伊春地区红松和红皮云杉径向生长对气候变化的响应

树木生长-气候关系对准确评估气候变化对森林生态系统影响、预测森林生产力与植被动态及揭示树木对气候变化的响适应策略至关重要。在全球变暖背景下,升温可能会对树木的生长产生影响,从而改变区域森林生态系统的生产力或碳储量。本研究利用生长-气候响应函数、滑动相关分析等树木年轮学方法,探讨伊春地区阔叶红松林内红松和红皮云杉径向生长的主要限制因子及两者径向生长对快速升温(1980年后)响应的异同。结果表明:1980年前红松径向生长有明显加速的趋势,红皮云杉上升趋势较弱;而1980年后红松径向生长趋势显著下降,红皮云杉则下降不明显。红皮云杉径向生长与上一年9月及当年6月平均气温显著负相关,而红松径向生长与上一年12月及当年1月、4月和6月最低气温显著正相关。1980年快速升温后,高温对两树种生长的抑制作用增强,尤其是红松。生长季末(9月)降水对红松和红皮云杉的限制作用由升温前的负相关转变为升温后的显著正相关。温度是限制红松和红皮云杉径向生长的主要气候因子,降水影响相对较弱;其中红松径向生长对气候变化的响应比红皮云杉更敏感。快速升温后,红松和红皮云杉生长-气候关系的变化可能与升温导致的暖干旱化有关。若气候变暖持续或加剧,二者径向生长的气候限制因子也将由温度转变为水分;红松和红皮云杉会出现生长衰退,尤其是红松。     

东北次生林主要树种比叶面积对光照强度的响应

通过测定不同光照条件下（15％透光、30％透光、60％透光、全光）东北次生林主要树种（红松、红皮云杉、胡桃楸、水曲柳和黄波罗）的比叶面积,探讨了不同树种对光照变化的响应与适应。结果表明:不同树种比叶面积存在明显的差异,尤其是常绿针叶树种与落叶树种之间差异显著（P<0.001）,指示不同功能型树种存在不同的生存策略;随着光照强度降低,所有树种比叶面积呈现增加的趋势,尤其是弱光照（15％）和低光照（30％）相对于全光和中光照（60％）差异显著（P<0.05）;不同树种比叶面积随光照强度的变化幅度明显不同,且变化最显著的光照区域也有所不同;不同年龄红松比叶面积的变化趋势一致,但变幅不同,4年生幼苗对光照响应则更为明显。本研究结果表明,所有树种均能通过改变叶形态来适应光照条件的变化,在低光条件下通过增加单位质量叶面积,提高叶片光捕获能力;但各树种对光照强度变化的不同响应则表明树种之间不同的光适应机制,这对森林生态系统内部树种的共生具有重要意义;年龄较小的幼苗对光照的强响应指示其在植物更新过程中叶片水平上生理生态学机理研究中的重要性。     

遮光对桃幼树形态及一些生理指标的影响

对不同遮光条件下,桃（Prunus persica L.）不同品种（‘朝晖’、‘早露蟠桃’和‘南方早红’）1年生幼树的形态和生理反应进行了研究。结果表明,在中度遮光条件下,品种‘朝晖’和‘南方早红’的叶面积增大;在重度遮光条件下,3个供试品种的新梢直径、新梢长度、叶面积、比叶鲜重和比叶干重均减小,且不同品种的变化幅度不同。以干物质增加量为耐弱光能力的判定指标,可以看出品种‘朝晖’较耐弱光,‘南方早红’耐弱光能力差。遮光能引起3个品种可溶性糖含量的下降。叶绿素a／b值的变化可用于判定桃品种的耐弱光能力。     

长白山云冷杉林优势树种的竞争

优势种是植物群落各层次中占优势的植物种,混交林优势树种竞争关系的研究对合理经营混交林具有重要意义.本研究在吉林省汪清县金沟岭林场内,选择立地条件一致的云冷杉天然林,设置大小100 m×100 m样地.首先,用优势度分析法确定群落优势树种;其次,以优势树种为对象木,采用可描述单株林木侧方上方、种内种间竞争强度的林木竞争指数分析优势树种的竞争关系.结果表明: 该云冷杉天然林有3个优势树种:臭冷杉、红皮云杉、红松.样地中,小径级林木较多,群落林木趋于小龄化,3个优势树种的竞争树种主要有臭冷杉、红皮云杉、红松、枫桦、紫椴、青楷槭和白桦.3个优势树种受到的竞争最激烈的是臭冷杉(1412.48),其次是红皮云杉(439.17)、红松(245.28),都主要承受侧方挤占,臭冷杉、红皮云杉、红松的侧方挤占分别占各优势树种竞争强度的64.9%、65.2%、66.0%;3个优势树种侧方上方平均竞争强度大致随个体胸径的增大而减少,小径级林木的侧方上方平均竞争强度几乎相等,对象木径级越大,所承受的侧方挤占比例越大,大径级林木几乎不承受上方遮盖;3个优势树种的侧方上方竞争主要来源于臭冷杉、红皮云杉、红松、紫椴、枫桦、青楷槭和白桦.3个优势树种种间竞争均比种内竞争激烈,臭冷杉、红皮云杉、红松的种间竞争分别占各优势树种竞争强度的58.4%、87.1%、83.7%,且竞争强度大致随个体胸径的增大而减少.     

四种亚高山针叶林树种的表型可塑性对不同光照强度的响应

以青藏高原东缘亚高山针叶林群落演替后期种岷江冷杉、演替中后期种粗枝云杉和青榨槭、及先锋树种红桦为材料,研究了不同光强下生长的4种树苗生长、生物量分配、叶片形态和光合特性,探讨植物幼苗的形态和生理特征的表型可塑性与光适应的关系。结果表明：（1）弱光环境中生长的4种植物的基茎、相对生长速率、叶片厚度、根重比、最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率较低,而比叶面积、地上／地下生物量、茎长／茎重、叶重比和茎重比较高。（2）大部分光环境下岷江冷杉幼苗的最大净光合速率和暗呼吸速率低于粗枝云杉,青榨槭幼苗的最大净光合速率和暗呼吸速率略低于红桦。（3）高光强下生长的粗枝云杉和红桦幼苗的相对生长速率分别大于岷江冷杉和青榨槭,但在低光强下则与之相反。（4）粗枝云杉和红桦幼苗的11种可塑性指数平均值则分别大于岷江冷杉和青榨槭。岷江冷杉适应弱光环境的能力略强于粗枝云杉和红桦,但适应强光的能力较差。生理适应的可塑性指数大于形态适应的可塑性指数,表明前者在4种植物幼苗光适应方面起到了重要的作用。研究结果支持树种的生理生态特性决定了其演替状况和生境选择的假说。     

冠层光谱组成对红松和蒙古栎幼苗生长和光合荧光特性的影响

本研究选择长白山阔叶红松林优势树种红松和蒙古栎幼苗为对象,研究其植株形态、生长和光合荧光特性对5种光谱处理的响应。结果表明: 红松与蒙古栎的形态结构与生长主要受蓝光与紫外B区(UV-B)辐射调控。滤除蓝光后两种幼苗的植株叶面积比和相对生长速率均显著降低,而滤除UV-B辐射显著增加了红松的叶面积比和相对生长速率,分别上升了41.8%和47.7%,降低了蒙古栎的株高、总叶面积和生物量积累。滤除UV-B辐射显著降低了2种幼苗的光合荧光调节能力,红松的下降幅度较低,其非调节性耗散的量子产量(Φ_NO)升高31.6%,反映光合荧光调节能力的Φ_NPQ/Φ_NO值降低37.5%。2个树种幼苗具有明显不同的光谱适应策略,蒙古栎幼苗偏向于利用光谱变化调整自身形态增加光捕获能力,而红松更注重调整光合荧光特征以提高碳同化效率。     

遮阴对黄波罗幼苗的光合特性及光能利用效率的影响

 一直以来黄波罗(Phellodendron amurense)被认为是不耐阴树种, 然而引入美国纽约后, 发现它具有一定的耐阴性, 在全光和林下均能更新, 在纽约已经成为生物入侵种。为了探讨黄波罗的耐阴性问题, 通过设置自然光与遮阴(15%自然光)两种光环境, 观测了三年生黄波罗幼苗(遮阴1 a后)光合生理参数、光能利用效率、叶绿素和比叶重的变化。结果表明, 与自然光处理相比, 遮阴处理的黄波罗幼苗最大光合速率、表观量子效率和暗呼吸速率略有下降, 但差异不显著(p>0.05), 光补偿点下降显著(p<0.05); 同时, 单位面积叶绿素含量无显著差异(p>0.05), 而单位干重叶绿素含量显著升高, 比叶重显著下降, 叶面积显著增大(p<0.05)。上述结果说明: 遮阴的黄波罗幼苗通过降低光补偿点和暗呼吸速率利用环境中的弱光, 同时通过减小比叶重、增大叶面积和提高叶绿素b相对含量来增强对光的捕获, 使其在弱光时的光能利用效率提高。由此推断, 黄波罗幼苗能适应一定程度的遮阴。     

不同光环境下紫椴幼树树冠结构的可塑性响应

从冠形、侧枝和叶片在树冠中的空间分布角度对天然更新紫椴幼树的树冠结构进行了论述,认为紫椴幼树树冠对光照条件的变化有显著的可塑性响应,强光通过抑制主干的生长促进子侧枝的分化,庇荫则通过抑制级侧枝的生长促进了侧枝的再分枝,随着光照水平的降低,紫椴幼树的数量叶片密度显著降低,且叶片逐渐集中于冠上层。林冠下的紫椴幼树通过这种侧枝和叶片的分布格局,在形态上提高其对光的截获能力,在适度庇荫环境中,紫椴幼树垂直生长采取演替先锋种的“避荫”对策,侧枝生长采取中等耐荫种的“掠光”对策;在弱光环境中,紫椴幼树则采取典型的忍耐适应行为,这 树冠结构的变化是提高紫椴幼树对光的截获能力的一种有益适应。     

长叶红沙劈裂生长的形态发生及其内源激素含量变化

 研究荒漠旱生小灌木长叶红沙（Reaumuria trigyna）劈裂生长过程的形态发生及其内源激素含量的变化。结果表明：1)劈裂发生部位形成层活 动不均匀,次生木质部的导管口径缩小, 数量减少,木纤维含量增多,由此向内形成缢缩,之后缢缩部位前端的细胞不断解体,使得缢缩不断加 深,相邻的两个缢缩部位通常要延伸到劈裂发生部位的中心位置连接在一起,整个维管束裂成多个单独的维管束,并相互分离。劈裂发生部位木 质部中有异常的类似形成层的结构,木质部被几层扁平的细胞环分割成数轮,推测其与劈裂生长的发生密切相关。2)内源激素在长叶红沙不同 部位含量不同,尤其在刚刚开始劈裂的过渡植株的劈裂发生部位IAA和ZR的积累量比根部大,可能共同调节这个部位细胞的生长和分裂,促进劈 裂生长的发生。     

不同耐渍基因型芝麻在厌氧胁迫下根系的生理与结构变化

利用4种耐渍性不同的芝麻基因型,在厌氧胁迫条件下检测了根部无氧呼吸酶活性、内源乙烯含量并调查了根形态和解剖结构,以比较研究旱生植物耐渍性的主要机制。同时设计了田间分期多次淹水试验,观察早期淹水训练对芝麻生长和产量的影响。结果表明：耐渍种质的乙烯释放量在根中增加了6．06倍,茎中1．76倍,不定根数量增加了4．0～5．0倍,在初生根和不定根皮层形成典型的通气组织。非耐渍种质中未检测到乙烯变化,不定根数量增加了0．79～1．8倍,根中无明显的通气组织发生,但是乙醇脱氢酶(ADH)活性可增加4．2～9．3倍,高于耐渍种质。分期淹水试验以四对真叶期和初花期处理产量较高,与对照无显著差异,而终花期一次性淹水产量损失最大。综合分析认为,不定根增生和根皮层通气组织的形成是芝麻耐渍性的重要机制,根中内源乙烯的增加与结构适应变异有关。淹水训练能够有效地改善芝麻品种耐渍能力为结构适应提供了进一步的证据。     

长白山过渡带红松和鱼鳞云杉径向生长对气候因子的响应

利用树轮生态学方法, 研究了长白山阔叶红松林和暗针叶林过渡带优势树种红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)的生长特征及其与气候因子的关系, 以期揭示气候响应关系的种间差异性。结果表明, 红松和鱼鳞云杉年平均径向生长量与生理年龄显著相关, 红松先于鱼鳞云杉达到最大年生长量, 且红松年平均生长速率显著高于鱼鳞云杉(p < 0.001); 红松和鱼鳞云杉对气候的响应存在差异, 红松与7月份的月平均温度和降水显著正相关, 而鱼鳞云杉与5月平均温度显著正相关, 与5月降水显著负相关。响应面分析进一步证实, 红松生长主要与生长季温度和降水相关, 而生长季初期的降水是限制鱼鳞云杉生长的主要原因。全球变暖有利于红松径向生长, 红松种群有向高海拔上升的可能。     

两种热带木质藤本幼苗形态、生长和光合能力对光强和养分的响应

比较了两种不同攀援习性, 卷须缠绕种薄叶羊蹄甲(Bauhinia tenuiflora)和茎缠绕种刺果藤(Byttneria aspera), 木质藤本植物的形态、生长及光合特性对不同光强(4%、35%和全光照)和土壤养分(高和低)的响应。两种藤本植物大部分表型特征主要受光照的影响, 而受土壤养分的影响较小。弱光促进地上部分生长, 弱光下两种植物均具有较大的比叶面积(specific leaf area, SLA)、茎生物量比(stem mass ratio, SMR)和平均叶面积比(mean leaf area ratio, LARm)。高光强下, 两种植物的总生物量和投入到地下部分的比重增加, 具有更大的根生物量比(root mass ratio, RMR)、更多的分枝数、更高的光合能力( maximum photosynthetic rate, Pmax)和净同化速率(net assimilation rate, NAR), 综合表现为相对生长速率(relative growth rate, RGR)增加。两种藤本植物的Pmax与叶片含氮量的相关性均未达显著水平, 但刺果藤的Pmax与SLA之间呈显著的正相关, 而薄叶羊蹄甲的Pmax与SLA之间相关性不显著。在相同光照强度和土壤养分条件下, 卷须缠绕种薄叶羊蹄甲的RGR显著高于茎缠绕种刺果藤。薄叶羊蹄甲的RGR与NAR呈显著正相关, 其RGR与SLA、平均叶面积比(LARm)及Pmax之间相关性不显著。刺果藤的RGR与NAR呈显著的正相关, 而与SLA存在显著的负相关。上述结果表明, 与土壤养分相比, 光照强度可能是决定木质藤本分布更为重要的生态因子。卷须缠绕种薄叶羊蹄甲由于具有特化的攀援器官, 在形态上和生理上具有更大的可塑性, 这使得卷须缠绕种木质藤本在与其它植物的竞争中更具优势。     

长白山红松和鱼鳞云杉在分布上限的径向生长对气候变暖的不同响应

用树木年代学方法研究了近50年来气候变化对长白山自然保护区两种广泛分布的重要乔木树种红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)分布上限树木径向生长的影响, 发现红松年轮宽度具有与温度升高相一致的趋势, 而鱼鳞云杉年轮宽度则出现随温度升高而下降的“分离现象”。对水热条件的正响应是分布上限红松年表与温度保持一致的关键: 生长季的温度和降水的增加对上限红松的生长有促进作用, 且二者对树木生长的有利效应有相互促进的现象; 生长季的延长也有利于红松的生长。升温导致的水分胁迫是造成上限分布的鱼鳞云杉年轮宽度与温度变化趋势相反的重要因素: 分布上限的鱼鳞云杉年表与大多数温度指标均呈负相关关系; 随着温度升高, 年表与年降水量尤其是春季降水量的相关性逐渐由负转正; 各月的高温以及生长季中后期的少雨是形成上限鱼鳞云杉窄轮的主要气候因素, 而较低的各月温度以及生长季后期充足的降水则有利于上限鱼鳞云杉的生长; 此外, 生长季长度没有变化也可能是造成鱼鳞云杉年表序列对温度变化敏感性下降的重要因素。     

两种热带木质藤本幼苗形态、生长和光合能力对光强和养分的响应

比较了两种不同攀援习性,卷须缠绕种薄叶羊蹄甲（Bauhinia tenuiflora）和茎缠绕种刺果藤（Byttneria aspera）,木质藤本植物的形态、生长及光合特性对不同光强（4％、35％和全光照）和土壤养分（高和低）的响应。两种藤本植物大部分表型特征主要受光照的影响,而受土壤养分的影响较小。弱光促进地上部分生长,弱光下两种植物均具有较大的比叶面积（specific leaf area,SLA）、茎生物量比（stem mass ratio,SMR）和平均叶面积比（mean leaf area ratio,LARm）。高光强下,两种植物的总生物量和投入到地下部分的比重增加,具有更大的根生物量比（root mass ratio,RMR）、更多的分枝数、更高的光合能力（maximum photosynthetic rate,Pmax）和净同化速率（net assimilation rate,NAR）,综合表现为相对生长速率（relative growth rate,RGR）增加。两种藤本植物的Pmax与叶片含氮量的相关性均未达显著水平,但刺果藤的Pmax与SU志间呈显著的正相关,而薄叶羊蹄甲的Pmax与SLA之间相关性不显著。在相同光照强度和土壤养分条件下,卷须缠绕种薄叶羊蹄甲的RGR显著高于茎缠绕种刺果藤。薄叶羊蹄甲的RGR与NAR呈显著正相关,其RGR与SLA、平均叶面积比（EARm）及Pmax之间相关性不显著。刺果藤的RGR与NAR呈显著的正相关,而与SLA存在显著的负相关。上述结果表明,与土壤养分相比,光照强度可能是决定木质藤本分布更为重要的生态因子。卷须缠绕种薄叶羊蹄甲由于具有特化的攀援器官,在形态上和生理上具有更大的可塑性,这使得卷须缠绕种木质藤本在与其它植物的竞争中更具优势。     

长白山暗针叶林苔藓植物对三种针叶树种子萌发及幼苗生长的影响

研究了长白山暗针叶林两种主要地面苔藓植物——塔藓和拟垂枝藓对红松、红皮云杉和落叶松种子萌发及幼苗生长的影响.结果表明,在一定浓度下,塔藓浸提液抑制红松发芽,拟垂枝藓浸提液促进红松发芽;苔藓浸提液对红皮云杉和落叶松的发芽率没有显著影响,但不同程度地加快了种子日萌发高峰的出现.用苔藓植物体直接培养红皮云杉和落叶松种子,发现活植物体量大时对发芽率没有显著影响,但延迟了红皮云杉种子萌发高峰的出现,加速了落叶松种子萌发高峰的出现;杀青后的苔藓植物体则明显地抑制种子发芽.通过幼苗培养实验,发现苔藓植物浸提液抑制红皮云杉和红松幼苗生长,但促进了落叶松幼苗的生长;不同处理的苔藓植物体对幼苗生长的影响差异较大,活植物体量大时,两种苔藓均促进了红皮云杉和落叶松幼苗生长,而杀青后植物体则明显地抑制幼苗生长.     

营养和光照对不同生态幅风毛菊属植物幼苗形态可塑性的影响

以青藏高原东部4种不同生态幅的风毛菊属植物为试验对象,研究了不同营养和光照条件对风毛菊幼苗相对生长率、根冠比和比叶面积的可塑性影响.结果表明: 营养和光照条件对4个物种幼苗的3个形态特征变化呈现显著影响并存在一定的交互作用.这些形态特征的可塑性及其对营养和光照变化的响应模式存在一定的种间差异.物种与营养、光照的交互作用对风毛菊属幼苗的根冠比和比叶面积(P<0.001)存在一定的显著影响.4种植物幼苗的平均形态表型可塑性指数的大小与其生态分布相关,风毛菊幼苗的平均表型可塑性指数最大(0.71),是分布生境最多的一个物种.风毛菊属植物形态可塑性与其分布生态幅呈一定正相关关系.     

红松上的散斑壳

根据子囊果在寄主组织中的位置、生态学特性和松针上线纹有无等特点,将中国东北红松(Pinns koraiensis Sieb et Zucc.)上的散斑壳(Lophodermium Chev.)鉴定为5个种,其中2个新种:寄生散斑壳(Lophodermium parasiticum B. Z.He et Yang),大散斑壳(L.maximumB.Z.He et Yang);3个为我国新记录种:光亮散斑壳(L.nitens Darker)、偃松散斑壳(L.pini-pumilae Sawada)和乔松散斑壳(L.pini-excelsae Abmad)。引起红松落针病的病原菌主要是大散斑壳,其次是寄生散斑壳。     

长白山云冷杉林幼苗幼树空间分布格局及其更新特征

长白山云冷杉针阔混交林是我国东北主要的森林类型之一,其乔木树种幼苗幼树的结构和动态决定着未来林分的结构和生长动态。在长白山地区设置一块具有代表性的云冷杉针阔混交林幼苗幼树更新样地,统计分析幼苗幼树更新特征,绘制地径结构图、树高结构图及其空间分布图。运用点格局分析中的单变量O-ring统计方法,分析更新树种的空间分布格局;用双变量O-ring统计方法,分析更新树种种间的空间关联性。研究结果表明:(1)更新树种组成有冷杉(Abies nephrolepis)、色木槭(Acer mono)、紫椴(Tilia amurensis)、红皮云杉(Picea koraiensis)、红松(Pinus koraiensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、春榆(Ulmus japonica)7种,其中以冷杉、色木槭为主,更新幼苗幼树的地径近似呈倒J型分布,树高结构近似呈双峰分布;(2)所有更新树种、冷杉、色木槭在小尺度1—10 m的范围内呈聚集分布,随着尺度增加,聚集程度减弱,逐渐趋于均匀分布和随机分布,紫椴、云杉和红松在空间所有尺度上以随机分布为主;(3)更新树种之间的空间关联性在小尺度范围上正关联性比较多,较大尺度范围上负关联性比较多,随着尺度增加,空间关联性减弱。     

高CO2浓度对温带三种针叶树光合光响应特性的影响

将长白山地区阔叶红松林中主要针叶树种红松、红皮云杉和长白落叶松的幼苗 ,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO2 浓度为 70 0和 40 0 μmol·mol-1的气室内两个生长季 ,在各自的生长环境条件下 ,利用CI 30 1PS便携式CO2 分析系统测定针叶的光合光响应曲线 .结果表明 ,不同树种及同一树种的不同CO2浓度处理间差异明显 .比较饱和净光合速率、暗呼吸、光补偿点、光饱和点、及光能利用率 (QUE)的变化可见 ,长白落叶松为阳性树种 ,其光合作用对高CO2 浓度的适应能力较好 ,红松树种次之 ,阴性树种红皮云杉光合作用对高CO2 浓度适应能力最差 .并初步探讨了供试树种光合生理特性及其演替状况间的联系