长白落叶松人工林乔木层生物量分布特征及其固碳能力研究

基于8~56 a长白落叶松人工林样地生物量调查数据,建立了长白落叶松林各器官生物量模型,探讨了不同林龄长白落叶松人工林干材、树皮、树枝、树叶、树根的生物量分布与变化规律及单木与林分乔木层的固碳能力。结果表明:随着林龄的增大,长白落叶松人工林林木及各器官生物量均呈现不同程度的增加趋势,单株木生物量由8 a时的0.174 kg增加至56 a时的328.196 kg,林分乔木层生物量由8 a时的0.519 t·hm-2增加至56 a时的251.39 t·hm-2,其中树干所占比例最大,且增幅最大。长白落叶松人工林单木平均碳储量为74.822 kg,56 a林分乔木层碳密度为130.455 t·hm-2,平均碳密度达63.113 t·hm-2,各器官碳储量变化规律明显。长白落叶松人工林幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林林分乔木层的年平均固碳量分别为0.087、1.193、1.703、2.124 t·hm-2,固碳量年平均增长率排序为中龄林幼龄林成熟林近熟林。研究认为,长白落叶松人工林单株木及林分各器官生物量随林龄增加具有明显的变化规律,成熟林分固碳水平最高,中龄林分后期固碳潜力最大。     

大兴安岭林区兴安落叶松人工林土壤有机碳贮量

通过样地调查,研究了大兴安岭林区10、15、26和61年生兴安落叶松人工林0～ 40cm土壤有机碳(SOC)贮量,以及原始兴安落叶松林皆伐后营造人工林过程中SOC碳源/汇的变化.结果表明:随林龄的增加,兴安落叶松人工林SOC贮量呈现先减少后增加的趋势,转折点在林龄15 ～26 a.与原始落叶松林相比,兴安落叶松人工林土壤碳库初期(10 ～26 a)表现为碳源,之后逐渐转变为碳汇,林龄61 a时SOC贮量达158.91· hm-2.兴安落叶松人工林土壤碳库的垂直分布表现为初期下层SOC贮量高于上层,26 a后上层高于下层,说明人为干扰对该地区森林土壤碳库垂直分布产生了强烈的影响.大兴安岭林区兴安落叶松人工林的主伐年龄以＞60 a为宜.     

大兴安岭林区兴安落叶松人工林植被碳贮量

通过样地调查,研究了大兴安岭林区10、12、15、26和61年生兴安落叶松人工林中乔木、草本和植被总体碳储量,并以空间代替时间的方法,探讨落叶松人工林生长过程中植被碳库贮量变化.结果表明:随林龄的增加,兴安落叶松人工林植被碳库贮量逐渐增加,61 a时达105.69 t.hm-2,碳汇作用显著;15～26 a兴安落叶松人工林的碳汇能力最强.其中,树干碳库贮量占乔木碳库总贮量的54.3%～73.9%,且随林龄增加,其碳库比率和碳密度增加;其余器官碳库比率随林龄增加而减小,碳密度则逐渐增加,直至趋于平衡或末期略有减少.大兴安岭林区兴安落叶松人工林的轮伐期以≥60 a为宜.     

不同林龄尾巨桉人工林碳储量及分配格局

利用桂东南桉树(Eucalyptus spp.)主产区5个不同林龄(1a、2a、3a、5a和8a)15个样点45个样地调查数据,分析桂东南尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林的碳格局及其动态变化特征。结果表明:(1)尾巨桉人工林生态系统总碳储量表现为3a林龄(195.25t·hm-2)5a林龄(169.57t·hm-2)8a林龄(166.70t·hm-2)2a林龄(165.00t·hm-2)1a林龄(111.84t·hm-2);不同林龄碳储量分布格局均为土壤层植被层凋落物层,地下部分地上部分;其中植被层为4.87~80.54t·hm-2,占总碳储量的4.36%~48.31%,随林龄的增加而增加;凋落物层为0.92~3.25t·hm-2,占0.82%~1.91%,随林龄增加呈递减趋势;土壤层为3a林龄(162.53t·hm-2,83.24%)2a林龄(141.55t·hm-2,85.79%)5a林龄(112.26t·hm-2,60.22%)1a林龄(106.05t·hm-2,94.82%)8a林龄(84.50t·hm-2,50.69%)。(2)植被层碳储量以乔木层最大(3.10~78.97t·hm-2),占63.64%~99.25%,其中乔木层各器官碳储量以树干最大(1.58~68.84t·hm-2),占乔木层碳储量的50.90%~87.18%,随林龄的增加而增加,枝、叶、根分别占4.97%~12.17%、1.97%~22.36%和5.87%~14.57%,均随林龄而下降。(3)桂东南尾巨桉人工林生态系统年净固碳量平均为11.73t·hm-2·a-1,2a林龄(16.03t·hm-2·a-1)最大,3a林龄的固碳能力也很高,8a林龄年净固碳量与5a林龄持平,高达11.96t·hm-2·a-1,是较好的碳汇林业树种。提高桉树林的生态服务功能、降低其负面效应将有利于桉树人工林生产的发展。     

基于HJ1B和ALOS/PALSAR数据的森林地上生物量遥感估算

森林地上生物量的精确估算能够减小碳储量估算的不确定性。为了探寻一种有效地提高森林生物量估算精度的方法,探讨了基于遥感物理模型和经验统计模型估算山地森林地上生物量的方法。首先,基于Li-Strahler几何光学模型和多元前向模式(MFM)进行模型模拟,结合查找表算法(LUT)从多光谱图像HJ1B估算贺兰山研究区的森林地上生物量。其次,采用统计方法建立了2种回归模型:(1)多光谱图像HJ1B进行混合像元分解(SMA),并与雷达图像ALOS/PALSAR进行图像融合建立生物量回归模型;(2)雷达图像ALOS/PALSAR后向散射系数和实测生物量建立了生物量回归模型。用实测数据对3种算法估算结果进行精度验证。研究结果表明:采用几何光学模型和MFM算法估算的森林地上生物量精度最好(决定系数R2=0.61,均方根误差RMSE=8.33 t/hm2,P0.001),其估算地上生物量与实测值一致性较好,估算生物量精度略优于SMA估算的精度(R2=0.60,RMSE=9.417 t/hm2);ALOS/PALSAR多元回归估算的精度最差(R2=0.39,RMSE=14.89 t/hm2)。由此可见,采用几何光学模型和混合像元分解SMA适合估算森林地上生物量,利用这2种方法进行森林地上生物量遥感监测研究具有一定的应用潜力。     

不同林龄长白落叶松人工林碳储量

基于7—41 a长白落叶松人工林样地生物量调查,探讨了不同发育阶段长白落叶松人工林碳储量的时空变化规律。结果表明:随林龄的增大,长白落叶松人工林林木和各器官生物量增加,树干所占比例增加,生物量转换因子(BEF)、根茎比(R)等参数分布正常。林下植被层、倒落木质物层生物量随林龄增大呈增加趋势。群落总碳储量的空间分布序列是:乔木层倒落木质物层林下植被层。未成林期、幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林群落的碳储分别为6.585、66.934、90.019、125.103、162.683t.hm-2,乔木层碳储量分别为3.254、58.521、78.086、108.02、138.096 t.hm-2,倒落木质物层和林下植被层碳储量平均值分别为10.859、1.988 t.hm-2。乔木层、倒落木质物层和林下植被层碳储量占总量的平均比率分别为85.99%、2.17%和11.85%。在不同发育阶段群落和乔木层碳储量的年生产力呈先降后升的变化趋势,中龄林的碳储量累积速率高于幼龄林及成熟林,碳素年固定量分别为0.940、3.889、3.615、3.628、3.968 t.hm-2,乔木层年生产力分别为0.465、3.39、3.137、3.133、3.368 t.hm-2。林下植被层年生产力呈"U"形变化,平均值为0.079 t.hm-2。倒落木质物层的年生产力呈线性增长,平均值为0.423 t.hm-2。研究认为长白落叶松人工林群落碳储量随林龄增加的变化规律明显,碳汇潜力巨大。     

不同林龄、树种落叶松人工林径向生长与气候变化的关系

研究人工林径向生长与气候变化的关系对全球气候变暖背景下人工林合理经营有着重要的意义。该文对在辽东山区广泛栽培的黄花落叶松(Larix olgensis)和日本落叶松(Larix kaempferi)人工林, 运用树木年轮气候学方法建立了辽宁草河口和湾甸子林场落叶松人工林年表, 分析了落叶松径向生长对气候变化的响应以及气候条件、树种、立地条件和林分因子(林龄、密度、蓄积量等)的相对影响程度。结果发现在影响年轮-气候关系的因素中, 气象因子的潜在蒸发散(PET)的影响力最大; 林龄、密度和蓄积量同时也具有重要的影响作用。中龄落叶松人工林径向生长主要与气温呈正相关关系, 成熟落叶松人工林径向生长主要与气温呈负相关关系; 而其他因素, 如树种、立地条件等的影响作用不大。这表明在气候变暖背景下随着林龄增加, 林分会逐渐受到气温升高导致的水分亏缺的限制, 导致明显的生长下降趋势, 因而气候变暖对成熟落叶松人工林威胁更为严重, 所以要注重对成熟林的优先保护, 同时可以预测, 随着东北地区今后气候进一步变暖, 可能将逐步影响到林龄更小的林分的生长, 因此需要进一步研究如何在落叶松人工林经营中采取科学的措施来更好地应对未来气候变化。     

不同林龄、树种落叶松人工林径向生长与气候变化的关系

研究人工林径向生长与气候变化的关系对全球气候变暖背景下人工林合理经营有着重要的意义。该文对在辽东山区广泛栽培的黄花落叶松(Larix olgensis)和日本落叶松(Larix kaempferi)人工林,运用树木年轮气候学方法建立了辽宁草河口和湾甸子林场落叶松人工林年表,分析了落叶松径向生长对气候变化的响应以及气候条件、树种、立地条件和林分因子(林龄、密度、蓄积量等)的相对影响程度。结果发现在影响年轮-气候关系的因素中,气象因子的潜在蒸发散(PET)的影响力最大;林龄、密度和蓄积量同时也具有重要的影响作用。中龄落叶松人工林径向生长主要与气温呈正相关关系,成熟落叶松人工林径向生长主要与气温呈负相关关系;而其他因素,如树种、立地条件等的影响作用不大。这表明在气候变暖背景下随着林龄增加,林分会逐渐受到气温升高导致的水分亏缺的限制,导致明显的生长下降趋势,因而气候变暖对成熟落叶松人工林威胁更为严重,所以要注重对成熟林的优先保护,同时可以预测,随着东北地区今后气候进一步变暖,可能将逐步影响到林龄更小的林分的生长,因此需要进一步研究如何在落叶松人工林经营中采取科学的措施来更好地应对未来气候变化。     

天津平原杨树人工林生态系统碳储量

森林生态系统是最重要的陆地生态系统碳库,人工林生态系统碳储量在森林碳储量中所占比重越来越大。本研究选取天津平原地区不同林龄杨树人工林,通过野外调查和室内分析,估算了杨树人工林乔木、草本、凋落物和土壤碳储量。结果表明:人工杨树幼龄林、中龄林和成熟林的乔木生物量分别为43.65、56.18和121.59 t·hm-2,乔木各组分生物量所占比例在幼龄林和中龄林中表现为干根枝叶,在成熟林中表现为干枝根叶。3个林龄段杨树人工林的草本层生物量分别为4.60、2.92和1.58 t·hm-2,凋落物生物量分别为0.46、0.35和0.66 t·hm-2。人工杨树幼龄林、中龄林和成熟林生态系统碳储量分别为84.34、121.03和121.72 t C·hm-2,其中群落碳储量分别占25.85%、22.25%和46.58%,土壤碳储量分别占74.15%、77.75%和53.42%。群落碳储量中乔木碳储量分别为20.04、25.78和55.95 t C·hm-2;草本碳储量分别为1.63、1.05和0.57 t C·hm-2;凋落物碳储量分别为0.14、0.10和0.19 t C·hm-2。3个林龄段杨树人工林土壤有机碳储量(0~100 cm)依次为62.53、94.10和65.03 t C·hm-2,其中0~30 cm土壤有机碳储量所占比例分别为33.91%、37.64%和44.16%,随林龄的增加而增加。结果表明,杨树人工林生态系统碳储量随林龄的增加显著增加,而目前天津杨树人工林以幼龄林为主,未来天津杨树人工林存在巨大的碳储存空间。     

秦岭中幼林龄华北落叶松针叶与土壤的碳氮磷生态化学计量特征

为探究华北落叶松人工林物质循环规律与养分元素的分配格局,将华北落叶松针叶和土壤结合起来,以秦岭地区7年(7a)、12年(12a)、22年(22a)生华北落叶松人工林为研究对象,综合探究中幼林龄华北落叶松针叶和土壤的C、N、P含量及C∶N∶P化学计量特征。结果表明,不同林龄间土壤C和P含量的差异显著,7a和12a的C和P含量显著高于22a的,N含量差异不显著,随土层深度的增加,土壤C、N、P均呈下降趋势;22a土壤的C∶P和N∶P显著高于7a和12a,说明随着林龄增加,P限制了人工林正常的生长发育,C∶N在林龄之间的差异不显著;不同林龄针叶C差异不显著,N和P差异显著,N和P含量在中龄林中最高;22a针叶的C∶N和C∶P均表现为显著下降,3种林龄华北落叶松针叶的N∶P在6.8—9.3之间,说明幼、中林龄华北落叶松主要受N的限制;华北落叶松针叶和土壤的C、C∶N之间呈显著的正相关,P、C∶P之间呈显著的负相关,N、N∶P之间相关性不显著。中林龄华北落叶松人工林土壤P元素含量低,主要是通过养分的再吸收来满足植株的生长需求,而非通过吸收土壤养分。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism