樹木年代學以樹木年輪生長特性為依據，研究環境對年輪生長影響的一門學科。旨在獲取代用資料，重建環境因子過去變化的史實。
樹木年代學是一門為許多研究領域服務的定年技術。由於量測系統的改進、分析手段的加強，樹木年代學在世界上很多國家已經成為極為重要的定年方法。而且，樹木年輪以其定年精確、連續性強和解析度高的優勢，在氣候與環境研究中受到愈來愈廣泛的重視。
基本介紹
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概念
隨著近代環境破壞越來越嚴重，人們更加重視利用樹木年輪來研究當地環境變化，當地水文變化，並依靠這些變化判斷當地可能面對的地震、土石流、滑坡等地質災害。有專門的一門學科便是通過研究樹木年輪的生長特性來研究當地環境，這門學科即樹木年代學。
樹木年代學是一門為許多研究領域服務的定年技術，也叫樹輪定年，是對樹木年輪年代的研究。由於量測系統的改進、分析手段的加強，樹木年代學在世界上很多國家已經成為極為重要的定年方法。
內容
研究歷史
科學的樹木年代學是美國的天文學者A.E.道格拉斯博士於20世紀初研究建立起來的。他在尋找生長在氣候惡劣的美國西南部亞利桑那州及新墨西哥州的黃松樹輪與太陽黑子周期的對應關係的預測研究中。為了調整兩者的關係而想出的一個定年辦法。1920至1929年，他用樹輪定年法測定了印第安人遺址中殘留樹木的樹輪，明確了遺址的年代，於是這種方法在美國的史前年代學研究中得以確立。其後，該方法在歐洲各國被廣泛套用。
美國和歐洲在建立樹木年輪年表方面進展較快，並對一些木質材料進行了定年。1975年，班尼斯特和羅賓索尼(Bannister and Robinsony)預測，建立上萬年的樹木年輪表是完全可能的。貝利葉(Baillie)指出，1982年，英國愛爾蘭地區已經建立了可追溯到史前的櫟樹年輪年表；在蘇聯的諾夫格羅德(Novgorod)地區，已建立了可追溯到距今1450年的松樹年輪年表。
1984年，美國利用加利福尼亞白山上的刺果松建立了可追溯到距今8681年的年輪年表，同年，在西歐建立了可追溯到距今7272年前的櫟樹年輪年表。美國現已建立了可追溯到距今1萬年的連續年輪年表。保羅·巴恩指出，1998年在德國已經有了可追溯到1萬年的連續年輪的年表，用它可以對比古代的木材，從而確定木材的年齡。。德國用這種方法斷定了一座教堂幾次修建的時間分別為公元1042~1047年、1054~1056年和1074年國。1997年，加拿大的丹尼爾斯(Daniels)採用樹輪分析技術對北美喬柏的原木和所有樹樁的死亡年份進行了定年。
近些年，國外在利用樹輪分析對氣候學、生態學和環境污染等方面的研究。取得了顯著的進展。20世紀60年代末、70年代初，一些科學家開始注意到，工業生產排出的有害氣體對周圍生態環境造成的污染，必定在樹木生長過程中反映出來。捷克斯洛伐克科學家溫斯、特薩(Vins and Tesar)及美國的愛斯拜、福利茨(Ashby and Fritts)在各自的國家選擇工業污染源，依其不同距離，不同方位截取樹木年輪樣本，以分析污染的程度和起始年代。
鑒於樹木生長明顯受氣候的影響。而氣候狀況又顯著地與一些地質現象有關。像冰川進退、火山噴發等，這就使得年輪學家可以根據樹木年輪的狀況，推斷歷史上某些有關地質事件的發生頻次及影響範圍。美國的拉莫砌和福利茨(Lanarche and Fritts)、加拿大的克萊格(Clague)都進行了冰川活動和樹木生長活動的研究。森林火災是森林工作者重要的研究課題。從樹木年輪上可提供準確的火災年表。早在20世紀50年代初，林學家維沃(Weaver)便開始了這方面的研究。70年代以來，這項工作受到重視。目前許多國家從事這項研究。
目前，樹木年代學已取得很大進展。最為突出的是採用樹木年輪分析重建局部地區的氣候要素變化，並用以推斷大尺度環境場變化。其次在獲取水文要素、環境污染和冰川進退等連續性變化的代用資料，以及推斷地震、火山、滑坡、土石流和森林火災等突發事件發生的年代、危害範圍與程度等方面，樹木年輪分析發揮著越來越大的作用。
原理
樹木年代學的原理是，樹木樹幹的形成層每年都有生長活動，春季形成層細胞分裂快，個大壁薄，材質上疏鬆而色淺。稱為春材；由夏季到秋季，形成層的活動漸次減低，細胞分裂和生長漸慢，個小壁厚，材質上緻密而色深，稱為秋材。每一個年輪的寬度包括當年的春材和秋材。年輪的數目表示樹齡的多少。年輪的寬窄則與相應生長年份的氣候條件密切相關。在乾旱年份樹木生長緩慢，年輪就窄，反之則寬。同一氣候區內同種樹木的不同個體，在同一時期內年輪的寬窄規律是一致的。如果一段樹幹內層的一段年輪序列同另一段樹幹外層的年輪序列一致。就說明二者有過共同的生長期，生長年代能夠相互銜接。因此，只要能找到適當的木材標本。就可以一直銜接到遠古時期，建立起該氣候區的年輪年表。
樹木年輪的形成與變異是樹木生長的主要特徵之一，它除了受樹木自身的遺傳因子影響外，亦受環境因子制約。因此， 從樹木年輪的寬度、密度，以及其中穩定同位素和重金屬元素等要素的變化，可以獲取環境因子變化的可靠信息。 鑒於樹木年輪資料具有定年精確、連續性強、解析度高和易於取樣等特點，長期以來受到高度重視。
尤其是近十多年來，隨著氣候變化和環境變遷研究的迫切需要，計算技術和分析手段的不斷加強，在全球變化和環境研究方面，樹木年輪分析已在世界範圍內成為重要的技術途徑。它不僅可以製成年輪年代表，用作判定年代，而且更多的是依據年輪狀況作為環境變動的“記錄器”，探討各種環境因子過去逐年，甚至季節的變化。
影響因素
這些因素的相互作用，使一些樹種受到一種或幾種因素的作用，或在不利情況下引起的強烈變化，而表現為年輪寬度的變化。我們稱這些樹種為“ 敏感性樹種” 。而另一些樹種，在各種不同的條件下，既使在有利於生長的條件，對環境的變化似乎也引不起反應，或反應甚微。我們稱這些樹種為“ 保守性樹種” 。
作用
樹木年代學是是定年、氣候學、生態學和環境污染等環境科學的重要研究手段。
①定年，一個氣候區考古樣本的年輪序列，只要與相應的年輪年表對照，就能對其進行準確的斷代。
②樹輪與環境科學，樹木的年輪是樹木周圍環境歷史的記錄器，它記錄著過去環境的變化情況。主要有三方面的作用：
第一，年輪的寬窄與相應生長年份的氣候條件密切相關。樹木在乾旱年份生長緩慢，年輪就窄。反之則寬。同樣，樹木在寒冷的年份年輪就窄，反之則寬。對樹木年輪進行分析可重建古氣候，即重建某區域的氣候要素，回溯氣候演變史，找出歷史時期內的氣候變化周期，並對未來的氣候變化做出趨勢預報，還可以和水文學建立相應關係，使水文流量資料加以延伸。
第二，樹木在生長過程中，不僅受氣溫、降水量、地形等自然因素的影響，還受一些人為環境的影響。其中，大氣污染和土壤污染最易對樹木造成影響。城市中的物理污染(高溫與乾燥)、化學污染(Sox或光化學煙霧、煤灰)惡化了大氣環境。酸性沉降物的增加會加速土壤的酸性化，土壤中的鈣、鎂等鹼性物質減少會增加鋁的含量，這些都會對樹木的生長產生影響。因此，樹木年輪可以研究大氣污染的情況。
第三，利用樹木年輪中表現出的釋壓反應，進行混交林干擾歷史重構研究，可以為群落和生態系統動態研究提供有力的歷史資料。利用樹木生態學方法分析樹木的年輪可重建樹木蟲害發生期，還可判斷不同的栽培措施對材積的影響及森林的更新布局等。
此外，樹木年代學在水文科學、冰川進退及火山噴發等方面也是重要的研究方法之一。
意義
樹木年代學是一門非常重要的學科，是許多學科的基礎。隨著科學技術的進步，新儀器設備的使用，年輪寬度不再是唯一的數據資料來源，年輪密度及細胞結構分析等正在成為研究的新焦點。圖像分析作為樹木年代學分析的重要手段，是繼年輪x射線密度分析之後技術上的一大進步。重建氣候的研究方法由單一的樹輪指標向多種樹輪代用指標合併，一般講，合併後的序列具有信號強、可信度高的特點。因此，它是恢復古氣候更為有效的途徑。
我國樹木年代學研究自20世紀90年代以來取得了長足進展，尤其是樹木年輪氣候學研究已經在國際上有一定影響。然而，我國樹木年代學研究發展相對不均衡，其他樹木年輪分支學科的發展相對較弱.本文綜述國內外樹木年代學不同分支學科研究進展，對比我國樹木年代學研究現狀和國際研究概況，為我國樹木年代學不同分支學科的研究提出建議。我國未來樹木年輪氣候學研究應在開展大量不同區域樹木年輪氣候學重建基礎上，嘗試選用不同數理方法和多樹木年輪指標(寬度、密度、同位素和木材解剖學指標)進行長時間尺度和大空間範圍重建工作，並通過診斷方法和過程模擬方式討論重建時段的氣候機制。
