大別山野生杜鵑基徑與年輪相關(guān)關(guān)系的初步研究

　　摘 要： 樹齡是樹木的重要生長(zhǎng)特征。但對(duì)于像杜鵑這樣的灌木來(lái)說(shuō)，多數(shù)莖稈難以使用普通生長(zhǎng)錐進(jìn)行采樣觀察。利用植物徑向生長(zhǎng)與樹齡之間存在的相關(guān)關(guān)系，建立經(jīng)驗(yàn)回歸方程，由基徑估算年齡是一個(gè)簡(jiǎn)單有效的方法。在湖北羅田的黃獅寨隨機(jī)選擇了12個(gè)大小不一的杜鵑的主莖，測(cè)量其基徑，截取莖稈的圓盤樣品觀察年輪，得到樣本個(gè)體的基徑在8.44～48.21 mm之間，年輪數(shù)在6～53 a之間。用直線回歸、指數(shù)回歸、冪函數(shù)回歸三種方法分別建立了年輪數(shù)與其基徑的經(jīng)驗(yàn)方程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，三個(gè)回歸方程都是極顯著的，直線回歸方程估計(jì)杜鵑平均年輪寬度為0.615 3 mm/a。指數(shù)函數(shù)方程的決定系數(shù)最大，表明在所調(diào)查的樹齡范圍內(nèi)，杜鵑徑向生長(zhǎng)速度更符合指數(shù)增長(zhǎng)規(guī)律，呈前期慢、后期加快的特點(diǎn)。使用該指數(shù)回歸方程估計(jì)年輪數(shù)的平均偏差為3.044 6 a，最大偏差小于12 a，采用指數(shù)回歸方程可以估算出本地杜鵑樹齡的大致年代，推測(cè)本地杜鵑居群主要是在五十多年前開始定居繁殖的。

　　關(guān)鍵詞： 杜鵑;樹齡;基徑;回歸方程

　　《山西林業(yè)科技》(季刊)創(chuàng)刊于1972年，是學(xué)術(shù)性刊物。征稿對(duì)象：農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域科技人員，教育工作者，博士、碩士、本科學(xué)生，基層林業(yè)工作者。

　　年輪是多年生木本植物莖的橫斷面上的同心環(huán)紋，隨四季交替形成了一圈一圈深淺交替的年輪。在樹木調(diào)查與研究的過(guò)程中，樹木年齡數(shù)據(jù)獲取是非常有必要的，因而也產(chǎn)生了樹木年代學(xué)這一學(xué)科[1]，其學(xué)科內(nèi)涵卻不僅限于對(duì)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(guò)程，鑒定相關(guān)古建筑、古文物、古藝術(shù)品的年代[2]。然而在野外準(zhǔn)確鑒定樹齡其實(shí)也是一個(gè)技術(shù)難題。由于直接截取莖稈的圓盤樣品觀察年輪的方法，屬于破壞性的觀察，在目前多數(shù)野生樹木需要加以保護(hù)的形勢(shì)下，是無(wú)法應(yīng)用的。大型喬木一般是采用生長(zhǎng)錐取木段進(jìn)行觀察，它是以“T”字型工具將細(xì)細(xì)的錐筒穿進(jìn)樹皮，使錐筒向內(nèi)旋轉(zhuǎn)穿過(guò)樹心，再將探取桿插入筒中取出筷子粗的木條，得到帶有年輪的木條標(biāo)本，在木條上打磨出年輪分界線，用放大鏡觀察數(shù)出年輪[3]，但這種方式不適應(yīng)小喬木和灌木[4-5]。此外，還有一些運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器的方法，如CT法，X射線法，14C測(cè)定法，加速器質(zhì)譜法等[3]，但這些方法估算精度以百年、千年計(jì)，且大部分這樣的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不適宜在野外調(diào)查中采用。

　　一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單可靠的方法是通過(guò)測(cè)量樹木莖干直徑，利用樹木生長(zhǎng)年齡與徑向生長(zhǎng)之間的關(guān)系，采用經(jīng)驗(yàn)回歸方程來(lái)間接估算年齡。可以采用的回歸方程包括直線回歸、指數(shù)回歸和冪函數(shù)回歸等[6-8]。當(dāng)然，隨著樹種、立地條件、氣候條件的不同，可用的方程都會(huì)隨之變化。本文報(bào)道的是對(duì)大別山廣泛分布的杜鵑花基徑與年輪相關(guān)關(guān)系研究的一個(gè)結(jié)果。旨在為更好地研究大別山野生杜鵑居群的生態(tài)遺傳特征，促進(jìn)野生杜鵑資源的保護(hù)和利用提供科學(xué)依據(jù)。

　　1 材料與方法

　　在湖北羅田黃獅寨隨機(jī)選擇了12株大小不同的野生杜鵑主莖，截取大約10 cm長(zhǎng)的基部莖稈樣品，編號(hào)記錄帶回實(shí)驗(yàn)室，使用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量基徑(精度準(zhǔn)確到0.01 mm)，不規(guī)則圓盤測(cè)出兩直角系方向直徑數(shù)據(jù)記錄并取平均數(shù)。將其進(jìn)一步切成大約2 mm厚的圓盤樣品，依次用400目、600目、800目的砂紙對(duì)圓盤樣品進(jìn)行打磨拋光，直到樹木年輪的紋理清晰可見[5]。

　　為方便目測(cè)，以年輪髓心為原點(diǎn)，用直尺、鉛筆在圓盤上建立直角坐標(biāo)系，在顯微鏡(放大倍數(shù)為10)下將圓盤四個(gè)方向的年輪目測(cè)出來(lái)，按編號(hào)記錄數(shù)據(jù)并取最大值。用手機(jī)在顯微鏡目鏡下拍照記錄。10號(hào)樣品因圓盤上帶較大污漬無(wú)法觀察，最后獲得11個(gè)有效樣品的數(shù)據(jù)。

　　以基莖為自變量x，年輪為因變量y。分別采用直線回歸、指數(shù)回歸、冪函數(shù)回歸的方法建立經(jīng)驗(yàn)方程，對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)，，計(jì)算決定系數(shù)，篩選出最優(yōu)回歸方程，將回歸估計(jì)值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，獲得各個(gè)取值點(diǎn)的擬合偏差。

　　2 結(jié)果與分析

　　11個(gè)有效圓盤樣品基徑測(cè)量、年輪目測(cè)的結(jié)果見表1。

　　基徑大小在8.44～48.21 mm之間，平均值為29.2 mm。年輪圈數(shù)在6～53之間，平均值為25。

　　分別采用直線、指數(shù)、冪函數(shù)回歸方法得到的基徑(x)與年輪(y)的回歸方程及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)見表2。

　　由表2可見，三種回歸關(guān)系都達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)，都可以用于年輪的估算。由直線回歸方程估算的杜鵑徑向生長(zhǎng)速度大致為0.615 3 mm/a。從決定系數(shù)看，擬合效果最好的是指數(shù)方程，其次是冪函數(shù)方程，直線方程最差，說(shuō)明杜鵑的徑向生長(zhǎng)更符合指數(shù)增長(zhǎng)規(guī)律，呈現(xiàn)前慢后快的特點(diǎn)。表3給出了采用指數(shù)回歸方程進(jìn)行估算的年輪與各個(gè)年輪觀察值之間的偏差。

　　年輪觀察值與利用回歸方程的估算值的平均偏差為3.044 6年，最大為11.587 0年。這說(shuō)明，采用指數(shù)回歸方程可以估算出樣本個(gè)體樹齡的大致年代，為居群生態(tài)遺傳特征的研究能夠提供比較細(xì)致的信息。

　　3 討論

　　大量研究表明，樹木徑向生長(zhǎng)與樹齡存在極顯著的正相關(guān)，通過(guò)建立經(jīng)驗(yàn)回歸方程估算樹齡是簡(jiǎn)便易行的野外調(diào)查方法。提高估算精度的途徑主要是增加樣本容量，擴(kuò)大自變量的變化范圍[6-8]。本文只采集了一個(gè)地點(diǎn)上為數(shù)不多的樣本，基徑變化范圍也受到限制。今后需要不斷積累、不斷改進(jìn)。

　　初步研究結(jié)果表明，本地杜鵑平均徑向生長(zhǎng)速度為0.615 3 mm/a，李小龍研究的結(jié)果，祁連山四種高山杜鵑年輪平均寬度在0.155～0.270 mm之間[5]，這反映出不同氣候生態(tài)區(qū)和不同杜鵑品種具有不同的徑向生長(zhǎng)特點(diǎn)。采用指數(shù)回歸方程更符合杜鵑徑向生長(zhǎng)規(guī)律，前期較慢，后期較快，其他樹種上的研究結(jié)果與之類似[6-8]。利用指數(shù)回歸方程可以估算杜鵑樹齡的大致年代，推測(cè)本地野生杜鵑居群主要是從50多年前開始出現(xiàn)定居和繁殖。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　[1]曹紅芳，秦偉，胡永寧，等.榆樹年輪記錄的渾善達(dá)克沙地春季平均最高氣溫[J].中國(guó)沙漠，2018，38(6)：199-206.

　　[2]祁承經(jīng)，趙運(yùn)林，喻勛林，等.樹木年輪學(xué)綜論[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，37(3)：1-8，16.

　　[3]吳斡寧，萬(wàn)濤.淺談樹木年齡測(cè)定方法的研究進(jìn)展[J].綠色科技，2013，(7)：152-155.

　　[4]蘆曉明，梁爾源.灌木年輪學(xué)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33(5)：1367-1374.

　　[5]李小龍.祁連山4種杜鵑克隆生長(zhǎng)特性及其年輪寬度對(duì)氣候因子的響應(yīng)[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

　　[6]王曉江，李愛平，王云霓，等.西鄂爾多斯自然保護(hù)區(qū)胡楊島胡楊林齡結(jié)構(gòu)特征研究[J].內(nèi)蒙古林業(yè)科技，2017，43(4)：1-5.

　　[7]代力民，孫偉中，鄧紅兵，等.長(zhǎng)白山北坡椴樹闊葉紅松林群落主要樹種的年齡結(jié)構(gòu)研究[J].林業(yè)科學(xué)，2002，38(3)：73-77.

　　[8]胡云云，亢新剛，趙俊卉.長(zhǎng)白山地區(qū)天然林林木年齡與胸徑的變動(dòng)關(guān)系[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37(11)：38-42.