提升环孔材早材导管年表信号强度的关键：测量量与样本复制的优化策略

本研究针对环孔材早材导管年表信号弱(Rbt<0.3)、表达群体信号(EPS)不足的难题，通过高复制量数据集(21棵树/样地)和45 mm切向宽度(TW)样本，系统评估了测量量(TW)与样本复制对气候-生长关系可靠性的影响。研究发现样本复制是提升EPS的关键因素，推荐每树至少取2个5 mm芯样(8-10 mm TW)并结合20棵树的最小采样量，同时提出基于表面质量而非年轮宽度相关性的子采样策略，为定量木材解剖学(QWA)研究提供了方法论革新。

　　

树木年轮学领域长期面临一个关键矛盾：环孔材早材导管虽蕴含高分辨率生态生理信息，但其年表常因信号弱(Rbt<0.3)、表达群体信号(EPS)不足而难以可靠反映气候信号。这种"数据宝藏"与"统计困境"的并存，使得学界争论不休——究竟是木材类型固有缺陷，还是方法学亟待优化？瑞士联邦研究所等机构的研究团队在《Dendrochronologia》发表的研究，通过欧洲白蜡(Fraxinus excelsior)和欧洲栎(Quercus robur)的高精度实验给出了答案。

研究采用21棵树/样地、45 mm切向宽度(TW)的黄金标准数据集，结合图像分析、重采样和数据模拟技术。通过系统调控TW(5-45 mm)和样本量(5-21棵树)，量化了这些参数对Rbt和EPS的影响机制，并创新性地提出"表面质量优先"的子采样策略。

研究结果
参考年表特征：欧洲栎的Dh_{cell_0.9}(90%分位数水力直径)年表质量显著低于欧洲白蜡(Rbt:0.20 vs 0.39；EPS:0.84 vs 0.93)，证实物种间信号强度存在本质差异。

样本复制效应：当样本量从5棵树增至20棵时，气候相关系数的标准差下降40%，证明样本量是降低统计不确定性的首要因素。10棵树样本的EPS波动范围达0.2，而20棵树样本稳定在0.85阈值之上。

切向宽度影响：单棵树TW从5 mm增至15 mm可使Rbt提升15%，但继续增加至45 mm仅带来5%额外增益，表明8-10 mm TW(相当于2个5 mm芯样)构成性价比拐点。

变量筛选策略：对比传统均值法，量化筛选(如Dh_{cell_0.9})使气候信号强度提升30%，证明导管大小分布的高分位数更具气候指示价值。

讨论与意义
该研究颠覆了环孔材QWA研究的三大范式：首先否定"单芯样足够"的普遍做法，证实双芯样(8-10 mm TW)是保证within-tree精度的底线；其次批判基于年轮宽度(RWI)相关性的子采样传统，提出表面质量应作为优先筛选标准；最后将EPS≥0.85确立为早材导管年表的强制标准，较当前文献达标率(14%)提出严苛要求。

方法论上，研究首创"TW-样本量-EPS"三维优化模型，为不同信号强度环境(如Rbt 0.2-0.4)提供定制化采样方案。在生态应用层面，证实导管大小高分位数变量(Dh_{cell_0.9})对气候信号的放大效应，为重建极端气候事件提供新思路。这些发现不仅适用于环孔材，其"噪声-信号"平衡理论对针叶树管胞研究同样具有启示意义。