秦岭北麓油松径向生长对气候变化的响应

以秦岭北麓南五台油松为样本,建立油松树轮宽度标准化年表(STD),研究油松径向生长与气候因子之间的相关性。结果表明: 秦岭北麓油松径向生长与前一年9月及当年5月水分因子呈显著正相关,与前一年11月温度因子呈显著正相关,与前一年10月、当年5月温度因子呈显著负相关。油松径向生长对不同气候因子响应均存在明显的滞后效应。油松径向生长与PDSI干旱指数具有较好的相关性,特别是与前一年9—12月、当年5月PDSI呈显著正相关。回归模型能较好地模拟树轮宽度指数与PDSI之间的关系,油松极宽窄轮的形成主要是干旱作用的结果。综合各种气候指标,PDSI能更好地反映研究区油松径向生长的特征。     

秦岭中西部油松径向生长对气候因子的响应差异研究

在气候变暖背景下,树木径向生长对气候因子的响应会随区域干湿变化而有所差异。秦岭属于气候敏感区和生态脆弱区,南北气候特征差异明显,分析气候变化背景下树木径向生长对气候因子及干旱事件的响应,对准确预测未来气候变化对树木生长的影响至关重要。为探究该地区不同干湿环境下油松对气候因子及干旱事件响应的特点及差异,共采集秦岭中西部南北坡共4个样点的油松树轮样芯,利用树木年轮生态学的方法,分析各地油松年表与气候因子之间的关系,通过计算抵抗力、恢复力、恢复弹力等指标探究树木径向生长对干旱事件的应对能力,结果表明：1)在西部和北坡的3个样点,油松径向生长主要与前一年7—9月、当年5—7月的气温呈显著负相关,与当年5月降水呈显著正相关,在中部南坡油松径向生长主要与当年2—4月、9月气温呈显著正相关,与当年4月降水呈显著负相关;2)生长季气温升高所引发的水分亏缺,是研究区西部和北坡油松径向生长受限制的主要原因,且中部南坡油松生长受气温和干旱因子的制约要明显弱于其它3个样点;3)西部北坡油松对干旱的抵抗能力、恢复能力及恢复弹力均弱于西部南坡及中部北坡油松。在未来对研究区树木的管理与保护工作中,应更加关注西部北坡...     

川西高原两种针叶树径向生长对气候因子的响应

基于树轮年代学手段,建立了岷江冷杉和方枝柏树轮宽度标准年表以及混合树种年表,研究川西地区理县凉台沟两种针叶树种径向生长对气候变化的响应,为全球变暖背景下该地区森林生态系统的保护与管理提供依据。结果表明:混合年表中包含了2个单个年表的共同气候信息,其信噪比和样本总体解释量均高于单个年表。与气候因子的相关分析显示,3个年表对气候要素的响应表现出较好的一致性,均对温度响应敏感,尤其是方枝柏最为敏感。相对湿度在5、10月对两树种的限制作用明显强于降水。1994年升温突变后,岷江冷杉宽度年表与月均温的相关性变化最为明显,部分月份由负相关转变为正相关,表明岷江冷杉树木径向生长对温度的响应呈现出不稳定性,但两树种径向生长呈差异性变宽趋势,对气温响应的敏感性减弱。     

滇西北白马雪山高山松(Pinus densata)径向生长对气候因子的响应

滇西北是我国西南地区气候变化最为显著的地区之一,过去几十年来气候呈现快速变暖趋势。高山松(Pinus densata)是该地区主要的针叶树种,研究高山松径向生长对气候因子的响应,有助于深入认识该地区亚高山针叶林对气候变化的适应能力。在滇西北白马雪山1 hm²永久性样地内采集了161棵高山松树木样芯(322个),运用传统树木年轮学原理及方法,建立高山松年轮宽度差值年表,分析年表与样地附近气象站1957—2020年气候因子的相关性。结果表明：1)高山松的径向生长与冬季及春季(前一年11月至当年4月)温度呈正相关关系,与当年5月份最高温度和平均温度呈负相关;2)高山松径向生长与当年4—6月降水量显著正相关,与5月相对湿度呈正相关,与5—8月标准化降水蒸散指数(SPEI6)呈正相关;3)滑动相关分析表明,白马雪山高山松径向生长-气候关系不稳定,冬季温度对高山松生长的限制作用在减弱,说明冬季低温限制在一定程度上解除;而夏秋季温度对高山松径向生长的相关性由弱的负相关转为近年来的显著正相关;对夏季相对湿度和标准化降水蒸散指数的敏感性降低。研究结果可为探讨气候变化下高山松自然林的...     

滇西北玉龙雪山不同海拔云南松(Pinus yunnanensis)径向生长对气候因子的响应

云南松(Pinus yunnanensis)是重要的造林树种,在我国西南地区广泛分布。研究不同海拔云南松径向生长对气候变化的响应,有助于了解气候变化背景下云南松的敏感性和适应性。在滇西北丽江玉龙雪山不同海拔采集了云南松树木年轮样品,采用传统的树木年轮方法制作了不同海拔云南松树轮宽度标准化年表,并分析了不同海拔云南松径向生长与气候因子的相关性。结果表明:1)低海拔样点云南松具有较快的年平均生长速率。2)不同海拔云南松对气候因子的响应模式一致,树轮宽度与当年5—6月的降水量、帕尔默干旱指数(PDSI)和相对湿度呈正相关,与同期温度呈负相关。3)不同海拔的云南松径向生长对气象因子的响应程度不一样,即低海拔样点云南松树轮宽度与当年5月份的干旱指数、相对湿度、降水量相关系数较高;而高海拔样点的云南松树轮宽度与5—6月的降水、相对湿度、干旱指数的相关系数较低。研究表明春末夏初的水分条件是玉龙雪山云南松径向生长的主要限制因子,且低海拔地区云南松生长受水分限制更为严重,区域气候变暖和干旱化趋势可能对低海拔地区云南松的生长产生持续的负面效应。研究结果可为探讨气候变化下云南松的适宜分布区、以及云南松人工林的经营和可持续管理提供参考。     

不同径级油松径向生长对气候的响应

建立了黑里河自然保护区油松年轮宽度年表,通过不同径级油松径向生长对逐月气候因子的响应关系,研究了干旱对不同径级油松径向生长的影响。结果表明:两个径级油松的年轮宽度指数达到极显著相关(R=0.943,P<0.01),其中小径级(平均胸径20 cm)油松年表的平均敏感度显著高于大径级(平均胸径43 cm)油松年表(P<0.01)。不同径级油松均与上年9月、当年2月及当年5—6月的降水显著正相关(P<0.05),与当年6月的平均温度显著负相关(P<0.05),此外,小径级油松还与当年7月的降水显著正相关(P<0.05);降水是影响油松生长的主要气候因子。不同径级油松的径向生长量在干旱年份均显著降低(P<0.01)且小径级油松的生长降低量显著高于大径级油松(P<0.01);不同径级油松生长量在干旱发生后1年左右的时间内均恢复正常且小径级油松恢复速度更快。     

秦岭火地塘林区油松和华山松林乔木层净生产力与气候因子的关系

以秦岭火地塘林区油松(Pinus tabulaeformis)和华山松(Pinus armandi)林为研究对象,以其生物量及树高-胸径模型为基础,运用树木年轮宽度方法推算出1973年至2011年生物量和生产力年际动态,并通过相关分析和多元逐步回归分析探讨了油松和华山松林乔木层净生产力与温度、降水之间的关系。结果显示,该林区油松林和华山松林乔木层生物量39a间增长迅速,分别从1973年的15.32 t/hm2和7.53 t/hm2增长到2011年的175.97 t/hm2和130.98 t/hm2,平均年净生产力分别为4.18 t hm-2a-1和3.20 t hm-2a-1,油松林乔木层生物量和生产力均高于华山松林;气候分析表明年净生产力与降水关系不明显,与温度关系较为密切,随气温升高呈波动上升趋势:单月气候因子中上年7月温度、当年7月温度与油松林乔木层净生产力显著正相关,上年7月温度与华山松林乔木层净生产力显著正相关;油松林乔木层净生产力动态变化主要受1—7月平均温度影响,华山松林主要受5—7月平均温度影响;油松林生产力与温度因子的相关性高于华山松林。两种林型的生物量和生产力差异是由油松和华山松生物学特性所致。     

普达措国家公园四种针叶树径向生长对气候因子的响应

运用树木年代学的原理和方法,对普达措国家公园大果红杉、长苞冷杉、高山松和麦吊云杉4个优势针叶树种的年轮宽度进行测量,建立年轮宽度差值年表。分析年表与香格里拉气象站的日、月气候数据的相关性,研究4个优势针叶树种的径向生长对气候因子的响应。结果表明: 大果红杉的年生长速率最高,长苞冷杉的年生长速率最低;4种针叶树径向生长对气候因子的响应存在物种特异性,大果红杉与气候因子的相关性最强,麦吊云杉的径向生长对气候因子的响应不敏感;长苞冷杉树轮宽度年表与上年冬季(11、12月)和当年夏季(7月)的平均温度呈显著正相关;大果红杉树轮宽度年表与生长季早期(6月)温度呈显著正相关,与同期降水量和相对湿度呈显著负相关;而高山松树轮宽度年表与生长季早期(5月)的降水量和相对湿度呈显著正相关,与同期最高温度呈显著负相关,表明高山松的径向生长主要受生长季早期水分可利用性的影响。     

阿尔泰山萨彦岭4种优势树种径向生长对气候因子的响应

气候变化深刻地影响森林树木的生长,而树种对气候变化敏感度的差异可能影响了气候变化下的森林生态系统响应。因此,研究优势树种间生长对气候变化的敏感度差异,对正确认识气候变化下林分生长动态及分布格局十分重要。基于树木年代学的方法,研究了阿尔泰山萨彦岭西伯利亚落叶松（Larix sibirica）、西伯利亚红松（Pinus sibirica）、西伯利亚冷杉（Abies sibirica）以及西伯利亚云杉（Picea obovata）4种优势树种的径向生长-气候关系。结果显示：（1）西伯利亚冷杉径向生长与上一年10-11月、当年1-9月的干旱指数、2-4月的降水显著正相关,与1月的平均温和最高温呈显著负相关关系,与当年4、6月份的水汽压正相关;（2）西伯利亚落叶松径向生长与上一年8月和当年8月的平均温、最高温以及当年8月的最低温显著负相关,而与当年6月的最低温则正相关,与8月份的水汽压显著负相关;（3）西伯利亚红松径向生长与3月降水、7月最低温、上一年10月的水汽压显著正相关;（4）西伯利亚云杉径向生长与6月平均温、最高温、水汽压正相关,与上一年10-11月、当年2-4月和9月的干旱指数正相关,同时与3、4月的降水量显著正相关。西伯利亚冷杉和西伯利亚云杉、西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松、西伯利亚云杉和西伯利亚红松对于特定气候因子表现出相似的响应结果,与年表间相关性的结果一致。但差异也是明显的,西伯利亚冷杉和西伯利亚云杉对区域水分变化敏感,而西伯利亚落叶松和西伯利亚红松主要对区域温度变化敏感。综上所述,气候变化下,该区域优势树种对气候变化响应的差异可能导致区域林分动态和格局的改变,因此,多树种径向生长-气候关系研究有助于正确反映森林动态。研究结果可以为区域森林管理与生态保护工作提供理论依据。     

滇西北石卡雪山2个针叶树种森林上限径向生长对温度和降水的响应

基于树木年轮学的理论和方法,建立滇西北高原石卡雪山森林上限丽江云杉(Picea likiangensis)和高山松(Pinus densata)差值年表,运用响应函数研究其与气候因子的关系,进而阐明影响滇西北高原针叶树种径向生长的主要气候因子,并利用冗余分析(RDA)进一步分析并验证树木生长与温度和降水的关系。研究结果表明:石卡雪山森林上限针叶树种径向生长主要受温度影响,温度和降水对树木生长有滞后效应,2个树种对气候响应存在差异。具体表现为(1)丽江云杉径向生长受温度和降水的共同作用,与上年10月平均最低温呈显著负相关,与上年11月平均最高温以及当年7月温度呈显著正相关,上年8月和当年5月降水抑制其生长;(2)高山松径向生长与上年10月平均温和平均最高温、11月平均温呈显著正相关,与当年7月平均温和平均最高温呈显著负相关,与降水未达到显著相关水平;(3)冗余分析与响应函数分析结果基本一致,进一步证明该方法能够有效量化树木径向生长与气候因子的关系。能够为气候变化背景下的滇西北高原森林生态系统管理与保护提供理论依据。     

昌岭山两个优势树种径向生长对气候变化的响应

在气候变暖背景下,树木径向生长对气候变化的响应存在不稳定性。利用采自祁连山东部余脉昌岭山两个优势树种油松和青海云杉的树轮样芯,建立树轮宽度标准年表,通过分析树轮宽度年表与气候要素的相关关系,探讨两个树种径向生长对气候变化的响应。结果表明：（1）油松年表比青海云杉年表包含更多的气候信息,其平均敏感度、标准差、信噪比和样本对总体的代表性等统计量均高于青海云杉标准年表。（2）气候要素对不同树种径向生长限制程度不同,油松径向生长主要与降水（前一年9月和当年3-8月）和气温（前一年9月）有关,但对降水的响应更为敏感,而青海云杉径向生长则受到气温（当年9月）和降水（前一年9月、当年3月和7月）的共同作用。（3）气温突变后,油松和青海云杉年表与各气温要素的相关性显著增强,而青海云杉年表与气温要素的相关性变化更明显,指示了青海云杉径向生长对气温的响应更不稳定。（4）生长季平均最低气温的升高诱导的干旱胁迫是油松和青海云杉树木径向生长-气温响应变化的主要原因。     

油松天然次生林居群遗传多样性及与产地地理气候因子的关联分析

利用ISSR分子标记技术,分析了中国北部地区10个油松天然次生林居群的遗传多样性,以及与地理环境因子的相关性.研究结果表明:13条ISSR引物对250个个体扩增出137条谱带,平均多态位点百分率60.72％,不同居群的多态位点百分率差异明显;不同地理居群间的期望杂合度指数在0.2824-0.3702之间,平均为0.3210;Shannon多样性指数范围为0.1923-0.2490,平均为0.2165.居群间的遗传变异占居群总的遗传多样性的37.53％.经Mantel检验,居群间的地理距离和遗传距离间不存在显著相关性(r=0.069,p=0.360).聚类分析(UPGMA)表明,河南宝天曼(BTM)、承德大窝铺(DWP)、宁夏苏峪口(SYK)和甘肃冶力关(YLG)居群聚为一组,辽宁医巫闾山(YWL)、山西沁源灵空山(LKS)、陕西蔡家川林场(CJC)、山西和顺云龙公园(YLGY)和山西汶水三道川林场(SDC)居群为一组,山东蒙山(Ms)居群独立为一组.经分析发现,分布于我国地势二级、三级阶梯分界线区域的油松天然林( YWL、BTM、YLGY)遗传多样性水平高,位于分布区东西临界点居群(MS、YLG)遗传多样性水平低.经相关性分析,温度相关因子(年均温、1月均温、极端最低温)、海拔及年降雨量显著影响遗传多样性水平.油松天然居群分子变异存在一定的地理变异规律.     

长白山北坡不同林型内红松年表特征及其与气候因子的关系

运用树木年轮学的基本原理和方法,选取了长白山北坡保存完好的典型性植被阔叶红松林,探讨了杨桦红松林和椴树红松林内建群种红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候要素的响应.结果表明,长白山北坡红松的径向生长对降水较为敏感,杨桦红松林和椴树红松林中,红松年轮宽度均与当年7月以及上一年9月的降水呈显著正相关关系.不同林型内红松的生长与气候因子的关系也有差异.椴树红松的年轮宽度还与上年7月的降水显著负相关,与当年3、4月份的平均气温呈显著正相关.而杨桦红松林内红松年轮宽度和平均温度没有显著的相关关系.特征年分析进一步验证了响应函数相关分析的结果,即当年生长季以及上年生长季末的降水充足促进了红松的径向生长;椴树红松林中,初春温度的升高有利于红松的生长.     

Paternal cytoplasmic transmission in Chinese pine (Pinus tabulaeformis)

Summary. In this paper, the stages of normal sexual reproduction between pollen tube penetration of the archegonium and early embryo formation in Pinus tabulaeformis are described, emphasizing the transmission of parental cytoplasm, especially the DNA-containing organelles – plastids and mitochondria. The pollen tube growing in the nucellus contained an irregular tube nucleus followed by a pair of sperm cells. The tube cytoplasm contained abundant organelles, including starch-containing plastids and mitochondria. The two sperm cells differed in their volume of cytoplasm. The leading sperm, with more cytoplasm, contained abundant plastids and mitochondria, while the trailing one, with a thin layer of cytoplasm, had very few organelles. The mature egg cell contained a great number of mitochondria, whereas it lacked normal plastids. At fertilization, the pollen tube penetrated into the egg cell at the micropylar end and released all of its contents, including the two sperms. One of the sperm nuclei fused with the egg nucleus, whereas the other one was retained by the receptive vacuole. Very few plastids and mitochondria of male origin were observed around the fusing sperm and egg nuclei, while the retained sperm nucleus was surrounded by a large amount of male cytoplasm. The discharged tube cytoplasm occupied a large micropylar area in the egg cell. In the free nuclear proembryo, organelles of maternal and paternal origins intermingled in the neocytoplasm around the free nuclei. Most of the mitochondria had the same features as those of the egg cell, but some appeared to be from sperm cells and tube cytoplasm. Plastids were obviously of male origin, with an appearance similar to those of the sperm or tube cells. After cellularization of the proembryo, maternal mitochondria became more abundant than the paternal ones and the plastids enlarged and began to accumulate starch. The results reveal the cytological mechanism for paternal inheritance of plastids and biparental inheritance of mitochondria in Chinese pine. Correspondence and reprints: State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry, College of Biological Science, China Agricultural University, Beijing 100094, People’s Republic of China.     

Polysomes are associated with microtubules in fertilized eggs of Chinese pine (Pinus tabulaeformis)

Summary. Transmission electron microscopy of immunogold-labeled Chinese pine egg cells before and after fertilization revealed that polysomes are associated with microtubules (MTs) from fertilization to the 2-nucleate embryo stage. Ribosome aggregates of various size and shape were randomly distributed in the cytoplasm of the eggs before fertilization. Single MTs or clusters were observed to be free of polysomes at this stage. Upon fertilization, all polysomes were attached to MTs, and this association persisted until the formation of the polarized embryo. Thereafter, the polysomes spread into the cytoplasm and no polysome-MT association was observed in the embryo. Some of the polysomes were attached to one end of the MTs, while others appeared to form contacts along their entire length. No polysome-microfilament association was observed at any stage of the development. The polysome-MT association may provide a mechanism for MT-dependent mRNA localization in early embryo development of this plant. Correspondence and reprints: Department of Cell Biology and Physiology, University of Pittsburgh, Pittsburgh, U.S.A.     

太岳山不同郁闭度油松人工林降水分配特征

利用2011年5-9月生长季观测的30场降雨数据,分析了山西太岳山不同郁闭度下油松人工林林冠截留、穿透雨以及树干茎流与降雨量的关系,以及林冠截留过程的特点.结果表明:(1)实验观测期间,该地区降雨总量为634.79mm,单次平均降雨量为21.16mm,单次最大降雨量为58.15mm,单次最小降雨量为0.54mm.其中,8月份的降雨总量最大,为190.77mm,6月份的降雨总量最小,为41.81mm.(2)郁闭度为0.8的油松人工林林冠截留量与降雨量呈一元线性关系,郁闭度为0.7、0.6和0.5均呈幂函数关系;对于各郁闭度的油松人工林,其林冠截留率与降雨量均呈对数函数关系;穿透雨量、树干茎流量与降雨量均呈明显的一元线性关系,穿透雨量和树干茎流量都随着降雨量的增加而增加.(3)不同郁闭度油松人工林之间林冠截留、穿透雨和树干茎流不同,总的趋势为随着郁闭度的减小,林冠截留量减小,穿透雨量增大,树干茎流量增大.林冠截留量与郁闭度表现出正相关关系,而穿透雨量、树干茎流量都与郁闭度表现出负相关关系.(4)各郁闭度林冠截留量、穿透雨量和树干茎流量的月动态变化与总降水量的月变化基本一致.     

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...     

小兴安岭红松径向生长对未来气候变化的响应

基于SRES A1B温室气体排放情景,由全球气候模式(MPI_ECHAM5)产生的逐日气候模拟数据驱动TREE-RING树轮生态机理模型,模拟了小兴安岭红松(Pinus koraiensis)树木径向生长变化.结果表明:在A1B情景下,随着大气CO2浓度的不断增加以及局地气温的不断升高,红松树木生长开始和结束时间显著提前,2011-2060年比1961-2010年径向生长开始时间平均提前约5d左右,生长结束时间平均提前约3d左右.红松树木的径向生长量不断增加,2011-2060年比1961 -2010年径向生长量平均增加约35％,径向生长量的增加主要是CO2施肥作用的结果,在不考虑CO2施肥效应下,只考虑降水量变化使树木径向生长量增加约2％,而未来50a的气温变化使树木径向生长量相对于1961 -2010年减少约23％.     

思茅松天然林树冠结构模型

以云南省普洱市思茅区思茅松天然林为研究对象,采用枝解析调查了34株思茅松样木的树冠数据,分析了一级枝枝长、枝径、着枝角度、弦长和树冠半径5个树冠形状变量的变化规律,分别构建其预估模型;分析了树冠结构变化,分别构建了一级枝轮枝高度预估模型、一级枝枝条数量预估模型和一级枝枝条数量累积预估模型,并采用独立样本进行模型统计精度检验。结果表明:8个预估模型的预测效果良好,精度达到91%以上,尤其是一级枝着枝角度模型和一级枝轮枝高度模型预测精度达到97%以上。研究结果合理准确描述思茅松树冠结构的变化,为思茅松天然林的经营管理提供科学依据。