黑杨杂交无性系间叶片δ13C、长期水分利用效率和光合特性的研究

在温室中通过严格控水的方法,对4个不同水分处理下,12个黑杨杂交无性系间长期水分利用效率（WUEL）、δ^13C和光合参数（Gs、Tr、Pn、WUEL,Cj、Pmax、LSP、Ce）的差异进行了研究,并分析了无性系间WUEL和δ^13C差异与光合参数差异的相互关系。结果表明：不同水分处理下,δ^13C和Gs、Tr、Pn、WUEL、Cj差异极显著。随水分胁迫的加剧,δ^13C和WUEL增加,而Gs、Tr、Pn、Cj减少。同一水分处理下无性系间WUEL和δ^13C差异显著,Gs、Tr、Pn、WUEj、Cj差异极显著。无性系问WUEL和δ^13C的差异在4个水分处理下表现出一致性．即WUEL最优的是J2,其次为J6、J7、J8、J9,同时这些无性系的δ^13C较高。Gs是影响WUEj的关键因子,Gs低的无性系WUEj高。J2、J6、J7、J8、J9的净光合速率（Ps）和瞬时水分利用效率（WUEj）虽不是最高,但其最大净光合速率（Pmax）大,光饱和点（LSP）高,羧化效率（Ce）大,光合能力强。无性系间δ^13C和WUEL差异的主要影响因子是Gs和光合能力,J2、J6、J7、J8、J9都具有Gs低和光合能力强的特点。各水分处理下δ^13C与WUEL,均呈正相关,但由于水分引起的δ^13C差异远大于无性系间的差异,因此二者的相关性仅在充分供水条件下表现较好．相关系数为0．7077。     

森林火旋风研究进展

火旋风是林火蔓延过程中的特殊火行为现象,与树冠火和飞火关系密切.火旋风的发生机理在于旋转涡的生成和发展.构建室内火旋风模拟发生装置是当前火旋风研究的常用方法.在室内模拟试验中,红外热像和热电偶可用于测量火焰温度,高速摄影、三维激光多普勒和皮托管用于测量火旋风的转速.基于室内实验数据,可构建模拟火旋风发生发展的三维模型.     

黑杨无性系间长期水分利用效率差异的生理基础

试验于2003年6月10日至8月20日在温室中进行,采用完全随机区组设计,4个水分处理（充分供水、轻度胁迫、中度胁迫、重度胁迫）,6次重复.各水分处理严格控制浇水间隔：充分供水,每2d浇水1次;轻度胁迫,每3d浇水1次;中度胁迫,每4d浇水1次;重度胁迫,每5d浇水1次.每次浇水的量相同,500ml.试验材料为美洲黑杨杂交无性系,父本为哈佛杨（Populus deltoides Bartr.CI.‘Harvard＇）,母本为山海关杨（Populus deltoides Bartr.CV.‘shanhaiguanensis＇）,共10个无性系,编号为J1～J10.以当前优良品系108杨（Populus euramericana CV.‘114/69＇）和中林46杨（Populus deltoides Bartr.CV.‘Zhonglin 46＇）为对照,编号为CK1、CK2.测定了12个无性系间长期水分利用效率（WUEL）、光合参数（净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、瞬时水分利用效率WUEi、最大净光合速率Pmax、光饱和点LSP、羧化效率Ce）及气孔特征参数（气孔频度、气孔大小、上/下表皮气孔数目比）、根冠比的差异,并深入分析了光合参数与WUEL、气孔特征参数与WUEL、根冠比与WUEL及光合参数之间的相互关系.结果表明：无性系间WUEL存在差异,这种差异随水分胁迫的加剧而更加显著.无性系间WUEL的差异在4个水分处理下表现出一致性,即WUEL最优的都是J2,其次为J6、J7、J8、J9.高WUEL的J2等无性系其气孔频度、气孔大小、Gs、Tr、Pn和根冠比在所有无性系中都处于适中的位置.它们的上/下表皮气孔数目比大,Pmax、LSP、Ce明显优于对照.Pmax高、LSP高、Ce大,表明高WUEL的J2等无性系光合能力强.Gs、Tr、Pn适中,表明J2等无性系在保证具有高WUEi的同时能保持较强的光合能力.根冠比适中,表明J2等无性系的光合产物在根、冠之间分配合理,能有充足的根系分布保证水分的供应,同时又有较多的光合产物积累在地上部分.气孔特征参数的差异是导致无性系间光合能力和WUEi差异,并最终导致WUEL差异的一个主要因子.气孔频度和气孔大小适中的无性系,其Gs、Tr、Pn适中,WUEi较高;上/下表皮气孔数目比大的无性系则具有较强的光合能力.无性系间WUEL的差异是一系列具有差异的生理参数共同作用的结果,高WUEL的无性系通常光合能力强、WUEi高、根冠比适中.今后工作中选育高WUE的无性系时,除需关注单个生理参数的突出作用外,更应关注生理参数的协同作用.     

气候变暖背景下内蒙古大兴安岭林区森林可燃物干燥状况的变化

可燃物湿度是评价林火发生危险程度的最直接指标.林火的发生和蔓延很大程度上受气象条件的制约,气候变暖对林火产生重要影响.利用每日气象数据和加拿大火险天气指数系统(FWI),计算了1972～2005年内蒙古大兴安岭林区森林可燃物的3个湿度码,即细小可燃物湿度码(FFMC)、半腐层湿度码(DMC)和干旱码(DC);并分别春季防火期、秋季防火期及夏季非防火期,研究了3个湿度码长时间序列的变化趋势,在此基础上分析了气候变暖背景下林区可燃物干燥状况的变化及对林火的影响.结果表明:1972～2005年FFMC、DMC和DC的季节性均值都呈增加趋势,且夏季FFMC和DMC增加趋势显著;这意味着1972～2005年可燃物的干燥状况呈增加趋势,其中夏季非防火期表层和半腐层可燃物的增加趋势显著.可燃物干燥状况的增加,特别是夏季可燃物干燥状况的增加,是近些年林区夏季雷击火灾频发的主要原因之一.半腐层和深层可燃物干燥状况的增加,会加大火灾控制和火场清理的难度.在未来更暖的气候条件下,林区可燃物的干燥状况会变得更加严峻.     

ENSO事件对中国森林火险天气的影响

ENSO事件影响中国的气候和森林火险天气,研究ENSO事件对中国各植被区火险天气的影响对于提高森林火险预报准确性有科学和实践意义。利用1951—2016年中国地面国际交换站气候资料的日值数据集(V3.0)数据计算每日的森林火险天气指数(FWI),根据MODIS过火区产品计算各植被区2001—2016年的森林过火面积,分别按事件情景(弱、中、强和超强厄尔尼诺事件以及弱、中和强拉尼娜事件)统计各植被区对应的火险期气温、降水、FWI和过火面积。结果表明: 1950—2016年,共发生19次厄尔尼诺事件和14次拉尼娜事件。受强或超强厄尔尼诺事件影响,西北地区春季火险期的日均最高气温明显升高,而中温带半干旱草原区春季火险期的日均最高气温在中厄尔尼诺年显著降低。厄尔尼诺年,南方和西南林区火险期的降水量一般会增加,中、低强度的拉尼娜事件会减少大部分区域的火险期降水量,但强拉尼娜事件导致大部分林区火险期的降水量增加。弱厄尔尼诺事件导致南方林区FWI降低;强或超强厄尔尼诺事件导致南方和西南林区的FWI有所降低,而北方林区的FWI有所升高。ENSO事件对各植被区FWI的影响存在显著的空间差异性。2001—2016年,当火险期的季节火险严重程度(SSR)显著变化时,暖温带湿润/半湿润地区落叶阔叶林区、中北亚热带湿润地区阔叶林区和热带南亚热带湿润地区阔叶林区的过火面积与SSR的变化一致,其他区域的过火面积受ENSO事件的影响不明显。     

多气候情景下中国森林火灾风险评估

森林火灾风险主要取决于致灾因子、承灾体以及防灾减灾能力,综合评估和预测森林火灾风险是制定科学的林火管理政策的基础.本文基于经典自然灾害风险模型和可获取数据构建森林火灾风险评估模型与指标体系,评估过去和未来的森林火灾风险.未来气候情景数据包括RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5下5个全球气候模式(GFDL-ESM2M、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-LR、 MIROC-ESM-CHEM和NorESM1-M)日值数据.根据最高温度、最小相对湿度、平均风速和每日降水量分别计算1987—2050年历史观测数据和未来气候情景下各格点每日火险天气指数系统中各个指数.结果表明: 1987—2010年,森林火灾风险高和很高的区域分别占21.2%和6.2%,主要分布在大兴安岭和长白山地区、云南大部分区域和南方零散分布的区域.森林火灾可能性高和很高的区域主要分布在东北和西南地区,分别占森林面积的13.1%和4.0%.与观测时段相比,2021—2050年RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5情景下森林火灾可能性高和很高的区域分别增加0.6%、5.5%、2.3%和3.5%,华北地区增幅明显.气候变化引起的森林火灾高风险区域有些增加,RCP 8.5情景下增幅最明显(+1.6%).     

西南林区森林火灾火行为模拟模型评价

林火火行为特征是进行及时有效的林火预防和扑救的重要技术参考,国外普遍做法是借助火行为模拟模型进行获取.本文选用美国和加拿大行业普遍使用的Farsite和Prometheus火行为模拟模型对发生在中国西南林区的安宁“3·29”森林大火进行模拟,通过对比模拟结果和相关林火资料,定量评价模型的模拟精度.结果表明: 在蔓延范围模拟方面,Farsite在Scott可燃物模型下的模拟精度最高,Prometheus最差,但差距不大,Farsite与Prometheus火场范围的差异区主要集中在云南松分布区;在蔓延速度(ROS)模拟方面,Farsite在2种可燃物模型下的平均ROS模拟输出最接近实际情况,Prometheus则偏离实际情况较远,Farsite与Prometheus的ROS差异区主要集中在云南松分布区;在火线强度(FLI)模拟方面,Farsite在2种可燃物模型下的平均FLI模拟输出结果类似,Farsite与Prometheus的输出差异较大,差异区主要集中在栎类灌木分布区.     

寒温带湿地火后植被恢复的影响因子

寒温带湿地在维护区域生态平衡方面发挥着重要作用.火是湿地的重要干扰因子.重度火烧会导致湿地生态功能明显退化.火后植被恢复,特别是火后早期植被的恢复是生态系统功能恢复的前提和基础.本文对火后湿地植被恢复影响因子的国内外研究进展进行了综述.寒温带湿地火后植被恢复受到火强度、火面积、火前植被类型、物种更新特性、立地条件等多因子的制约.寒温带湿地火后恢复的长期监测、植被恢复的关键影响因子、冻土层在植被恢复过程中的作用、植被恢复的理论与技术将是今后研究的重要方向.     

森林火旋风研究进展

火旋风是林火蔓延过程中的特殊火行为现象,与树冠火和飞火关系密切.火旋风的发生机理在于旋转涡的生成和发展.构建室内火旋风模拟发生装置是当前火旋风研究的常用方法.在室内模拟试验中,红外热像和热电偶可用于测量火焰温度,高速摄影、三维激光多普勒和皮托管用于测量火旋风的转速.基于室内实验数据,可构建模拟火旋风发生发展的三维模型.     

1961—2010年中国植被区的气候与林火动态变化

气候、植被和人为活动的变化影响到区域的林火动态．基于生态地理区研究全国尺度上林火动态的变化是科学林火管理的基础．根据中国地面气候资料日值数据,把1961—2010年气温和降水两个气象要素差值到网格点（空间分辨率0.25°×0.25°）,分析中国8个生态地理区森林分布区域的火险期气温和降水量变化,采用Mann-Kendall法分析气候和火动态的变化趋势．结果表明： 1961—2010年,中国森林分布区的平均气温呈现线性上升趋势,但降水量变化趋势不显著,所有生态地理区的火险期平均气温显著增加,中温带半干旱/干旱地区草原区增温最显著,而大部分区域的火险期降水量变化不明显.研究区火灾次数呈现明显的波动性,受害森林面积显著下降.除中温带干旱地区荒漠针叶林区的火灾次数和受害森林面积呈现显著的增加趋势外,其他生态地理区都表现为双峰型变化曲线.