树轮方法及其应用树轮方法及其应用 上世纪上世纪30年代，美国科学家道格拉斯年代，美国科学家道格拉斯(AEDouglass)奠定这门学科之初，树木年轮的若干基本原理就逐步形成奠定这门学科之初，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得以确立经过几十年来的不断实践和逐步完善，利用树木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年轮研究气候变化所必须遵循的基本原理和原则己明确一、基本原理一、基本原理 树木生长过程中要受周围环境因素，如土质、水分、光照、风以及树木生长过程中要受周围环境因素，如土质、水分、光照、风以及病虫害、地震病虫害、地震 、滑坡等的影响其中温度、降水等属于气候要素在、滑坡等的影响其中温度、降水等属于气候要素在我国北方地区，树木一般在春季开始快速生长，形成的细胞个头较大，我国北方地区，树木一般在春季开始快速生长，形成的细胞个头较大，数最多，细胞壁较薄，材质疏松，肉眼看到的这部分木质颜色较浅，称数最多，细胞壁较薄，材质疏松，肉眼看到的这部分木质颜色较浅，称为为早材早材; ;夏末秋初时，由于周围的温湿条件不能满足树木的要求，其生夏末秋初时，由于周围的温湿条件不能满足树木的要求，其生长速度逐渐变慢，甚至停止，这部分木质细胞个头较小，数最少，细胞长速度逐渐变慢，甚至停止，这部分木质细胞个头较小，数最少，细胞壁较厚，材质紧密，颜色也相对较深，称为壁较厚，材质紧密，颜色也相对较深，称为晚材晚材。
在温带和寒温带地区，树木被伐倒后，树墩上在温带和寒温带地区，树木被伐倒后，树墩上有许多同心圆环，植物学上称之为树木年轮在热有许多同心圆环，植物学上称之为树木年轮在热带地区，由于四季变化不明显，树木的形成层活动带地区，由于四季变化不明显，树木的形成层活动没有明显周期，树木一般无明显年轮没有明显周期，树木一般无明显年轮1均一性原理均一性原理古古今今气气候候属属同同一一性性质质根根据据现现代代气气象象资资料料找找到到的的树树木木年年轮轮与与气气候候之之间间的的关关系系以以及及有有关关的的物物理理、生生物物过过程程，同同样样适适用用于于过去根根据据树树木木年年轮轮推推断断出出现现今今年年轮轮与与气气候候型型的的某某种种关关系系，用用这这种种关关系系也也可可以以推推知知以往的气候型变化以往的气候型变化 分析取自干旱地区的树木分析取自干旱地区的树木年轮与气候资料发现，年轮宽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（线性或其他函数关切的关系（线性或其他函数关系），而且雨量是限制树木生系），而且雨量是限制树木生长的因子长的因子根据均一性原则，可以从较根据均一性原则，可以从较长记录的年轮数据中推断出当长记录的年轮数据中推断出当地相应年分的降水量多少。
地相应年分的降水量多少左图：从喜马拉雅山西部地区树左图：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，特别是季风中发现，夏季气候，特别是季风前期（前期（35月）的气温与降水强月）的气温与降水强烈影响树木生长烈影响树木生长不同条件下树木年轮宽窄比较不同条件下树木年轮宽窄比较 2限制因子定律限制因子定律 一一切切生生物物的的生生长长速速度度不不能能比比主主要要限制因子允许的速度更快限制因子允许的速度更快 在在树树木木气气候候学学或或树树木木生生态态学学的的研研究究中中，主主要要目目的的是是根根据据树树本本年年轮轮的的变变化化，了了解解过过去去环环境境的的状状况况，所所以以在在釆釆集集树树木木标标本本时时尽尽可可能能寻寻找找我我们们所所需需要要研研究究的的限限制制因因子子所所影影响响的的树树木木例例如如，为为了了了了解解过过去去某某个个地地方方湿湿润润状状况况的的变变化化，应应尽尽可可能能选选择择接接近近干干旱旱地地区区的的年年轮轮标标本本，为为了了推推测测过过去去的的温温度度，应应选选择择高高山山森森林林上上限限的的树树木木作作为为标标本本来来研研究。
究 树木生长不是受同样环境因子和气候树木生长不是受同样环境因子和气候因子的限制，那么即使是生长在同一生态因子的限制，那么即使是生长在同一生态环境中的树木，彼此之间年轮生长型可以环境中的树木，彼此之间年轮生长型可以差别很大这也是年轮变化作气候分析必差别很大这也是年轮变化作气候分析必须考虑的问题之一须考虑的问题之一3. 生态环境选择原理生态环境选择原理 并并非非所所有有的的树树木木都都可可以以用用来来作作气气候候分分析析，而而是是选选择择出出那那些些受受某某个个气气候候因因子子制制约约的的树树木木作作为为研研究究对对象象对对于于能能够够起起到到限限制制作作用用的的生生态态环环境境，可可以以称称为为限限制制地地点点例例如如研研究究温温度度变变化化时时，常常采采用用森森林林上上限限（树树线线上上界界）100100米米范范围围内内的的树树木木，或或森森林林北北界界的的树树木木这这时时森森林林上上界界和和北北界界就就是是两两类类限限制制地地点点在在这种地方温度才能超越于其他因子而限制树木生长这种地方温度才能超越于其他因子而限制树木生长 从从限限制制地地点点适适当当选选择择的的标标本本，其其年年轮轮的的逐逐年年变变化化可可以以达达到最大，而且不同树木之间年轮宽窄变化趋势也非常一致。
到最大，而且不同树木之间年轮宽窄变化趋势也非常一致思考思考：选择一个树木年轮对降水敏感的环境选择一个树木年轮对降水敏感的环境4.敏感性原理敏感性原理 年年轮轮宽宽度度的的逐逐年年变变化化是是衡衡量量气气候候对对年年轮轮限限制制的的一一项项很很好好的的指指标标在在树树木木年年轮轮的的气气候候研研究究中中，把把年年轮轮宽宽度度逐逐年年变变化化状状况况作作为为树树木木对对气气候候反反映映的的敏敏感感度度当当敏敏感感度度的的值值很很大大时时，一一般般来来说说，气气候候因因子子的的限限制制作作用用就就非非常常明明显显，相关性很好，但也有极个别的例外相关性很好，但也有极个别的例外年轮序列的平均敏感度（年轮序列的平均敏感度（M MS S）：）：n n个样本的平均敏感度多用下式计算个样本的平均敏感度多用下式计算: :平平均均敏敏感感度度的的实实际际取取值值范范围围应应为为0M.S.2从从实实际际统统计计计计算算中中，该该值值一一般般都都小小于于1，常常见见为为0.10.6之之间间大大量量的的值值集集中中在在0.10.4之之间间在在实实际际工工作作中一般取中一般取M.S.0.2的序列相邻两年相邻两年轮宽度差轮宽度差 平均年轮宽度平均年轮宽度 5.5.交叉定年原理交叉定年原理目目的的在在于于给给每每一一个个年年轮轮定定出出其其形形成成的正确年代。
的正确年代生生长长在在同同一一生生态态环环境境中中的的树树木木，受受到到同同样样气气候候条条件件限限制制的的年年轮轮宽宽窄窄变变化化应应该该是是同同步步的的设设想想在在某某一一个个年年轮轮序序列列中中存存在在失失踪踪年年轮轮、断断轮轮或或伪伪年年轮轮，那那么么它它同同树树干干另另外外一一侧侧读读得得的的年年轮轮序序列列就就无无法法重重叠叠起起来来把把这这两两个个序序列列点点在在图图上上，年年轮轮变变化化曲曲线线就就会会出出现现明明显显的的位位相相差差，这这样样就就比比较较容容易易检检查查出出哪哪一一段段不不相相配配合合，其其原原因因何何在在，最最终终能能确确定定出出每每个个年年轮轮正正确确的的生生长长年年份份同同样样，交交叉叉定定年年同同样样包包括括对对同同一一棵棵树树不不同同高高度度上上的的样样本本以以及及不不同同树树木木采采集集的的样样本本进进行行检检查查、比比较较只只有有正正确确地地定定出出所所有有序序列列中中各各个个年年轮轮的的年年份份才才能能编出准确的年轮宽度变化年表编出准确的年轮宽度变化年表A图图标标本本（1）中中存存在在伪伪年年轮轮和和失失踪踪年年轮轮未未能能找找出出，使使得得在在同同样样地地点点采采集集的的标标本本（1）和和（2）的的年年轮轮宽宽窄窄型型变变化化不不是是同同步步的的。
B图图中中交交叉叉定定年年是是正正确确的的，可可以以判判断断出出标标本本（1）的的第第9个个16个个年年轮轮是是失失踪年轮，第踪年轮，第21个年轮中有一个伪年轮个年轮中有一个伪年轮6.复本原理复本原理 仅仅用用一一棵棵树树的的样样本本建建立立年年轮轮序序列列来来推推测测气气候候，其其结结果果值值得得怀怀疑疑的的只只有通过大量样本的比较、鉴别才能剔除误差有通过大量样本的比较、鉴别才能剔除误差 复复本本原原理理的的具具体体做做法法，一一方方面面要要求求在在一一个个地地点点采采集集尽尽可可能能多多的的标标本本；另另一一方方面面在在每每棵棵树树上上要要在在两两个个不不同同高高度度上上取取样样做做交交叉叉定定年年需需要要较较多多的的标标本本，消消除除非非气气候候因因子子的的噪噪声声干干扰扰也也需需要要标标本本多多一一些些但但在在实实际际工工作作中中，又又不不可可能能无无限限制制地地采采集集标标本本，而而要要根根据据实实际际情情况况确确定定如如果果年年轮轮序序列列中中失失踪踪年年轮轮和和伪伪年年轮轮较较多多，则则相相应应的的标标本本多多一一些些，否否则则可可略略少少一一般般选选1010棵棵树树以以上上的的年年轮轮序序列列比比较较分分析析，最最多多有有用用3030棵棵树树的的。
在在此此基基础础上上可可以以得得到到这这些些序序列列的的平平均均年年轮轮宽度年表宽度年表 确定年轮年代和编制年表，主要是根据所选择标本年轮宽窄型的一致确定年轮年代和编制年表，主要是根据所选择标本年轮宽窄型的一致性另外，也可以将邻近地点编制的年表相互核对，目的是检验确定的年代性另外，也可以将邻近地点编制的年表相互核对，目的是检验确定的年代是否正确在北美西部已编成是否正确在北美西部已编成800800个年表比较结果表明，在半径个年表比较结果表明，在半径300300英里范英里范围内，年轮宽窄型表现出很大的同步性，相距围内，年轮宽窄型表现出很大的同步性，相距11001100英里的两个年表之间也还英里的两个年表之间也还可以看出这种同步性由此可见，相邻地区年表之间表现出来的相似性，往可以看出这种同步性由此可见，相邻地区年表之间表现出来的相似性，往往是表明交叉定年正确性的最好证据然而，它是指同一气候区的不同地点往是表明交叉定年正确性的最好证据然而，它是指同一气候区的不同地点而言，如果分属于不同的气候区，则无需要比较这种相似性而言，如果分属于不同的气候区，则无需要比较这种相似性 二、树木年轮结构二、树木年轮结构 年轮是维管形成层向内侧分化过程中的产年轮是维管形成层向内侧分化过程中的产物。
春季分化的次生木质部细胞具有细胞壁薄、物春季分化的次生木质部细胞具有细胞壁薄、体积大，颜色浅等特点，这是早材它的宽度体积大，颜色浅等特点，这是早材它的宽度占整个年轮宽度的主要部分后来形成的细胞占整个年轮宽度的主要部分后来形成的细胞体积变小，细胞壁厚这样，在生长层外侧部体积变小，细胞壁厚这样，在生长层外侧部分，细胞小，木质颜色比内侧显著加深，它就分，细胞小，木质颜色比内侧显著加深，它就是晚材这同下一年生长初期形成的色浅的早是晚材这同下一年生长初期形成的色浅的早材部分之间有明显的界限，山是通常用来划分材部分之间有明显的界限，山是通常用来划分年轮的界限年轮的界限 树木生长示意图树木生长示意图 树树木木的的直直径径生生长长是是构构成成木木材材的的主主要要生生长长过过程程侧侧生生分分生生组组织织使使茎茎围围增增加加。