青海大通典型林分冠层结构与林下植被物种多样性关系研究

为探究青海高寒山区典型林分冠层结构与林内光环境中维持林下植被物种多样性稳定的关键因素,该研究以青海大通县青海云杉林(Ⅰ)、青杨林(Ⅱ)、华北落叶松-青海云杉混交林(Ⅲ)、青杨-白桦混交林(Ⅳ)和白桦-青海云杉混交林(Ⅴ)5种典型人工林分为研究对象,运用冠层分析仪采集数据,并结合实地调查,研究冠层结构与林内光环境特征及其对林下植被的影响。结果表明:(1)林分Ⅰ、Ⅲ的林冠开度显著低于林分Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ(P0.05),各林分叶面积指数大小顺序为ⅢⅠⅡⅤⅣ,总体表现为阔叶林的林冠开度大于针叶林,但其叶面积指数小于针叶林;林分Ⅱ、Ⅳ的直射辐射、散射辐射及总辐射均显著高于林分Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ(P0.05),其中林下总辐射与散射辐射表现为ⅡⅣⅤⅠⅢ,直射辐射为ⅡⅣⅠⅢⅤ;林分Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ的消光系数均显著高于Ⅰ、Ⅲ,总体上均表现为阔叶林针叶林。(2)相关分析结果表明,林冠开度与林下光照指标呈极显著正相关关系(P0.01),叶面积指数与林下光照指标呈极显著负相关关系(P0.01),且其对林下散射辐射的控制能力最强;典型相关分析表明,纯林的林冠开度对冠层结构的贡献和解释能力较叶面积指数和平均叶倾角大,混交林的叶面积指数对林下光照的影响大于纯林。(3)混交林的林下物种多样性指数(H)及丰富度指数(P)均高于纯林;林下草本层物种多样性指数(H)及丰富度指数(P)与林冠开度及林下光辐射呈显著正相关关系,与叶面积指数呈显著负相关关系(P0.05);物种均匀度(J_(sw))与平均叶倾角呈极显著负相关关系(P0.01),与林下散射辐射呈显著正相关关系(P0.05)。研究认为,在人工纯林改造和结构调整中,对乔木层适当补植伴生树种,并逐步调整为多树种混交林,增加冠层结构和林下光照异质性,将更有利于林下植被物种多样性的维持。     

冠层光谱组成对红松和蒙古栎幼苗生长和光合荧光特性的影响

本研究选择长白山阔叶红松林优势树种红松和蒙古栎幼苗为对象,研究其植株形态、生长和光合荧光特性对5种光谱处理的响应。结果表明: 红松与蒙古栎的形态结构与生长主要受蓝光与紫外B区(UV-B)辐射调控。滤除蓝光后两种幼苗的植株叶面积比和相对生长速率均显著降低,而滤除UV-B辐射显著增加了红松的叶面积比和相对生长速率,分别上升了41.8%和47.7%,降低了蒙古栎的株高、总叶面积和生物量积累。滤除UV-B辐射显著降低了2种幼苗的光合荧光调节能力,红松的下降幅度较低,其非调节性耗散的量子产量(Φ_NO)升高31.6%,反映光合荧光调节能力的Φ_NPQ/Φ_NO值降低37.5%。2个树种幼苗具有明显不同的光谱适应策略,蒙古栎幼苗偏向于利用光谱变化调整自身形态增加光捕获能力,而红松更注重调整光合荧光特征以提高碳同化效率。     

东灵山油松林和辽东栎林下土壤资源和光资源的空间特征

油松林和辽东栎林是中国暖温带具有代表性的森林植被林型。为揭示油松林和辽东栎林下土壤资源和光资源的空间特征,在东灵山相应植被下各设置一条100 m样线,利用HH 2高精度土壤水分仪(美国生产)沿样线每隔1 m测定土壤水分含量,并分析相应点土壤有机质含量;利用H em iV iew林冠分析系统每隔10 m测定森林的叶面积指数、林冠覆盖度、林冠均匀性、光资源状况;采用半方差方法分析土壤水分和有机质的空间异质性。(1)油松林与辽东栎林的叶面积指数、林冠覆盖度、辐射因子和林下光资源没有显著差异,但油松林林冠均匀性显著小于辽东栎林。(2)辽东栎林的间接辐射因子与林下总辐射呈显著正相关(R2=0.466,p=0.030),而油松林的间接辐射因子与总辐射无显著相关(R2=0.203,p=0.191)。(3)光资源的数量及其组成在油松林和辽东栎林下的变化非常相似,但光资源的组成与林冠特征的关系在两种森林间存在差异。(4)油松林下土壤水分和土壤有机质含量低于辽东栎林,但异质性恰好相反;油松林下这两种因子不具有显著的空间自相关性,而辽东栎林下具有显著的空间自相关性。(5)自然条件下,10 m尺度的林下辐射强弱与土壤水分之间并不存在显著负相关。     

不同天气类型下UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊叶片PSII光化学效率的影响分析

以中国科学院海北高寒草甸试验站地区的美丽风毛菊(Saussurea superba)为材料, 通过短期滤除自然光谱中紫外线B (UV-B)辐射成分的途径, 研究了UV-B辐射对叶片光系统II (PSII)光化学效率的影响。不同天气的归纳分析表明, 随可见光辐射的降低, 暗适应3 min的PSII最大光化学量子效率(F_(v)/F_(m))显著升高; 与此同时PSII实际光化学量子效率(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P)也显著升高, 非光化学猝灭系数(NPQ)则显著降低。滤除UV-B辐射后, 3种典型天气类型下的F_(v)/F_(m)均略有升高趋势; 且Φ_PSII和q_P增加, 而NPQ略有降低趋势。量子效率的相对限制(L_(PFD))和PSII反应中心开放程度(q_L)的进一步分析表明, UV-B辐射能显著影响辅酶A还原状态, 对高山植物美丽风毛菊的光合机构具有负影响。综上可知, 自然光中的可见光辐射是影响PSII激发能捕获效率的重要因素, PSII反应中心的光化学效率和非光化学能量耗散主要受光和有效辐射的影响; 滤除UV-B成分能减缓PSII反应中心的光抑制程度。     

适度紫外辐射增强对白鲜光合特性和药用活性成分的影响

次生代谢成分环境调控是药用植物优质栽培的理论和实践基础。然而,迄今为止,短期紫外光诱导对药用活性成分积累效应方面的研究仍然比较薄弱。该文以光环境敏感植物白鲜(Dictamnus dasycarpus)为研究对象,探索短期不同强度(低剂量和中剂量)紫外(UV)辐射增强对其根、茎和叶中黄柏酮、梣酮、白鲜碱和柠檬苦素4种有效成分的诱导效应。结果表明：(1)无论是低剂量还是中剂量UV-A和UV-B辐射条件下,白鲜叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学量子产量(F_v/F_m)均大于0.76;PSⅡ实际光合量子产量Y(Ⅱ)、调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)、基于“湖泊模型”光化学淬灭系数(qL)和非光化学淬灭系数(NPQ)与对照(未经紫外辐射处理)相比均没有显著差异;低剂量与中剂量UV-B辐射均显著增加白鲜PSⅡ的非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)。(2)适度短期紫外辐射增强能够诱导白鲜药用活性成分快速积累,根中4种有效成分最高可提升51%,主要在白鲜根中积累。其中,中剂量UV-A辐射和低剂量UV-B辐射效果最明显,不仅根中黄柏酮、梣酮、白鲜碱和柠檬苦素4...     

不同温度及二氧化碳浓度下培养的龙须菜光合生理特性对阳光紫外辐射的响应

为了研究不同温度及CO₂浓度下培养的大型海藻对紫外辐射的生理学响应,选取龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)作为实验材料。实验设置两个温度梯度(20 ℃和24 ℃),两种CO₂浓度(390 μL/L和1000 μL/L)以及3种辐射处理,即可见光(PAR)处理(滤除紫外线A(UV-A)、紫外线B(UV-B),400-700 nm)、可见光加紫外线A(PA)处理(滤除UV-B,320-700 nm)、PAB处理(全波长辐射280-700 nm)。结果表明,酸化、升温以及紫外辐射处理都未影响大型经济红藻龙须菜的叶绿素a和类胡萝卜素的含量。然而紫外辐射处理显著降低了龙须菜的有效光化学效率,其抑制水平在酸化处理的藻体中更为显著,并且随着温度的上升而进一步加剧;酸化与温度耦合使藻体对紫外辐射的敏感性增加,导致其较低的修复速率以及较高的损伤速率。     

三种乡土树种在二种林分改造模式下的生理生态比较

在丘陵荒山先锋树种马占相思林的林窗和均匀间伐50％(简称林冠层下)的2种林分改造模式下,研究了降真香、红椎和火力楠3种乡土树种生长初期的生理生态。结果表明,不管是在冬季或夏季,林窗中比林冠层下有更高的光合有效辐射(PAR)和相对湿度(RH),并且有较低的气温(Tair),林窗与林内最主要的差异是PAR的变化。生长在林窗里的植株比林冠层下的叶片小而厚,叶片单位面积干重增加,林窗里的植株叶片有较高的叶绿素含量。冬天,降真香和红椎在林窗里和林冠层下的净光合速率(Pn)日变化曲线都为单峰型,而火力楠在林窗下为双峰型,林冠层下为单峰型。3种树种在林窗里和林冠层下植株的蒸腾速率(Tr)有较相似的日进程,都为单峰型。2种林分改造模式下3种树种叶片气孔导度(GS)的日变化也较相似,与PAR的变化趋势相似,而与RH变化呈相反趋势。冬季。降真香和红椎在林窗的水分利用效率(WUE)比林冠层下稍高,而火力楠在林冠层下则比林窗高．但它们都无显著差异。夏天,3种树种在林窗和林冠层下的Pn与冬天有相似的结果。夏季红椎和降真香在林窗的Tr比林冠层下高,而火力楠在林冠层下的Tr比林窗高。Gs的变化趋势也与PAR相似,与RH变化趋势相反。夏季,降真香和火力楠的WUE在林窗比林冠层下高,但红椎却比林冠层下的低。3个树种中火力楠的WUE最高。3种树种在林窗和林冠层下的wUE都是冬季比夏季高。综合植物各项生理生态指标的分析结果可知,降真香和红椎较适宜种植在林窗里,而火力楠较能适应有一定郁闭度的林冠层下。     

青藏高原强UV-B辐射对美丽风毛菊光合作用和色素含量的影响

以青藏高原矮嵩草草甸的主要伴随种美丽风毛菊为材料,通过滤除太阳辐射光谱中UV-B成分的模拟试验,研究了强太阳UV-B辐射对高山植物光合作用、光合色素和紫外吸收物质的影响.结果表明：与对照相比,弱UV-B处理能促使美丽风毛菊叶片净光合速率增加和提高稳态PSⅡ光化学效率;对照中叶片厚度的相对增加能弥补单位叶面积光合色素的光氧化损失,是高山植物对强UV B辐射的一种适应方式.短期滤除UV-B辐射处理时紫外吸收物质含量几乎没有变化,说明高山植物叶表皮层中该类物质受环境波动的影响较小.强UV-B环境下光合色素的相对增加是一种表象,而青藏高原强太阳UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊的光合生理过程仍具有潜在的负影响.     

哀牢山中山湿性常绿阔叶林林窗更新研究

对云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林林窗更新状况的调查结果表明,林内优势树种在林窗阶段不占优势,其在林窗内的重要值显著低于成熟林分;林窗内外的乔木幼苗在组成上存在较大差异,林窗内的幼苗多样性(H=2．73,D=0．89)高于林冠下(H=2．25,D=0．82),二者的Jaccard相似系数只有0．6．许多树种的幼苗只出现在林窗内;林窗内的乔木幼苗密度(38636株·hm²)远远高于林冠下(17323株·hm²)．林窗内和林冠下的乔木幼苗(H≤50cm)均以高度为11～20cm幼苗的在数量上占优势,但林窗内高度超过20cm的幼苗比例明显高于林冠下;林窗大小对乔木幼苗更新有重要影响,不同树种的幼苗密度高峰出现在不同大小级别的林窗内．     

长白山红松阔叶林主要树种光谱反射特征对光环境的响应

利用光谱仪测量了长白山阔叶红松林主要树种在林隙、林下的光谱反射,对比相同树种在林隙、林下环境条件下的光谱反射特征,分析光谱指数的差异性,同时对不同树种的光谱反射特征进行了比较,以研究林隙、林下环境条件对植物生理的影响,并推断对植物竞争能力的影响.结果表明,其中林隙中植被归一化指数(NDVI)均高于林下,叶绿素归一化指数(Chl NDI)也表现出相似的趋势,而林隙中的光化学反射指数(PRI)则低于林下.研究发现,林隙光照较为充足,但树种所受胁迫可能并未降低,所以光合速率并没有表现出明显升高.     

应用全天空照片估计林分透光孔隙度(郁闭度)

林分结构通过影响林内环境与生物因子,决定森林生态系统服务功能发挥;同时,通过调整林分结构亦可达到森林合理经营的目标。林分透光孔隙度(郁闭度)是决定林分结构的重要因子之一,它可以用来表征光、水等环境因子通过林冠进入林内的再分布状况。因此,合理、精确地确定林分内的郁闭状况,无论在森林经营与管理,还是在森林生态精细研究中,都显得十分重要。本文在以往研究的基础上,详细介绍了应用全天空照片(Hemispherical photograph/whole sky photograph)确定林分内一定高度(通常为1 m)的林分郁闭度或林分透光孔隙度(两者互补)的方法与步骤,重点讨论了在应用全天空照片确定林分郁闭度/透光孔隙度时选择的有效范围和应注意的实际问题。     

UV-B辐射胁迫下杨梅幼苗的高光谱响应

设置UV-B滤光减弱、UV-B辐射增强和自然光(对照)3组模拟大田试验,比较了不同UV-B辐射处理下,亚热带典型木本植物杨梅幼苗的叶绿素含量、光谱反射率及光谱特征参数,研究UV-B辐射变化对亚热带森林树种的影响.结果表明:增强UV-B辐射可降低杨梅幼苗的叶绿素含量,而降低辐射则会显著促进叶绿素的增加,并且这种胁迫反应于光谱反射率中.3种不同梯度UV-B辐射作用下,可见光部分光谱反射率间的差异主要集中在绿光反射峰及红边附近,同时红边所在波长位置“红移”.UV-B辐射对杨梅的胁迫在时间上具有积累性.用反高斯模型参数R0、λ0、λp、Rs、6指示杨梅受UV-B胁迫,以Rs最显著.不同UV-B辐射水平下植物叶片光谱反射率上的差异,可通过较窄波段光谱反射率或特定波长光谱反射率所构建的植被指数加以有效区分.     

哀牢山亚热带常绿阔叶林内外地温分布特征

地温是森林气候重要的环境因素之一,与植物生长密切相关,对地温的深入研究有助于揭示森林生态系统功能和评估森林环境效益。本文利用哀牢山亚热带常绿阔叶林林内和林外旷地(气象站)地温数据,分析发现:哀牢山亚热带常绿阔叶林林内外的地温均呈单峰型日变化,与林外相比,林内地温具有明显日变化的深度较浅(仅在20cm深度以上);林内平均地温具有显著日变化的深度在春季和秋季(20cm)要大于夏季和冬季(15cm);与林外相比,林内各层地温均小于同层的林外地温,并且林内地温的日变幅和年变幅也小于同深度的林外地温。总体来看,林外地温的年变幅和日变幅大于林内。     

西藏原始林芝云杉林雨季林冠降水分配特征

利用2006-2007年对西藏米林县南伊沟原始林芝云杉(Picea likiangensis var.linzhiensis)林林外降水、穿透水和树干茎流定位观测数据,对林芝云杉林的林冠降水再分配特征进行研究。结果表明:西藏南伊沟的年降水量为716.4mm,主要集中在4-9月份,占全年降雨量的86.95%。在林芝云杉的生长季节(4-10月份),林冠截留量为338.6mm,占同期林外降水量的51.60%;林内穿透水量为316.3mm,占同期林外降水量的48.21%;树干茎流量仅为1mm,仅占0.19%。林内穿透水(Tp)、树干茎流(Sf)、林冠截留量(Ip)及林冠截留率(PIp)与林外降水量(p)之间的关系分别为:Tp=0.8622p-3.5229,r=0.9964;Sf=0.0004p1.4586,r=0.9458;Ip=1.2222p0.6341,r=0.874;PIp=253.6p-0.7008,r=0.9732。林芝云杉林雨季林冠降水的分配规律与该森林结构复杂、林分年龄高、胸高断面积大密切相关,说明该森林在涵养水源和保持水土等方面发挥着重要的作用。     

UV-B对雨生红球藻生长及虾青素积累的影响

以雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为材料, 研究不同强度的UV-B对雨生红球藻生长、光合作用及虾青素积累的影响和其作用机理。设置5种紫外线强度, 分别在正常光照培养条件下补充不同强度UV-B(100—500 lx), 标记为CK、U100、U200、U300、U400和U500六组。结果表明, 经UV-B辐射后雨生红球藻细胞密度、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、非光化学淬灭系数(NPQ)和叶绿素(Chl.a和Chl.b)含量等均呈现下降趋势, 且与辐射强度相关。相反, 虾青素含量在100—400 lx强度下随UV-B辐射强度的增加而升高。与对照相比, 高强度UV-B辐射(U400)36h和72h后藻细胞虾青素含量分别提高了35.68%和56.23%, 达到5.82和7.06 mg/L。qRT-PCR检测发现雨生红球藻虾青素合成关键酶基因(IPI、PSY、BCH和BKT)的表达量随紫外辐射强度和辐射时间的增加均有不同程度升高。UV-B辐射亦调控紫外光受体UVR8及其信号转导通路核心元件(COP1、SPA1、HYH和HY5)的基因表达, 暗示上述基因参与了UV-B诱导雨生红球藻虾青素积累的过程。研究揭示紫外光受体UVR8介导的信号转导通路可能参与虾青素合成的转录调控, 为建立应用UV-B辅助光源促进雨生红球藻富集虾青素的工艺提供了基础, 同时为解析光诱导雨生红球藻虾青素积累的转录调控机制提供了新的视角。     

广东黑石顶南亚热带森林幼苗的区系和生态研究（英文）

 本文研究了自然林下和深入林内2km新开公路的斜坡(当作特殊的林窗)的幼苗的种类组成、多样性、分布格局和生长。林下幼苗种丰富度(99种)和Shannon-Wiener多样性指数(5.43)与所在林分立木种的丰富度(117种)和多样性指数(5.42)相当,而比公路斜坡相近面积上幼苗的相应值(59种,多样性指数4.21)高。林下幼苗的乔木种类占的比例(46％)较公路斜坡幼苗的乔木种类的比例(34％)高,而草本种类占的比例(23%)较后者(32％)低。林下幼苗的木本种类和林分立木的S ф rensen相似系数(0.500)较公路斜坡幼苗木本种类和林分的相似系数(0.171)高得多,林下幼苗的种类组成和公路斜坡幼苗的种类组成的相似性很低(S ф rensen 系数(0.247)。两个生境中大多数优势种群都表现为集群分布。公路斜坡上的幼苗种群似乎集群程度更高。先锋树种的幼苗在公路斜坡较瘦瘠的土壤条件下1～5年生幼苗的平均相对生长率为：0.944～1.555g·g-1·a-1,比在林下耐阴树种幼苗的相对生长率(0.765～1.402)高或相当,但生物量积累较后者慢。在森林中,耐阴树种的幼苗未显出休眠的特性。先锋树种的幼苗有较高比例的叶生物量,而演替后期树种的幼苗则有较高比例的生物量分配给根。     

无锡惠山三种城市游憩林内细颗粒物(PM2.5)浓度变化特征

在2011年秋、冬季和2012年春、夏季的游憩时段内(5:00-19:00),对无锡惠山香樟林、湿地松林和栓皮栎林3种游憩林内PM_2.5质量浓度进行实时监测,并同步观测气象因子,分析了游憩林内PM_2.5浓度的时间变化规律及其影响因素.结果表明: 惠山3种游憩林内PM_2.5浓度年均值低于道路,湿地松林和香樟林内PM_2.5浓度年均值低于栓皮栎林;3种游憩林和道路的PM_2.5年均浓度低于无锡市背景值.游憩林内PM_2.5浓度的季节变化规律为夏季最低,秋季次之,春季最高;PM_2.5浓度在春、夏、冬季最低的是湿地松林,秋季最低的是香樟林,栓皮栎林在各季节的PM_2.5浓度都较高.PM_2.5浓度在四季的日变化近似于“单峰单谷”型,7:00-9:00和15:00-19:00各出现最大值和最小值.4个季节的湿度和温度与PM_2.5浓度均极显著相关,光照仅在冬季显著影响PM_2.5浓度,较小风速对PM_2.5浓度的影响不大.     

短期增强UV-B辐射对青榨槭幼苗生理特性的影响

在中国科学院茂县生态站选择2年生青榨槭幼苗进行室外盆栽实验,以人工增强0.27 W·m^-2(7.7kJ·m^-2·d^-1)的UV-B辐射剂量,研究模拟当地平流层臭氧削减1%时近地面太阳UV-B的增强对木本植物幼苗生理生态适应性的影响.处理0 d后,移除UV-B处理装置,就地测定气体交换参数和叶绿素荧光参数,并取样测定叶绿素及UV吸收物质含量.结果表明,增强UV-B辐射显著降低了青榨槭幼苗叶片最大净光合速率P_max(对照为6.214,处理为4.42),显著增加叶片暗呼吸速率Rd(对照为0.413,处理为1.29)和光补偿点LCP(对照为21.629,处理为9.861),但对表观量子速率a(对照为0.021,处理为0.032)影响不明显;它降低青榨槭幼苗每日净光合速率和水分利用效率,以及原初光化学效率(F_v/F_m)和实际光化学量子产量(ΦPS∏).此外,增强UV-B辐射使叶片叶绿素a、b含量降低(对照为16.23,.39,处理为13.17,4.93),但对叶绿素b含量影响未达显著水平.增强UV-B处理降低了青榨槭幼苗UV吸收物质含量(对照为0.87,处理为0.79).光合指标、叶绿素荧光指标和叶绿素含量的变化有较好的一致性,表明增强UV-B对青榨槭幼苗的光合作用可能有一定的抑制作用.     

短期UV-B辐射对青藏高原美丽风毛菊PSⅡ光化学效率的影响

通过短期增补UV-B辐射模拟试验,研究了青藏高原典型天气(晴天、多云、阴天)下高山植物美丽风毛菊叶片的叶绿素荧光参数变化.结果表明: 随天气由晴变阴,美丽风毛菊叶片暗适应3 min的PSⅡ最大光化学量子效率(F_v/F_m)显著升高,实际PSⅡ光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P)也升高,而非光化学猝灭系数(NPQ)则降低,可见光辐射（PAR）是影响PSⅡ光能转化效率的主要因素.增补UV-B辐射后,3种典型天气下,美丽风毛菊叶片的F_v/F_m和NPQ略有降低,Φ_PSⅡ和q_P略微增加,但对光合气体交换过程没有产生负影响.叶片净光合速率P_n和Φ_PSⅡ的增高趋势与增补UV-B辐射下相对较多的UV-A成分有关,同时也得益于叶片厚度的增加. UV-B辐射对叶片光合机构具有潜在负影响.     

长白山阔叶红松林太阳辐射分光谱特征

根据对林冠上方和林下太阳辐射的观测及气象站资料,分析了长白山阔叶红松林太阳辐射分光谱特征。结果表明,长白山阔叶红松林区太阳总辐射、直接辐射、散射辐射的光合有效辐射系数有一定的日变化和年变化,年平均值分别为０．４６、０．４３、０．５６。阔叶红松林中不同树种的单叶对于太阳总辐射的反射率、透射率、吸收率的平均值分别为２７．０％、２３．４％、４９．６％。单叶的分光谱反射、透射和吸收的特点是,单叶对紫外辐射