树轮年代学介绍Dendrochronology Introduction.
素材：年轮的学问
年轮的学问树的年轮如今已成为科学家研究的一个重要领域。
通过年轮，人们不仅可以测定许多事物发生的年代，测知过去发生的地震、火山爆发和气候变化，而且还可以推断未来。
美国新墨西哥州的印第安人村庄，17世纪的一幅油画，中世纪俄国城市的街道……它们之间似乎风马牛不相及，可是现在它们正在被一个新的科学研究领域联系起来——这个领域就是对树木年轮的研究。
过去真正注意年轮的只有进行雕刻和制作木器的手工艺人，但是人类的天赋、先进的分析以及命运之神的青睐，使年轮成为人类学乃至环境保护学等许多学科研究的对象。
木匠从久远的时代起，就知道树干里面有年轮，有了年轮，木材上才出现了纹理。
据我们所知，亚里士多德的同事就曾提到过年轮，不过到达-芬奇才第一次提出年轮是每年增加一圈的。
今天已经众所周知：春回大地．万象更新．紧挨着树皮里面的细胞开始分裂；分裂后的细胞大而壁厚，颜色鲜嫩，科学家称之为早期木；以后细胞生长减慢，壁更厚，体积缩小，颜色变深，这被称为后期木，树干里的深色年轮就是由后期木形成的。
在这以后，树又进入冬季休眠时期，周而复始，循环不已。
这样，许多种树的主干里便生成一圈又一圈深浅相间的环，每一环就是一年增长的部分。
这种年轮在针叶树中最显著，在大多数温带落叶树中不明显，而许多热带树中则根本没有。
树是活档案，树干里的年轮就是记录。
它不仅说明树木本身的年龄，还能说明每年的降水量和温度变化。
年轮上可能还记录了森林大火、早期霜冻以及从周围环境中吸取的化学成分。
因此，只要我们知道了如何揭示树的秘密，它就会向我们诉说从它出世起，周围发生的大量事情。
树可以告诉我们有文字记载以前发生过的事情，还可以告诉我们有关未来的事情。
树中关于气象的记录可以帮助我们了解促成气象的那些自然力量，而这反过来又可以帮助我们预测未来。
运用年轮的研究成果开始于本世纪初，这位学者是道格拉斯。
他1867年出生于美国佛蒙特，后来到亚利桑那州建立起一个新气象站。
l901年他开始到弗拉格斯塔夫附近一些伐木营地，考察那里新伐树木的年轮型式，想找出证据说明这些年轮中记录了以11年为周期的太阳黑子活动。
树轮方法及其应用
1．均一性原理
古今气候属同一性质。根据现代气 象资料找到的树木年轮与气候之间的关系 以及有关的物理、生物过程，同样适用于 过去。
根据树木年轮推断出现今年轮与气 候型的某种关系，用这种关系也可以推知 以往的气候型变化。
分析取自干旱地区的树木 年轮与气候资料发现，年轮宽 窄的变化与降水量的多少有密 切的关系（线性或其他函数关 系），而且雨量是限制树木生 长的因子。
根据均一性原则，可以从较 长记录的年轮数据中推断出当 地相应年分的降水量多少。
左图：从喜马拉雅山西部地区树 轮宽度与密度及其所测到的年代 中发现，夏季气候，特别是季风 前期（3~5月）的气温与降水强 烈影响树木生长。
2．限制因子定律
一切生物的生长速度不能比主要 限制因子允许的速度更快。
在树木气候学或树木生态学的研 究中，主要目的是根据树本年轮的变 化，了解过去环境的状况，所以在釆 集树木标本时尽可能寻找我们所需要 研究的限制因子所影响的树木。例如 ，为了了解过去某个地方湿润状况的
树轮方法及其应用
上世纪30年代，美国科学家道格拉斯(A．E．Douglass) 奠定这门学科之初，树木年轮的若干基本原理就逐步形成。 他用树轮定年法测定了印第安人遗址中残留树木的树轮，明 确了遗址的年代，于是这种方法在美国的史前年代学研究中 得以确立。经过几十年来的不断实践和逐步完善，利用树木 年轮研究气候变化所必须遵循的基本原理和原则己明确。
树轮采样及量测方法
１．调查样方，按径阶选样株。 ２．用生长锥在胸口处钻取木芯，同时选 择6株直径最大的树木分别在垂直方向钻 取木芯。树干的钻孔用直径相同的细木条 堵塞，以保护树干。 ３．木芯于实验室气干，粘贴在木条上， 表面砂光，检查每个木芯的年轮整齐性， 剔除因生长锥未与树干垂直钻取造成年轮 明显偏斜的木芯。
树轮研究与气候变化
• 植物生物化学作用对氢同位素的影响 目前人们试图找出准确的各种植物的生物化学分馏系数。 M．J．DeNiro定义的生物化学分馏系数EB为：
EB＝δDCN—δDSW
式中，DCN为植物硝化纤维中的D；Dsw是植物在合成纤维素时所摄取的 水的δD值。
所以上式可改写为：
δ13Cp ＝ δ13Ca －4.4－22.6(pi／pa) 部压植力物联对系C起02来的了吸：收速率A则由下列关系式与C02的局
A＝g(pa－pi) 其中g为植物叶片的微孔导通系数。
A．Long研究了过去600年以来δ13C与气候及大气C02之间的关 系，他用上述两个公式作了详细的计算。其中δ13Cp用纤维素中的 δ13C值；δ13Ca用C．D．Keeling所测的大气中CO2的δ13C值；pa是 从冰心中测出的。据此计算出pi再由A＝g(pa一pi)式算出A／g值。
利用树轮同位素序列研究气温的变化难点就是温 度信号相对微弱。R．A．Houghton等指出，中纬度大 多数地区近130年来平均温度变化幅度不到1℃。这样 微弱的信号在其从降水到树木的源水、最后到树轮纤 维素的传输过程中可能被丢失。
(3)降水量
树木生长季期内，如果树木吸收的水 分受到限制，那么树木吸收水分的多少 对叶片蒸发率有明显的影响，因而可能 影响纤维素的同位素组成。
树轮研究与气候变化
一、树木年轮稳定同位素研究
1.概况 树木中保存着自然环境变化的大量信息，它必将
成为全球变化研究中的一个重要内容。随着近年来 开展的全球变化研究的兴起，开始了对树木年轮同 位素丰度的研究。
开展树轮稳定同位素季节性变化的研究，不仅可 以获取树轮稳定同位素年际变化的信息和树木生长 季内的气候状况，而且，还可以获取大气二氧化碳 浓度及环境变化的极有价值的信息资料。它们对于 未来的气候变化、生态变化、水圈变化及某些灾害 性变化研究都具有重要的理论和实用价值。
西大别山小林海黄山松树轮宽度的气候意义_彭剑峰
图 1 采样点与附近气象站点的位置 Fig. 1 Location of sampling site and meteorological stations nearby.
2
样品带回实验室进行处理，按照 Stokes 和 Smiley[22]提出的方法进行预处理：先晾干、 再 固定 和磨平 打光 ，然后 利用 宽度测 量仪测 量树 木年 轮宽度 ，获得 的宽 度数 据应用 COFECHA 程序[23]进行交叉定年和结果检验，保证数据的精准性；运行 ARSTAN 程序[24]， 采用负指数函数或样条函数拟合去掉树木本身遗传因子所产生的生长趋势或树木之间干扰 、 竞争产生的抑制和释放等生长趋势，进行标准化，最后得出树木年轮宽度标准年表（STD） 差值年表（RES）和自回归年表（ARS）3 种不同形式的年表。本文利用信息量丰富的树木 年轮宽度标准年表（STD，图 2）进行相关的分析。
1.6
相关系数 样本 量 No. of Cores Correlation coefficiation
1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 50 40 30 20 10 0 1900
1910
1920
1930
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
年份 Year
气象数据的选择 本文选取距采样点较近的湖北省麻城县气象站 （31°11′ N、 115°01′ E） 的器测资料 （1959 —2011 年）作为参考（数据来源于国家气候中心，图 3） 。该站年均气温 16.4 ℃，7 月平均 气温 28.6 ℃，1 月平均气温 3.3 ℃，年均降水量 1213.3 mm；降水集中在 6、7 月，期间降 水量占全年降水量的 35%。本研究选取 Dai 等[25]提供的帕尔默干旱指数（Palmer drought severity index，PDSI）数据集的 1 个格点资料（31°15′ N，118°45′ E，分辨率 2.5°× 2.5°， 1960—2005 年）作为对比研究。 1.4 数据处理 本研究利用树木年轮学的专业软件 Dendro2002[26]对树木年轮宽度指数序列与上年7月 至当年10月的多种气象因子及 PDSI 因子等进行相关分析，以发现西大别山北坡影响黄山松 树木生长的主要限制因素。
新疆霍城地区树轮年表的建立及气候意义
新疆霍城地区树轮年表的建立及气候意义作者：张瑞波， 魏文寿， 袁玉江， 喻树龙， 陈峰， 张同文， ZHANG Rui-bo， WEI Wen-shou ， YUAN Yu-jiang， YU Shu-long， CHEN Feng， ZHANG Tong-wen作者单位：张瑞波,陈峰,ZHANG Rui-bo,CHEN Feng(中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所,中国气象局树木年轮理化研究重点开放实验室,新疆,乌鲁木齐,830002;新疆师范大学地理科学与旅游学院,新疆,乌鲁木齐,830054)， 魏文寿,袁玉江,喻树龙,张同文,WEI Wen-shou,YUAN Yu-jiang,YU Shu-long,ZHANG Tong-wen(中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所,中国气象局树木年轮理化研究重点开放实验室,新疆,乌鲁木齐,830002)刊名：干旱区研究英文刊名：ARID ZONE RESEARCH年，卷(期)：2008，25(5)被引用次数：1次ra A.Villalba R A 3 620-year temperature record from Fitzr-oya cupressoides tree rings in southern South America 19932.潘娅婷.袁玉江.喻树龙采用树轮图像分析法重建过去气候变化[期刊论文]-干旱区研究 2007(02)3.范敏杰.袁玉江.魏文寿新疆伊犁地区夏季平均最高气温的重建和分析[期刊论文]-干旱区研究 2008(01)4.袁玉江.叶玮.董光荣天山西部伊犁地区314 a降水的重建与分析[期刊论文]-冰川冻土 2000(02)5.袁玉江.李江风天山西部树轮年表的响应函数 1995(02)6.袁玉江.李江风天山西部云杉林年轮生长量与气候的关系 1994(04)7.叶玮.袁玉江新疆伊犁地区现代气候特征与300 a来的干湿变化规律 1999(02)8.李江风.袁玉江.马慧明伊犁地区历史径流深度场的重建[期刊论文]-自然资源学报 1994(01)9.王承义.胡杨斌新疆伊犁地区近250年冷暖变化特征分析 1996(03)10.吴祥定.邵雪梅采用树轮宽度资料分析气候变化对树木生长量影响的尝试[期刊论文]-地理学报 1996(zk)11.刘禹.马利民树轮宽度对近376年呼和浩特季节降水重建[期刊论文]-科学通报 1999(18)12.Cook E R.Kairiukstis L A Methods of Dendrochronology 199013.Holmes R L Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement 198314.Cook E R A time series analysis approach to tree-ring standardization 198515.张同文.袁玉江.喻树龙巴仑台地区2个树轮宽度年表的建立[期刊论文]-干旱区研究 2007(05)16.彭剑峰.勾晓华.陈发虎阿尼玛卿山不同海拔祁连圆柏树轮宽度年表特征对比分析[期刊论文]-冰川冻土2006(05)17.邵雪梅.吴祥定华山树木年轮年表的建立[期刊论文]-地理学报 1994(02)18.Fritt H C Tree Ring and Climate 197619.李江风新疆年轮气候年轮水文研究 198920.勾晓华.邵雪梅.王亚军祁连山东部地区树木年轮年表建立[期刊论文]-中国沙漠 1999(04)21.袁玉江.邵雪梅.李江风夏干萨特树轮年表中降水信息的探讨与326年降水重建[期刊论文]-生态学报 2002(12)22.袁玉江.李江风天山乌鲁木齐河源450 a冬季气温序列的重建与分析 1999(01)23.吴祥定树木年轮与气候变化 199024.喻树龙.袁玉江.金海龙用树木年轮重建天山北坡中西部7～8月379 a的降水量[期刊论文]-冰川冻土 2005(03)25.李江风.袁玉江.由希尧树木年轮水文学研究与应用 20001.会议论文刘洪滨.邵雪梅采用树轮年表重建秦岭地区历史时期初春温度变化2003秦岭地属暖温带温润气候区,被认为是我国气候划分上的一条重要分界线,是我国气候变化的敏感区.本文介绍了采和树轮年表重建秦岭地区历史时期初春温度变化情况.2.学位论文丁小俊利用树轮资料的EOF迭代方案重建中东亚干旱半干旱区1500年来气温变化的初步研究2007在亚洲中纬度存在一条干旱半干旱带，属于内陆干旱区，本文称为中东亚干旱半干旱区，是连接赤道和中高纬地区的过渡地带，也是西风带气候和季风气候的相互作用区，对全球气候变化敏感响应。
树木年轮学
树木年轮学树木年轮学，是一门研究树木年轮的学科。
树木年轮是指树木的横截面上的环状结构，它们的数量和宽度可以反映出树木生长的年代和环境变化。
树木年轮学的研究对象不仅限于树木，还包括了木材、森林、气候等方面。
下面将根据研究对象的不同，分别介绍树木年轮学的几个方面。
一、树木年轮学是树木年轮的研究，它可以通过树木年轮的数量和宽度来推断出树木的生长年代和环境变化。
树木年轮学的研究对象包括了树木的生长速度、生长环境、生长周期等方面。
通过对树木年轮的研究，可以了解到树木的生长历程，从而更好地保护和管理森林资源。
二、木材年轮学木材年轮学是木材年轮的研究，它可以通过木材年轮的数量和宽度来推断出木材的生长年代和环境变化。
木材年轮学的研究对象包括了木材的生长速度、生长环境、生长周期等方面。
通过对木材年轮的研究，可以了解到木材的生长历程，从而更好地利用和保护木材资源。
三、森林年轮学森林年轮学是森林年轮的研究，它可以通过森林年轮的数量和宽度来推断出森林的生长年代和环境变化。
森林年轮学的研究对象包括了森林的生长速度、生长环境、生长周期等方面。
通过对森林年轮的研究，可以了解到森林的生长历程，从而更好地保护和管理森林资源。
四、气候年轮学气候年轮学是气候年轮的研究，它可以通过气候年轮的数量和宽度来推断出气候的变化。
气候年轮学的研究对象包括了气候的变化、气候的周期性、气候的趋势等方面。
通过对气候年轮的研究，可以了解到气候的变化历程，从而更好地预测和应对气候变化的影响。
总之，树木年轮学是一门综合性的学科，它涉及到了树木、木材、森林、气候等多个方面。
通过对树木年轮的研究，可以了解到自然界的变化历程，从而更好地保护和管理自然资源。
树木年轮学
树木年轮学作者：祁承经来源：《林业与生态》2016年第03期中华民族历史悠久，崇尚古风，敬仰古物，乡里民间素有保育古树的习俗，且多与风水、民间历史、怀旧乡情及故事传说相联；人们面对一保存千年的庞然大物之奇观，崇敬、赞叹之情不免油然而生。
一般对古树的敬仰多出自一种观赏和怀古之情，但保存古树的重大意义还是在它对科学研究的贡献；研究内容和根据就来自于树木年轮和构成年轮的木材细胞生物学性质。
年轮，在许多树木锯成的圆盘上是清晰可见的，它来源于木材春材与秋材在色泽上有深浅之分、结构上有松疏与致密之别而形成环形同心轮环。
一株千年古木经历悠长的日月精华和风霜雨露，淀集了丰富的大自然信息，科学研究就在于能籍助于某些特定的研究理论和方法，能揭示出这些信息，于是，千年古树沉淀的古气候过程、灾害经历、CH同位素、污染物含量等均可一一追踪再现。
古树就像一个知识老人，当人们探索到如何启开话题的钥匙时，它就会源源本本地倾诉出他一生的历尽沧桑和跌宕起伏。
揭开树木年轮奥秘的学问就是树木年轮学或树木年代学。
树木年轮学是利用年轮对树木精确定年，并用以分析它在自然和人文科学上时间和空间变化格式的科学。
从此定义来看，它的研究内容主要包括3方面：（l）对活树或原木（整体或-部分）或木制品精确定年；（2）利用年轮固有的信息追索或重建自然环境演变的历史过程[以气候变化为主，包括各种自然灾害（火灾、地质灾害、昆虫）]；（3）利用年轮用于鉴定古建筑、古文物、古艺术品的年代（以至产地）。
欧美树木年代学发端于18或19世纪，20世纪上半期渐臻成熟，但研究历史源远流长，古希腊植物学家奥弗拉斯托斯是论述了树木年轮第一人。
达-芬奇在油画论著中记述年轮的宽度受生长地的湿度所制约。
蒙梭和布封发现1709年寒冬导致产生明显黑年轮，此发现为后继自然科学家所引用。
英国查尔斯·巴贝使用树木年轮学来测定泥炭沼泽中或地层中树木残骸的年龄。
美国特文宁1833年认为多种树种的年代学和多株树木的年轮的格式同步发生，可据此重建整个某地区过去的气候的历程。
树木年轮化学在重金属污染中的应用进展
ｂ元素含量 的上升是 由于汽油燃烧 导致大气 中 Ｐ ｂ元 植物而言 ，环境 中的重金属 元素能在树木生理活动作用下通过植 明年轮 中 Ｐ 物组织 的运输累积在木质部 中，并且相对稳定地存在。在对树木 素 的增加。 ３ 提升阶段 ． ３ 年轮定年的基础上分析逐个 （ 或某个时间段）年轮 中的元素含量 ， 进入 ２ 世纪以来 ， １ 国外科学家尝试通过对不同树种年轮的检 便 可以获得树木生长环境中元素浓度 的年表记录。基于树木年轮 对污染物的逐年记录 ，再现高分辨率环境污染历史 ，反映树木生 测来重现树木生长环境中重金属元素的变化 ，监测的元素种类也 并且将年轮中重金属元素的变化和大气、 水流、 土 态系统对环境污染Ⅱ应的灵敏性 ， 向 判断树轮 中污染元素的来源 ， 探 越来越多样化 ， 讨 污染物进入树木生态系统 的空 间途径 ，为环境污 染的修复治理 壤各方面 的变化结合起来分析 。
随着长江中下游地区的工业化和城市化进程加快 ，各城市对 步开始利用树木年轮学监测环境中各种元素 （ 尤其是重金属元素） 自然资源的需求量和消耗量 不断增加 ，空气、土壤和水流中的重 变化 的研 究，这～树木年轮学分支的研 究被称为树木年轮化学分 金属污 染加剧 ，给自然生态系统 的维持以及社会、经济的可持续 析 （ ｎ ｒａ ａ ｓ 或 Ｄ ｎ ｒｃｅ ｓｙ ｏ Ｄｅｄｏｎ ｌ ｉ ｙｓ ｅ ｄｏｈ ｍｉｒ） ｔ ３ 发展阶段 ． ２ 发展带来了极大的困难和挑 战。近年来 ， 在研究重金属的种类、 污 上世纪 ８ Ｏ年代初，Ｂ ｅ 和 Ｒ ｇｄｌ 通过美国田纳西州橡树 ａｓ ａｓａｅ 染途径和浓度的常规监测体 系方面积累了丰厚的资料 ，但是这些 种针 叶树年轮的研究 资料只能体现某地 区在某个时间点的重金属元素含量 ，却难以体 岭和大烟山国家公园里的 ８种落叶树木和 ６
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年轮形成 :
年轮是树木形成层周期性生长的结果。在生 长季开始时，由于在上一个生长季贮存有大量营养物质，形 成层向内分化的次生木质部细胞壁薄、体大、色浅，通常称 早材，占年轮宽度的主要部分。在生长季晚期形成的细胞体 小、壁厚、色深，通常称晚材。一个完整的年轮包括一个生 长季形成的早材和晚材。
理论依据
年轮水文学Dendrohydrology: The science that uses tree
rings to study changes in river flow, surface runoff, and lake levels. Example: dating when trees were inundated to determine the sequence of lake level changes over time。
年轮考古学Dendroarchaeology:
The science that uses tree rings to date when timber was felled, transported, processed, or used for construction or wooden artifacts. Example: dating the tree rings of a beam from a ruin in the American Southwest to determine when it was built.
我国利用树轮分析做的一些研究
年轮气候学：温度、降水量、湿润指数、干旱灾害重建
稳定长量影响
气候变化对种群生产力的影响
年轮水文学：重建年径流量场 年轮环境学：大气污染变化（硫酸钡比浊法、等离子原子发 射光谱仪）
我国已作树木年轮分析的树种
年轮林火学Dendropyrochronology（热缩作用）: The science
that uses tree rings to date and study past and present changes in wildfires. Example: dating the fire scars left in tree rings to determine how often fires occurred in the past.
年轮生态学Dendroecology:
The science that uses tree rings to study factors that affect the earth's ecosystems. Example: analyzing the effects of air pollution on tree growth by studying changes in ring widths over time.
年轮冰河学Dendroglaciology: The science that uses
tree rings to date and study past and present changes in glaciers. Example: dating the inside rings of trees on moraines to establish the approximate date of a glacial advance.
年轮的化学组成和物理特征受光照、气温、湿度、营养 状况、大气CO2组成和大气水组成等环境因素的影响， 因此树木在年轮形成过程中可通过其宽度、密度、亮度 及同位素等变化记录过去气候和环境变化的信息。因此， 通过年轮分析就可以得到这些信息的历史记录。
年轮分析的优点
分辨率高 连续性强 树轮指标量测精确 地域分布广泛 便于获取 定年准确
年轮地形学Dendrogeomorphology:
The science that uses tree rings to date earth surface processes that created, altered, or shaped the landscape. Example: analyzing changes in tree growth patterns via tree rings to date a series of landslide events.
分支学科
年轮气候学Dendroclimatology: The science that uses tree
rings to study present climate and reconstruct past climate. Example: analyzing ring widths of trees to determine how much rainfall fell per year long before weather records were kept.
年轮昆虫学Dendroentochronology:
The science that uses tree rings to date and study the past dynamics of insect populations. Example: dating the growth suppressions left in tree rings from western spruce budworm outbreaks in the past.
树轮年代学介绍
Dendrochronology Introduction
赵文喆
2004年11月
树轮年代学 （ Dendrochronology ） 是一门研究树木木质部
年 生 长 层 以 及 利 用 年 生 长 层 来 定 年 的 科 学 （ Fritts ， 1976）。它是本世纪初由美国天文学家A.E.Douglass创立。