蹇玉蘭 雷 欣 秦 磊* 邱 堅(jiān) 楊 燕

(西南林業(yè)大學(xué)材料工程學(xué)院，云南 昆明 650224)

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劍川海門口木質(zhì)遺存年輪氣候?qū)W的研究展望★

蹇玉蘭 雷 欣 秦 磊* 邱 堅(jiān) 楊 燕

(西南林業(yè)大學(xué)材料工程學(xué)院，云南 昆明 650224)

為研究劍川海門口木質(zhì)遺存的氣候變化情況，以樹木年輪氣候?qū)W研究為核心，介紹了劍川海門口木質(zhì)遺存的研究背景及意義，分析了國(guó)內(nèi)外年輪氣候?qū)W的研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài)，并提出了具體的研究思路，以加快這一邊緣學(xué)科的發(fā)展。

樹木年輪，氣候變化，年輪氣候?qū)W

樹木年輪，不僅是時(shí)間尺度的記錄，更是科學(xué)信息的寶庫(kù)，在每一個(gè)輪跡中，都蘊(yùn)藏著自然環(huán)境以及人為活動(dòng)所影響的信息鏈；而且，樹木年輪能夠通過它的年輪寬度變化而真實(shí)表征出每年當(dāng)中一些對(duì)它生長(zhǎng)有利或者有害的氣候環(huán)境因素[1]。因此，針對(duì)樹木年輪的變化特征，可以掌握樹木每年的生長(zhǎng)狀況，可以了解當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓闆r，并能夠推斷出氣候變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響規(guī)律[2]。

1 研究背景

樹木年輪氣候?qū)W是一門研究樹木年輪學(xué)和樹木氣候?qū)W相互交叉的學(xué)科，它主要是根據(jù)樹木年輪的生長(zhǎng)特性，研究氣候變化與樹木年輪之間的變異規(guī)律，目的在于取得氣候變化的代用資料，通過研究樹木年輪來重建氣候環(huán)境變化并預(yù)測(cè)將來的氣候變化趨勢(shì)[3]。

從20世紀(jì)30年代開始，部分國(guó)家開始對(duì)樹木年輪年表進(jìn)行研制，通過樹木年輪資料來重建氣候變化，這彌補(bǔ)了現(xiàn)有氣象資料的不足，也取得了較多的成就[4]，其中對(duì)樹木年輪氣候?qū)W的研究，樹木年輪寬度與年輪密度的分析是其主要研究方式之一。我國(guó)針對(duì)樹木年輪與氣候變化的響應(yīng)關(guān)系研究主要聚集在東南部沿海及西北地區(qū)[5]，西南地區(qū)的樹木年輪氣候?qū)W研究相對(duì)較少。

本研究所在地位于云南省劍川縣甸南鎮(zhèn)海門口村，在劍湖出水口南部，大理白族自治州北門，是三江并流區(qū)域的要地，地形繁雜，自然及人文景觀豐富。劍川地區(qū)的地形地貌復(fù)雜，海拔高度差異達(dá)2 300多米，地域差異更明顯；屬溫帶季風(fēng)氣候，干濕季候，最為顯著的是雨季時(shí)氣溫也較高。從理論角度講，可以進(jìn)行樹木年輪氣候?qū)W的研究，而且海門口遺址在2008年被國(guó)家文物局評(píng)為了全國(guó)的十大考古發(fā)現(xiàn)之一。其具體發(fā)生年代約從新石器時(shí)代的晚期到青銅器時(shí)代，距今約3000多年，這彌補(bǔ)了我國(guó)西南地區(qū)史前的歷史文化譜系空白。但現(xiàn)在云南省基于考古學(xué)從早到晚的文化構(gòu)建還沒有做起來，所以這是一個(gè)很大的課題，并對(duì)揭開古代大理歷史，建構(gòu)云南的歷史氣候數(shù)據(jù)作用巨大。

目前，本研究組成員已基于“劍川海門口遺址飽水古木的加固保護(hù)及其關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目，對(duì)木質(zhì)遺存保護(hù)與鑒定進(jìn)行了大量研究工作[6-10]，在對(duì)海門口遺址12個(gè)探方中取出的528個(gè)木質(zhì)遺存樣本進(jìn)行了樹種鑒定，已明確了在所取的528個(gè)木質(zhì)遺存樣本中有526個(gè)屬于松科(Pinaceae)松屬(Pinus sp.)木材，推斷為云南松，另2個(gè)樣本為闊葉樹材，均屬于滇西北本地樹種。從樹木年輪上，不僅可以看出樹木自身的年齡，還能了解樹木在生長(zhǎng)的過程當(dāng)中所經(jīng)歷過的氣候類型和環(huán)境變化過程[11]。而且，松科松屬木材具有良好的氣候敏感性，故本項(xiàng)目以海門口木質(zhì)遺存的樹木年輪寬度變化為依據(jù)，建立年輪寬度年表，通過對(duì)年輪寬度變化與氣候因子變化關(guān)系的分析，解析其年輪氣候?qū)W，以期確立劍湖周邊地區(qū)考古學(xué)文化的年代序列，為研究滇西北地區(qū)的氣候變化提供科學(xué)依據(jù)，最后恢復(fù)及重建當(dāng)?shù)氐墓艢夂蚝凸怒h(huán)境。

2 樹木年輪氣候?qū)W的研究意義

眾所周知，氣候環(huán)境是人類得以生存的珍貴資源，是大自然中變動(dòng)最大、最難預(yù)測(cè)以及最難控制的影響因子之一，目前用儀器所能觀測(cè)到的氣候變化資料也只有二三百年的歷史[12]，而在我國(guó)，氣候變化資料的觀測(cè)僅有幾十年的歷史。人們對(duì)氣候因子資料的了解，不論是在時(shí)間上還是在某個(gè)時(shí)期的深度上都比較迫切需要，經(jīng)研究認(rèn)為，樹木年輪的結(jié)構(gòu)變化就是氣候變化資料最好的記錄器。云南著名史學(xué)大家馬曜先生就曾推斷“云南的文明開始于劍川海門口”。海門口遺址是滇西北地區(qū)最重要的史前遺址，研究海門口遺址的考古項(xiàng)目對(duì)揭開古代大理歷史，建構(gòu)云南的氣候歷史作用巨大。本研究正是以海門口遺址的木質(zhì)遺存為研究對(duì)象，通過建立樹木年輪寬度對(duì)氣象要素的響應(yīng)關(guān)系，為滇西北地區(qū)氣象長(zhǎng)序列資料進(jìn)行反演提供科學(xué)依據(jù)，彌補(bǔ)我國(guó)西南地區(qū)史前氣候數(shù)據(jù)的空白，這對(duì)云南地區(qū)的氣候變化科學(xué)研究具有重要意義，對(duì)我國(guó)乃至全球其他地區(qū)的氣候研究都具有重要的參考價(jià)值和研究意義。

3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

3.1 國(guó)外年輪氣候?qū)W的研究進(jìn)展

在20世紀(jì)初期，美國(guó)學(xué)者A. E. Douglass首次提出了交叉定年、年表建立等樹木年輪年代學(xué)的重要研究方法[13]。隨后在北美，Schulman研究建立了時(shí)間最長(zhǎng)的活樹年表，約4000多年[14]，接著，F(xiàn)erguson經(jīng)過進(jìn)一步研究，在此基礎(chǔ)上又研究建立了約7100多年的年輪年表[15]。在日本，從1980年開始，奈良文化財(cái)研究所便對(duì)樹木年輪定年進(jìn)行研究，已建立了公元前206年日本柳杉的樹木年輪年表[16]。在目前的研究工作中，為交叉定年所服務(wù)的樹木年輪長(zhǎng)年表在歐洲有10000多年，在北美洲長(zhǎng)達(dá)8600多年，在南美洲大概有3600多年[1]。通過樹木年輪長(zhǎng)年表的建立，為過去氣候重建提供了大量的基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。

現(xiàn)在，歐美很多國(guó)家以及日本的年輪年代學(xué)研究，已經(jīng)從開發(fā)階段進(jìn)入到了應(yīng)用階段，已開發(fā)的樹木年輪年表被廣泛應(yīng)用到生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、考古學(xué)、地質(zhì)學(xué)、建筑學(xué)等研究領(lǐng)域，樹木年輪學(xué)研究也得到了進(jìn)一步發(fā)展[17]。

3.2 國(guó)內(nèi)年輪氣候?qū)W的研究進(jìn)展

我國(guó)在20世紀(jì)30年代開始了對(duì)樹木年輪學(xué)的研究，其中，在30年代與50年代，我國(guó)研究學(xué)者概括了北京過去的降水情況，提出了甘肅、祁連山、內(nèi)蒙等地區(qū)的氣候變化情況[18]。隨后，針對(duì)樹木年輪學(xué)的研究工作在國(guó)內(nèi)順利展開，從而為我國(guó)氣候環(huán)境變化的史實(shí)提供了理論依據(jù)。

經(jīng)過幾十年發(fā)展，我國(guó)樹木年輪氣候?qū)W的研究工作有了較大進(jìn)展，主要包括在樹木年輪生態(tài)學(xué)、樹木年輪氣候?qū)W以及樹木年輪水文學(xué)等方面的研究[12]。其中，我國(guó)學(xué)者在新疆已研究并建立了首個(gè)樹木年輪數(shù)據(jù)庫(kù)[19]，其影響意義深遠(yuǎn)。而目前，我國(guó)的樹木年輪年表序列當(dāng)中，最長(zhǎng)的是由邵雪梅等研究者在2007年所研究建立的隸屬于柴達(dá)木盆地東北部的約有3500年的定年年表。2014年，穆葉賽爾等比較了歷史記錄資料方法和地衣測(cè)量年代法，發(fā)現(xiàn)樹木年輪方法具有獲取災(zāi)害事件空間分布、發(fā)生頻率以及季節(jié)性等信息的優(yōu)勢(shì)[20]。2015年，楊青霄等以小興安嶺涼水自然保護(hù)區(qū)紅松為樣本，運(yùn)用樹木年輪學(xué)分析方法，建立了紅松樹輪寬度年表，并發(fā)現(xiàn)，紅松生長(zhǎng)受氣溫和降水共同影響，且主要受生長(zhǎng)季前冬末春初低溫及生長(zhǎng)季氣溫和降水限制[21]?？梢姡覈?guó)樹木年輪氣候?qū)W擁有廣闊的發(fā)展前景。

由此，借助于對(duì)樹木年輪寬度變化特性的研究，可以得到定年準(zhǔn)確，而且分辨率高、連續(xù)性好的環(huán)境氣候代用資料，從而能夠重建過去的環(huán)境和氣候變化情況，這一研究結(jié)論在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。

4 研究思路及展望

基于此國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)，本文以云南省劍川縣海門口遺址出土的木質(zhì)遺存為研究對(duì)象，基于前期的樹種鑒定結(jié)果，結(jié)合木材解剖學(xué)、歷史文獻(xiàn)資料記錄、環(huán)境氣候資料等，再利用樹木年代學(xué)與年輪氣候?qū)W的相關(guān)理論和具體方法，進(jìn)一步研究及建立海門口遺址木質(zhì)遺存的年輪寬度年表(從而便于后序工作中將現(xiàn)代的年表序列與考古年輪資料相銜接，而獲得長(zhǎng)年代年表)；再研究影響樹木生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛞蜃?，明確樹木年輪寬度年表與氣候因子之間的響應(yīng)關(guān)系；最后基于樹木年輪與氣候變化的關(guān)系，建立海門口遺址過去3000多年的氣候變化歷史，并進(jìn)一步解析滇西北地區(qū)的年輪氣候?qū)W特征。從而為準(zhǔn)確建立海門口遺址的代用氣候資料提供依據(jù)，豐富滇西北地區(qū)的樹輪數(shù)據(jù)庫(kù)資料，更有助于對(duì)未來氣候的變化趨勢(shì)進(jìn)行早期預(yù)測(cè)等等。

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Research on dendroclimatology of Jianchuan Haimenkou wood relics★

Jian Yulan Lei Xin Qin Lei* Qiu Jian Yang Yan

(CollegeofMaterialEngineering,SouthwestForestryUniversity,Kunming650224,China)

In order to research the climate changes of Jianchuan Haimenkou wood relics, the paper introduces the research background and significance for the wood relics for Jianchuan Haimenkou by focusing on the wood dendroclimatology, analyzes the research status and development of the dendroclimatology at home and abroad, and points out the research ideas, so as to accelerate the development of interdisciplinary subjects.

wood growth ring, climate change, dendroclimatology

1009-6825(2016)31-0202-02

2016-08-26 ★：西南林業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：C15101)

蹇玉蘭(1992- )，女，在讀本科生； 雷 欣(1996- )，女，在讀本科生； 邱 堅(jiān)(1965- )，男，博士生導(dǎo)師，教授; 楊 燕(1979- )，女，實(shí)驗(yàn)師

秦 磊(1984- )，女，博士，講師

S716

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