不同树龄水曲柳半同胞家系生长性状变异研究

为筛选优质的水曲柳种质资源,以吉林省三岔子林业局国家水曲柳良种基地的16年生水曲柳子代测定林75个半同胞家系为材料,分别在第4、11和16年对其树高、地径（胸径）和材积进行测定。方差分析结果表明,不同变异来源各指标均达极显著差异水平（P<0.01）;各指标表型变异系数变化范围为22.20%~63.30%,家系遗传力变化范围为0.796~0.981;相关性分析结果表明各指标间均呈极显著正相关;以材积为评价指标,按10%入选率对家系进行评价选择,初步筛选8个优良家系,入选的家系材积平均值比总平均值高0.007 m³,遗传增益为36.03%;该研究选出的优良家系可为良种登记提供基础,也可为种子园的改建提供材料。     

氮添加和水分胁迫对红松、水曲柳幼苗生物量分配的影响

氮沉降和暖干化是我国东北地区面临的主要生态问题,它将对森林生态系统产生怎样的影响一直是生态学研究的热点.本研究以东北温带阔叶红松林中2个关键树种——红松和水曲柳为研究对象,探讨水分胁迫和氮(N)添加对其幼苗短期(55周)生长的影响.结果表明: 红松与水曲柳幼苗生长对N添加和水分胁迫的响应有明显差异.红松对水分胁迫更加敏感,在处理早期(10周)水分胁迫降低了红松幼苗叶生物量,提高了根生物量;N添加只在水分胁迫发生时显著减少了红松根和植株总生物量.水曲柳对N添加的反应更加敏感,氮添加迅速增加了水曲柳茎、根和总生物量;而只有持续的水分胁迫才对水曲柳的茎、根和总生物量有显著影响.红松和水曲柳在持续水分胁迫和N添加处理下,叶、根生物量占比和地上、地下生物量之比都趋于维持一个稳定值,说明两个树种都有很强的自我调节能力.以上结果说明,在未来干旱条件下,红松采取的是“积极”的调整策略,而水曲柳则是“被动”的适应策略,因而相比较而言,红松存活和适应能力可能更强;而在N沉降增加的环境下,水曲柳受益会更大.这些结果可为预测未来东北温带森林群落演替动态提供参考.     

春、秋季节树干温度和液流速度对东北3树种树干表面CO2释放通量的影响

为探明温度与液流速度对树干表面CO2释放通量的影响,采用红外气体分析法(IRGA)原位连续测定白桦、兴安落叶松和水曲柳树干表面CO2释放通量,同时测定树干液流速度及树干温度。3树种树干CO2释放通量和液流速度在昼夜变化和季节变化上有一定规律,春、秋季节树干表面CO2释放通量昼夜动态均呈明显的单峰型曲线,但是峰值出现的时间有所区别: 6月份树干表面CO2释放通量峰值出现在夜间,温度峰值则在白天;9月份树干表面CO2 释放通量和液流速度及树干温度在昼夜间的变化规律总体上呈相同趋势,均为白天升高,晚上降低,呈单峰曲线,峰值基本在中午出现。3树种树干表面CO2释放通量有明显的季节性规律,即6月份的CO2释放通量明显高于9月份。9月份和6月份白桦、兴安落叶松和水曲柳的日平均树干表面CO2释放通量分别为0.82,3.32μmol m-2 s-1;0.74,3.78μmol m-2 s-1和1.98,4.98μmol m-2 s-1;6月份和9月份日平均液流速度分别为2.48,10.02g?cm-2?h-1;4.78,10.71g?cm-2?h-1和2.69-7.93g?cm-2?h-1。树干表面CO2释放通量与树干温度和液流速度相关关系显著,6月份和9月份树干表面CO2释放通量与树干温度均呈正相关;树干表面CO2释放通量与液流速度间的相关关系6月与9月不同,6月份液流速度与树干表面CO2释放通量呈负相关,而9月份呈正相关。实验发现,除落叶松外,同1株树24小时周期内水曲柳和白桦液流上升期和下降期液流速度对树干表面CO2 释放通量的影响不一致,可能是由于上下午之间温度不同,导致树干内部CO2溶解度不同,使上下午树干内部CO2与表面通量的平衡发生改变,这种改变存在种间差异,表明温度和液流的共同作用影响树干CO2释放通量。水曲柳月份间树干表面CO2释放通量的差异受液流速度影响较大,白桦和兴安落叶松树干表面CO2释放通量的月份间变化则是液流速度和温度的共同作用的结果。我们的结论是,温度是影响树干呼吸速率的关键因子,但树干呼吸产生的CO2向大气的释放也同时受树干液流速度的影响。温度与液流对春秋季节3树种树干表面CO2释放通量的影响有所不同。     

川西亚高山人工林碳氮分配格局及其随凋落叶分解的释放规律

对四川西部亚高山地区连香树、糙皮桦、云南松和云杉4种主要人工林生态系统的生物量、土壤及林木器官C、N含量进行了测定.结果表明：林木体内C的分布与器官年龄的关系不明显,而N和C/N的分布与年龄的关系较为密切.幼嫩器官中的N含量大于老化器官,老化器官中的C/N比值大于幼嫩器官,且针叶林地枯落叶中的C/N比值大于阔叶林地.C、N在土壤表层具有明显的富集作用,在整个人工林生态系统(包括林木、枯落物和土壤0～40 cm)中的积累量分别达 176.75～228.05 t·hm^-2和 11.06～16.54 t·hm^-2,在土壤-枯落物分室和林木分室中的分配比例为C （1.9～3.3）∶1,N （15.6～41.5）∶1,且针叶林的“C汇”功能大于阔叶林.阔叶林地的凋落叶分解速率一般大于针叶林地,周转期分别为2.2～3.7 a和3.9～4.2a;在凋落叶分解过程中,C在所有林地均呈超速释出态势,周转期为1.9～3.4 a;N在连香树和糙皮桦林地呈超速释出态势,周转期为1.9～3.2 a,在云南松和云杉林地呈慢速释出态势,周转期为6.7～8.5 a.     

3个温带阔叶树种根系长期分解速率研究

根系分解对土壤碳固持和养分长期有效性具有重要意义,但目前对根系的长期分解模式仍知之甚少。比较3个温带阔叶树种不同直径根系7 a分解动态,可为生态过程模型提供数据支撑。在帽儿山生态站采用分解袋法对白桦（Betula platyphylla）、春榆（Ulmus davidiana var.japonica）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）的5个直径等级（< 1 mm）、（1-2 mm）、（2-5 mm）、（5-10 mm）、（10-20 mm）根系进行了7 a野外分解实验。重复测量方差分析表明：时间、树种、直径与树种交互作用、树种与时间交互作用显著影响根系质量保持率。根系质量保持率随时间呈指数下降趋势,7 a间根系经历早期快速分解和后期慢速分解两个阶段,实验结束时根系仍剩余相当部分的初始质量（24%-56%）。利用Olson指数衰减模型估计各树种根系分解系数发现：白桦根系分解系数与根直径间具有显著的线性正相关关系,水曲柳具有显著对数正相关关系,春榆的关系不显著。3个树种短期分解系数均高估根系分解速率,而且不能完全代表长期分解系数的种内、种间差异。研究结果对理解根系长期分解速率随直径变化模式提供了数据支撑。     

不同坡位水曲柳木质部解剖特征及其与气候关系

随着气候变暖,东北地区暖干化加剧。为了解干旱胁迫对小兴安岭地区不同坡位水曲柳径向生长的影响,采用木材解剖学方法,分析了水曲柳木质部解剖特征对不同坡位水分变化的响应。结果表明: 上、下坡位水曲柳木质部解剖参数整体上变化趋势一致,导管数量呈线性分布,最大导管面积和总导管面积总体上呈对数分布,平均导管面积总体上呈偏正态分布。不同坡位多个解剖参数均存在显著差异,下坡位导管数量、导管面积总体上大于上坡位。大部分解剖参数与日积温呈显著正相关,但存在一定差异,上坡位水曲柳总导管面积与日均温呈正相关,导管数量、总导管面积与相对湿度呈正相关,相关性均大于下坡位。上坡位最小导管面积与日积温和相对湿度呈显著负相关;而下坡位,总导管面积与相对湿度呈显著正相关。气候暖干化会导致水曲柳导管面积和导管数量相对减少,但基本上不影响导管分布状况,上、下坡位导管分布基本一致。目前,气候暖干化未限制而是促进了水曲柳的径向生长。     

水曲柳腋芽离体快繁研究初报

以水曲柳带顶芽、腋芽茎段为外植体进行离体培养,研究其适宜的灭菌方法、基本培养基种类和激素对腋芽萌发、丛芽产生、芽苗增殖的影响。结果表明,水曲柳的腋芽茎段为快繁的适宜外植体,茎段灭菌以用0.05%HgCl₂处理2 min最好。在萌芽培养中,BA和2ip均可促进腋芽萌发,但以8 mg·L^-1 BA处理时萌发效果最好,萌发率达100％;将腋芽萌发后长成的新枝转入添加ZT的培养基中,出现丛芽,在添加1.0 mg·L^-1的ZT的培养基中增殖效果最好,增殖系数达到3.0。无论在萌芽培养还是增殖培养中均发现WPM培养基最适合水曲柳腋芽的离体快繁。     

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。     

采用地统计学方法对水曲柳人工纯林表层根量的估计

采用地统计学的变异函数分析方法定量研究了水曲柳纯林表层根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,对水曲柳纯林表层(0～10 cm)各类型根量进行了估测。结果表明:1)水曲柳细根(<2 mm)、粗根(≥2 mm)、活根和土壤总根变异函数曲线的理论模型符合球状模型,其它植物活根符合指数模型,水曲柳及其它植物死根符合线性模型。水曲柳及其它植物死根的空间变异主要是由随机性因素引起;水曲柳细根、粗根、活根、其它植物活根和土壤总根的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(空间结构比在2 5 %和75 %之间)。水曲柳粗根的空间变异尺度为13.2 m,水曲柳细根、水曲柳活根、土壤总根和其它植物活根的空间变异尺度均大于33.9m。根据理论模型的拟合参数估计,水曲柳细根、水曲柳活根和土壤总根的空间变异尺度为6 1m,其它植物活根为183m。(2 )平均值成对二样本t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水曲柳样地各空间位置处各类型根量的估计。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) ,估计出水曲柳纯林表层根量为1.5 92 6 t/ hm2 ,水曲柳细根为0 .6 86 5 t/     

微立地土壤水分-物理性质差异及对水曲柳幼林生长的影响

采用较小立地尺度对土壤水分物理性质的变化及与水曲柳生长的关系进行研究.结果表明,除传统尺度立地上土壤水分-物理性质存在较大差异外,该尺度立地内部微立地间亦存在较大的变化,一些指标如非毛管孔隙度、土壤通气度和土壤渗透系数等在微立地间的变化甚至超出立地间的变化.土壤水分-物理性质的差异,使得不同微立地间水曲柳生长存在较大差异,同一立地内不同微立地间林木生长差异明显高于不同立地间的差异.土壤水分-物理性质及林木生长受到局部地段微立地的影响.微立地的研究对进一步实现适地适树具有重要意义.