树木生长一方面受本身遗传因子影响，另一方面受外界环境条件的支配，而在外界环境因子中气候要素的影响是变化最大、最敏感的。因此，树木年轮宽度可以反映树木在外界环境影响下的生长情况(Fritts, 1974)。树木生长主要是受降雨(Dang et al., 1989; Larsen et al., 1995)和温度的影响(Brooks et al., 1998; 雷静品等，2009; Liang et al., 2001a; 2001b)。不同气候区域的树种，影响树木生长的气候因子会有所差异。例如青藏高原东北部干旱地区，降水是祁连圆柏(Sabina przewalskii)生长的主要限制因子，因而该区域是重建过去降水变化历史的理想地点(Brauning, 1999; 梁尔源等，2001; 邵雪梅等，2006)，而黑龙江漠河兴安落叶松(Larix gemelinii)的年轮宽度对生长季节开始前的温度敏感(王丽丽等，2005); 有学者还利用中国北方干旱、半干旱区的树轮资料揭示20世纪极端干旱事件时空变化特征(王丽丽等，2005; 邵雪梅等，2003; Liang et al., 2006)。树木生长对气候因子的响应国内外已有很多研究(Larsen et al., 1995; Lian et al., 2001a; 邵雪梅等，2006)；为深入了解亚热带地区树木生长与气候变化的关系，对三峡库区主要树种马尾松(Pinus massoniana)生长与气候关系进行研究，结果表明库区上游、中游、下游马尾松生长对气候的响应存在差异(雷静品等，2009; 2011)，而三峡库区柏木(Cupressus funebris)生长对气候变化的响应研究尚未见报道。因此，本文利用树木年轮气候学方法对柏木生长与气候关系进行研究，为三峡库区柏木生长及健康监测提供科学依据。

三峡库区柏木分布范围广，是库周绿化和生态防护的重要树种，柏木多为建国初期营建的人工纯林，林分结构简单，林分组成单一，较少人为干扰，但常有鞭角华扁叶蜂(Chynolyda flagellicornis)发生。本文利用气候因子与虫害发生的关系来研究气候因子、虫害对柏木生长的影响，为本地区今后柏木树木年轮学研究和害虫管理奠定基础。

1 材料与方法 1.1 研究区概况

研究区设在位于三峡库区的云阳县长江林场。云阳县地理坐标为108°24′—109°14′E，30°34′—31°27′N，植被以亚热带常绿针叶林和常绿阔叶林为主，针叶林以马尾松、柏木、杉木(Cunninghamia lanceolata)为主。柏木林平均树高7.6 m，平均胸径8 cm，郁闭度0.60~0.85。

1.2 样本获取及年表建立

树芯采样遵循一定的采样策略，即敏感性原则、生态环境原则和复本原则等(吴祥定，1990)。选取研究林分中的优势木，共采集柏木59棵，树芯118根。样品预处理严格按照Stokes等(1968)阐述的基本方法进行，树芯经晾干、固定、打磨、测量，测量后的树轮序列值用计算机程序COFECHA(Fritts, 1998; Holmes, 1983)进行交叉定年和折线图验证，消除定年和宽度测量过程中出现的主观误差。通过ARSTAN程序(Cook et al., 1986)采用样条函数拟合，去除树木本身遗传因子产生的生长趋势和树木之间干扰竞争产生的抑制和释放等生长趋势，然后利用样本序列值和其拟合生长曲线值的商进行订正，使其标准化，得到柏木生长标准年表(STD，standard chronology)，同样方法得到残差年表(RES, residual chronology)，本文主要利用标准年表进行柏木生长与其他因子的相关分析。

1.2.1 气象数据

根据采样点的位置和海拔，选取中国地面气候资料月值数据。云阳多年平均气温17.2 ℃，最高气温在7，8月。多年平均降雨量为1 157.5 mm，降雨主要集中在5—10月(图 1)。选取1967—2006年间前一年7月至当年12月之间共18个月的月平均气温、月总降雨量、季度平均气温和季度总降雨量以及湿度指数(戴君虎等，2003)，湿度指数是月平均温度与月总降雨量的比值。为了检验气候资料的均一性，采用Kendall方法检查了序列是否存在突变点，用Double-mass方法(Kohler, 1949)检查序列的非随机变化。检验的结果表明:分析所使用的气候资料变化相对均一，可用来代表自然气候的变化。

1.2.2 数据分析与研究方法

年轮宽度指数年表的建立是通过计算机程序ARSTAN(Hughes et al., 1991)完成，即先以步长为25年的样条函数消除树龄生长趋势，并对去趋势的序列以双重平均法合成STD。考虑到树与树之间竞争可能导致宽度上的低频变化，因此又以时间序列的自回归模型在去趋势基础上进行拟合，进行再次标准化。本文利用SPSS统计软件的相关函数分析树木年轮宽度年表与气候因子的关系，揭示气候因子对树木生长的影响。

2 结果与分析 2.1 年表建立

年轮宽度指数是年轮实际宽度与期望值之比，树木年轮年表是利用树木年轮宽度指数，消除了由遗传因子支配的、随树龄增加而产生的树木径向生长减缓趋势及其他非限制因子造成的树木生长波动，获得的年轮宽度指数变化曲线(吴祥定，1990)。云阳柏木标准年表和差值年表曲线如图 2所示。从柏木年表可以看出，STD和RES比较吻合，曲线变化非常一致，因此，仅对STD进行与气候因子的相关分析。

2.2 柏木生长与季节气候因子之间的关系

柏木生长与季节气候因子的关系见表 1。生长与季节降雨量和湿度指数的相关关系不显著，只与当年春季的平均温度呈现出极显著负相关，通过图 3进一步说明当年春季温度与生长的关系。

从图 3可以看出柏木年轮宽度轮指数与当年第1季度平均温度呈现出显著负相关关系，相关系数r=-0.472。总体来看，第1季度平均温度变化幅度小于年轮指数的年度变化幅度，但2条曲线表现出极好的负相关。1974年以前，年轮指数变化幅度较大，而1季度平均温度变化幅度较小，仍可以发现1季度平均温度与年轮指数每个峰值的对应关系; 1974年后，2条曲线的关系表现更理想，1季度平均温度的每个低值对应年轮指数的高峰值，而1季度平均温度的每个高峰值对应年轮指数的低值。

2.3 柏木生长与月气候因子之间的关系

为了进一步说明柏木生长与气候因子之间的关系，对生长与月气候因子的关系进行分析, 结果如表 2所示。

从表 2可以看出:柏木年轮指数与1, 2月的平均温度呈显著负相关关系，从气候因子与树木年轮宽度指数相关性看，柏木生长主要受1，2月平均温度的影响，当地气候数据显示1，2月是该地区温度最低的月份，不属于柏木生长季节，但1，2月气温常与虫害发生与否关系密切。鞭角华扁叶蜂一直是影响柏木生长的重要因子，而1，2月温度低，对叶蜂越冬产生不利影响，从而抑制了幼虫越冬，控制了第2年虫害发生的严重程度，这有利于柏木的生长; 然而，如果1，2月温度高，则有利于叶蜂幼虫的越冬，致使4，5月有大量叶蜂危害柏木，从而产生了柏木生长与1，2月温度的显著负相关关系。1，2月温度的显著负相关关系。1，2月为云阳地区一年中温度最低的月份，而鞭角华扁叶蜂幼虫冬季越冬是其生命周期中的重要环节，2月当温度稳定在15 ℃时开始化蛹(萧刚柔, 1990;王鸿哲等，2001)，然后羽化产卵。因此，2月的温度对叶蜂的化蛹非常重要，温度高则在相同条件下有更多的幼虫化蛹、羽化和产卵，从而对柏木产生更大的影响。

图 4可以更清楚地表现出柏木生长与2月温度的关系，两者的关系在1972年前后不太一致，主要是由于处于幼龄时期的柏木，其生长的变化趋势更多地受遗传因子影响，1972年后柏木生长与2月平均温度的关系表现出很好的负相关。

2.4 柏木生长与虫害发生之间关系的分析

为了进一步说明柏木生长与气候和虫害之间的关系，利用虫害发生情况历史记录数据，即1982—2006年虫害发生总面积、重度发生面积以及研究林分感虫率的记录数据，与柏木生长年轮指数作相关分析(表 3)。

从表 3可以发现:柏木年轮指数与虫害发生总面积、重度发生面积以及感虫率均存在显著负相关关系，说明年轮指数高的年份，虫害发生总面积和重度发生面积小，而年轮指数低的年份，虫害发生总面积和重度发生面积大，说明虫害的发生严重影响了柏木的生长。虫害的发生导致柏木针叶受损，通过影响针叶的数量导致植物光合作用的下降从而影响柏木的生长，不同发生程度表明柏木针叶的不同受损程度。

2.5 柏木生长与气候因子关系模型

用线性回归方法对云阳柏木年轮宽度(W_i)与1, 2月温度(T₁, T₂)进行回归分析，建立用气象因子预报年轮宽度的统计数学模型:

W_i=1.72-0.006T₁-0.005T₂(P < 0.05)。

该模型置信度达到95%以上，相关显著。

用1, 2月温度可以很好的模拟年轮宽度指数(图 5)。在1967—1977年之间差别稍微大一些，是因为树木幼龄时生长更多受遗传因子的影响，随着年龄的增长主要受环境因子影响; 之后拟合效果很好，曲线的峰值吻合好，而且随着时间的推移预测值与实测值之间相差越来越小。

3 讨论

柏木生长缓慢，年轮不清晰，交叉定年困难，但通过东西南北4个方向的对比分析，从一定程度上克服了年轮不清晰的状况，使较多的树芯生成年表。柏木在该地区生长与温度存在显著相关关系，与当年春季的平均温度呈现出极显著负相关关系，与1，2月的月平均温度呈负相关，而与降雨和湿度指数相关关系不显著。

柏木的生长与气候因子中的季节变量和月份变量均存在显著相关关系，这种关系可能由于气候因子的直接影响，也可能是其他间接干扰因素造成。根据笔者的分析，温度对柏木生长的影响比降雨更显著。云阳降雨充足，多年平均降雨量为1 157.5 mm，因此不难理解本研究中地区降雨和湿润指数不是影响柏木生长的关键因子。另外，柏木为慢生、喜光树种，要求温暖湿润的气候环境，适生年均温为13.0~19.0 ℃。由于当地全年温度较高，冬春季低温可能构成树木生长的限制因素。在云阳1，2月温度与年轮宽度指数的关系与黄荣凤等(2006)对北京侧柏(Platycladus orientalis)的研究结果不一致，春季温度对侧柏年轮宽度的影响不显著。

由于云阳柏木多为人工纯林，造林密度大，树种单一，导致虫害发生严重，尤其是鞭角华扁叶蜂的危害成为近年来影响柏木生长的重要因子。鞭角华扁叶蜂的发生主要是受温度变化的影响。在模拟中年轮宽度反映出1，2月温度对柏木有影响，可以解释为温度变化影响了虫害的发生，进而影响了柏木的生长。对于虫害发生、柏木生长及其气候三者间的相互关系，今后有待于病虫害发生数据的完善，以及对病害树芯取样后进行分析，尤其是对病虫害发生的典型年份与树木生长的规律进行分析，通过树木年轮学方法揭示病虫害发生的规律以及病虫害发生与气候之间的关系。

综上所述，云阳柏木生长与气候因子关系的研究是三峡库区树木年轮学的探索性研究，也是对亚热带地区树木年轮研究的补充。库区马尾松树木年轮学研究表明:库区上游、中游和下游马尾松生长对气候的响应存在差异(雷静品等，2009)，因此，本研究将为云阳柏木生长研究及森林健康监测提供科学依据和借鉴，同时也为三峡库区景观生态防护林体系建设提供了科技支撑。但是，由于三峡库区地形复杂，地形差异导致环境因子变化很大，因此云阳柏木生长与气候因子的关系能否推广应用到其他地区，还有待于进一步验证。