由樹木年輪題想到的

今日，我在例行看題的過程中發現一道樹木年輪題。該題符合2017年高考苔原題那種「無地圖，僅有統計圖表、理論性偏強」的特徵（之前推送過這種題型的專題，大家還記得嗎）。從這道題出發，我們深入剖析命題素材，延伸一些論文資料。首先請看題

【廣東省廣州市2018屆高三調研測試】

樹木年輪（簡稱樹輪，如下左圖所示）是樹木在生長過程中受季節影響而形成的，一年產生一輪。春夏季節，樹木材質疏鬆，顏色較淺，稱為早材；秋冬季節，樹木材質緊密，顏色較深，稱為晚材。同一年的早材和晚材合稱為一個年輪。

我國學者利用採自黃河源區冰川雪線高度以下的祁連圓柏樹輪資料，重建了該地區河流過去近400年的徑流變化。祁連圓柏在0℃以下生長緩慢，該地區氣候資料如右下圖所示。研究表明，祁連圓柏樹輪寬度與降水量呈正相關關係。

（1）在分析祁連圓柏樹輪時，以前一年10月到當年9月作為一個研究的時間段，而不是從1月到12月，試指出其原因。

（2）分析夏季降水減少時，祁連圓柏樹輪變窄甚至缺失的原因。

（3）研究發現1657～1695年，祁連圓柏樹輪間距持續增大，請推測該時段河流徑流量的變化趨勢並說明理由。

（4）祁連圓柏的壽命一般只有幾十年到幾百年，但我國學者卻建立了該地區4600多年的樹輪寬度年表，試指出其研究方法。

【參考答案】

（1）該區域10月下旬溫度降到0℃以下；樹木生長緩慢，從前一年10月到當年9月正好增加了一個年輪   

（2）該地位於半乾旱地區，土壤水分不足，夏季降水減少，樹木缺少水分；氣溫較高，導致樹木的蒸騰和土壤的蒸發強，樹木生長受限，導致樹輪變窄甚至缺失  

（3）徑流量變化趨勢：增大

理由：該區樹輪寬度與降水量呈正相關關係，樹輪向距持續增大說明降水增多，從而使河流徑流量增大   

（4）樹木即使死亡，年輪也可保留，按年代先後把活樹的年輪序列與其之前地層中的樹輪序列相銜接，即可得到很長時間的樹輪寬度年表

【解讀】

（1）由題意和氣溫——降水統計圖，可以看出從前一年的10月到第二年的4月，氣溫在0℃以下，樹木幾乎是停止生長發育的，這段時間不增加新的樹輪，因此，這段時間應當視為一個整體，「打包」放入前一個周期或者下一個周期，約定俗成放入下一個周期。如果以1月為分割點，這段不生長的時間段就被割裂為10月到年底、年初到4月兩部分。

提醒一下，10月到次年4月，氣溫低於0度，樹木幾乎是停止生長的，而不是10月-次年四月形成早材，4月至9月形成晚材。早材是春季形成的，晚材是夏秋季形成的，放到這裡早材大概是4-6月形成的，晚材是7-9月形成的。

我們來直觀認識早材和晚材：

早材：生長輪中，在生長季節早期形成的材質疏鬆輕軟，細胞腔較大，細胞壁薄，材色較淺的部分。晚材：生長輪中，在生長季節晚期形成，材質硬，細胞腔較小，胞壁較厚，材色較深。
（2）該小問很簡單，降水少、氣溫高→蒸發旺盛
（3）該小問做出來也很簡單，樹輪寬度和河流徑流量是間接通過「降水量」這個共同影響因素聯結的。
（4）考察構建長期序列的方法，在實際科考中，年代相鄰的待接續的兩個樹輪應當有較長的共同年份，才能統購建模。例如，前一個是公元1200-1600年的，後一個是公元1550-1950年的。

本題難度不大，但讓人耳目一新。命題素材來自論文《以樹木年輪資料重建黃河上遊大通河480年以來6、7月徑流變化歷史》
論文連結：http://www.doc88.com/p-1092319912086.html
我根據這篇學術論文補充了幾個適合高中模擬題難度的小問，材料可以從論文中摘錄
問題1：利用樹輪重構河流徑流量應選取( 河流岸邊  / 河流補給區的山坡上）（選一）的樹木作為樣本，並說明理由。
應該選擇河流補給區山坡上的樣本。理由：在乾旱期間河岸的樹木也能從河流中獲得水分，因此對降水量的變化不敏感。

問題2：研究發現，低徑流年利用樹輪對徑流量的重構結果與實測結果的一致性高於高徑流年，這說明什麼？
該地樹木生長對乾旱的響應敏感性高於溼潤。

問題3：對於特豐徑流年，請判斷重構結果和實測結果的差異，並說明依據。
差異：重構結果遠低於實測結果
依據：大徑流往往以洪峰形式通過；而樹木對於短期強降水響應不明顯。

我又找了祁連山、崑崙山地區樹木年輪地學研究的論文，如《阿尼瑪卿山不同海拔祁連圓柏樹輪寬度年表特徵對比分析》
原文連結：https://wenku.baidu.com/view/6e161839cdbff121dd36a32d7375a417866fc19f.html
下表為統計結果：
我們發現，平均敏感度和標準差隨著海拔升高，先降低後升高。這和降水量的垂直分異恰好呈負相關。阿尼瑪卿山屬於高山，降水量隨海拔升高先增加後減少。在「最大降水帶」，生長條件好，敏感度低，一致性強（標準差小）

樣本的相關係數、信噪比（通俗地說就是有代表性的必然的和無代表性的偶然的之比）、樣本對總體的解釋信號（通俗地說表徵樣本相對於總體的代表性）都是隨海拔升高而遞減，說明低海拔影響樹木生長的環境因子一致性較大，而高海拔樹木多為孤立木，小生境差異較大。

這裡提到的孤立木，補充一點：鬱閉樹林的上限稱為林線，孤立樹木分布上限稱為樹線，另外，灌叢和矮曲林分布上限稱之為種線。這個在2011年第9期《中國國家地理》林線專輯有介紹。之前我的推送也提到了那篇國家地理關於林線的文章。

接下來，輪到我們親自實踐了，進行交叉定年：
【原創試題】
由於低溫、乾旱等原因，某些年份樹輪非常狹窄，稱之為窄輪。某一年徹底沒有發育樹輪，則稱之為缺失輪。用骨架示意圖方法可以判斷缺失輪的存在。橫軸表示年份，縱軸表示窄輪的窄度，越窄則豎線越長。某次科考採集了以下4個樹木的年輪樣本，繪製了如下的骨架示意圖。請判斷哪個樹木存在缺失輪，缺失輪應當是哪一年的樹輪？
A  第一幅圖 1271年    B  第二幅圖 1259年 
C  第三幅圖 1270年    D  第四幅圖 1269年
【參考答案】A
我們發現，第二、三、四幅圖1270年之後一年都有一道明顯的窄輪，但第一幅圖沒有，推測第一幅圖的1271年為缺失輪。應該是第一幅圖（WL4-22A）存在缺失輪，缺失輪的年份為1271年。補齊缺失輪，重新繪圖如下：
這題考察地理核心素養之地理實踐力。實踐是地理學習、科研的重要途徑，對地理實踐力的考察也會越來越豐富。
最後，我們回顧與樹木年輪有關的幾道以前的模考題。
【河北省石家莊市2010屆高三下學期第一次模擬考試】
標繪樹木基於可以整體考察樹木年輪序列，進而可以確定樹木生長期內極端或異常事件。圖4示意對三棵樹木基幹的標繪：第一圈記作○，最後一圈記作⊿。橫軸上方的垂線代表寬年輪，年輪愈寬，所做出的線愈長；下方的垂線代表窄年輪，年輪愈窄，所做出的線愈長。
6．圖4所示樹木年輪的變化特點是
A．年輪寬度變化是均勻的
B．樹木3的年輪寬度變化最大
C．樹木1樹齡最小，年輪寬度變化最大
D．樹木的年輪寬度變化具有明顯的不均勻性

7．1970—1988年間是一段乾旱期，期間極端乾旱的年份是
A．1970年    B．1976年    C．1980年D．1988年
【參考答案】D  B

【2013年江西八校聯考】
在伐木後的樹樁上可以看到許多同心圓，這就是樹木的年輪。長在自然狀態下的樹木，其年輪記錄了他們生長時的環境狀況信息，如氣溫的高低，降水的多少等。一旦我們能夠確定年輪的確切年份，就可以了解當時的氣候了。讀下圖回答3～4題。
3．若上圖中甲乙兩樹木分別為同一地區同一樹種的兩棵樹木的年輪，下列關於圖示說法不正確的是     
A．1860～1890年間該地區氣溫較1860年之前有明顯下降
B．甲樹木生長的年代與乙樹木約45年重合
C．通過甲乙兩圖的對比，可以分析該地區前後約40年的氣候情況
D．乙圖中樹木約在1900年前後停止生長

4．關於樹木的年輪說法正確的是                                          
A．在我國森林和草原的過渡地帶，樹輪的寬窄主要受熱量狀況的影響
B．溫帶季風氣候區的樹木年輪與同緯度的溫帶海洋性氣候區相比表現得更加勻稱
C．在乾旱的山區，迎風地帶樹木的年輪往往比背風地帶窄
D．厄爾尼諾現象來襲時，致使美國西南部冬季更加溼潤，從而形成更寬的年輪 

【參考答案】C    D


【參考文獻】
【1】孫軍豔，劉禹，蔡秋芳，等.以樹木年輪資料重建黃河上遊大通河480年以來6—7月徑流變化歷史[J].海洋地質與第四紀地質, 2011 (3) :109-116.
【2】彭劍峰，勾曉華，陳發虎，等.阿尼瑪卿山不同海拔祁連圓柏樹輪寬度年表特徵對比分析[J]冰川凍土，2006，28 (5) :713-721.
【3】邵雪梅，方修琦，劉洪濱，等.柴達木東緣山地千年祁連圓柏年輪定年分析[J].地理學報 , 2003 , 58 (1) :90-100.

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