模拟穿透雨减少对锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)树干液流密度的影响

降水格局变化是全球气候变化的重要特征之一,未来气候变化下,较为频繁和严峻的干旱将威胁地球中纬度部分地区的森林,但森林植被如何响应季节性干旱胁迫及其机制尚不清楚。北亚热带-暖温带过渡区分布着以锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)为优势树种的落叶阔叶林,研究其水分蒸腾代谢过程对干旱的响应是评估气候变化对过渡区天然落叶阔叶林生态系统水碳影响的关键科学问题。在典型的锐齿栎天然林中通过开展模拟穿透雨减少大型野外实验,采用Granier热扩散式探针技术监测锐齿栎树干液流密度的动态变化,研究了不同径级锐齿栎树干液流密度对模拟干旱的响应规律。结果表明:(1)穿透雨减少对树干液流密度的影响呈现季节变异。在7月份,林内穿透雨减少显著降低了锐齿栎的树干液流密度,但生长季后期的10月份林内穿透雨减少反而使锐齿栎树干液流密度显著升高。(2)不同径级的锐齿栎树干液流密度在生长季内对干旱有不同的响应,特别是小径级的树干液流密度与其他径级有较多的不同。小径级的锐齿栎树干液流密度在5、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在9、10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地。中径级的锐齿栎树干液流密度在5、10月份表现为减雨样地显著大于对照样地,在7月份则表现为减雨样地极显著小于对照样地。大径级的锐齿栎树干液流密度在6、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地。     

黄土丘陵区辽东栎和刺槐树干液流时滞效应与蒸腾特征的关联性

运用Granier热扩散探针法,于2016年7-9月对半干旱黄土丘陵区天然次生林树种辽东栎和人工林树种刺槐的树干液流进行连续测定,并同步监测气象因子和土壤含水量,用错位相关法分析液流通量密度与空气水汽压亏缺日变化的时滞长度,研究2个树种不同径级个体在不同土壤水分条件下液流通量密度与蒸腾驱动因子之间的时滞效应.结果表明:辽东栎和刺槐液流通量密度的日变化节律与气象因子显著相关,空气水汽压亏缺峰值的出现较辽东栎树干液流通量密度滞后118.2 min,较刺槐树干液流通量密度滞后39.5 min;而光合有效辐射的峰值通常滞后于辽东栎12.4 min,提前于刺槐68.5 min.液流通量密度和空气水汽压亏缺的时滞长度与树种和土壤含水量显著相关,辽东栎、刺槐在土壤含水量较高时段的时滞长度分别大于土壤含水量较低时段32.2和68.2 min.时滞长度与径级的相关性整体上未达到显著水平,但在土壤含水量较低时段小径级刺槐的时滞长度大于大径级21.4 min,差异达到了显著水平.两树种液流通量密度与空气水汽压亏缺之间的时滞效应反映了对蒸腾驱动因子的敏感性,较好的土壤水分条件有利于液流通量密度提早达到峰值,较低土壤水分会导致树干液流对气象环境因子响应的敏感性降低;刺槐树干液流受土壤水分的影响更显著.     

模拟氮沉降对北京东灵山辽东栎林树木生长的影响

传统的元素限制模型认为氮是温带森林生长的限制元素, 不过该结论更多是从地上生物量以及群落水平进行阐述, 忽视了不同物种以及不同径级树木对外源氮的响应差异。辽东栎(Quercus wutaishanica)林是华北地区常见的森林类型, 该研究以北京东灵山辽东栎林为研究对象, 通过设置3个氮添加水平的实验, 即对照CK (0 kg·hm ^-2·a ^-1), N50 (50 kg·hm ^-2·a ^-1)和N100 (100 kg·hm ^-2·a ^-1), 模拟氮沉降对群落和物种水平以及不同径级树木生长的影响。经过7年氮添加, 实验结果显示: 物种水平上, 氮添加明显促进了优势树种辽东栎的生长; 群落水平上, 树木生长随氮浓度增加有不断上升趋势, 但统计学差异不显著; 氮添加显著抑制了辽东栎以及群落内小径级(3-10 cm)树木生长, 中(10-20 cm)、大径级(>20 cm)树木生长随氮沉降水平增加呈上升趋势, 但统计学差异不显著。表明氮是辽东栎以及温带森林树木生长的限制元素; 不同径级的辽东栎和群落内其他植物对氮添加响应不一致, 氮添加抑制了小径级树木生长, 中、大径级树木生长对氮添加响应不明显。     

13种栎属植物叶片的气孔特征及其相关性分析和分类学意义

以13种栎属(Quercus Linn.)植物〔包括产自辽宁省的槲栎组(Sect. Quercus)8种和麻栎组(Sect. Aegilops)2种以及引自北美洲的沼生栎组(Sect. Erythobalanus)2种和引自波兰的白栎组(Sect. Lepidabalanus)1种〕为试材,观察了这些种类叶片的气孔形态,并分析了气孔器和气孔的形态参数,还对各形态参数间的相关性进行了分析;在此基础上,对13种栎属植物进行了聚类分析。结果表明：栎属植物叶片的气孔仅分布于下表皮;气孔器排列属无规则型;气孔保卫细胞呈肾形,内壁加厚;气孔下陷,呈椭圆形或狭长椭圆形。供试种类的气孔和气孔器的形态参数差异明显,变异系数差异较大;气孔器的长轴长度、短轴长度和面积分别为18.24~27.46μm、14.63~23.18μm和221.56~501.70μm2,变异系数分别为7.73%~15.90%、7.10%~17.44%和14.13%~32.73%,气孔器指数为0.73~0.85;气孔的长轴长度、短轴长度、面积和密度分别为8.69~15.41μm、1.94~8.49μm、15.15~104.93μm2和462.32~984.44 mm-2,变异系数分别为12.03%~22.17%、13.65%~34.10%、27.95%~54.13%和8.10%~16.99%,气孔指数为0.22~0.57;总体上,按照多数气孔器和气孔参数从大至小的变化趋势依次排序为沼生栎组、白栎组、麻栎组、槲栎组。相关性分析结果表明：供试种类的气孔密度与气孔器和气孔的长轴及短轴长度均呈极显著(P<0.01)负相关;气孔器面积与气孔器指数和气孔指数分别呈极显著和显著(P<0.05)正相关;气孔面积与气孔器和气孔的长轴和短轴长度、气孔器指数和气孔指数呈极显著正相关,但与气孔密度呈显著负相关。聚类分析结果表明：在欧氏距离10处可将13种栎属植物分为3类,第Ⅰ类包含槲栎组的8种,第Ⅱ类包含麻栎组和白栎组的3种,第Ⅲ类包含沼生栎组的2种。研究结果显示：栎属植物叶片的气孔特征具有一定的稳定性,可作为栎属植物组间分类及亲缘关系分析的依据之一。     

秦岭南坡锐齿栎次生林空间结构特征分析

该研究采用坐标定位方法对秦岭南坡不同坡向锐齿栎次生林样地内胸径DBH≥5cm的乔木进行调查,记录树种名称、坐标、胸径、高度、冠幅、生长状况等因子,运用角尺度、大小比数和混交度3个指数分析不同坡向锐齿栎次生林的空间结构,探寻不同坡向锐齿栎林空间结构的形成和差异。结果显示:(1)调查样地内物种多样性丰富,锐齿栎重要值最大,长势良好,占据主要生态空间。(2)两种坡向中,角尺度取值为0.5的个体数均过半,表明随机分布是锐齿栎次生林的主要分布方式。(3)优势木、亚优势木、中庸木、劣态木和绝对劣态木所占比重均为20%左右,表明林木大小差异不明显,在空间结构单元中,林木较稳定,阳坡优势木个体数高于阴坡。(4)两种坡向中,混交度取值大于0.5林木个体分别为84%和73%,表明多数林木个体处于中度、强度和极强度混交状态。研究表明,秦岭南坡锐齿栎次生林聚集度不高、混交良好、分化程度较高,锐齿栎种群优势度明显,林分整体暂时处于相对稳定状态。     

海拔对高山栎光合气体交换和叶性状的影响

理解影响植物分布的式样及过程是生态学研究的中心内容之一,但对许多物种而言,限制其分布的原因还不清楚。为了认识高山栎分布与生理生态特性的关系,我们在不同海拔的4个观测点研究了帽斗栎的光合气体交换、叶氮含量、叶绿素含量和比叶重。由于高的水气压亏缺和气温,帽斗栎的光合作用和蒸腾作用在午间表现出明显的降低现象。帽斗栎的饱和光合速率、水分利用效率、最大羧化速率、最大电子传递速率和氮利用效率在海拔中部比低海拔或高海拔处的为高。不同海拔的叶氮含量在5月份有差异,8月份则没有明显不同。叶片厚度随海拔增加,但叶绿素含量及光合最适温度随海拔升高而降低。帽斗栎光合作用的海拔变化与叶片的生化效率和氮含量有关,而与比叶重无关。研究结果说明,温度的海拔变化对高山栎的光合作用和叶性状有明显影响,最适宜帽斗栎光合碳获取及生长的海拔范围是3180～3610m。     

晋西黄土区辽东栎、山杨树干液流比较研究

于2009年生长季(4—10月),应用TDP (Thermal Dissipation Probe) 热扩散探针技术,并结合同步测定的太阳辐射、大气温度、空气饱和水汽压差及大气相对湿度等气象因子,分析了晋西黄土区15年生辽东栎、山杨树干液流的昼夜变化及季节变化规律,建立了液流速率与气象因子的关系模型。结果表明：辽东栎和山杨树干液流速率昼夜变化显著,4月份和7月份峰值出现的时间不一致。4月份两个树种的峰值出现在清晨或夜间,而7月份树种树干液流速率于中午前后达到高峰。4月份两个树种夜间的树干液流速率明显大于白天,山杨的树干液流于中午前后接近于零。4月份,辽东栎和山杨树干液流速率的峰值分别为2.808 cm/h和1.188 cm/h,最小值为0.218 cm/h和0 cm/h,日平均液流速率为1.440 cm/h 和0.516 cm/h; 7月份,辽东栎和山杨树干液流速率的峰值分别为12.276 cm/h和 20.448 cm/h,最小值为0.144 cm/h和0.288 cm/h,日平均液流速率为3.656 cm/h 和6.328 cm/h。7月份阴雨天时,辽东栎的液流速率峰值较晴天小,日平均液流速率是晴天的0.95倍,对山杨是0.75倍。4月份两树种树干液流速率的月平均值最低,只有1.106 cm/h和0.626 cm/h;6月份达最高值5.112 cm/h和8.214 cm/h,分别是4月份的4.62倍和13.12倍。生长季(4—10月)的林分林木总蒸腾耗水量对于辽东栎林为201.14 mm,山杨林为56.43 mm,辽东栎林为山杨林的3.56倍。统计分析表明,影响树干液流速率的主要因子对辽东栎是大气温度和太阳辐射,对山杨是太阳辐射和空气饱和水汽压差。     

不同经营措施对黄龙山辽东栎林的影响

以黄龙山林区蔡家川林场的辽东栎群落为研究对象,以未采伐为对照,采取皆伐、间伐30%、间伐15%三种经营措施,在进行自然恢复6年后,对辽东栎林建群种径级结构、群落物种多样性、土壤养分水分状况进行了对比分析,以探讨不同经营措施对黄土高原南部辽东栎(Quercus liaotungensis)林群落多样性的影响.结果表明:不同经营措施实施后建群种径级结构、群落物种多样性、土壤养分水分等指标均与未采伐林地有差异;经过间伐30%的林地,建群种径级结构、群落物种多样性、土壤养分水分等指标均有显著增加;间伐15%林地上述指标均有增加,但不显著;皆伐后的林地相对未采伐林地,建群种径级结构、群落物种多样性、土壤养分水分等指标降低.间伐与皆伐措施后比较,间伐措施的林地建群种个体生长发育良好,林下有大量幼苗,林地物种多样性丰富,土壤养分水分相对优越;皆伐措施的辽东栎建群种个体发育不良,缺乏足够数量的幼苗,林分物种多样性、土壤水分养分相对较差.未来该地区辽东栎林经营管理中,应以近自然经营措施为主,尽量减少对灌草层破坏,完善群落复层结构;间伐强度拟定为30%,尽量间伐劣质木、病虫木,促进群落向异龄方向发展.     

太白山锐齿栎树干基部两种蚂蚁的筑巢生态学及其蚁巢、体表真菌组成研究

本文研究了太白山锐齿栎景观林带树干基部筑巢的两种蚂蚁的筑巢生态学及其巢内真菌的组成.研究结果表明:亮腹黑褐蚁Formica gagatoides Ruzsky是锐齿栎林中的优势蚁种,可在地表及树干上活动,主要取食栎树枝条上蚜虫所分泌的蜜露及其他昆虫和植物材料;盘腹蚁Aphaenogaster sp.仅在蚁巢周围活动,捕...     

松栎林天然更新模拟与不确定性分析

森林天然更新的复杂性和不确定性是森林生态系统动态预测中的关键问题。本研究引入贝叶斯技术和全局敏感性分析,构建基于竞争、气候和地形3类因子的秦岭松栎林天然更新模型。备选模型形式以泊松(Poisson)模型、负二项(negative binomial,NB)模型、零膨胀泊松(zero-inflated Poisson,ZIP)模型和零膨胀负二项(zero-inflated negative binomial,ZINB)模型为基础。同时,根据模型参数传递的不确定性量化分析结果,阐释影响森林更新小概率事件的主导因子。结果表明: ZINB模型在油松和锐齿栎更新模拟中均优于其他模型。林分总断面积、光截留、坡位和生长季最低温是影响松栎林中油松天然更新的最关键因子;而林分总断面积、坡向与海拔的组合、年均温和最热季节降水量则是影响松栎林中锐齿栎天然更新的关键因子。油松更新模拟中,各类因子对模型输出的不确定性贡献率从小到大依次为: 竞争因子(25%)＜气候因子(29%)＜地形因子(46%);锐齿栎更新模拟中为: 气候因子(12%)＜竞争因子(24%)＜地形因子(64%)。油松天然更新数量对生长季最低温和最干季节降水量为正响应,对最干季节均温为负响应;锐齿栎天然更新数量对年均温、生长季最低温和最热季节降水量为正响应,对最干季节均温为负响应。基于贝叶斯技术的ZINB模型可以量化森林更新的影响因子,并解释参数传递的不确定性,是预测森林天然更新的有力工具。