国内外古树研究进展*

陈赛赛 李祉宣 张明娟

南京农业大学园艺学院 南京 210095

古树作为自然界的活化石,历经千百年风霜洗礼,具有极高的自然、文化、生态和科研价值。国外对于古树研究起源较早,在20世纪40年代已开展古树的保护工作,并分析古树生长不良的原因[1]。国外古树研究主要集中在古树生理特性、特定种、生态价值等方面。各国对于古树的定义有所不同,如美国、德国等提出,古树不仅指树龄大于50年以上的树木,且与其树龄、稀有度、大小和历史独特价值等相关[2-3]；英国古树保护协会提出,古树指在树龄、大小或生存环境上具备生态、文化、美学价值的树木[4]。以树龄为基础,国外将自然和人文价值属性作为古树定义的判定依据,与国内仅以树龄大小为古树判定依据有所不同。由此可见,国外对古树的定义在一定程度上涵盖古树和名木两种范畴。

新中国成立后,我国于1963年提出古树的最初标准:1)有纪念意义,2)树形奇特、有历史传说,3)国内或世界上稀有,4)年代比较悠久[5]。自1996年全国绿化委员会颁布《关于加强保护古树名木工作的决定》以来,各地政府相继开展古树普查建档、保护管理等措施以提高对古树的重视。根据2001年全国绿化委员会、国家绿化局颁布的《全国古树名木普查建档技术规定》,古树是指树龄达到100年的树木[6]。目前,我国古树研究主要集中在各地古树资源调查及保护措施等方面。由于我国古树养护办法落后、保护观念浅薄、人为破坏严重等因素影响,古树生存现况仍不乐观。本文对比分析国内外古树研究进展、热点领域、刊文期刊及高被引频次论文,探究国内外古树研究异同,为我国今后古树研究开拓新思路。

1 国外古树研究进展

1.1 概况

国外古树研究以Web of Science为数据来源,以“old trees”“ancient trees”“heritage trees”等为主题检索词,以SCI核心期刊为二次筛选标准,以1980—2019年为检索时间,共收集古树研究论文132篇,主要涉及生物学、环境科学、生态学、林学等学科。国外古树研究论文起源于20世纪80年代,早期古树研究较为缓慢。自2000年起,古树论文数量迅速增长,说明国外对古树研究的重视程度不断增加(图1)。

图1 国外古树研究论文数量与年份统计

1.2 刊文期刊及热点研究领域

为探究国外古树研究的重视程度,根据2018年SCI期刊影响因子将期刊划分为高影响因子期刊(影响因子≥10.0)、中影响因子期刊(3.0≤影响因子＜10.0)、低影响因子期刊(影响因子＜3.0)。结果发现,高影响因子期刊共7本,包括在国际上具有重要影响力的Nature、Science等,共发表论文12篇,主要围绕古树个体生理状况、古树生态价值与气候变化关系展开；中影响因子期刊共31本,包括Global Change Biology、Conservation Letters等,发表论文71篇,主要涉及古树生理特性、古树与森林、古树树龄研究等方面；低影响因子期刊共40本,包括Journal ofVegetation Science、Forest Science等,发表论文48篇,主要围绕特定种类古树研究、古树保护管理等方面展开,领域较广泛。

特定种类古树研究是指以某一树种为研究对象而展开的古树研究。该领域研究论文数量最多,共26篇(表1),其中Tree Physiology和Forest Ecology and Management分别发表论文5篇和4篇,为发表数量最多的刊物。特定种类古树的研究对象包括猴面包树(Adansonia digitataL.)[7]、油橄榄 (Olea europaeaL.)[8]、银杏 (Ginkgo bilobaL.)[9]等,研究内容多以特定古树为例,分析古树生理特性、生态作用等。

古树个体生理状况研究是指分析古树的细胞结构、生物特性等研究。该领域研究论文共19篇(表1),其中早期研究为1991年Vannoordwijk等[10]以古树根系为研究对象,分析潮湿热带地区酸性土壤中古树根系的渗透作用；后期古树生理特性研究包括古树组织生长影响因素[11]、光合作用影响因素[12]、水分利用效率[13]等。古树个体生理状况领域是古树研究的重要组成部分,同时也是国外古树研究的核心领域。

古树与森林关系研究是指以古树和森林为研究对象,以两者的相互作用为研究目的,开展生态、生物多样性等方面研究(表1)。该领域论文共20篇,主要侧重于宏观生态学,多与生物量[14]、生物多样性[15]、森林密度[16]等相结合,探讨古树与森林的潜在关系。

特定区域古树研究是指研究某一区域范围内古树的资源分布、生存现状等问题,该领域研究论文共20篇(表1)。在国外,该领域发展较晚,重视程度不足,首篇研究论文刊登于1998年。该区域研究范围划定较广,大至亚马逊森林[17]、小至澳门城市[18]。该领域研究以某一区域为限制因素,从空间角度探索古树的分布特点[19]、生长现状[20]、物种多样性[21],分析该区域自然状况。

古树树龄研究是指古树树龄测定、分析。该领域研究论文共13篇(表1),始于1998年,发展较为平稳。古树树龄因其难以判断性成为热点研究领域。

表1 国外古树热点研究领域概况

1.3 高被引频次论文

132篇论文平均被引用量29.88次,被引用量大于50次小于100次共11篇,被引用量大于100次共10篇。高被引论文主要集中在古树生理特性、古树与森林、特定种类古树研究3个领域。

排名前5的高被引论文中,3篇为古树生理特性研究。被引量最高的文章共被引353次,该文以年幼黄松(Pinus arizonica)为研究对象,发现古树的低输水能力可能导致大气孔的关闭,从而降低古树光合速率,木材产量的下降在一定程度上与呼吸作用有关[22]。被引用量第2的文章共被引296次,该文提出古树和年幼树木的水力学传导率存在差异,水力传导在一定程度上反映古树黄松的光合作用[23]。被引量第5的文章共被引171次,文中以特定古树花旗松(Pseudotsuga menziesii)为研究对象,基于达西定律的模型以研究水力限制对气体交换的影响[24]。

被引量第3的文章共被引203次,该文指出,由于古树受到外界因素影响,世界上所有的古树都面临衰败的危机,且古树的衰败将会影响生态系统和生物多样性,目前仅热带雨林等干扰较少地区维持一定的古树数量[25]。被引量第4的文章共被引187次[26],文中以特定古树种类——橡树(Quercus palustris)为研究对象,探索古橡树与甲虫的关系,得出古橡树是濒危甲虫的重要栖息地,提出需要保护古橡树,为甲虫提供生存场所。

2 国内古树研究进展

2.1 概况

国内古树研究以中国各类学术期刊为数据来源,以1980—2019年为检索时间,以“古树名木” “古树”为主题词进行检索。经统计,古树相关论文共2 444篇,其中,博士学位论文6篇,硕士学位论文106篇,国际会议论文6篇,中国会议论文59篇,报纸文章76篇,CSCD核心期刊论文仅70篇。为更科学地了解国内古树研究热点趋势,统计时将古树个例报道和新闻共746篇不计入本次研究。

2.2 刊文期刊及热点研究领域

国内古树研究多集中在古树资源调查、古树保护对策、古树养护复壮技术、古树信息化研究等方面(表2)。目前,国内曾刊登过古树研究论文的期刊共540个,其中刊登古树研究论文数量排名前3的期刊是《国土绿化》(326)、《绿色科技》(72)、《现代农业科技》(72)。《国土绿化》作为刊登古树研究论文数量最多的期刊,反映其对古树研究的重视,但多数论文以个例报道和新闻短评为主,科学型研究论文极其稀少。根据CSCD中国科学引文数据库来源期刊,刊登古树研究论文数量排名前3的核心期刊是《北京林业大学学报》5篇、 《浙江农林大学学报》4篇、《东北林业大学学报》3篇。

表2 国内古树热点研究领域概况

古树资源调查类研究主要关注古树分布、生长现况、保护状况等。该领域研究论文825篇(表2),自2000年论文数量呈爆发式增长(图2),为我国古树研究领域的重要组成部分。该类研究主要发表期刊包括《现代农业科技》 《绿色科技》等。由于受全国古树资源普查的影响,省、市、县及风景区等单位机构多对范围内古树开展系统性资源调查和研究。

图2 国内古树研究论文数量与年份统计

古树保护对策类研究主要关注古树的保护性政策、经营管理策略、法律法规等。该领域研究论文共794篇(表2)。自1995年起,该领域成为研究热点,论文数量大幅增加(图2),如1981年张秀英[27]指出古树对树种规划的参考价值,并提出制定法律法规等以推动古树保护研究。古树保护类研究主要发表期刊包括《现代农业科技》《国土绿化》等。

古树复壮养护技术研究是指对生长状况不良、患有病虫害、生境恶劣等处于危险情况的古树开展的复壮、养护技术研究。该领域研究论文共382篇(表2),主要发表期刊包括《现代园艺》《国土绿化》等。1980-1994年,复壮养护技术研究处于起步阶段(图2)；1995年起,开始重视古树复壮养护,如2002年孙光明等[28]首创以古树为研究对象,探讨古树衰败的原因,并提出古树复壮技术可以从政策和技术两方面开展。

自2005年以后,古树信息化、价值评价类论文大大增多。古树信息化研究是指采取地理信息系统、数据库、管理信息系统等信息化技术而开展的古树研究。该领域研究论文共80篇(表2),绝大部分发表于2000年以后(图2),如2003年北京林业大学的王元胜等[29]以北京香山公园古树信息管理系统为例,在技术层面介绍了如何开发满足管理需求的古木地理信息系统,为后期古树地理信息系统的推广奠定了良好基础。

古树价值评价研究是指对古树名木的基本价值、生态价值、科研价值、景观价值、社会价值等开展评价的研究。该领域研究论文共60篇,首篇论文发表于2005年。

2.3 高被引频次论文

高被引论文多集中在古树保护复壮技术、资源调查两方面。例如,2004年胡坚强等[30]于《福建林业科技》发表的《古树名木研究概述》为被引量最高的论文,共143次。该文解释了古树定义,列举了名木标准,并系统性地从古树保护意义、古树衰老及死亡原因、古树保护现状、古树复壮措施4个方面,详细介绍了中国早期古树保护情况及养护技术。被引量第2的论文为2002年孙光明等[28]在《河南林业科技》发表的《古树名木保护及复壮措施初探》,共被引96次。被引量第3的论文为1999年熊和平[31]在《武汉城市建设学院学报》发表的《南方古树名木复壮技术研究》,共被引74次,介绍了古树衰败原因及复壮方法。

3 国内外古树研究进展对比

1)古树树龄测定技术。国外Douglass[32]最早于1914年创立年轮气候学法以判断古树树龄,并提出14C年龄测定法、AMS测定法等先进的测定技术。国外注重运用现代科技手段和统计方法开展测定仪器的研究,为古树树龄研究奠定了良好基础。而国内古树树龄研究时间相对较晚,于1985年在《中国园林》首次提出采取年轮分析的古树树龄测定技术[33],并在研究后期,以国外树龄研究技术为基础,进一步改善并提出人文史料鉴定法等树龄测定法[34]。

2)古树个体生理特性。国际上对古树个体生理特性研究较为重视,发表多篇顶级期刊论文,被引量前5的共有3篇是开展古树的生理特性研究。在该研究方向,国外多从古树的结构出发,研究其组织、器官等与光合作用、呼吸作用等之间的相关性,从生理生态角度为古树保护提出科学建议。国内多数关于古树个体生理生态的研究层次较浅,主要与营养物质吸收[35]、古树根系分布[36]等相关,建议我国应重视古树生理生态特性的研究,为古树复壮技术奠定良好的生理基础。

3)古树生态价值和生态功能。国际上对古树生态价值和生态功能的研究,重视开展高质量的古树与生物量、气候变化、碳储存量、物种多样性等生态方面研究,有利于了解过去自然环境的变化因素及古树对于生态环境的作用,为自然环境和动植物的保护研究开辟了新方向。而国内开展古树生态作用的研究较少,且多数集中于宣传保护方面[37],基于实验基础的研究较少,且忽视古树与生态价值联系的研究。

4)古树资源调查。国外对古树资源的调查类报告较少。而我国古树资源调查范围大至全国[38-39]、小至风景区[40],有利于了解古树生存现况、分布情况,为开展古树的种质资源调研、保护措施的提出奠定了坚实基础。

5)古树研究的重视程度。在发表期刊类型方面,国外古树研究论文发表期刊质量较高,包括Nature、Science等高知名度期刊,反映了国外对古树研究的重视程度较高。而我国古树的研究仍较浅,国内发表古树相关论文的核心期刊也较少。

综上所述,国内外古树研究在热点研究领域、发表期刊质量及研究重视程度等方面差距较大。国内研究还需拓展国际视野,就目前而言,应加强开展古树与生态、特定种类古树、古树生理特性、古树树龄等领域的研究；国外应进一步重视古树资源调查与统计,以了解古树分布特点。