世界林业研究 极端环境事件奠定了基础 森林火灾是森林工作者重要的研究课题。 在异常年轮结构中,霜轮的发生尤其引起研早在20世纪50年代初,林学家 Weaver便开始了 究者的重视。生长季内的温度突然下降到摄氏这方面的研究。70年代以来,这项工作受到重 零度以下时,植物形成层的活动将受到严重影视,目前许多国家从事这项研究H。火伤是 响,由形成层分化出的未成熟木质部细胞将无法树木受火烧后在树木木质部留下的痕迹,易在年 完成次生壁加厚和木质化过程。霜冻还促进了轮的解剖结构特征上表现出来,根据年轮的情况 细胞外冰晶的形成和细胞内的脱水,使得未正常可以判断出火烧的年度以及距今的时间长短,建 发育的细胞受挤压而变形,从而形成了与正常年立准确的火灾年表,从而研究过去和现在的火灾 轮细胞结构不同的明显标志即霜轮。在对一地变化规律。国外树木年轮火历史研究主要集中 区特定树种的形成层的活动规律了解相当清楚在以下几个方面:1)火历史的时空格局特征;2 的前提下,根据霜害在树木年轮内出现的位置,火灾历史与全球气候变化的关系,主要包括火灾 可以较精确地推测霜害发生的时间,其误差在一与温度和降水的关系;3)火历史与人为活动及土 至两周的范围内。如火山喷发会向大气中释放地利用的关系,战争和人口增加容易引发火灾 大量的火山灰,挡住太阳光线,致使大气温度急而放牧活动却降低火灾发生频率,20世纪以来的 剧下降,形成霜轮。L△ Marche研究发现,霜轮森林火降低了火灾发生的频率却增加了大火发 的发生与所记载的近代火山喷发的时间基本一生的可能性1。可利用树木年轮计算出火灾发 致,并且他们利用霜轮的出现频率推测史前时期 生的平均轮回期和中值间隔期, Swetnam根据 发生在爱琴海中的一次大规模火山喷发时间可5个样地巨杉林火伤出现的时间和空间变化模 能是公元前1628-1626年。该研究开拓了树式,成功重建了美国加利福尼亚州东部内华达山 轮年代学研究火山喷发等极端环境事件的新时脉一带距今2000年的火灾历史。有研究表 代。大规模火山爆发对树轮的影响除了从解剖明,火灾发生当年相对干旱、温度较高,而火灾发 结构如霜轮表现出来外,也能从每年树轮的生长生的前几年则相对湿润、温度适宜1 参数如年轮宽度,尤其是最大晚材密度°·1和树 风暴是中欧最严重的山林干扰。2009年 轮化学元素如钙、铝、锌和铜1方面表现出来 Zie tonka等利用树木年代方法确定了529棵挪威 贝利对爱尔兰栎树树轮的研究认为,在3195云杉和103棵欧洲落叶松树桩在过去200年的年 BC,2345BC,1628BC,1159BC,207BC和540龄结构和增长模式。在重建期内云杉有多种年 AD可能发生过大规模火山爆发。尤其在536AD龄结构,而落叶松只有两个20年再生的年龄结 和540AD,不仅在爱尔兰,在西伯利亚、瑞典、芬构,落叶松的再生与生长释放在时间上是一致 兰、北美和南美都暗示曾经发生过大规模温度降的,表明有过严重的干扰事件发生。他认为应压 低事件,而且与古埃及和中国古代的历史事件相的出现和树脂的大量积累同时产生,说明风是 吻合。 Salzer等发现,美国西部森林上限地域最有可能的干扰因素19 刺果松年表近5000年的许多窄年轮与已知的大 经常发现,火干扰常是烧死小树,留存一部 规模的火山爆发和过去火山爆发的冰心信号巧分大树,同时由于烧死了下层的植被可为新一代 合。Bria等利用北半球大规模的最大晚材密的发生创造条件。新的幼树的发生期与火烧干 度进行的温度重建表明,大规模的火山爆发引起扰期大体是吻合的。风干扰常是吹倒大树,留下 北半球温度降低。利用瑞典中南部“C定年的下层的中等林木和幼树,有时也会造成新的空 松树建立200年的浮动年表(1695BC-1496BC),间,使林分的年龄结构变得非常复杂0。在后 年表中有4个连续的窄年轮,与美国加利福尼亚树种条件下,仅是少部分幼树的发生期与暴风造成 轮和欧洲树轮表现出的由于1628BC/1627BC的的风倒时期大致吻合 火山爆发形成的霜轮一样,并认为,这次火山爆发 此外,还可以根据虫害对木材细胞结构特征 虽然对瑞典南部年轮生长有显著影响,但在瑞典北的影响硏究森林受虫害干扰的强度以及频度等 部未发现对树轮有影响2l 重建树木虫害发生期。由于昆虫危害造成的树 201994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net世 界 林 业 研 究 第 23卷 极端环境事件奠定了基础。 在异常年轮结构中 ,霜轮的发生尤其引起研 究者的重视。生长季内的温度突然下降到摄氏 零度以下时 ,植物形成层的活动将受到严重影 响 ,由形成层分化出的未成熟木质部细胞将无法 完成次生壁加厚和木质化过程。霜冻还促进了 细胞外冰晶的形成和细胞内的脱水 ,使得未正常 发育的细胞受挤压而变形 ,从而形成了与正常年 轮细胞结构不同的明显标志即霜轮。在对一地 区特定树种的形成层的活动规律了解相当清楚 的前提下 ,根据霜害在树木年轮内出现的位置 , 可以较精确地推测霜害发生的时间 ,其误差在一 至两周的范围内。如火山喷发会向大气中释放 大量的火山灰 ,挡住太阳光线 ,致使大气温度急 剧下降 ,形成霜轮 [ 4 ]。LaMarche研究发现 ,霜轮 的发生与所记载的近代火山喷发的时间基本一 致 ,并且他们利用霜轮的出现频率推测史前时期 发生在爱琴海中的一次大规模火山喷发时间可 能是公元前 1628—1626年 [ 5 ]。该研究开拓了树 轮年代学研究火山喷发等极端环境事件的新时 代。大规模火山爆发对树轮的影响除了从解剖 结构如霜轮表现出来外 ,也能从每年树轮的生长 参数如年轮宽度 ,尤其是最大晚材密度 [ 6 - 7 ]和树 轮化学元素如钙、铝、锌和铜 [ 8 ]方面表现出来。 贝利对爱尔兰栎树树轮的研究认为 ,在 3195 BC, 2345 BC, 1628 BC, 1159 BC, 207 BC和 540 AD可能发生过大规模火山爆发。尤其在 536 AD 和 540 AD,不仅在爱尔兰 ,在西伯利亚、瑞典、芬 兰、北美和南美都暗示曾经发生过大规模温度降 低事件 ,而且与古埃及和中国古代的历史事件相 吻合 [ 9 ]。Salzer等发现 ,美国西部森林上限地域 刺果松年表近 5 000年的许多窄年轮与已知的大 规模的火山爆发和过去火山爆发的冰心信号巧 合 [ 10 ]。Briffa等利用北半球大规模的最大晚材密 度进行的温度重建表明 ,大规模的火山爆发引起 北半球温度降低 [ 11 ]。利用瑞典中南部 14 C定年的 松树建立 200年的浮动年表 (1695 BC—1496 BC) , 年表中有 4个连续的窄年轮 ,与美国加利福尼亚树 轮和欧洲树轮表现出的由于 1628 BC /1627 BC的 火山爆发形成的霜轮一样 ,并认为 ,这次火山爆发 虽然对瑞典南部年轮生长有显著影响 ,但在瑞典北 部未发现对树轮有影响 [ 12 ]。 森林火灾是森林工作者重要的研究课题。 早在 20世纪 50年代初 ,林学家 Weaver便开始了 这方面的研究。70年代以来 ,这项工作受到重 视 ,目前许多国家从事这项研究 [ 13 - 14 ]。火伤是 树木受火烧后在树木木质部留下的痕迹 ,易在年 轮的解剖结构特征上表现出来 ,根据年轮的情况 可以判断出火烧的年度以及距今的时间长短 ,建 立准确的火灾年表 ,从而研究过去和现在的火灾 变化规律。国外树木年轮火历史研究主要集中 在以下几个方面 : 1)火历史的时空格局特征 ; 2) 火灾历史与全球气候变化的关系 ,主要包括火灾 与温度和降水的关系 ; 3)火历史与人为活动及土 地利用的关系 ,战争和人口增加容易引发火灾 , 而放牧活动却降低火灾发生频率 , 20世纪以来的 森林火降低了火灾发生的频率却增加了大火发 生的可能性 [ 15 ]。可利用树木年轮计算出火灾发 生的平均轮回期和中值间隔期 [ 16 ] , Swetnam根据 5个样地巨杉林火伤出现的时间和空间变化模 式 ,成功重建了美国加利福尼亚州东部内华达山 脉一带距今 2 000年的火灾历史 [ 17 ]。有研究表 明 ,火灾发生当年相对干旱、温度较高 ,而火灾发 生的前几年则相对湿润、温度适宜 [ 18 ]。 风暴是中欧最严重的山林干扰。2009 年 Zielonka等利用树木年代方法确定了 529棵挪威 云杉和 103棵欧洲落叶松树桩在过去 200年的年 龄结构和增长模式。在重建期内云杉有多种年 龄结构 ,而落叶松只有两个 20年再生的年龄结 构 ,落叶松的再生与生长释放在时间上是一致 的 ,表明有过严重的干扰事件发生。他认为应压 木的出现和树脂的大量积累同时产生 ,说明风是 最有可能的干扰因素 [ 19 ]。 经常发现 ,火干扰常是烧死小树 ,留存一部 分大树 ,同时由于烧死了下层的植被可为新一代 的发生创造条件。新的幼树的发生期与火烧干 扰期大体是吻合的。风干扰常是吹倒大树 ,留下 下层的中等林木和幼树 ,有时也会造成新的空 间 ,使林分的年龄结构变得非常复杂 [ 20 ]。在后一 种条件下 ,仅是少部分幼树的发生期与暴风造成 的风倒时期大致吻合。 此外 ,还可以根据虫害对木材细胞结构特征 的影响研究森林受虫害干扰的强度以及频度等 , 重建树木虫害发生期。由于昆虫危害造成的树 18