植物叶片表面水溶与非水溶性颗粒物滞纳量分离定量评估——以5种树种为例

为了精确、定量评估植物叶片表面水溶性和非水溶性颗粒物的质量及粒径分布,进一步提高对城市树木大气颗粒物吸滞能力的定量评估精度,本研究以3种阔叶树种(银杏、国槐、垂柳)和2种针叶树种(油松、圆柏)为研究对象,于雨后14 d(降水量>15 mm)采集叶样,依次对其进行泡洗+刷洗(WC+BC)、超声清洗(UC),然后对每个清洗步骤下叶片洗脱液进行离心分离,对上清液与沉淀物进行烘干、称量,测定水溶性和非水溶性颗粒物的质量,采用无水乙醇和去离子水对水溶性和非水溶性颗粒物进行溶解,分别测定其粒径分布,并依此计算叶片表面滞纳不同径级水溶性和非水溶性颗粒物的质量.结果表明: 阔叶和针叶树种叶片表面滞纳水溶性、非水溶性颗粒物质量(比例)分别为480.61(52.3%)、438.91(47.7%)和97.93(12.0%)、715.84 mg·m^-2(88.0%).5种树种叶面水溶性颗粒物粒径分布呈单峰曲线,而叶面非水溶性颗粒物粒径则呈多峰分布,且水溶性颗粒物的平均粒径(40.36 μm)明显小于非水溶性颗粒物平均粒径(105.65 μm).阔叶树种国槐、银杏在空气中含水溶性颗粒物较多的区域具有较高的颗粒物滞纳能力;而针叶树种圆柏在空气中非水溶性颗粒物较多的区域具有较高的颗粒物滞纳能力.     

抚育间伐对侧柏人工林及林下植被生长的影响

抚育间伐是森林经营管理措施之一,是对森林生态系统的人为干扰。研究不同抚育方式、强度和频率对森林生态系统的干扰对重建、恢复森林生态系统固有功能及实现森林可持续经营管理有重要意义。以31块北京地区侧柏人工林样地对不同抚育强度后侧柏林生长、林下植被生长及林下植物多样性变化进行了研究。研究结果表明:侧柏林分经不同强度抚育后单木胸径、树高、冠幅和林分蓄积生长均增加,不同抚育强度下单木胸径、树高、冠幅生长量和林分蓄积生长量与立地条件有关,好的立地条件宜采取强度抚育,较差立地条件宜采取中弱度抚育;侧柏林分经弱度、中度抚育后林下植物种类增加,经强度抚育后减少;不同强度抚育后林下植物Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数随时间增大,后者对抚育强度更为敏感;林下灌草生物量随抚育强度增大而增加,并随时间增加;侧柏人工林生态系统种间竞争程度与立地条件有关,好的立地条件能够经受较强的人为干扰,差的立地条件受弱度干扰就会打破种间生长平衡。     

北京地区侧柏人工林密度效应

密度是影响森林尤其是人工林生长的重要因素,林冠层是森林生态系统与其他系统进行能量和物质交换的重要场所,树木及树冠生长对林分密度的响应关系可以看作是生物对环境变化产生的适应性现象。林分密度效应是生态学和森林培育学的重要研究内容之一。以23块8种不同密度梯度的北京山区侧柏人工幼龄林林分为研究对象分析其树木生长及树冠生长对密度的响应关系,其中树冠指标使用了参照了美国林务局(USDA)的树冠调查指标。研究结果表明:(1)林分平均胸径、平均树高和平均冠幅生长均随密度增大而减小,林分密度大于3000株/hm2时各指标减小的趋势变缓,使用异速生长模型可以很好地拟合这种变化关系;(2)随密度增加,树冠水平方向和垂直方向生长均到显著地抑制作用,树冠外形表现出由饱满冠型向狭长冠型变化的适应性现象;(3)使用树冠二维、三维指标与密度进行相关性分析可知树冠长度、树冠率等指标与林分密度呈负相关关系,树冠圆满度及树冠生产效率与密度表现出极显著正相关关系;(4)采用枝解析的方法研究了树枝长度、材积的平均生长量、连年生长量与密度的关系,结果表明幼龄期各生长量差异不大;(5)在建立冠幅模型时考虑了自变量间的多重共线性问题,所建的胸径单自变量二次方模型能够很好地预测侧柏人工幼龄林冠幅生长过程,模型相关系数R2为0.961。     

休眠前期玉兰树干液流的变化及其对环境因子的响应

2011年9月26日-11月5日,利用热平衡技术连续测算了引种北京4年的红花玉兰[抗寒型(HK)和非抗寒型(HF)]、黄玉兰(HY)和二乔玉兰(EQ)的树干液流,结合同步观测的环境因子数据,分析休眠前玉兰的树干液流和综合环境因子的变化,以及在0.5h尺度和日尺度下液流对各环境因子的响应.结果表明:休眠前,玉兰的树干液流呈明显的逐日下降趋势.影响玉兰树干液流的7个环境因子可分为气象因子(MI)和土壤因子(SI)两类.树干液流与MI具有同步的单峰节律性变化规律,与SI呈同步降低趋势.MI和SI对树干液流的共同影响程度为69.8％ ～73.2％.0.5 h尺度和日尺度下,玉兰树干液流与总辐射(Rs)、空气水汽压亏缺(D)、相对湿度(RH)、气温(Ta)和风速(w)极显著相关;在0.5h尺度下与土壤温度(Ts)和土壤含水量(SWC)的相关性不显著,在日尺度下与Ts、SWC和昼长(Z)极显著相关,相关系数在0.8左右.日尺度下进入各回归模型的环境因子有Rs、Z和D,而0.5h尺度下除SWC和Ts外其余环境因子均进入模型,且日尺度逐步回归决定系数(0.92 ～0.96)大于0.5h尺度(0.77 ～0.87)(除HF外).除HF外,其余玉兰的液流变化规律与各单一环境因子间的相关程度一致,这与HF无法正常越冬而其余玉兰在北京顺利越冬的实际情况相一致.     

氮磷供给比例对长白落叶松苗木磷素吸收和利用效率的影响

有关氮(N)∶磷(P)供给比例对苗木P吸收和利用影响的研地究仍存在盲点.选用长白落叶松(Larix olgensis Henry.)播种苗作为材料,对比了1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1五个N∶P供给比例对温室条件下苗木生长、针叶和根系中P的含量以及P的吸收和利用效率的影响差异.另设试验对比了分别以NH4+-N和NO3--N为N源情况下5个N∶P比例对P吸收的动力学特征的影响差异.结果表明:1)随着N∶P比例的增加根系有变粗和变长的趋势且根系生物量分配逐渐提高(P=0.0027);2)1∶2比例下叶片P浓度较2∶1和3∶1比例分别提高37％和45％ (P=0.0187),但是P利用率却分别下降了84％和37％ (P=0.0008),并且P吸收效率分别下降了48％和62％ (P=0.0004);3)NH4+-N环境中,随着N浓度提高,P吸收速率呈线性上升(R2=0.908),而在NO3--N环境中P吸收速率和N∶P比例间无相关关系(R2 =0.005).前者和后者环境中Vmax值分别为0.89和0.60 mmol/h/gFM,Km值分别为0.15和0.03 mmol/L.综上:如在N、P同时存在的情况下欲提高长白落叶松苗木对P的吸收和利用效率,可考虑适当控制N的硝化并在一定范围内提高N∶P供给比例.     

毛白杨茎干夜间液流时空动态及其环境影响因子

为了更深入地理解树木茎干夜间水分活动机制,该研究针对华北平原典型杨树(Populus spp.)人工林夜间液流和茎干充水的时空动态及其环境影响因子进行探究。该研究以雨养条件下毛白杨(Populus tomentosa)为研究对象,在不同生长时期,利用热扩散法对茎干不同高度处液流速率进行连续监测,对土壤含水率以及气象因子进行同步测定,对比不同时期各高度夜间液流动态及其与环境因子的相关关系。结果显示:雨季前,茎干0.35和1.30m处夜间液流占日总液流量的比例显著高于雨季后,而雨季后茎干7.00 m处夜间液流占比提高了49%。雨季前,茎干各高度处夜间液流速率同步性较高,且随茎干高度增加逐渐递减。雨季后,夜间用水主要来源由根系吸水转变为下部茎干储水,基部夜间液流速率降低66%,不同高度夜间液流的空间特征也发生变化。雨季前后, 4.00–7.00 m茎段为茎干充水的主要发生部位,平均日充水量达4.16 L,而1.30–4.00 m茎段充水量明显低于其他高度茎段,可能主要发挥输水功能。水汽压亏缺、气温和3m深土壤含水率对雨季前后各高度处夜间液流均有显著的正向驱动作用,但这种驱动作用在雨季后明显减...     

北京地区油松人工林不同演替类型空间结构对林下植被及土壤的影响

以北京地区油松(Pinus tabuliformis)人工林不同演替类型林分为研究对象，研究油松纯林、油松-栓皮栎(Quercus variabilis)混交林和栓皮栎纯林三种不同演替类型林分的空间结构、林下植被和土壤水分的变化规律及其相互作用关系。结果表明：(1)林分水平及垂直空间结构、草本层物种多样性、更新幼树生长、土壤持水和透气性能等指标在三种不同演替类型林分间差异显著(P<0.05),林分空间结构参数中的角尺度、林层指数和开敞度显著影响了各类型林分的灌草多样性，混交度、林层指数和大小比数显著影响了更新幼树的生长，混交度和林层指数显著影响了土壤水分的变化(P<0.05)。(2)松栎混交林灌草生物量、天然更新幼树的生长以及土壤水分物理状况均好于纯林，并主要受林分混交度和林层指数的共同作用。(3)各演替类型林分内均存在栓皮栎更新幼树，混交林栓皮栎更新幼树数量最多、长势最好，对林地资源的竞争最为激烈。因此，可以通过调整林分空间结构实现种间关系及林地资源的调控，以充分发挥森林生态系统的各项功能与价值。     

气候变化下中国主要生物燃油树种分布与变迁

生物燃油树种是发展生物质能源，实现化石能源替代战略的重要物质基础，明确当前和未来气候变化下我国生物燃油树种适生区分布，对保护和利用生物燃油树种，促进林业生物能源产业发展，保障能源安全和实现“双碳”目标具有重要意义。基于我国10个主要生物燃油树种的1037条树种分布数据和20个环境变量，利用最大熵模型(MaxEnt)预测了各树种当前和未来气候情景下(2050年和2070年的RCP4.5情景)的潜在适生区，得到了影响各树种分布贡献率最大的环境因子，并对我国各区域主要种植树种进行了区划。结果表明：(1)MaxEent模型预测效果较好，各树种模拟结果AUC值均在0.9以上。(2)影响各种分布的贡献率较高的环境因子因树种而异，最暖季度降水量和温度季节性变化标准差的相对贡献率较高。(3)10个生物燃油树种极高适生区面积范围在43.38万km²—117.74万km²之间，可根据模拟结果将树种分布划分为北部、中东部、东南部和西南部4个亚区，北部亚区主要树种为文冠果(Xanthoceras sorbifolium)和欧李(Cerasus humilis),中东...     

Granier原始公式计算树干液流速率的适用性分析——以毛白杨为例

热扩散探针(TDP)在林木蒸腾研究中应用极广,其测定数据的计算精度直接影响对林木和林分耗水的精准定量。Granier原始公式(Fd=0.0119K1.231, Fd为液流速率(cm·s–1), K为温差系数)是计算TDP测定数据的标准方法,但其准确性备受质疑。为系统了解Granier原始公式的适用性和明确对其校正的必要性,该研究以毛白杨(Populus tomentosa)为实验材料,采用室内茎段法和整树容器法,针对不同型号的TDP探针评估Granier原始公式的精度,并对比不同方法校正公式的应用效果。与茎段法实测值相比,Granier原始公式计算的液流速率平均低估52.3%–61.4%。通过茎段法和整树容器法得到的校正公式分别为Fd=0.0362K^1.870和F_d=0.0105K^0.976;且一种方法下得到的校正公式,在其他方法条件下应用时存在较大偏差。与Granier原始公式相比,整树容器法校正公式计算的大田生长状态下的7株林木的平均液流速率没有显著变化,但茎段法和其他研究中得到的毛白杨校正公式的计算结果均显著变大。...