北京故宫，这座世界上规模最大、保存最完整的古代木结构建筑群，近日通过一项创新科学技术揭开了其建筑木材的世纪之谜。
中国科学院地质与地球物理研究所的研究团队成功利用树轮氧同位素分析技术，对故宫大高玄殿的古木构件进行了精确断代和溯源研究，这项研究成果已在《npj遗产科学》期刊正式发表。
文章原文：https://doi.org/10.1038/s40494-025-02172-1
“非典型”研究
古建筑研究长期以来主要依赖文献记载和建筑形制分析，但许多单体建筑史料存在缺漏，形制研究又容易受到后世修缮干扰。
树木年轮年代学虽已在考古领域应用百年，但传统方法需要钻取较大样本量，对珍贵古建筑木材造成较大损伤。
在这样的背景下，一项“非典型”的研究方法应运而生——氧同位素分析法。
树木年轮中的氧同位素组成如同"雨水指纹"，不同地区、不同时期的降水同位素特征会被树木忠实记录。通过比对木材样本与已有数据库，即可实现精确溯源。
研究团队从大高玄殿九天应元雷坛殿屋顶替换下的3根落叶松木构件中采集样本，通过精密的化学提取和质谱分析，获得了树轮纤维素的氧同位素数据。
与传统的年轮宽度法相比，新方法对样本量的要求显著降低，且受个体生长差异影响较小。
千里之旅
数据分析结果显示，三根松木样本的氧同位素序列高度一致，与东北老白山、长白山地区的参考年表匹配度最高，研究人员还成功拼接出其1749-1892年间共144年的浮动氧同位素序列。
这一发现虽然令人吃惊，但又与历史文献记载惊人吻合。
清代档案中确有康熙年间"采办塞外松木"的记载，而木材最晚生长年份(1892年)恰好对应大高玄殿的重要修缮期——该殿在清晚期遭到严重破坏，于1902年进行了重建。
fig.5 Simplified diagram illustrating the change in timber use strategy of the Forbidden City.
这一发现不仅确认了木材的来源，还揭示了明清故宫用材策略的重要转变。
明代宫殿主要采用楠木这种珍贵木材，而清代则转向使用松木，特别是来自东北地区的落叶松。
经过明朝两个多世纪的不可持续的采伐，南方楠木资源几近枯竭。
清廷转而开发利用其"龙兴之地"东北的森林资源，也是满族人所熟悉的“塞外松木”，这一转变既体现了资源利用的适应性，也反映了政治地理因素的影响。
溯源的基石
研究的成功很大程度上得益于研究团队长期建立的树木年轮氧同位素数据库。
目前该数据库已覆盖中国主要地区，甚至包括东亚其他区域，为古木材溯源提供了重要参照。
东北地区的年表可追溯至1568年，华北地区达300-500年，而云南、川西等南方地区的序列更可追溯到700年以上。
这些长期序列的建立，为不同时期、不同地区的木材溯源提供了科学基础。
数据库的空间覆盖度和时间跨度直接决定了溯源研究的精确性。
随着数据库不断完善，未来对古建筑木材的定年和溯源能力将进一步提升，有望解决更多历史建筑年代学难题。
科技与人文的融合
氧同位素分析为古建筑研究提供了独立的科学证据，而历史文献则验证了科学推断的合理性，两者相得益彰，体现了自然科学与人文科学的深度交叉。
这种多学科方法不仅适用于故宫建筑群，还可推广至其他重要古建筑的研究。
例如应县木塔等著名历史建筑的建造年代和材料来源问题，都有望通过这一技术获得新的认识。
同时，古木材研究也能反哺气候科学研究。
每根古木都记录了生长期间的气候信息，通过分析这些"气候日记"，可以重建历史时期的气候变化规律，为理解现代气候变化提供历史参照。
树木文化
古树研究不仅具有科学价值，更蕴含着丰富的文化内涵。
在中国生物志库的"树木文化"专题中，我们可以系统了解各种古树的名称由来、形态特征、历史记载和文化象征。
以故宫建筑群中使用的楠木和松木为例，这些树木不仅具有特定的生物学特性，还承载着深厚的文化意义。
楠木作为明代皇家建筑的首选材料，其"南方之木"的身份体现了明代对南方资源的依赖；而清代转向使用东北松木，则反映了满族文化的影响和政治中心的转移。
树木在中国传统园林中始终占据重要地位，不仅是造景元素，更是文化符号。
通过研究古树，我们能够更好地理解古人的自然观、审美观和资源利用智慧。
随着科技进步，古树研究方法不断创新。
氧同位素分析法的成功应用只是开始，未来结合DNA分析、微量元素测定等多种技术手段，古树研究将进入一个新的发展阶段。
中国生物志库的"树木文化"专题正是这一趋势的体现。
该专题系统整理了中国古代文献中关于树木的记载，包括名称考释、形态描述、园林应用和文化寓意等内容，为您提供一个了解树木文化的窗口。
通过这些工作，我们不仅能够保护古树资源，还能传承和弘扬中华优秀传统文化。
每一棵古树的年轮中都镌刻着人与自然互动的记忆，值得我们用心保护和深入研究。
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