國內外古樹研究進展*

陳賽賽 李祉宣 張明娟

南京農業大學園藝學院 南京 210095

古樹作為自然界的活化石,歷經千百年風霜洗禮,具有極高的自然、文化、生態和科研價值。國外對于古樹研究起源較早,在20世紀40年代已開展古樹的保護工作,并分析古樹生長不良的原因[1]。國外古樹研究主要集中在古樹生理特性、特定種、生態價值等方面。各國對于古樹的定義有所不同,如美國、德國等提出,古樹不僅指樹齡大于50年以上的樹木,且與其樹齡、稀有度、大小和歷史獨特價值等相關[2-3]；英國古樹保護協會提出,古樹指在樹齡、大小或生存環境上具備生態、文化、美學價值的樹木[4]。以樹齡為基礎,國外將自然和人文價值屬性作為古樹定義的判定依據,與國內僅以樹齡大小為古樹判定依據有所不同。由此可見,國外對古樹的定義在一定程度上涵蓋古樹和名木兩種范疇。

新中國成立后,我國于1963年提出古樹的最初標準:1)有紀念意義,2)樹形奇特、有歷史傳說,3)國內或世界上稀有,4)年代比較悠久[5]。自1996年全國綠化委員會頒布《關于加強保護古樹名木工作的決定》以來,各地政府相繼開展古樹普查建檔、保護管理等措施以提高對古樹的重視。根據2001年全國綠化委員會、國家綠化局頒布的《全國古樹名木普查建檔技術規定》,古樹是指樹齡達到100年的樹木[6]。目前,我國古樹研究主要集中在各地古樹資源調查及保護措施等方面。由于我國古樹養護辦法落后、保護觀念淺薄、人為破壞嚴重等因素影響,古樹生存現況仍不樂觀。本文對比分析國內外古樹研究進展、熱點領域、刊文期刊及高被引頻次論文,探究國內外古樹研究異同,為我國今后古樹研究開拓新思路。

1 國外古樹研究進展

1.1 概況

國外古樹研究以Web of Science為數據來源,以“old trees”“ancient trees”“heritage trees”等為主題檢索詞,以SCI核心期刊為二次篩選標準,以1980—2019年為檢索時間,共收集古樹研究論文132篇,主要涉及生物學、環境科學、生態學、林學等學科。國外古樹研究論文起源于20世紀80年代,早期古樹研究較為緩慢。自2000年起,古樹論文數量迅速增長,說明國外對古樹研究的重視程度不斷增加(圖1)。

圖1 國外古樹研究論文數量與年份統計

1.2 刊文期刊及熱點研究領域

為探究國外古樹研究的重視程度,根據2018年SCI期刊影響因子將期刊劃分為高影響因子期刊(影響因子≥10.0)、中影響因子期刊(3.0≤影響因子＜10.0)、低影響因子期刊(影響因子＜3.0)。結果發現,高影響因子期刊共7本,包括在國際上具有重要影響力的Nature、Science等,共發表論文12篇,主要圍繞古樹個體生理狀況、古樹生態價值與氣候變化關系展開；中影響因子期刊共31本,包括Global Change Biology、Conservation Letters等,發表論文71篇,主要涉及古樹生理特性、古樹與森林、古樹樹齡研究等方面；低影響因子期刊共40本,包括Journal ofVegetation Science、Forest Science等,發表論文48篇,主要圍繞特定種類古樹研究、古樹保護管理等方面展開,領域較廣泛。

特定種類古樹研究是指以某一樹種為研究對象而展開的古樹研究。該領域研究論文數量最多,共26篇(表1),其中Tree Physiology和Forest Ecology and Management分別發表論文5篇和4篇,為發表數量最多的刊物。特定種類古樹的研究對象包括猴面包樹(Adansonia digitataL.)[7]、油橄欖 (Olea europaeaL.)[8]、銀杏 (Ginkgo bilobaL.)[9]等,研究內容多以特定古樹為例,分析古樹生理特性、生態作用等。

古樹個體生理狀況研究是指分析古樹的細胞結構、生物特性等研究。該領域研究論文共19篇(表1),其中早期研究為1991年Vannoordwijk等[10]以古樹根系為研究對象,分析潮濕熱帶地區酸性土壤中古樹根系的滲透作用；后期古樹生理特性研究包括古樹組織生長影響因素[11]、光合作用影響因素[12]、水分利用效率[13]等。古樹個體生理狀況領域是古樹研究的重要組成部分,同時也是國外古樹研究的核心領域。

古樹與森林關系研究是指以古樹和森林為研究對象,以兩者的相互作用為研究目的,開展生態、生物多樣性等方面研究(表1)。該領域論文共20篇,主要側重于宏觀生態學,多與生物量[14]、生物多樣性[15]、森林密度[16]等相結合,探討古樹與森林的潛在關系。

特定區域古樹研究是指研究某一區域范圍內古樹的資源分布、生存現狀等問題,該領域研究論文共20篇(表1)。在國外,該領域發展較晚,重視程度不足,首篇研究論文刊登于1998年。該區域研究范圍劃定較廣,大至亞馬遜森林[17]、小至澳門城市[18]。該領域研究以某一區域為限制因素,從空間角度探索古樹的分布特點[19]、生長現狀[20]、物種多樣性[21],分析該區域自然狀況。

古樹樹齡研究是指古樹樹齡測定、分析。該領域研究論文共13篇(表1),始于1998年,發展較為平穩。古樹樹齡因其難以判斷性成為熱點研究領域。

表1 國外古樹熱點研究領域概況

1.3 高被引頻次論文

132篇論文平均被引用量29.88次,被引用量大于50次小于100次共11篇,被引用量大于100次共10篇。高被引論文主要集中在古樹生理特性、古樹與森林、特定種類古樹研究3個領域。

排名前5的高被引論文中,3篇為古樹生理特性研究。被引量最高的文章共被引353次,該文以年幼黃松(Pinus arizonica)為研究對象,發現古樹的低輸水能力可能導致大氣孔的關閉,從而降低古樹光合速率,木材產量的下降在一定程度上與呼吸作用有關[22]。被引用量第2的文章共被引296次,該文提出古樹和年幼樹木的水力學傳導率存在差異,水力傳導在一定程度上反映古樹黃松的光合作用[23]。被引量第5的文章共被引171次,文中以特定古樹花旗松(Pseudotsuga menziesii)為研究對象,基于達西定律的模型以研究水力限制對氣體交換的影響[24]。

被引量第3的文章共被引203次,該文指出,由于古樹受到外界因素影響,世界上所有的古樹都面臨衰敗的危機,且古樹的衰敗將會影響生態系統和生物多樣性,目前僅熱帶雨林等干擾較少地區維持一定的古樹數量[25]。被引量第4的文章共被引187次[26],文中以特定古樹種類——橡樹(Quercus palustris)為研究對象,探索古橡樹與甲蟲的關系,得出古橡樹是瀕危甲蟲的重要棲息地,提出需要保護古橡樹,為甲蟲提供生存場所。

2 國內古樹研究進展

2.1 概況

國內古樹研究以中國各類學術期刊為數據來源,以1980—2019年為檢索時間,以“古樹名木” “古樹”為主題詞進行檢索。經統計,古樹相關論文共2 444篇,其中,博士學位論文6篇,碩士學位論文106篇,國際會議論文6篇,中國會議論文59篇,報紙文章76篇,CSCD核心期刊論文僅70篇。為更科學地了解國內古樹研究熱點趨勢,統計時將古樹個例報道和新聞共746篇不計入本次研究。

2.2 刊文期刊及熱點研究領域

國內古樹研究多集中在古樹資源調查、古樹保護對策、古樹養護復壯技術、古樹信息化研究等方面(表2)。目前,國內曾刊登過古樹研究論文的期刊共540個,其中刊登古樹研究論文數量排名前3的期刊是《國土綠化》(326)、《綠色科技》(72)、《現代農業科技》(72)。《國土綠化》作為刊登古樹研究論文數量最多的期刊,反映其對古樹研究的重視,但多數論文以個例報道和新聞短評為主,科學型研究論文極其稀少。根據CSCD中國科學引文數據庫來源期刊,刊登古樹研究論文數量排名前3的核心期刊是《北京林業大學學報》5篇、 《浙江農林大學學報》4篇、《東北林業大學學報》3篇。

表2 國內古樹熱點研究領域概況

古樹資源調查類研究主要關注古樹分布、生長現況、保護狀況等。該領域研究論文825篇(表2),自2000年論文數量呈爆發式增長(圖2),為我國古樹研究領域的重要組成部分。該類研究主要發表期刊包括《現代農業科技》 《綠色科技》等。由于受全國古樹資源普查的影響,省、市、縣及風景區等單位機構多對范圍內古樹開展系統性資源調查和研究。

圖2 國內古樹研究論文數量與年份統計

古樹保護對策類研究主要關注古樹的保護性政策、經營管理策略、法律法規等。該領域研究論文共794篇(表2)。自1995年起,該領域成為研究熱點,論文數量大幅增加(圖2),如1981年張秀英[27]指出古樹對樹種規劃的參考價值,并提出制定法律法規等以推動古樹保護研究。古樹保護類研究主要發表期刊包括《現代農業科技》《國土綠化》等。

古樹復壯養護技術研究是指對生長狀況不良、患有病蟲害、生境惡劣等處于危險情況的古樹開展的復壯、養護技術研究。該領域研究論文共382篇(表2),主要發表期刊包括《現代園藝》《國土綠化》等。1980-1994年,復壯養護技術研究處于起步階段(圖2)；1995年起,開始重視古樹復壯養護,如2002年孫光明等[28]首創以古樹為研究對象,探討古樹衰敗的原因,并提出古樹復壯技術可以從政策和技術兩方面開展。

自2005年以后,古樹信息化、價值評價類論文大大增多。古樹信息化研究是指采取地理信息系統、數據庫、管理信息系統等信息化技術而開展的古樹研究。該領域研究論文共80篇(表2),絕大部分發表于2000年以后(圖2),如2003年北京林業大學的王元勝等[29]以北京香山公園古樹信息管理系統為例,在技術層面介紹了如何開發滿足管理需求的古木地理信息系統,為后期古樹地理信息系統的推廣奠定了良好基礎。

古樹價值評價研究是指對古樹名木的基本價值、生態價值、科研價值、景觀價值、社會價值等開展評價的研究。該領域研究論文共60篇,首篇論文發表于2005年。

2.3 高被引頻次論文

高被引論文多集中在古樹保護復壯技術、資源調查兩方面。例如,2004年胡堅強等[30]于《福建林業科技》發表的《古樹名木研究概述》為被引量最高的論文,共143次。該文解釋了古樹定義,列舉了名木標準,并系統性地從古樹保護意義、古樹衰老及死亡原因、古樹保護現狀、古樹復壯措施4個方面,詳細介紹了中國早期古樹保護情況及養護技術。被引量第2的論文為2002年孫光明等[28]在《河南林業科技》發表的《古樹名木保護及復壯措施初探》,共被引96次。被引量第3的論文為1999年熊和平[31]在《武漢城市建設學院學報》發表的《南方古樹名木復壯技術研究》,共被引74次,介紹了古樹衰敗原因及復壯方法。

3 國內外古樹研究進展對比

1)古樹樹齡測定技術。國外Douglass[32]最早于1914年創立年輪氣候學法以判斷古樹樹齡,并提出14C年齡測定法、AMS測定法等先進的測定技術。國外注重運用現代科技手段和統計方法開展測定儀器的研究,為古樹樹齡研究奠定了良好基礎。而國內古樹樹齡研究時間相對較晚,于1985年在《中國園林》首次提出采取年輪分析的古樹樹齡測定技術[33],并在研究后期,以國外樹齡研究技術為基礎,進一步改善并提出人文史料鑒定法等樹齡測定法[34]。

2)古樹個體生理特性。國際上對古樹個體生理特性研究較為重視,發表多篇頂級期刊論文,被引量前5的共有3篇是開展古樹的生理特性研究。在該研究方向,國外多從古樹的結構出發,研究其組織、器官等與光合作用、呼吸作用等之間的相關性,從生理生態角度為古樹保護提出科學建議。國內多數關于古樹個體生理生態的研究層次較淺,主要與營養物質吸收[35]、古樹根系分布[36]等相關,建議我國應重視古樹生理生態特性的研究,為古樹復壯技術奠定良好的生理基礎。

3)古樹生態價值和生態功能。國際上對古樹生態價值和生態功能的研究,重視開展高質量的古樹與生物量、氣候變化、碳儲存量、物種多樣性等生態方面研究,有利于了解過去自然環境的變化因素及古樹對于生態環境的作用,為自然環境和動植物的保護研究開辟了新方向。而國內開展古樹生態作用的研究較少,且多數集中于宣傳保護方面[37],基于實驗基礎的研究較少,且忽視古樹與生態價值聯系的研究。

4)古樹資源調查。國外對古樹資源的調查類報告較少。而我國古樹資源調查范圍大至全國[38-39]、小至風景區[40],有利于了解古樹生存現況、分布情況,為開展古樹的種質資源調研、保護措施的提出奠定了堅實基礎。

5)古樹研究的重視程度。在發表期刊類型方面,國外古樹研究論文發表期刊質量較高,包括Nature、Science等高知名度期刊,反映了國外對古樹研究的重視程度較高。而我國古樹的研究仍較淺,國內發表古樹相關論文的核心期刊也較少。

綜上所述,國內外古樹研究在熱點研究領域、發表期刊質量及研究重視程度等方面差距較大。國內研究還需拓展國際視野,就目前而言,應加強開展古樹與生態、特定種類古樹、古樹生理特性、古樹樹齡等領域的研究；國外應進一步重視古樹資源調查與統計,以了解古樹分布特點。