Importance of permafrost as a source of water for plants in east Siberian taiga

Stable oxygen isotope ratios of plant water (sap water) were observed at Spasskaya Pad experimental forest near Yakutsk, Russia in 1997–1999. The ¹⁸O of sap water in larch trees (Larix gmelinii) decreased soon after leaf unfolding every year, indicating that snowmelt water was used in the beginning of summer. During mid to late summer, a clear difference in the water source used by plants was observed between wet summers and severe drought summers. The ¹⁸O values of water in larch trees were high (–17.8 to –16.1) in August 1999 (wet summer), but low (–20.4 to –19.7) in August 1998 (drought summer). These results indicated that plants used rainwater during a wet summer, but meltwater from permafrost was used by plants during a drought summer. One important role of permafrost is to provide a direct source of water for plants in a severe drought summer; another role is to keep surplus water in the soil until the next summer. If this permafrost system is disturbed by future global warming, unique monotypic stands of deciduous larch trees in east Siberia might be seriously damaged in a severe drought summer.     

长白落叶松激素含量与生长的关系及在早期选择中的应用

用间接酶联免疫吸附法测定了不同季节不同种源长白落叶松激素含量。结果表明：不同季节长白落叶松的激素含量不同,速生期长白落叶松赤霉素、生长素和细胞分裂素含量高,脱落酸含量低,赤霉素／脱落酸比值大,生长缓慢期测定结果恰好相反。各类激素含量在不同种源长白落叶松间的变异显著,且与生长性状的差异密切相关。生长快的种源赤霉素,细胞分裂素含量高,脱落酸含量低,赤霉素／脱落酸之比大。生长慢的种源则相反。回归分析表明     

Somatic embryogenesis and plant regeneration from immature zygotic embryos of Japanese larch (Larix leptolepis)

Embryogenic tissue was initiated using LM, LP and MS media from open-pollinated immature embryos of Larix leptolepis. The initiation frequency varied with collection dates. The highest frequencies of embryogenic tissue initiation (60, 67 and 59% on LM, LP and MS media, respectively) were observed from cones collected on July 30. At this time, all the excised embryos were at the cotyledonary stage. ABA over a wide concentration and length of exposure range did not promote maturation, but was beneficial in reducing precocious germination. Of over 400 plants regenerated, 72 were transplanted into soil mixtures and to date, 69 of these (95%) have survived. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

地统计学方法在长白落叶松人工林凋落物现存量估测中的应用

采用地统计学的变异函数分析方法定量研究了15年生落叶松(Larix olgensis)人工纯林凋落物层重量的空间异质性特征,利用地统计学的克里格内插法结合定积分,对凋落物层的重量进行了估测.结果表明1)不同分解层次的凋落物重量的变异函数曲线理论模型均为球状模型,空间变异主要是由结构性因素引起,且空间自相关程度均属中等以上(空间结构比＞25%).2)非参数统计的成对样本符号检验结果表明,变异函数分析结果基础上的克里格内插法适用于凋落物重量的估计.利用此估计值,拟合其与位置坐标值之间的多元回归关系均为二元十次余弦级数多项式.利用此多项式,通过定积分的方法(积分区间为整块样地的大小),估计出15年生落叶松人工纯林中凋落物层的未分解、半分解、完全分解和腐殖质层的重量分别为4.7753、5.4129、8.0742、10.9269t hm-2.3)采用地统计学的克里格空间插值,结合多元回归和定积分的方法,可以实现落叶松人工林凋落物层重量的准确估计.     

落叶松和水曲柳人工林细根生长、死亡和周转

 细根周转是陆地生态系统碳分配格局与过程的核心环节,而细根周转估计的关键是了解细根的生长和死亡动态。该研究以18年生落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxi nus mandshurica)人工林为对象,采用微根管（Minirhizotron）技术对两树种0～40 cm深度的细根生长和死亡动态进行了为期1年的观测,研究了两树种细根在不同土层深度的生长与死亡动态、细根周转以及与土壤有效氮含量、土壤温度、大气温度和降水的关系。结果表明：1） 落叶松平均细根生长（Root length density production, RLDP）0.0045 mm•cm^－2•d^－1）明显低于水曲柳RLDP（0.0077 mm•cm^－2•d^－1）。两个树种细根平均RLDP在表层（0～10 cm）最大,而底层（30～40 cm）最小 ,两树种平均细根死亡（Root length density mortality, RLDM）也表现同样规律 。水曲柳春季生长的细根占41.7%,夏季占39.7%,而落叶松细根生长分别是24.0%和51.2%,水曲柳细根死亡主要发生在春季（34.3%） 和夏季（34.0%）,而落叶松细根死亡主要发生在夏季和秋季（分别占28.5%和32.3%）,两 树种细根生长与死亡在冬季均较小;2）落叶松细根年生长量（0.94 mm•cm^－2•a^－1）和年死亡量（0.72 mm•cm^－2•a^－1）明显低于水曲柳（1.52和1.21 mm•cm^－2•a^－1）,两树种细根表层年生长量和年死亡量均最高,底层最低。落叶松细根年周转为3.1次•a^－1（按年生长量计算）和2.4次•a^－1（按年死亡量计算）,相比较,水曲柳细根年周转分别为2.7次•a^－1和2.2次•a^－1;3）土壤有效氮含量、土壤温度、大气温度和降水综合作用影响细根生长和死亡动态,可以解释细根生长80%的变异和细根死亡95%以上的变异。     

大兴安岭北部兴安落叶松林穿透雨延滞效应

以黑龙江漠河生态站兴安落叶松天然林为研究对象,对林外雨、穿透雨和树干茎流进行定位观测,分析大兴安岭北部兴安落叶松林穿透雨延滞效应.结果表明： 穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降雨总量的76.5%、2.6%和20.9%.降雨发生后,穿透雨与林外雨在产生和终止时间上均存在一定延滞性;随降雨量级增大,穿透雨滞后时间表现出逐渐缩短的趋势,变动范围为（67.8±7.8）～（17.2±3.9） min（穿透雨）和（112.0±38.8）～（48.3±10.6） min（树干茎流）;相同降雨量级下,穿透雨滞后时间随降雨强度增大而逐渐降低,且降雨强度>2 mm·h^-1时延滞时间显著缩短,同时随雨前干燥期的增加而增长,而当雨前干燥期≥48 h时,降雨量则是影响滞后时间的主要因素;降雨终止时,降雨量>5.0 mm,穿透雨终止时间也存在延滞性,且随降雨强度增加而增大,但与雨前干燥期关系不明显;树干茎流终止时间先于林外雨终止时间,且主要与降雨量级有关,降雨量级越小,终止时间越早.     

兴安落叶松天然林碳储量及其碳库分配特征

兴安落叶松天然林作为大兴安岭林区的主要植被类型,在森林生态系统碳循环中具有重要的作用。在大兴安岭林区选择不同林龄的兴安落叶松天然林,调查其乔木、灌草、枯落物和土壤,并结合已建立的单木异速生长方程分别计算其碳储量,以期为明确该地区碳库动态及其碳库分配特征提供参考。结果表明,兴安落叶松天然林总碳储量随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林到过熟林分别为140.46、186.63、208.64、308.62和341.03 Mg C/hm2,整体表现为碳汇,这主要与乔木碳储量随林龄的增加逐渐增大有关;乔木碳库的变化范围为45.44—212.67 Mg C/hm2,且其占总碳储量的比例也随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林的32.60%到过熟林的62.36%;灌草碳储量占总碳储量的比例较小,仅为0.48%—0.93%;枯落物碳库在过熟林中较多,为26.11Mg C/hm2,这与过熟林较少的人为干扰有关;土壤碳储量以幼龄林最小,成熟林最高,分别为78.06和131.93 Mg C/hm2,但这与我国其他地区天然林相比均较低,这与该地区较浅的土壤发生层有关;土壤碳储量随林龄的变化并不明显,但其占总碳储量的比例却随林龄的增加逐渐减小,由幼龄林的56.01%减小到过熟林的29.35%。     

帽儿山地区落叶松人工林CO2通量特征及对林分碳收支的影响

2008年,采用涡度协方差法测定了黑龙江省尚志市帽儿山地区落叶松人工林的CO₂通量,并于生长季(5—10月)不同月份测定了落叶松叶片光合日变化.结果表明: 不同时间段环境因子变化对落叶松人工林净生态系统交换量的影响存在差异,下午(12:00—24:00) 的净生态系统交换量对其饱和蒸汽压亏缺的变化反应较上午(0:00—12:00)迟钝;上午光能利用效率为0.6284 mol·mol^-1,是下午的1.14倍;随温度上升,上午净生态系统交换量的增幅是下午的1.5倍(气温>15 ℃).这种差异使落叶松林净碳交换量的88%在上午完成,而下午仅完成净碳交换量的12％;上、下午生态系统生产力分别占全天的60%和40%,上午叶片的光合能力为下午的3倍.落叶松人工林全年净生态系统交换量在263～264 g C·m^-2,生态系统呼吸在718～725 g C·m^-2,总初级生产力在981～989 g C·m^-2.     

华北落叶松树体储水利用及其对土壤水分和潜在蒸散的响应: 基于模型模拟的分析

 树体储水在树木水分传输中具有重要的作用, 不仅为蒸腾提供水分来源, 还具有缓冲作用, 可防止木质部导管水势过低以至于水分传输的失败。树体储水动态及其利用的研究对于认识树木对水分胁迫的响应机制具有重要意义。该研究构建了包含树体储水释放-补充作用的树干水分传输模型, 可模拟计算林分小时尺度的冠层蒸腾、边材液流、树体储水与木质部导管水流交换过程, 并以六盘山北侧的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林为例, 在林分水平分析树体储水利用及其 与土壤水分和潜在蒸散之间的关系。检验结果表明, 该模型能够精确地模拟出林分边材液流的日变化特征, 模拟与观测的小时液流速率决定系数R²为0.91 (n = 2 352)。模拟结果表明, 在典型晴朗天气下, 在日出时树体储水利用启动, 至9:00左右达到峰值(0.14 mm?h^–1), 午间降至0, 下午降为负值直至午夜, 即进入树体补水阶段; 树体储水日使用量(DJ_z)为0.04–0.58 mm?d^–1, 与日蒸腾量(DT_r)成正相关(R² = 0.91), 对蒸腾的贡献为25.6%。分析结果表明, 当潜在蒸散(ET_p)低于4.9 mm?d^–1时, ET_p是华北落叶松树体储水利用的主要驱动因子, DJ_z与ETp成正相关(R² = 0.68); 当ET_p高于4.9 mm?d^–1时, DJ_z随着ET_p的增加呈现降低趋势; DJ_z与土壤水势没有显著相关关系(p > 0.05), 但最大树体储水日使用量(DJ_zmax)与土壤水分含量成正相关(R² = 0.79), 说明土壤水分是树体储水利用的限制因子。     

Taxonomic identity of a galling adelgid (Hemiptera: Adelgidae) from three spruce species in Central Japan

Gall‐forming insects are commonly highly host‐specific, and galling species once thought to be oligo‐ or polyphagous are often found to represent a complex of host‐specific races or cryptic species. A recent DNA barcoding study documented that an unidentified species of the genus Adelges is a gall‐former associated with four spruce species (Picea bicolor, P. koyamai, P. maximowiczii, P. polita) as the primary hosts, with little genetic differentiation among insects on different host species. In this study, we investigated the morphology of this galling adelgid to determine its taxonomic identity. Morphological inspection of insects collected from three of the spruce species confirmed that this adelgid is a single galling species, and is identified as Adelges (Sacchiphantes) kitamiensis, which was previously known only from the secondary host. We described the gallicola adults of this species, as well as the first‐instar exules which are the offspring of gallicolae. Finally, we verified the taxonomic identity of this species and discuss its life cycle and host distribution.