东灵山不同林型五角枫叶性状异速生长关系随发育阶段的变化

分析植物叶片性状种内水平的异速生长关系有助于加深理解生长发育过程中叶片的资源利用模式.分析了东灵山3个主要林型(白桦林、胡桃楸林、辽东栎林)中五角枫成树、幼树、幼苗的叶面积、叶体积、叶含水量与叶干重之间的异速生长关系.结果表明:成树叶面积增长速度小于叶干重的增长速度,幼树、幼苗叶面积与叶干重保持同速增长;成树、幼树叶干重与叶体积保持同速增长,幼苗叶体积的增长速度超过了干重的增长速度;成树叶含水量的增长速度小于叶干重的增长速度,幼树、幼苗两性状间保持等速增长.叶含水量与叶干重的异速生长指数在不同的林型间有显著差异,白桦林叶含水量的增长速度小于叶干重的增长速度,其余两个林型均为等速增长趋势.这些结果揭示了不同发育阶段五角枫资源利用方式的转变.随叶干重的增加,成树将更多的叶生物量投资于同化和支持结构;幼树则保持对光合面积和光合同化结构的稳步投资;而幼苗主要投资于叶面积的增大.叶含水量与叶干重的异速曲线在不同林型间的差异说明叶片代谢活性相较于其他叶性状可塑性更高.     

长白山阔叶红松林主要树种光合作用的光响应曲线

以叶片光合作用观测资料为基础,利用直角双曲线与非直角双曲线两种方法对长白山阔叶红松林的主要建群树种红松(Pinus koraiensis)、紫椴(Tilia amurensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)光合作用的光响应曲线进行了拟合.结果表明,两种方法拟合结果不同,直角双曲线方法简单,但非直角双曲线的拟合结果更符合生理意义.由直角双曲线拟合得出4个树种的初始量子效率α、最大净光合作用速率P_max以及暗呼吸R_d大于非直角双曲线的拟合结果,而光补偿点L_cp随树种不同而有差异.两种方法得出4个树种的α、R_d大小顺序相同,分别是：α为水曲柳＞紫椴＞蒙古栎＞红松;R_d为水曲柳＞蒙古栎＞紫椴＞红松,但由两种方法得出的P_max、L_cp值大小顺序有差异.     

森林光环境对4种乔木幼树光合和光谱反射特性的影响

在林窗、林缘、林下3种自然光环境下,对吉林蛟河阔叶红松林常见树种拧筋槭、白牛槭、色木槭和红松的光合和光谱特性进行对比研究,以期从生理生态角度探讨它们对自然光环境的适应能力和响应机制。结果表明：4种乔木幼树叶片的光饱和点（LSP）和光补偿点（LCP）随着生长环境光强的下降而减小,林下各树种幼树LSP和LCP显著低于林窗内幼树（P<0.05）;除白牛槭外林下其他树种最大净光合效率（P_nmax）均显著小于林窗内幼树（P<0.05）;不同树种幼树表观量子效率（AQY）和暗呼吸速率（R_d）随光环境的变化并没有出现明显的变化规律,各环境间差异较小。除白牛槭外,其他树种幼树叶绿素归一化指数（Chl NDI）随环境光强的减少而增大,林下树种的光化学反射指数（PRI）普遍高于光条件更好环境下树种,说明林下幼树叶片叶绿素含量和光合速率大于其他光环境;各树种植物叶片水分指数（WI）在不同光环境之间存在显著差异,环境光强越大植物叶片WI越小,植物叶片水分浓度越小。林缘下3种槭属幼树结构不敏感植被光谱指数（SIPI）显著小于其他光环境（P<0.05）,说明林缘下幼树受到相对较小的环境胁迫。林窗内,红松具有最高的LCP、LSP、P_nmax、R_d和PRI,说明红松具有较高的光合潜力,更加适应高光生长环境,3种槭属中,白牛槭拥有最高的Chl NDI和PRI值,表现出较好的适应性,说明红松和白牛槭能在林窗环境内较好更新并逐步占据林冠层。     

长柄双花木叶性状异速生长关系随发育阶段和海拔梯度的变化

长柄双花木(Disanthus cercidifolius var. longipes)是一种仅分布于我国东南地区的珍稀濒危植物。为研究该物种叶性状异速生长关系和叶片资源利用策略及其随发育阶段和海拔梯度的变化规律,该文以分布于江西省不同海拔梯度的长柄双花木群落为研究对象,调查分析了群落中不同发育阶段长柄双花木植株的叶片面积、叶片体积以及叶片含水量与叶片干重之间的异速关系。结果表明:不同发育阶段植株之间叶性状异速生长关系有着显著差异。成树叶片面积的增长速度低于或等于叶片干重的增长速度,幼树、幼苗叶片面积的增长速度低于叶片干重的增长速度; 成树叶片体积与叶片干重呈等速增长,幼树、幼苗叶片体积的增长速度高于叶干重的增长速度; 成树叶片含水量的增长速度低于叶干重的增长速度,幼树、幼苗两性状间保持等速增长。海拔梯度对长柄双花木叶性状异速生长关系也有影响,植株叶体积和叶含水量与叶干重的异速生长指数在不同海拔间有显著性差异。在低海拔区域,叶体积与叶干重呈等速增长,叶含水量的增长速度低于叶片干重的增长速度。在高海拔区域,叶体积的生长速度低于叶干重的生长速度,叶含水量和叶片干重呈等速增长。这说明长柄双花木叶片资源投资策略随着发育阶段和海拔梯度的不同发生变化。成树主要将叶生物量投资于光捕获面积和同化结构,幼树和幼苗则主要投资于维管组织的建设。由于海拔升高会引起风力增大、光强增强和土壤理化性质改变,长柄双花木在中低海拔倾向于增大叶体积以抢占资源,在高海拔倾向于加强机械组织和维管组织的建设来抵抗外界因子干扰。     

辽东天然次生林中五种阔叶树生理特征比较研究

对辽宁东部山区天然次生林中 5种主要阔叶树幼树 (2年生 ) ,进行人工控制光照强度模拟试验 ,研究其主要生理特性。结果表明 ,5种阔叶树在极弱光照条件下 (透光 10 % )光合作用弱 ,最大净光合速率在 4～ 6 μmolCO2 ·m-2 ·s-1,不同树种间差异不大 ;随着光环境的改变 ,光合作用加强 ,树种间差异较大 ,紫椴、水曲柳、花曲柳光合速率提高缓慢 ,黄菠萝、蒙古栎光合速率提高迅速 ;紫椴、水曲柳、花曲柳的光补偿点、暗呼吸速率均较低 ,能利用较弱的光进行物质积累 ;黄菠萝、蒙古栎的光饱和点高 ,光合作用潜力大 ,能充分利用林内较大的光斑 ;光照环境的改变 ,幼树干物质积累发生变化。椴树、水曲柳、花曲柳全光区生物量是弱光区 (透光10 % )的 2 91～ 5 4 4倍 ,黄菠萝、蒙古栎全光区生物量是弱光区 (透光 10 % )的 16 6 2～ 19 4 2倍。     

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了侧枝的分化,庇荫则通过抑制1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.这种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.     

长白山红松针阔叶混交林主要树种树干呼吸速率

采用土壤呼吸气室,于2003年4—10月原位测定了长白山红松针阔叶混交林主要树种红松、蒙古栎、水曲柳和紫椴的树干呼吸, 监测了树干温度及林内温度. 结果表明: 4个树种的树干呼吸速率均有明显的季节变化, 其中7月的呼吸速率最高, 10月最低, 呈单峰曲线. 各树种的树干呼吸速率日变化均为“S”型曲线, 并在4:00达到最低,而呼吸速率峰值出现时间有所不同,红松、蒙古栎、水曲柳和紫椴的呼吸速率峰值分别在18:00、20:00、16:00和14:00.不同树种的树干呼吸对温度变化的响应也不相同, 其树干呼吸Q₁₀值在2.24～2.91之间变化,为水曲柳＞蒙古栎＞红松＞紫椴.     

长白山阔叶红松林3个常见树种径向生长的影响因素

为探究树木径向生长的影响因子,基于对长白山阔叶红松林25 hm²样地中3个常见树种红松、紫椴、蒙古栎连续5年的生长环监测数据,分析各树种的季节生长变化,比较树种间的生长速率差异,并分析初始径级、邻体树木竞争、土壤、地形因素等对不同树种径向生长的作用.结果表明: 3个树种径向生长的季节变化趋势一致,树木于5月末开始生长,7月是生长旺盛期,8月底生长开始减缓,于10月中下旬停止生长.3个树种的径向相对生长率存在显著差异,蒙古栎相对径向生长率显著高于红松和紫椴,该差异在小、中径级个体中表现更为显著.3个树种径向生长的主要影响因子不同,邻体树木的竞争显著抑制了红松和蒙古栎的径向生长,而紫椴的径向生长主要受初始径级、土壤和地形等因子的影响.     

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     

阔叶红松林3种阔叶树种柄叶性状变异与相关性

叶包括叶片和叶柄, 二者在结构和功能上密切相关, 探究叶片性状和叶柄性状变异及性状间相关关系的影响因素对了解植物叶水平上的生物量分配策略具有重要意义。该研究以阔叶红松(Pinus koraiensis)林内3种主要阔叶树种白桦(Betula platyphylla)、紫椴(Tilia amurensis)、五角枫(Acer pictum subsp. mono)为研究对象, 每个树种选取小树(胸径: 1-6 cm)、中等树(胸径: 15-20 cm)、大树(胸径: 35-45 cm)各10株样树; 另针对大树, 考虑取样冠层位置对其结果的影响。通过测定叶片面积、叶片干质量、叶柄长和叶柄干质量, 主要探讨树种、植株大小和冠层位置(大树)对叶片性状和叶柄性状变异及其性状间相关性的影响。结果显示: (1)树种和植株大小对4个性状均存在显著影响, 3个树种小树的叶柄长和叶柄干质量显著小于大树, 紫椴和五角枫小树的叶片干质量也显著小于大树, 而白桦和紫椴小树的叶片面积显著大于大树; 对于大树, 冠层位置对4个性状变异的影响因树种而异。(2)叶片性状和叶柄性状表现为显著的异速生长关系, 且3个树种的回归斜率为紫椴>白桦>五角枫; 在白桦不同植株大小间的回归斜率为小树>大树>中等树, 而紫椴和五角枫大树的回归斜率最大; 对于大树, 在不同冠层位置叶片性状和叶柄性状间的相关关系存在共同斜率。研究结果表明叶片性状和叶柄性状的变异及其相关关系受树种和植株大小的显著影响, 冠层位置对大树柄叶性状变异及相关关系的影响则相对较小。     

长白山阔叶红松林5种主要树种水分利用效率与叶片养分特征

以长白山阔叶红松林中5种优势树种(红松、水曲柳、色木槭、蒙古栎、紫椴)为研究对象,利用稳定碳同位素技术分析了植物的水分利用效率(WUE),测定了叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)3种营养元素的含量用以分析植物对养分的利用特征,并综合分析了植物WUE与叶片养分含量之间的关系.结果 表明:冠层不同位置微气象因子的差异导致WU...     

Dark Leaf Respiration in Light and Darkness of an Evergreen and a Deciduous Plant Species

Dark respiration in light as well as in dark was estimated for attached leaves of an evergreen (Heteromeles arbutifolia Ait.) and a deciduous (Lepechinia fragans Greene) shrub species using an open gas-exchange system. Dark respiration in light was estimated by the Laisk method. Respiration rates in the dark were always higher than in the light, indicating that light inhibited respiration in both species. The rates of respiration in the dark were higher in the leaves of the deciduous species than in the evergreen species. However, there were no significant differences in respiration rates in light between the species. Thus, the degree of inhibition of respiration by light was greater in the deciduous species (62%) than in the evergreen species (51%). Respiration in both the light and darkness decreased with increasing leaf age. However, because respiration in the light decreased faster with leaf age than respiration in darkness, the degree of inhibition of respiration by light increased with leaf age (from 36% in the youngest leaves to 81% in the mature leaves). This suggests that the rate of dark respiration in the light is related to the rate of biosynthetic processes. Dark respiration in the light decreased with increasing light intensity. Respiration both in the light and in the dark was dependent on leaf temperature. We concluded that respiration in light and respiration in darkness are tightly coupled, with variation in respiration in darkness accounting for more than 60% of the variation in respiration in light. Care must be taken when the relation between respiration in light and respiration in darkness is studied, because the relation varies with species, leaf age, and light intensity.     

长白山蒙古栎次生林群落结构特征及优势树种空间分布格局

群落结构特征研究是揭示植物群落维持机制和演替动态的基础,是合理安排森林经营活动的基本前提.以吉林省汪清林业局2块1 hm²的蒙古栎阔叶混交林固定样地为对象,研究了长白山蒙古栎次生林的群落结构特征,并采用点格局O-ring统计法对群落内优势树种的空间分布格局进行分析.结果表明: 两块样地都是以蒙古栎为优势树种的群落类型,都具有明显的层次结构,主要伴生树种存在差异,样地Ⅰ以大青杨、白桦、红松为主,样地Ⅱ以红松、紫椴和色木槭为主.且样地Ⅰ的树种数量、Shannon多样性指数高于样地Ⅱ.两块样地中所有个体的径级分布呈倒“J”型,蒙古栎径级结构呈近似正态型,红松呈倒J型,其他主要伴生树种径级结构存在一定差异.两块样地0～50 m尺度上蒙古栎呈现小尺度聚集、中大尺度随机分布的格局,红松呈先聚集、后随机的分布格局,但样地Ⅰ内红松聚集的尺度和强度均大于样地Ⅱ.样地Ⅰ白桦和大青杨均在0～17 m尺度上呈聚集分布、且聚集强度显著高于其他树种,而在18～50 m尺度分别呈现随机分布和均匀-随机分布.样地Ⅱ中紫椴基本呈现随机分布,色木槭在中大尺度上呈随机或均匀分布,聚集分布集中在小尺度.两块样地处于演替早期阶段的不同发育阶段,相比样地Ⅰ,样地Ⅱ的演替阶段更高、群落相对更加稳定.     

长白山阔叶红松林优势树种叶际真菌群落结构

森林作为陆地生态系统的主体,其林冠承载了地球上大约40%的现存物种,叶际微生物作为冠层生物多样性的重要组成部分, 在维持植物健康、提高宿主抵御能力和参与全球生物地球化学循环等生态功能中发挥着重要作用,然而相对于根际微生物,目前关于冠层叶际微生物群落组成的研究还比较缺乏。本研究以吉林省长白山自然保护区内阔叶红松林为主要研究对象,使用高通量测序技术分析6种优势树种(红松、紫椴、蒙古栎、色木槭、水曲柳、春榆)的叶际真菌群落特征,并测定宿主的14种叶片功能性状,对比研究了不同优势树种叶际真菌群落组成与功能群异同,探讨真菌群落组成与叶片功能性状的关联性。结果表明:叶际真菌的优势门和纲分别为子囊菌门、担子菌门,座囊菌纲和外囊菌纲;不同树种林冠叶际真菌组成存在明显差异。LEfSe分析表明,除春榆和色木槭外,其余树种都有显著的差异指示种,如红松的圆孢多臂菌属和蒙古栎的柱隔孢属;对比FUNGuild数据库发现,叶际真菌主要功能群为病理寄生型;冗余分析和envfit分析结果表明,与植物养分获取和抵御病虫害相关的性状是影响林冠叶际真菌群落结构的主要因子。     

长白山阔叶红松林不同强度择伐后关键树种的竞争关系

天然林择伐改变了林分的树种组成和结构,导致林木竞争关系发生变化,进而影响树木的生长和种群的动态.关键树种在维持群落结构和生态系统功能方面具有至关重要的作用.为了弄清长白山区阔叶红松林典型林型关键树种竞争关系的特点,本研究以红松、紫椴和水曲柳为研究对象,运用Hegyi竞争指数分析了受不同程度采伐干扰后形成的原始林(未受干扰)、轻度择伐林、中度择伐林和重度择伐林的林分结构和竞争关系.结果表明: 与原始林相比,轻度择伐林中关键树种的种群结构没有显著变化;中度择伐林和重度择伐林中3个关键树种大树(胸径DBH≥20 cm)的密度和平均胸径均显著减少,但幼树(2 cm≤DBH<10 cm)的数量增加.所有样地中关键树种的竞争指数均随径级的增加而减小,且二者服从幂函数分布,而林木胸径生长到20 cm后,竞争指数进入稳定状态.在原始林、轻度和中度择伐林中,3个树种的幼树的竞争指数受到非冠层树种的影响最大,而红松小树(10 cm≤DBH<20 cm)和大树主要受红松种内和非冠层树种的影响;水曲柳主要受红松和非冠层树种的影响,紫椴主要受种内和红松的影响.重度择伐林中,白桦是3个树种的主要竞争来源,贡献率均超过50%.根据以上关键树种竞争关系的特点,抚育非冠层树种有利于3个关键种幼树的更新和生长;对于小树来说,还需要根据树种类型来采取相应措施,而大树不需要采用抚育措施.本研究对关键树种培育和天然林择伐后快速恢复具有指导意义.     

邻域竞争对长白山阔叶红松林关键树种生长的影响

林木间的竞争是影响树木生长、形态和死亡的主要因素.单木邻域竞争分析能够反映个体间相互作用规律及其距离范围,对于减缓林木竞争、促进林木生长具有重要意义.为弄清竞争对阔叶红松林林木生长的影响,本研究基于Hegyi单木竞争指数和邻域分析方法,探讨了长白山原始阔叶红松林中的5个关键树种——红松、紫椴、水曲柳、蒙古栎和春榆(胸高断面积合计占80%)竞争的邻域半径,并分析了竞争对关键树种生长和死亡的影响.结果表明:红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎4个树种单木竞争的邻域半径均为11 m,春榆为13 m.关键树种单木邻域竞争强度与其生长量的对数呈显著负相关,与树木个体的大小呈显著正相关;竞争强度对树木生长影响的相对重要性随着个体的生长而降低.邻域竞争显著增加了关键树种的死亡率.本研究表明长白山阔叶红松林中邻域竞争对关键树种的生长和存活有重要影响,研究结果对阔叶红松林关键树种竞争环境的调整和生产力的提升具有指导意义.     

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。     

长白山阔叶红松林3个主要树种的非结构性碳储存特征

非结构性碳水化合物(NSC,包括可溶性糖和淀粉)作为树木生命代谢的关键物质之一,在树木器官中的储存特征受到了广泛关注,但NSC在器官内部具有不同功能的组织间(韧皮部与木质部)的分配和权衡还不清楚.本研究以长白山阔叶红松林的3个优势树种——红松、水曲柳和紫椴为研究对象,对比分析NSC在根、树干韧皮与木质部中的浓度和分配特征.结果表明: 树木韧皮部和木质部间的NSC浓度差异显著,总体分配趋势为韧皮部以可溶性糖为主,而木质部以淀粉为主.树干外侧(以年轮划分,0～20年)、中段(20～40年)和内侧(>40年)的NSC浓度在不同树种间差异显著,而根中的差异不显著.红松和水曲柳树干韧皮部可溶性总糖浓度显著高于紫椴,在木质部中差异不显著.本研究结果表明,树体内部NSC在韧皮部和木质部上的分配存在明显分异,这与树种的演替阶段及组织的功能进化有关.研究结果对于深入理解温带树木的碳储存特征和分配机理具有参考意义.     

Inter- and intraspecific relationships between shade tolerance and shade avoidance in temperate trees

Patterns of physiological and architectural adaptation and acclimation to decreasing light availability were investigated along a light gradient for saplings of 12 common species of temperate deciduous trees in southeastern Ontario, Canada. Physiological adaptation and acclimation (shade tolerance physiology) were quantified at the leaf level by measuring leaf mass per unit area (LMA), dark respiration per unit leaf nitrogen, chlorophyll per unit leaf nitrogen and the chlorophyll a:b ratio for the newest fully expanded leaf on the leader. Architectural adaptation and acclimation (shade avoidance) were quantified by measuring branching intensity and side shoot:main shoot length ratios for the most recent three years of growth on the leader and selected side branches. Within species, increases in LMA, chlorophyll a:b ratio and respiration per unit nitrogen and decreases in chlorophyll per unit nitrogen indicated that shade tolerance physiology generally increased with decreasing canopy openness. Increases in the branching intensity and side shoot:main shoot ratios of the leader and side branches indicated that shade avoidance also increased with decreasing canopy openness for the majority of species; however, in some species, stem bending under deep shade resulted in lateral growth. Interspecific variation in shade tolerance physiology was minimal when species were compared under equal amounts of canopy openness. In contrast, interspecific variation in shade avoidance variables was relatively high under equal canopy openness, with saplings of shade tolerant canopy species exhibiting higher shade avoidance than saplings of shade tolerant understory species.