A new method to measure and calculate light intensity and light quality simultaneously by using portable spectrometer

The influence of light intensity and light quality on plants is highly concerned in the field of plant physiology and ecology. However, the calibrated quantum meter for measurement of light intensity cannot measure light quality, and vice versa. Here we developed an empirical formula to convert light energy to photon flux density, based on the measurement conditions of spectrometer. Under the guide of the formula, a portable spectrometer (AvaSpec-ULS2048×64) was calibrated by using four narrowband light emitting diode (LEDs) in combination with a calibrated quantum meter (LI-190SB). After calibration of the spectrometer, we can calculate photosynthetic photon flux density (PPFD or PAR) and measure spectrum of radiation flux simultaneously. Under natural light conditions, the errors between measured and calculated PPFDs are in the range from -2% to 5%, indicating the reliability of the method. With this new approach, the application of portable spectrometer can be greatly broadened: 1) the light intensity and quality of light source and plant growth light environment can be obtained simultaneously, 2) PPFD can be obtained within any specified wavelength range, and 3) there is no need to use standard light source to obtain the absolute light/radiation flux of a spectrum measured by spectrometer. In conclusion, this method has potential applications for the study of plant physiology and ecology.     

Biomass carbon density and carbon sequestration capacity in seven typical forest types of the Xiaoxing’an Mountains,China

森林生物碳储量作为森林生态系统碳库的重要组成部分,在全球碳循环中发挥着重要作用。以小兴安岭7种典型林型为研究对象,通过外业样地调查与室内实验分析相结合的方法,从林分尺度对林分生物量与碳密度进行计量,分析了林分生物碳储量的空间分配格局,并对林分年固碳能力与碳汇潜力进行了探讨。结果表明:小兴安岭不同林型从幼龄林到成熟林的乔木层碳密度增长速率为:蒙古栎(Quercus mongolica)林>兴安落叶松(Larix gmelinii)林>云冷杉(Picea-Abies)林>樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)林>山杨(Populus davidiana)林>红松(Pinus koraiensis)林>白桦(Betula platyphylla)林。7种典型林型不同龄组(幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林)林分生物量碳密度分别为:红松林31.4、74.7、118.4和130.2 t·hm–2;兴安落叶松林28.9、44.3、74.2和113.3 t·hm–2;樟子松林22.8、52.0、71.1和92.6 t·hm–2;云冷杉林23.1、44.1、77.6和130.3 t·hm–2;白桦林18.8、35.3、66.6和88.5 t·hm–2;蒙古栎林25.0、20.0、47.5和68.9 t·hm–2;山杨林19.8、28.7、43.7和76.6 t·hm–2。红松林、兴安落叶松林、樟子松林和蒙古栎林在幼龄林时林分年固碳量较高,其他林型在成熟林时林分年固碳量较高。7种典型林型不同龄组的林分生物量碳密度均随林龄增长而增加,但不同林型的碳汇功能存在差异,同一林型不同林龄的生物量碳密度增幅差异也较大。林分年固碳量在0.4–2.8 t·hm–2之间,碳汇能力较强、碳汇潜力较大。尤其是小兴安岭目前林分质量较差,幼龄林和中龄林所占的比重较大,具有较大的碳汇潜力。研究结果可为森林经营管理及碳汇功能评价提供参考。     

“假磨楔式”:一个概念的发展历史(英文)

大多数情况下古生物学是事后解释的科学,也就是说,在大多数情况下它的中心任务是解释存在的资料。古生物学成为预测科学的一个罕见的实例见诸于"假磨楔式"这个概念的发展历史中。根据一个假磨楔式哺乳动物的单个齿骨上的下臼齿结构,推测出当时尚不知道的上臼齿结构。随后,被认为很可能属于假磨楔式哺乳动物的单个上臼齿以及更晚的一件具有咬合在一起的上下臼齿的标本的发现证实了最初的假设。磨楔式臼齿结构作为哺乳动物历史中一个关键的创新结构,本身相当复杂。假磨楔式概念的被接受在认识磨楔式臼齿结构方面具有重要意义,这个结构可能发生不止一次。"假磨楔式"这个术语最初提出之后,随着它的使用,一些后来的研究者的用法严重偏离了它的本义。这一术语既被用来描述并不以原始定义的假磨楔式方式咬合的柱齿兽类牙齿,也被用于描述明显属于原始定义的磨楔式而不是假磨楔式牙齿。结果是古生物学界对其定义的理解变得更不准确,这个概念的实用性因此大大削弱。所以,回归最初的定义是合适的。     

大兴安岭落叶松林丛枝菌根真菌多样性

对大兴安岭落叶松林17个科26种植物丛枝菌根(AM)定居情况和丛枝菌根真菌(AMF)多样性进行了调查。在26种植物根样中形成典型AM定居的有23种,占88.46%。菌根侵染率为0～78.7%,平均为21.69%。在26种植物根样中,4种植物形成重楼型(Par-is-type)AM,占15.38%;10种植物形成疆南星型(Arum-type)AM,占38.46%;9种植物形成中间型(Intermediatetype)AM,占34.62%,3种植物未能形成AM菌根,占11.54%。从23种植物根围土样中分离到50种AMF,分属于5个属,其中无梗囊霉属(Acaulospora)24种占48%;球囊霉属(Glomus)19种占38%;内养囊霉属(Entrophospora)5种占10%;原囊霉属(Archaeospora)1种占2%;巨孢囊霉属(Gigaspora)1种占2%。Acaulospora和Glomus2属真菌在大兴安岭落叶松林土壤中占绝对优势;尼氏无梗囊霉(A.nocolsonii)和幼套球囊霉(G.etunicatum)是优势种。植物根围土壤中AMF的孢子密度平均为68.94个.100g-1风干土;AM...     

上海城市森林群落结构对固碳能力的影响

基于上海市区航片数字化、代表性样地群落调查、优势树种生理参数测定和CITYgreen模型软件,对上海城市森林固碳能力进行评估,并探讨群落结构对固碳能力的影响。结果表明:上海城市森林总碳贮量为478472t,年碳固定量为6256t.a-1,平均碳密度为47.80t.hm-2,平均固碳率为0.625t.hm-2.a-1;城市森林的固碳率与郁闭度及群落密度均呈极显著正相关,而与平均胸径负相关;碳密度与郁闭度及平均胸径均呈极显著正相关,而与群落密度无显著相关;低密度高胸径群落比中、高密度群落具有更高的碳密度;混交林碳密度高于纯林,复层林碳密度和固碳率都高于单层林,且固碳能力的差异在一定程度上受平均胸径、群落密度等因子影响。     

四季竹立竹表型可塑性的林分密度效应

为了给优良的观赏和夏秋笋用竹种四季竹的丰产林分密度建立提供理论依据,开展了四季竹纯林4种林分密度(17500～27500株·hm-2,D1;37500～42500株·hm-2,D2;55000～62500株·hm-2,D3;72500～82500株·hm-2,D4)的分株构件因子调查,并对立竹主要形态特征因子进行了主成分分析。结果表明:随着林分密度的增大,四季竹立竹胸径和相同胸径下的节间长分别呈"∧"和"∨"形变化,极值分别出现在D3和D2密度。相同胸径下的立竹冠幅和枝盘数均呈"∨"形变化,并且最小值都出现在D2密度;立竹枝长和残枝率均呈倒"N"形变化,枝长最大值和残枝率的最小值均出现在D3密度。林分叶面积指数呈"∧"形变化,最大值出现在D3密度;立竹单叶面积与林分密度呈显著正相关。相同胸径下的立竹全高、胸高壁厚、枝下高和枝夹角、单叶质量、比叶面积在不同林分密度间无显著差异。经主成分分析,立竹表型形态与秆形构件关系最为密切,其次为枝条构件,最后是叶片构件。经通径分析,各林分密度立竹表型综合得分大小顺序为:D3D4D2D1。在试验林立竹胸径条件下,D3是四季竹无性系生理整合成本和效益的密度阀值,是分株形态良好建成的适宜林分密度。     

沿海防护林四个树种根系分布对盐胁迫的响应

研究盐分胁迫下植物根系的分布及生长特性对沿海防护林树种的筛选具有重要意义。以8年生女贞(Ligustrum lucidum)、洋白蜡(Fraxinus pennsylvanica)、木麻黄(Casuarina equiestifolia)和墨西哥落羽杉(Taxodium mucronatum)等4个亚热带沿海防护林树种为对象,对其根系生长特性与土壤盐度关系、根系生物量分配格局、功能根的分布特征以及根系的比根长和根长密度进行了比较。结果表明:1)土壤盐分对植物根系垂直生长与分布具有强烈的制约作用,根系的水平伸展能力与树种根系垂直生长呈负相关;2)不同树种适应盐分胁迫能力不同,导致各自功能根的生物量分配格局差异;3)根径级越小,其吸收水分和营养物质的能力越强;根径级越大,固定和支持植株的能力越强;4)墨西哥落羽杉盐分阈值0.45%,根系垂直分布在0～95cm的土层中,具有良好的抗台风和耐盐土能力;木麻黄和洋白蜡2个树种的主根系长度分别为25cm和29cm,支撑根的比例分别为87.2%和56.3%,因此也具有一定的抗台风能力,可以栽植在盐度0.36%的沿海滩涂上;女贞盐分阈值0.21%,垂直根系为20cm,支撑根比例51.0%,不适合栽植于高盐分的台风分布地理区域。     

茂兰喀斯特森林林隙幼苗出现的时空格局

通过4次对茂兰自然保护区喀斯特森林林隙内种子的天然萌发情况进行观测,分析了林隙内幼苗的萌发数量、存活率及幼苗出现的时空分布格局。结果发现：林隙中大多数萌发的幼苗存活率均较高,平均存活率达50%以上,林隙的形成,不但提高了喀斯特森林树种的萌发率,也提高了幼苗的存活率。林隙中心、近中心、林隙边缘各区域幼苗的密度存在显著的空间差异,山拐枣（Poliothyrsis sinensis）、多脉榆（Ulmus castaneifolia）等树种在林隙中心幼苗密度最大,圆果化香（Platycarya longipes）、翅荚香槐（Cladrastis platycarpa）、圆叶乌桕（Sapium rotundifolium）、掌叶木（Handeliodendron bodinieri）、黄连木（Pistacia chinen-sis）和云贵鹅耳枥（Carpinus pubescens）等树种在林隙近中心幼苗密度最大,而樟叶槭（Acercinnamomifolium）、球核荚蒾（Viburnumpropinquum）、小叶青冈（Cyclobalanopsis myrsinaefolia）、轮叶木姜子（Litsea verticillata）等则在林隙边缘光照较弱的地方生长良好。幼苗出现的时间分布特征明显,整个观察期幼苗都持续萌发,但大多数树种幼苗出现在第2观测期（3月）,幼苗出现数目从第2次到后面的几次观察期显著下降。林隙3个区域幼苗出现不是同步的,林隙中心的幼苗出现最快,与其它两个部位相比,林隙边缘的幼苗出现有滞后现象。研究结果表明林隙中心的环境条件有利于种子萌发,但林隙近中心却更利于幼苗存活。     

浓度升高对两个种植密度下红桦生长和养分含量的影响

采用控制环境生长室,研究了CO₂浓度升高对2个种植密度下红桦幼苗生长和氮(N)、磷(P)含量的影响。试验设置CO₂浓度为350和700 μmol·mol^-12个水平,每个CO₂浓度水平下又设密度28和84株·m^-22个水平。结果表明：CO₂浓度升高,红桦株高和叶面积指数(LAI)均增加,净同化率(NAR)值增加,叶质比(LMR)和比叶面积(SLA)均下降,但相对生长率(RGR)提高。CO₂浓度增加,红桦幼苗茎枝、叶、根和总生物量提高,氮(N)、磷(P)含量降低,但单株N、P总吸收量均增加。CO₂浓度升高,氮磷利用效率(NUE和PUE)提高,氮磷累积速率(NAcR和PAcR)显著增加。CO₂浓度升高,红桦幼苗体内N、P浓度下降是由于生物量迅速增加引起的稀释效应造成的,而NUE和PUE的提高可以有效缓解CO₂浓度升高后,亚高山和高山地区森林土壤中养分元素不足对森林生产力的限制。CO₂浓度升高导致的植物生长的增加量会随植株密度的增加而降低,不同器官养分吸收量的增加量在低密度条件下比高密度条件下大得多,主要是因为高种植密度显著降低了植株各部位的干质量。     

密度对中国林蛙蝌蚪生长发育的影响

将中国林蛙（Rana chensinensis）蝌蚪分别饲养在40只／L、80只／L、120只／L、160只／L、200只／L和240只／L6个不同的密度条件下,通过定时定量喂食及测量其全长、尾长、体宽、体重和死亡率的变化,分析密度对中国林蛙蝌蚪生长发育的影响。实验结果表明：（1）饲养密度和生长发育时间及两者的交互作用对中国林蛙蝌蚪的生长发育影响都极其显著;（2）在40只／L的密度下,中国林蛙蝌蚪的全长、尾长、体宽、体重的增长速率最快,在240只／L的密度下,中国林蛙蝌蚪的全长、尾长、体宽、体重的增长速率最慢;（3）在相同时间内,40只／L的密度条件下中国林蛙蝌蚪的存活率最高,在240只／L的密度条件下中国林蛙蝌蚪的存活率最低;（4）中国林蛙蝌蚪的生长发育速度随饲养密度的升高而减慢。