京西油松古樹的樹齡及對災(zāi)害史的見證

北京市門頭溝區(qū)最西邊的行政村小龍門村有兩棵油松古樹，一棵生長在村內(nèi)的關(guān)帝廟院落里，樹干胸徑57厘米，樹高10米有余；另一棵生長在村旁的西坡上，樹干胸徑73厘米，樹高約15米。為考證這兩棵古樹的樹齡及其生長歷史，我們采用樹木年輪學(xué)方法進(jìn)行了研究。

一、油松古樹的樹齡

樹干在生長過程中，夏末初秋形成的木質(zhì)部細(xì)胞體積小、壁厚、顏色較深，冬季停止生長，來年春季恢復(fù)生長時新產(chǎn)生的木質(zhì)部細(xì)胞則體積大、壁薄、顏色較淺。這樣，頭一年生長后期的深色木紋和第二年生長初期的淺色木紋之間就有了明顯的年輪界限。利用樹木生長錐可得到樹芯樣本，再經(jīng)測量年輪的數(shù)目，就可以獲得樹齡信息。

2018年8月，我們在這兩棵油松古樹的樹干胸高處（1.3米），采集了樹芯樣本，在實驗室內(nèi)將樣本固定在木槽條內(nèi)，用砂紙打磨樣本的樹木橫切面使得年輪清晰可見，之后在專業(yè)樹輪寬度測量儀下對每一年輪進(jìn)行了寬度測量，獲得了年輪的數(shù)目及逐年生長時間序列。結(jié)果顯示，關(guān)帝廟內(nèi)的油松樹芯樣本包含384個年輪（1635—2018年），依據(jù)樹芯最內(nèi)一圈年輪的弧度推算，該樣本最內(nèi)側(cè)到樹干髓心還有3年，樹木從地面生長到采樣高度約為3年。這樣，該樹破土而出的第一年應(yīng)該是公元1629年，到2021年已經(jīng)有393年了。位于西坡的油松樹芯樣本有317個年輪（1702—2018年），估測樹木從地面生長到采樣高度為3年，該樹生長的第一年是公元1699年，到2021年的樹齡已有323年。兩棵古樹均達(dá)到國家二級保護(hù)古樹級別。

北京門頭溝區(qū)小龍門村關(guān)帝廟院落內(nèi)油松古樹（左）與西坡油松古樹（右） 佟博 攝

二、油松古樹的生長歷史

由于氣候條件變化以及自然干擾的發(fā)生，樹木每年的生長速率不盡相同，這些變化過程被記錄在樹木年輪之中。因此，從樹木年輪時間序列中可以獲得樹木在過去不同時期的生長快慢特征。

1.生長趨勢

樹木徑向生長具有早期較快、后期減緩的生物學(xué)生長趨勢。兩棵油松古樹在過去近400年間的生長過程中均呈現(xiàn)出這一趨勢。關(guān)帝廟油松在1684年之前總體生長較快，49年間的平均年生長為2.3毫米；之后有較輕微的生長減緩趨勢，1684—1853年的170年間平均年生長為0.83毫米；1854—2018年的165年間平均年生長為0.43毫米。西坡油松在1822年之前總體生長較快，121年間的平均年生長為1.66毫米；之后有較明顯的生長減緩趨勢，1823—1862年的40年間平均年生長為0.97毫米，1863-2018年的156年間平均年生長為0.63毫米。

2.生長波動

樹木在生長過程中的氣候等環(huán)境條件每年都在發(fā)生變化，樹輪寬度也會上下起伏波動。關(guān)帝廟與西坡的兩棵油松古樹均在19世紀(jì)50年代以前生長波動幅度較大，其生長標(biāo)準(zhǔn)差（數(shù)據(jù)離散程度）分別為0.86毫米與0.93毫米；在1850年之后，兩棵油松古樹生長波動幅度減緩，處于平穩(wěn)波動狀態(tài)（標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.22毫米及0.23毫米），目前健康狀況良好。

3.生長突變

由于氣候或干擾等生長條件的突然變化，樹木年輪也會出現(xiàn)急劇性的變寬或者變窄。在1638—1640年及1682—1687年這兩段時期內(nèi)，關(guān)帝廟內(nèi)油松古樹生長發(fā)生驟降，樹輪寬度分別從4.70毫米及2.81毫米急劇變窄至0.59毫米及0.10毫米，變化量高達(dá)4.11毫米及2.71毫米。兩棵油松古樹共同的生長驟降現(xiàn)象分別發(fā)生在1727—1733年的7年間（關(guān)帝廟及西坡油松生長降低量分別為1.58毫米及3.18毫米）、1798—1801年的4年間（關(guān)帝廟及西坡油松生長降低量分別為1.07毫米及3.03 毫米）、1807—1809年的3年間（關(guān)帝廟及西坡油松生長降低量分別為1.28毫米及3.09毫米）。

北京門頭溝區(qū)小龍門村油松古樹年輪寬度時間序列

兩棵油松古樹的生長均在1801—1807年的7年間驟增，關(guān)帝廟油松樹輪寬度從零急劇變寬至1.81毫米；西坡油松樹輪寬度從0.67毫米變寬至4.49毫米，變化量高達(dá)3.82毫米。

4.生長抑制與釋放

由于外界干擾或樹木健康原因，樹木生長過程中會出現(xiàn)持續(xù)的特窄或者特寬的年輪。在1640—1646年的7年間，關(guān)帝廟油松的徑向生長持續(xù)多年處于較低水平，樹輪寬度平均值僅為0.61毫米。在1868—1877年期間，兩棵油松古樹均發(fā)生生長抑制，關(guān)帝廟油松在這10年期間平均樹輪寬度僅為0.23毫米，西坡油松僅為0.39毫米。

在1654—1676年的23年間，關(guān)帝廟油松樹輪寬度平均值高達(dá)2.82毫米，出現(xiàn)了生長釋放。在1713—1724 的12年期間，兩棵油松古樹均出現(xiàn)明顯的生長釋放現(xiàn)象。

5.生長極值

在樹木生長過程中，受某一年極端氣候或干擾影響，樹木年輪寬度會出現(xiàn)極大值或極小值。兩棵油松古樹在1769年、1801年、1850年、1863年、1899年、1975年及2009年均出現(xiàn)了明顯的極窄年輪，在1717年、1727年、1807年、1839年及1853年均出現(xiàn)了明顯的極寬年輪。

三、油松古樹見證著歷史

分析這兩棵油松古樹年輪寬度與氣候資料的關(guān)系發(fā)現(xiàn)：這兩棵油松古樹的樹輪寬度與氣候因子中的6—8月溫度相關(guān)性最大（關(guān)帝廟油松r=0.21，n=27，p＜0.05；西坡油松r=0.33，n=27，p＜0.05），北京森林站氣象數(shù)據(jù)顯示，近30年來小龍門區(qū)域6—8月總降水量為321毫米，平均氣溫為17.4 攝氏度，油松生長與氣候的相關(guān)關(guān)系說明近30年來本區(qū)域降水量對樹木生長而言較為充足，生長季適當(dāng)?shù)纳郎乜纱龠M(jìn)樹木徑向生長。

小龍門村的兩棵油松古樹歷經(jīng)了近400年的歷史，其樹木年輪記錄著過去的氣候變化及社會歷史信息。例如，人們通常把明朝滅亡歸于腐朽統(tǒng)治制度與外患等社會原因，而小龍門村關(guān)帝廟油松在明朝滅亡前的最后5年（即1640—1644年）間表現(xiàn)出的持續(xù)極窄年輪，說明當(dāng)時的自然氣候條件也十分惡劣，不利于樹木的生長，為研究明朝滅亡與京城氣候條件的關(guān)系提供了客觀數(shù)據(jù)。

油松古樹出現(xiàn)的極窄年輪反映了當(dāng)年可能發(fā)生過極端氣候或干擾。例如，關(guān)帝廟和西坡的兩棵油松樹輪寬度在1801年極窄（分別為0 和0.69毫米），而這一年（嘉慶六年）京城出現(xiàn)了嚴(yán)重的水災(zāi)，有文字記載 “辛酉夏，霖雨數(shù)旬，永定漫口，水淹南苑，漂沒田廬數(shù)百里，秋禾盡傷”。由于土壤積水過多對油松生長不利，因此該年的極窄樹輪指示著這一年的水災(zāi)情形可能也波及到了小龍門區(qū)域。

油松古樹的生長抑制現(xiàn)象也可能反映了當(dāng)時不利自然條件的影響。例如清同治六年 （1867年），北京發(fā)生了特大旱災(zāi)，但干旱的嚴(yán)重程度卻不得而知。小龍門村這兩棵油松古樹在1868—1877年出現(xiàn)了連續(xù)10年的特窄年輪，可能反映了此次特大旱災(zāi)的影響范圍和延續(xù)時間，也可能反映了特大干旱對樹木健康的影響，因而擴(kuò)展了史料記載的北京1867年旱災(zāi)持續(xù)時間及影響范圍的認(rèn)知。

另外，關(guān)帝廟內(nèi)的油松古樹也可為認(rèn)識關(guān)帝廟的建廟背景提供輔助信息。據(jù)小龍門村村史記載，關(guān)帝廟建廟時間為清朝。我們發(fā)現(xiàn)廟內(nèi)古油松生長起始于1629年，說明要么關(guān)帝廟修建時該樹已在院內(nèi)，要么該樹是建廟后移栽進(jìn)來，也有一種可能是該廟最初修建于明末時期。進(jìn)一步的考證可通過尋找該廟翻修前的建筑木料橫切面，利用目前獲得的關(guān)帝廟油松樹木年輪數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉定年來分析。

這兩棵古油松在其數(shù)百年的生長過程中不僅經(jīng)歷了各種風(fēng)雨的洗禮，也記錄了北京地區(qū)過去的氣候與環(huán)境變化信息，見證了社會的變遷歷史，是不可多得的寶貴資源。對于古樹資源應(yīng)當(dāng)合理利用并加以保護(hù)，從而充分發(fā)揮古樹在科研、生態(tài)、社會、文化和經(jīng)濟(jì)方面的價值。