大别山野生杜鹃基径与年轮相关关系的初步研究

　　摘 要： 樹龄是树木的重要生长特征。但对于像杜鹃这样的灌木来说，多数茎秆难以使用普通生长锥进行采样观察。利用植物径向生长与树龄之间存在的相关关系，建立经验回归方程，由基径估算年龄是一个简单有效的方法。在湖北罗田的黄狮寨随机选择了12个大小不一的杜鹃的主茎，测量其基径，截取茎秆的圆盘样品观察年轮，得到样本个体的基径在8.44～48.21 mm之间，年轮数在6～53 a之间。用直线回归、指数回归、幂函数回归三种方法分别建立了年轮数与其基径的经验方程，结果发现，三个回归方程都是极显著的，直线回归方程估计杜鹃平均年轮宽度为0.615 3 mm/a。指数函数方程的决定系数最大，表明在所调查的树龄范围内，杜鹃径向生长速度更符合指数增长规律，呈前期慢、后期加快的特点。使用该指数回归方程估计年轮数的平均偏差为3.044 6 a，最大偏差小于12 a，采用指数回归方程可以估算出本地杜鹃树龄的大致年代，推测本地杜鹃居群主要是在五十多年前开始定居繁殖的。

　　关键词： 杜鹃;树龄;基径;回归方程

　　《山西林业科技》(季刊)创刊于1972年，是学术性刊物。征稿对象：农林业领域科技人员，教育工作者，博士、硕士、本科学生，基层林业工作者。

　　年轮是多年生木本植物茎的横断面上的同心环纹，随四季交替形成了一圈一圈深浅交替的年轮。在树木调查与研究的过程中，树木年龄数据获取是非常有必要的，因而也产生了树木年代学这一学科[1]，其学科内涵却不仅限于对活树或原木或木制品精确定年，还可利用年轮固有的信息追索或重建自然环境演变的历史过程，鉴定相关古建筑、古文物、古艺术品的年代[2]。然而在野外准确鉴定树龄其实也是一个技术难题。由于直接截取茎秆的圆盘样品观察年轮的方法，属于破坏性的观察，在目前多数野生树木需要加以保护的形势下，是无法应用的。大型乔木一般是采用生长锥取木段进行观察，它是以“T”字型工具将细细的锥筒穿进树皮，使锥筒向内旋转穿过树心，再将探取杆插入筒中取出筷子粗的木条，得到带有年轮的木条标本，在木条上打磨出年轮分界线，用放大镜观察数出年轮[3]，但这种方式不适应小乔木和灌木[4-5]。此外，还有一些运用现代测量仪器的方法，如CT法，X射线法，14C测定法，加速器质谱法等[3]，但这些方法估算精度以百年、千年计，且大部分这样的方法费时费力，不适宜在野外调查中采用。

　　一个相对简单可靠的方法是通过测量树木茎干直径，利用树木生长年龄与径向生长之间的关系，采用经验回归方程来间接估算年龄。可以采用的回归方程包括直线回归、指数回归和幂函数回归等[6-8]。当然，随着树种、立地条件、气候条件的不同，可用的方程都会随之变化。本文报道的是对大别山广泛分布的杜鹃花基径与年轮相关关系研究的一个结果。旨在为更好地研究大别山野生杜鹃居群的生态遗传特征，促进野生杜鹃资源的保护和利用提供科学依据。

　　1 材料与方法

　　在湖北罗田黄狮寨随机选择了12株大小不同的野生杜鹃主茎，截取大约10 cm长的基部茎秆样品，编号记录带回实验室，使用电子游标卡尺测量基径(精度准确到0.01 mm)，不规则圆盘测出两直角系方向直径数据记录并取平均数。将其进一步切成大约2 mm厚的圆盘样品，依次用400目、600目、800目的砂纸对圆盘样品进行打磨抛光，直到树木年轮的纹理清晰可见[5]。

　　为方便目测，以年轮髓心为原点，用直尺、铅笔在圆盘上建立直角坐标系，在显微镜(放大倍数为10)下将圆盘四个方向的年轮目测出来，按编号记录数据并取最大值。用手机在显微镜目镜下拍照记录。10号样品因圆盘上带较大污渍无法观察，最后获得11个有效样品的数据。

　　以基茎为自变量x，年轮为因变量y。分别采用直线回归、指数回归、幂函数回归的方法建立经验方程，对相关系数进行显著性测验，，计算决定系数，筛选出最优回归方程，将回归估计值与实测值进行比较，获得各个取值点的拟合偏差。

　　2 结果与分析

　　11个有效圆盘样品基径测量、年轮目测的结果见表1。

　　基径大小在8.44～48.21 mm之间，平均值为29.2 mm。年轮圈数在6～53之间，平均值为25。

　　分别采用直线、指数、幂函数回归方法得到的基径(x)与年轮(y)的回归方程及其统计参数见表2。

　　由表2可见，三种回归关系都达到了极显著水平(P<0.01)，都可以用于年轮的估算。由直线回归方程估算的杜鹃径向生长速度大致为0.615 3 mm/a。从决定系数看，拟合效果最好的是指数方程，其次是幂函数方程，直线方程最差，说明杜鹃的径向生长更符合指数增长规律，呈现前慢后快的特点。表3给出了采用指数回归方程进行估算的年轮与各个年轮观察值之间的偏差。

　　年轮观察值与利用回归方程的估算值的平均偏差为3.044 6年，最大为11.587 0年。这说明，采用指数回归方程可以估算出样本个体树龄的大致年代，為居群生态遗传特征的研究能够提供比较细致的信息。

　　3 讨论

　　大量研究表明，树木径向生长与树龄存在极显著的正相关，通过建立经验回归方程估算树龄是简便易行的野外调查方法。提高估算精度的途径主要是增加样本容量，扩大自变量的变化范围[6-8]。本文只采集了一个地点上为数不多的样本，基径变化范围也受到限制。今后需要不断积累、不断改进。

　　初步研究结果表明，本地杜鹃平均径向生长速度为0.615 3 mm/a，李小龙研究的结果，祁连山四种高山杜鹃年轮平均宽度在0.155～0.270 mm之间[5]，这反映出不同气候生态区和不同杜鹃品种具有不同的径向生长特点。采用指数回归方程更符合杜鹃径向生长规律，前期较慢，后期较快，其他树种上的研究结果与之类似[6-8]。利用指数回归方程可以估算杜鹃树龄的大致年代，推测本地野生杜鹃居群主要是从50多年前开始出现定居和繁殖。

　　参 考 文 献

　　[1]曹红芳，秦伟，胡永宁，等.榆树年轮记录的浑善达克沙地春季平均最高气温[J].中国沙漠，2018，38(6)：199-206.

　　[2]祁承经，赵运林，喻勋林，等.树木年轮学综论[J].中南林业科技大学学报，2017，37(3)：1-8，16.

　　[3]吴斡宁，万涛.浅谈树木年龄测定方法的研究进展[J].绿色科技，2013，(7)：152-155.

　　[4]芦晓明，梁尔源.灌木年轮学研究进展[J].生态学报，2013，33(5)：1367-1374.

　　[5]李小龙.祁连山4种杜鹃克隆生长特性及其年轮宽度对气候因子的响应[D].兰州：甘肃农业大学，2017.

　　[6]王晓江，李爱平，王云霓，等.西鄂尔多斯自然保护区胡杨岛胡杨林龄结构特征研究[J].内蒙古林业科技，2017，43(4)：1-5.

　　[7]代力民，孙伟中，邓红兵，等.长白山北坡椴树阔叶红松林群落主要树种的年龄结构研究[J].林业科学，2002，38(3)：73-77.

　　[8]胡云云，亢新刚，赵俊卉.长白山地区天然林林木年龄与胸径的变动关系[J].东北林业大学学报，2009，37(11)：38-42.