树木的年轮不仅记录了树木自身的年龄，而且还记载着树木生长过程中所经历的气候和环境的变化过程。大量研究证明以树木年轮宽度变化为依据，通过对年轮变化与气候环境变化关系的分析，获取树木年轮中储存的信息，是确定木材的采伐或古代木制品年代以及恢复与重建古气候和古环境的有效方法(Fritts，1976；Schweingruber，1988；光谷拓实，2001)。同时，由于通过树木年轮所获得的信息具有准确性高、易于获得复本等特点，在考古学、气象学、生态学等领域得到了广泛的应用。

我国现存着丰富的木结构古建筑，有大量的出土木材，而且还有着丰富的树龄长达数百年的活立木资源，这些都可以作为年轮年代学研究的材料。可以说我国有世界上难得的开展年轮年代学研究的优越条件。

老山汉墓是我国出土的第五座拥有“黄肠题凑”的汉墓。“黄肠题凑”就是用木料垒砌的木墙，是汉代帝王墓葬的典型标志。“黄肠”指的是柏木(Cupressus funebris End1.)枋子，也就是说“黄肠题凑”用的木材是柏木。但是对出土的200多立方米木材取样鉴定，发现出土木材有柏木、侧柏(Platycladus orientalis(L.)Franco)、槐树(Sophora japonica Linn.)、槭树(Acer spp.)、麻栎(Quercus acutissima Carr.)、板栗(Castanea mollissima B1.)和油松(Pinus tabulaeformis Carr.)等7个树种，而“黄肠题凑”也并非由单一的柏木构成。由于对老山汉墓实行了就地保护，不能随意从“题凑”上采集较大的试样，只能从部分顶板材料中截取树木圆盘。

本文以老山汉墓“黄肠题凑”顶板的木材为研究对象，通过木材解剖学的观察研究和年轮序列的类似度分析，研究了老山汉墓“黄肠题凑”顶板的树种和来源，为我国考古学和年轮气候学研究提供基础资料。

1 材料与方法 1.1 采样地概况

老山汉墓是距今2 000多年前汉代的帝王墓，位于北京市西部的老山脚下，距市区10 km。老山汉墓外观为近方形土山，南北约55 m，东西约60 m，土山顶距南坡下部地面相对高度约11 m，山上的木本植物以侧柏为主。老山汉墓在挖掘之前已经被盗过，打开时除了棺木外，未见其它贵重的随葬品。

1.2 试验方法

从“黄肠题凑”北侧的顶板材料中选择较粗大的原木9根，在通直完好的部位截取圆盘。从南部的顶板材料中选择未碳化试样1个，已经碳化的试样2个，形状均不规则。

对截取的圆盘进行磨光处理后，取通过髓心的0.5 cm×1.5 cm的样木条，用于年轮分析。再从每个试样上取一块边长为1 cm的木块，共12块，软化处理后，从横、径和弦3切面上，切制厚20 μm的切片，番红染色，系列酒精脱水，树脂胶封固，制成连续永久切片。在光学显微镜下观察并进行显微摄影，根据木材三切面的解剖学特征鉴定树种。

把样木条放在扫描仪上扫描，保存为tif文件。用图像处理系统Photoshop对所获得的tif文件进行锐化处理后，用年轮图像分析系统WinDENDRO测量年轮宽度，应用WinDENDRO中的Cross-Dating程序进行样本间的初步交叉定年。

1.3 数据处理

为了消除方向、树龄等因素对年轮宽度的影响，保证在同一精度下分析年轮序列的变动模式，必须把非气象因子带来的变化从年轮宽度序列中除掉，即把测得的年轮宽度序列标准化后，转变成年轮指数序列，分析年轮变动模式。

年轮序列标准化的方法有很多，如指数函数法、多项式法、线性模型法、移动平均法、滤波法(Fritts, 1976; Schweingruber, 1988)等。本文选用3 a移动平均法对测得的年轮宽度标准化。用年轮实测值和年轮指数值分别作出年轮宽度和年轮指数序列图，对年轮宽度序列和年轮指数系列进行相关分析，把相关系数通过自由度补正，换算成t值，用相关系数的t值分析年轮序列间的相关性：

，式中r为相关系数，n为自由度。

2 结果与讨论 2.1 树种鉴定

从收集的12个木材样本的外观看，有10个样本材料尚保存完好，有2个已经碳化。对样本的显微观察发现，碳化和未碳化的材料是两个不同的树种。

未碳化树种生长轮明显。早材到晚材急变；早材管胞横切面为长方形或方形(图版Ⅰ-1)。木射线薄壁细胞水平壁薄，水平壁无纹孔或甚少；射线管胞固定存在，射线管胞内壁深锯齿。交叉场纹孔为窗格形(图版Ⅰ-2)。具轴向树脂道和径向树脂道，泌脂细胞壁薄(图版Ⅰ-3)。根据以上显微特征，鉴定为松属的硬木松(Pinus L.)(成俊卿等，1963；杨家驹，1986；徐化成，1993)。

已经碳化的树种是阔叶树的环孔材，早材管孔较大，肉眼下可见至甚明显，排列连续，通常带宽1~2管孔。晚材管孔在横切面上为不规则多角形；单管孔，少数呈短径列复管孔(2~3个)，稀呈管孔团。单穿孔呈椭圆至卵圆形。轴向薄壁组织星散-聚合及断续离管带状薄壁组织宽1~2列细胞。无或偶见宽木射线，射线组织同形单列，射线-导管间纹孔式通常为大圆形(图版Ⅰ-4、5、6)。根据以上显微特征，鉴定为板栗(成俊卿等，1992)。

2.2 交叉定年和年轮变动模式

树木的年轮宽度因树种、树龄、立地条件、气象条件、病虫害的发生以及结实状况等的不同而变化。其中气象条件，特别是温度和降水的影响，对于一定范围内生长的不同树种的所有树木个体是相同或相似的，因此在一定范围的区域内，气象条件的影响会以年轮宽度变化的形式记录在这一区域内生长的所有树木当中。在同一地区内，虽然不同树种或树木个体受气象条件影响的程度有所差异，但如果是同年代生长的树木，年轮宽度序列变动模式应该是相同或相似的。因此以年轮宽度序列变动模式为依据能够判断出是否是同年代形成的年轮。

根据这一原理，对老山汉墓出土的9个松木圆盘的年轮宽度进行了观察和分析。由于采集的圆盘除ls7(表 1)以外，其余的圆盘都没有采集到树皮，又不知道年代，而且目前我国还没有标准年轮序列，所以只能根据一些特殊年轮、年轮变化折线图，结合相关分析和叠合点数的“t-分布值”进行个体间定年(吴祥定等，1990)。

图版Ⅰ-7、8、9是从样本的横切面上观察到的窄年轮、晚材极窄年轮和假年轮等特殊年轮。其中ls5、ls7、ls8、ls9样本中，都观察到了类似的特殊年轮，而且间隔的年轮数相同或相近，因此把这些年轮结构特征作为初步定年的依据。

表 1表示样本的年轮数和平均年轮宽度。根据平均年轮宽度可以把9个圆盘分为3组。其中ls1、ls2、ls6为一组，年轮数在40年轮以下，平均年轮宽度在3.52~3.70 mm之间，年轮很宽；ls3、ls4、ls7为一组，年轮数为48~72年轮，平均年轮宽度在2.64~2.77 mm之间；ls 5、ls8、ls9为一组，年轮数在70年轮以上，平均年轮宽度在1.47~1.81 mm之间，年轮很窄。这一组个体的年轮宽度变异系数较大，易于定年。从收集的9个样本来看，个体间平均年轮宽度相差1倍以上。

较窄的年轮对生态环境的变化比较敏感，因此应用窄轮定年是目前许多国家广泛采用的定年途径(吴祥定等，1990)。图 1表示9个圆盘样本通过窄轮定年后的年轮宽度序列。从图中可以看出，年轮数在50年轮以下的ls1、ls2、ls3、ls4、ls6年轮序列的变化规律不显著，而年轮数在70年轮以上的ls5、ls7、ls8、ls9年轮序列中，第50年轮附近、第65年轮附近都出现了窄年轮。ls7、ls8、ls9在第78~80年轮处也出现了窄轮。

对9个圆盘样本的年轮宽度测定值指数化后，得到的年轮指数序列表示在图 2中。由于指数化过程消除了树龄等非气候因子对年轮宽度的影响，所以在年轮指数序列中看不到初期生长比后期生长快的现象。ls7、ls8、ls9的指数序列相互吻合的点很多，在32、64、65、78年轮处都出现了共同的低指数值。个体间相互交叉的年轮数较少的ls1、ls2、ls3、ls4、ls5和ls6指数变化特征不明显。

2.3 年轮宽度序列和年轮指数序列的类似度

年轮序列的类似度一般采用两个年轮序列的相关系数、吻合百分率或叠合点的“t-分布”表示(吴祥定等，1990)。本文以窄轮的出现作为定年的基础，对以上年轮序列进行相关分析，计算出相关系数值。但由于个体间年轮数不同，而且个体间相交叉的年轮数相差很大(图 1、2)，所以计算出的相关系数的自由度各不相同。为了便于个体间相关性的比较，把计算出的相关系数用自由度补正后的t值表示，以此表示序列间的类似度。

年轮宽度序列相关系数的t值表示在表 2中。在5%或1%的水平存在相关关系的年轮宽度序列为ls1与ls6，Ls4与ls8、ls9，ls5与ls7、ls8，Ls9与ls7、ls8之间。

由于年轮宽度序列包含了方向、树龄，即树木本身支配其生长的因素(遗传因子)对年轮宽度的影响，因而年轮宽度序列的相关性不能完全反映个体间的类似度。本文采用3 a移动平均法对年轮宽度序列进行订正，把年轮宽度序列变成能够在同一精度下比较的指数形式。表 3是年轮指数序列相关系数的t值。从表 3看出，只有ls5与ls7、ls8、ls9之间，ls9与ls 7、ls8之间在5%和1%水平上存在显著相关。年轮指数序列的t值与年轮宽度序列t值比较，存在显著相关的年轮序列减少了，但ls9与ls5、ls7、ls8之间相关系数t值的增大了。这一结果说明通过指数化过程，消除遗传因子等非气象因素的影响后，气候因子的变化对树木生长影响的信息得到了充分的表现。

日本和欧洲的年轮年代学研究中，进行年轮序列的相互比较时，如果自由度在60以上，t值达到3.5以上，就认为两个年轮序列间存在相关关系，此时危险率为0.1%(奈良国立文化财研究所，1990)。ls9与ls5、ls7、ls8的年轮指数序列间相关系数的t值都达到4.0以上，说明这几个年轮序列间存在极显著相关，并且达到了日本和欧洲规定的序列间相关的标准。

从年轮宽度的分析结果来看，ls1、ls2和ls6的平均年轮宽度均在3.52~3.70 mm之间，这三个材料有可能来自同一地区，但是由于树龄小，年轮生长受遗传因子的影响大，气候因子的变化信息不容易获得，因而个体间的类似度很低。ls7的平均年轮宽度为2.77 mm，ls5、ls8、ls9的平均年轮宽度在1.47~1.81 mm之间，年轮宽度相差很大，但是从年轮序列类似度的分析结果来看，ls7与ls5、ls9间的类似度很高。这一结果说明ls7很可能与ls5、ls9来源于同一地区，但由于个体生长的立地条件不同，所以个体间的生长速度表现出了差异。

松木的自然分布区很广，特别是硬木松类的油松在我国的松属树种中略小于马尾松(Pinus massoniana)而占第二位。其分布区域跨辽宁、内蒙古、河北、北京、天津、山西、陕西、宁夏、甘肃、青海、四川、河北、河南、山东等14个省(市、自治区)。油松水平分布的纬度范围在31°00′~44°00′之间，经度范围在101°30′~124°25′之间。油松的垂直分布范围在海拔100~2 700 m之间，其分布上限和下限与经纬度密切相关，特别是与经度的相关系数达到极显著的水平。由于温度和降水等气候因子以及海拔高度、地形等立地环境因子的影响，不同地区的油松，其生长量的差异也非常显著(徐化成，1993)。本研究所采集的9个油松样本的平均年轮宽度在1.47~3.70 mm之间，差异很大，很可能这些“黄肠题凑”的顶板材料来自不同的产地或者至少是不同立地条件下的林分。

油松的天然分布范围和森林史研究成果都可以说明，历史上我国曾经分布着大量的油松林，能够提供充足的木材资源(中国植被编委会，1983；中国自然地理编委会，1982；陕西森林编委会，1989；史念海等，1985；周昆叔，1965；王九龄，1981；冯林，1981；郑均宝，1988)。同时，油松寿命长，个体高大，树高可以达到20 m以上，胸径可以达到100 cm以上(徐化成，1993)。陕西榆林神木县栏杆堡乡有一株油松，树高25 m，胸径235 cm，材积40 m³(高振发，1984)，表明油松材完全能够达到建筑结构材的径级要求。故宫古建筑结构材的分析中发现有些宫殿的部分构件使用了油松，老山汉墓的顶板材料也大量使用了油松，这些都可以说明油松作为建筑结构材，应用很广泛。如果选择油松作为年轮研究对象，材料比较容易获得。同时，油松的解剖学特征和年轮变化特征决定了油松的年轮容易识别，是很适合做树木年轮学研究的树种。

以上通过对油松的解剖学特征、油松的天然分布以及油松材的利用等方面的分析，结合本研究对硬木松年轮序列变动模式和类似度的研究结果认为：利用现有的油松活立木样本就可以获得几百年的年轮年表，再通过对古建筑维修时替换下来的油松结构材和古墓出土的油松木材的收集和分析，有望衔接出上千年甚至数千年的油松标准年轮年表，可以说油松是我国西北和华北地区制作标准年轮年表的重要树种。

3 结论

老山汉墓“黄肠题凑”顶板有松木和板栗两个树种，其中板栗出现了碳化现象，但松木仍然保存完好，没有发现严重的腐朽现象。

应用年轮年代学手法，对收集的松木圆盘试样进行交叉定年和年轮序列的类似度分析，发现9个圆盘试样中，年轮数在50年轮以下的样本ls1、ls2、ls3、ls4、ls6年轮序列的变化规律不显著，而年轮数在70年轮以上的样本ls5、ls7、ls8、ls9年轮序列，通过窄轮定年后，年轮指数序列的变动模式很相似，样本ls9与ls5、ls7、ls8之间相关系数的t值都达到4.0以上，说明这几个年轮序列间存在着极显著相关，并且达到了日本和欧洲规定的序列间相关的标准，根据年轮年代学理论，推断样本ls5、ls7、ls8、ls9来源于同一地区。

通过对油松的解剖学特征、油松的天然分布以及油松材的利用等方面的分析，结合本研究对松木年轮序列变动模式和类似度的研究结果认为，油松是我国西北和华北地区制作标准年轮年表的重要树种。

4 结束语

由于目前我国还没有标准年轮年表，所以现阶段还无法判断老山汉墓出土油松木材的确切年代，只能应用年轮年代法判断出木材的来源是否相同。标准年轮年表是年轮年代学研究的基础，建立各个气候区具有代表性树种的标准年轮年表不仅对考古学研究，而且对古气候、古环境和古代森林资源分布研究，以及建筑史、美术史研究都具有很高的科学价值。我国有悠久的文明史和丰富的树种资源，希望在不久的将来，在国家和政府的支持下，经过我国树木学家、考古学家、古建筑学家和文物学家的共同努力，能够建立起数千年乃至上万年的树木年轮年表，赶上并超过世界先进水平。