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AZ-F0200樹木年輪元素分析系統(tǒng)

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詳細(xì)介紹

1 引言

自從Douglass確立了樹木年代學(xué)的原理和方法以來，樹木年輪一直是樹木年代學(xué)的主要研究對(duì)象年輪是記載氣候和環(huán)境變化的記錄儀。。利用年輪寬度來重建過去上百甚至幾千年的降雨和溫度變化，利用年輪密度分析和年輪中元素濃度的變化來推測(cè)過去環(huán)境變化，已成為變化研究的重要手段之一。歐美各國學(xué)者很盛行利用樹木年輪資料對(duì)氣候和環(huán)境要素尤其是環(huán)境污染變化進(jìn)行研究，我國從八十年代也開始了利用樹木年輪進(jìn)行環(huán)境污染狀況研究的工作。

目前對(duì)于樹輪寬度的測(cè)量通常不存在什么問題，但許多研究證明，年輪平均密度特別是早晚材密度特征相對(duì)于年輪寬度來說對(duì)氣候變化更為敏感，而對(duì)于樹輪內(nèi)部木材密度的測(cè)量一直存在很大的難度。從 20世紀(jì) 40年代末開始，研究人員就嘗試不同的樹輪密度測(cè)量方法，其中包括體積比重法 (Volumetric-gravimetric methods)、光透視法 (Light transmission)、硬度測(cè)定法(Hardness)、抗張強(qiáng)度測(cè)定法 ( Tensile strength)、β微粒法 ( Beta particles ) 等。每種方法都是基于不同的工作原理，且各具特點(diǎn)，但對(duì)于樹木年代學(xué)研究而言，它們都存在著不同程度的限制條件，以至于不能被廣泛地應(yīng)用于該研究中。

直到20世紀(jì)60年代，隨著X射線技術(shù)被成功地應(yīng)用于樹木年代學(xué)研究中，樹輪密度和年輪元素的研究逐漸興起，所得到的年輪密度、年輪元素濃度等若干指標(biāo)，為分析環(huán)境因子對(duì)樹木生長的影響提供了新的依據(jù)，為樹輪氣候?qū)W的發(fā)展開辟新的領(lǐng)域。

2 分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 目標(biāo)

AZ-F0200年輪元素分析系統(tǒng)主要以生長錐取下的樹木樣芯為對(duì)象，通過高質(zhì)量的圖形掃描系統(tǒng)獲取高分辨率的樹木樣芯圖像，并采用專門的照明系統(tǒng)去除陰影和不均勻現(xiàn)象的影響，然后用專業(yè)軟件進(jìn)行年輪寬度和密度分析。針對(duì)樹木樣芯，通過結(jié)合了X-射線成像與XRF元素分析技術(shù)的目前*的年輪元素分析儀，獲取樣品的年輪密度圖像和多種元素分布圖像，測(cè)定樹木年輪中Al、Si、S、Cl、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Hg、Pb等多種元素的濃度，并利用專業(yè)軟件進(jìn)行密度分析。

利用上述樹木年輪寬度、密度測(cè)定及年輪元素分析結(jié)果，建立樹木年輪表，探求不同樹種生長與氣候因子的關(guān)系，推測(cè)過去環(huán)境變化尤其是環(huán)境污染狀況。根據(jù)區(qū)域內(nèi)的氣象資料和同時(shí)期的樹木年輪信息，建立樹木年輪數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，并據(jù)此重建典型氣候帶的氣候變化譜，進(jìn)一步揭示氣候變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響。

2.2 采樣設(shè)置

2.2.1 樣地設(shè)置

選擇樹木生長對(duì)環(huán)境因子（溫度、降水等）變化非常敏感的地區(qū)。在采樣布局上，選取土層較薄、坡度大、受人類活動(dòng)影響較小的地點(diǎn)。根據(jù)研究目的不同，按照海拔、坡向、坡位等因子進(jìn)行樣地設(shè)置。

2.2.2 樣樹選擇

每個(gè)樣地同一樹種樣本為20～30株，北方地區(qū)20株為宜，南方地區(qū)30株為宜。選擇樹木基部、根莖無動(dòng)物洞穴、無干梢、樹干通直的樹木。為了重建盡量長的年輪氣候變化譜，應(yīng)選取老齡的樹木包括枯死的古老樹木。

2.2.3 樣本采集

為了重建盡量長的年輪氣候變化譜，選取老齡的樹木包括枯死的古老樹木，活體樹木用生長錐在樹干胸徑處采樣，方向一般與山坡等高線方向一致，或者與山坡的坡向垂直，同一樣地內(nèi)采樣方向必須保持一致。已死亡的樹木在樹干均勻處截采樣本盤（樹木截面）。用Haglof生長錐采樣時(shí)，先將錐體取出裝在錐柄上，然后將生長錐端水平，腳下站穩(wěn)，兩手持錐柄兩端，前端螺旋刃口對(duì)準(zhǔn)樹體，旋轉(zhuǎn)錐柄。當(dāng)錐體過樹心后，停止旋轉(zhuǎn)錐柄。用取芯勺提取鉆芯，將勺尖緊緊貼在錐體內(nèi)壁，平穩(wěn)較快地提取鉆芯并放置于鉆條箱中。

2.3 樣品采集時(shí)間和頻率

有休眠期的樹木應(yīng)在樹木的休眠期進(jìn)行，無休眠期的樹木一年四季隨時(shí)可以采樣。

2.4 分析指標(biāo)

年輪寬度、早材寬度、晚材寬度、早材密度、晚材密度、年輪密度、年輪密度、最小年輪密度、早材晚材界線密度、年輪元素含量。

2.5 系統(tǒng)組成和技術(shù)指標(biāo)

AZ-F0200年輪元素分析系統(tǒng)由生長錐、年輪寬度分析單元、年輪密度和元素分析單元共同組成。

技術(shù)指標(biāo)：

生長錐：直徑4.35mm、5.15mm、10mm、12mm可選，長度范圍100mm～1000mm。

兩線螺紋式鉆頭每旋轉(zhuǎn)一圈可轉(zhuǎn)進(jìn)8mm；三線螺紋式鉆頭每旋轉(zhuǎn)一圈可轉(zhuǎn)進(jìn)12mm。

年輪寬度分析單元：

掃描儀：可分辨最小粒子大小0.005mm/0.011mm

分析軟件：可水平和垂直方向測(cè)量年輪，判斷無效年輪和估算丟失的年輪?？蓽y(cè)量年輪寬度值，可測(cè)量早晚材寬度，可計(jì)算年輪密度值、最小值、平均值和方向。