树木年轮对气候因子响应的研究进展
摘 要：通过对树木年轮宽度的分析，响应树木生长环境的气候因子的变化，探讨树木年轮对气候因子的响应，国内外的研究进展，并对该研究的量测方法和数据处理方法进行概述。
关键词：树木年轮；气候因子；研究方法
全球气候的重大变化对全球的自然环境、生态系统以及人类社会有着巨大影响，甚至能够威胁到人类所生存的环境，因此对全球气候变化所做出的研究对保护地球生态系统与人类生存环境有着重要意义。树木年轮气候学是一门通过研究树木年轮的变化规律(宽度、密度等)，从而重建和评价过去及现在的气候变化规律的方法性科学。树木的径向生长除了与变异、遗传等树木的内在因素有关外，还与外在环境因子密切相关，树木年轮的宽度和密度的变化能够反映外界环境的变化情况。近年来，由于树木年轮资料具有分辨率高、定年准确、连续性强等特点，被广泛运用于全球变化的研究。
1 树木年轮宽度与气候因子的关系
树木年轮的生长是物种生物学特性与外部环境条件综合的结果，年轮宽度的不同记录了气候变化的不同。树木生长过程中每一年年轮的形成都取决于当年及生长前期的许多气候因子的综合影响，这种影响在树木生长和年轮结构中是很重要的[[1]]。对年轮宽度变化的研究，是气候变化研究的重要依据。
1.1树木年轮宽度与温度的关系
年轮宽度对温度的响应是双向的。在不同的月份和不同的海拔高度可能是正相关也可能是负相关，还有可能呈不相关。在干旱和半干旱地区，温度是直接影响树木生长的关键因子。刘洪滨等研究指出，初春温度与年轮呈正相关。但吴祥定等研究说明，高海拔地区树木的生长与初春温度呈负相关。邵雪梅等认为，这种响应关系是由于树木生理过程所决定的[[2]]。但还有研究指出，生长季过高的温度容易造成加快土壤温度并且提高蒸汽压差，从而限制树木的生理代谢活动，变现为生长季的高温与年轮宽度呈负相关[[3]]。
温度对树木的影响还存在“滞后效应”，即年轮除了与当年温度有关，还与前年的温度有关。若前年夏季温度高，对树木水分蒸发强度大，导致体内储分的缺失，所以年轮与前年夏季高温呈负相关[[4]]。从植物生物学的角度看，生长季前的冬季最低温对年轮宽度也有很大影响，温度越低，易造成细胞死亡，从而形成窄轮[[5]]。也有学者从气候意义上分析，冬季低温影响地温的回升，回升速度慢，树木生长季缩短，导致窄轮的形成。
1.2树木年轮宽度与降雨的关系
降水与年轮的宽度密切相关。在干旱和半干旱地区最为明显，当降水量越多，越有利于年轮的生长，当降水量过少不利于年轮的生长会形成窄轮，窄轮的形成从侧面反映出了气候的变化情况，反映了气候信息。有学者研究发现，降雨量与年轮宽度呈正相关。这可能在植物的生长期间，降水直接促进了植物光合作用的进程，再加速植物的后期生长，造成当年的年轮就更宽，反之就窄。勾晓华等研究发现春季降水量与当年树轮宽度呈正相关[[6]]。袁玉江等提出其原因在与春材形成的关键时刻需水量大，降水不足易形成窄轮；而且降水不足可能还会影响到新枝叶的生长，从而影响树木的光合作用以及年轮的生长，形成偏窄轮[[7]]。但是，在降水量平等的情况下，年轮宽度不受降水因子的限制。
积雪融化的水分对树木的作用与降雨基本相同。因雪融的速度比较慢并且持续的时间较长,所以降雪对树木的作用不可忽视。在干旱半干旱地区,当春夏季缺水时,降水量达不到树木的生长需要，山区积雪发挥了重大作用，以融水的形式来供给树木的水分。雪对树木生长的作用主要体现在两个方面:①促使前期生长得到充足的水分,有利于后期生长能力增强;②增加土壤水分含量。当后期的水分不足的时候,融雪能补给水分,使树木能够正常生长。
“滞后效应”在树木年轮生长与降水的关系中承载着重要作用。当上一年降水条件不好时，由于光合作用加快，导致体内养分减少，从而在来年形成窄轮。相反，若上一年的降水条件好,树体内储存的养分就多,次年即使降水很少,还有前期剩下的养分补给也可能不形成窄轮。但当连续2～ 3年降水偏少,则必然形成窄年轮。Larsen等在研究北美白云杉和美国短叶松的树木年轮和气候变化关系时发现,树木的径向生长与上一年7或8月的降水量成正相关。这可能是由于在上一年7月或8月充足的降水，造成夏季末期的土壤水分状况良好,对树木落叶减少且有利于树木进行光合作用并积累养分。若上一年秋冬季的降水量比较丰富,树体内的水分较充足供来年生长所需。因此,树木年轮宽度还与上一年秋冬季的降水量正相关。但当上一年秋冬季的累计降雨量达到一定的极限值之后,次年的年轮宽度反而与其负相关。
