呼伦贝尔沙地樟子松林净初级生产力对气候变化的响应

以呼伦贝尔沙地樟子松人工林为研究对象,利用树木年轮学和解析木法,推算过去41年樟子松林的生物量和年净初级生产力,并分析年净初级生产力与气温、降水、湿度等气象因子的关系。研究表明：随着林龄的增加,樟子松林生物量变化符合逻辑斯蒂生长方程;樟子松林生物量从1977年的4.83 t/hm²到2017年的167.95 t/hm²。樟子松林净初级生产力年际差异较大,呈先增加后减小、最后趋于稳定的趋势,多年平均净初级生产力为4.08 t hm^-2 a^-1,最高达到6.13 t hm^-2 a^-1,最低为2.63 t hm^-2 a^-1。气候因子与樟子松林净初级生产力关系较为密切,并具有一定的"滞后效应";樟子松林净初级生产力与上一年8月、12月和当年3月的降水量显著相关;净初级生产力与上一年和当年8-9月的月均湿度极显著正相关;净初级生产力与各月温度均呈不同程度的负相关,尤其是上一年和当年的6-9月温度显著影响着净初级生产力。研究表明,樟子松林净初级生产力受温度和降水的综合影响,净初级生产力与气候因子的关系属于温度敏感型,未来该地区持续升温的条件下樟子松林净初级生产力可能会降低。     

呼伦贝尔沙地樟子松径向生长特征的VS模型模拟分析

利用Vaganov-Shashkin模型对呼伦贝尔地区4个样点的沙地樟子松标准化宽度年表进行模拟研究,在2000年以前时段拟合度较好,而2000年以后时段拟合度较差。进而选取2000年以前的模拟结果进行径向生长过程分析。结果表明: 呼伦贝尔沙地樟子松主要的生长季为每年的5—9月,温度对每年樟子松生长初期与末期具有显著影响,而在树木生长季旺盛期,土壤湿度的不足是制约树木生长的主要因素。极端窄年树木径向生长速率受土壤湿度的影响较极端宽年明显,生长季中期7—8月树木径向生长速率在宽窄年份均呈降低趋势,表明该时期沙地樟子松生长均受到不同程度的干旱胁迫。研究结果与我国半干旱地区树木年轮生理模型分析特征相符,模型对呼伦贝尔沙地樟子松径向生长模拟具有一定的适用性。     

呼伦贝尔沙地樟子松外生菌根真菌多样性

沙地樟子松是我国北方重要的防风固沙造林树种,也是一种典型的外生菌根依赖型树种。为揭示呼伦贝尔沙地樟子松外生菌根真菌多样性,以中龄、近熟、成熟3个龄组沙地樟子松人工林和沙地樟子松天然林为研究对象,采用野外调查和分子生物学相结合的研究方法,鉴定分析沙地樟子松外生菌根真菌种群特征。研究结果表明：（1）呼伦贝尔沙地樟子松外生菌根真菌共有10个OTU属于子囊菌,48个OTU属于担子菌,隶属于21科25属。（2）天然林优势菌为糙缘腺革菌属Amphinema、丝膜菌属Cortinarius和乳牛肝菌属Suillus,人工林优势菌为乳牛肝菌属,其余菌种相对丰度随着林龄变化波动较大。（3）天然林与人工林外生菌根真菌种群Shannon、Simpson和Pielou指数存在显著差异（P<0.05）,人工林间alpha多样性指数差异不显著（P>0.05）。（4）呼伦贝尔沙地樟子松天然林和人工林外生菌根真菌种群组成存在较大差异,其中近熟林的外生菌根真菌群落组成与天然林的最为接近。     

呼伦贝尔沙地45年来气候变化及其对生态环境的影响水

采用数理统计和对比分析方法,对近45年呼伦贝尔沙地气象观测资料和草场沙化、退化面积、植被状况等资料进行了分析。结果表明：呼伦贝尔沙地总体气候暖干化趋势显著;气温逐年升高、降水量减少、蒸发量增加和极端气候事件增多,使流动沙地面积不断增加,植被盖度下降。卫星遥感监测和全国沙漠化普查结果进一步表明,呼伦贝尔沙地的沙漠化正在扩展,生态环境正在恶化。逐年减少的大风日数和沙尘暴日数有利于该地区生态的保护与建设。20世纪80年代以来,沙区各级政府加大了对沙化的治理力度,沙地局部植被恢复较快。     

呼伦贝尔沙地45年来气候变化及其对生态环境的影响

采用数理统计和对比分析方法,对近45年呼伦贝尔沙地气象观测资料和草场沙化、退化面积、植被状况等资料进行了分析。结果表明:呼伦贝尔沙地总体气候暖干化趋势显著;气温逐年升高、降水量减少、蒸发量增加和极端气候事件增多,使流动沙地面积不断增加,植被盖度下降。卫星遥感监测和全国沙漠化普查结果进一步表明,呼伦贝尔沙地的沙漠化正在扩展,生态环境正在恶化。逐年减少的大风日数和沙尘暴日数有利于该地区生态的保护与建设。20世纪80年代以来,沙区各级政府加大了对沙化的治理力度,沙地局部植被恢复较快。     

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。     

呼伦贝尔沙地天然樟子松种子扩散机制研究

通过对沙地樟子松母树种子落种时空格局的观测,发现沙地樟子松种子大部分在高峰期集中飞散在母树周边,与母树距离的增加种子数量减少,在距离母树4m左右处,落种密度达到最大,且母树北侧和东侧的落种密度要高于南侧和西侧.此外文章还探讨了落种密度和距离与母树本身的关系,如树高和冠幅等,推算出了树高和扩散距离之间的量化关系,计算得出在已知风速的情况下沙地樟子松种子的最大扩散距离公式.最后将沙地樟子松种子更新过程分为母树、种子和幼苗阶段3个阶段和母树的结实与生产、种实扩散、种子萌发和幼树生长4个时期,从环境状况和母树自身特征角度分别探讨了沙地樟子松更新的影响因素,并在此基础上建立了沙地樟子松种子更新的时空模型.     

树木年轮对气候变化的响应研究及其应用

树木年轮的宽度、密度、亮度和同位素含量等都与气候因子光、温和湿度等的变化有复杂的相关关系, 对这种相关生理机理的研究也有较大的进展。综述了这方面的研究进展及这些成果在古气候和环境研究、生理生态学、林学、群落学甚至历史社会学等领域的应用。     

大兴安岭林区南、北部天然樟子松生长对气候变化的响应差异

利用树木年代学方法,建立大兴安岭林区南、北部樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)年轮宽度年表,探讨樟子松径向生长对气候变化的响应差异。结果表明,南部(阿尔山、海拉尔)树轮宽度主要与当年4—9月的平均标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)极显著正相关(r=0.639,P0.01),而北部(漠河、塔河)树轮宽度主要与同时期的平均最低温极显著正相关(r=0.488,P0.01)。说明南部樟子松径向生长主要受当年4—9月的水分限制,北部主要受同期平均最低温调控。两个地区树木生长对降水的响应一致,对当年4—9月(6月除外)的温度响应相反。近几十年来随着温度显著升高(P0.01),南部树木生长对4—9月平均最高温的负响应不断增强,而北部树木对同时段平均最低温的正响应更加明显。同时,南部樟子松生长量快速下降(r=0.612,P0.001),而北部生长量显著增加(r=0.474,P0.001)。研究发现,高温加剧干旱胁迫是南部樟子松生长量下降的主要原因,而北部樟子松生长量增加是受到4—9月平均最低温和降水量的相互作用。如果持续变暖,未来樟子松分布区可能北移。     

辽宁省人工林樟子松径向生长对水热梯度变化的响应

基于树轮年代学的理论和方法,建立辽宁地区人工林樟子松年轮宽度年表网络,研究人工林樟子松树木年轮生长变化,探讨樟子松生长与气候变化的关系以及其对水热梯度变化的响应规律。结果表明,研究区各采样点人工林樟子松的径向生长变化呈现较为一致的显著下降趋势(P0.05),并且下降趋势由西北至东南降低。空间上水平上,研究区樟子松的径向生长与研究区降水和相对湿度的空间梯度变化吻合(P0.05),均呈西北至东南增加的特点;各采样点樟子松年轮宽度变化的平均敏感度与降水量、相对湿度显著负相关关系(P0.05),但与温度的正相关关系不显著。各样点樟子松径向生长与月降雨量和月平均相对湿度多呈正相关关系,与月平均温度多呈负相关关系,进一步表明区域水分因子对人工林樟子松生长的限制作用明显。     

中国北部不同地点樟子松人工林径向生长对气候响应的差异

通过树木年代学方法,测定了毛乌素和塞罕坝相同密度樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)全木(Ringwood,RW)、早材(Earlywood,EW)和晚材(Latewood,LW)宽度,计算胸高断面积增量(Basal area increment,BAI),并建立了樟子松年轮宽度年表,分析其对气候响应的差异。结果显示,毛乌素(Mu Us)樟子松轮宽随树龄呈"升-降"的曲线变化,塞罕坝(Saihanba)呈线性下降,两地樟子松BAI变化相似,呈"升-降"的曲线变化,EW占RW的65%—70%,表明EW对RW贡献较大。生长期间,毛乌素樟子松早晚材比例保持平稳,塞罕坝EW/RW值下降,LW/RW值上升,两地干旱事件均使LW/RW值下降,EW/RW值上升。差值年表(Residual chronology,RES)相关性分析显示,毛乌素樟子松径向生长主要与4、7月平均降雨,7月标准化降水蒸散发指数(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI),3、8月平均温度及上年12月和当年3月最低温度呈正...     

河北坝上樟子松人工林径向生长及其对气候因素的响应

利用树木年轮学方法测定了河北坝上地区樟子松逐年树轮宽度和胸高断面积增量,建立了樟子松树轮宽度差值年表并分析其对气候因素的响应以及生态弹性,为河北坝上地区利用樟子松开展退化杨树防护林更新建设的适宜性提供理论参考。研究结果表明,河北坝上地区樟子松树龄在28 a左右,其生长阶段可划分为快速生长期(0—10 a),生长下降期(11—20 a)和生长平稳期(21—28 a);樟子松树轮宽度在1992—2000年期间为快速增长期((4.49±1.15)mm/a),在2001—2010年期间呈现下降趋势((3.62±1.39)mm/a),而在2011—2019年期间樟子松生长呈平稳特征((2.21±0.68)mm/a),约为快速增长期增长速度的一半;樟子松BAI在1992—2000年间一直呈上升趋势((5.09±2.26)cm~2/a),2001—2019年期间呈平稳特征((10.46±0.67)cm~2/a),表现出稳定且持续的生长能力。樟子松差值年表与气候因素的相关性显示：樟子松径向生长主要与上一年生长季末期(9、10月)、休眠期(12月)及当年生长季(7月)平均温度和最高温度呈显著负相关,其中...     

科尔沁沙地南缘樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林天然更新障碍

针对科尔沁沙地南缘樟子松人工林不能天然更新的特征,从森林天然更新的必要条件出发,通过种子萌发、幼苗存活与生长所需条件的系列试验,探讨了科尔沁沙地南缘樟子松人工林不能天然更新的障碍特征。结果表明,沙地樟子松人工林不能天然更新的主要原因有：（1）由于土壤的干旱胁迫使沙地樟子松人工林中天然下种的种子很少有萌发的机会,尤其是在春季;（2）在水分条件相对充足的季节（秋季）,樟子松种子能够萌发,但萌发产生的更新幼苗数量极少,即便这些更新幼苗得以存活,但由于沙地表层（0～5 cm）与樟子松共生的外生菌根菌几乎不能存活而导致幼苗根系无法形成菌根,从而致使存活的樟子松幼苗抗旱、抗病能力非常弱,不能越冬,即不能更新。     

樟子松人工林营建对土壤颗粒组成变化的影响

植被恢复是退化生态系统的主要恢复措施,也是人类改善区域生态环境较为重要和直接的活动。目前,针对不同植被恢复方式对干旱半干旱地区土壤理化性质及生物特征开展了大量研究。然而,关于科尔沁沙地樟子松人工林营建对土壤颗粒组成变化的影响却鲜有报道。因此,以辽宁省章古台地区不同生长阶段(包括幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)的20块樟子松人工林样地为研究对象(以临近的7块天然草地为对照),研究了沙地樟子松人工林营建对0—100 cm土层土壤颗粒组成变化的影响。结果表明:沙质草地营建樟子松人工林后,不同土层土壤细颗粒(<0.05 mm)含量均呈增加趋势,并且在0—10 cm层增加趋势明显,随土层深度增加土壤细颗粒增加量逐渐降低(除幼龄林外),但樟子松林地土壤颗粒组成仍以砂粒为主,土壤粘粒和粉粒含量极低(仅占5%左右)。随着樟子松人工林林龄的增加,土壤细颗粒变化量在0—10 cm层逐渐升高,而在10—100 cm层并无显著变化趋势。土壤细颗粒含量的变化在10—100 cm层与土壤含水量呈显著正相关,在0—10、20—40 cm和80—100 cm层与土壤全钾极显著负相关,在20—60 cm层与土壤有...     

黄土高原樟子松和落叶松与其他树种枯落叶混合分解对土壤的影响

通过采集树木枯落叶与土壤进行室内混合分解培养试验,研究了黄土高原常见的樟子松和落叶松与其他树种枯落叶混合分解对土壤性质的影响及存在的相互作用,从而为不同树木种间关系的探索和该地区人工纯林的混交改造提供科学指导。结果表明:12种枯落叶单一分解均明显提高了土壤脲酶(54%—110%)、脱氢酶(85%—288%)和磷酸酶(81%—301%)活性以及有机质(29%—55%)和碱解N(12%—49%)含量,但对土壤速效P含量和CEC的影响存在较大差异。综合而言,樟子松分别与白桦、刺槐、白榆、柠条和落叶松枯落叶混合分解在对土壤性质的影响中存在相互促进作用,而分别与小叶杨、沙棘、紫穗槐、侧柏和辽东栎枯落叶混合分解在对土壤性质的影响中存在相互抑制作用;落叶松分别与刺槐、白桦、小叶杨和紫穗槐枯落叶混合分解在对土壤性质的影响中存在相互促进作用,而分别与柠条、侧柏、辽东栎、沙棘、油松和白榆枯落叶混合分解在对土壤性质的影响中存在相互抑制作用。     

沙质草地营造樟子松林后土壤容重的变化及其影响因子

采用野外调查和室内试验相结合,以辽宁省章古台地区不同生长阶段(包括幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)的20块樟子松人工固沙林样地(以临近的7块天然草地为对照)为研究对象,研究了沙质草地营造樟子松人工林后不同生长阶段0—100 cm土层土壤容重的变化及其影响因子。结果表明:天然沙质草地营造樟子松人工固沙林后,不同生长阶段樟子松林在0—10 cm土层土壤容重变化的变异系数为78%,其他土层变异系数范围为1.08%—4.35%。随着樟子松人工林林龄的增加,土壤容重变化量在0—20 cm和60—100 cm层逐渐降低,在20—60 cm层先降低,到37年左右后逐渐升高,过熟林较成熟林显著增大。林龄对不同土层容重变化的决定系数由大到小依次为40—60、60—80、20—40、10—20、0—10、80—100 cm层。土壤容重变化在60—80 cm层与土壤粗颗粒(粒径0.05 mm)含量、在0—10、20—40 cm和60—80 cm层与土壤全氮含量、在0—10、20—60 cm和80—100 cm层与土壤全磷含量、在20—40 cm和80—100 cm层与土壤全钾含量显著负相关,且土壤全氮和全磷含量对土壤容重的影响效果随土层深度的增加逐渐降低,土壤容重变化在10—20 cm层与土壤含水率、在20—40 cm层与土壤有机碳含量呈显著的正相关。总体上,沙质草地营造樟子松人工林可以改善土壤结构,提高土壤质量,建议采取封育禁牧等营林措施增加樟子松林下枯落物积累,提高土壤养分含量,同时对37年樟子松人工林逐渐进行更新。     

彰武松、樟子松光合生产与蒸腾耗水特性

本文采用Li-6400光合测定系统对性成熟(18a)阶段彰武松(Pinus densiflora var.zhangwuensis)和樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)光合及蒸腾指标不同季节日变化进行了测定,并采用切枝蒸腾法对两个树种叶片气孔蒸腾和角质层蒸腾进行对比测定,评价了气孔开闭敏感性,探讨了两个树种光合生产与蒸腾耗水特性。结果表明：在同样生境条件下,彰武松比樟子松有较大的光合速率(Pn)和较小的蒸腾速率(Tr)。在5月和7月,彰武松的Pn和Tr日变化呈现明显双峰型,其Pn和Tr“午休”现象均主要受气孔限制;在10月呈单峰型。樟子松的Pn和Tr日变化在整个生长季均呈单峰型,而且,彰武松日光合量(DAP)均高于樟子松,是樟子松的163.4%(5月)、211.1%(7月)和183.6%(10月)。光响应曲线参数表明：在不同月份,彰武松最大光合速率(Pmax)均大于樟子松,且光饱和点(LSP)较高,光补偿点(LCP)较低。在任意被测时刻,彰武松气孔导度(Gs)和Tr都小于樟子松。彰武松具有较小气孔和角质层蒸腾速度,并且在同样干旱条件下,彰武松气孔下陷,其气孔的开闭反应更加敏感。彰武松水分利用效率(WUE)较高,约是樟子松的2.29倍。这些结果暗示,彰武松以其高的光合速率和低的蒸腾耗水特性,提高水分利用效率,以其敏感的气孔开闭机制和旱生叶片结构进而实现在干旱半干旱地区的速生特性。     

不同林龄樟子松人工林径向生长对气候及地下水位变化的响应

全球气候变化导致森林生态系统的结构与功能发生改变,甚至出现树木死亡与林分衰退的现象,研究林分生长对气候变化尤其是干旱事件的响应有助于预测未来气候变化下生态系统的稳定性。以辽宁章古台5个林龄的樟子松人工林为研究对象,分析了树木径向生长对气候因子与地下水位的响应,结果表明：秋季气温,尤其是最低气温显著影响樟子松林的生长(44年生林分除外);低林龄樟子松林(36、39年)生长与当年夏季及生长季内的降水显著正相关,而高林龄樟子松林(52年)生长则与当年春季尤其是当年2月与5月降水显著正相关;36、39、52年生樟子松人工林年表与当年夏季的Palmer干旱指数(PDSI)显著正相关,44、58年生樟子松人工林年表则与地下水位显著正相关。应对早期干旱(即1997年)时,樟子松人工林表现为随林龄增加,其抵抗力增加而恢复力降低;在随后的两个干旱事件中,高林龄樟子松林的抵抗力不再明显高于低林龄,可能是由于地下水位显著降低影响根系吸水;受累积干旱的影响,所有林龄樟子松人工林对2007—2008干旱事件的弹性力均小于1,径向生长量明显降低。地下水位是影响不同林龄樟子松人工林生长及对干旱抵抗力的重要因子,考虑...     

外生菌根菌对樟子松苗木生长的影响

以内蒙古大兴安林樟子松分布区较典型的6个乡土菌种与本实验室从法国引进的宿主范围较广的2个菌种及内蒙古地区分布广泛的土生空团菌为研究对象,采用固体和液体两种菌剂类型,对出苗30d左右的樟子松实生苗进行外生菌根菌接种试验,接种130d后观察菌根侵染情况及生长特性,同时对菌根化的樟子松苗木进行自然干旱胁迫,研究外生菌根菌接种对樟子松苗木生长及抗逆性的影响。结果显示:(1)5个乡土菌种和1个法国引进菌种均能够与樟子松实生苗共生菌根,菌根化苗木较对照的苗高增长10.5%～111.4%、地茎增长4.55%～92.8%、苗木干重增加6.8%～184.5%,且固体菌剂效果优于液体菌剂。(2)在干旱胁迫下,菌根化苗木叶绿素含量较对照增加5.82%～36.92%、净光合速率提高120.2%～217.03%,叶片推迟10.3～25h出现萎蔫,临界致死时间推迟13.8～38.2h。(3)接种菌种厚环乳牛肝菌和点柄乳牛肝菌的苗木菌根侵染率、苗木生长量、干旱胁迫下各项生理指标均显著优于其他菌种和对照。研究表明,樟子松实生苗菌根化对苗木生长有明显的促进作用,能够提高苗木对干旱胁迫的抵御能力;厚环乳牛肝菌和点柄乳牛肝菌是有潜在研究和应用价值的优良菌株,这两个菌株的固体菌剂可用于樟子松菌苗生产。