解析木内业工作实施方案(林业)

1、解析木内业工作实施计划内业工作：外业数据采集工作结束后， 及时展开内业工作，整理资料，汇总数据，制作并校验林分 生长模型。1、资料筛选：(1)圆盘经砂光机刨光后分别测定其东、南、西、北4个方向的年轮数，获得树木年龄，再测定各方向每个年轮之间的宽度，以计算各样木的胸径生长量(包括总生长量、平均生长量、连年生长量)。再根据每个圆盘的直径生长进程绘制其树高生长进程曲线， 从中查算其 树高生长量。根据胸径和树高的生长量.按 2. 6 m分段材积、2 m分段材积和 梢头材积分别求算和累计解析木每年度的材积生长量。(2)在收集的样地中，剔除有以下情况的地块：首先，剔除林分因子记录不详 的地块；其次，采用标

2、准差过大剔除法，根据林分调查因子间的相互关系，对超 过N-D-A(N, D, A分别为林分每公顷平均株数、胸径、和年龄)曲线平均值3 倍标准差的地块进行剔除。在剩下的样地中选择立地条件中等、郁闭度为 0.7 0.9、有解析木资料的地块用于建模和检验模型。2、生长方程选择、拟合与检验：生长方程选择与拟合用来描述林分平均木各因子生 长的方程比较多。利用Excel筛选出适合生长过程分析的材料，求出不同年龄各 样地所代表的立木株数、树高、胸径和材积的总生长量，使用 Excel、SPSSll 统计软件、ForStat统计软件进行曲线拟合运算，找出各林分调查因子与年龄的 关系，编制林分生长过程表，再用Ex

3、cel进行数据计算及绘制生长曲线图，最后分析各林分调查因子的生长规律。3、建立标准地数据库和解析木数据库步骤为：打磨刨光-查年轮数-测直径生长量-绘制直径生长进程表-计算树高-求材 积-数据校验一导入数据到电脑制成电子版 -软件建模-拟合与分析-模型木金验-论 文撰写。年轮测定方法一一交叉定年交叉定年起源很早，18世纪一些科学家找出有代表意义的年轮。20世纪初 Douglass(1946)对美国亚利桑那州北部富那格斯塔夫的树桩作了调查，发现树木生长变型， 特别是几个窄年轮，几乎一致。由此，他推知附近一棵大树必在1894年被采伐，这一推断，与实际完全吻合，后来，从这里引出了 “交叉定年”的途径和

4、原理。树木年轮具有定年准确、分辨率高、连续性好、数据量化程度高、可信度高、分布广泛 等特点。交叉定年技术就是充分利用这些的特点而发展起来的一种高精度断代技术。自从 A.E.Douglass于1929年在亚里桑那大学开始使用这种新的断代技术，经过几代树轮学家的不断改进，现在已被广泛接受为最精确的年代学手段之一。该技术的出现使树木年轮的研究被广泛应用于气候学、考古学、水文学、生态学、木材解剖学、农业科学、环境科学等方面，成为一门跨领域的综合性学科。在对最近几千年来的环境变化的研究中，特别是以层理为特征的高分辨率地质纪录研究，如湖泊纹层、冰芯、珊瑚、石笋等，在研究方法上必然会和树 木年轮研究有一定共

5、性。 本文通过深刻解析树轮年代学中交叉定年技术的内涵，以便将其中一些有益的概念和方法更好地结合到其他高分辨率年代学研究中，或者能够使其它领域的学者更好地理解树轮研究成果的内涵，进行更高层次对比研究，达到相互提高的目的。交叉定年原理，是年轮分析中的重要原理，也是年轮测量的重要步骤，是不可缺少的方 法。其目的，首先是给每一个年轮定出其形成的正确年代，有的年份年轮分辨不清，或没有 形成按序排列，就不能正确确定每个年轮生成的年代；其次，分辨真假，定出假轮、断轮、 缺轮等变异轮的序号所对应的年代。年轮交叉定年是用来保证树木年轮形成的年代准确可靠的重要途径，是树轮年代 学标尺建立的基本方法。树轮年代学标尺

6、是建立在植物生长的基础上，其理论基础是外界 环境的变化（如旱、涝、冷、热）会引起的树木年轮生长的宽窄年际变化，而且在同一生态 环境中生长的树木，受同样环境因子制约，其年轮宽窄的逐年变化应该是同步的。但 由于各株树的遗传因子和局地小坏境影响，也有可能出现一些年轮变异或年轮变化型的较大差异。这就需要将同一地点的各个年轮样本相互交叉比较，检查年轮变化型的 同步性，判断出年轮变异，并进行调整，给出合理解释，最终建立起有正确定年的树 木年轮年表。具体处理时，中国树木年轮工作者提出“三步定年法”，即目测取样定年，示意图式定年和计算机程序控制定年。凡未经交叉定年而建立的年轮序列，不能被称为最终年轮年表，也不

7、能被用来准确地重建过去气候和其它环境因子的变化。m aim nun 匠图交叉定年的原理图卜i1. 1 The pt5“山r of <71 r i：inf在定年前，对所有的样本都应进行一次目估，进一步了解每一个样本年轮的走向、清晰程度、是否有结疤、病腐等，选取生长正常的部分定年，这不仅有利于假年轮、丢失年轮的 确定和识别，定年准确，测量时不容易出错， 而且在年轮分析时，如果有疑问，还便于回查。尽管交叉定年就是对比不同树木年轮宽度序列的变化特征，但在实际应用中，生长在不同地区的树木，由于生长地区的气候与环境不同、树种不同，其树木年轮的变化特征也有不同的特点。不同的地区实验室的学者也会根据这些

8、特点，采用不同的定年方法。 如有的先画骨架图，定年完成后再测量宽度，有的则先测量，然后借助计算机来完成交叉定年等。不管用什么方法，其对比不同树木的树轮宽度变化特征的核心是不变的。正如1943年道格拉斯所说“最保险的定年方法是比较不同树木中的实际年轮记录”，这种情况至今还未变。本研究采取先用Lintab 5 进行年轮宽度测量，然后用骨架图进行初步定年，再用 COFECHA 进行进一步的定年，以确保定年的准确性。骨架图法交叉定年的方法就是将树轮宽度变化的特征画在纸上，通过对比，及归纳出的共同特征进行断代。画骨架图法定年方法主要有以下几个步骤：（1）将采来的树轮样芯风干、固定，用砂纸打磨至可以在镜下

9、能看清植物细胞为止。在显微镜下，由最内层向树皮方向每10轮做一标记，直到最后一轮。其中每 50轮处，100轮处分别做不同的标记。对暂时难以确定真伪的 年轮先计为一轮。（2）画骨架图，在坐标纸（最小刻度最好为 2 mm x 2mm,如图2）上写好样 号及轮数标记，在显微镜下，对照已做好标记的样芯从最内层画起，每一条纵坐标线代表一轮，在窄轮处用竖线做标记，直到最后一轮。竖线的长短由树轮的宽窄决定，年轮越窄，竖线越长，最窄处可画满 10格。这里的宽窄并不一定是树轮的绝对宽窄，而是和它相邻前后 34轮相比较而言的。骨 架图上的竖线密度不可太大，否则反映不出年轮宽窄变化的特征。 特别要注意的是极窄的轮可

10、做为特征轮用于样芯之间的互相对比。每一个样芯画一张骨架 图，直到画完所有的样芯。(3)汇总将所有完成的骨架图，首先分别对同一棵树两个样芯的两个骨架图进行汇总，以窄轮为控制线提取其共同特征，画在另一张方格纸上。然后， 再将第一批汇总后的图两个为一组再次汇总。以此类推，直到将所有骨架图都汇总成一个图。这样，所有样本共有的宽度变化特征就会被加强地显示出来，一个汇编图(composite)就初步形成了。在上述过程中，对于一些怀疑有缺轮或者伪轮的地方(通过骨架图间的对比及前后移动若干轮后吻合较好的部位 )，要回到显微镜重新观察确认。其中，也会有一部分样芯的骨 架图无法和其它骨架图汇总， 只好暂时放弃。(

11、4)年代的确定。采样年份就是汇编图(composite) 骨架图最外一轮的日历年代，依此逆推，可以给骨架图上每一条竖线一个确定的日历年代。然后将汇编图作为一把尺子，分别和每个样芯的骨架图对比。以窄轮作为控制线，找出有可能缺轮或伪轮处，同时在显微镜下反复观察样芯，以确定是否为伪轮或缺轮。最后给每个代表年轮的竖线以确切的日历年代，并标记在骨架图上， 就初步完成了交叉定年。在树木在生长过程中，由于环境的变化，如一段时间的干旱后突然降雨、冻害、虫灾都可能产生伪轮或者缺轮。在交叉定年过程中，缺轮和伪轮判定是非常关键的一步，它对技巧及经验的要求很高，判断准确与否，对定年的结果有很大的影响。0IB加独411

12、国助热*IlIfIllIlihII1HIrlJU|j加JI I il II I I I I I llo 11nl 加* jq如 hp 11 iili hillii/l 靠I1G l图2交叉定年野栗用的史忠复本原理(repetition)也是树轮年代学研究的基本原理之一，是指单棵树木中所含有的环境变化的信息由于植物的个体差异，偶然性会很大，只有样本量达到一定数量后，才能确保信息可靠性。如果样本量太少，就很难区分是环境因素影响该地区树木的生长还是另有原因。 如个体生理的影响、火灾、病虫害等，而且很难将年轮序列中缺失年轮和伪年轮进行识别并 予以相应的补充或剔除，只有通过一定数量样本的比较、鉴别，才能

13、准确地完成交叉定年， 同时消除非环境因子的噪声干扰。但是，样本量并不是越多越好，因为过多的样本量会造成人力、物力的浪费。 通过之前此类研究发现 1015棵树为既能保证定年的工作量不是很大， 又能保证交叉定年稳定性的最佳样本量。树轮的样本比较容易取得，在其他高分辨率年代学研究中，是否能取得足够的样本量，以及多少是合适的样品量等问题，都需要结合研究对象的具体情况进行进一步研究。这里值的注意的是样本最后一年的确定的依据是树轮的解剖学特征。比如：如果样芯是2009年春季、夏季采集的，树木已经开始生长，在显微镜下，最后一个完整轮与树皮之间 看到颜色浅的针叶树种的管胞或阔叶树种的导管，这说明测量的最后一个

14、年轮就是树木砍伐年代的前一年或者是取样年代的前一年，也就是2008年。如果样芯是2009年秋季到冬季采集的，树木已经停止生长，在显微镜下，最后一个完整轮与树皮之间只有颜色深的晚材细胞， 说明测量的最后一个年轮就是树木砍彳年代或者是取样的年代，即2009年。2.8年表的研制对样本进行上述晾干、固定、打磨、初步目测定年和用骨架图进行定年后，用Lintab 5进行年轮宽度的测量，测量结果精确到0.01mmi再用国际年轮库的 Cofecha程序进行交叉定年的检验及校正， 以确保测量和定年的准确性。经过交叉定年进行检验后采用最新的国际年轮库Arstan年表研制程序建立年表，用40年步长的样条函数对树木轮

15、宽序列的生长趋势 进行拟合，并对去趋势的序列以双重平均法合成标准年表（STD）,考虑到多数采样点郁闭度较大，树与树间相互竞争会导致宽度上的低频变化以及可能存在的人类活动导致的树轮宽度 序列的低频变化，又以时间序列的自回归模型在去趋势的基础上进行拟合，进行再次标准化。对剔除了与树龄相关的生长趋势和每株树特有的低频波动的差值序列，以同样的平均法合成差彳1年表（RES）,并对年表进行了共同区间分析。得到三个年表：树轮标准化年表（STD）、自回归年表（ARS和差值年表（RES。通过比较这三个年表的数据，发现STD年表各项统计量最高，能更好的代表总体特征，本文以STD年表为例进行分析。表2标准化年表各项

16、统计量Table 2 Summary statistics for standard chronology编P标准差（SD平均敏感度（MS信噪比（SNR样本总体代表性（%）10.2310.25113.31492.120.3140.35517.21793.330.2330.27017.32988.240.1990.17914.51090.550.2630.30418.78090.760.3140.33919.31292.870.2640.25814.10692.280.1730.19313.81391.990.3640.3398.69790.1100.3450.4249.42292.7110.2

17、550.3217.79089.6120.2610.3656.61187.1树轮年表标准差（SD）是表征树轮年表包含气候信息量多少的统计参数之一。一般认为，树轮年表标准差越大， 其含有的气候信息量就越多。 12个采样点的标准差在 0.173 和0.364之间，9号标准差最大为 0.364，其次为10号为0.345，再其次为2号和6号为0.314 , 12个采样点的标准差较大，说明采样包含气候信息量较多。年轮平均敏感度（MS）的逐年变化是衡量气候对树木年轮宽度生长限制强弱的一项很好 的指标。敏感度为无量纲值，一个年表（或年轮序列）的敏感度值越大，一般气候因子的限制作用就越强，气候信息含量越多，其相应的非气候噪音就越少，与气候变化的关系就越密切。12个采样点的平土!敏感度在0.179和0.424之间，其中6、9、10、11、12平均敏感度较高，分别为 0.339、0.339、0.424、0.321、0.365 ,反映了树轮宽度指数逐年变化 的程度，说明包含的气象信息最多。信噪比（SNR）是衡量年表中气候信息与其他噪音的比值，是度量所有样本所表达共有的环境信息量的多少。一般来说，气候信息含量多的年表具有较大的信噪比。12个采样点的样芯的信噪比信噪比最高的为样点