不同生境下伊犁绢蒿构件生物量特征的研究

以新疆天山北坡荒漠草地典型植物伊犁绢蒿为研究对象,利用多因素相关性分析,从构件水平对不同生境条件下伊犁绢蒿地上与地下生物量构件结构、地上与地下生物量生长规律进行研究,揭示气象因素、土壤因素与地上生物量和地下生物量的关系.结果表明:随着生境中水分和热量条件的改善,伊犁绢蒿构件生物量特征在察布查尔县和奇台县之间存在极显著差异(P＜0.01);地上生物量主要受年均积温、年均降水量、土壤速效养分的正向影响,土壤总盐与地上生物量呈负相关,而地下生物量受年均积温影响较大;不同生境下构件组分对地上和地下生物量的分配率相似,地上都是茎＞花＞叶,地下都是主根＞侧根＞须根;地上和地下生物量随着茎干重和主根干重的增加而增加,其生物量与茎干重和主根干重有相同的物质生产和积累规律.     

不同株高野生无芒雀麦表型特征及生物量分配研究

株高的分化是植物对环境长期适应性的结果,通过研究植物表型及生物量分配对株高大小的响应规律有助于了解种质资源多样性。该研究以野生无芒雀麦(Bromus inermis)为研究材料,通过方差分析、变异系数及线性回归模型等分析方法对小株、中株、大株3种株高无芒雀麦的8个表型性状指标以及各构件生物量进行测定分析,以探讨株高差异对表型及生物量分配的影响。结果表明：(1)随着株高的增加分蘖数减少46.7%,而茎粗、茎节数、穗长以及小穗长均不同程度增加,且表型性状中分蘖数变异程度最大(106.32%)。(2)各构件生物量变异程度与株高之间无显著关系,但小株将更多生物量投入到叶和地下器官中,中株和大株则投入到穗和茎器官中;地上、地下生物量之间呈线性增长关系。(3)除小穗宽及根长外,其他表型性状、穗生物量及地上生物量存在显著的大小依赖效应(P＜0.05)。     

自然干旱梯度下的酸枣表型变异

表型变异是植物应对环境变化的一种策略。酸枣植物从中国东部沿海到内陆腹地均有分布,其表型性状的变异可能解释其对自然干旱梯度的适应机制。为验证这一假说,以烟台、石家庄、银川、吐鲁番4个自然干旱梯度生境中生长的酸枣三年生植株的12个表型性状为调查研究对象,采用变异系数和巢式方差分析对酸枣的表型变异进行分析。结果表明:(1)从烟台到银川,叶面积、叶长、叶周长和叶柄长总体呈减小的趋势,而比叶面积呈增大的趋势;(2)随着干旱程度的增强,二次枝的长度、二次枝的基部粗、二次枝的枣吊数、茎比密度和茎水分含量均呈减小趋势,并且种子重和种子短轴长也均呈减小的趋势;(3)对沿干旱梯度分布的4个酸枣种群而言,叶性状的平均变异系数(33.70%)枝性状的平均变异系数(32.41%)种子性状的平均变异系数(9.07%),并且酸枣性状间存在很强的协变。结果表明酸枣的地上部分形态性状沿干旱梯度表现出很强的变异,推测在未来的气候变化下,酸枣将通过这种表型变异的有效组合来适应环境变化。     

内蒙古草原生物量和地下生产力空间格局及其关键影响因子

基于33个样地获取的地上、地下生物量和地下生产力实测数据,结合气候、土壤、空间因子和多样性等多个指标,利用置换检验、回归分析和分类回归树等统计方法,探究了内蒙古草原的地下生产力、生物量和地下/地上生物量比沿环境梯度变化的空间格局及导致形成该格局的关键影响因子。结果表明:由西南向东北方向,地下生产力、地上生物量和地下生物量均呈显著上升趋势,地下/地上生物量比则无任何显著趋势;地下生产力、地上生物量、地下生物量和地下/地上生物量比的分类回归树模型解释率分别为58.3%、53.3%、78.8%和53.8%。模型显示:地下生产力与土壤容重和Pielou均匀度指数关系最为密切,地上生物量则主要受最暖月最高温控制,而地下生物量变异则分别与年均降水量、p H值和土壤含水量等因子有关,地下/地上生物量比与海拔有一定关系;分别以地下生产力、地上生物量、地下生物量和地下/地上生物量比对应分类回归树模型所甄别出的关键因子建立广义可加模型,所有模型的偏差解释率均在50%以上,表明广义可加模型代表了因变量的大部分变异。地下生产力与土壤容重呈分段函数关系,地上生物量与最暖季最高温显示出非线性关系,地下生物量则与年均降水量整体呈正相关关系,地下/地上生物量比与海拔表现出密切但复杂的关系,且受左右两端极值点影响较大。本研究不仅能为较大尺度上生物量、生产力空间格局研究提供了案例支持,同时对于草地生态系统生产力的深入研究、碳循环的长期监测和天然草场的合理利用与管理等均有重要意义。     

水分和养分添加对羊草功能性状和地上生物量的影响

研究水分和养分添加对植物功能性状的影响, 对于揭示植物对环境变化的响应和适应规律至关重要。该文采用盆栽试验的方法, 进行不同水平水分处理(增水50%, 减水50%, 以498 mm降水量作为对照)和养分添加(无养分添加, 单施氮肥, 单施磷肥, 氮磷共施), 研究羊草(Leymus chinensis)的10种功能性状和地上生物量对水分和养分添加的响应。得出以下结论: (1)双因素方差分析结果表明, 水分主效应对羊草株高、分蘖数、茎生物量、叶生物量、叶面积、叶质量、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率存在显著影响; 养分主效应对羊草分蘖数、茎生物量、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率存在显著影响; 水分和养分的交互作用对羊草分蘖数、茎生物量、蒸腾速率、水分利用效率存在显著影响。(2)各功能性状对降水量的响应在不同养分添加水平是不同的, 分蘖数和叶面积在单施氮肥和氮磷共施条件下随降水量增加而增加, 而在无养分添加和单施磷肥条件下无显著变化; 茎生物量在无养分添加、单施氮肥和单施磷肥条件下随降水量增加而增加, 而在氮磷共施条件下无增加趋势; 比叶面积在单施氮肥条件下增水处理显著低于对照组, 而在其他养分添加条件下无明显变化。(3)短期氮磷处理显著影响羊草叶片光合生理性状, 而对叶形态性状影响不显著。(4)羊草地上生物量随降水量的增加呈现上升趋势, 并且在单施氮肥条件下, 增水处理使地上生物量达到最高, 为522.55 g·m ^-2。总之, 羊草的功能性状对降水量增加表现出明显的响应, 响应格局在不同养分条件下不同, 反映了其对水肥环境变化的适应。     

枫香树种群种子与果实表型性状变异分析

为了明确我国枫香树(Liquidambar formosana)种子与果实表型变异程度和变异规律, 采用方差分析、相关分析和回归分析等方法对36个天然种群枫香树的10个种子与果实的表型性状在种群间和种群内表型变异和地理变异模式进行探讨。研究结果表明, 枫香树平均表型分化系数为57.55%, 种群间的变异是其表型变异的主要来源; 种子和果实表型性状的变异丰富, 变异幅度为10.05%-24.31%, 平均变异系数为15.83%; 不同种群间变异差别明显, 安福种群平均变异系数最大(16.73%), 建阳种群平均变异系数最小(11.48%)。枫香树多数种子与果实表型性状在地理变化上是随机的, 地理相近种群在表型上没有显著相关性。地理气候因子中1月平均气温、海拔和纬度对种子与果实性状起主要的影响。种子与果实性状与海拔相关分析表明, 枫香树种子长宽比随海拔的升高而减小, 种子长宽比可以推测种群所在的海拔高度。探讨枫香树种群表型多样性, 可为野生优异种质的收集、多目标品种选育等工作提供依据。     

Phenotypic variations in seed and fruit traits of Liquidambar formosana populations

为了明确我国枫香树(Liquidambar formosana)种子与果实表型变异程度和变异规律, 采用方差分析、相关分析和回归分析等方法对36个天然种群枫香树的10个种子与果实的表型性状在种群间和种群内表型变异和地理变异模式进行探讨。研究结果表明, 枫香树平均表型分化系数为57.55%, 种群间的变异是其表型变异的主要来源; 种子和果实表型性状的变异丰富, 变异幅度为10.05%-24.31%, 平均变异系数为15.83%; 不同种群间变异差别明显, 安福种群平均变异系数最大(16.73%), 建阳种群平均变异系数最小(11.48%)。枫香树多数种子与果实表型性状在地理变化上是随机的, 地理相近种群在表型上没有显著相关性。地理气候因子中1月平均气温、海拔和纬度对种子与果实性状起主要的影响。种子与果实性状与海拔相关分析表明, 枫香树种子长宽比随海拔的升高而减小, 种子长宽比可以推测种群所在的海拔高度。探讨枫香树种群表型多样性, 可为野生优异种质的收集、多目标品种选育等工作提供依据。     

葎草种群自疏过程中幼苗构件性状及生物量分配变化

以雌雄异株攀援草本植物葎草为材料,通过每10 d测量1次,连续6次,测定幼苗期葎草种群的密度和高度、个体构件性状和生物量分配等参数,分析种群自疏过程中种群密度与个体构件性状及生物量分配的关系,研究葎草种群的自疏规律。结果表明:幼苗期葎草种群存在显著的自疏现象,种群密度60 d内下降了71%;幼苗期葎草由直立生长向横向生长时,种群密度和株高显著降低;自疏过程中存留植株的茎性状有显著变化,变化大小为节间长主茎长茎直径,节间长增加,叶性状变化大小为叶面积叶柄长叶厚叶宽叶长总叶数保留叶片数,根性状变化大小为总根长根体积根数根长最大根长;自疏过程中存留植株的构件生物量、单株生物量显著增加,而单位面积累积生物量呈阶段性下降;留存植株的地上生物量分配比相对稳定(P0.05),根茎比和叶茎比有极显著变化(P0.01);叶、茎、叶柄生物量与根生物量和地上生物量之间均呈极显著的异速关系(P0.01),茎随地上生物量增长呈等速生长,而叶、叶柄和根随地上生物量增长呈异速生长,地上生物量与叶、茎、叶柄及根生物量极显著相关(P0.01);茎生物量与密度的异速关系遵循最终产量恒定法则,叶、叶柄和根生物量并不满足-3/2或-4/3或-1自疏法则;地上和单株总生物量与密度极显著相关(P0.01),存留单株的地上生物量和总生物量与密度的异速关系遵循最终产量恒定法则。     

Response of plant biomass to nitrogen addition and precipitation increasing under different climate conditions and time scales in grassland

生产力是草地生态系统重要的服务功能, 而生物量作为生态系统生产力的主要组成部分, 往往同时受到氮和水分两个因素的限制。在全球变化背景下, 研究草地生态系统生物量对氮沉降增加和降水变化的响应具有重要意义, 但现有研究缺乏对其在大区域空间尺度以及长时间尺度上响应的综合评估和量化。本研究搜集了1990-2017年间发表论文的有关模拟氮沉降及降水变化研究的相关数据, 进行整合分析, 探讨草地生态系统生物量对氮沉降和降水量两个因素的变化在空间和时间尺度上的响应。结果表明: (1)氮添加、增雨处理以及同时增氮增雨处理都能够显著地提高草地生态系统的地上生物量(37%, 41%, 104%)、总生物量(32%, 23%, 60%)和地上地下生物量比(29%, 25%, 46%)。单独增雨显著提高地下生物量(10%), 单独施氮对地下生物量影响不显著, 但同时增雨则能显著提高地下生物量(43%); (2)氮添加和增雨处理对草地生态系统生物量的影响存在明显的空间变异。在温暖性气候区和海洋性气候区的草地生态系统中, 氮添加对地上、总生物量及地上地下生物量比的促进作用更强, 而在寒冷性气候区和温带大陆性气候区的草地生态系统中, 则增雨处理对地下、总生物量的促进作用更强; (3)草地生态系统生物量对氮添加和增雨处理的响应也存在时间格局上的变化, 地下生物量随着氮添加年限的增加有降低的趋势, 地上、总生物量及地上地下生物量比则有增加的趋势。增雨年限的增加对总生物量没有明显的影响, 但持续促进地上生物量和地下生物量, 增加地上地下生物量比, 可见长期增氮、长期增雨对地上生物量的促进作用更明显。     

天山北坡野生无芒雀麦的表型性状

为揭示新疆野生无芒雀麦的表型变异规律,采用变异系数、相关性、主成分分析等方法对采自天山北坡5个典型地区450株无芒雀麦的13个表型性状指标进行分析。结果表明:(1)天山北坡野生无芒雀麦存在变异,但变异系数较小,仅为0.294。(2)地区间无芒雀麦表型性状变异水平大于地区内变异水平,且天山北坡中段的变异程度与东段、西段相比差异较大;中段的变异程度随海拔的升高而增大,东段和西段则相反。(3) 13个性状指标在地区间变异范围广,最大的为分蘖数;性状指标与经度、纬度呈正相关,年均温度、年均降水量仅与穗长、根长等性状呈显著相关。(4)地区间表型性状的差异主要来源于生殖枝高度、穗长、叶长、叶宽等。(5)天山北坡中段的无芒雀麦株型较大,且大株型主要来自低海拔。综上所述,天山北坡中段气候更适宜野生无芒雀麦的生长,且低海拔的无芒雀麦生长情况优于其他两个海拔。     

Patterns of Cross-Continental Variation in Tree Seed Mass in the Canadian Boreal Forest

Seed mass is an adaptive trait affecting species distribution, population dynamics and community structure. In widely distributed species, variation in seed mass may reflect both genetic adaptation to local environments and adaptive phenotypic plasticity. Acknowledging the difficulty in separating these two aspects, we examined the causal relationships determining seed mass variation to better understand adaptability and/or plasticity of selected tree species to spatial/climatic variation. A total of 504, 481 and 454 seed collections of black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P.), white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) and jack pine (Pinus banksiana Lamb) across the Canadian Boreal Forest, respectively, were selected. Correlation analyses were used to determine how seed mass vary with latitude, longitude, and altitude. Structural Equation Modeling was used to examine how geographic and climatic variables influence seed mass. Climatic factors explained a large portion of the variation in seed mass (34, 14 and 29%, for black spruce, white spruce and jack pine, respectively), indicating species-specific adaptation to long term climate conditions. Higher annual mean temperature and winter precipitation caused greater seed mass in black spruce, but annual precipitation was the controlling factor for white spruce. The combination of factors such as growing season temperature and evapotranspiration, temperature seasonality and annual precipitation together determined seed mass of jack pine. Overall, sites with higher winter temperatures were correlated with larger seeds. Thus, long-term climatic conditions, at least in part, determined spatial variation in seed mass. Black spruce and Jack pine, species with relatively more specific habitat requirements and less plasticity, had more variation in seed mass explained by climate than did the more plastic species white spruce. As traits such as seed mass are related to seedling growth and survival, they potentially influence forest species composition in a changing climate and should be included in future modeling of vegetation shifts.     

青藏高原特有属——固沙草属表型变异及其对环境因子的响应

该研究通过测量固沙草属(Orinus)3个物种(青海固沙草、固沙草和居间固沙草)的40个天然居群145个个体的22个表型性状,依据VIF膨胀系数筛选得到年平均降雨(MAP)等9个气候因子和海拔等因子,并采用冗余分析(db-RDA)考察不同物种、不同居群植物表型多样性与多元地理气候环境的关系,探讨该属植物表型多样性驱动机理。结果显示:(1)基于22个植物表型性状,固沙草属天然居群在组内最小方差(Ward)55时可归为2类,居群间表型性状不存在显著的空间自相关性(P 0.05),植物表型多样性高(Shannon-Wiener index,H:1.045～2.734),17个定量的表型性状变异系数(CV)平均值47.84%,而居群间小穗颜色多样性最低(H:0.170),证明固沙草属植物表型性状具有独特的环境响应模式。(2)巢式方差分析显示,固沙草属植物表型在居群间和居群内均存在丰富的变异(F 10,P0.01),旗叶、颖片和外稃分别是主成分分析中表型总变异的重要组成部分,表型分化系数居群间变异(71.10%)大于居群内(28.90%),固沙草属植物表型变异来源于居群间。(3)冗余分析结果表明,海拔(ALT)和年平均风速(Wind)是决定青海固沙草(O.kokonoricus)和固沙草(O.thoroldii)居群间表型差异性的主要影响因子;极端气候条件[最冷季平均温度(Bio9)和最干季降雨量(Bio14)]对固沙草居群间表型相似性起促进作用,相反干燥度指数(AI)与水气压(Vapr)对其差异性起促进作用;居间固沙草(O.intermedius)居群间表型差异受年均降雨(MAP)、潜在蒸散(PET)和水气压(Vapr)影响。研究认为,固沙草属植物天然居群之间表型变异反映出明显的地理气候变化趋势,这些表型变异是高山植物环境适应性的重要标志。     

光照强度驱动典型阴生植物三七的生理生态响应特征

为探究阴生植物三七(Panax notoginseng)对不同光照强度的生理生态响应特征,研究5种透光率(46.5% LT、21.8% LT、9.70% LT、5.10% LT、2.80% LT)下三七生理、形态和生长等各项指标的变化特征,并对其相关指标进行相关性、可塑性和主成分分析。结果表明:三七在高光(46.5% LT和21.8% LT)和低光(5.10% LT和2.80% LT)条件下各形态特征(株高、茎粗、单株叶面积)、生物量及相对生长速率(RGR)均有所降低;随着光照强度的降低,根生物量比(RMR)、最大净光合速率(P_n-max)、气孔导度(G_s)、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d)都随之下降,而叶面积比(LAR)、比叶面积(SLA)、茎生物量比(SMR)和叶生物量比(LMR)却呈现升高的趋势。这些变化能够减少三七在高光下的光能捕获及消耗,而低光下的光能捕获和消耗则会得到加强。此外,阴生植物三七的形态特征表型可塑性指数均小于0.5,而光合生理(P_n-max、G_s、LCP、R_d)、LAR和根部生物量的表型可塑性指数则大于0.5,其可塑性较强,且P_n-max、G_s、LCP与RGR的相关系数分别高达0.581、0.558、0.574,这些结果表明光照强度驱动三七的响应特征主要为光合生理特性、LAR和根部生物量的变化。研究还发现三七在10%左右的透光率下生长发育较好。而在低光条件下,三七主要采取保守策略进行缓慢的碳获取和碳消耗,高光条件下则主要采取快速碳获取和碳消耗的冒险策略。研究阐明了三七对不同光照环境的响应策略,为三七的优质高效种植提供理论依据。     

唐古特白刺叶功能性状沿气候梯度的变异特征

叶功能性状与植物的生长对策及资源利用效率密切相关,研究叶功能性状沿气候梯度的变异特征能为理解植物对气候变化的响应机制提供一种简便可行的测定指标。以我国西北荒漠地区广泛分布的唐古特白刺（Nitraria tangutorum）为研究对象,对其比叶面积（SLA）、单位质量和单位面积叶氮含量（N_mass、N_area）、单位质量和单位面积叶建成成本（CC_mass、CC_area）进行测定,分析这些叶功能性状及性状相关关系沿气候梯度的变异特征。结果表明,唐古特白刺叶功能性状（CC_area除外）在气候梯度下存在显著差异,其中,温度是决定唐古特白刺SLA变化的主要因子,SLA随着温度的增加而增加;降水和温度对唐古特白刺N_mass、N_area和CC_mass均有显著影响,N_mass和N_area随着降水和温度的增加而降低,而CC_mass呈增加趋势。沿气候梯度,唐古特白刺SLA-N_mass、CC_mass-N_mass和CC_area-N_area的线性正相关关系发生平移,导致在相同SLA、CC_mass和CC_area下,降水和温度较低的地区具有更高的N_mass和N_area。这一结果表明唐古特白刺能通过调节叶功能性状之间的关系来适应气候的变化,并形成性状间的最佳功能组合。     

土壤镉胁迫对田七体内镉分布及富集特性影响

田七(Panax notoginseng)是我国的一种传统珍贵的草本药用植物,其重金属污染问题已经引起广泛关注。为了分析田七不同部位对镉毒害的响应,明确不同浓度镉污染对田七体内镉分布的基本特征以及不同部位的富集特性,以揭示镉胁迫对田七不同部位的影响机制及富集转移特性。该研究在"田七之乡"广西靖西市田七园以3年生田七为材料,土培条件下以不施镉处理为空白对照,设置6个镉浓度(5、10、20、30、40、50 mg·kg~(-1))梯度,研究了在不同浓度镉胁迫下田七不同部位镉积累特征以及转移特性。结果表明:在不同器官(叶、茎、剪口、须根、主根)随着镉浓度的增加各器官镉的积累量均显著(P0.05)增加,呈现出正相关关系。田七不同部位镉含量的分布特征表现:空白对照下田七各器官镉累积分布表现为须根剪口主根茎叶;当镉浓度为5、10、20、30、40、50 mg·kg~(-1)时,田七镉分布表现为剪口主根须根茎叶;地下部的镉含量显著高于地上部的镉含量;随着镉浓度的增加,无论地下部生物富集系数还是地上部生物富集系数均表现为逐渐降低的趋势。     

芦芽山阳坡不同海拔华北落叶松径向生长对气候变化的响应

为研究树木生长对气候变化的响应状况,选取芦芽山阳坡的3个海拔高度建立了华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)的树轮宽度年表。年表的统计参数表明,3条年表均为研究气候信息的可靠资料。结果表明,芦芽山阳坡华北落叶松的径向生长和生长与气候的关系均具有海拔差异,中海拔(2440 m)和高海拔(2540 m)的华北落叶松具有相似年际生长变化,而二者均与低海拔(2330 m)华北落叶松的年际生长不同。低海拔华北落叶松的生长与4月平均气温和上一年11月降水量显著负相关,而中海拔和高海拔的生长均与上一年10月平均气温和6月降水量显著负相关。通过年表与气候因子之间的滑动相关分析发现,3个海拔高度华北落叶松生长与气候因子的关系均不稳定,生长与气温条件之间的显著相关关系是随着气温升高而出现的。气温的升高引起了华北落叶松生长与气温因子关系的海拔差异,以及径向生长的海拔差异。这一结果对于气候变化对植被垂直梯度影响的研究具有一定参考价值。     

二年生三七农艺和质量性状对环境光强的响应特征

为探究光照强度对二年生三七(Panax notoginseng)农艺性状和质量性状的影响,采用人工遮荫的方法,对三七植株的农艺性状、解剖结构、生物量和皂苷含量进行研究。结果表明,三七生物量积累以透光率为13.5%时最大;三七总皂苷含量在透光率9.2%时最高,透光率为13.5%时单株皂苷含量较大。当透光率降低,三七的叶片和茎部生物量增加;透光率增加时,三七通过增加叶片上表皮厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度和叶片厚度来减少光捕获。因此,在透光率为9.2%~13.5%时对三七的生长、生物量及皂苷的积累有促进作用。     

长白山原始林红松径向生长及林分碳汇潜力

长白山地处温带针阔混交林的中心地带,其植物生长对气候变化反映较为敏感。运用树木年代学的基本原理与方法,以该区保存完好的地带性顶级群落阔叶红松林为研究对象,探讨了红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候变化的响应,以期揭示全球气候变化对阔叶红松林及红松树木生长的影响。以长白山自然保护区北坡为研究地点,建立红松树轮年表,计算年均生物量生长量,与逐月各气候因子进行相关和响应函数分析,以期揭示红松径向生长与气候变化的关系。同时利用多元逐步回归分析方法分别建立了红松树轮指数、年均生物量生长量与主要气候因子的模拟回归方程。主要结论如下:(1)长白山红松年表特征分析表明其生长对气候变化敏感,适用于进行树轮气候学分析;(2)红松径向生长受当年生长季前期温度影响较大;(3)温度是限制红松径向生长的主要因子,气候变暖将促进红松的径向生长;(4)目前林分单位面积地上生物量为310.88t/hm~2,单位面积林分生物量生长量约为5.077t hm~(-2)a~(-1),即每公顷每年固碳约2.539t,表明该地区老龄阔叶红松林仍具有较强的固碳能力。     

陕西省3种主要树种叶片、凋落物和土壤N、P化学计量特征

以陕西省29个县(市)39个样点的刺槐、辽东栎和油松林为研究对象,分析比较不同树种乔木叶片、凋落物与土壤N、P化学计量特征及其与经纬度、海拔、年均温度和年降水等环境因子间关系的异同以及三者之间可能存在的关系,以期为认识陕西省主要森林树种养分限制状况、制定合理的植被管理和恢复措施提供理论依据。结果表明:3树种叶片N、P含量及比值均为刺槐辽东栎油松,与叶片相比,凋落物中N、P含量变化幅度较小,为刺槐辽东栎油松,N∶P比值为油松辽东栎刺槐。10—20 cm与0—10 cm土层相比,3树种中除辽东栎中P含量差异不显著外,其它指标N、P含量及N∶P比值均显著下降(P0.05)。刺槐、辽东栎和油松叶片N、P含量与土壤N、P含量均没有显著相关性,以刺槐、辽东栎和油松3种植物叶片为总体来说,P含量与土壤P含量显著正相关(P0.05)。叶片N、P含量均大致表现出随着年均温度和年降水的增加而增加,随着经纬度的增加而降低的趋势,这一点在刺槐叶中最为明显。凋落物N含量随着年均温度和年降水的增加而增加,随着纬度和经度的增加而降低;P含量随着年降水和经度的增加而降低;N∶P比值随着年均温度和年降水的增加而增加,随着纬度的增加而降低。研究区内,土壤N、P含量随着纬度、海拔的增加和年均温度、年降水、经度的降低而增加,N∶P比值则呈相反的趋势。3树种土壤N、P含量及N∶P比值中,P含量比N含量受环境影响更大,且0—10 cm和10—20 cm土层N、P含量及N∶P比值与各环境因子的关系基本一致。     

Tree growth variation in the tropical forest: understanding effects of temperature,rainfall and CO2

Tropical forest responses to climatic variability have important consequences for global carbon cycling, but are poorly understood. As empirical, correlative studies cannot disentangle the interactive effects of climatic variables on tree growth, we used a tree growth model (IBTREE) to unravel the climate effects on different physiological pathways and in turn on stem growth variation. We parameterized the model for canopy trees of Toona ciliata (Meliaceae) from a Thai monsoon forest and compared predicted and measured variation from a tree‐ring study over a 30‐year period. We used historical climatic variation of minimum and maximum day temperature, precipitation and carbon dioxide (CO₂) in different combinations to estimate the contribution of each climate factor in explaining the inter‐annual variation in stem growth. Running the model with only variation in maximum temperature and rainfall yielded stem growth patterns that explained almost 70% of the observed inter‐annual variation in stem growth. Our results show that maximum temperature had a strong negative effect on the stem growth by increasing respiration, reducing stomatal conductance and thus mitigating a higher transpiration demand, and – to a lesser extent – by directly reducing photosynthesis. Although stem growth was rather weakly sensitive to rain, stem growth variation responded strongly and positively to rainfall variation owing to the strong inter‐annual fluctuations in rainfall. Minimum temperature and atmospheric CO₂ concentration did not significantly contribute to explaining the inter‐annual variation in stem growth. Our innovative approach – combining a simulation model with historical data on tree‐ring growth and climate – allowed disentangling the effects of strongly correlated climate variables on growth through different physiological pathways. Similar studies on different species and in different forest types are needed to further improve our understanding of the sensitivity of tropical tree growth to climatic variability and change.