大兴安岭库都尔地区兴安落叶松年轮宽度年表及其与气候变化的关系

基于建立的大兴安岭库都尔地区兴安落叶松树轮宽度年表,分析了兴安落叶松树轮宽度年表与该区温度、降水和帕尔默干湿指数(PDSI)等主要气候因子之间的关系.结果表明:研究区5月和7月的温度与兴安落叶松年轮宽度变化呈极显著负相关关系(P0.01);虽然降水与年轮宽度变化没有表现出显著的相关关系,但6—8月PDSI与年轮宽度变化显著相关(P0.05),说明兴安落叶松的生长明显受区域水热条件共同控制,且以5月和7月最显著.兴安落叶松树轮宽度年表与诸如太平洋年代际振荡(PDO)等大尺度气候系统波动的低频系数和高频系数之间呈显著相关,说明太平洋气候系统的波动对该区树木径向生长具有显著影响.     

模拟降水减少对帽儿山地区兴安落叶松径向生长的影响

以2004年在小兴安岭帽儿山地区栽植的兴安落叶松(Larix gmelinii)为研究对象,在2012年,经过100%减雨、50%减雨、冬季除雪和对照4种处理,在控雨的前期(6月)和后期(8月)用微生长锥取样利用石蜡切片方法测量扩大细胞的径向长度和数量。在10月末用生长锥取样,打磨后测量成熟管胞的径向长度和数量,进而分析降水减少对兴安落叶松径向生长的影响。结果表明:在帽儿山地区,生长季温度与兴安落叶松径向生长显著正相关,降水在生长季后期为负相关。大树芯成熟管胞测定表明,3块样地综合而言,除雪组成熟管胞数量最多,其次是对照组,50%减雨组和100%减雨组成熟管胞数量最少;管胞径向长度在各个处理组之间差异不显著。但是,在3块样地中,成熟管胞数量和径向长度在相同处理间测定结果有差别,样地1的100%减雨组、50%减雨组、除雪组和对照组中成熟管胞数量随土壤湿度增加而增加,径向管胞长度差异不明显;样地2的除雪组中成熟管胞径向长度显著小于其他3个实验组,而50%减雨组、100%减雨组和对照组的成熟管胞径向长度和数量均差异不显著;样地3中4个实验组的成熟管胞数量均差异不显著,成熟管胞径向长度100%减雨组略小于其他3个实验组,这与样地3遮阴较大、土壤湿度较高有关。石蜡切片的形成层扩大细胞分析表明:在减雨处理的初期(6月份),样地3在扩大细胞的数量上,随着不同处理间土壤湿度的减小而减少。在减雨处理的后期(8月份),样地1扩大细胞的数量随着不同处理间土壤湿度的减小而减少。研究结果表明降水减少会对兴安落叶松径向生长产生影响,其影响程度取决于微环境条件的差异,且不同时期降水减少的影响也有差异。     

树木年轮宽度与气候变化关系研究进展

 树木的生长和立地环境密切相关并受多种气候因子的影响。树木年轮宽度的增加与温度、降水、太阳辐射、CO2浓度等气候因子有着复杂的相关关系。在干旱或半干旱地区,温度是限制树木生长的重要气候因子。生长季开始时最低温度的升高有利于延长生长季,与年轮宽度正相关;但是当生长季温度过高时,即使降水非常充裕,当年也只能形成窄年轮。生长季的温度过高则会加快土壤蒸发失水量并提高蒸汽压差,使土壤水分不足而不利于树木生长,因而生长季的高温多表现为与年轮宽度的负相关。生长期内降水量与树木的径向生长也成正相关,但当生长季的降水量充足或过多时,降水对树木径向生长不相关或负相关。受温度和降水共同调控的土壤湿度是树木径向生长的主要限制因子,良好的水分状况对树木生长起决定性作用。某一地区的太阳辐射能量高常会导致高温少雨,故高强度的太阳辐射使表土的湿度降低而不利于树木的径向生长。而在受季风影响的地区,树木年轮宽度的增加与当年雨季的气候变化关系不大。当年季风到来之前的气候（温度和降水）是树木生长的主要限制因子。有关CO2浓度的升高对树木生长的影响,研究的结果很不一致。一些温室实验及田间控制实验证明,CO2浓度的升高能对短命的一年生草本植物和植物幼苗产生“施肥效应”,并有利于其生长;还有些研究证明CO2浓度的升高能使高海拔地带的树木年轮宽度增加;但也有些研究认为CO2浓度的升高对生长在自然条件下的自然植被影响不大。近年来,有关树木径向生长和气候变化的研究越来越引起人们的关注,相关研究也取得了较大的进展。这些研究在帮助人们了解和研究古气候变化对森林植被的影响,以及预测未来全球变化对陆地生态系统的影响等方面有重要的理论和现实意义。综述了气候变化对树木年轮宽度影响的研究进展和应用,并概述了研究方法和发展前景,希望能加快和拓宽这一领域的发展。     

树木年轮宽度与气候因子的关系研究进展

树木的生长与立地环境密切相关并受气候变化的影响,树木年轮宽度作为反映气候与环境变化的一个重要参数,已被广大生态学家所重视并应用。本文综述了树木年轮宽度与温度(当年初春温度、前一年的夏季高温和冬季低温)、降水(生长季的降水和生长季前的降水)、太阳辐射、CO2浓度等气候因子的关系及其在古气候环境研究、环境预测等领域中的应用,并对该研究的量测方法和数据处理分析方法的进展作了概述。针对我国树木年轮宽度研究的现状,提出了扩大取样范围、拓宽研究领域、改善取样和分析方法、建立完善的树轮年表体系、加强与国外树轮研究工作者的信息交流等建议,为我国树木年轮宽度研究的进一步发展提供了理论参考。     

伊春西林铅锌矿区兴安落叶松年轮中重金属元素含量的年际变化

利用树木年轮环境学分析方法,测定了伊春西林铅锌矿附近兴安落叶松年轮中Pb、Cd、Zn、Cu、Mn 5种重金属元素含量的变化.结果表明:在矿区附近的兴安落叶松年轮中,Mn含量最高,Cd含量最低.近地面处年轮中的Cd、Zn、Cu含量显著高于胸高处,而近地面和胸高处的Pb和Mn含量差异不显著.1987-2010年,除Pb含量有轻微上升外,其他4种元素含量均呈下降趋势,其中Cd含量下降趋势最明显,Zn、Cu、Mn含量均先下降后上升.随着兴安落叶松年轮宽度的增加,Pb含量下降,其他4种元素含量均增加.近地面处Pb含量与其他4种元素含量呈显著正相关,而在胸高处的相关性不显著,Cd含量甚至随Pb含量增加而显著下降.兴安落叶松年轮中重金属元素含量变化受铅锌矿产量和采矿活动的影响,可利用年轮中Pb含量重建采矿历史.目前,Pb含量已经对周围环境造成污染,如果继续开采,应加强对尾矿中重金属元素的治理.     

水曲柳和兴安落叶松人工林细根分解研究

  细根分解是陆地生态系统C和养分循环的重要环节。以往的细根分解研究以埋袋法的应用为主。然而, 由于埋袋法对分解材料的干扰以及对分解环境的改变使其很难揭示原位环境下根系的自然分解过程。该研究应用微根管(Minirhizotron)技术连续3年对水曲柳(Fraxinus mandshurica)和兴安落叶松(Larix gmelinii)细根的分解过程进行原位监测, 运用Kaplan–Meier方法估算细根分解的保存率及分解期中位值(即50%细根完全分解的时间, Median root decomposition time), 做分解曲线, 用对数秩检验(Log-rank test)方法分析不同树种、直径、根序及土层对细根保存率的影响。结果表明, 伴随时间延长, 细根的保存率逐渐下降, 兴安落叶松细根保存率的下降显著快于水曲柳(p<0.001), 两树种分解期中位值分别为(82±7) d 和(317±28) d; 不同直径等级(≤0.3、0.3～0.6、＞0.6 mm)细根的分解速率不同, 两树种最长分解期中位值均出现在最细直径(≤0.3 mm)根中; 高级根分解速率显著低于一级根(p<0.05); 土壤上层分解速度快, 随着土壤深度增加细根分解速率减小。微根管技术为了解细根自然分解过程提供了有效途径。     

兴安落叶松原始林年龄结构动态的研究

对受不同程度干扰的兴安落叶松原始林年龄结构的研究表明,一代林年龄结构动态的特点是初期种群密度增大,年龄变幅加大,后期因自然稀疏而年龄变幅减小。多代林是不同世代的一代林的斑块镶嵌,上层老年世代年龄变差小,中层的中年或成年世代变差大,下层幼年世代变差亦较小。白桦与落叶松在良好立地上混生时,初期因白桦定居早,其平均年龄比落叶松大5—15年,50—70年后,落叶松的平均年龄因部分白桦死去而变得较大。     

兴安落叶松人工林腐殖质阴燃燃烧温度变化特征

森林地下火是发生在腐殖质层的一种缓慢、无焰、低温、持久的阴燃燃烧,整个燃烧过程都是靠自身所释放的热量所维持。所以地下火发生时产生的温度是研究其火行为特征的重要指标,更是森林地下火监测和扑救过程中的重要依据。以大兴安岭地区5种地类下人工种植的兴安落叶松林为研究对象,以室内控制点烧实验为基础,研究不同地类和腐殖质粒径阴燃燃烧的温度变化特征。结果表明：不同粒径的腐殖质阴燃燃烧最高温度之间不存在显著差异（P>0.05）,而不同地类和二者的交互作用对阴燃燃烧最高温度的影响则存在显著差异（P<0.05）;4种腐殖质粒径下不同地类之间的阴燃燃烧最高温度都存在显著差异（P<0.05）。任意一种腐殖质粒径下塔头甸子的阴燃燃烧温度都是最高的,最高可达897.53℃,其次是水湿地,有坡山地、无坡山地、农用地的腐殖质阴燃燃烧温度较低。不同地类的腐殖质燃烧地表温度较高,最高温度可达618.83℃;随着燃烧时间的增加,腐殖质燃烧的地表温度随之降低,二者之间关系可以用y=a×x^b方程拟合,并且拟合程度高（R²>0.9,P<0.01）。相关研究成果可以为该地区森林地下火监测扑救提供科学有效的理论依据。     

模拟气候变暖对东北兴安落叶松径向生长的影响

2004年在带岭、孙吴、松岭和塔河构成的纬度梯度上分别选取幼龄兴安落叶松(Larix gmelinii),将其统一移栽到纬度较低的帽儿山地区,以模拟温度升高对兴安落叶松径向生长的影响。在2013年生长季(6—9月)分别在4个纬度移栽原地和移栽地(帽儿山)的树木主干和小枝上取样,主干用微生长锥钻取样芯,小枝直接截取一段,主干和小枝的样品用石蜡切片法得到扩大细胞和成熟细胞的大小及数量的动态变化。结果表明:温度升高导致兴安落叶松主干扩大细胞大小和数量均增加,但是主干径向生长与温度升高不呈正比。生长季前期(6月),带岭小枝成熟细胞数量明显高于其他两组,但在8月晚材细胞数量偏少,表明其还在继续生长。生长季后期(8月),松岭兴安落叶松小枝扩大细胞平均大小为5μm,分化数为4个,而松岭移栽到帽儿山后扩大细胞平均大小为9.9μm,分化数为7个,增长了近1倍。松岭成熟细胞大小较其他两地偏大,可能与其水分状况有关。温度升高不能直接改变植物生长周期一类由基因控制的生理特性,但是对树木不同构件的影响力是不同的,小枝受到的影响要大于主干。当全球变暖尤其是伴随降水量减少时,将减少兴安落叶松径向生长,包括管胞直径、数量和生长周期。通过纬度变化模拟气候变暖,深入分析不同构件树木生长对气候变化的响应,为预测气候变化对兴安落叶松生长及分布的影响提供依据。     

大兴安岭兴安落叶松径向生长对气候响应的时空变化

根据兴安落叶松在大兴安岭山脉的分布特征,沿纬度设置了9个采样点,分析了兴安落叶松径向生长对气候因子响应的空间差异和时间动态。结果表明:总体上所有采样点的兴安落叶松径向生长与夏季(6—8月)标准化降水蒸散指数(SPEI)及降水量、2月SPEI及降水量呈正相关,与3月温度呈负相关。在空间上,南部年均温较高区域的兴安落叶松径向生长与2月SPEI呈显著正相关,在北部年均温较低的区域与3月温度呈显著负相关。在时间上,兴安落叶松生长-气候关系不稳定。随着温度升高,在年均温较高区域,夏季SPEI和降水量对树木生长的正效应以及夏季温度的负响应显著增强;在年均温较低区域,树木生长与3月温度负响应增强更明显。这表明气候变化改变了树木生长-气候关系,而且存在明显空间差异。在未来气候暖干化的背景下,大兴安岭兴安落叶松径向生长会受到抑制,在年均温较高且降水量较少的南部地区会因夏季水分亏缺和冬季干旱而衰退,温度较低的北部地区则可能因冬季干旱和冬季变暖而使生长受到抑制。     

促进兴安落叶松天然更新的出苗条件研究

根据４０多块标准地调查,促进更新措施后兴安落叶松１年生幼苗出现的频度及数量与种子年关系很大,幼苗更新效果最好的是种子年当年,更新频度可达６０％以上,幼苗平均为１．０—２．０×１０３株·ｈａ－１,其他年份促进的效果较差．同时,也与迹地类型、种源状况和整地质量关系较大．一般在山坡中、下部,土壤湿润的杜香落叶松和藓类越桔落叶松林迹地促进效果较好,其更新频度为６０—７０％．绝大部分更新幼苗出现在表土裸露、无杂草灌木、土壤湿润的地方．更新频度与植被盖度呈明显的衰减指数相关．促进地块距下种林墙最好不超过６０ｍ范围．     

长白落叶松、日本落叶松和兴安落叶松幼苗光合作用特性比较研究

研究长白落叶松(Larix olgensis Herry.),日本落叶松(Larix kaempferi Carr.) 和兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)当年生和一年生幼苗的光合作用日变化、季节变化和光响应曲线,结果表明：①三种植物中,长白落叶松、日本落叶松当年生和一年生幼苗和兴安落叶松当年生幼苗光合速率日变化都呈双峰曲线,具有明显的“午休”特征。兴安落叶松一年生幼苗的光合速率日变化呈单峰曲线。②日本落叶松的光饱和点 (LSP) 最高,兴安落叶松光补偿点（LCP）最低。③三种落叶松的一年生幼苗都是在生长中期表现出最大的光合能力。从年龄来看,落叶松当年生幼苗在生长初期和生长中期的光合能力要低于一年生幼苗,但在生长后期高于一年生幼苗。④从种来看,生长初期,当年生和一年生幼苗的最大净光合速率(P_max)均为日本落叶松＞兴安落叶松＞长白落叶松;生长中期,当年生幼苗的P_max规律与生长初期相似,一年生幼苗的P_max为长白落叶松＞日本落叶松＞兴安落叶松;生长后期,当年生幼苗的P_max为长白落叶松＞兴安落叶松＞日本落叶松,一年生幼苗的P_max与生长中期一年生幼苗的规律正好相反。通过分析我们得到结论：三个树种在生长季节相同阶段具有不同的光合特性;每个种不同年龄和生长季节不同阶段也表现出不同的光合特性;三个树种中,长白落叶松幼苗对光抑制引起的光合器官损伤的修复能力最强,日本落叶松次之,兴安落叶松最弱;日本落叶松幼苗较喜光,光合作用能力较强,不易发生光抑制,而兴安落叶松幼苗较耐阴。因此在育苗和造林时应考虑不同树种的光合特性调节最佳的光照条件。     

大兴安岭兴安落叶松和樟子松径向生长对气候变化的响应差异

大兴安岭是我国气候变化最为显著的地区之一,兴安落叶松和樟子松是该地区最为重要的树种,研究它们径向生长对气候变化的响应差异,可以为预测气候变化下我国北方森林动态提供科学依据。在大兴安岭地区选择6个样点共采集兴安落叶松树轮和樟子松树轮样芯451个,建立了12个标准年表。比较了1900年以来树木径向生长趋势,利用Pearson相关分析法分析各样点兴安落叶松和樟子松生长对气候因子的响应,运用线性混合模型探讨温度和降水对兴安落叶松和樟子松年径向生长的影响,通过滑动相关对比两个树种生长-气候关系的时间稳定性。结果表明: 兴安落叶松径向生长与3月平均温度呈负相关,与上一年冬季和当年7月降水呈正相关。樟子松径向生长与当年8月温度呈正相关,与当年生长季(5—9月)降水呈正相关。冬季降雪对兴安落叶松径向生长起到重要的促进作用,夏季过多降水对樟子松径向生长起到显著的限制作用。兴安落叶松和樟子松生长对气候变化的响应存在明显差异,因此,气候变化可能会影响北方森林生态系统的树木生长、物种组成以及空间分布等。     

兴安落叶松胚性愈伤组织诱导影响因子的研究

以成熟和未成熟合子胚为外植体,研究影响兴安落叶松（Larix gmelinii）胚性愈伤组织诱导的几种主要因子。结果表明兴安落叶松合子胚带胚乳培养有利于胚性愈伤组织的诱导;内蒙沙地种源成熟合子胚的诱导率显著（p<0.05）高于加格达奇山地种源;冷藏处理可以提高成熟合子胚胚性愈伤组织的诱导率;不同发育时期的未成熟合子胚的诱导率存在显著差别（p<0.05）,其中以子叶初期合子胚（7月5日）诱导率最高;2,4-D对胚性愈伤组织诱导的影响较大,且与BA、KT存在一定的协同作用;S培养基比DCR和MS培养基更有利于胚性愈伤组织的诱导;培养基中琼脂含量为4 g·L^-1时,诱导率较高。     

火烧迹地木炭对兴安落叶松种子萌发的影响

通过对大兴安岭兴安落叶松火烧迹地木炭的野外调查和取样,分别选取不同来源（兴安落叶松,白桦,灌木,草本）的木炭,以及不同火烧时间（当年,1年,4年,5年）的木炭,研究不同种类木炭浸提液,以及相同种类不同火烧时间木炭浸提液对兴安落叶松种子萌发的影响。研究结果发现,不同来源、不同时间的木炭对兴安落叶松种子的萌发均有显著性的影响,但作用力的方向和大小也各不相同,这说明木炭对种子萌发的影响因素非常复杂。     

落叶松人工林树干形状模型和可变参数

对以往树木干形的一系列可变参数削度方程进行比较,根据模型拟合统计量(残差平方和及相关指数),选出其中对落叶松干形拟合效果较好(残差平方和较小、相关指数较高)的模型,并根据模型中可变参数的意义提出了5种描述干形的指数.结果表明:Lee等提出的削度方程的拟合效果较好,可以用来描述落叶松人工林的树干形状;5种描述干形的指数分别为根部梢头削度率、影响点、圆柱体和抛物线体范围值、最小可变参数、最小可变参数所在的相对高度,这些指数可以作为比较干形的方法和工具.较大密度(870株.hm-2)和较小密度林分(275株.hm-2)的林木干形质量都较差,只有适中密度林分(487株.hm-2)的落叶松干形质量较好.     

寒温带兴安落叶松林土壤温室气体通量的时间变异

采用静态箱/气相色谱(GC)法,对寒温带兴安落叶松林区6-9月生长季土壤CO2、CH4和N2O通量进行原位测定,研究了土壤温室气体通量的季节和昼夜变化及其与环境因子的关系.结果表明:在生长季,兴安落叶松林土壤为大气CH4的汇,吸收通量为22.3～107.8 μg CH4-C·m-2·h-1,6-9月月均甲烷吸收通量为(34.0±7.1)、(71.4±9.4)、(86.3±7.9)和(40.7-±6.2) μg·m-2·h-1;不同季节土壤CH4昼夜通量的变化规律相同,一天中均在10:00达到最大吸收高峰.土壤CO2日通量呈明显的双峰曲线,月均CO2通量大小顺序为7月＞8月＞6月＞9月.土壤N2O通量变异较大,在-9.1 ～31.7μg·m-2·h-1之间.土壤温度和湿度是影响CO2和CH4通量的重要因子,N2O通量主要受温度的影响.在兴安落叶松林区,10:00左右观测获得的温室气体地-气交换通量,经矫正后可以代表当日气体通量.     

基于结构方程模型的兴安落叶松天然林更新影响因素

以大兴安岭新林林业局翠岗林场49块兴安落叶松不同蓄积占比的固定样地调查数据为基础,分别从林分非空间结构、林分空间结构、林木多样性、土壤条件和立地条件5个方面37项观测指标,在相关性分析的基础上,构建林分尺度更新密度和更新多样性(包括树高和地径)的结构方程模型,并计算各路径的直接、间接和总影响系数,量化和提取影响大兴安岭...