植物光合结构与非光合结构的功能平衡:来自三种亚热带乔木树种的实验证据

来自三种亚热带乔木树种的实验证据 曾波 （1.西南师范大学生命科学学院,重庆400715;2.Department of Plant Ecology, Utrecht Unixersity, P.O.Box 80084,3508TB Utrecht,The Netherlands) 摘要： 植物的地上部分和地下部分存在功能性平衡现已十分清楚,但植物的地上部分是否在其光合结构（叶组织）和非光合结构（枝和茎）之间也存在功能性平衡尚不明晰。本文提出两个研究假设并检验之：1）植物地上部分在其光合与非光合结构之间存在功能性平衡;2）此功能性平衡的维持依赖于对光合和非光合结构生物量分配的调节。为验证此假设,采用枝叶修剪的方式（连续两年修剪,四个修剪强度：0,20%,50%,70%）对3种亚热带乔木树种榕(Ficus microcarpa）、黄桷树（Ficus uirens）和樟（Cinnamomum camphora）进行了研究。结果表明,修剪使所有树种地上部分的光合与非光合结构生物量比率（P/NP）立即下降,下降程度随修剪强度的升高而增大。但不论是首次修剪还是第二次修剪,修剪处理一年后,修剪株地上部分的光合与非光合结构生物量比率升高,且此生物量比率不低于非修剪株的光合与非光合结构生物量比率。此研究结果证实了植物地上部分光合与非光合结构间存在功能性平衡的假设。与假设一致,植株的生物量分配在修剪后发生了改变：修剪株加大了对光合结构（叶组织）的生物量分配（大量的新生产地上部分生物量被分配到光合结构）,同时却减少了对非光合结构（枝和茎）的分配。此分配格局的改变保证了光合与非光合结构功能性平衡的恢复与维持。可以认为,通过改变生物量分配格局以维持光合 与非光合结构功能平衡是植物抵御外来干扰和e 或损伤的一种有效策略。 关键词： 生物量分配;功能平衡;非光合结构;光合结构;乔木     

大兴安岭森林火灾中主要乔木树种含碳气体释放总量的估算

应用排放因子法估算了1980—2005年间大兴安岭林区森林火灾中5种主要乔木树种含碳气体总的释放量.结果表明：不同乔木树种燃烧释放含碳气体的排放因子不同,其中樟子松的CO₂平均排放因子最大, 山杨的CO₂平均排放因子最小;落叶松和山杨的CO和C_xH_y平均排放因子最大,山杨和落叶松的CO和C_xH_y平均排放因子最小.结合5种主要乔木树种各器官的含碳率和总生物量,得出25年间5种乔木共释放CO₂ 16.58 Tg、CO 1.61 Tg、C_xH_y 0.54 Tg. 其中落叶松的CO₂、CO和C_xH_y释放量分别为5.00、0.63和0.05 Tg; 樟子松为0.225、0.023和0.003 Tg; 白桦为11.22、0.83和0.41 Tg;山杨为0.022、0.004和0.00034 Tg;蒙古栎为3.12、0.13和0.062 Tg.     

广东湛江红树林国家级自然保护区优势乔木群落的物种组成及结构特征

针对湛江红树林自然保护区的优势乔木群落, 根据优势种重要值大小对群落类型进行了划分, 进一步从立木、苗木和幼苗3 个层次对群落物种组成及结构特征进行了研究。结果显示: 4 科6 种红树植物组成11 个优势乔木群落。无瓣海桑群落分布最广, 平均胸径、高度和冠幅面积显著大于红海榄、秋茄、桐花树和白骨壤优势群落, 但无瓣海桑群落物种多度较低, 群落内无瓣海桑对秋茄有显著抑制作用; 白骨壤和秋茄优势乔木群落的多样性指数较高。红树林优势乔木群落林下层植被组成贫乏、结构简单, 以桐花树、秋茄和白骨壤为主; 林下苗木数量多于幼苗; 白骨壤幼苗占总量的67.1%。未来红树林恢复仍要重视本地红树物种, 建议加强白骨壤作为恢复物种的研究。     

贺兰山区马鹿对冬季生境的选择性

2003年11—12月,在贺兰山采用样带法对马鹿阿拉善亚种的生境选择性做了研究。在选定的25条样带上一共测定了87个利用样方以及50个任意样方的14种生态因子(植被类型、优势乔木、坡向、坡位、食物丰富度、乔木密度、灌木密度、坡度、海拔高度、雪深、水源距离、人为干扰距离、裸岩距离和隐蔽级)。结果表明,马鹿对4种生态因子有选择性：①植被类型：偏好利用山地草原带和山地针叶林带,避免选择亚高山灌丛和草甸带;②优势乔木：偏好利用混合型的生境,避免选择杜松、油松和无树的生境;③坡向：偏好位于阳坡的生境,避免利用阴坡;④坡位：偏好位于下坡位的生境,避免选择上坡位和中坡位。对利用样方和任意样方进行比较,发现马鹿的利用样方以灌木密度高、食物丰富、坡度小、接近水源、雪覆盖浅、远离裸岩和人为干扰为主要特征。对各种生态因子的主成分分析表明前6个主成分的累积贡献率已经达到了84．89％,可以较好地反映马鹿的生境特征。第1主成分反映出马鹿在选择生态因子方面与植被类型、乔木密度、灌木密度、坡向、坡度、距水源距离、雪深、海拔高度正相关。     

植被状况对乔木幼苗物种多样性的影响

运用灰色关联度分析亚热带常绿阔叶林植被状况对乔木幼苗物种多样性的影响。结果表明,所选取的植被状况参数对乔木幼苗物种多样性有不同的影响,对乔木幼苗物种多样性影响较大的是草本层的Simpson指数、灌木层Simpson指数和灌木层盖度,影响较小的为草本层盖度和灌木层Shannon-Wiener指数。乔木幼苗4个物种多样性指数受植被状况影响的顺序为：Pielou均匀性指数＞Shannon-Wiener指数＞物种丰富度指数＞Simpson指数。草本层、灌木层和乔木层对乔木幼苗的物种多样性有不同的影响,其影响方式也不一样。     

长白山原始阔叶红松林林下草本植物多样性格局及其影响因素

于2009年生长季(5～9月份)对布置在1.0hm2的原始阔叶红松林样地内的100个草本样方(1m×1m)进行物种及其植株高度、盖度以及土壤因子、光照环境进行调查,分析不同层片与土壤因子、光照环境的相关性以及乔木层、灌木层、土壤因子、光照环境对草本层多样性格局的影响,以阐明长白山阔叶红松林林下草本层多样性格局及其影响因素。结果表明:(1)阔叶红松林下的草本植物存在明显的季节动态变化,其中,5月份黑水银莲花(Anemone amurensis)、延胡索(Corydalis ambigua)等早春短命植物占优势,6月份部分早春短命植物和早夏植物、晚夏植物同时出现,物种丰富度最高,7月份是夏季植物的生长旺季,物种多样性最高,8～9月份草本植物逐渐枯萎。(2)灌木层的多样性与草本层的多样性呈极显著正相关,灌木层的株数密度与不同月份的草本层盖度呈正相关、与草本层多样性呈负相关,而乔木层对草本层盖度和多样性的影响均不显著。(3)土壤速效钾、光照和土壤水分是关联乔木层和草本层的重要环境因子。研究认为,阔叶红松林下的乔木层通过影响光照、降水及枯落物的含量而间接影响草本层的多样性格局。     

辽东山区次生林乔木幼苗分布格局与种间空间关联性

在辽东山区次生林建立4 hm^2样地(200 m×200 m),研究0~50 m尺度范围内乔木幼苗分布格局及种间空间关联性.结果表明:在完全随机零模型下,0~20 m尺度上,95%的树种呈现聚集分布格局;0~16 m尺度上,19个树种呈现聚集分布;随着尺度的增加,聚集分布树种的比例逐渐减少,50 m尺度上,随机分布成为树种分布的主要形式;在异质性泊松过程零模型下,0~24 m尺度上,5%的树种呈现聚集分布,26~50 m尺度上,42%和58%的树种呈现随机和均匀分布.在完全随机零模型下,正相关树种对比例最高,且在50 m尺度下呈现正相关、负相关、无相关3种相关性的树种对比例相同;在异质性泊松过程零模型下,树种对主要呈现负相关,且随尺度增大,负相关的树种对比例逐渐升高.种子扩散限制和生境异质性在某种程度上解释了乔木幼苗的聚集分布格局,乔木幼苗强烈的聚集分布又促使种间空间关联性密切,更新群落稳定性较差.     

Current stocks and potential of carbon sequestration of the forest tree layer in Qinghai Province,China

为阐明青海省森林生态系统乔木层植被碳储量现状及其分布特征, 该研究利用240个标准样地实测的乔木数据, 估算出青海省森林生态系统不同林型处于不同龄级阶段的平均碳密度, 并结合青海省森林资源清查资料所提供的不同龄级的各林型面积, 估算了青海省森林生态系统乔木层的固碳现状、速率和潜力。结果表明: 1) 2011年青海省森林乔木层平均碳密度为76.54 Mg·hm ^-2, 总碳储量为27.38 Tg。云杉(Picea spp.)林、柏木(Cupressus funebris)林、桦木(Betula spp.)林、杨树(Populus spp.)林是青海地区的主要林型, 占青海省森林面积的96.23%, 占青海省乔木层碳储量的86.67%, 其中云杉林的碳储量(14.78 Tg)和碳密度(106.93 Mg·hm ^-2)最高。按龄级划分, 乔木层碳储量表现为过熟林>中龄林>成熟林>近熟林>幼龄林。2)青海省乔木层总碳储量从2003年的23.30 Tg增加到2011年的27.38 Tg, 年平均碳增量为0.51 Tg·a ^-1。乔木层固碳速率为1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1, 其中柏木林的固碳速率最大(0.44 Mg·hm ^-2·a ^-1); 桦木林的固碳速率为负值(-1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1)。3)青海省乔木层植被固碳潜力为8.50 Tg, 其中云杉林固碳潜力最高(3.40 Tg)。该研究结果表明青海省乔木层具有较大的固碳潜力, 若对现有森林资源进行合理管理和利用, 将会增加青海省森林的碳固存能力。     

Drivers of composition and density pattern of tree seedlings in a secondary mixed conifer and broad-leaved forest,Jiaohe, Jilin,China

以吉林蛟河次生针阔混交林42 hm ²固定监测样地中209个幼苗监测站内的乔木幼苗为研究对象, 基于2016和2017年幼苗调查数据, 探究幼苗物种组成、数量动态等特征, 并运用广义线性混合效应模型分析了幼苗密度与生物邻体及其生境因素的相关性。结果表明: (1)该样地内所有幼苗监测站共调查到幼苗4 245株, 分属10科12属18种, 新生幼苗的数量在物种和调查年份间均有明显差异, 其中水曲柳(Fraxinus mandschurica)和紫椴(Tilia amurensis)幼苗表现出大量出生和死亡的动态特征。(2)群落水平上, 幼苗密度与局域同种成体胸高断面积之和、土壤全磷和有效钾等养分含量显著正相关, 适宜大树生长的生境同样适宜幼苗的生长。(3)水曲柳幼苗密度的影响因素与群落水平一致, 红松(Pinus koraiensis)存在明显的生境偏好, 在湿度较小、土壤全磷、有效氮和有效磷含量较低的生境中密度更高。相对于多年生幼苗, 同种成年邻体对当年生幼苗密度影响更加显著。该研究证实了扩散限制和生境过滤共同影响幼苗密度格局, 生物邻体和生境异质性的相对重要性随幼苗物种种类和年龄级变化。     

31种木本植物开花物候与系统发育的关系

植物物候通常被认为是由环境因素,如降水、温度和日照长度所决定,然而环境因素是否是物候唯一的决定因素仍然存在很大争议。谱系结构表征了植物在进化上的顺序,该发育时序是否对物候产生影响,当前仍然未知。在调查2016年春季新疆乌鲁木齐市最常见的31种木本植物的初始开花时间、败花时间和开花持续时间的基础上,通过分析植物开花物候的分布特征、开花物候在乔灌木间的差别、以及植物谱系距离与开花物候距离间的关系,试图揭示植物的开花物候和物种谱系(进化)顺序间的关系。结果表明:(1)新疆乌鲁木齐市31种木本植物的初始开花时间为4月18日±9d、败花时间为5月5日±12d、开花持续时间为(16±8)d;(2)乔木的初始开花时间和败花时间的标准差分别均低于灌木,乔木开花物候相对灌木更稳定;(3)乔木的初始开花和败花时间均显著早于灌木(P0.05),但开花持续时间在两者间未有显著性差异(P0.05);(3)31种木本植物间的初始开花时间距离、败花时间距离和开花持续时间距离均与物种谱系距离存在显著线性回归关系(P0.05)。综上可知:乔灌木在垂直空间上的分化使得木本植物的开花物候在植物生活型间存在不同。对植物的开花物候,除已被证明的降水、温度和日照长度等环境因素的影响外,物种进化顺序也可能造成了它在植物种间、时间和空间上的变异。