(tài)環(huán)境中的樹(shù)木，彼此之間年輪生長(zhǎng)型可以差別很大。這也是年輪變化作氣候分析必須考慮的問(wèn)題之一。第4頁(yè)/共40頁(yè)3.生態(tài)環(huán)境選擇原理

并非所有的樹(shù)木都可以用來(lái)作氣候分析，而是選擇出那些受某個(gè)氣候因子制約的樹(shù)木作為研究對(duì)象。對(duì)于能夠起到限制作用的生態(tài)環(huán)境，可以稱為限制地點(diǎn)。例如研究溫度變化時(shí)，常采用森林上限（樹(shù)線上界）100米范圍內(nèi)的樹(shù)木，或森林北界的樹(shù)木。這時(shí)森林上界和北界就是兩類限制地點(diǎn)。在這種地方溫度才能超越于其他因子而限制樹(shù)木生長(zhǎng)。從限制地點(diǎn)適當(dāng)選擇的標(biāo)本，其年輪的逐年變化可以達(dá)到最大，而且不同樹(shù)木之間年輪寬窄變化趨勢(shì)也非常一致。思考：選擇一個(gè)樹(shù)木年輪對(duì)降水敏感的環(huán)境。第5頁(yè)/共40頁(yè)4.敏感性原理

年輪寬度的逐年變化是衡量氣候?qū)δ贻喯拗频囊豁?xiàng)很好的指標(biāo)。在樹(shù)木年輪的氣候研究中，把年輪寬度逐年變化狀況作為樹(shù)木對(duì)氣候反映的敏感度。當(dāng)敏感度的值很大時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，氣候因子的限制作用就非常明顯，相關(guān)性很好，但也有極個(gè)別的例外。年輪序列的平均敏感度（M．S．）：n個(gè)樣本的平均敏感度多用下式計(jì)算:平均敏感度的實(shí)際取值范圍應(yīng)為0＜M.S.＜2。從實(shí)際統(tǒng)計(jì)計(jì)算中，該值一般都小于1，常見(jiàn)為0.1~0.6之間。大量的值集中在0.1~0.4之間。在實(shí)際工作中一般取M.S.＞0.2的序列。相鄰兩年輪寬度差

平均年輪寬度

第6頁(yè)/共40頁(yè)5.交叉定年原理目的在于給每一個(gè)年輪定出其形成的正確年代。生長(zhǎng)在同一生態(tài)環(huán)境中的樹(shù)木，受到同樣氣候條件限制的年輪寬窄變化應(yīng)該是同步的。設(shè)想在某一個(gè)年輪序列中存在失蹤年輪、斷輪或偽年輪，那么它同樹(shù)干另外一側(cè)讀得的年輪序列就無(wú)法重疊起來(lái)。把這兩個(gè)序列點(diǎn)在圖上，年輪變化曲線就會(huì)出現(xiàn)明顯的位相差，這樣就比較容易檢查出哪一段不相配合，其原因何在，最終能確定出每個(gè)年輪正確的生長(zhǎng)年份。同樣，交叉定年同樣包括對(duì)同一棵樹(shù)不同高度上的樣本以及不同樹(shù)木采集的樣本進(jìn)行檢查、比較。只有正確地定出所有序列中各個(gè)年輪的年份。才能編出準(zhǔn)確的年輪寬度變化年表。A圖標(biāo)本（1）中存在偽年輪和失蹤年輪未能找出，使得在同樣地點(diǎn)采集的標(biāo)本（1）和（2）的年輪寬窄型變化不是同步的。B圖中交叉定年是正確的，可以判斷出標(biāo)本（1）的第9個(gè)。16個(gè)年輪是失蹤年輪，第21個(gè)年輪中有一個(gè)偽年輪。第7頁(yè)/共40頁(yè)6.復(fù)本原理

僅用一棵樹(shù)的樣本建立年輪序列來(lái)推測(cè)氣候，其結(jié)果值得懷疑的。只有通過(guò)大量樣本的比較、鑒別才能剔除誤差。復(fù)本原理的具體做法，一方面要求在一個(gè)地點(diǎn)采集盡可能多的標(biāo)本；另一方面在每棵樹(shù)上要在兩個(gè)不同高度上取樣。做交叉定年需要較多的標(biāo)本，消除非氣候因子的噪聲干擾也需要標(biāo)本多一些。但在實(shí)際工作中，又不可能無(wú)限制地采集標(biāo)本，而要根據(jù)實(shí)際情況確定。如果年輪序列中失蹤年輪和偽年輪較多，則相應(yīng)的標(biāo)本多一些，否則可略少。一般選10棵樹(shù)以上的年輪序列比較分析，最多有用30棵樹(shù)的。在此基礎(chǔ)上可以得到這些序列的平均年輪寬度年表。確定年輪年代和編制年表，主要是根據(jù)所選擇標(biāo)本年輪寬窄型的一致性。另外，也可以將鄰近地點(diǎn)編制的年表相互核對(duì)，目的是檢驗(yàn)確定的年代是否正確。在北美西部已編成800個(gè)年表。比較結(jié)果表明，在半徑300英里范圍內(nèi)，年輪寬窄型表現(xiàn)出很大的同步性，相距1100英里的兩個(gè)年表之間也還可以看出這種同步性。由此可見(jiàn)，相鄰地區(qū)年表之間表現(xiàn)出來(lái)的相似性，往往是表明交叉定年正確性的最好證據(jù)。然而，它是指同一氣候區(qū)的不同地點(diǎn)而言，如果分屬于不同的氣候區(qū)，則無(wú)需要比較這種相似性。第8頁(yè)/共40頁(yè)二、樹(shù)木年輪結(jié)構(gòu)

年輪是維管形成層向內(nèi)側(cè)分化過(guò)程中的產(chǎn)物。春季分化的次生木質(zhì)部細(xì)胞具有細(xì)胞壁薄、體積大，顏色淺等特點(diǎn)，這是早材。它的寬度占整個(gè)年輪寬度的主要部分。后來(lái)形成的細(xì)胞體積變小，細(xì)胞壁厚。這樣，在生長(zhǎng)層外側(cè)部分，細(xì)胞小，木質(zhì)顏色比內(nèi)側(cè)顯著加深，它就是晚材。這同下一年生長(zhǎng)初期形成的色淺的早材部分之間有明顯的界限，山是通常用來(lái)劃分年輪的界限。

第9頁(yè)/共40頁(yè)樹(shù)木生長(zhǎng)示意圖

樹(shù)木的直徑生長(zhǎng)是構(gòu)成木材的主要生長(zhǎng)過(guò)程。側(cè)生分生組織使莖圍增加。大多數(shù)裸子植物和木本雙子葉植物都有這種次生生長(zhǎng)。側(cè)生分生組織有兩種：維管形成層(或側(cè)生形成層)和木栓形成層。前者產(chǎn)生次生木質(zhì)部與韌皮部，后者產(chǎn)生木栓與栓內(nèi)層。由于次生生長(zhǎng)的結(jié)果，莖的直徑有很大的增加，而且最外面的初生組織(表皮層和有時(shí)也包括皮層)被撕毀，周皮形成為保護(hù)的覆蓋層。第10頁(yè)/共40頁(yè)樹(shù)輪采樣及量測(cè)方法１．調(diào)查樣方，按徑階選樣株。２．用生長(zhǎng)錐在胸口處鉆取木芯，同時(shí)選擇6株直徑最大的樹(shù)木分別在垂直方向鉆取木芯。樹(shù)干的鉆孔用直徑相同的細(xì)木條堵塞，以保護(hù)樹(shù)干。３．木芯于實(shí)驗(yàn)室氣干，粘貼在木條上，表面砂光，檢查每個(gè)木芯的年輪整齊性，剔除因生長(zhǎng)錐未與樹(shù)干垂直鉆取造成年輪明顯偏斜的木芯。４．顯微鏡下觀測(cè)，測(cè)微尺測(cè)錄年輪寬度，精確到0.01mm，每個(gè)木芯分別由兩人重復(fù)量測(cè)兩次，如有兩個(gè)年輪出現(xiàn)誤差即作第3次測(cè)量。所有年輪資料輸入計(jì)算機(jī)繪制年輪生長(zhǎng)序列曲線。正確量測(cè)年輪寬度理想年輪鉆芯樣本

第11頁(yè)/共40頁(yè)樹(shù)木徑向生長(zhǎng)規(guī)律

在整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)，徑向生長(zhǎng)的累計(jì)曲線近似于S形。在生長(zhǎng)期開(kāi)始時(shí)徑向生長(zhǎng)率增大最快，以后便減慢。這種生長(zhǎng)率的加大可以持續(xù)一周到數(shù)周，接著是一個(gè)可以持續(xù)數(shù)周的快速生長(zhǎng)期，然后生長(zhǎng)率逐漸下降，值得提出的是形成層的活動(dòng)可以在過(guò)了最大生長(zhǎng)率時(shí)期之后，持續(xù)幾周甚至幾個(gè)月。

樹(shù)木的直徑生長(zhǎng)是多方面因素的結(jié)果，但主要的是在于它的維管形成層和樹(shù)木整體的關(guān)系。成熟樹(shù)木主干的木材部分好似一個(gè)向頂部收縮的木質(zhì)圓柱體，它是由于每年生長(zhǎng)的層次重疊有如一個(gè)套一個(gè)的圓錐體組成。第12頁(yè)/共40頁(yè)年輪標(biāo)準(zhǔn)化方法

樹(shù)木直徑生長(zhǎng)量隨年齡增長(zhǎng)而下降，較高生長(zhǎng)速度的持續(xù)時(shí)間以及生長(zhǎng)降低程度和速度受遺傳因子控制，但也因不同生長(zhǎng)條件而有差異，在運(yùn)用年輪資料分析歷史氣候因素時(shí)，必須排除年齡因素的影響，樹(shù)木年輪學(xué)采用對(duì)年輪生長(zhǎng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的方法來(lái)消除遺傳因素的影響，即用年輪指數(shù)來(lái)反映年輪生長(zhǎng)而不用年輪生長(zhǎng)的實(shí)際值。年輪寬度—樹(shù)齡函數(shù)：y=ae-bx+kx為樹(shù)齡，y為對(duì)應(yīng)于x的期望生長(zhǎng)值。a、b、k均為常數(shù)，與樣本年齡相關(guān)。系數(shù)a決定了指數(shù)曲線起始截距，b取決于曲線下凹斜率，k表現(xiàn)了x軸在垂直方向的位移。只有a,b,k均大于0，才認(rèn)為指數(shù)函數(shù)曲線對(duì)于樹(shù)木年輪生長(zhǎng)有意義。否則另擬回歸直線。第13頁(yè)/共40頁(yè)三、交叉定年技術(shù)

利用許多樹(shù)木年輪變化型，相互比較，建立年輪年表序列。通過(guò)某些特異的窄輪或其它變異的年輪，準(zhǔn)確地推斷出一些事件的年代。

基本思路（1）對(duì)各個(gè)可見(jiàn)的和統(tǒng)計(jì)上的樣本年輪待征，包括輪寬，早晚材顏色和厚度的逐個(gè)變化等進(jìn)行判斷；（2）檢查上述這些特征的同步性；（3）確定出與眾多樣本不吻合的個(gè)例；（4）進(jìn)一步判斷造成這種不吻合的原因，確定可能為偽年輪、失蹤年輪等差異，并進(jìn)行調(diào)整；（5）根據(jù)眾多年輪序列的連貫性，對(duì)年輪的變異給出合理的解釋；（6）最終建立起正確的樹(shù)木年輪年表。基本步驟第14頁(yè)/共40頁(yè)三步定年法1．選樣目測(cè)定年2．示意圖式定年3．精確計(jì)算定年

重視樹(shù)木生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境，選擇氣候因子對(duì)樹(shù)木生長(zhǎng)可能起限制作用的地點(diǎn)，如森林邊緣，一般還要考慮遠(yuǎn)離水體，有一定的坡度等條件。同時(shí)還應(yīng)考慮到定年的可能性。每當(dāng)在同一地點(diǎn)采集標(biāo)本時(shí)，除了目估其年輪寬度的逐年變異，即敏感度是否較大以外，還應(yīng)查看他是否包含一些相同的窄年輪。選樣目測(cè)第15頁(yè)/共40頁(yè)示意圖式定年案例(林芝)2的部分年輪變化型的示意圖式和比較結(jié)果

6個(gè)樣本，即No.1~6在1900~1984年之間的變化大體是相近的，尤其是很窄的年輪所在的年分相當(dāng)一致，例如在1955年、1963年、1967年和1983年等。不過(guò)，No．6中的窄輪變化，在1930年以前與其它樣本的變化有一定差異，所出現(xiàn)的窄輪幾乎都落后一年。經(jīng)進(jìn)一步查證，可判明該標(biāo)本在1930年為遺失年輪，在數(shù)據(jù)處理中記為樹(shù)木單輪學(xué)中的“零值”。但經(jīng)過(guò)復(fù)本計(jì)算，該年的主序列值仍然是非零值。對(duì)其它地點(diǎn)的示意圖式分析，也多少發(fā)現(xiàn)一些遺失年輪和偽年輪。第16頁(yè)/共40頁(yè)精確計(jì)算定年

根據(jù)樹(shù)輪重疊部分的相關(guān)性，大體了解新序列中是否包含偽年輪、遺失年輪或其他錯(cuò)誤，即定年是否正確。但嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，相關(guān)性的高低并不意味著年輪序列交叉定年的好壞，國(guó)外學(xué)者提出了一種“移動(dòng)單元定年”計(jì)算方法，用一個(gè)未定年的短序列與一個(gè)已定年的主序列尋求相關(guān)，由于該短序列的年代不能肯定，就需要逐個(gè)移動(dòng)，使其在某一位置時(shí)與主序列相關(guān)最好，用以確定未定年序列的年代。最終主序列的組成

第17頁(yè)/共40頁(yè)折線定年法

將各年的年輪寬度值在坐標(biāo)紙上點(diǎn)出來(lái)，然后每?jī)赡曛g用直線連接成折線。將這樣兩條折線放置在一起，對(duì)應(yīng)年份作為橫坐標(biāo)應(yīng)完全重合，就可以依據(jù)它們的波動(dòng)狀況，大體斷定是否含有年輪變異且尚未查明。因?yàn)槿绻^大多數(shù)輪寬變化型應(yīng)該一致，逐個(gè)年輪寬度大小可能會(huì)有差異，但波動(dòng)的位相應(yīng)大體吻合。第18頁(yè)/共40頁(yè)交叉定年圖解第19頁(yè)/共40頁(yè)中國(guó)已作樹(shù)木年輪氣候?qū)W分析的樹(shù)種第20頁(yè)/共40頁(yè)四、年輪變異與環(huán)境讀圖：觀察圖中的年輪異常，辨識(shí)界限模糊、斷輪、多層輪、偽年輪、失蹤年輪。第21頁(yè)/共40頁(yè)1．年輪界線模糊不清

熱帶或溫帶樹(shù)木均可見(jiàn)到。在熱帶地區(qū)由于四季氣候周期變化不象溫帶地區(qū)那樣明顯，反映在樹(shù)木年輪構(gòu)造上，早材和晚材的密度、顏色等差異不大。特別是一些熱帶常綠樹(shù)種，這種現(xiàn)象更加明顯。在溫帶地區(qū)的個(gè)別針葉樹(shù)和具有散孔材的闊葉樹(shù)中有類似情況。另外一些年代太久的古木，其木質(zhì)已經(jīng)或接近炭化，整個(gè)木材顏色加深，年輪也不易分辨清楚。對(duì)于不易辨認(rèn)的年輪，近年來(lái)開(kāi)始應(yīng)用不同的光質(zhì)造成不同的光學(xué)反應(yīng)的原理對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。思考：樹(shù)輪模糊不清的原因。第22頁(yè)/共40頁(yè)2．?dāng)噍?/p>

對(duì)一個(gè)圓盤(pán)從四個(gè)方向進(jìn)行測(cè)定時(shí)，最后讀得的年輪數(shù)是不同的，其中可能的原因之一是存在斷輪。斷輪的出現(xiàn)常常足由于樹(shù)木一側(cè)的形成層處于休眠狀態(tài)或死亡，或其它原因使樹(shù)干某一部位不形成年輪，反映在樹(shù)干橫截面上是年輪突然中斷，有時(shí)似乎是逐漸插入老的年輪之中。

斷輪，它的同義詞據(jù)說(shuō)有40個(gè)之多，可見(jiàn)它在年輪分析中是一種普遍的現(xiàn)象，特別是在干旱半干旱地區(qū)很常見(jiàn)。所以在較早的年輪分析中，曾盡可能用完整圓盤(pán)從多個(gè)方向量測(cè)。觀察斷輪第23頁(yè)/共40頁(yè)3．失蹤年輪

在樹(shù)干基部，某些年份的年輪完全看不出來(lái)，稱為失蹤年輪。在干旱、半干旱地區(qū)以及森林邊緣的針葉樹(shù)上常?？梢园l(fā)現(xiàn)。引起這種失蹤年輪的原因是很復(fù)雜的。一種情況是這一年樹(shù)木基部形成層沒(méi)有完全分化，也就是說(shuō)根本沒(méi)有形成年輪；另一種情況是有的年份只分化出相當(dāng)于晚材的那部分年輪，由于這種年輪中細(xì)胞大小、細(xì)胞壁厚度和木材顏色同晚材接近，使它與上一年晚材合在一起不易分辨。這樣，在計(jì)算樹(shù)干基部年齡時(shí)就不易得到這棵樹(shù)的實(shí)際年齡和正確的年代，當(dāng)然測(cè)得的年齡寬度也必然包含失誤。

在北美有些樹(shù)木，象幼齡的老爺松在休眠的禾草階段，長(zhǎng)達(dá)15年以上既不長(zhǎng)高，也不形成年輪，一直到開(kāi)始長(zhǎng)高時(shí)才形成正常的年輪。標(biāo)記失蹤年輪示意圖第24頁(yè)/共40頁(yè)4．偽年輪或多層輪有人把偽年輪或多層輪稱作年輪內(nèi)的輪，表示在一個(gè)正常年輪內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)輪印。產(chǎn)生這種偽年輪的主要原區(qū)是由于在一個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)形成層活動(dòng)出現(xiàn)幾次盛衰起伏而造成的，引起這種現(xiàn)象的外部原因往往是比較復(fù)雜的，例如，在生長(zhǎng)季盛期，樹(shù)木由于受到病蟲(chóng)害，嚴(yán)重干旱等不利條件，使大部分樹(shù)葉脫落，形成層停止活動(dòng)，以后又長(zhǎng)出新葉，樹(shù)木繼續(xù)生長(zhǎng)。又如在沿海地區(qū)遇到強(qiáng)大臺(tái)風(fēng)使樹(shù)葉脫落，一些粗大的枝條被折斷，迫使形成層暫時(shí)停止活動(dòng)。此外，蘋(píng)果樹(shù)的大年收獲量特別大，極度消耗碳水化合物。類似這種情況可能形成偽年輪。一般情況下只出現(xiàn)一個(gè)偽年輪，但有時(shí)也出現(xiàn)二、三個(gè)，甚至競(jìng)多到十個(gè)。觀察這類年輪要注意把早、晚材過(guò)渡界限區(qū)別開(kāi)來(lái)，對(duì)闊葉樹(shù)要注意全部細(xì)胞類型的變化。有時(shí)，偽年輪不一定在整圈年輪中出現(xiàn)，從圖1-9中可以看得很清楚。應(yīng)該注意的是不要將偽年輪與部分失蹤年輪或斷輪混淆起來(lái)。

第25頁(yè)/共40頁(yè)5．霜輪

當(dāng)春季樹(shù)木開(kāi)始生長(zhǎng)，這時(shí)如果出現(xiàn)嚴(yán)重霜凍，會(huì)使形成層組織遭到嚴(yán)重凍害，形成不正常的霜輪，這種輪狀形態(tài)主要表現(xiàn)為層內(nèi)有凍死的細(xì)胞，而外層則是受凍后生成不正常的木質(zhì)細(xì)胞，其中導(dǎo)管、薄壁細(xì)胞都出現(xiàn)畸形。各種樹(shù)反映不同，樹(shù)皮薄的樹(shù)種更易受害。霜凍輪的出現(xiàn)?？勺鳛樵绱和蝗挥龅絿?yán)寒的標(biāo)志。分析熱帶和亞熱帶地區(qū)老樹(shù)中的霜輪，可以推測(cè)沒(méi)有氣象記錄時(shí)期早春低溫危害的情況，這對(duì)于熱帶、亞熱帶作物布局有一定參考價(jià)值。思考：右圖中出現(xiàn)了窄輪，由哪些原因造成？第26頁(yè)/共40頁(yè)五、應(yīng)用研究影響樹(shù)輪寬度變化的因素溫度降水活動(dòng)積溫濕度地下水光照思考：如何選擇主導(dǎo)因素？思考：不同樹(shù)種輪寬度不同同一樹(shù)種輪寬也不同同一棵樹(shù)的不同部位輪寬有差異同一樹(shù)輪盤(pán)不同方向輪寬不同第27頁(yè)/共40頁(yè)推測(cè)干旱地區(qū)的降水變化

在干旱地區(qū)一個(gè)簡(jiǎn)單的假設(shè)，可以將樹(shù)木年輪寬度看成是受土壤濕度制約的。因此，在形成樹(shù)木年輪的幾個(gè)月中，相應(yīng)的降水量就成為年輪生長(zhǎng)的決定性因子，并且降水量與年輪寬度之間存在線性相關(guān)。接著可以用已獲得的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)假設(shè)能否成立。相關(guān)方程：y=0.0058-1.7209x模型需要反復(fù)驗(yàn)證。年輪寬度序列與降水量的相關(guān)關(guān)系

思考：如何建立年輪寬度序列與氣溫變化的相關(guān)關(guān)系模型？第28頁(yè)/共40頁(yè)黃山松年輪生長(zhǎng)與氣候的相關(guān)性

黃山地區(qū)黃山松具有較寬范圍的年輪敏感度(MS)。其年輪生長(zhǎng)模型揭示，影響自徑生長(zhǎng)主要因子是生長(zhǎng)當(dāng)年>10℃積溫期間的太陽(yáng)輻射，其次為積溫，與降水量無(wú)顯著相關(guān)性；當(dāng)年4月份的氣候因子與年輪生長(zhǎng)有顯著相關(guān)關(guān)系。年輪生長(zhǎng)與當(dāng)年4、7月的輻射呈正相關(guān)，與當(dāng)年4月平均氣溫呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)年4月降水與年輪生長(zhǎng)有一定關(guān)系但其相關(guān)性不十分顯著。第29頁(yè)/共40頁(yè)年輪密度分析克什米爾冷杉年輪平均最大密度與氣溫變化關(guān)系基本思路：細(xì)胞直徑、細(xì)胞壁厚度、細(xì)胞分裂速度和細(xì)胞顏色等與環(huán)境因子關(guān)系密切。細(xì)胞密度變化數(shù)據(jù)反映的是氣候要素的變化。由年輪密度曲線得到的年輪數(shù)據(jù)

在溫暖和水分條件適中的地區(qū)，樹(shù)木年輪寬度年變化接近一致，無(wú)法用作氣候變化分析，但年輪中的木材密度變化卻依然可能存在明顯差異，可以與氣候要素建立相關(guān)函數(shù)，得到必要的氣候變化信息。這就使以年輪寬度分析為基礎(chǔ)的年輪氣候?qū)W方法擴(kuò)展至更廣的應(yīng)用范圍。第30頁(yè)/共40頁(yè)年輪同位素含量分析

基本思路：樹(shù)木木質(zhì)部分幾乎全都是由碳、氫、氧三元素組成的，它們都含有可測(cè)的穩(wěn)定同位素。其比值又在一定程度上取決于氣溫或降水。設(shè)法了解樹(shù)木年輪中某些同位素含量變化，并確定它們與某個(gè)氣候要素之間的可能關(guān)系，就能大體了解年輪形成時(shí)的氣候狀況。但現(xiàn)今還很難采用理論方法處理同位素含量中包含的氣候信息，故廣泛開(kāi)展研究有待突破。下表中列出了一些國(guó)家樹(shù)木年輪中13C隨溫度變化的系數(shù)。第31頁(yè)/共40頁(yè)樹(shù)木年輪變異與大氣中CO2的變化研究

樹(shù)木的呼吸作用對(duì)周圍大氣中的CO2含量十分敏感。樹(shù)木年輪中形成的δ13C應(yīng)大體與CO2呈反相關(guān)。據(jù)此，不少科學(xué)家試圖從樹(shù)木年輪變異來(lái)推斷大氣中CO2含是的變化，以及由此造成的肥化作用。

污染可能減少鄰近空氣中CO2與樹(shù)木的碳同位素分餾作用，造成13C含量下降。在19世紀(jì)末20世紀(jì)初，被分化的各種樹(shù)木13C含量的減少幾乎是一致的。20世紀(jì)初，有些樹(shù)木13C值變化很大，可能是由于某些地區(qū)污染加劇造成的。費(fèi)利葉（H.D.Freyer）在德國(guó)山區(qū)選擇5棵孤立生長(zhǎng)在火力鑄造廠下風(fēng)向約50~100的地方的樹(shù)木，同時(shí)又選取遠(yuǎn)離污染源的5棵樹(shù)木作對(duì)比，分析同位素含量表明，δ13C變化量與污染程度相關(guān)性很好，甚至比年輪寬度變異所反映的污染狀況還要顯著。第32頁(yè)/共40頁(yè)樹(shù)木年輪記錄的地裂災(zāi)害

對(duì)加利福尼亞賴特伍德附近圣安德烈斯斷層帶上生長(zhǎng)的杰弗里松和白杉樹(shù)的研究表明，由于外傷而受到嚴(yán)重?fù)p害的樹(shù)木，年輪生長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)引人注目的下降，甚至年輪缺失。高大的樹(shù)木在加速運(yùn)動(dòng)和位移的作用下，很容易傾倒，大部分年齡較小的樹(shù)木則易幸存下來(lái)。

美洲峽谷路松樹(shù)的兩個(gè)樹(shù)芯樣本的年輪寬度曲線?？v坐標(biāo)是原始年輪寬度。一棵樹(shù)木的主干在19年多的時(shí)間里，沒(méi)有再生長(zhǎng)出任何年輪。第33頁(yè)/共40頁(yè)樹(shù)輪火災(zāi)疤痕反映的氣候變化

火災(zāi)疤痕是森林火災(zāi)的記錄，表現(xiàn)在樹(shù)輪序列中，疤痕年代反映氣候變化最明顯的指示是在一定的區(qū)域范圍內(nèi)火災(zāi)疤痕的同步出現(xiàn)。上世紀(jì)一項(xiàng)觀察記錄表明火災(zāi)事件與干旱事件的步調(diào)是相似的。

A圖是美國(guó)西南部的森林火災(zāi)疤痕年代序列，B圖是利用上述樹(shù)木年輪重建的7~9月干旱程度指標(biāo)，C圖是重疊事件分析結(jié)果?？梢钥吹剑瑵駶?rùn)年之后，火災(zāi)最大的年分非常干燥；反之干燥年分之后，濕潤(rùn)年火災(zāi)最少。第34頁(yè)/共40頁(yè)年輪水文學(xué)研究

美國(guó)亞利桑那大學(xué)年輪實(shí)驗(yàn)室取得的果有：（1）恢復(fù)科羅拉多河的流量逐年變化至1521年；（2）研究了美國(guó)自1700年以來(lái)大范圍干旱發(fā)生和持續(xù)的規(guī)律；（3）恢復(fù)了亞利桑那州的沙特河和衛(wèi)德河400年來(lái)的流量；（4）恢復(fù)加拿大阿什巴斯卡湖水位記錄；（5）研究氣候變化對(duì)美國(guó)西部水分供應(yīng)的影響。

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