热带喀斯特森林多花白头树木质部年内生长动态及其对环境因子的响应

多花白头树(Garuga floribunda var.gamblei)是西双版纳热带喀斯特森林中常见的落叶树种，容易受水分亏缺的影响。为探究热带喀斯特森林树木年内生长动态及其对环境因子的响应，该研究利用生长环和微树芯两种方法监测了多花白头树在2020—2021年的树干径向变化和木质部生长动态，并分析了树干径向变化和木质部生长与环境因子的相关性。微树芯法的监测表明，在2020年，多花白头树在3月底开始出现扩大细胞，9月底细胞壁加厚结束；在2021年，多花白头树在4月中旬开始出现扩大细胞，10月中旬细胞壁加厚结束。生长环的监测表明，2020年和2021年的径向生长开始时间均晚于扩大细胞出现时间，径向生长结束时间均早于细胞壁加厚结束时间。多花白头树在2020年和2021年的木质部生长持续时间大致相同，2020年的木质部生长量((2.87±1.46)mm)也与2021年((2.98±1.02)mm)几乎一致。多花白头树的月径向生长量、扩大细胞区域宽度和细胞壁加厚区域宽度均与降水呈显著正相关，这表明水分状况在多花白头树的木质部生长过程中发挥了重要作用；扩大细胞区域宽度还与日平均气温和日最低温显...     

西双版纳楝径向生长和木质部发生季节动态及其对环境因子的响应

热带森林在全球碳循环过程中起着重要的作用，研究热带树木的生长动态及其对环境因子的响应，有助于预测全球变化下热带森林固碳能力的变化。目前对热带树木径向生长以及木质部发生季节动态的研究相对较少。利用微树芯和生长环法对西双版纳热带植物园内的落叶树种楝(Melia azedarach)2021年的年内径向生长和木质部发生季节动态进行监测，结合环境因子的监测，分析了楝的径向生长过程的驱动因子。结果表明：2021年楝的扩大细胞在3月1日(年积日(DOY):60.2±1.6)开始出现，细胞壁加厚在12月11日(DOY:345.4±3.1)结束，年生长量为7.76 mm,最大生长速率为0.039 mm/d。生长环监测显示，楝在3月18日(DOY:76.6±8.6)左右开始生长，10月13日(DOY:286.4±6.8)生长结束，年径向生长量为(6.25±2.35)mm,最大生长速率为(0.056±0.02)mm/d。楝的径向生长速率与降水(r=0.77,P<0.001)、平均温度(r=0.61,P<0.05)和最低温度(r=0.67,P<0.001)均呈显著正相关，与风速(r=-0....     

结合微树芯方法的树木生长生理生态学研究进展

近年来迅速发展的微树芯技术(micro-sampling approach)通过每周采集树干木质部的微样芯,并制作生物切片来实时监测整个生长季的树干形成层细胞分裂活动以及木质部的形成过程。与传统的树木年轮学方法相比,微树芯技术能从一个更微观、更准确的角度探索树木内在生理过程及树木生长对外界环境的响应。该文概述了微树芯技术的发展历程和应用前景,并结合国内外研究来阐述利用树木微树芯技术研究树木初级生长和次级生长及其关系,以及在全球变化(升温、干旱以及碳、氮增肥效应)背景下树木年内径向生长的响应机制,为进一步预测森林生产力和固碳潜力以及实现可持续林业经营管理的政府决策提供科学依据。     

增温对成熟杉木人工林不同季节细根生长、形态及生理代谢特征的影响

为揭示气候变暖对我国亚热带地区人工林生态系统细根动态过程的影响,在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站开展成熟杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林野外原位土壤增温实验,采用内生长环法探究增温在不同季节对成熟杉木人工林细根生长量、形态及生理代谢特征的影响。结果表明:与对照相比,在雨季,增温处理使得0–1 mm细根生长量及细根(0–2mm)总生长量显著增加109.9%和78.2%,0–1mm细根比根长(SRL)和可溶性糖含量显著增加28.8%和41.5%,而细根比呼吸速率(SRR)和淀粉含量显著降低64.1%和15.9%;在旱季,增温处理使得0–1和1–2mm细根生长量及各形态指标均无显著变化,而0–1 mm细根SRR、1–2 mm细根淀粉和非结构性碳水化合物(NSC)含量显著降低60.7%、43.9%和14.2%。因此,在未来气候变暖背景下,中亚热带地区成熟杉木人工林具有较强的适应能力。雨季,成熟杉木人工林可能通过增加细根SRL,吸收更多资源并促进淀粉向可溶性糖的转化来维持正常生理活动以促进细根生长来响应增温。旱季,成熟杉木人工林则采取降低细根SRR、减少体...     

红腹柄天牛危害对甜槠可溶性糖含量的影响

通过对不同受害程度的甜槠韧皮部和木质部中可溶性糖含量的测定,分析了其与红腹柄天牛危害之间的关系。结果表明：在天牛取食活动的季节,不同受害程度甜槠的韧皮部和木质部可溶性糖含量不同,韧皮部的反应比木质部更加强烈;受害初期的植株,可溶性糖含量与未受害相比显著减少,这是植物受害后的一种应激反应,重度受害的植株,可溶性糖含量有所回升。     

祁连山中部祁连圆柏年内径向生长对气候因子的响应

通过对祁连山中部葫芦沟流域的祁连圆柏连续采集微树芯,对其形成层活动和径向生长动态进行了连续两年的监测研究。结果表明,2012年细胞壁加厚和细胞成熟阶段开始时间分别发生在6月26日和7月24日,比2013年细胞壁加厚（6月22日）和细胞成熟阶段（6月26日）开始时间分别晚5 d和28 d。2012年细胞扩大、细胞壁加厚和细胞成熟阶段结束时间分别为7月16日、8月9日和9月8日,比2013年各阶段结束时间分别晚7、28 d和24 d。2012年最大细胞分裂速率为0.33细胞/d,共形成20.9个细胞,细胞分裂速率和木质部细胞总数均高于2013年。通过与附近气象站记录的气象数据进行对比,发现祁连圆柏生长开始时间在温暖年份显著早于寒冷年份,说明祁连圆柏的径向生长开始时间与温度有关。但2013年春季和夏初的高温导致区域干旱程度加剧,使祁连圆柏生长结束时间显著早于2012年,并导致2013年的木质部细胞总量和生长速率都小于2012年。研究表明,在寒冷干旱地区,尽管升温会使生长季提前,但升温导致的干旱胁迫可能对树木的生长速率和木质部细胞总量产生重要影响。     

模拟海平面上升对海滨木槿渗透调节的影响

通过模拟海平面上升对海滨木槿主要渗透调节物质可溶性蛋白、可溶性糖和淀粉的影响发现,可溶性糖和可溶性蛋白均随水淹时间的延长呈现先升高后下降的变化,且变化较一致。而淀粉则呈先升高后下降再升高的N型曲线变化。另外通过对各个处理的分析比较发现,海滨木槿在海水淹浸35 cm·d^-1和6 h·d^-1环境下在渗透调节水平上仍然表现出较强的抗性。研究发现海滨木槿水淹胁迫程度较小的情况下可溶性糖与可溶性蛋白含量呈显著正相关,可溶性糖与淀粉呈显著负相关,说明海滨木槿在一定程度的水淹胁迫下主要渗透调节物质具有协同性,且水淹第21 d后存在可溶性糖向淀粉转化的可能。     

环剥对红松(Pinus koraiensis)韧皮部和木质部碳水化合物的影响

树干环剥可以阻碍韧皮部光合产物的运输并进一步影响光合产物的分配。长时期内,环剥能够导致环痕上部可溶性糖和淀粉的积累,但对于短期内如何影响碳水化合物在木质部和韧皮部内的运输模式所知甚少。以38年生红松(Pinus koraiensis Sieb.etZucc.)为研究材料,分别对环剥上部、下部每隔1~2d采样,区分木质部和韧皮部(树皮)进行可溶性糖和淀粉含量及树干糖呼吸消耗速率测定,确定环剥后的日变化和周变化,并对木质部可溶性糖、淀粉含量与韧皮部中相应指标进行相关关系的回归分析。结果发现:(1)环剥后4周内,在环剥痕上、下部间木质部可溶性糖和淀粉含量,韧皮部中淀粉含量均不存在显著差异(p>0.05),而韧皮部内可溶性糖含量,环剥后第2周出现显著差异,从第4周出现环剥上部显著高于下部的碳水化合物积累现象(p<0.05);(2)环剥阻隔了韧皮部可溶性糖的纵向运输,但是并不影响木质部的纵向运输,而且环剥并没有影响木质部和韧皮部之间的糖和淀粉的相关关系;(3)环剥第1周内环剥上部和下部呼吸消耗速率差异不显著,第2周环剥上部显著高于环剥下部,从第3周开始环剥下部呼吸消耗速率显著下降。推断认为,在环剥处理的4周内,环剥上部冠层新形成的碳水化合物很大一部分均被呼吸消耗掉,导致环剥上部较环剥下部可溶性糖稍有增加;红松胸高直径以下部分所储藏的碳水化合物足以保障2周内红松树干呼吸。     

毛白杨树干呼吸及其温度敏感性季节变化特征

树干呼吸(E_s)是森林生态系统碳循环过程的重要组成部分,深入理解树干呼吸过程对未来气候变暖的响应及反馈机制有助于更加精确地估算森林生态系统碳储量。为揭示毛白杨树干呼吸及其温度敏感性的昼夜变化和季节动态规律,利用Li-Cor6400便携式光合作用测定系统及其配套使用的土壤呼吸测量气室(LI-6400-09)对冀南平原区毛白杨的树干呼吸和树干温度实施为期1年的连续监测。结果表明:(1)在生长季,毛白杨树干呼吸与树干温度之间在晚上呈现正相关的关系(R~2=0.88);相反,两者在白天为负相关的关系(R~2=0.96)。(2)整个观测期内,毛白杨树干呼吸和树干温度均呈现"钟形"的变化曲线,树干呼吸与树干温度之间存在着较好的指数函数关系(R~2=0.93),且树干呼吸的温度敏感性系数(Q_(10))为2.62;不同季节毛白杨树干呼吸的Q_(10)存在差异,生长季的Q_(10)(1.95)明显低于非生长季(3.00),表明生长呼吸和维持呼吸对温度的响应也并不相同。(3)温度矫正后的毛白杨树干呼吸(R_(15))在昼夜和季节尺度上均存在明显的变异,即夜晚的R_(15)显著高于白天(P0.01),生长季的R_(15)明显高于非生长季(P0.05);树干可溶性糖含量与生长季的R_(15)存在较好的相关性(R~2=0.52),而非生长季的R_(15)却主要受到树干淀粉含量的影响。研究结果表明,在生长季,毛白杨树干呼吸的在日变化主要受到温度的影响,而在季节尺度上Q_(10)的变异则与树干呼吸中维持呼吸所占比例及树干中非结构性碳水化合物(可溶性糖和淀粉)的含量及类型紧密相关。     

大血藤叶片生化成分的动态变化

对自然条件下大血藤叶片生化成分的动态变化进行了研究。结果表明;大血藤叶片可溶性糖,淀粉和总糖含量的动态变化有相同的趋势。在叶片生长季节早期含量较低。随着叶片的生长发育,其含量逐渐上升。至8月达到最大值后逐渐下降,叶片总糖含量与日均净光合速率的季节变化呈极显著的正相关,在整个生长季节中,可溶性糖含量比淀粉高,大血藤叶片总蛋白含量季节性变化呈单峰曲线,在展叶初期含量较低;随后迅速上升,至8月达到最大值后逐渐下降,叶片总糖含量与日均净光合速率的季节变化呈极显著的正相关。在整个生长季节中,可溶性糖含量比淀粉高。大血藤叶片总蛋白含量季节性变化呈单峰曲线,在展叶初期含量较低;随后迅速上升,在6月初达到最大值后逐渐下降,落叶前降至最低占,可溶性蛋白质含量的季节性变化曲线与总蛋白含量基本相似,DNA含量在叶生长初期大幅度上升,至6月达到高峰后迅速下降,以后基本趋向稳定,RNA在叶生长初期有所上升,峰值也出现在6月,以后缓慢下降,到9月降至最低值,在落叶前又有所回升,总核酸含量的季节变化与RNA变化相似,RNA/DNA比值在生长季节中出现3次高峰,大血藤叶片总黄酮含量季节性变化呈“双峰”型,第1高峰期在开花期的5月。第2高峰期在秋季的9月份。     

Seasonal change in xylem growth of <Emphasis Type="Italic">Pinus densiflora</Emphasis> in central Japan

This study investigated the seasonal change in xylem growth of Japanese red pine (Pinus densiflora). Wood cores were sampled at 2-week intervals from April to November in 2012 using the microcoring method. Daily increment rates of tracheid number and tree-ring width were compared with seasonal changes in daily mean temperature and photoperiod. Xylem growth started in early to late May and stopped in late October to early November. The maximum daily increment rates of tracheid number and tree-ring width were in early July. The 95 % confidence intervals of the timing of the maximum daily increment rates included the summer solstice (23 June) with the longest photoperiod, but not the warmest day (30 July). The maximum daily increment rate of xylem growth is thought to be controlled by the photoperiod rather than by temperature. The daily mean temperature exceeded 20 °C after the summer solstice, indicating that temperature is not a limiting factor for xylem growth. This study suggests that the timing of maximum daily increment rates of xylem growth of P. densiflora is controlled by the photoperiod.     

河北塞罕坝樟子松径向生长动态变化及其与气象因子的关系

树木是森林生态系统的基本组成, 其生长受气象因子的影响, 基于此, 该研究通过监测樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)的径向生长, 研究樟子松生长日动态规律、季节动态规律及其与气象因子的关系, 探讨河北塞罕坝地区樟子松森林生态系统对气候变化的响应机制。此外, 以往研究树木生长大多数基于树轮年代学, 缺少短期树木径向生长动态的研究。该研究利用径向生长记录仪监测河北塞罕坝机械林场内樟子松连续3年(2016-2018)的树干径向动态变化。结果表明: 由于树干的水分吸收与蒸腾作用, 樟子松树干径向昼夜变化呈现季节性规律, 可划分为4个阶段: 春季萌动期、夏季生长期、秋冬交替期和冬季休眠期。塞罕坝樟子松树干径向生长开始于每年4月初; 4月初至5月中旬为水分恢复阶段; 5月中旬至7月中旬为快速生长阶段; 7月中旬至10月中旬为缓慢生长阶段; 10月中、下旬生长趋于停止, 并有树干径向收缩现象。以一天为时间尺度, 在快速生长阶段(5月初至7月中旬)樟子松径向生长主要受空气温度的影响; 缓慢生长阶段(7月中旬至10月下旬)降水量、空气温度均影响樟子松径向生长。以15天为时间尺度, 温度对樟子松径向生长的影响显著。结果显示樟子松的生长动态规律及其影响因子, 为未来樟子松生理研究提供参考时间节点, 同时在极端低温与干旱的情况下, 为半干旱地区樟子松的生长状态提供参考依据。     

A methodological framework to optimize models predicting critical dates of xylem phenology based on dendrometer data

Dendrometer measurements are a frequently used alternative to the laborious and time consuming microcoring to investigate intra-annual growth dynamics of trees. However, since dendrometer data not only comprise cambial growth, but also hydrological fluctuations, both signals need to be disentangled to derive critical dates of xylem phenology from dendrometer data. For this purpose, various approaches can be found in the literature, however a systematic comparison of the different options is still missing. In this study we present a methodological framework to evaluate the accuracy of different mathematical fittings to derive tree-ring phenology from dendrometer data and apply this approach to a data set comprised of three conifer species where high-resolution band dendrometer measurements and microcore sampling have been done in parallel. Based on our study we provide evidence that the most common approaches to derive onset and cessation of xylem cell enlargement from dendrometer data, i.e. applying absolute and relative thresholds to deterministic models fitted to dendrometer data, caused systematic deviations from the reference of xylogenesis observations, but could be improved by small adaptations. The most precise and unbiased predictions of xylem growth phenology were obtained by fitting the three-parameter Gompertz model to the dendrometer data and applying a relative threshold of 3.5% of annual increment to the model predictions for growth onset and an absolute threshold of 4.5 µm day^-1 based on the first model derivative for growth cessation. Our framework enables an improved usage of dendrometer data for the prediction of the onset and cessation of xylem cell enlargement, which are important ecological indicators to quantify the effects environmental changes on forest growth and the terrestrial carbon cycle.     

沈阳市区不同环境下银杏水力特征和非结构性碳水化合物含量

银杏为重要的城市绿化树种,但在城市环境中常出现生长不良和受害的现象,作为行道树时该树种衰退死亡现象尤为多发,相关生理机制还有待深入研究.本研究选取生长在沈阳市区行道和公园两个不同生境的银杏,对其受胁迫伤害程度、水力功能性状及非结构性碳水化合物含量(NSC)等进行了对比分析.结果表明:行道银杏枝条及叶片相比公园中的银杏受...     

黄土丘陵区两典型造林树种生长季树干直径微变化动态及其影响因素

运用DC3型高分辨率树干直径变化记录仪和Granier热扩散探针,对黄土丘陵地区两典型树种辽东栎和刺槐生长季的树干直径微变化和树干液流动态进行连续监测,并同步观测主要环境因子(土壤含水量、太阳辐射、空气温度和相对湿度),分析两树种树干的直径微变化动态特征与蒸腾耗水的关联性及其对环境因子的响应。结果表明: 两树种树干直径和液流通量密度呈现明显的昼夜变化规律,直径日最大收缩量与日均液流通量密度呈显著正相关,树干直径在日尺度上的微变化受当日蒸腾耗水量的影响。对树干直径日最大收缩量和蒸腾驱动因子进行线性拟合,结果显示,树干直径日变化量与主要气象环境因子(日均太阳辐射、日均空气水汽压亏缺、整合变量VT)呈显著正相关。回归曲线斜率表明,辽东栎树干直径日变化量大于刺槐,其直径对气象环境因子的敏感度更大。两树种液流通量密度在较高土壤水分时段高于土壤含水量较低时段,在不同土壤水分条件下辽东栎树干直径日最大收缩量差异显著,刺槐未达到显著水平,这些差异可能与两树种蒸腾调节和树干水分补充等用水策略有关。     

Synergistic effects of antagonistic fungi and a plant growth promoting rhizobacterium, an arbuscular mycorrhizal fungus, or composted cow manure on populations of Meloidogyne incognita and growth of tomato

Effects of four antagonistic fungi (Paecilomyces lilacinus, Pochonia chlamydosporia, Trichoderma harzianum and Gliocladium virens) alone and together with a plant growth promoting rhizobacterium Pseudomonas putida, an arbuscular mycorrhizal fungus Glomus intraradices or with composted cow manure (CCM) were assessed on the growth of tomato and on the reproduction of Meloidogyne incognita in glasshouse experiments. Application of all antagonistic fungi (except G. virens), P. putida, G. intraradices or CCM caused a significant increase in the growth of plants without nematodes. However, use of either of these fungi, P. putida, G. intraradices and CCM against plants with nematodes caused a significant increase in tomato growth. Paecilomyces lilacinus caused a 42% increase in the growth of nematode-inoculated plants followed by P. chlamydosporia (36%), T. harzianum (18%) and G. virens (15%). CCM caused about 57% increase in the growth of nematode-inoculated plants followed by P. putida (37%) and G. intraradices (31%). Maximum increase (71%) in the growth of nematode-inoculated plants was observed when CCM was used with P. lilacinus. Moreover, P. lilacinus caused a high reduction (55%) in galling and nematode multiplication, while G. virens the least (25%). Use of P. putida also caused a 39% reduction in galling and nematode multiplication followed by CCM (34%) and G. intraradices (32%). Combined use of CCM with P. lilacinus caused maximum reduction (79%) in galling and nematode multiplication. Re-isolation of antagonistic fungi from nematodes revealed that P. lilacinus parasitised more females and eggs than other antagonistic fungi. Root colonisation by P. putida was increased with P. lilacinus, while colonisation by G. intraradices was reduced in the presence of antagonistic fungi.     

Separating water‐potential induced swelling and shrinking from measured radial stem variations reveals a cambial growth and osmotic concentration signal

The quantification of cambial growth over short time periods has been hampered by problems to discern between growth and the swelling and shrinking of a tree stem. This paper presents a model, which separates cambial growth and reversible water‐potential induced diurnal changes from simultaneously measured whole stem and xylem radial variations, from field‐measured Scots pine trees in Finland. The modelled growth, which includes osmotic concentration changes, was compared with (direct) dendrometer measurements and microcore samples. In addition, the relationship of modelled growth and dendrometer measurements to environmental factors was analysed. The results showed that the water‐potential induced changes of tree radius were successfully separated from stem growth. Daily growth predicted by the model exhibited a high correlation with the modelled daily changes of osmotic concentration in phloem, and a temperature dependency in early summer. Late‐summer growth saw higher dependency on water availability and temperature. Evaluation of the model against dendrometer measurements showed that the latter masked a true environmental signal in stem growth due to water‐potential induced changes. The model provides better understanding of radial growth physiology and offers potential to examine growth dynamics and changes due to osmotic concentration, and how the environment affects growth.     

热带季节性湿润林苦楝(Melia azedarach)径向生长季节动态及其对环境因子的响应

气候变化导致的温度升高和降水格局改变可能会影响到树木的生长速率和季节物候。西双版纳热带季节性湿润林分布在石灰岩山中部,属于热带喀斯特生境。由于土层浅薄,土壤保水能力极差,植物生长更容易遭到受到季节性干旱气候的影响。为探究热带季节性湿润林的树木径向生长季节动态及其对环境因子的响应,利用高精度树木生长仪连续两年监测了云南西双版纳热带季节性湿润林中落叶树种苦楝（Melia azedarach）的树干径向变化,并与同步监测的环境因子进行相关分析。结果表明,苦楝径向生长开始、结束以及持续生长的时间在年际间存在差异。与2018年相比,2019年苦楝生长开始和结束的时间较晚,且年生长量较小,这可能是与2019年雨季开始较晚且在生长季早期经历了严重的高温干旱有关。苦楝的径向日生长量与日降水量和相对湿度呈正相关关系,与光合有效辐射、水汽压亏缺和风速呈负相关关系,表明了在苦楝的径向生长主要受水分条件限制。在干旱年份（2019年）,苦楝的日生长量与降水和相对湿度的相关性更强。研究结果有助于进一步了解热带喀斯特生境树木生长对气候变化的敏感性以及树木适应季节性干旱气候的策略。