高质量年轮样芯采集的进阶工作流程——新技术与新设备

大多数树木年轮研究依赖于钻取树芯样本，尤其是对于木材解剖学分析，我们依赖高质量的树芯样本。使用无绳电钻获取的树芯所受机械应力较低，因而损伤更小。首先组装树芯钻取器，并根据研究问题选择树木茎干上的钻取位置。

选定取芯位置后，将取芯器垂直于茎的生长方向放置，并在取芯器后端放置推杆以稳定装置，同时进行钻孔。保持稳定姿势，依靠推杆将压力施加至切割刃口。用双手转动取芯器手柄，直至钻头的螺纹部分完全旋入茎内。

操作完成后，释放压力并取下推杆。接着，用双手开始转动取芯手柄，直至取芯器到达或钻透髓部。可通过将提取器握在手柄上并远离茎部来检查此过程。

将取样器开口朝上插入取样钻中，完全插入。将取样钻反向旋转一圈，使样本芯与茎部分离，然后将取样器从取样钻中抽出。从取样器中取出样本芯，放入纸管中保存，再将取样钻从茎部取出并放回手柄中存放。

将配备扭矩增强器的无绳电钻安装上由WSL开发的用于生长锥的专用转接头。确定钻取位置后，将生长锥垂直于茎干生长方向放置。保持稳定姿势，握紧无绳电钻，并对切削刃施加压力。

启动无绳电钻，缓慢转动，直到钻头的螺纹部分完全钻入茎秆。然后提高转速，直至取芯器到达或穿透髓部。操作完成后，将无绳电钻从取芯器上取下，装上手柄，并按照说明使用取出器将芯样取出。

将增量钻芯样本存放在纸质吸管中。取下手柄，并在将取芯器从茎秆中取出之前，将无线电钻安装到取芯器上。使用瑞士联邦森林、雪与景观研究所（WSL）磨削辅助装置时，取新设计的支架并将其放置在地面上。

将无线电钻（包括增量取芯器）放置在指定的支撑点上，合上安装支架以固定无线电钻。通过将聚四氟乙烯块固定在启动按钮上来启动无线电钻，并使其运转。取圆锥形研磨石，用其研磨切割刃的内侧。

接下来，取矩形磨石，研磨刀刃外侧以去除毛刺。将启停按钮上的聚四氟乙烯块移除，以停止电钻运转。打开安装支架，释放无绳电钻，并将设备从支架中取出。

为检查切割刃的锋利程度，先将增量取样器从无绳电钻的适配器上取下。将一张纸放在磨刀支架的木板上，垂直握住取样器，将其切割刃置于纸上。在保持取样器垂直的同时转动，不要对取样器施加压力。

提起打孔器，检查切割边缘内是否有圆形纸片。如果存在圆形纸片，则说明打孔器锋利；否则，需重复 sharpening 操作步骤。

如果组织块的外表面不平整，则需重复整个操作步骤。将一块长载玻片置于切片机旁，在载玻片中间沿其全长滴加一些水。

然后，将岩心放入岩心切片机的样品架中。抬起样品架，直至岩心几乎接触到刀片边缘，拉动刀片划过岩心以切去顶部。再次将刀片置于岩心起始位置。

将样品抬升约10微米，重复切片操作，以获得至少两毫米宽的平整表面。接着，将玉米淀粉溶液涂抹于切割表面，并用一块布去除岩心顶部多余的溶液。将水溶性胶带的一端置于岩心起始位置，胶带与岩心重叠约一厘米，且岩心的起始端朝向切片机刀片。

用手指将胶带在岩心表面轻轻按压，使其粘附于表面。然后，使用胶带的重叠部分将样品在切片机中向上提升15至20微米，并将切片刀置于岩心边缘。操作完成后，在固定胶带末端的同时进行切片。

取一片附着在胶带上的薄切片，将切面朝下放置在先前准备好的载玻片的水线上。大约10秒后，用镊子小心地从切片上移除胶带，同时确保切片仍保留在载玻片上。使用无绳电钻进行取芯时，由于在钻孔第一阶段施加在切削刃上的压力，所有芯样均未发生变形。

若钻取的样本核心表面不光滑，或出现划痕和裂纹，则表明需要修磨切割刃。该方案节省了实验时间，并提高了显微切片的质量。即使使用无线电钻，也应定期修磨取样器，以确保获得高质量的样本核心。

在取芯过程中降低机械应力可减少芯样产生微裂纹的风险。因此，制备显微切片所需的实验室工作量被降至最低。能够对整根增量取芯样本制备显微切片，有助于简化木材解剖学分析中的时间序列分析。