（中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004）

樹木年輪學是一門研究年輪特性,并利用年輪來定年和分析過去環(huán)境變化的科學，其學科內涵卻不僅限于對活樹或原木或木制品精確定年，還可利用年輪固有的信息追索或重建自然環(huán)境演變的歷史過程，利用年輪鑒定古建筑、古文物、古藝術品的年代。本文按4個專題論述：（1）樹木年輪學概述；（2）樹木年輪學的基本原理與研究方法；（3）樹木年輪學的研究進展及應用；（4）樹木年輪學的新階段。

1 樹木年輪學概述

年輪，在許多樹木圓盤上是清晰可見的，它來源于木材的春材與秋材在色澤上有深淺之分、結構上有疏密之別，從而導致每年形成一同心環(huán)，于是人們可根據年輪環(huán)的計數即知該樹木的年齡。其實，年輪這一特征早已為遠古的希臘學者所關注和洞察。從科學的觀點看，年輪意義不僅只是用于顯示樹木的年齡，一株千年古木經歷悠長的日月精華和風霜雨露，淀集了豐富的自然信息，如果籍助于某些特定的科學方法加以分析和探索，這些信息可重新再現，年輪細胞中淀積的古氣候過程、災害經歷、C同位素及污染物含量等均可一一追蹤再現。揭開樹木年輪奧秘的科學就是樹木年輪學或樹木年代學（dendrochronology）。樹木年代學來源于拉丁語：Dendron = 樹木；Chronos=年代或年表；Logos =研究。樹木年輪學是樹木年代學更為直觀的用語。它的定義是利用年輪對樹木精確定年，并在自然和人文兩方面，根據年輪信息來分析其所經歷的年代在時間和空間上變化格式的科學。從此定義來看，它的研究內容主要包括3方面：（1）對活樹或原木或木制品精確定年；（2）利用年輪固有的信息追索或重建自然環(huán)境演變的歷史過程[以氣候變化為主，包括各種自然災害（火災、地質災害、冰川、蟲害等）]；（3）利用年輪鑒定古建筑、古文物、古藝術品的年代[1-3]。簡而言之，樹木年輪學是一門研究年輪特性，并利用年輪來定年和分析過去環(huán)境變化的科學。年輪寬度一直是主要研究對象，用來研究環(huán)境變化如何影響樹木生長的規(guī)律，旨在獲取氣候代用資料重建過去數百年甚至數千年的生態(tài)環(huán)境變化的史實[1，3]。對樹木精確計年也并非是一般人所理解的那樣輕而易舉，因為相當多的樹木年輪并非清晰易辨，年輪中會出現后“缺失”和“偽年輪”，在科學研究中一般要采用“交叉定年（cross-dating）”來確定樹木精確的年齡[1，3]。

歐美樹木年代學研究歷史源遠流長，古希臘自然科學大師Theophrastus （371—287 BC）是論述樹木年輪的第一人[1，3]。da Vinci（1452—1519）在油畫論著中記述了年輪的寬度受生長地的濕度所制約[1，3]。 du Monceau 和 de Buffon發(fā)現1709年寒冬導致產生明顯黑年輪，此發(fā)現為后繼自然科學家所引用[4]。英國 Charles B測定泥炭沼澤中或地層中樹木殘骸的年齡（1835，1838年），此為探索遠古樹木年表的重要建樹[5]。美國Twining 1833年認為多種樹種的年代學或多株樹木的年輪的格式同步發(fā)生，可據此重建整個某地區(qū)過去的氣候的歷程[6]。 Kuechler J （1823—1893） 對橡樹Quercus stellata進行交叉定年并用以研究德克薩斯州西部氣候記錄[7]。德國Julius Ratzeburg（1801—1871）研究了蟲害引起落葉對年輪形成的影響[8]。1882年荷蘭天文學家Kapteyn JC利用交叉定年重建荷蘭和德國氣候記錄[9]。俄國物理學家Shvedov F發(fā)現的樹木年輪格式用于預報1882年和1891年的旱災[10]。

1910年天文學家 Douglass AE （1867—1962）認為太陽黑子活動循環(huán)會影響到地球上的氣候格式，氣候格式最終會形成樹輪生長格式，反推理，可根據樹輪格式預測未來的氣候變化及主宰氣候變化的太陽黑子活動。他開創(chuàng)年輪氣候學，發(fā)現美國西南部干旱區(qū)的樹輪寬度變化和降水量之間存在密切的關系，于1914 年發(fā)表了根據樹輪重建降水量變化的論文，奠定了他的學術地位，后人公認Douglass AE為樹木年輪學之父。在此后的二十多年里，樹輪研究在美國的西南部地區(qū)陸續(xù)開展，1937年美國亞利桑那大學建立了世界上第一個樹木年輪研究實驗室（LTRR）。隨后，樹木年輪學持續(xù)蓬勃發(fā)展，并擴展到世界各地。迄今，它已成為一體系繁復、綜合多學科的交叉科學，由于樹木年輪資料具有定年精確、追索時間長、分辨率高、分布廣、能就地取材等突出的優(yōu)勢，促使研究走向紅火，成果巨豐，成為一覆蓋面甚廣的熱門學科。迄今為止，此學科已發(fā)展分化為以下分支學科：樹輪考古學、樹輪生物學、樹輪生態(tài)學、樹木年輪氣候學、樹木年輪水文學、樹木年輪冰川學、樹輪地貌學、樹輪火山學、樹輪災害學、樹輪火災學、樹輪化學、樹輪昆蟲學等[1，3]。

2 樹木年輪學的基本原理及研究方法

2.1 均變原理

由地質學家赫頓于1785—1788年提出，即過去、現在和未來都會在一定的氣候條件演變下出現均一的物理和生物過程；它既適用于過去，也適用于未來。一般是根據現在年輪形成的生態(tài)條件來演繹出過去年輪的形成和相應的生態(tài)條件，赫頓的名言：“現在是過去的答案，過去是未來的答案”[3，11]。

2.2 限制因子原理

樹木生長過程常受制于多個生態(tài)因子，但其中必有一或二個因子起決定作用，這就是形成年輪生長格式的限制因子，如在干旱地區(qū)，降水是限制因子；在極端嚴寒的極地樹線，溫度是限制因子。于是，通過對年輪寬度和其它特征的量度，與之關系至密的溫度和降水長期的年度變化就可以演繹出來。在研究決策中要特別注重關鍵因子（限制因子）對年輪特性形成的作用，并對其它因子則有意擱置，這樣才能直面預期目標，以最小投入獲得欲求的結果，即推崇Liebig的最小量定律；不贊成隨機取樣。

2.3 生態(tài)幅度原理（敏感性原理）

物種的生態(tài)幅度或寬或窄，樹木年輪學實驗基地多選擇物種生態(tài)幅度的邊緣地進行，此地限制因子對年輪生長格式影響也最易被檢測出來，一般目標種的分布區(qū)外緣地為生態(tài)敏感地，選擇敏感地立木作為檢測對象最易獲得欲求的結果。

2.4 生境地選擇原理

此原理為上原理的延伸，即在進行研究的地域范圍內，應選擇樹木對環(huán)境因子反應最敏感的特定的生境地取材作為實驗樣本。敏感生境地能有利于為樹木生長呈現出響應證據。如果降雨是限制因子，當樹木年輪學家在干旱地區(qū)進行研究時，應選擇水分條件最嚴酷的生境地（如石礫地、峭壁）選取觀測樣品，它最能顯示出降雨過程的信號。

2.5 交叉定年原理

交叉定年原理是精確定年一個重要的方法，方法是將生長在同一生態(tài)環(huán)境下的樹木兩套以上序列的年輪寬度點位在已設立的坐標帶上，進而畫出年輪變化曲線，在消除偽年輪和年輪缺失誤差的前提下，則兩個或更多序列曲線就能靠合，或呈現出同波動格式（因為不同的樹年輪寬度不盡相同，但趨勢軌跡相同），于是，某序列每個年輪的正確年代得以確立。根據多個樹輪變化序列曲線重疊狀況定年，即交叉定年。在交叉定年以及年輪寬度量測完成之后，一般借助COFECHA程序，檢驗交叉定年的準確性[12]。

年輪格式匹配也是一種交叉定年的方法，即兩個至多個樹忒，分析其年輪格式，如寬-寬-寬-窄-窄-寬-寬與另一樹芯年輪格式也是寬-寬-寬-窄-窄-寬-寬時，可考慮將二者年輪匹配，交叉分析得出二者可信的年齡。

2.6 年表銜接（橋接法）

如果某一樹干內層（相對遠期）的一段年輪序列同另一樹干一段外層（相對近期）的年輪序列一致，就說明二者有過共同的生長過程，可將二者按年輪格式相互銜接，如是樹木年表可得以向古時延伸，如此再與第三株相互銜接，一直延伸到遠古時期，樹木年表得已延伸更遠古，從而建立起該氣候區(qū)長期歷史的年輪年表史，此法已為樹輪考古學所通用，據此，某些地區(qū)已取得萬年的樹輪年表史。此謂之橋接法（見圖1），其實這也屬于交叉定年。此法中有多個年輪序列，其中之一必須取樣于已知年齡的現代活樹為基準（參見圖1，2）[12-13]。實例：中國西藏昌都地區(qū)云杉林獲取了一個119年的年輪記錄，另在同地一寺廟中發(fā)現有多株立柱年代長度為137年，經核定此立柱與云杉林的立木有一段（30年年輪）具有共同格式可互相銜接，從而將年表延長到227年。進而又與寺廟蟠旗杵年輪相銜接，年表長延長到352年（1624—1975）。這就建立了當地樹輪352的年表史，進而可用來重建氣候史[58]。

圖1 樹輪橋接[63]Fig.1 Tree ring connection A-living tree,B-stump of dead tree,C-beam in remains

2.7 聚合樹木生長因子原理

聚合原理認為任何樹木年輪生長均受到一系列多個自然和人為生態(tài)因子的影響，即由一系列聚合因子所致，它包括5大因子，Cook歸結為一公式：R＝C＋A＋D1＋D2＋E。R為一根樣芯（由生長錐鉆取樹木半徑取得）經交叉定年后的輪寬序列信息；C為區(qū)域氣候影響的樹木個體徑向生長波動信息，在樹輪氣候重建研究中，該因子的波動序列為期望提取的序列；A為樹木自身生理年齡影響的輪寬波動信息，即樹木徑向生長趨勢，通常表現為緩慢減小的趨勢。該信息可以通過標準化過程除去。D1為森林群落的內部干擾信息，通過多個樣本量的均值化過程可以去除該因子的影響。D2為森林群落的外部干擾信息，如火災、蟲災。在樹輪災害學中，某些外部干擾信息是需要提取的信息。但在樹輪氣候研究中為需要剔除的信息。E為除上述各種影響因素外的隨機波動信息，同樣也可以在均值化過程中通過一定復本量除去。

圖2 樹輪銜接[61]Fig.2 Tree ring connection,1st row-trees including a living 2nd,3rd-tree core 4th-core shows age,5th- width curve of tree-ring

2.8 復本原理

在利用樹木年輪分析氣候變化時，應取材于足夠的樣本量以能進行交叉定年、消除年輪缺失及偽年輪的干擾，同時將非氣候因子的影響減至最小。復本原理的具體做法是：要求在一個地點采集盡可能多的樣本，另一方面要在每棵樹的不同方向上取樣。在實際工作中，我們常常在一個采樣點采集20棵樹以上，每棵樹在不同的方向位置取樹芯。

3 樹木年輪學的研究進展及應用

3.1 樹輪年表學

樹木年代學家根據多數樹木樣樹的平均一致的年輪寬度格式用以建立某地區(qū)年輪史，進而聚集大量同樹種或不同樹種的年表數據庫。建立確定長期的年表的樣樹多取材于活古樹，或泥沼中半化石樹，經多樹年輪序列橋接而獲取最長的的年表。Douglass早在1939年，他就構造出一個從公元700年至1929年的延續(xù)樹木年輪年表。經泥沼半化石樹木年輪測定并結合碳同位素核準，確認北美加州白山剌果松Pinus longaeva年表史為8 400年，推測年份到10 000年[14]；同時建立歐洲櫟年表為10 479年，或BC 8 400年[15]；歐洲松Pinus silvestris為2 012年[16]。此外，根據中歐泥沼半化石霍恩洛厄櫟和松樹相合的年輪數據，經14C校正將地區(qū)松櫟結合的樹木年表追索到12 460年[17]。在南半球也取得新的記錄，如在安第斯山脈有一種智利柏Fitzroya cupressoides年輪系列可索源到BC1 634年（距今3 670年）；產于產于塔斯馬利亞的的淚柏Lagarostrobus franklinii年表可達4 100年[18]。2004年根據樹木和海岸沉積物取得的數據得出一新校正曲線INTCAL04受到國際的認可，據此可追索到26 000年的年表跨度[19]。中國張齊兵等建立了公元前326年至公元2000年的樹木年輪序列表[62]。

3.2 樹輪生物學

自然災害除了能夠影響樹木的年輪寬度，還能使樹木形成特殊細胞，如反應細胞。在氣候惡劣的條件下，樹干基部則可能出現缺輪。如果早春發(fā)生凍害，可能出現霜輪，即層內有凍死細胞，霜輪、畸形細胞、黑死細胞[20]；還包括密度異常增大的反應木（reaction wood），它是由于樹木形成層生長受到壓力或擠壓形成的。上述特征都是年輪對逆境或災害產生的細胞學響應，這種響應造成的傷疤可用來反饋、再現各種災害的年史。年輪生物學還探索管胞面積、管胞數量、細胞壁厚度、木質部細胞數量等指標對氣候變化的響應[21]。

3.3 樹輪氣候學

（1）利用樹木年輪學重建氣候歷史

樹木年輪學的產生源于利用年輪的寬度揭示氣候變化的歷史，前頁已論及。近期的進展如下：美國Graybill等重建了美國1 000多年來的溫度和降水[22-23]。Mann 等使用更新數據，重建了過去千年的溫度變化[24]。Cook等利用樹木年輪數據庫，重建美國西部過去1 200年以來干旱歷史，發(fā)現中世紀暖期時氣候總體比較干旱，現代全球進一步變暖的趨勢更會加劇此地區(qū)的干旱程度[25]。Mann等還綜合了北半球大量樹木年輪年表，結合冰芯、冰融化和歷史資料等，重建過去600 多年來溫度歷史[26]。Briffa等利用樹木年輪成功重建了芬諾斯堪迪亞地區(qū)從公元500—1990年間共1 400年的夏季溫度[27]。Lara在1993 年用樹木年輪寬度重建了過去3 620年間南美南部的氣溫變化[28]。Earle 也在1993年利用樹木年輪寬度重建了加利福尼亞河川徑流量的變化[29]。在我國，劉洪濱等采用秦嶺冷杉年輪寬度重建了陜西鎮(zhèn)安200多年以來的初春溫度[30]。張志華等利用樹木年輪資料重建了新疆東天山300多年來的干旱日數，與實際旱澇情況吻合良好[31]?？蹬d成等利用樹木年輪的寬度變化重建了青海都蘭過去2000年來的氣候變化[32]。

（2）樹輪與溫室效應引起的氣候變化

由于溫室氣體效應導致全球氣候變暖，許多研究證實，除年輪寬度對溫度有顯著反應外，年輪密度更能反應溫度變化。王麗麗等研究認為，在中國漠河地區(qū)，落葉松與樟子松的晚材密度受當地7～8月份的最高溫度控制，年輪的最大晚材密度與生長季后期的溫度呈顯著正相關，樹輪密度數據能夠很好地反應生長季節(jié)后期的溫度變化，此樹輪信息有可用于重建過去氣候變化的歷史[33]。

CO2是最主要的溫室氣體，樹木年輪中的穩(wěn)定C同位素能夠記錄當時的CO2濃度信息。其原理是，大氣中的δ13C 相對穩(wěn)定，約為-0.7%～-0.6%，由于化石燃料的燃燒，造成大氣中貧δ13C的CO2氣體大量排放，于是大氣中δ13C值降低，這種變化通過植物的代謝過程，記錄在年輪中[34]。許多學者用樹輪δ13C值重建了過去年份的CO2濃度。Farmer計算出大氣CO2濃度從1900年的290.5 μmol/mol上升到1920年的312.7μmol/mol[35]。Stuiver 報道，1850年以前大氣中的CO2濃度約為250～260 μmol/mol；工業(yè)革命后為290 μmol/mol；1940 前后升至 310 μmol/mol[36]。Steven 發(fā)現南美洲樹輪 δ13C有著與北半球一致的下降趨勢[37]。蔣高明等利用油松樹輪信息計算出1840年我國北方大氣CO2濃度約為278.4 μmol/mol，1900 年升至 296.3 μmol/mol，而1940年為309.1 μmol/mol[38]。唐勁松等對采自浙江西天目山地區(qū)的3株柳杉樹盤，測定了3株樹輪δ13C 的年序列，分析了3株樹輪δ13C序列中所含的環(huán)境變化信息，再根據冰芯記錄的大氣CO2濃度與樹輪δ13C 序列低頻變化趨勢關系，重建了天目山地區(qū)1685年以來大氣CO2濃度變化[39]。

3.4 樹輪火災學

主要是利用樹輪火疤確定火災發(fā)生年代，從而研究過去和現在的火災變化規(guī)律。國內外研究成果包括：（1）利用樹輪信息重建地區(qū)火歷史：瑞典Niklasson M et al.利用長期樹輪火疤記錄重建瑞典Norra kvills國家公園600年森林火災歷史[40]。王琛瑞等利用大興安嶺樟子松火疤木重建了森林火災歷史，并就火燒對林分結構的影響進行了分析[41]。（2）火歷史與植被演替關系：Niklasson M等在重建火歷史中，發(fā)現1770年后火災頻率降低導致植被優(yōu)勢樹種由歐洲赤松Pinus sylvestris變成對火敏感的挪威云杉Picea abies。美國Sakulich和Taylor研究表明20世紀20年代開始的放牧降低了火頻率，從而導致森林組成由白松Pinus strobiformis向花旗松Pseudotsuga menziesii轉變。芬蘭專家利用樹輪生物學特征重建芬蘭南部森林火歷史，表明17和18世紀是以松科為主，20世紀初云杉種群開始更替，此特征標志火頻率降低[42]。（3） 研究全球氣候變化與火發(fā)生的關系；通過樹輪研究確認高頻率火災一般發(fā)生在厄爾尼諾（El Ni?o）向拉尼娜（La Ni?a）轉換的年代[43-44]。（4）探索火發(fā)生的社會因素： 通過樹輪研究發(fā)現火歷史與人為活動及土地利用之間關系密切，戰(zhàn)爭和人口增加容易引發(fā)火災，而放牧活動卻降低火災發(fā)生頻率，20世紀以來，由于森林火抑制降低了火災發(fā)生頻率卻增加了大火發(fā)生的可能性。

3.5 樹輪地貌學

樹木地貌學建立半個世紀以來，發(fā)展迅速，研究領域從地震等擴展到其他地質災害。近20年，應用樹木年輪信息研究泥石流、滑坡、地震、雪崩、洪水、落石、土壤侵蝕等方面都有大量研究，重點包括地貌活動對樹木生長影響的機制、災害事件重建及變化趨勢和災害誘發(fā)因素等[45-46]。研究的實例包括：美國專家利用樹輪學證據重建美國卡斯凱迪亞斷裂地震（1700年1月的8～9 級地震）活動。1991 年在加利福尼亞州及華盛頓州的海灣地區(qū)，發(fā)現了可能由于地震導致的地面突然沉降而被掩埋的草本植物及樹木[47]，14C 定年判斷其沉降發(fā)生在1680—1720 年，而對沿岸受影響但存活下來樹木的研究，將該活動發(fā)生時間確定為1699年與1700 年[48]。日本專家分析日本海嘯與環(huán)太平洋大地震之間的聯系，發(fā)現日本歷史記載中1700年1月的大海嘯，是由北美西海岸斯凱迪亞斷裂帶一場8～9 級地震引起；但通過受影響樹木的分布研究進一步證明該地震至少導致900 km 長的區(qū)域斷裂[49]。Stoffel 等通過對在769 處可識別的泥石流遺跡處采集的1 102 株樹木樣品的研究，重建了當地1566—2005 年的123 次泥石流，包括泥石流發(fā)生的時間和降雨及颶風的影響[50]。法國利用403株受滑坡影響的松樹，重建了1910—2011 年100 a間的22次滑坡，發(fā)現災害出現周期為4.5年，并以此為基礎，利用松樹分布模型以及GIS 軟件，繪制了未來5、20、50及100年內研究區(qū)域內滑坡發(fā)生的概率圖[51-52]。

3.6 樹輪化學

1974年Lepp首次將之用于監(jiān)測環(huán)境中痕量金屬的長期變化獲得成功，此后經40年的發(fā)展?jié)u臻完善，年輪化學已成為重建環(huán)境變化的重要途徑之一[52-53]。年輪中硫S、鎘Cd、鉛Pb集累和含量變化常用來作為環(huán)境污染狀況的指示標志，同時，年輪序列變化可重建環(huán)境污染歷史[54-55]。研究表明，在工業(yè)化和城市化進程中，樹體中的痕量金屬鉛（Pb）元素濃度有明顯的增加；樹木年輪能精確記錄大氣痕量金屬Pb濃度的變化。實例是：（1）Watmough 等在加拿大多倫多東150 km城市-鄉(xiāng)村地域梯度內監(jiān)測了糖槭痕量金屬沉積的變化，發(fā)現2個城市中心糖槭樹年輪中Pb濃度呈逐年增加，即1990s年輪中Pb的濃度比20世紀初期年輪濃度穩(wěn)定上升[56]；（2）美國阿拉巴馬一冶煉廠開辦和關閉對比研究結果表明，冶煉廠在當地開工后導致年輪中Pb濃度的升高，當冶煉廠工廠關閉后，樹木年輪中Pb濃度急劇下降[57]。近年來，世界各地都有關于應用年輪化學分析技術成功重建過去幾十年甚至上百年環(huán)境變化的報道。研究的內容涉還及到污染元素進入年輪的途徑、元素含量在年輪中的時空變化、元素污染歷史的推演和重建、采礦活動和工業(yè)污染對樹木生長（年輪寬度）及年輪元素含量的影響等。近數十年，世界各國作為年輪與污染物實驗對象樹種共計50余種。歐洲通過1930—2000年對針葉樹年輪中重金屬含量的變化測試，確定將落葉松作為整個歐洲高山地區(qū)重金屬污染的生物-地球化學標記植物。此外，整個歐洲和北美大面積森林衰退處土壤化學性質的變化也是通過年輪化學分析技術的結果而確定的。樹木年輪化學還曾用于核爆炸、核工廠泄漏的監(jiān)測代用物。

3.7 樹輪考古學

古代建筑木材常通過與有來源關系活樹交叉定年以確定古建筑的年代，此方法還用于對美國西南部土著美國人峭壁居所定年。木材樣品的年輪格式不僅可與世界年表數據庫某數據相匹配，而且還可與木材產地相匹配，因為全大陸各地氣候有各自特定的格式，這就有可能用于追索木船的來源。此外，樹輪定年法用之于藝術品和樂器定年也取得輝煌成果，如16～18 世紀一些油畫櫟木板就是通過年輪分析來確定作品的年代。德國中古時期的一櫟木雕刻，用年輪分析的方法鑒定其為距今650多年的作品。蘇格蘭瑪麗王后畫像收藏于倫敦國家肖像走廊，原先被確定為18世紀的復本，然而，隨后樹木年代學家對其木材定年為為16世紀復本。1980年，Corona測量了用云杉制作的兩個小提琴的年代，最年輕的一圈樹輪年代分別為1726年和1717年。后來他又成功地測得了15個弦樂器的制作年代。由于網絡的發(fā)展，尤其國際樹木年輪數據庫的建立，為全世界提供了高質量的樹木年輪數據，極大地促進了弦樂器定年的發(fā)展。至1986年，已有134種16～20世紀制造的弦樂器年代得以檢驗。1998年，Topham等對47個弦樂器進行了樹輪分析，用來自阿爾卑斯山的云杉和落葉松作匹配序列，結果發(fā)現，這些弦樂器大部分是17～19 世紀制造的，首開英國憑借樹輪為提琴定年之風。馬薩諸塞州美國著名的Fairbanks鄉(xiāng)村別墅為一古老的木框架建筑，很早就被宣稱建于約1640年，后根據其大梁芯條樣品確認其木材來自北美1637—1638年的伐木，其余梁木定年為1641年，由此判定此建筑物開工于1638年，竣工于1641年[58-59]。

4 樹木年輪學的新階段

由于樹木年輪學迅猛發(fā)展，對年輪所儲存的信息有更廣泛深入的了解，研究注視指標已從單一的樹輪寬度發(fā)展到X射線密度、同位素、圖像解析、細胞模擬、木材結構及化學元素分析等多個指標。再者電腦處理技術使交叉產生的樹木年輪圖像更為準確清晰，使之可用于低緯濕潤地區(qū)的樹木年輪分析[60]。1963 年，美國樹輪學家Fritts將計算機和現代統(tǒng)計方法引入樹輪研究中。同年，法國科學家Hubert Polge建立了利用X射線測量樹輪密度的方法，發(fā)展了以木材密度為氣候環(huán)境變化代用資料的測量技術。年輪密度指標系列包括每個年輪的平均密度、最大密度、最小密度、早材密度、晚材密度。隨著圖像識別技術在樹木年輪分析中應用和發(fā)展的日漸成熟，國際上已有部分專業(yè)研究樹木年輪各項屬性的商用分析儀器和軟件相繼上市，新近的WinDENDRO系統(tǒng)則自帶有相應的圖像掃描設備，可以直接從樹木切開的橫截面來獲取年輪的圖像數據。年輪圖像識別新技術為年輪的信息分析提供了數字化基礎。隨著電子掃描技術、信號傳感技術、圖像處理技術的深入發(fā)展，快速精確的年輪識別技術越來越表現出了超強的技術優(yōu)勢和發(fā)展前景?？傊?，當前的樹木年輪學已進入樹輪全信息細胞學水平，信息識別和處理手段日新月異，使識別從肉眼和手工計算轉為儀器觀測，走向自動化、計算機技術化、程序化，圖像化，使信息精度更準確可信。再者，提取年輪樣品（樹芯）的工具日益先進，從人工生長錐改進為電動生長錐，使野外取材取樣更加方便、迅速、高效。總之，隨著科學技術整體的發(fā)展，樹木年輪學將日益現代化，在時空兩方面為人類揭示日益深廣的自然和社會信息。即所謂縱橫上下五千年，追索過去，預測未來。除年輪學用來測定古環(huán)境變化外，與年輪相似格式還有冰芯（冰川取樣），海芯（海洋底層積物取樣）、汶泥（江湖沉積物取樣）及洞穴堆積物，它們也能還原古環(huán)境的記錄，保存在它們中的放射性同位素含量常用來測定古環(huán)境的指標，而且還原的歷史更長。但年輪格式反應的信息更為連續(xù)、直觀、詳細和準確。但是也有生態(tài)學家疑慮當現今全球氣溫升高，特別是在高山和極地更為明顯，現今至今后樹木年輪生長格式可能呈現超常，此種超常格式與以往常態(tài)格式是否存在連續(xù)性和可比性，此有待關注和深入探討[64]。

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