全 文 ：　　收稿日期: 1999207226
基金项目: 攀登计划“人工林木材性质形成及其功能性改良机理的研究”(952专207)课题的部分内容
作者简介: 费本华 (19642) , 男, 安徽合肥人, 在读博士生.3 论文进展中得到江泽慧研究员的直接指导, 气候资料得到中国科学院地理研究所邵雪梅研究员的帮助, 特此致谢.
　　文章编号: 100121498 (2001) 0220176205
北京地区气温和降水对银杏
木材年轮和密度的影响3
费本华1, 阮锡根2
(1. 中国林业科学研究院 木材工业研究所, 北京　100091; 2. 南京林业大学 基础部, 江苏 南京　210037)
摘要: 以北京地区 17 年生银杏为试材, 研究了气温和降水对银杏木材年轮宽度、年轮密度、最大
密度、最小密度的影响。结果表明, 不同月份的气温和降水, 对银杏生长有不同程度的影响。如生长
季节中的 7 月份气温与年轮宽度有- 0. 44 的负相关, 对木材密度影响不大; 而 7 月份降水量与年
轮宽度呈 0. 69 的正相关, 在 0. 01 水平相关显著。8 月份降水量与年轮密度、最大密度和最小密度
呈0. 70、0. 74 和 0. 74 的正相关关系, 在 0. 01 水平相关显著。
关键词: 气温; 降水; 银杏; 年轮宽度; 木材密度
中图分类号: S781. 31　　　　文献标识码: A
　　树木生长的环境条件对其生物形成有直接影响, 反映影响程度的信息往往记录在年轮结
构上[1, 2 ]。树木生长过程中每一年轮的形成, 除了本身的遗传特性和立地条件影响之外, 还取决
于当年及上一年的许多气候因子的综合影响。研究气候因子对树木的影响机理, 对树木生长过
程中木材性质特点和木材形成机理的认识具有重要意义, 可以通过对气候的预测预报, 来达到
对树木生长量和木材质量的预测[3 ]。从过去的研究来看, 气温、降水、光照等主要气候因子对木
材细胞大小、细胞数目、细胞壁厚度、细胞长度等有较明显的影响, 对年轮宽度、木材密度的变
化有一定影响[4～ 7 ], 大气污染也易改变木材性质[8, 9 ]。在人工林的经营管理和定向培育过程中,
必须考虑气候因子的作用, 才能达到预期的目标。本研究以北京地区银杏 (G inkg o biloba L. )
直径生长和木材密度为研究对象, 拟从人工用材林的培育角度出发, 探讨主要气候因子对人工
林木材形成过程中产生的影响, 揭示气候对树木生长的作用机理, 为人工用材林的定向培育提
供科学依据。
1　材料与方法
1. 1　材料
实验所用银杏试材, 分别采自北京市宣武区和中国林科院院内两个样点。树龄为 17 年生,
实生苗造林。在两个样点分别选取 5 株标准木, 于胸高 1. 3 m 处, 用 5 mm 口径的生长锥, 垂直
林业科学研究　2001, 14 (2) : 176～ 180　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
F orest R esearch　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
于树干的南北方向, 分别取生长锥木芯。每一株取 3 个重复, 将取下的木芯放置于样品夹中, 编
号, 带回。10 株银杏样木的生长情况野外记录见表 1。
表 1　银杏试材野外采集记录
采集地点 编号 胸径öcm 树高öm 枝下高öm
北京宣武 B01 23. 7 9. 5 2. 6
B02 25. 6 10. 9 2. 4
B03 24. 0 10. 3 2. 3
B04 25. 4 11. 1 3. 1
B05 27. 3 11. 8 2. 7
中国林科院 B06 22. 0 10. 1 2. 4
B07 25. 3 10. 2 2. 4
B08 23. 5 9. 7 2. 2
B09 24. 8 9. 1 2. 3
B10 20. 9 9. 6 2. 7
均　值 24. 3 10. 2 2. 5
1. 2　方法
将采回的银杏生长锥木芯样品, 气干
一段时间后, 观察其粗视构造, 然后进行加
工。将生长锥木芯沿直径方向, 锯解成 1
mm 厚、5 mm 宽的径锯薄片, 薄片的各处
厚度尽量均匀, 提取物处理后, 气干, 在 x
射线木材密度计上测定木材密度值。银杏
试样的浸取物处理、木材密度计算过程中
所采用的质量吸收系数值 Λm 依据文献
[ 10 ], x 射线木材密度计是由D 2m ax3B 型
的 x 射线衍射仪改装后的 x 射线木材密度
计[10 ] , 数据分析是在M icro soft Excel 中完
成。
2　结果与分析
2. 1　气温对银杏生长和木材密度的影响
气温是影响树木生长过程的主要气候因子, 决定着树木生长的季节性变化。生长季节内某
一时期的最高温度、最低温度和平均温度, 对树木生长速度和生长质量有直接作用。
　　以北京地区银杏 x 射线木材密度为分析对象, 研究气温对银杏生长和木材密度的影响。x
射线木材密度值取 1983～ 1996 年每年均值, 气候资料采用北京地区 1982～ 1996 年每年的月
平均温度值。用相关分析法分析上年 7～ 12 月和当年 1～ 11 月平均温度对当年银杏木材生长
量、木材密度的影响。表 2 是北京地区银杏木材密度与上年 7～ 12 月月平均气温的相关系数
值。从表中可以看出, 相关系数绝对值最大值是 0. 35, 说明上年 7～ 12 月温度对木材密度影响
不大。进一步分析表明, 随着月份的增加, 年轮宽度与月份的负相关明显, 说明随着上年季节温
度的降低, 影响银杏当年生长速度, 月温度梯度越低, 年轮宽度越小。所以, 上年的温度对银杏
年轮宽度有微弱的影响, 温度梯度越大, 负相关越明显, 但总体影响不大。上年气温对年轮密
度、最大密度和最小密度影响程度低于年轮宽度。
表 2　上年 7～ 12 月气温与当年银杏木材密度组成的相关分析
项　目 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月
年轮宽度 0. 025 - 0. 026 - 0. 198 - 0. 299 - 0. 35 - 0. 327
年轮密度 0. 082 0. 083 - 0. 063 - 0. 187 - 0. 061 0. 015
最大密度 0. 052 - 0. 011 - 0. 114 - 0. 155 - 0. 232 - 0. 159
最小密度 0. 163 0. 076 - 0. 106 - 0. 289 - 0. 128 0. 006
　注: 表中数据表示相关系数, 下同。
771第 2 期　　　　　　　　费本华等: 北京地区气温和降水对银杏木材年轮和密度的影响　　　　　　　　　
表 4　上年 7～ 12 月降水与当年银杏木材密度组成的相关分析
项　目 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月
年轮宽度 0. 086 0. 078 0. 379 0. 176 0. 302 0. 105
年轮密度 - 0. 353 0. 317 - 0. 347 - 0. 03　 - 0. 279 - 0. 203
最大密度 - 0. 359 0. 327 - 0. 345 - 0. 193 - 0. 095 - 0. 127
最小密度 - 0. 407 0. 461 - 0. 288 - 0. 009 - 0. 254 - 0. 144
　　从当年气候对当年木材密度的影响来看 (见表 3) , 1～ 11 月份月平均温度中, 2 月份气温
对年轮宽度和年轮密度影响显著, 与年轮宽度呈 0. 52 的正相关, 表明 2 月份气温较高, 木材年
轮宽度较大, 气温较低, 年轮宽度较小; 7 月份气温与年轮宽度有- 0. 44 的负相关关系, 表明 7
月份气温升高, 减小当年的生长轮宽度, 7 月份气温略低, 会增加当年的生长轮宽度。2 月份气
温与年轮密度、最大密度和最小密度呈- 0. 74、- 0. 75 和- 0. 76 的负相关关系, 在 0. 01 水平
相关显著, 说明 2 月份气温对一年的木材密度大小很关键。另外, 1、3 月份气温对年轮密度、最
大密度和最小密度也有类似影响, 但影响程度远低于 2 月份。其余月份相关系数绝对值低于
0. 4 以下, 影响极小。因此, 在银杏人工林培育过程中, 可以根据当年 2 月份气温的高低, 预测
当年的材积生长量和木材密度的大小, 可以通过对气温的预测预报, 加强对银杏人工林的经营
管理, 来提高银杏人工林木材的生长量和木材密度。
表 3　银杏木材密度组成与当年 1～ 11 月气温的相关分析
项　　目
月　　　　　份
　1 　2 　3 　4 　5 　6 　7 8 　9 　10 11
年轮宽度 0. 05 0. 52 0. 14 0. 28 - 0. 09 0. 03 - 0. 44 0. 03 - 0. 15 0. 20 - 0. 19
年轮密度 - 0. 43 - 0. 74 - 0. 42 - 0. 35 0. 16 0. 02 0. 27 0. 10 - 0. 03 - 0. 46 - 0. 26
最大密度 - 0. 38 - 0. 75 - 0. 53 - 0. 28 0. 09 0. 06 0. 34 0. 12 0. 06 - 0. 49 - 0. 19
最小密度 - 0. 51 - 0. 76 - 0. 48 - 0. 35 0. 10 - 0. 01 0. 15 0. 12 - 0. 13 - 0. 45 - 0. 31
2. 2　降水对银杏生长和木材密度的影响
降水也是影响树木生长过程重要的气候因子。一般来说, 干旱地区, 增加降水会促进树木
生长; 非干旱地区, 过度降水会抑制树木生长。关于降水对树木木材性质的影响研究有不少报
道, Kennedy 研究表明, 降水与花旗松 (P seud otsug a m enz iesii F ranco) 木材性质变异有紧密联
系; Zobel 等总结认为, 对于许多树种来说, 年降水对树木的当年有较大的影响。北京地区是半
干旱地区, 因此, 降水对树木生长的影响是较为敏感的因素。研究两者之间的相互关系, 对促进
和预测树木生长, 提高木材质量, 有十分重要的意义。
与气温的方法相同, 用 x 射线木材密度计测定北京地区 17 年生银杏木材密度, 木材密度
值取 1983～ 1996 年每年均值, 气候资料取 1982～ 1996 年每年的月平均降水量。用相关分析法
分析上年 7～ 12 月和当年 1～ 11 月平均降水量对当年银杏木材生长量、木材密度的影响。表 4
是北京地区银杏木材生长量、木材密度与上年 7～ 12 月月平均降水量的相关系数值。从表中可
871 　　　　　　　　　　　　　　　　林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　第 14 卷　　
以看出, 上年 7～ 12 月份降水量, 与当年年轮宽度最大正相关为0. 379 (9 月) , 与年轮密度最大
负相关为- 0. 353 (7 月) , 与最大密度最大负相关为- 0. 359 (7 月) , 与最小密度最大正相关为
0. 461 (8 月)。总的来看, 上年月降水量, 对当年的年轮宽度和木材密度的影响不明显。
从当年降水量对当年银杏木材生长量、木材密度的影响来看 (见表 5) , 1～ 11 月份月平均
降水量中, 4 月份降水量与年轮宽度呈- 0. 64 的负相关, 在 0. 01 水平相关显著, 7 月份降水量
与年轮宽度呈 0. 69 的正相关, 在 0. 01 水平相关显著, 说明 4 月份降水量高, 银杏年轮宽度会
明显减小, 降水量低, 年轮宽度则明显增加; 而 7 月份降水量的高低, 对银杏木材当年的生长量
有显著的正面影响。即降水量增加, 年轮宽度增加, 降水量减少, 年轮宽度减小。因此, 在银杏
人工林的定向培育中, 应注意当年 4 月份和 7 月份降水量的变化, 可以通过人工促进的办法,
减小 4 月份降水量, 增加 7 月份的降水量, 达到促进生长的目的。从表中还可以看出, 8 月份降
水量与年轮密度、最大密度和最小密度呈 0. 70、0. 74 和 0. 74 的正相关关系, 在 0. 01 水平相关
显著, 说明 8 月份降水量多少直接影响木材密度的高低, 在一定范围内, 降水量大, 木材密度增
大, 降水量小, 木材密度小。从树木生理上来看, 树木生长进入 8 月份以后, 形成层细胞分裂速
度明显减小, 木材生长速度逐渐缓慢, 生长已经进入晚材阶段, 如果增加降水量, 有可能增加生
长速度, 但从银杏来看, 降水量与生长速度呈弱的负相关。虽然不能增加生长速度, 但是可以增
加木材密度。从生长轮宽度和木材密度综合分析来看, 7、8 月份降水量都较好的话, 对当年银
杏的生长量和木材质量将有很大的提高。所以, 在实际生产中, 应尽量增加 7、8 月份银杏土壤
中的水分。另外, 3 月、5 月和 7 月份的降水量对年轮密度有一定的负影响, 1 月份降水量对最
大密度有一定的负影响, 5 月份的降水量对最小密度有一定的负影响, 其余月份相关系数绝对
值低于 0. 5 以下。
表 5　银杏木材密度组成与当年 1～ 11 月降水的相关分析
项　　目
月　　　　　份
　1 　2 　3 　4 　5 　6 　7 8 　9 　10 11
年轮宽度 0. 32 0. 30 0. 13 - 0. 64 0. 21 0. 01 0. 69 - 0. 32 0. 06 - 0. 27 0. 39
年轮密度 - 0. 40 - 0. 23 - 0. 25 0. 32 - 0. 54 0. 04 - 0. 52 0. 70 - 0. 22 0. 01 - 0. 06
最大密度 - 0. 61 - 0. 18 - 0. 20 0. 16 - 0. 46 0. 10 - 0. 33 0. 74 - 0. 28 0. 11 - 0. 06
最小密度 - 0. 35 - 0. 19 - 0. 25 0. 20 - 0. 58 0. 02 - 0. 44 0. 74 - 0. 18 - 0. 05 - 0. 03
综上所述, 气温和降水对银杏木材年轮宽度、木材密度有一定影响, 不同月份, 影响程度不
同。树木生长过程中, 气候对木材形成的数量和质量有一定的影响。研究气候对树木生长的影
响, 有助于进一步认识树木生长规律, 对人工林木材性质特点及形成机理的研究有重要意义。
因此, 研究人工林生长过程中木材性质的特点时, 气温和降水等气候因素应当是一个重要方
面, 与遗传特性和立地条件的研究有同等重要的地位。本研究只做了一点初步工作, 有关温度
和降水对早材和晚材的影响, 极温对木材密度的影响等, 都将有待进一步研究 (注: 在分析中出
现 2 月气温和 4 月份的降水与木材年轮宽度与密度呈正负相关, 这是因为影响生长的常常是
多种因子, 因子间有相互影响)。
971第 2 期　　　　　　　　费本华等: 北京地区气温和降水对银杏木材年轮和密度的影响　　　　　　　　　
3　小　结
气温和降水对银杏木材年轮宽度、木材密度有一定影响, 不同月份, 影响程度不同。当年 2
月份和 7 月份气温对银杏木材年轮宽度和年轮密度有显著影响, 2 月份气温与年轮宽度呈 0.
52 的正相关, 与年轮密度、最大密度和最小密度呈- 0. 74、- 0. 75 和- 0. 76 的负相关; 7 月份
气温与年轮宽度有- 0. 44 的负相关关系。
降水与木材密度关系研究表明, 当年 4 月份降水量与银杏木材当年的生长量呈显著的负
相关, 相关系数为- 0. 64, 7 月份降水量与年轮宽度呈 0. 69 的正相关。7 月份降水量的变化对
木材密度、最大密度和最小密度有一定的负影响, 但不显著。8 月份降水量与年轮密度、最大密
度和最小密度呈 0. 70、0. 74 和 0. 74 的正相关。降水与气温对银杏还具有协同作用, 这将在下
一步工作中继续研究。
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Effects of Tem pera ture and Prec ip ita tion on Tree-r ing and
W ood D en sity of Ginkgo in Be ij ing
F E I B en2hua1, RUA N X i2g en2
(1. Research Institu te of W ood Industry, CA F, Beijing　100091, Ch ina;
2. N an jing Fo restry U niversity, N an jing　210037, J iangsu, Ch ina)
Abstract: T ak ing 172year2o ld G inkg o biloba as test m ateria l, the effects of tempera tu re and
p recip ita t ion on w ood ring w idth, ring den sity m ax im um den sity and m in im um den sity w ere
studied. T he resu lts show ed that the temperatu re and p recip ita t ion in differen t mon th s had
differen t influence on the grow th of G. biloba. T he p recip ita t ion in Ju ly w as po sit ively co rre2
la ted w ith ring w idth w ith a coeff icien t of 0. 69, the sign if ican t level is 0. 01. T he p recip ita2
t ion in A ugu st w as po sit ively co rrela ted w ith ring den sity, m ax im um den sity and m in im um
den sity w ith the coeff icien ts of 0. 70, 0. 74 and 0. 74 respect ively in the level of 0. 01.
Key words: a ir tempera tu re; p recip ita t ion; G inkg o biloba; ring2w idth; w ood den sity
081 　　　　　　　　　　　　　　　　林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　第 14 卷