全 文 ：科技创新导报2013 NO.36Science and Technology Innovation Herald工 程 技 术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 81
树 木年轮是树 木生长历史的记录载
体。年轮变化是树种本身的遗传特性以及
包括立地条件、气候条件及病虫害的发生等
在内的外部环境条件综合作用的结果，环
境因子的影响会以年轮宽度和密度的形式
记录在树木个体中[1]。树木年轮资料在揭示
气候变化规律及机理研究中发挥着重要作
用[2]，也推动了树木年代学的发展，树木年
代学作为一种可以直观反映环境变化趋势
的学科，因具有定年准确、连续性强、分辨
率高和易于获取复本等特点逐渐受到研究
者的关注[3]，在气候学和生态学等相关研究
中得到了广泛应用。树木年轮宽度分析是
使用最为广泛的树木年代学分析方法之一，
利用树轮宽度的年际变化,重建历史气温、
降水序列,已在全球气候变化研究中广泛应
用并且取得了重要进展[4]。有关树木主干与
侧枝年轮宽度的相关性研究方面，已有报
道对塔里木河中游的胡杨进行过研究[5]，其
他树种研究少见报道。
方枝柏（Sabi na s a l t uar i a）系柏科
(Cupressaceae)圆柏属(Sabina)乔木,是青
藏高原高山林线主要树种之一，在西藏色
季拉山分布于阳坡海拔4200～4520 m的
范围，是该地带森林群落的建群种[6],也可
作为分布区干旱阳坡的造林树种[7]，对于高
寒生态系统的生态恢复具有重要意义。目前
对方枝柏的研究主要集中于种群结构特征
[8-9]、育苗技术[10]及空间格局[11]等方面，关于
方枝柏年轮研究目前报道不多，仅有王晓嘉
等[12]分析了色季拉山区不同海拔方枝柏侧
枝的年轮宽度变化与当地气候的关系。本文
旨在弄清方枝柏的侧枝年轮能否代替主干
年轮进行研究，通过对方枝柏侧枝与主干
年轮宽度相关性分析，揭示方枝柏生长变化
规律，为进一步开展方枝柏种群研究及年
轮生态学研究提供理论依据。
1 数据的采集
1.1 研究区概况
色季拉山位于藏东南雅鲁藏布江大拐
弯西北侧，属念青唐古拉山余脉，主峰海拔
5200 m，地理坐标为E93°12′-95°35′，
N29°10′-30°15′。气候受印度洋季风的影
响，呈冬温夏凉、干湿季分明的特点。西藏
林芝色季拉山生态站多年气象观测资料显
示，该区域年均气温-0.73 ℃，最高（7月）
平均气温为9.23 ℃，最低（1月）平均气温
为-13.98 ℃，年均相对湿度为78.83%。年
均降水量1134 mm，蒸发量544.0 mm，
雨季为6-9月份，其中以8月份最为集中，占
全年降水的30% [13 ]。土壤酸度4～6，以酸
性棕壤土为主，土层较厚，腐殖化过程明
显。研究样地乔木层以方枝柏为主，平均
高度为8 m，郁闭度较低；灌木层主要有扫
帚岩须(Cas s iope fas t ig iat a)、林芝杜鹃
(Rohododendron-niyingchiense)、小叶
金露梅(Potent i l l a parv i fol i a)、直立悬
钩子(Rubus etans)等；草本层有车前状垂
头菊(Cremanthodium plantag ineum)、
双 花 堇 菜 ( V i o l a b i f l o r a )、红 景 天
(Rhodiola rosea)等，盖度约25%。
1.2 采样方法
1.2.1 样品采集
目前年轮采样方法主要有钻取木芯法
和截取圆盘法，由于方枝柏生长缓慢且材质
坚硬，利用生长锥钻取木芯取样比较困难，
而圆盘样本易于观察，容易查找变异轮，可
以有效规避腐朽部位、偏心轮、连续缺轮
等，有利于读数测量，所以研究采用截取圆
盘法获取年轮样本。在全面踏查基础上，分
别在色季拉山阳坡林线上限、中部和下线
处，选择在树木生长的水分、土壤条件等自
然环境没有突变，环境保持稳定，并且人类
对树木生长活动影响较小的区域内各选方
枝柏标准木，通过树干解析获得主干圆盘
（表1）。解析木主干截取基部0 m圆盘与胸
径1.3 m圆盘，并自0.5 m起每隔1 m截取1
个圆盘样本；侧枝圆盘样本选自一级侧枝基
部，为确保研究的准确性，尽量保证每个方
向（东、南、西和北）都选取一级侧枝样本。
共获得Ⅰ号解析木主干圆盘样本8个，侧枝
圆盘样本5个；Ⅱ号解析木主干圆盘样本11
个，侧枝圆盘样本4个；Ⅲ号解析木主干圆盘
样本11个，侧枝圆盘样本5个。
1.2.2 样品处理与数据读取
将采集的圆盘样本带回实验室，待材料
干燥后用砂纸进行打磨和标记预处理，并
采用1%～2%碱性品红溶液对其反复染色，
使样本光滑、轮界清晰，最终获得清晰年轮
材料。采用Lintab5年轮分析仪对样品进行
年轮宽度测定(精度0.01 mm)，为了对每一
个年轮定出其形成的正确年代，采取交叉定
①基金项目：国家自然基金项目(30260020)；2013年西藏自治区科技计划课题“藏东南高山林线特征与气候变化研究”；西藏林芝森林生
态系统定位研究（2012-LYPT-DW-016）；西藏自治区科技厅重点项目（201110-2）。
②作者简介：王程程（1986-），女，汉族，山东东平人，在读硕士，从事植物生态学研究。
西藏色季拉山方枝柏侧枝与主干年轮
宽度相关性初步分析①②
王程程 郑维列* 罗大庆 田民霞 卢杰
（西藏大学农牧学院 西藏林芝 860000)
摘 要：树木年轮宽度分析是目前使用最为广泛的树木年代学分析方法。本文通过研究分析色季拉山东坡不同海拔区域的方枝柏标准木与标准
侧枝圆盘年轮宽度之间的关系，发现方枝柏侧枝与主干年轮之间存在相关性，但不同海拔方枝柏主干与侧枝年轮宽度的相关性具有较大差异。
高海拔区域方枝柏主干与侧枝年轮宽度之间呈现出较为显著的正相关性,相关系数为0.629,在0.01检测水平上显著正相关,可见方枝柏林线区
域用侧枝代替主干进行方枝柏生长特性研究具有一定的可行性。在中海拔，尤其在海拔4200m左右的方枝柏分布的下限范围，主干与侧枝生长
受干扰影响较大，两者年轮宽度间相关性系数不高。对方枝柏不同年龄段分段分析中发现，成熟阶段方枝柏侧枝年轮与主干年轮宽度相关性最
好，且相关程度较高。
关键词：林线 解析木 侧枝 年轮宽度 相关系数
中图分类号：Q948 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)12(c)-0081-03
编号 海拔m 坡向 胸径cm 树高m 树龄/年 主干轮盘/个 侧枝轮盘/个 采样时间
Ⅰ 4463（林线） E 16.7 5.8 332 8 5 2012.11
Ⅱ 4312（中部） SE 17.1 8.7 282 11 4 2012.11
Ⅲ 4220（下限） E 24.6 9.6 474 11 5 2012.11
表1 解析亩基本情况
DOI:10.16660/j.cnki.1674-098x.2013.36.004
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年法排除假轮及缺轮的影响，最终获得材
料的每年径向生长宽度序列。
1.2.3 数据分析
采用Pear s on相关系数分析方枝柏主
干与侧枝年轮之间的相关性，其计算公式如
下：  

 




n
i
n
i
ii
n
i
ii
yyxx
yyxx
r
1 1
22
1
)()(
))((
公式(1)中，n为样本数，x i、y i 代表两
个变量的样本观测值。相关系数r的取值
在-1～1之间，当0＜｜r｜＜1时，表明x、y之
间存在一定的线性相关关系；若r＞0，表明
x和y正相关；若r＜0，表明x和y负相关；｜
r｜越大，二者相关性越好。
将解析木的主干的年轮宽度和侧枝的
年轮宽度看做是两组相互关联的变量，主
干年轮宽度看作变量x1,⋯⋯，x i，以Ⅰ号树
为例，主干基部圆盘宽度数据为x1，0.5 m
圆盘为x2，胸径圆盘为x3，⋯⋯5.0 m圆盘
为x8；侧枝年轮宽度看作变量y1,⋯⋯y i,采
用相关分析法分析方枝柏主干与侧枝年轮
宽度之间的相关性。
2 结果与分析
2.1 侧枝与主干年轮宽度相关性分析
对Ⅰ号解析木主干年轮与侧枝年轮宽
度数据进行相关性分析，结果如表2所示。
由表2可以看出，林线处的Ⅰ号解析木主干
与侧枝年轮宽度之间具有较高的相关性，
5个侧枝圆盘样本与解析木主干0～3.5 m
间6个主干圆盘样本之间在0.01检测水平上
显著正相关，其中取自正东方向的3号侧枝
样本y3与主干0 m圆盘x1相关性最好，年轮
宽度相关系数高达0.692；5个侧枝样本均
与胸径圆盘x3在0.01检测水平上显著正相
关；仅有解析木上层4.5 m圆盘x7与5.0 m
圆盘x8与侧枝相关系数不显著。这说明海拔
较高的Ⅰ号方枝柏主干与侧枝年轮宽度变化
一致，二者营养竞争较小，生长趋势具有很
高的一致性。
对Ⅱ、Ⅲ号解析木主干年轮与侧枝年
轮宽度数据进行相关性分析，结果如表3所
示。由表3可以看出，在Ⅱ号解析木36组分
析结果中，仅有7组检测结果在0.05水平上
显著相关，相关系数最大绝对值仅有0.38，
且有4组呈现负相关。这说明Ⅱ号方枝柏主
干与侧枝年轮宽度存在一定的相关性，但相
关度较低。Ⅲ号方枝柏中，0 m主干圆盘x1
与侧枝相关性最好，取自正西方向的3号侧
枝y3与0 m主干圆盘相关性系数最高，达到
了0.569，在0.01水平上显著正相关。在36
组分析结果中，有17组结果显著相关，其中
8组负相关，9组正相关。Ⅱ、Ⅲ号方枝柏相
关系数r绝对值较低，正负值均有分布，说明
主干与侧枝年轮宽度生长整体上随意性较
大，正负相关性均不显著。
从以上分析中可以看出，不同立地条件
下方枝柏主干与侧枝年轮宽度的相关性具
x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8
y1 0.393** 0.342** 0.362** 0.365** 0.392** 0.170 0.099 0.132
y2 0.482** 0.043 0.363** 0.306** 0.339** 0.579** -0.025 -0.196
y3 0.692** 0.270** 0.496** 0.521** 0.579** 0.498** -0.125 -0.097
y4 0.545** 0.309** 0.514** 0.359** 0.450** 0.391** 0.197 -0.413*
y5 0.427** 0.364** 0.412** 0.407** 0.565** 0.426** 0.072 -0.083
表2 Ⅰ号方枝柏主干与侧枝年轮宽度相关系数
**. 在 0.01 水平（双侧）上显著相关。*. 在 0.05 水平（双侧）上显著相关。
编号 　 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9
Ⅱ y1 -0.030 0.258** -0.155 -0.125 0.102 0.048 -0.200* 0.035 0.153
y2 -0.042 0.155 -0.245** -0.175* -00.228** 0.142 0.056 -0.122 0.133
y3 -0.029 0.056 0.026 0.110 -0.090 -0.015 0.044 -0.013 0.149
y4 0.242* 0.150 -0.042 0.167 -0.059 -0.111 0.084 0.189 0.380**
Ⅲ y1 -0.209** -0.051 -0.156* -0.393** -0.113 -0.164* -0.091 0.132 -0.203*
y2 -0.035 0.045 0.199* -0.272** -0.073 -0.327** -0.335** 0.206* 0.148
y3 0.569** 0.231* 0.176 0.045 0.177 -0.136 0.126 -0.158 0.499**
y4 0.409** 0.143 0.244* 0.041 0.422** -0.07 0.204 -0.052 0.332**
表3 Ⅱ、Ⅲ号方枝柏主干与侧枝年轮宽度相关系数
*.在0.05水平（双侧）上显著相关。**.在 0.01水平（双侧）上显著相关。
编号 　年段 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8
Ⅱ 1912-1961 y1 0.332* 0.105 -0.228** -0.141 -0.005 -0.062 0.008 0.012
y2 -0.119 0.236 -0.263 -0.284* -0.334* 0.060 0.294* 0.391
y3 -0.414* -0.057 -0.308* 0.086 -0.288 -0.110 0.114 0.510
1962-2011 y1 0.405** 0.381** 0.109 -0.094 0.155 -0.152 -0.002 0.268
y2 0.345* 0.373** 0.354* 0.380** 0.365** 0.224 -0.063 0.311*
y3 0.514** 0.264 0.391** 0.212 0.172 0.033 0.017 0.340*
Ⅲ 1862-1911 y1 -0.290* -0.068 0.077 0.105 -0.006 -0.035 0.138 -0.091
y2 -0.110 -0.217 0.059 -0.220 -0.277 -0.188 -0.163 0.199
1912-1961 y1 -0.151 -0.189 -0.175* -0.261 -0.275 0.178 -0.190 -0.339*
y2 -0.345* -0.014 0.139 -0.056 -0.156* -0.054 0.028 0.374**
y3 0.432* 0.180 -0.406** 0.062 0.107 -0.087 -0.040 -0.336*
1962-2011 y1 0.320* 0.092 0.295* 0.055 -0.207 -0.128 0.010 0.237
y2 0.262 0.629** 0.302* 0.074 0.326* 0.004 -0.141 -0.278
y3 -0.207 0.031 0.242* -0.186 -0.229 0.287* 0.483** 0.218
表4 Ⅱ、Ⅲ号方枝柏年轮宽度数据分段分析相关系数
**.在.01水平（双侧）上显著相关。*.在0.05水平（双侧）上显著相关。
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有较大差异。Ⅰ号解析木采于东坡林线，海
拔4462 m，此处海拔较高气候严酷，属于
方枝柏疏林，种群密度较低，植株间竞争较
小，树木生长稳定，侧枝与主干年轮宽度呈
现出显著正相关的特点，侧枝与主干年轮宽
度生长趋势一致。Ⅱ号与Ⅲ号解析木所处海
拔较低，方枝柏种群密度较高，加之中龄阶
段林木较多，对营养空间的需求增大，种间
竞争激烈，再加上低海拔地区人类干扰活
动频繁，主干与侧枝年轮宽度相关性系数
不高，正负相关性均不显著。受立地条件影
响，侧枝与主干年轮生长在不同时期呈现出
不同特点。
2.2 侧枝与主干年轮宽度数据分段分析
为进 一步分析中海 拔 尤 其是分布下
限区域方枝柏侧枝与主干年轮宽度变化
规律，将Ⅱ、Ⅲ号方枝柏主干年轮宽度看作
变量x1,⋯⋯，x i，侧枝年轮宽度看作变量
y1,⋯⋯y i,以50年为区间，对年轮宽度数据
进行分段分析。每株解析木各选取侧枝圆盘
样本3个，其中Ⅱ号方枝柏侧枝圆盘y2断面
年龄最高，达149年，Ⅲ号方枝柏侧枝圆盘
y3年龄最低为94年。采用Pear s on相关系
数法分析方枝柏主干与侧枝年轮宽度之间
的相关性。
通过表4可以看出，不同年龄段对侧枝
与主干相关性有很大影响，随着树龄的增
加，侧枝与主干年轮宽度相关性也逐渐增
高。1862-1911年间，幼龄阶段的侧枝与主
干年轮宽度之间仅有一组检测结果在0.05
水平上负相关，侧枝与主干年轮宽度生长随
意性较大，相关性不显著。1912-1961年间，
共有15组检测结果呈现显著相关，r值有正
有负，最大绝对值为0.432，相关性较幼龄
阶段有所增加；在0.05检测水平下呈现显
著相关的15组数据中，11组为负相关，这说
明这一阶段营养主要供给主干生长，侧枝生
长量较小。在1962-2011年成熟阶段的分析
中，侧枝与主干年轮宽度呈显著正相关，且
相关系数较高，最大r值为0.629，在0.01水
平上显著相关，说明在这一阶段方枝柏生长
比较稳定，侧枝与主干年轮之间相关性好。
3 结语
本研究拟探讨高海拔区域主要树种以
侧枝年轮替代主干年轮作为研究气候变化
数据的可行性。通过色季拉山东坡方枝柏
林分布区不同海拔区的标准木圆盘与标准
侧枝年轮宽度相关性分析发现，由于高海
拔立地条件差异，不同海拔的方枝柏主干
与侧枝年轮宽度的相关性呈现较大差异，
这使得高海拔区域树木年轮研究拟采用侧
枝替代主干进行生长特性分析的可能性变
得复杂。
文中分析显示，在方枝柏分布海拔范围
内，种群的平均胸径和树高随海拔的升高
呈下降趋势。海拔4463m处是林线，方枝柏
形成疏林，种群密度小，冠层郁闭度较低，
林地土壤干燥贫瘠、岩石裸露加之高海拔
低温、干燥、强风、强辐射等环境的胁迫[13-
14]，方枝柏无论主干还是侧枝生长发育速度
都极其缓慢，表现为年轮宽度窄,Ⅰ号方枝
柏胸径年平均生长量仅有0.46 mm，而中
海拔地区Ⅱ、Ⅲ号方枝柏胸径年平均生长量
分别为0.61 mm和0.63 mm；但Ⅰ号方枝
柏主干与侧枝年轮宽度之间呈现出较显著
的正相关性，相关系数可达0.629,在0.01水
平上显著相关，说明在方枝柏林线区域用侧
枝代替主干进行方枝柏生长特性研究有一
定的可行性。
在中海拔，尤其在海拔4200 m左右的
方枝柏分布的下限范围，方枝柏与急尖长
苞冷杉组成混交林，林分密度和郁闭度较
高，林地土壤条件较好，腐殖层较厚，立地
条件和气候环境相对优于林线，表现在方
枝柏的平均胸径和树高生长比高海拔区域
显著提高[8]，但该地带处于高山林线生境转
折带，是高山植物筛选更替作用最强烈区域
[15], 方枝柏面临种内和种间双重竞争压力，
其生长速度虽快于高海拔但不稳定，主干与
侧枝生长受干扰影响较大，表现在年轮宽
度间相关性系数不高。
对方枝柏不同年龄段分段分析发现，
侧枝年轮与主干年轮宽度相关性与方枝柏
年龄有关，幼龄阶段二者相关性较小；成熟
阶段方枝柏侧枝年轮与主干年轮宽度相关
性最好，且相关程度较高。由于方枝柏侧枝
与主干年轮宽度之间相关性受立地条件以
及树龄等因素影响较大，要利用方枝柏的
侧枝年轮代替主干年轮进行研究，还需要
对研究区内林分状况做更加详细的调查，
并结合温度、降水等气候资料作进一步研
究。
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