热带木材溯源中氧同位素分布图的潜力评估

为打击非法热带木材贸易，需独立验证木材来源。研究人员基于木材 δ18O 比值构建 5 种热带木材的大陆同位素分布图（0.5° 分辨率），发现 δ18O 值随距离增加而差异增大，但空间精度低，59–79% 案例可包含实际来源，为木材溯源提供新方向。

　　

非法热带木材贸易如同隐藏在绿色森林中的黑色毒瘤，据估计，主要热带产材国交易的木材中有 50–90% 为非法来源，不仅对生态环境造成毁灭性破坏，还引发严重的社会经济问题。当前，依赖文件链验证木材来源的方式极易遭受欺诈，因此，亟需一种能够独立验证木材地理 origin 的科学手段。在此背景下，基于木材中稳定同位素信号的溯源技术逐渐进入研究者的视野，其中，氧同位素（δ¹⁸O）因其在植物源性商品溯源中的成功应用，成为备受关注的研究方向。然而，参考数据的匮乏严重制约了该技术的实际应用，构建同位素分布图（isoscapes）成为突破这一瓶颈的关键。

来自国外研究机构的科研团队开展了一项具有重要意义的研究，旨在评估氧同位素分布图在热带木材溯源中的潜力，并将研究成果发表在《Forest Ecology and Management》。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，收集了来自 20 个国家、27 个物种的 712 棵热带树木的 δ¹⁸O 测量数据，构建了泛热带数据库；其次，运用量化回归森林（quantile regression forests）模型，分析了降雨 δ¹⁸O、潜在蒸散量（PET）、温度和降水等环境变量对木材 δ¹⁸O 的影响；最后，通过留一交叉验证（LOOCV）评估了同位素分布图的溯源潜力。

3.1 木材 δ¹⁸O 的时间和空间变异

研究发现，木材 δ¹⁸O 值的时间变异随样本包含的生长年数增加而显著降低，20 年样本的变异范围可降至 0.5‰左右。空间变异方面，局地变异（1.0‰左右）虽小于大陆间变异（7‰），但仍对溯源精度构成挑战。

3.2 泛热带木材 δ¹⁸O 变异的驱动因素

量化回归森林分析表明，降雨 δ¹⁸O、PET 和温度是影响木材 δ¹⁸O 的主要环境变量。其中，降雨 δ¹⁸O 的正效应与源水同位素信号的传递一致，而 PET 的负效应可能与物种间蒸腾响应差异有关。

3.3 属级 δ¹⁸O 同位素分布图

针对 5 个主要热带木材属（Cedrela、Entandrophragma、Erythrophleum、Lophira、Shorea）构建的同位素分布图显示，美洲的 Cedrela 属木材 δ¹⁸O 值呈现明显的东西梯度，与降雨 δ¹⁸O 模式一致；非洲属的 δ¹⁸O 值较高且大陆内差异较小；亚洲的 Shorea 属则无显著梯度。

3.4 留一交叉验证结果

LOOCV 分析显示，59–79% 的样本实际来源被包含在可能来源区域内，但平均可能来源面积占属分布区的 85%，表明空间精度较低。跨大陆尺度上，不同大陆木材的 δ¹⁸O 值差异显著，显示出一定的溯源潜力。

研究结论指出，仅依靠木材氧同位素分布图进行热带木材的大陆内溯源潜力有限，主要受制于局地变异和空间精度不足。然而，跨大陆尺度的溯源具有可行性，且结合其他稳定同位素（如 δ¹³C、δ²H 等）和木材化学或遗传特征，有望提升溯源的准确性和可靠性。该研究为热带木材溯源技术的发展提供了重要的理论依据和方法参考，呼吁加强区域样本覆盖、多同位素整合分析及盲样测试，为打击非法木材贸易的科学监管体系构建奠定基础。