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        古樹年齡鑒定方法研究進(jìn)展

        2023-04-06 07:47:48
        綠色科技 2023年3期
        關(guān)鍵詞:方法

        高 星

        (故宮博物院,北京 100006)

        1 引言

        古樹指樹齡在100年以上的樹木。作為景觀環(huán)境中重要組成部分,古樹見證了歷史的變遷,是有生命的“活文物”,具有極高的歷史文化、科學(xué)研究、生態(tài)及社會(huì)價(jià)值。古樹的環(huán)境適應(yīng)性很強(qiáng),其通過自然選擇達(dá)到百年以上樹齡,是園林植物種質(zhì)資源庫(kù)中的重要資料,也為選擇鄉(xiāng)土樹種及園林適生樹種提供重要參考。正所謂名園易得,古木難求,每一株古樹均具有獨(dú)特性、不可再生性和不可替代性[1],因此科學(xué)有效保護(hù)古樹資源意義重大。

        樹齡是篩選和劃分古樹的唯一標(biāo)準(zhǔn)[2]。根據(jù)北京市現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn),樹齡在300年(含300年)以上的樹木為一級(jí)古樹,樹齡在100年(含100年)以上300年以下的樹木為二級(jí)古樹[3]。國(guó)內(nèi)其他地區(qū)也存在把古樹定為3個(gè)級(jí)別的不同劃分標(biāo)準(zhǔn)[4]。

        樹齡鑒定是古樹建檔普查與保護(hù)中一項(xiàng)長(zhǎng)期且重要的工作,隨著科技的發(fā)展,古樹樹齡鑒定方法不斷更新優(yōu)化,但現(xiàn)有檢測(cè)方法均存在一定局限性,樹齡鑒定工作的準(zhǔn)確高效性受到技術(shù)制約,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是古樹樹齡較大,相較于旺盛生長(zhǎng)的年輕樹木,古樹需要受到更多保護(hù),原則上不允許采用具有傷害性的方法開展樹齡鑒定工作。通過觀察測(cè)算古樹樹體地徑年輪的方法雖然最為直觀準(zhǔn)確,但對(duì)于具有生命且需要重點(diǎn)保護(hù)的古樹來講顯然不具有可實(shí)施性。二是古樹常存在枝干中空現(xiàn)象,年輪完整性已經(jīng)破壞,導(dǎo)致無法使用年輪計(jì)數(shù)原理開展樹齡鑒定工作。三是一些高科技檢測(cè)手段檢測(cè)成本高、儀器繁重復(fù)雜,對(duì)于檢測(cè)人員的技術(shù)水平、古樹所在地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及古樹自然保護(hù)條件等均有較高要求。四是樹齡鑒定常使用測(cè)量樹木胸徑、冠幅等方式間接估算古樹樹齡。然而植物個(gè)體間差異較大,即使是同種樹木也會(huì)受到基因、環(huán)境等多重影響,從而對(duì)鑒定結(jié)果造成較大誤差。

        目前國(guó)內(nèi)對(duì)于樹齡鑒定相關(guān)研究報(bào)道主要集中在樹齡鑒定實(shí)際應(yīng)用案例、檢測(cè)方法技術(shù)優(yōu)化等方面,針對(duì)古樹樹齡不同鑒定方法的特點(diǎn)分析及匯總工作研究較少。因此,及時(shí)梳理古樹樹齡鑒定方法,分析評(píng)估不同檢測(cè)方法特點(diǎn),對(duì)于未來古樹保護(hù)及樹齡檢測(cè)技術(shù)方法選擇與提升都具有重要意義。本文通過梳理歸納古樹樹齡鑒定技術(shù)研究進(jìn)展,探討不同方法優(yōu)劣勢(shì)和適用范圍,并就未來研究發(fā)展方向提出建議,以期為今后的科學(xué)高效地開展樹齡鑒定工作提供參考。

        2 古樹名木的重要價(jià)值

        古樹是珍貴的自然物產(chǎn)資源,也是歷史文化、經(jīng)濟(jì)與科研發(fā)展資料的一部分,兼具文化與自然遺產(chǎn)雙重身份[5],是歷史和未來的紐帶[4],在歷史文化研究、氣象信息、園林規(guī)劃發(fā)展等眾多研究領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用[6]。

        古樹作為歷史文化的載體,見證了時(shí)間流逝和人事更迭,很多古樹名木的保護(hù)意義已遠(yuǎn)超出樹木自然生態(tài)本身,它的厚重感沉積于滄桑的年輪之上,體現(xiàn)出歷史的變遷和文化的傳承。國(guó)內(nèi)著名的古樹眾多,北京國(guó)子監(jiān)的古側(cè)柏觸奸柏[6]、北海團(tuán)城上的古白皮松“白袍將軍”和古油松“遮蔭侯”、安徽黃山上的古油松“迎客松”、陜西黃陵軒轅柏等古樹所承載的歷史文化價(jià)值之深厚值得后人無限研究和探索。

        除歷史文化價(jià)值外,古樹資源還是重要的種質(zhì)資源庫(kù)。能夠在自然環(huán)境中生存幾百上千年,經(jīng)受住各種極端環(huán)境脅迫考驗(yàn),說明古樹對(duì)于該環(huán)境有較高適應(yīng)性,在園林應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)可作為鄉(xiāng)土樹種或園林適生樹種開展景觀植物配植。同時(shí),古樹自身含有的優(yōu)良基因也是樹木的“長(zhǎng)壽密碼”。隨著分子生物學(xué)研究的深入,探究古樹抗衰老分子機(jī)理[7],利用古樹基因開展種質(zhì)資源育種、遺傳基因改良等是未來重要的研究方向,并將選育出具有較強(qiáng)抗逆性及環(huán)境適應(yīng)性的優(yōu)良品種,為保留古樹優(yōu)質(zhì)基因提供保障。古樹的生態(tài)價(jià)值也十分顯著。園林植物具有凈化空氣、調(diào)節(jié)氣溫、涵養(yǎng)水源保持水土等生態(tài)功能,尤其是對(duì)于局部小氣候的改善作用極大[8]。古樹生存時(shí)間相較一般樹木更長(zhǎng),胸徑、冠幅更大,因而對(duì)美化和保護(hù)環(huán)境的作用也更加明顯。

        3 樹齡鑒定的意義及價(jià)值

        樹齡鑒定通過準(zhǔn)確界定古樹及其保護(hù)級(jí)別,在實(shí)施古樹分級(jí)保護(hù)、規(guī)范古樹保護(hù)法規(guī)、了解古樹栽植相關(guān)歷史文化等方面具有重要意義,并可以有效解決林權(quán)糾紛[9]、打擊破壞古樹名木犯罪[10]等問題。然而在實(shí)際操作過程中,樹齡無法像胸徑、樹高等可以通過儀器直接判讀出來,因而尋求一種科學(xué)便捷高效的古樹樹齡鑒定方法十分重要。

        古樹樹齡信息主要集中在樹輪中,也是樹齡鑒定的主要理論依據(jù)。樹木年輪除了包含樹木年齡信息外,還會(huì)由于某一時(shí)間經(jīng)歷重大環(huán)境變化而在年輪生成上表現(xiàn)出形態(tài)差異[11],古樹所經(jīng)歷的自然事件可以從年輪構(gòu)成上找到依據(jù),并衍生出樹木年代學(xué)的概念,研究涉及考古學(xué)、植物學(xué)、氣象學(xué)、林學(xué)、生態(tài)學(xué)等方面[11~15]。同時(shí),應(yīng)用古樹樹齡鑒定結(jié)果推斷古樹周邊建筑及人文歷史、氣候及環(huán)境變化等跨學(xué)科交叉研究也為眾多學(xué)者研究應(yīng)用[16~22]。除此之外,樹齡鑒定對(duì)于森林經(jīng)營(yíng)、生長(zhǎng)模擬等林業(yè)問題上也具有重要科研及應(yīng)用價(jià)值[23]。

        4 古樹年齡鑒定方法及其研究進(jìn)展

        4.1 歷史追蹤法

        這種方法主要通過查找樹木栽植相關(guān)歷史記載資料獲得樹齡信息,總結(jié)來講主要有以下2種方式。一是文獻(xiàn)追蹤法,通過查找地方志、歷史記載文獻(xiàn)等留存的文字資料、圖片等史料信息推算出古樹年齡。二是訪談追蹤法,以走訪調(diào)查的形式,通過當(dāng)?shù)乩弦惠吶讼鄠骷坝H眼見證等方式流傳下來的說法,推測(cè)古樹的大致樹齡。

        長(zhǎng)沙縣陶公廟里的一株古樟樹,據(jù)記載這株樟樹在建造廟堂時(shí)就已經(jīng)栽植了,就此推斷該古樟樹的樹齡至少在800年以上[4]。北京頤和園西堤上的古桑和古柳經(jīng)古籍考證均栽植于乾隆年間,樹齡可基本鎖定在300年左右[24]。覃勇榮等[25]在宜州市某村落走訪調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)一株胸徑達(dá)5.5 m的大葉榕,基本符合古樹標(biāo)準(zhǔn)。但經(jīng)過走訪當(dāng)?shù)厝罕?,估測(cè)種植時(shí)間約為1950年。這樣算來也不過70多年的樹齡,尚未到達(dá)古樹的樹齡標(biāo)準(zhǔn)。這也說明走訪調(diào)查的方式為古樹年齡鑒定提供了堅(jiān)實(shí)的佐證。

        通過追蹤歷史資料的方式可以做到有據(jù)可查,操作起來相對(duì)簡(jiǎn)單,并可以最大限度保證樹木避免機(jī)械損傷,對(duì)于古樹保護(hù)來講具有實(shí)際意義,但這種方式存在的局限性也是顯而易見的。首先,大部分古樹的文字記載較少,很難找到準(zhǔn)確詳實(shí)的文字內(nèi)容,即使有相關(guān)樹木栽植記載,也多伴隨營(yíng)造園林或者建造房屋等區(qū)域重大變化而附帶提及,鮮有專門記錄。其次,古樹在生長(zhǎng)過程中常有發(fā)生移栽、重新栽種等未記錄情況,從而使得實(shí)際樹齡與史料信息存在較大偏差。再者,僅通過老一輩記憶及民間傳說得來的信息十分有限,一是當(dāng)前居民人均壽命水平為70~80歲,古樹的樹齡少則百年多則上千年,通過這種方式能夠記錄的古樹年齡相對(duì)較小,范圍限制性強(qiáng),二是單純通過人為記憶所獲得的信息通常準(zhǔn)確性不高,也容易出現(xiàn)記憶錯(cuò)誤的情況。因此該方法很難廣泛用于大范圍的古樹年齡鑒定工作,主要用于樹齡的輔助鑒定。

        4.2 樹木年輪計(jì)數(shù)法

        這種方法指通過樹木年輪觀察計(jì)數(shù)進(jìn)而測(cè)算樹木年齡。這種方法可操作性強(qiáng),可以直觀讀取樹木年齡信息,使用成本也相對(duì)較低[4],因此該方法是目前使用最廣泛的一種樹齡鑒定方式。這種檢測(cè)方法主要依據(jù)植物生物學(xué)原理進(jìn)行。植物莖形成層在春季形成春材(早材)顏色較淺,夏末秋初形成秋材(晚材)顏色較深,冬季植物進(jìn)入休眠狀態(tài),維管形成層停止活動(dòng)形成年輪線。這三者構(gòu)成一個(gè)生長(zhǎng)輪,即一個(gè)年輪[26]。溫帶或亞熱帶地區(qū)因四季變化較為明顯,所形成的年輪界限也相對(duì)清晰,易于讀取和判別,因此可以根據(jù)年輪數(shù)目來判斷樹木的年齡,一圈就是一年[27]。

        獲得樹木年輪并開展樹齡鑒定的方法主要有3種。第一種也是使用最廣泛的一種是使用特定工具獲取樹木年輪樣本。樹木生長(zhǎng)錐是獲取樹木年輪的工具中最常見的1種,使用時(shí)在樹木胸徑位置將其分兩個(gè)方向鉆入至樹木髓部從而獲得包含樹木年輪的樹芯,由此讀取樹齡信息[4]。為了更加科學(xué)準(zhǔn)確地獲取到精準(zhǔn)的樹木年輪數(shù)據(jù),通常需要在同一個(gè)氣候區(qū)取10~15個(gè)樣本進(jìn)行年輪的交叉對(duì)比,因此這種方法的實(shí)際工作量還是比較大的[28]。近年來眾多學(xué)者[21,22, 29,30]使用該方法開展古樹樹齡鑒定工作,張喬松等[31]發(fā)現(xiàn)樹木的增粗生長(zhǎng)的速率是有較為明顯的三段式規(guī)律的,幼年時(shí)年輪較窄,15~25年達(dá)到增粗生長(zhǎng)峰值,之后的25~30年后開始下降并趨于平穩(wěn)狀態(tài),從而提出3段計(jì)算法,由此提高了年輪樹齡檢測(cè)的精準(zhǔn)度,后期也有學(xué)者將該方法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用[28, 32]。這種方法的不足是對(duì)樹木有一定的損傷,尤其是對(duì)于生長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較弱的古樹來講,對(duì)其保護(hù)管理存在一定阻礙。針刺儀是一種新型設(shè)備,可以做到微損檢測(cè)樹木年齡、樹干空腐率及樹木生長(zhǎng)率,測(cè)定樹木年齡不需要處理樣本,且對(duì)樹木傷害較小[33],近年來被逐步推廣應(yīng)用。劉政等[34]應(yīng)用阻力針刺儀測(cè)定浙江省長(zhǎng)興縣11株古銀杏樹齡,并結(jié)合樹齡與古樹胸圍的線性關(guān)系,全面分析長(zhǎng)興縣古樹資源情況。潘虹[35]使用刺針儀進(jìn)行樹木年齡微損測(cè)定,并使用針刺儀平穩(wěn)卡爾曼濾波器、頻譜分析和峰谷分析3種算法,有效的減輕了對(duì)樹體的傷害且提高了針刺儀測(cè)定活立木年齡的精度。

        第2種方法是直接將樹木鋸倒以獲得完整樹木主干圓盤,從而讀取樹木年齡。這種方法對(duì)于有生命的古樹來講完全不具有操作性,一般只針對(duì)死亡樹木。常見的應(yīng)用方式主要為配合森林公安辦理非法采伐案件,針對(duì)獲取的涉案木樁對(duì)完整樹輪圓盤進(jìn)行年輪計(jì)數(shù)測(cè)定樹齡[10, 36]。除此之外,也有針對(duì)死亡古樹開展樹齡鑒定的相關(guān)研究。王樹芝和陳佐陽(yáng)[18]采用截取古樹主干圓盤的方法,對(duì)北京故宮養(yǎng)性門內(nèi)死亡古白皮松進(jìn)行樹齡鑒定,并根據(jù)北京歷年氣候變化及生長(zhǎng)地勢(shì)等方面探討古樹死亡原因。

        第三種方法是根據(jù)樹體主干側(cè)枝年輪及分枝位置等信息綜合判讀樹齡。巢陽(yáng)等[20]研制出“活古樹無損樹齡檢測(cè)法”,選取古樹主干上已枯死的樹橛,截取分枝基部10 cm長(zhǎng)樹段在顯微鏡下進(jìn)行年輪判讀,并根據(jù)氣象數(shù)據(jù)資料、樹橛高度、位置等信息建立數(shù)學(xué)模型計(jì)算古樹具體年齡,但部分地區(qū)由于無法提供歷史氣象資料,在推廣使用上還具有一定局限性。袁傳武等[37]提出了側(cè)枝年齡鑒定法,通過選擇原生側(cè)枝并結(jié)合其高度、級(jí)別及側(cè)枝長(zhǎng)度信息,與側(cè)枝年齡的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型,從而測(cè)定古樹年齡。這個(gè)方法的最大優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)對(duì)古樹造成損傷,對(duì)古樹保護(hù)工作提供了科學(xué)有效的技術(shù)手段。但也存在一定局限性。一是該方法雖給出了數(shù)學(xué)計(jì)算模型,但不同樹種、不同環(huán)境情況因素并未充分實(shí)際考慮,目前的研究中也只針對(duì)少量樹種開展實(shí)測(cè),且對(duì)于主干上僅有不定枝或無枯死樹橛情況無法進(jìn)行檢測(cè)。二是建立數(shù)學(xué)模型的過程比較復(fù)雜,需要技術(shù)人員具有深厚數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。

        對(duì)于樹齡鑒定工作來講,獲取樹木年輪信息只是其中的第一步,后續(xù)如何進(jìn)行年輪信息判讀更是重點(diǎn)難點(diǎn)。為了使樹木年輪判讀結(jié)果更加清晰準(zhǔn)確,學(xué)者們逐漸開始針對(duì)改善樹木年輪成像技術(shù)展開研究。韓其燕和何東健[27]針對(duì)闊葉植物環(huán)孔材管孔顆粒干擾分布密集的問題,根據(jù)其區(qū)域生長(zhǎng)的長(zhǎng)度和范圍大小,結(jié)合使用分割算法提取年輪邊界的方法,有效去除了管孔干擾使年輪信息更加清晰。謝春平等[36]利用CAD圖像處理軟件并結(jié)合置信區(qū)間計(jì)算,從而獲得古樹樹齡的基本取值范圍。王燕鳳等[38]采用雙邊濾波及改進(jìn)的Canny算法有效抑制了色斑、鋸痕、粗大管孔等因素的干擾。

        年輪分析法可操作性強(qiáng),直觀精確且應(yīng)用范圍廣,是目前應(yīng)用最廣泛的一種樹齡鑒定方法,但也存在一定弊端。一是該方法在樹體主干取樣過程中不可避免的會(huì)對(duì)古樹造成機(jī)械傷害。與此同時(shí),取樣過程中因難以判斷生長(zhǎng)錐在樹體內(nèi)的具體位置,導(dǎo)致采樣工具未達(dá)到髓心位置或完全穿過髓心,從而造成檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確、樹木髓心嚴(yán)重受損等不良后果[25]。 二是樹木年輪自身存在的不確定性較高。部分植物由于一年中經(jīng)歷多個(gè)生長(zhǎng)季從而形成多個(gè)生長(zhǎng)輪,或是受氣候變化、病蟲害等影響時(shí)可能出現(xiàn)假年輪結(jié)構(gòu),從而影響年輪計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性[26]。三是古樹在雨水和木腐菌的長(zhǎng)期作用下常會(huì)出現(xiàn)樹干中空現(xiàn)象[39]從而導(dǎo)致樹木年輪完整性破壞,無法通過年輪計(jì)數(shù)的方法開展樹齡鑒定工作。四是熱帶地區(qū)因一年中不存在四季變化條件,年輪界限的清晰程度不足以開展樹輪計(jì)數(shù)工作,導(dǎo)致該方法僅適用于溫帶及亞熱帶生長(zhǎng)的樹種,在地理區(qū)域方面具有一定的局限性。

        4.3 樹皮測(cè)齡法

        通過樹皮層次來確定古樹年齡的原理同年輪計(jì)數(shù)法相似,即通過樹皮層次計(jì)數(shù)以獲得樹木年齡。植物的維管形成層每年向木質(zhì)部方向分裂新細(xì)胞即形成年輪,而向韌皮部方向分裂新細(xì)胞即形成樹皮結(jié)構(gòu)[4]。樹輪逐年增加與樹皮逐年增厚是同時(shí)進(jìn)行的,因此在樹皮不發(fā)生脫落的情況下,兩者是共同增多的。因此通過測(cè)算樹皮的層次來判定樹木年齡也成為一種較為可靠的測(cè)定方法。實(shí)際測(cè)量過程中,由于樹木根部的樹皮相對(duì)更為完整,常會(huì)從根部采集樹皮進(jìn)行樹齡測(cè)定。相較于年輪計(jì)數(shù)法,這種方法對(duì)于保護(hù)樹木的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但樹皮結(jié)構(gòu)沒有年輪結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,樹皮老化時(shí)常會(huì)發(fā)生自然脫落現(xiàn)象[4],嚴(yán)重影響樹皮層數(shù)的測(cè)算,自然該方法也就無法進(jìn)行了。

        早在1983年由郭永臺(tái)[40]首先提出利用樹皮測(cè)定樹木年齡的方法,隨后趙中振等[41]通過軟化樹皮制片,并在顯微鏡下對(duì)其韌皮纖維束層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察計(jì)數(shù),也就是通過測(cè)算樹皮層次的方法以確定樹木年齡。然而該方法也受到了一些質(zhì)疑,目前為止尚存在爭(zhēng)議。秦世立和馬冬梅[42]對(duì)北京地區(qū)28種常見樹種樹皮進(jìn)行解剖發(fā)現(xiàn),只有其中5種植物可以將樹皮作為樹齡測(cè)定依據(jù),認(rèn)為該方法存在較大局限性。李大輝和艾鐵民[43]則認(rèn)為韌皮部纖維的帶狀排列數(shù)目在不同生長(zhǎng)季是不同的,無法作為樹齡鑒定依據(jù)。

        4.4 回歸分析法

        利用樹木年輪計(jì)數(shù)法鑒定古樹年齡直觀精確,但該方法工作量較大,并且在采樣過程中對(duì)古樹造成的機(jī)械傷害也不可忽視。為了更加便捷高效并在最大限度保護(hù)古樹,近年來逐漸開始推廣應(yīng)用回歸分析法開展樹齡鑒定工作。該方法的原理是通過選擇與樹齡存在較大相關(guān)性的變量(如:胸徑、冠幅等),并將其與樹齡建立數(shù)學(xué)回歸模型從而進(jìn)行關(guān)系擬合,在確立變量間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式后便可應(yīng)用于大范圍樹齡鑒定工作[4]。

        回歸分析法在近些年來也被越來越多的學(xué)者在不斷提升改進(jìn)技術(shù)方法的基礎(chǔ)上開展研究應(yīng)用[44~47]。肖智勇等[48]以野生樟樹為研究對(duì)象,研究并確立了胸徑與樹齡之間的相關(guān)性關(guān)系及回歸模型:y=0.0152+2.1584x+11.338。張妍[4]通過實(shí)地調(diào)查,將胸徑、樹高和冠幅等作為自變量,使用7種生長(zhǎng)模型進(jìn)行相關(guān)關(guān)系擬合,結(jié)合F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn),得出長(zhǎng)沙縣古樟樹樹齡估測(cè)最佳模型。張艷麗[49]通過地理加權(quán)回歸模型(GWR) 和多元線性回歸模型(MLR) 模擬古樹胸圍、樹高、平均冠幅、海拔高度及生境坡度對(duì)樹齡的回歸強(qiáng)度,從而提升古樹年齡估算的科學(xué)、高效及準(zhǔn)確性。

        這種方法相當(dāng)于樹木年輪計(jì)數(shù)法的高效利用,將數(shù)學(xué)方法與實(shí)際測(cè)量相結(jié)合,使得樹木年齡的推算更加簡(jiǎn)便易行。但該方法也存在較大不確定性:樹木之間的個(gè)體差異、個(gè)體環(huán)境差異及所經(jīng)歷的環(huán)境干擾等因素[24]都將會(huì)給古樹年齡鑒定結(jié)果造成一定誤差。

        4.5 科技測(cè)齡法

        目前常見的古樹科技測(cè)齡方法主要有3種方式:同位素14C測(cè)定法、CT掃描法、X射線測(cè)定法。同位素14C測(cè)定技術(shù)在考古學(xué)、醫(yī)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域研究中已被廣泛應(yīng)用。這種方法主要根據(jù)14C的衰變程度計(jì)算樣品的大致年代,也被稱為14C斷代法。在樹齡鑒定過程中通常使用14C技術(shù)測(cè)定已經(jīng)死亡或者樹齡近千年的古樹樹齡。這種方法的一大優(yōu)勢(shì)在于,當(dāng)古樹發(fā)生嚴(yán)重中空并難以通過其他方式測(cè)定其年齡時(shí),可以顯現(xiàn)出較好的效果[4]。目前歐美國(guó)家已經(jīng)建立了樹木年輪網(wǎng)絡(luò),便于后期古樹年齡測(cè)定的開展,其中北美洲長(zhǎng)年表為8600年,歐洲為一萬多年[50-51]。年輪年表的建立為同位素14C定年提供了校正曲線從而提升了檢測(cè)的精準(zhǔn)性。它的缺點(diǎn)也是顯而易見的。一是該方法僅適用于已死亡的古樹,二是由于幾百年的半衰期很難被測(cè)出,因此只有千年以上的古樹才能表現(xiàn)出較好的測(cè)定結(jié)果,三是設(shè)備昂貴且技術(shù)操作難度高[4, 37],很難在樹齡檢測(cè)中廣泛推廣使用。

        CT掃描法和X射線測(cè)定法的原理都是基于樹木不同組織對(duì)X射線吸收與透過率不同的原理開展的。CT掃描法可以掃描出樹木主干斷面的圖像,從而判讀橫斷面年輪信息。這種高科技手段可以在完全不損害樹木的條件下完成活古樹的樹齡檢測(cè),這一點(diǎn)相比于前文提及的同位素14C測(cè)定法和使用樹木生長(zhǎng)錐取樣的年輪計(jì)數(shù)法具有明顯優(yōu)勢(shì)。但由于該方法設(shè)備價(jià)格高昂、技術(shù)難度大且儀器不方便野外攜帶等限制性因素,目前僅在小范圍內(nèi)開展使用。鄭楠[52]及袁傳武等[37]在實(shí)施古樹樹齡鑒定過程中均有使用CT掃描法的報(bào)道。

        5 不同樹齡測(cè)定方法比較

        樹齡檢測(cè)方法各具優(yōu)勢(shì),也都存在一些實(shí)際操作上的困難及局限性,表1集中歸納總結(jié)了5類古樹年齡鑒定的特點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)根據(jù)古樹的實(shí)際生長(zhǎng)環(huán)境、主干空腐狀況、生長(zhǎng)勢(shì)、樹皮狀態(tài)、古樹生長(zhǎng)地區(qū)科技發(fā)展及經(jīng)濟(jì)水平等因素進(jìn)行綜合判斷,必要時(shí)可綜合使用多種方式相互輔助鑒定以提升檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)及準(zhǔn)確性。

        表1 5種樹齡檢測(cè)方法特點(diǎn)比較

        6 結(jié)論與展望

        古樹作為活文物,是具有歷史文化、生態(tài)自然、科技發(fā)展等多方面價(jià)值的寶貴資源,而古樹年齡鑒定工作更是古樹定級(jí)保護(hù)及相關(guān)歷史文化探索的基礎(chǔ)。從目前的研究進(jìn)展來看,古樹樹齡鑒定工作主要通過五大類鑒定方法開展,也通過提升技術(shù)、創(chuàng)新方法及多學(xué)科交叉等方式不斷優(yōu)化完善現(xiàn)有技術(shù)方法,取得了許多有重要意義的成果。根據(jù)當(dāng)前研究進(jìn)展,可以得出以下幾個(gè)結(jié)論:①古樹屬于需要重點(diǎn)保護(hù)的植物,且由于樹齡較大,生長(zhǎng)勢(shì)較弱、主干中空等因素常常會(huì)對(duì)樹齡鑒定工作造成一定阻礙。因此在古樹年齡鑒定過程中應(yīng)結(jié)合古樹生活環(huán)境、生長(zhǎng)勢(shì)、主干空腐率、樹皮狀態(tài)等進(jìn)行綜合分析判斷。必要時(shí)可使用多種方法相互輔助鑒定以提升結(jié)果的準(zhǔn)確性。②僅依靠樹木年輪計(jì)數(shù)等常用檢測(cè)方法已無法滿足情況復(fù)雜多變的古樹樹齡鑒定,需要配合使用相對(duì)復(fù)雜的儀器設(shè)備、分析軟件及數(shù)學(xué)模型等手段分析研究,以得到更加科學(xué)精準(zhǔn)的結(jié)果。③負(fù)責(zé)實(shí)施樹齡鑒定的專業(yè)技術(shù)人員需要掌握扎實(shí)的樹木學(xué)知識(shí),并依據(jù)積累的經(jīng)驗(yàn)對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行主觀判斷,綜合分析使用恰當(dāng)?shù)蔫b定方法。

        由于植物自身或環(huán)境條件的多變性、檢測(cè)技術(shù)的復(fù)雜性等因素,古樹年齡鑒定仍是一件難度較大的工作。未來還需要在以下幾個(gè)方面重點(diǎn)開展工作。

        (1)提升樹齡鑒定的準(zhǔn)確性、高效性。目前在樹齡鑒定過程中發(fā)現(xiàn),針對(duì)鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確度爭(zhēng)議較大,多依靠鑒定人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行主觀判斷[9],再加之樹木生長(zhǎng)環(huán)境多變、樹木個(gè)體差異等因素影響,得到的結(jié)果往往存在較大偏差。因此如何準(zhǔn)確、高效完成古樹樹齡鑒定工作是當(dāng)前的技術(shù)難點(diǎn),也是未來重要的研究方向。

        (2)合理控制技術(shù)成本,增加政策支持投入。樹齡鑒定工作的成本往往比較高:年輪計(jì)數(shù)需要技術(shù)人員進(jìn)行采樣、觀察計(jì)數(shù)、統(tǒng)計(jì)分析一系列流程,尤其是古樹樹齡較大,更加費(fèi)時(shí)費(fèi)力;科技測(cè)齡法科學(xué)準(zhǔn)確度高,但使用的儀器設(shè)備價(jià)格昂貴,受地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平制約較大。因此需要園林管理部門加強(qiáng)對(duì)古樹樹齡鑒定工作的重視程度,在經(jīng)濟(jì)及政策方面予以支持。未來在優(yōu)化鑒定技術(shù)研究過程中應(yīng)盡可能降低檢測(cè)成本以便于大范圍推廣應(yīng)用。

        (3)結(jié)合分子生物學(xué)開展深層次研究?,F(xiàn)有研究成果主要集中在宏觀方向,分子生物學(xué)是通過微觀分子水平闡明生命現(xiàn)象的科學(xué)研究手段。目前已經(jīng)有學(xué)者從分子生物學(xué)角度探索樹木年齡與端粒長(zhǎng)度的關(guān)系[53~55],端粒長(zhǎng)度的縮短與動(dòng)植物的衰老存在正相關(guān)關(guān)系的觀點(diǎn)已得到基本認(rèn)可[56],說明該研究方向是具有科學(xué)理論基礎(chǔ)及可操作性。目前針對(duì)植物端粒與樹齡之間的關(guān)系的研究尚少,未來可以從分子角度對(duì)此進(jìn)行深層次探索[7]。

        (4)加強(qiáng)多學(xué)科交叉合作,提升檢測(cè)人員綜合技術(shù)水平。樹齡鑒定工作是一個(gè)綜合技術(shù)研究工作,涉及的專業(yè)面較廣。除了扎實(shí)的樹木學(xué)專業(yè)知識(shí)及豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)外,對(duì)鑒定技術(shù)人員在儀器設(shè)備使用、數(shù)據(jù)分析處理、文獻(xiàn)查閱篩選等方面同樣具有較高要求。針對(duì)該情況,未來在著重培養(yǎng)提升技術(shù)人員的綜合水平同時(shí),應(yīng)加強(qiáng)多學(xué)科交叉合作,結(jié)合不同專業(yè)技術(shù)人才,拓寬思路,整體提升技術(shù)檢測(cè)水平。

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