樹木年輪寬度與密度對氣候的響應差異研究

李娜

摘? ?要：樹木年輪不僅能夠對其自身年齡進行記錄，還可以將樹木所經歷的環境及氣候演變過程載入其中，也因此演變出現了“年輪氣候學”與“樹輪年代學”兩門學科，其不僅可應用于古氣候研究，還可用于研究氣候與生態系統間的關系，幫助人類預測未來氣候。鑒于此，簡要論述了樹木年輪寬度與密度對氣候存在的響應差異。

關鍵詞：樹木年輪;寬度;密度;氣候;響應;差異

文章編號： 1005-2690（2020）06-0018-01? ? ? ?中圖分類號： P467? ? ? ?文獻標志碼： A

隨著工業的現代化發展、石油消耗量的增加以及森林過度的砍伐，導致生態環境被嚴重污染，大氣中的溫室氣體以及二氧化碳濃度呈現逐日遞增的趨勢，而這些因素不僅對人類生活環境造成了負面影響，還對陸地表面、冰川、海洋以及大氣層造成了不可估量的損傷，導致整個地球生態系統的平衡岌岌可危，全球氣候日益變暖。在此形勢下，由于樹木年輪（樹輪）資料擁有連續性強、定年準確、分辨率高等特征，逐漸成為研究氣候變化、重建氣候環境的重要資料依據之一，且取得了一定的研究進展。

1? ?研究樹木年輪的意義

對樹木年輪寬度的研究與分析，是較早出現的一種常見的樹輪研究傳統方法。而氣候變化和樹輪寬度之間存在的生物學意義是：樹木生長所需養分的合成進程基本受制于氣候環境的變化過程，而樹輪之所以出現寬度與密度不同的現象，主要是因為樹木在不同的生長季節與時間段所獲取到的生長調節劑以及養分的量存在差異性。例如，在良好氣候條件以及較為潮濕的環境中，樹木才能獲取并合成充足的養分來生長，逐漸形成較寬的年輪，但若是在干旱高溫、氣候干燥的生長環境中，樹木由于內部養分吸收激烈，其生長調節劑與養分在運輸途中被消耗殆盡，樹干形成層只有機會吸取到少量養分，因此而極易產生較窄年輪。實際上，樹輪每一年的形成都會受到各類氣候因素的綜合性影響，其對樹輪結構以及樹木生長來講有著重要意義。

2? ?樹輪分析特征

樹輪分析主要具有易獲取復本、分辨率高、連續性強、測年準確等特征。近年來，其逐漸成為用來研究全球氣候變化的重要資料。對樹輪的分析，一般是通過研究其同位素含量、密度、寬度等指標對氣候的響應差異，來進一步探討氣候變化對樹木生長及品質的影響。不僅如此，樹輪研究還被廣泛應用于重建歷史氣候等方面，其通過分析降水、溫度以及其他氣候因子與樹輪寬度、密度之間的關系，為各項研究提供參考數據。

3? ?樹木年輪寬度與密度對氣候的響應

3.1? ?溫度對樹木年輪寬度與密度的影響

第一，在不同的時間區域內，溫度與樹木年輪寬度的相關性不同。有學者研究發現，在夏季，樹木年輪指數與溫度之間往往呈現極為顯著的負相關性，然而在我國東南區域的冬季，常綠闊葉樹種的年輪寬度與溫度雖呈現負相關，但呈現的相關性并不顯著。分析后可知，出現這樣的狀況，一部分原因可能是生長于熱帶區域的樹種在生長過程中對溫度因子的氣候響應并不明顯。第二，在不同區域的相同時間段，溫度與樹木年輪寬度的相關性不同。有學者研究發現，在生長季，樹輪寬度與月平均氣溫呈現正相關。而另一學者卻在不同區域相同時間發現，該地區樹輪寬度與氣溫呈現負相關。分析可發現，樹木生理過程極有可能決定其相關性，高海拔區域受低溫影響，樹木往往在生長季很少有光合作用，生理過程多數為蒸騰作用和呼吸作用，從而導致在溫度升高時樹木尚未儲存足夠的養分，徑向生長緩慢。第三，不同區域的相同樹種相關性不同，通常是由于氣候差異以及樹木生理特征而導致的。

3.2? ?降水量對樹木年輪寬度與密度的影響

一般來講，降水量對處于半干旱及干旱區域的樹木影響較大，降水量小時，往往不利于樹輪生長，卻更能體現出蘊含的氣候變化信息。相關研究發現，在生長季，樹木受降水量影響最大，且樹輪寬度與降水量存在正相關性，這是由于水分可促進植物生長，加快樹木累積光合產物的速度，雨量大，樹輪變寬，反之則變窄。然而，在降水量常年充足的區域，降水量將不再對樹木年輪生長產生限制作用。

3.3? ?樹輪對降水量和溫度的雙重響應

當降水量發生轉變時，溫度對年輪寬度產生的影響也會隨之改變。在降水量達到一定低值時，溫度與樹輪寬度呈現顯著負相關性;當降水量達到某一適量值時，溫度因素對樹木年輪將不再產生明顯影響。由此可見，降水與溫度能夠對土壤造成影響，進而影響年輪寬度。例如，土壤缺乏水分時，樹木吸收土壤養分將會受到一定阻礙，養分物質的運輸將會受到抑制，進而影響樹木年輪的生長速度。所以，當降水量達到某一較高值時，氣溫同時上升，樹木年輪就會呈現由寬變窄的趨勢。

3.4? ?樹輪對太陽輻射強度的響應

一般來講，當太陽輻射度增強時，會產生高溫少雨的氣象，進而導致樹木逐漸生成較窄的樹輪。在生長季，樹木往往需要更加充沛的降水量和適宜的溫度，而太陽輻射強度增高，會導致地表土壤水分減少，樹木根系將無法快速吸收土壤中的養分與礦物質，從而限制樹木的生長。與此同時，強烈的光輻射會加快樹木的吸水速率以及樹木內部水分的蒸騰速率，導致現有水分無法滿足樹木正常生長的需求，形成窄輪。

總而言之，樹輪蘊含著豐富的氣候訊息，近年來被廣泛地運用到樹輪對氣候變化響應的研究中，并取得較好的研究成果。我國在這一領域的研究起步相對較晚，應該積極擴大研究范圍，加強與其他國家的學術合作與交流，并致力于對樹輪應用領域的探索和研究，在此基礎上改進并創新現有研究方法，全面促進我國樹輪研究的發展進程。