华北落叶松和白杄径向生长对干旱的生态弹性差异

为揭示混交林中阳性树种华北落叶松和阴性树种白杄径向生长对气候因子的响应及对干旱的生态弹性差异，构建河北塞罕坝头道沟和山西宁武县、岢岚县3个混交林中华北落叶松和白杄的标准年表，分析气候因子与各年表之间的相关性，研究华北落叶松和白杄应对干旱胁迫的抵抗力(R_c)、恢复力(R_t)、恢复弹力(R_s)差异。结果表明：在3个混交林中，华北落叶松和白杄径向生长与当年5—7月的平均气温、最高气温呈显著负相关，并且均与5—9月的帕默尔干旱指数(PDSI)呈显著正相关。干旱胁迫导致的树木径向生长下降在不同树种间具有明显差异，这种差异在树种间不同的生理生态调节策略中有所体现。在3个研究地点，白杄的抵抗力均显著高于华北落叶松，而华北落叶松的恢复力、恢复弹力显著高于白杄。因此，白杄比华北落叶松表现出更好的抗旱能力。在全球变暖背景下，相较于白杄，该地区华北落叶松可能面临更大的生长波动风险。     

芦芽山林线组成树种白杄径向生长特征及其与环境因子的关系

在山西芦芽山林线附近,应用树干径向变化记录仪(Dendrometer)测量了6株白杄树干的径向生长过程,同步监测环境因子.观测期分为两个阶段,分别是7月15日～8月7日(夏季期),9月5日～10月9日(秋季期).结果表明:(1) 白杄树干径向变化在晴好天气呈现出有规律地波动式上升,在阴雨天气下则表现为持续上升,降雨结束后迅速下降;(2) 树干径向生长生长曲线在两个阶段都呈二次曲线形式,在夏季期内树干径向生长为正,在秋季期初始阶段为负在9月中旬后逐渐变为0.(3)在两个观测期内的非降雨期内,树干径向变化与空气温度负相关,与空气相对湿度、土壤含水量、土壤水势正相关与土壤温度相关关系在两个时期内不同;在两个观测期内的降雨时段内,树干径向变化与环境因子的相关关系均不同.(4) 距离分析结果表明,在秋季期内,温暖湿润的环境适宜白杄的生长,在夏季期内,湿润环境有利于白杄的生长.     

实验条件下华北落叶松和白杄苗期生长策略的差异比较

以华北落叶松和白杄为研究对象,通过人工控制条件下的幼苗栽培实验,设置光照、基质水分和基质氮素3个环境因子的多个水平,分析了华北落叶松和白杄苗期生长对3个环境因子变化的响应,对两个树种苗期生长策略的差异进行了综合比较分析。研究结果表明,华北落叶松的苗期生长对光照条件的变化有显著响应,而对基质水分和氮素水平变化的响应不显著,一定程度的遮荫有利于幼苗生长,该树种虽为阳性树种,但苗期具有一定耐阴性。白杄的苗期生长与华北落叶松相比较为缓慢,对光照条件的变化不敏感,但对水分条件的变化有显著响应,阴湿环境不利于白杄幼苗的生长,一定程度的干旱反而可能促进幼苗的生长,基质氮素含量过高可能还会对幼苗生长带来抑制作用。华北落叶松和白杄苗期生长对环境条件异质性的不同响应模式,必将影响两者的种间关系及其在群落中的共存机制,影响群落的动态趋势和过程。     

芦芽山林线白杄生长季径向生长动态

高山林线作为树木分布的高度上限, 是全球范围最重要的植被过渡带之一, 其树木生长显著受到外界极端环境条件的影响。利用点状树木径向变化记录仪于2009年5-9月, 对山西省芦芽山林线组成树种白杄(Picea meyeri)生长季内树木径向生长进行了持续的动态监测。结果表明: 白杄茎干日变化主要受到树木蒸腾作用日变化的影响, 茎干呈现出白天脱水收缩与夜间吸水膨胀的循环变化; 生长季白杄径向生长可划分为3个不同的生长时段: 1)茎干水分恢复时段, 2)茎干快速生长时段, 3)茎干脱水收缩时段。在茎干水分恢复时段, 白杄茎干径向累积变化主要受到土壤含水量变化的影响。土壤温度是茎干快速生长时段影响茎干径向生长的主导环境因子, 同时它也影响着白杄茎干径向生长的开始。在茎干脱水收缩时段, 土壤温度、土壤含水量是影响茎干径向累积变化的主要环境因子。白杄径向生长最大速度出现在6月末, 其主要受到光周期(即白昼长短)影响, 是对林线处极端环境的一种适应。     

芦芽山林线华北落叶松径向变化季节特征

利用点状树木径向变化记录仪对芦芽山林线树种华北落叶松树木茎干的径向变化进行了一年的连续观测,分析了华北落叶松茎干径向日变化规律及茎干累积变化的季节动态.结果表明:华北落叶松茎干日变化在温暖季和寒冷季存在着相反的变化模式.在温暖季,茎干径向日变化归因于空气温度导致树木蒸腾作用强度的日变化而使茎干组织水分发生变化;在寒冷季,茎干径向日变化主要是因为空气温度通过热力学原理导致的“茎干冻融作用”.华北落叶松年内茎干径向变化存在4个不同阶段:1)春季茎干水分恢复期,2)夏季茎干快速增长期,3)秋季茎干脱水收缩期,4)冬季茎干相对稳定期.在不同阶段,影响华北落叶松茎干径向变化的环境因子并不一致.土壤温度为生长季中控制华北落叶松茎干径向生长的主导因子.     

关帝山云杉次生林树木径向生长的空间关联及其影响因子

以关帝山4 hm²云杉次生林样地为研究对象,按照CTFS(Center for Tropical Forest Science)技术规范对样地树木进行连续定位监测。利用2010至2015年间样地主要树种生长量观测数据,结合地形、土壤等环境因子调查及采样测定数据,分析了树木种群径向生长的空间关联性及其随生境的变化,并探讨了树木种群径向生长的影响因素。结果表明,青杄、华北落叶松、红桦、白桦和辽东栎为云杉次生林主要树种,在样地4个生境型(山脊生境、低海拔缓坡生境、高海拔缓坡生境、低洼地陡坡生境)中均有分布且呈现不同的径级结构。标记相关函数分析显示,同一生境型中,5树种径向生长的空间关联性各异;对于同一树种,径向生长的空间自相关性不仅具有尺度依赖性,同时生境型的不同导致树木径向生长的空间关联性发生变化。线性混合效应模型分析显示,初始胸径对树木径向生长的显著正效应在样地各类生境型的所有种群中普遍存在;生物因子对树木径向生长的显著影响只在特定生境型的青杄种群中被检测到,表明树木径向生长受同种邻体影响,但其影响显著性因树种而异;环境因子中,海拔和凹凸度对树木径向生长呈显著负效应...     

树木年轮揭示的东灵山主要树种间干旱耐受性差异

近年来北京地区的森林随极端干旱加剧表现出脆弱性特征,为了解气候变化下不同树种的干旱耐受性,选择北京东灵山森林内3个乔木树种(华北落叶松、油松和辽东栎),利用树木年轮生态学方法分析了径向生长与气候的关系,以及对极端干旱事件的抵抗力和弹性。结果表明: 华北落叶松和油松与5—6月气温呈显著负相关,辽东栎与5月气温呈显著负相关;华北落叶松与6月降水量、5—6月和8—9月相对湿度呈显著正相关,油松与6—8月降水量和相对湿度呈显著正相关,辽东栎与2月和5月降水量、5月相对湿度呈显著正相关;所有树种均与当年5—7月标准化降水蒸散指数(SPEI)呈显著正相关。华北落叶松是干旱耐受性最弱的树种,径向生长在所选极端干旱事件中(1994年、2001—2002年和2007年)下降幅度最大(46.6%～69.6%),抵抗力(0.534、0.304、0.530)和弹性(0.686、0.570、0.753)显著低于辽东栎和油松,辽东栎在2007年抵抗力显著高于油松,弹性无显著差异。生长季持续的高温或降水减少引起的极端干旱是树木径向生长下降的主要原因,树种间各异的生理生态策略是干旱耐受性差异的可能原因。研究结果可为未来造林树种选择和森林管护措施制定提供新依据,以在气候压力持续增加背景下维持森林生态系统功能和服务。     

芦芽山阳坡不同海拔白杄径向生长对气候变暖的响应

使用树轮生态学方法研究了山西芦芽山建群种白杄(Picea meyeri)径向生长对气候变暖的响应状况, 发现随着气温升高, 不同海拔白杄生长与气候因子关系的变化存在差别。研究区气温可以分为1958-1983年的气温降低阶段和1984-2007年的气温升高阶段。由气温降低阶段进入气温升高阶段, 低海拔白杄树轮年表的序列间相关系数和第一主成分解释量均增大, 而高海拔白杄树轮年表的序列间相关系数和第一主成分解释量均减小, 表明气候条件对低海拔白杄生长的影响增强而对高海拔白杄生长的影响减弱。随着气温升高, 不同海拔白杄径向生长与气候因子的关系均出现了变化。1958-1983年, 低海拔(2 060 m)白杄生长与7月降水量显著正相关(p < 0.05), 而在1984-2007年, 这一关系表现为极显著正相关(p < 0.01), 同时与生长季中5-7月平均气温呈现显著负相关(p < 0.05)。海拔2 330 m, 白杄在1958-1983年与7月降水量极显著正相关(p < 0.01), 进入1984-2007年后与气候因子没有显著相关关系。海拔2 440 m, 白杄生长由1958-1983年的与气候因子没有显著相关关系转变为1984-2007年的与上一年10月平均气温显著负相关(p < 0.05)。高海拔(2 540 m)白杄生长在1958-1983年与上一年11月平均气温极显著负相关(p < 0.01), 在1984-2007年与上一年10月、当年1月平均气温和6月降水量均显著负相关(p < 0.05)。滑动相关分析结果表明, 随着气温升高, 低海拔主要气候因子对生长的影响增强, 而高海拔主要气候因子对生长的影响减弱, 这可能成为高海拔白杄生长对气温升高敏感性降低的原因。在气候变暖的驱动下, 海拔引起的白杄生长与气候因子关系的差异发生了变化。     

祁连山东部青杄年内径向生长动态对气候的响应

树木径向生长对气候因子的响应是树轮气候学的基础。在我国西北地区,虽然已有大量的树轮-气候响应研究,但是响应分析多基于数理统计结果,缺乏对树木生长过程的理解。基于此,于2013年到2015年在祁连山东部吐鲁沟国家森林公园内通过Dendrometer连续监测了树轮气候重建中常用树种青杄的径向生长,通过平均值法提取2013到2015年生长季内不同时间尺度(1天、7天、10天)的平均径向生长量及对应时间段的平均气候状况。不同时间尺度径向生长量和气候因子的相关分析结果表明,时间尺度的延长削弱了树干水分昼夜变化的干扰,但水分仍然是青杄径向生长的限制因子。为了进一步分析青杄径向生长与气候关系随时间的变化情况,以31天为窗口将日径向生长量与气候要素每隔一天进行滑动相关,结果显示:5、7月青杄的径向生长与降水的关系稳定,都呈显著正相关,但是6月降水的年际变率较大,导致树木可利用水分的变幅也较大,因而树木径向生长与6月水分的响应关系不稳定,存在较大的年际差异,而这可能是一些树轮-气候响应研究中轮宽与6月降水关系不显著的原因。     

庞泉沟自然保护区寒温性针叶林演替优势种格局动态分析

以华北落叶松和青杆为主的寒温性针叶林是庞泉沟自然保护区的重要林型,也是主要保护对象之一。通过空间代时间构建庞泉沟自然保护区寒温性针叶林演替的时间序列,序列1是华北落叶松单优群落稳定发展的过程,序列2是从华北落叶松单优群落演替至华北落叶松-青杆共优群落再到青杆单优群落的过程,采用点格局分析法和与Monte-Carlo拟合检验对演替过程中华北落叶松和青杆的分布格局及其相互关系进行了研究。结果表明:(1)序列1在华北落叶松单优群落稳定发展过程中,华北落叶松的分布格局由集群分布趋向于随机分布,甚至在0—2.5 m上表现为均匀分布,驱动力是种内竞争引起的自疏现象。序列2从华北落叶松单优群落演替至青杆单优群落过程中,华北落叶松的分布格局同样是由集群分布趋向于随机分布,驱动力主要来自于由于青杄侵入扩散而形成的种间竞争;青杄集群的尺度逐步增大,驱动力主要是种群拓殖和种内竞争。(2)二者种间关系,在华北落叶松单优群落阶段无明显相关,共优阶段由于竞争在0—6.5 m尺度上呈显著正相关,在青杄单优群落,青杄竞争获胜,在0—2.5 m尺度上无明显相关,二者种间关系的变化主要来自于群落剩余资源驱动下的种内种间竞争。     

上海崇明明珠湖摇蚊幼虫群落结构特征及其对水质的指示作用

2006年7月至2008年4月,对上海崇明岛明珠湖摇蚊群落的结构特征进行了季节调查研究.共调查到11种摇蚊,隶属3亚科10属,优势种为红裸须摇蚊和微小摇蚊.聚类分析表明,优势种具有明显的季节性,春夏季优势种为微小摇蚊、秋季为中国长足摇蚊、冬季为红裸须摇蚊.摇蚊群落物种多样性（H′）季节间差异显著,春、秋、冬季较高,夏季最低;物种多样性与均匀度（J）和物种丰富度（S）均显著相关,但主要受均匀度的影响.摇蚊幼虫年平均密度冬季最高、秋季最低,生物量冬季最高,其他3季均处在较低水平上.红裸须摇蚊和微小摇蚊种群动态季节变化显著,而中国长足摇蚊的变化不明显.采用Shannon多样性指数和Hilsenhoff生物指数对明珠湖的水质进行了评价,表明该湖的水质等级为中污染-污染,已达富营养化水平.     

长江口棘头梅童鱼食物组成和摄食习性的季节变

棘头梅童鱼是长江口水域的常见小型经济鱼类,具有一定的捕捞价值.为了解长江口棘头梅童鱼食物组成和摄食习性的季节变化,本研究利用胃含物分析法对2013年11月—2014年8月在长江口水域捕获的棘头梅童鱼样本进行了分析.结果表明：长江口棘头梅童鱼全年摄食的饵料生物有8目30种,其中虾类(游泳亚目)是主要饵料生物,相对重要性指数百分比(IRI%)为38.5,优势指数(Ip)为79.1;其次为糠虾目和磷虾目.全年饵料生物中的主要优势种类为葛氏长臂虾、安氏白虾、脊尾白虾、长额刺糠虾、短额刺糠虾、光背节鞭水虱和中华哲水蚤等.饵料生物优势种存在季节差异,春季和夏季的主要优势种均为葛氏长臂虾、安氏白虾和短额刺糠虾,秋季主要优势种为长额刺糠虾、短额刺糠虾和脊尾白虾,冬季主要优势种为葛氏长臂虾、中华哲水蚤和中华假磷虾.长江口棘头梅童鱼全年空胃率为10.4%,冬季最高,秋季最低;全年平均胃饱满系数为0.6%,冬季最低,春季最高,摄食习性存在季节变化.     

闽江河口湿地植物氮磷吸收效率的季节变化

以闽江河口湿地土著种芦苇与入侵种互花米草为研究对象,测定了二者地上生物量和氮、磷吸收效率.结果表明：芦苇和互花米草地上生物量的季节变化呈典型的单峰值曲线,芦苇夏季地上生物量最大,达到2195.33 g·m^-2,互花米草则秋季最大,达到3670.02 g·m^-2;不同季节芦苇和互花米草氮、磷吸收效率均呈单峰值曲线,芦苇氮、磷吸收效率分别在夏季和秋季达到最高(21.06 和1.12 g·m^-2),互花米草均在秋季达到峰值(26.76和3.23 g·m^-2);芦苇和互花米草的氮吸收效率极显著大于磷(P<0.01),且互花米草的氮、磷吸收效率显著大于芦苇(P<0.05);植物N/P、C/N和C/P对植物氮、磷吸收效率有一定指示意义.     

神木地区耐旱灌木和草本豆科植物根瘤菌遗传多样性

豆科植物具有抗逆性强、耐瘠薄的特性,许多豆科植物是荒漠地区的先锋植物,在生态环境保护中起重要作用.以神木地区主要的灌木和草本豆科植物-根瘤菌共生体系为材料,采用16S rRNA PCR-RFLP和序列分析等方法,对分离得到的55株菌进行多样性分析,其中,30株菌分离自灌木豆科植物紫穗槐和柠条,25株菌分离自草本豆科植物斜茎黄芪、苜蓿、草木樨黄芪等.结果表明: 这些菌株共有11种16S rRNA PCR-RFLP遗传图谱类型,分离自草本豆科植物的菌株主要归属于中慢生根瘤菌属、剑菌属、根瘤菌属、叶瘤杆菌属和土壤杆菌属5个属,分别与华癸中慢生根瘤菌、地中海中慢生根瘤菌、刺槐中慢生根瘤菌、费氏剑菌、草木樨剑菌、木兰根瘤菌、放射根瘤菌、突尼斯叶杆菌和根癌土壤杆菌系统发育关系最近.分离自灌木豆科植物的菌株仅归属于中慢生根瘤菌属,分别与华癸中慢生根瘤菌和地中海中慢生根瘤菌系统发育关系最近.华癸中慢生根瘤菌和地中海中慢生根瘤菌是两类豆科植物的共生菌种,表明在干旱地区,根瘤菌对两种类型豆科植物的选择共生存在差异,这与豆科植物种类有关,还可能与其所处生态环境有关.     

岩溶区青冈栎整树蒸腾的季节变化

应用Granier热消散树干液流技术,在裸露岩溶区坡地上对青冈栎样树的树干液流和整树蒸腾过程变化及其驱动因子进行了研究.结果表明:青冈栎树干液流密度与树木胸径大小的关系是随机的,日间液流密度峰值出现在13:30—14:30;日液流密度峰值夏季最大,为56.00 g H₂O·m^-2·s^-1,春季最小,在35.86 g H₂O·m^-2·s^-1.岩溶区单树日蒸腾量随着天气变化起伏较大,单树日蒸腾量与水汽压亏缺和太阳辐射呈显著的幂函数相关关系(R=0.97,P<0.01).平均整树日蒸腾量变化格型为夏季高冬春低,秋季(旱季)随土壤水分的减少由高到低变化.与其他地区的树种相比,即使受旱季的干燥少土双重胁迫,裸露岩溶区坡地上的青冈栎整树日蒸腾量仍然较高,推断在岩溶区旱季青冈栎的水分来源可能很大程度上依赖于富水的表层岩溶带.     

川西米亚罗林区主要树木生长对气候响应的差异

为分析青藏高原东缘半湿润区不同树种树木生长对气候变化的响应规律,于川西米亚罗林区海拔3000 m左右(低海拔)采集铁杉、岷江冷杉、紫果云杉,海拔4000 m左右林线位置(高海拔)采集岷江冷杉、四川红杉,共计182棵树木年轮样芯,建立了不同树种的树轮宽度年表,对不同树种的年轮指数与各月气候因子进行相关分析.结果表明： 在低海拔处,树木生长与4、5月气温呈负相关,与4、5月降雨呈正相关,受到春季干旱胁迫的影响;但树种之间存在显著差异： 铁杉的生长受春季干旱胁迫影响最严重,岷江冷杉次之,紫果云杉所受影响很小.在高海拔处,树木生长主要受生长季温度的影响,岷江冷杉年轮指数与当年2、7月最低气温呈显著正相关,与上一年10月最高气温亦呈正相关;四川红杉年轮指数与5月最高气温呈显著正相关,但与2月均温、3月最低气温呈显著负相关.近几十年青藏高原东北缘气候有干暖化趋势,如果这种趋势持续发生,低海拔紫果云杉长势将超过铁杉和岷江冷杉;高海拔处的升温更有利于岷江冷杉的生长.     

盐度变化条件下芦苇对互花米草的化感效应

以芦苇凋落物为试材,采用溶液浸提法和厌氧腐解法,获得水提物和腐解产物两种浸提物母液;在5‰和10‰盐浓度下以两种浸提物母液和25%母液分别处理互花米草种子、刚萌发的幼苗以及互花米草滩涂中特有的互花米草益生菌,考察盐度变化对互花米草种子的萌发、幼苗生长以及菌落生长的影响.结果表明：盐处理能够显著促进互花米草种子的萌发、幼根以及互花米草益生菌的生长(P＜0.05).较高的盐浓度(10‰)下,芦苇水提物对互花米草的萌发、生长和互花米草益生菌的生长呈促进作用;当盐浓度降低至5‰时,该促进作用消失.在较低的盐浓度(5‰)下,芦苇腐解产物对互花米草萌发产生显著的抑制作用;在较高盐浓度(10‰)时,则对互花米草益生菌产生显著促进作用(P＜0.05);在试验的任一盐浓度下,芦苇腐解产物对互花米草幼苗和幼根的生长均存在显著的抑制效果(P＜0.05).     

三峡库区岸边共存松栎树种水分利用策略比较

对三峡库区木鱼岛上马尾松(Pinus massoniana)、槲栎(Quercus aliena)和栓皮栎(Q. variabilis)组成的针阔混交林成林和幼林的光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、清晨和中午水势(ψ_pd和ψ_md)以及叶片稳定碳同位素(δ¹³C)进行了测定。实验结果表明:针叶树马尾松P_n、G_s均低于阔叶树槲栎和栓皮栎(差异达到极显著水平,p<0.001),但马尾松内在水分利用效率(WUE_i, P_n/G_s)却高于槲栎(p=0.003)和栓皮栎(p=0.025)。反映了裸子植物和被子植物木质部不同的水力特性。针阔叶树幼树的P_n和G_s高于成年树,但WUE_i和δ¹³C却低于成年树。表明水分利用效率与水分在树体内传输的距离有关。幼树属于挥霍型水分利用策略,成年树属保守型水分利用策略。三峡大坝的建设所造成的生态环境的改变可能会对三峡库区针阔混交林的演替产生一定的影响,但这需要长期的研究。     

苏州工业园区水体浮游甲壳动物群落特征及其与环境因子的关系

于2012年6月至2013年5月,对苏州工业园区湖泊和河流水体的浮游甲壳动物组成及群落结构进行了研究,分析了浮游甲壳动物的密度和生物量的年度变化,探讨其分布与水体理化因子间的关系.结果表明：园区水体有枝角类6科12属24种,桡足类7科13属18种,其中短尾秀体溞、长额象鼻溞、汤匙华哲水蚤及近邻剑水蚤在不同水体中不同季节均为优势种.在湖泊水体和河流水体中,浮游甲壳动物的密度和生物量表现为夏、秋季较高,冬、春季较低,且在夏、秋季分别具有2个峰值.枝角类平均密度和生物量在河流水体中均高于湖泊水体,两者间均具有显著差异;桡足类的平均密度在河流水体和湖泊水体间差异不显著,而平均生物量要显著高于湖泊水体.湖泊水体和河流水体在溶解氧、pH、透明度、总溶解固体、盐度、总磷、总氮及铵氮含量上均存在显著差异;冗余分析表明无论是湖泊水体还是河流水体,多数浮游甲壳动物的分布与水温、盐度、化学需氧量(COD_Mn)和总磷等指数呈正相关,只有枝角类中的溞属、船卵溞属种类的分布与水体溶解氧、pH值及透明度呈正相关.     

长江口及其毗邻海域鱼类群落优势种的生态位宽度与重叠

根据“北斗号”调查船2006年6月、8月和10月在长江口及其毗邻海域进行渔业资源底拖网调查的资料,通过相对重要性指数确定鱼类群落优势种,对优势种的生态位测度指标及季节变化进行分析.结果表明： 3航次的优势种共有10种,它们的生态位宽度和生态位重叠指标呈现出明显的季节性变化,通过Bray-Curtis相似性聚类与非度量多维标度(MDS)分析可分为两组.第一组为鳀鱼、鳄齿鱼、发光鲷,其生态位宽度和生态位重叠指标夏季大于秋季,呈现出由夏季到秋季从长江口及其毗邻海域向外部深水区移动的趋势;第二组为带鱼、矛尾虾虎鱼、细条天竺鲷、小黄鱼、刺鲳、白姑鱼、七星底灯鱼,其生态位宽度和生态位重叠指标秋季大于夏季,呈现出由夏季到秋季从黄海南部和东海北部水域向长江口及其毗邻海域移动的趋势.这两组鱼类不同的移动趋势与其生态习性和环境因素有关.