全 文 ：第 50 卷 第 11 期
2 0 1 4 年 11 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 11
Nov．，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20141103
收稿日期: 2014 － 02 － 10; 修回日期: 2014 － 07 － 21。
基金项目: 北京市科委重大项目“沟域产业融合技术集成研究”(D131100000613003) ; 北京市农林科学院创新能力建设专项“北京乡土果
树资源收集、保存、评价与利用研究”(KJCX20130010107) ; 科技部基础性工作专项“华北山区经济树种种质资源收集和保存”(2013FY111700
－ 2)。
* 黄荣凤为通讯作者。
板栗年轮结构对北京地区气候因子的响应分析*
兰彦平1 陈晶晶2，3 黄荣凤2 郭 飞2
(1． 北京市农林科学院农业综合发展研究所 北京 100097;
2． 国家林业局木材科学和技术重点实验室 中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 100091;
3． 内蒙古农业大学生态与环境学院 呼和浩特 010019)
摘 要: 以北京地区板栗为材料，建立板栗年轮宽度、早材宽度和晚材宽度 3 项年轮结构指标的标准化年表和差
值年表，分析板栗径向生长与气候因子间的相关关系和响应，并对可重建的气候因子进行筛选。结果表明:板栗年
轮宽度和晚材宽度的年表质量明显好于早材宽度年表，其中差值年表优于标准化年表，其样本总体代表性达到
93%，第 1 主成分方差解释量达到 40%。差值年表与气候因子的相关分析和响应分析结果表明:年轮宽度、早材宽
度和晚材宽度与各项气候因子间响应关系不同，在将来重建过去气候时，可利用年轮宽度和晚材宽度重建当年 6
月的温度，晚材宽度还可以重建当年 7 月的降水，早材宽度重建当年 3 月和 4 月的温度。
关键词: 板栗; 年轮结构; 年轮宽度; 晚材宽度; 气候因子
中图分类号: S718． 45 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)11 － 0023 － 07
Ｒesponse Analysis of Tree-Ｒing Structure of Castanea mollisima to
Climate Factors in Beijing
Lan Yanping1 Chen Jingjing2，3 Huang Ｒongfeng2 Guo Fei2
(1 ． Institute of Agricultural Integrated Development，Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences Beijing 100097;
2 ． Key Laboratory of Wood Science and Technology of State Forestry Administration Ｒesearch Institute of Wood Industry，CAF Beijing 100091;
3 ． College of Ecological and Environmental，Inner Mongolia Agricultural University Hohhot 010019)
Abstract: Abstract: The tree-ring structure， including tree-ring width，earlywood width and latewood width，of
Chestnut trees (Castanea mollisima) in Beijing area was investigated to establish the standardized chronologies ( STD)
and residual chronologies (ＲES) ． The relationships between chestnut radial growth and climate factors，and the radial
growth response to the climatic condition were analyzed to screen the climatic factors that could be used for climate
reconstruction in Beijing area． Ｒesults showed that chronologies of ring width and latewood width had better quality than
that of earlywood width． ＲES were superior to STD，and its overall sample representative reached 93% and the first
principal component could explain 40% of variance． The correlation analysis and response analysis indicated that the
responses of ring width，earlywood width and latewood width to climate factors were different． This study suggests that in
the future climatic reconstruction，different tree-ring structure indicators should be used to reconstruct different climate
factors． Specifically，the tree-ring width and latewood width could be utilized for the reconstruction of temperature in
June，the latewood width could be utilized for the reconstruction of precipitation in July，and the earlywood width could be
used for the reconstruction of temperature in March and April．
Key words: Castanea mollisima; tree-ring structure; tree-ring width; latewood width; climate factors
自 20 世纪树木年代学的基本原理和方法形成
以来，树木年轮作为年代分析和过去气候重建的信
息来源，在世界各地得到广泛应用(吴祥定，1990)。
传统的树木年代学或称年轮气候学研究，主要是以
年轮宽度作为年轮信息来源，利用年轮宽度与气候
环境因子的相关关系，重建过去的气候环境变化
林 业 科 学 50 卷
( Fritts，1976; Schweingruber，1988; Cook et al．，
1981; Cook et al．，1990)。也有一些研究把年轮宽
度和年轮密度 2 个指标作为年轮信息来源，对年轮
与气候的关系进行解析 ( Camarero et al．，1998;
Giantomasi et al．，2009; 尹训钢等，1995)。随着科
学技术的不断进步、高精度仪器设备的出现，树木年
轮学研究也得到了进一步发展，研究范围不断拓宽，
年轮分析的内容从单一的年轮宽度发展到年轮密度
和细胞形态等年轮结构指标，通过相关函数和响应
函数的方法来评价年轮宽度、密度、细胞形态特征与
气候 环 境 因 子 间 的 关 系 ( Fritts et al．， 1991;
Panyushkina et al．，2003; Giantomasi et al．，2009; 王
丽丽等，2005; 张同文等，2008; 李雁等，2008)。
年轮气候学从单一的年轮宽度的研究发展到年轮结
构的研究，对进一步探讨树木年轮对其生长环境的
响应机制，准确判断过去某一时段或不同生长季节、
1 个月乃至更短时期内发生的气候环境变化具有重
要意义。
北京地区属于暖温带大陆性半湿润气候，四季
分明，这就为北京地区年轮气候学的研究提供了基
本条件。早在 20 世纪 30 年代和 50 年代，一些学者
利用树木年轮宽度信息分析了北京地区过去的降水
变化(吴祥定，1990)。费本华等 (2001)以北京地
区银杏(Ginkgo biloba)为材料研究了径向生长与温
度和降水的响应关系，发现银杏年轮宽度与 4 月降
水量有显著的负相关，与 7 月降水量有显著的正相
关。黄 荣 凤 等 ( 2006 ) 分 析 了 侧 柏 ( Platycladus
orientalis)年轮宽度与北京地区降水量和温度的响
应关系，认为选用 7 月的气温和降水可以作为重建
的气候因子。这些结果为北京地区过去气候重建提
供了重要信息，但这些树种的现存树木中树龄大的
个体少，限制了对北京地区无气候资料记载时期长
期气候的重建。
板栗(Castanea mollisima)为壳斗科( Fagaceae)
栗属(Castanea)植物，胸径可达 1 m 以上，寿命可达
300 年以上(成俊卿等，1992)，是我国特有的重要
经济树种，主要分布在大别山和燕山山脉海拔
1 000 m以下的广大地区。板栗是北京地区的乡土
树种，北京怀柔区 89% 以上的土地为丘陵和山地，
适宜种植板栗 (周连第，2005; 卜玉强，2010)，因
此，北京怀柔区板栗种植面积大，素有“中国板栗之
乡”的美誉。怀柔区渤海镇的古栗树资源保存较完
整，是现存的为数不多的珍贵资源(周连第，2005)，
也是北京地区过去气候恢复与重建的重要资源。板
栗是环孔材，年轮界限明显，早材至晚材急变(成俊
卿等，1992)，这种结构特性决定了板栗的早材和晚
材很容易区分。树木的早材和晚材形成于不同季
节，早材形成于春季，晚材形成于夏季 (古野毅等，
1994)，因此从早晚材宽度变化上有可能获取年轮
宽度所无法得到的气候变化信息，但利用早晚材宽
度变化重建过去气候的报道很少(陈晶晶，2014)。
本文以北京怀柔区板栗为材料，通过年轮宽度、
早材宽度和晚材宽度 3 项年轮结构指标与气候因子
间的相关分析和响应函数分析，研究和筛选了利用
板栗年轮结构指标可重建的过去气候因子，目的是
为北京地区无气候资料记载时期的气候恢复与重建
提供依据。
1 研究区概况与研究方法
1. 1 研究区概况
样本采自于北京怀柔区渤海镇 ( 40° 14—
41°04 N，116°17—116°53 E)。渤海镇位于北京
东北部，属于暖温带大陆性半湿润季风气候，温和冷
凉，年平均降水量为 380 ～ 930 mm，降水多集中在
7—8 月，约占年降水量的 45% ～ 80%。全年无霜期
200 天左右。全年最高温度集中在 6—8 月，年平均
气温 13 ～ 15 ℃ (图 1)。土壤质地为壤土。
图 1 北京 1951—2012 年的月平均气温和月降水量
Fig． 1 Average monthly temperature and precipitation
during period from 1951 to 2012 in Beijing
1. 2 研究方法
1. 2. 1 样品的采集和处理 采样林分为实生苗繁
殖，立地条件为花岗岩、片麻岩分化的土壤，土壤贫
瘠，肥水条件差。由于板栗生长在山地，不进行浇
水、施肥及营养调控等管理。按照树木年轮分析的
取样方法(吴祥定，1990)，选择 25 株树干通直、粗
壮且无病虫害的板栗树，从每株树采集 2 个树芯，取
样高度约为 1. 3 m 左右。将树芯带回实验室，进行
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第 11 期 兰彦平等: 板栗年轮结构对北京地区气候因子的响应分析
干燥、固定、打磨等处理。
1. 2. 2 年轮结构特征观察和年轮测定 取通过髓
心、宽约 1. 2 cm 的树芯，经过软化处理后，用切片机
切成 20 μm 厚的横切面切片，经过脱水、封固等一
系列处理，制成连续永久切片。在光学显微镜下观
察年轮结构特征，根据管孔的大小和环孔圈的连续
性作为判断年轮界和早晚材界限的依据(图 2)。
图 2 板栗的年轮结构
Fig． 2 The tree-ring structure characteristics of
C． mollisima in cross-section
1．晚材 Latewood; 2．早材 Earlywood．
在打磨后的样本上，按照年轮界限和早晚材界
限的确定原则，用 LINTABTM6 年轮分析仪测量样品
年轮宽度、早材宽度和晚材宽度 3 项年轮结构指标
值，并进行交叉定年。测量精度为 0. 01 mm。用
COFECHA 程序对定年和测量结果进行检验，保证
定年与测量的准确性。对于那些定年效果较差的树
芯进行剔除，最终得到 18 株树木的 30 根样芯，用于
建立板栗各年轮结构指标的年表。
1. 2. 3 年表的建立 经过交叉定年检验合格的样
品，采用国际年轮库 AＲSTAN 程序进行去趋势
(Holmes，1983)，选择 5 年移动平均法对测定的数
据进行标准化，通过以上过程消除树木本身的遗传
特性和非气候因素的干扰，对年轮宽度、早材宽度和
晚材宽度 3 项年轮结构指标建立了标准化年表
(STD)和差值年表(ＲES)，并对年表 1958—2009 年
共同区间进行分析。
1. 2. 4 气象资料选择 北京市怀柔区没有气象站，
离怀柔区最近的密云和延庆气象站气候资料比较
短。因此，气候资料来源于距采样地 70 km 的北京
市气象站 1951—2012 年的观测数据。主要气候指
标有月平均温度(Tm )、月降水量(P s)、月平均最高
气温(Tmax)、月平均最低气温(Tmin)。在树木生长过
程中，气候因素中当年的降水和温度是影响树木生
长的主要因子，而上年的气候因素对树木的生长也
有重要的影响(于大炮，2005)，因此，本文研究中选
择上年 9 月到当年 10 月的气象资料指标。
采用 DendroClim2002 软件进行树木年轮年表
与气候要素的相关分析，利用 PＲECON 应用程序研
究树木年轮与气候因子的响应关系，显著性检验用
Bootstrap 方法随机执行 500 次。
2 结果与分析
2. 1 板栗年轮结构特征
图 2 是在显微镜下拍摄的板栗横截面的光学显
微镜照片。板栗为环孔材，早材管孔大，圆形及椭圆
形，宽 1 ～ 3 个管孔，晚材管孔较小，呈不规则多角
形，晚材管孔火焰状斜径列，轴向薄壁组织量多。由
于板栗早材和晚材的管孔大小有显著的差异，因此
早晚材界线非常明显，容易在测量中分辨早晚材宽
度，减少误差。
板栗年轮宽度、早材宽度和晚材宽度之间的相
关分析结果见表 1。年轮宽度与早晚材宽度间均存
在极显著的相关关系，其中晚材宽度与年轮宽度的
相关系数为 0. 98，表明两者之间存在高度一致性。
这种高度一致性主要是因为一般早材仅形成于春季
新叶出现以后，形成时间较短，而晚材形成于夏季，
形成时间较早材长(古野毅等，1994)，因此在生长
过程中晚材对年轮宽度变化起决定作用。
表 1 年轮指标间的相关系数
Tab． 1 Correlation coefficients among ring width indices
年轮指标
Tree-ring
index
年轮宽度
Tree-ring
width
早材宽度
Earlywood
width
晚材宽度
Latewood
width
年轮宽度
Tree-ring width
1
早材宽度
Earlywood width 0. 59
＊＊ 1
晚材宽度
Latewood width 0. 98
＊＊ 0. 45＊＊ 1
① * ，＊＊表示在 0. 05，0. 01 水平显著相关。 * ，＊＊ show
significant correlation at P = 0. 05 and P = 0. 01．下同 The same below．
2. 2 板栗年表统计量特征
年表的统计特征值反映了树木生长的一些基本
特征以及年表所包含不同频率的信息量(王蔚蔚
等，2012)。表 2 为北京怀柔区板栗年轮宽度、早材
宽度和晚材宽度 3 项年轮结构指标的标准化年表和
差值年表统计量。在 3 项年轮结构指标中，晚材宽
度的平均敏感度最高，标准化年表和差值年表均达
到 0. 38 以上，其次是年轮宽度，平均敏感度为 0. 24
以上，早材宽度平均敏感度比较低，低于 0. 15，说明
52
林 业 科 学 50 卷
晚材宽度具有较强的高频波动信号，对于分析年轮
与气候变化的关系以及过去气候重建具有较高的价
值(王蔚蔚等，2012)。板栗年轮宽度和晚材宽度的
信噪比大于 14，样本总体代表性值大于 0. 93，说明
该地区的板栗年轮和晚材宽度中包含较多的气候环
境变化信息。
表 2 板栗年表的统计特征及公共区间分析
Tab． 2 Chronology statistics and common interval analysis of C． mollisima
基本统计量 General statistics
年轮宽度 Tree-ring width 早材宽度 Earlywood width 晚材宽度 Latewood width
标准化年表
STD
差值年表
ＲES
标准化年表
STD
差值年表
ＲES
标准化年表
STD
差值年表
ＲES
总样本量 Sample size 30 30 30 30 30 30
平均敏感度 Mean sensitivity 0． 248 0． 259 0． 136 0． 153 0． 383 0． 391
标准差 Standard deviation 0． 257 0． 247 0． 239 0． 199 0． 369 0． 361
一阶自相关系数 First-order autocorrelation 0． 228 0． 041 0． 460 0． 153 0． 145 0． 031
信噪比 Signal-to-noise ratio 14． 434 15． 565 4． 029 4． 177 14． 858 15． 545
序列间相关系数 Correlation of all series 0． 376 0． 393 0． 126 0． 122 0． 364 0． 374
树内相关系数 Correlation of within-tree 0． 428 0． 440 0． 112 0． 107 0． 422 0． 426
树间相关系数 Correlation between trees 0． 373 0． 397 0． 155 0． 154 0． 374 0． 385
样本总体代表性 Express population signal 0． 935 0． 940 0． 801 0． 807 0． 937 0． 940
第 1 主成分方差解释量
Variance of first principal component(% )
41． 5 42． 9 17． 5 17． 9 39． 9 40． 7
与年轮结构相近树种的浑善达克地区沙地榆
(Ulmus pumila var． sabulosa) 年表 (陈晶晶，2014)
和北京地区的油松(Pinus tabulaeformis)年表(王晓
晖等，2011)的各统计量特征值相比，北京地区板栗
差值年表的信噪比、样本总体代表性和第 1 主成分
方差解释量的值较高，表明板栗年表质量较高，适合
进行年轮气候学研究。
从 3 个年轮结构指标的标准化年表和差值年表
的各项统计量值可看出，差值年表的平均敏感度、信
噪比、样本总体代表性和第 1 主成分方差解释量明
显高于标准化年表。因此在过去气候恢复与重建
时，应该选择差值年表。本研究在后面的年轮结构
对气候变化的响应分析中使用的是差值年表。图 3
表示的是板栗的差值年表序列，即年轮指数的时序
列，包括年轮宽度年表、早材宽度年表和晚材宽度年
表，年表中的年轮指数值采用 5 年移动平均法获得，
公共区间的样本数为 30 个。
图 3 北京怀柔板栗的差值年表(ＲES)序列
Fig． 3 Ｒesidual chronologies (ＲES) of C． mollisima in Huairou，Beijing
2. 3 板栗年轮结构对气候因子的响应
2. 3. 1 板栗年轮宽度变化与降水和温度的关系
表 3 是板栗年轮宽度与上年 9 月到当年 10 月的温
度和降水间的相关关系和响应关系。年轮宽度与当
年 6 月的平均温度、当年 6，7 月的平均最高温度存
在显著负相关(P ＜ 0. 05)，与当年 8 月降水量呈显
著正相关(P ＜ 0. 05)，与上年秋冬季气候因子无显
著相关关系。
62
第 11 期 兰彦平等: 板栗年轮结构对北京地区气候因子的响应分析
表 3 年轮宽度差值年表与气候因子的相关函数和响应函数分析结果
Tab． 3 Correlation coefficient and response coefficient between ring width chronologies (ＲES) and climate factors
月份 Month
相关系数 Correlation coefficient 响应系数 Ｒesponse coefficient
月平均
温度 Tm
月降水量
P s
月平均最高
温度 Tmax
月平均最低
温度 Tmin
月平均
温度 Tm
月降水量
P s
月平均最高
温度 Tmax
月平均最低
温度 Tmin
上年 9 月 Last September － 0． 07 0． 23 － 0． 17 0． 04 － 0． 06 0． 17 － 0． 02 0． 14
上年 10 月 Last October － 0． 12 － 0． 04 － 0． 14 － 0． 08 0． 02 0． 04 0． 00 － 0． 10
上年 11 月 Last November 0． 01 － 0． 01 0． 00 0． 04 0． 08 0． 00 0． 01 0． 00
上年 12 月 Last December 0． 00 0． 05 － 0． 10 0． 06 0． 03 0． 02 － 0． 07 0． 03
当年 1 月 January － 0． 12 0． 18 － 0． 22 － 0． 04 0． 02 0． 22 － 0． 13 0． 03
当年 2 月 February － 0． 11 0． 03 － 0． 16 － 0． 04 － 0． 13 － 0． 08 0． 01 － 0． 04
当年 3 月 March － 0． 10 0． 03 － 0． 10 － 0． 08 － 0． 16 0． 16 － 0． 06 － 0． 23
当年 4 月 April － 0． 10 0． 22 － 0． 19 0． 03 － 0． 01 0． 02 － 0． 09 0． 04
当年 5 月 May － 0． 05 0． 18 － 0． 14 0． 01 0． 02 0． 08 － 0． 04 0． 00
当年 6 月 June － 0． 27 * 0． 20 － 0． 30* － 0． 20 － 0． 25 * － 0． 08 － 0． 05 － 0． 37 *
当年 7 月 July － 0． 19 0． 19 － 0． 23 * － 0． 09 － 0． 10 0． 20 － 0． 04 － 0． 07
当年 8 月 August 0． 07 0． 24 * － 0． 08 0． 18 0． 15 0． 10 0． 00 0． 24
当年 9 月 September 0． 08 0． 01 － 0． 03 0． 12 0． 19 － 0． 06 0． 02 0． 09
当年 10 月 October 0． 16 0． 13 － 0． 02 0． 23 0． 12 0． 04 0． 00 0． 20
在线性相关分析的基础上，综合考虑降水和温
度对年轮结构指标的影响，以板栗年轮宽度为因变
量，以上年 9 月到当年 10 月的月降水量以及月平均
温度、平均最高温度和平均最低温度为自变量，进行
响应函数分析。结果表明:年轮宽度与 6 月平均温
度和 6 月平均最低温度呈显著的负响应 ( P ＜
0. 05)，即 6 月温度是影响板栗年轮宽度的决定性因
素。这一结果与北京地区侧柏、银杏以及油松的研
究结果一致(费本华等，2001; 黄荣凤等，2006; 白
杨，2009)。说明侧柏、银杏、油松和板栗这些北京
地区的乡土树种，已经适应了当地的气候条件，因此
对气候变化的响应也表现出一致性。
2. 3. 2 板栗早材宽度变化与降水和温度的关系
表 4 是早材宽度与温度和降水量间的相关关系和响
应关系。早材生长与温度和降水均没有显著的相关
关系。但响应函数分析结果表明:早材宽度与当年
4 月的平均气温、当年 3 月的最高气温呈显著的负
响应(P ＜ 0. 05)。初春高温对早材形成有明显的负
影响，这可能是因为初春温度越高，土壤水分蒸发越
快，抑制了春季树木的萌动和树液流动，从而影响早
材的形成。
表 4 早材宽度差值年表与气候因子的相关函数和响应函数分析结果
Tab． 4 Correlation coefficient and response coefficient between earlywood width chronologies (ＲES) and climate factors
月份 Month
相关系数 Correlation coefficient 响应系数 Ｒesponse coefficient
月平均
温度 Tm
月降水量
P s
月平均最高
温度 Tmax
月平均最低
温度 Tmin
月平均
温度 Tm
月降水量
P s
月平均最高
温度 Tmax
月平均最低
温度 Tmin
上年 9 月 Last September － 0． 05 0． 13 － 0． 18 0． 04 － 0． 08 0． 18 － 0． 15 0． 15
上年 10 月 Last October 0． 04 0． 10 － 0． 06 0． 13 0． 13 0． 08 － 0． 04 0． 17
上年 11 月 Last November 0． 00 － 0． 06 0． 00 0． 00 0． 03 － 0． 01 － 0． 09 － 0． 03
上年 12 月 Last December 0． 07 0． 09 － 0． 02 0． 12 0． 16 0． 04 － 0． 01 0． 09
当年 1 月 January － 0． 04 0． 21 0． 03 － 0． 06 － 0． 02 0． 18 0． 00 － 0． 06
当年 2 月 February － 0． 04 － 0． 05 － 0． 06 － 0． 01 － 0． 02 － 0． 07 － 0． 01 0． 05
当年 3 月 March － 0． 13 0． 06 － 0． 13 － 0． 10 － 0． 20 0． 19 － 0． 16 * － 0． 18
当年 4 月 April － 0． 20 0． 15 － 0． 21 － 0． 18 － 0． 32 * － 0． 06 － 0． 08 － 0． 24
当年 5 月 May 0． 11 － 0． 02 0． 11 － 0． 02 0． 10 － 0． 10 － 0． 02 － 0． 01
当年 6 月 June 0． 01 － 0． 11 0． 08 － 0． 13 0． 01 － 0． 09 － 0． 01 － 0． 16
当年 7 月 July － 0． 01 － 0． 06 0． 00 － 0． 02 0． 07 0． 13 0． 03 0． 06
当年 8 月 August 0． 04 － 0． 02 0． 05 － 0． 02 0． 03 － 0． 17 0． 00 0． 01
当年 9 月 September 0． 04 0． 05 － 0． 08 0． 06 0． 07 0． 00 － 0． 01 0． 07
当年 10 月 October 0． 02 － 0． 04 － 0． 03 － 0． 01 0． 03 － 0． 03 － 0． 05 0． 02
2. 3. 3 板栗晚材宽度变化与降水和温度的关系
表 5 是晚材宽度与温度和降水量间的相关关系
和响应关系。其中晚材宽度与当年 6 月、当年 7
月平均气温、平均最高气温、当年 6 月平均最低
气温以及上年 1 月平均最高气温呈显著负相关
( P ＜ 0. 05 )，与上年 9 月、当年 5—8 月降水量呈
72
林 业 科 学 50 卷
显著正相关 ( P ＜ 0. 05 )。响应函数分析结果表
明:晚材宽度与当年 6 月平均气温和平均最高气
温呈显著的负响应 ( P ＜ 0. 05 )，与当年 7 月降水
量有显著的正响应关系 ( P ＜ 0. 05 )，表明夏季的
降水对晚材有明显的促进作用，而高温对晚材的
生长有抑制作用。
表 5 晚材宽度差值年表与气候因子的相关函数和响应函数分析结果
Tab． 5 Correlation coefficient and response coefficient between latewood width chronologies (ＲES) and climate factors
月份 Month
相关系数 Correlation coefficient 响应系数 Ｒesponse coefficient
月平均
温度 Tm
月降水量
P s
月平均最高
温度 Tmax
月平均最低
温度 Tmin
月平均
温度 Tm
月降水量
P s
月平均最高
温度 Tmax
月平均最低
温度 Tmin
上年 9 月 Last September － 0． 12 0． 29 * － 0． 22 0． 01 － 0． 07 0． 17 － 0． 02 0． 11
上年 10 月 Last October － 0． 15 － 0． 09 － 0． 13 － 0． 13 0． 00 0． 00 0． 01 － 0． 14
上年 11 月 Last November 0． 01 － 0． 04 0． 01 0． 05 0． 10 － 0． 01 0． 03 0． 04
上年 12 月 Last December － 0． 03 0． 03 － 0． 11 0． 03 － 0． 01 0． 03 － 0． 06 0． 03
当年 1 月 January － 0． 15 0． 18 － 0． 26 * － 0． 06 0． 01 0． 21 － 0． 15 0． 03
当年 2 月 February － 0． 13 0． 08 － 0． 18 － 0． 06 － 0． 14 － 0． 06 0． 02 － 0． 07
当年 3 月 March － 0． 10 0． 02 － 0． 10 － 0． 08 － 0． 14 0． 15 － 0． 06 － 0． 22
当年 4 月 April － 0． 07 0． 21 － 0． 14 0． 06 0． 04 0． 02 － 0． 08 0． 09
当年 5 月 May － 0． 11 0． 23 * － 0． 21 － 0． 02 0． 00 0． 12 － 0． 04 － 0． 02
当年 6 月 June － 0． 32 * 0． 22 * － 0． 33 * － 0． 23 * － 0． 25 * － 0． 08 － 0． 04 － 0． 37 *
当年 7 月 July － 0． 22 * 0． 27 * － 0． 26 * － 0． 10 － 0． 11 0． 27* － 0． 05 － 0． 06
当年 8 月 August 0． 05 0． 24 * － 0． 11 0． 18 0． 17 0． 14 0． 01 0． 26
当年 9 月 September 0． 07 － 0． 22 0． 00 0． 11 0． 20 － 0． 07 0． 03 0． 08
当年 10 月 October 0． 17 0． 15 0． 01 0． 25 0． 13 0． 06 0． 00 0． 21
从相关分析和响应函数分析结果看，与年轮宽
度相比，晚材宽度与气候因子间存在显著相关的气
候因子更多，而且相关系数和响应系数也更高。说
明板栗的晚材宽度较年轮宽度和早材宽度包含更多
的气候变化信息，这些信息不仅体现在年表的统计
特征上，也体现在相关分析和响应分析结果中。因
此，对于北京地区的板栗来说，晚材宽度作为过去气
候重建的年轮指标具有很高的价值。
3 讨论
板栗的年轮宽度对气候因子的变化比较敏感，
以年轮宽度、早材宽度和晚材宽度 3 项年轮结构指
标建立的标准化年表、差值年表均可获得较多的气
候变化信息，特别是年轮宽度和晚材宽度的差值年
表的样本总体代表性达到 93%，第 1 主成分方差解
释量达到 40%以上，年轮宽度的差值年表的信噪比
达到 15. 5 以上，年表的信息量高于的油松、沙地榆
等树种 (王晓晖等，2011; 王蔚蔚等，2012; 陈晶
晶，2014)，是北京地区过去气候恢复与重建的重要
材料。
3 项年轮结构指标中晚材宽度与年轮宽度间的
相关系数达到 0. 98，二者对气候因子的响应也表现
出了高度的一致性，说明晚材宽度对年轮宽度的形
成起着更重要的作用。在年轮气候学研究不断深化
和细化的发展过程中，从单一的年轮宽度指标发展
到采用年轮密度(Fritts et al．，1991; Wimmer et al．，
1997; Linderholm et al．， 2005 )、树 脂 道 个 数
(Wimmer et al．，1997 )、细 胞 数 量 和 管 胞 直 径
(Panyushkina et al．，2003; Giantomasi et al．，2009)等
多种年轮结构指标进行过去气候重建，获得了很多
有价值的过去气候变化的信息，但利用年轮中的早
晚材宽度作为过去气候重建指标的研究报道很少。
从板栗的研究结果看，板栗的早材宽度和晚材宽度
分别与其形成时期的气候因子间存在显著的相关关
系和响应关系，说明早晚材宽度中包含的过去气候
环境变化的信息量足以进行过去气候恢复与重建，
而且重建的效果会好于使用年轮宽度或者其他的年
轮结构指标。
晚材宽度与形成晚材的夏季 5—8 月降水呈正
相关关系，但响应函数分析结果表明: 晚材宽度仅
与 7 月降水呈现显著响应关系，这是由于单相关分
析没有考虑气候因子间的相互联系，有些情况下不
能够 准 确 反 映 年 轮 对 气 候 因 子 响 应 的 实 质
(Schweingruber，1988)。因此在进行年轮与气候因
子响应分析时，应该在单相关分析的基础上再进行
响应函数分析，才能准确找出年轮与气候因子间的
响应关系。
本研究取得的样本的最大年龄超过了 150 年，
而北京地区的气象资料是从 1951 年开始的，利用本
研究获得的年轮年表至少可以将其延长 80 多年，也
就是说过去气候可以重建至 1863 年。此外，板栗的
早晚材区别明显，很容易准确测定 3 项年轮结构指
82
第 11 期 兰彦平等: 板栗年轮结构对北京地区气候因子的响应分析
标值，根据早晚材形成的时间不同，分别建立早材宽
度、晚材宽度与气候因子间的函数关系，可以获得比
年轮宽度更准确、更完整的过去气候变化信息。
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(责任编辑 郭广荣)
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