树木年轮宽度与密度对气候的响应差异研究

李娜

摘   要：树木年轮不仅能够对其自身年龄进行记录，还可以将树木所经历的环境及气候演变过程载入其中，也因此演变出现了“年轮气候学”与“树轮年代学”两门学科，其不仅可应用于古气候研究，还可用于研究气候与生态系统间的关系，帮助人类预测未来气候。鉴于此，简要论述了树木年轮宽度与密度对气候存在的响应差异。

关键词：树木年轮;宽度;密度;气候;响应;差异

文章编号： 1005-2690（2020）06-0018-01       中图分类号： P467       文献标志码： A

随着工业的现代化发展、石油消耗量的增加以及森林过度的砍伐，导致生态环境被严重污染，大气中的温室气体以及二氧化碳浓度呈现逐日递增的趋势，而这些因素不仅对人类生活环境造成了负面影响，还对陆地表面、冰川、海洋以及大气层造成了不可估量的损伤，导致整个地球生态系统的平衡岌岌可危，全球气候日益变暖。在此形势下，由于树木年轮（树轮）资料拥有连续性强、定年准确、分辨率高等特征，逐渐成为研究气候变化、重建气候环境的重要资料依据之一，且取得了一定的研究进展。

1   研究树木年轮的意义

对树木年轮宽度的研究与分析，是较早出现的一种常见的树轮研究传统方法。而气候变化和树轮宽度之间存在的生物学意义是：树木生长所需养分的合成进程基本受制于气候环境的变化过程，而树轮之所以出现宽度与密度不同的现象，主要是因为树木在不同的生长季节与时间段所获取到的生长调节剂以及养分的量存在差异性。例如，在良好气候条件以及较为潮湿的环境中，树木才能获取并合成充足的养分来生长，逐渐形成较宽的年轮，但若是在干旱高温、气候干燥的生长环境中，树木由于内部养分吸收激烈，其生长调节剂与养分在运输途中被消耗殆尽，树干形成层只有机会吸取到少量养分，因此而极易产生较窄年轮。实际上，树轮每一年的形成都会受到各类气候因素的综合性影响，其对树轮结构以及树木生长来讲有着重要意义。

2   树轮分析特征

树轮分析主要具有易获取复本、分辨率高、连续性强、测年准确等特征。近年来，其逐渐成为用来研究全球气候变化的重要资料。对树轮的分析，一般是通过研究其同位素含量、密度、宽度等指标对气候的响应差异，来进一步探讨气候变化对树木生长及品质的影响。不仅如此，树轮研究还被广泛应用于重建历史气候等方面，其通过分析降水、温度以及其他气候因子与树轮宽度、密度之间的关系，为各项研究提供参考数据。

3   树木年轮宽度与密度对气候的响应

3.1   温度对树木年轮宽度与密度的影响

第一，在不同的时间区域内，温度与树木年轮宽度的相关性不同。有学者研究发现，在夏季，树木年轮指数与温度之间往往呈现极为显著的负相关性，然而在我国东南区域的冬季，常绿阔叶树种的年轮宽度与温度虽呈现负相关，但呈现的相关性并不显著。分析后可知，出现这样的状况，一部分原因可能是生长于热带区域的树种在生长过程中对温度因子的气候响应并不明显。第二，在不同区域的相同时间段，温度与树木年轮宽度的相关性不同。有学者研究发现，在生长季，树轮宽度与月平均气温呈现正相关。而另一学者却在不同区域相同时间发现，该地区树轮宽度与气温呈现负相关。分析可发现，树木生理过程极有可能决定其相关性，高海拔区域受低温影响，树木往往在生长季很少有光合作用，生理过程多数为蒸腾作用和呼吸作用，从而导致在温度升高时树木尚未储存足够的养分，径向生长缓慢。第三，不同区域的相同树种相关性不同，通常是由于气候差异以及树木生理特征而导致的。

3.2   降水量对树木年轮宽度与密度的影响

一般来讲，降水量对处于半干旱及干旱区域的树木影响较大，降水量小时，往往不利于树轮生长，却更能體现出蕴含的气候变化信息。相关研究发现，在生长季，树木受降水量影响最大，且树轮宽度与降水量存在正相关性，这是由于水分可促进植物生长，加快树木累积光合产物的速度，雨量大，树轮变宽，反之则变窄。然而，在降水量常年充足的区域，降水量将不再对树木年轮生长产生限制作用。

3.3   树轮对降水量和温度的双重响应

当降水量发生转变时，温度对年轮宽度产生的影响也会随之改变。在降水量达到一定低值时，温度与树轮宽度呈现显著负相关性;当降水量达到某一适量值时，温度因素对树木年轮将不再产生明显影响。由此可见，降水与温度能够对土壤造成影响，进而影响年轮宽度。例如，土壤缺乏水分时，树木吸收土壤养分将会受到一定阻碍，养分物质的运输将会受到抑制，进而影响树木年轮的生长速度。所以，当降水量达到某一较高值时，气温同时上升，树木年轮就会呈现由宽变窄的趋势。

3.4   树轮对太阳辐射强度的响应

一般来讲，当太阳辐射度增强时，会产生高温少雨的气象，进而导致树木逐渐生成较窄的树轮。在生长季，树木往往需要更加充沛的降水量和适宜的温度，而太阳辐射强度增高，会导致地表土壤水分减少，树木根系将无法快速吸收土壤中的养分与矿物质，从而限制树木的生长。与此同时，强烈的光辐射会加快树木的吸水速率以及树木内部水分的蒸腾速率，导致现有水分无法满足树木正常生长的需求，形成窄轮。

总而言之，树轮蕴含着丰富的气候讯息，近年来被广泛地运用到树轮对气候变化响应的研究中，并取得较好的研究成果。我国在这一领域的研究起步相对较晚，应该积极扩大研究范围，加强与其他国家的学术合作与交流，并致力于对树轮应用领域的探索和研究，在此基础上改进并创新现有研究方法，全面促进我国树轮研究的发展进程。