长白山暗针叶林苔藓植物对三种针叶树种子萌发及幼苗生长的影响

研究了长白山暗针叶林两种主要地面苔藓植物——塔藓和拟垂枝藓对红松、红皮云杉和落叶松种子萌发及幼苗生长的影响.结果表明,在一定浓度下,塔藓浸提液抑制红松发芽,拟垂枝藓浸提液促进红松发芽;苔藓浸提液对红皮云杉和落叶松的发芽率没有显著影响,但不同程度地加快了种子日萌发高峰的出现.用苔藓植物体直接培养红皮云杉和落叶松种子,发现活植物体量大时对发芽率没有显著影响,但延迟了红皮云杉种子萌发高峰的出现,加速了落叶松种子萌发高峰的出现;杀青后的苔藓植物体则明显地抑制种子发芽.通过幼苗培养实验,发现苔藓植物浸提液抑制红皮云杉和红松幼苗生长,但促进了落叶松幼苗的生长;不同处理的苔藓植物体对幼苗生长的影响差异较大,活植物体量大时,两种苔藓均促进了红皮云杉和落叶松幼苗生长,而杀青后植物体则明显地抑制幼苗生长.     

红皮云杉人工林乔木层生物量的研究

本文对黑龙江省绥棱林区红皮云杉人工林的生物量和净生产量进行了测定和研究。按平均标准木法调查并分析了林龄为６～３１年红皮云杉人工林乔木层干、皮、枝、叶、根的生物量、净生产量及其分配．用维量分析法建立了估测乔水层单株林木各器官生物量的回归方程,方程的相关系数和估测精度较高,具有参考价值。分析结果表明：红皮云杉人工林乔木层生物量随年龄的增长而增加,到３１年生,林分总生物量平均为１５１．１３ｔ·ｈｍ－２,净生产量并不是随着年龄规律是增长,积累速度快慢不一,一般在３０年左右其净生产量值为１１～１４ｔ·ｈｍ－２·ａ－１,表明红皮云杉人工林群落具有较高的生物生产力。     

小兴安岭3种植物细根形态和解剖性状的变异

以小兴安岭地区针叶树种红松、阔叶树种五角槭和灌木毛榛3种植物为对象,测定了1～5级细根的形态和解剖性状,研究根序及物种间的性状变异.结果表明: 3种植物除根直径和根长度无显著差异外,其他性状均存在显著的种间差异.红松的维管束直径(117.91～2392.05 μm)和维根比(0.31～1.87)均显著大于五角槭和毛榛,红松的比根长(0.72～18.26 m·g^-1)显著小于五角槭和毛榛,而五角槭的组织密度显著大于红松和毛榛.随根序增加,3种植物的根直径、根长度、组织密度、维管束直径和维根比整体呈增加趋势,而比根长呈下降趋势.形态和解剖性状间存在显著相关关系,如根直径与维管束直径呈显著相关,但其回归斜率在吸收根(1～3级)和运输根(4～5级)间存在显著差异.3种植物的根直径和维管束直径、皮层厚度均呈显著正相关,其回归斜率在不同物种间存在显著差异.     

两种云杉种子萌发和幼苗生长对环境因子的适应性

青海云杉是我国沙区通过种子育苗引种成功的物种。通过对不同储藏时间青海云杉和沙地云杉种子生活力测定、种子萌发对温度、光照、水盐胁迫以及幼苗生长对水盐胁迫和沙埋的响应实验,比较两种种子萌发和幼苗生长对环境因子适应性,为沙地云杉在我国沙区广泛引种提供参考。结果表明:1)在2年的储藏过程中,沙地云杉和青海云杉种子生活力分别由79%和72%下降了19%和5%;2)沙地云杉和青海云杉种子适宜萌发温度分别为15—30℃和10—30℃,最适萌发温度分别为25℃(72%)和25/15℃(69%),除10℃和10/30℃外,两种种子萌发率在各温度下没有显著差异;3)沙地云杉种子萌发光照条件为14h光照/8h黑暗交替(67%),青海云杉为24 h光照(61%)或24 h黑暗(61%);4)水势在-2.7—0 MPa时,2种云杉的IGR(初始萌发率)、RGR(恢复萌发率)、ISL(初始幼苗长度)和RSL(恢复幼苗长度)均没有显著差异;5) NaCl浓度在200 mmol/L和250 mmol/L,青海云杉种子IGR显著大于沙地云杉,NaCl浓度在0—450 mmol/L,青海云杉和沙地云杉种子RGR没有显著差异,当NaCl浓度为50 mmol/L和100 mmol/L,青海云杉ISL显著大于沙地云杉;6)在0.5—2.0 cm沙埋深度时,青海云杉出苗率显著高于沙地云杉,沙地云杉最适沙埋深度0.5 cm,青海云杉为0.5—1.5 cm。因此,青海云杉种子萌发和幼苗生长比沙地云杉有更强的环境适应性,但只要采取合理的播种时间、播种深度和水分管理等措施,沙地云杉会和青海云杉一样在我国沙区大面积引种育苗。     

两种云杉种子萌发和幼苗生长对环境因子的适应性

青海云杉是我国沙区通过种子育苗引种成功的物种。通过对不同储藏时间青海云杉和沙地云杉种子生活力测定、种子萌发对温度、光照、水盐胁迫以及幼苗生长对水盐胁迫和沙埋的响应实验,比较两种种子萌发和幼苗生长对环境因子适应性,为沙地云杉在我国沙区广泛引种提供参考。结果表明:1)在2年的储藏过程中,沙地云杉和青海云杉种子生活力分别由79%和72%下降了19%和5%; 2)沙地云杉和青海云杉种子适宜萌发温度分别为15—30℃和10—30℃,最适萌发温度分别为25℃(72%)和25/15℃(69%),除10℃和10/30℃外,两种种子萌发率在各温度下没有显著差异; 3)沙地云杉种子萌发光照条件为14 h光照/8 h黑暗交替(67%),青海云杉为24 h光照(61%)或24 h黑暗(61%); 4)水势在-2.7—0 MPa时,2种云杉的IGR(初始萌发率)、RGR(恢复萌发率)、ISL(初始幼苗长度)和RSL(恢复幼苗长度)均没有显著差异; 5) NaCl浓度在200 mmol/L和250 mmol/L,青海云杉种子IGR显著大于沙地云杉,NaCl浓度在0—450 mmol/L,青海云杉和沙地云杉种子RGR没有显著差异,当NaCl浓度为50 mmol/L和100 mmol/L,青海云杉ISL显著大于沙地云杉; 6)在0.5—2.0 cm沙埋深度时,青海云杉出苗率显著高于沙地云杉,沙地云杉最适沙埋深度0.5 cm,青海云杉为0.5—1.5 cm。因此,青海云杉种子萌发和幼苗生长比沙地云杉有更强的环境适应性,但只要采取合理的播种时间、播种深度和水分管理等措施,沙地云杉会和青海云杉一样在我国沙区大面积引种育苗。     

小兴安岭红皮云杉年轮-气候关系及其衰退原因

运用树木年轮学方法,建立了小兴安岭丰林自然保护区不同海拔2个红皮云杉树轮宽度年表,研究其与局地温度、降水、帕默尔干旱指数(PDSI)及大尺度气候因子的关系,探讨红皮云杉径向生长的主要限制因子,分析其近几十年衰退的原因.结果表明： 小兴安岭红皮云杉径向生长受温度限制作用强于降水,且生长季最低温度限制最强.不同海拔红皮云杉径向生长对气候响应存在明显差异：低海拔红皮云杉径向生长与生长季(6—9月)年降水量呈显著正相关;与不同深度土壤温度呈显著负相关,80 cm土层土温在生长季阶段限制作用最强;与PDSI在生长季呈显著正相关.高海拔红皮云杉与空气温度、降水、土壤温度及PDSI的关系没有低海拔显著.小兴安岭红皮云杉衰退可能与北大西洋多年代际振荡(AMO)、太平洋年代际振荡(PDO)的相位转变以及1980年后的显著升温有一定关联,上述因素的耦合作用使该区土壤蒸发量加大,暖干化现象加剧,进而导致低海拔红皮云杉生长衰退.     

土壤养分对辽东山区主要阔叶树种幼苗生长的影响

将人工针叶纯林诱导形成针阔混交林、促进阔叶树种在针叶林内的更新是解决辽东山区针叶纯林问题的关键。幼苗生长是树种更新过程的重要环节、决定着植物更新成功与否,而且对环境变化较敏感;土壤养分的变化是影响幼苗生长的主导因子之一。本文以辽东山区3种主要阔叶树种(胡桃楸Juglans mandshurica、花曲柳Fraxinus rhynchophylla和蒙古栎Quercus mongolica)幼苗为研究对象,初步探讨3种树种幼苗在3种林型(针叶(落叶松、红松)人工林、次生林(参照))土壤下的生长状况及其与土壤养分的关系。结果表明:除花曲柳外,其他2种阔叶树种幼苗各部位器官的生物量在不同林型土壤下未表现出显著差异;而且胡桃楸幼苗根、茎、叶的养分含量与土壤养分之间几乎无显著相关性(P0.05)。但是,蒙古栎和花曲柳幼苗的根茎叶生物量分配和养分含量均与土壤养分显著正相关(P0.05)。比较3种幼苗叶片的N/P发现,生长在次生林土壤(N/P=10.7)和红松人工林土壤(N/P=11.6)的胡桃楸幼苗生长可能受到N限制;生长在次生林土壤(N/P=25.0)和落叶松人工林土壤(N/P=19.4)的花曲柳幼苗生长可能受到P限制;蒙古栎幼苗生长并未表现出N或P限制。上述结果表明,花曲柳和蒙古栎幼苗生长对土壤养分变化的响应较大,而胡桃楸幼苗在落叶松人工林下的生长不易受到土壤养分的限制。今后研究中,需要探讨可能影响针叶林内的阔叶树种幼苗生长的其他因素(例如:光照、温度等),进而为促进阔叶树种在针叶林内的幼苗更新提供全面参考。     

东北温带次生林和落叶松人工林土壤CH4吸收和N2O排放通量

2007年6月-2008年6月,在帽儿山用静态箱/气相色谱法测定了相邻次生林和落叶松人工林土壤CH4和N2O通量,结果表明:次生林转变为落叶松人工林后土壤年CH4吸收和年N2O排放通量均显著增加,分别为次生林的1.2倍和3.6倍.两林分CH4和N2O通量表现相似的季节动态,生长季土壤CH4吸收通量和N2O排放通量均高于非生长季.次生林和落叶松人工林土壤CH4吸收通量与土壤温度均呈正相关关系,而与土壤含水量呈负相关关系.土壤N2O排放通量与土壤温度和土壤铵态氮含量均呈正相关关系,而与土壤含水量没有明显相关性.次生林转变为落叶松人工林后,落叶松林地较厚的凋落物层改变了林地土壤水分的格局,影响了土壤的CH4和N2O通量.     

不同施水量对云杉幼苗生长和生理生态特征的影响

在中国科学院成都生物研究所茂县生态站,参照云杉分布区的年降水量,设置4种水分处理梯度(分别模拟年降水量为350mm、700mm、1000mm和1350mm),研究云杉幼苗的生长和生理特征差异。经过4a的研究,结果表明,不同施水量显著影响了云杉幼苗的株高、基径、生物量积累(叶重、茎重和根重)、主根长度、第一级侧根数量、气体交换、叶绿素含量、脯氨酸以及丙二醛含量。700mm施水量的云杉幼苗的以上参数显著高于其他3个施水量(350mm、1000mm和1350mm)的幼苗。干旱胁迫下,云杉幼苗净光合速率和蒸腾速率显著降低,抑制了云杉幼苗生物量积累;过量施水则降低了云杉幼苗的根生长。云杉幼苗通过调节水分利用效率来适应不同的水分条件,当受到干旱胁迫时,通过提高水分利用效率来提供生长所需要的水分;然而当水分充足的时候,水分利用效率又降低。此外,水分不足和过量均导致针叶叶绿素含量降低,同时引起丙二醛含量的增加,表明云杉幼苗不适宜在土壤过于干旱和湿润的条件下生长。     

川西亚高山不同林龄云杉人工林土壤微生物群落结构

以川西亚高山云杉人工林林地土壤为对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法研究了4种不同林龄(50、38、27和20年)的人工林土壤微生物多样性和群落结构特征.结果表明: 随着林龄的增加,土壤有机碳和全氮含量逐步增加;土壤微生物Shannon多样性和Pielou均匀度指数则呈现先增后减的趋势.土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量以及丛枝菌根真菌PLFAs量均表现为随林龄的增加而增加.主成分分析(PCA)表明,不同林龄人工林的土壤微生物群落结构之间存在显著差异,其中,第1主成分(PC1)和第2主成分(PC2)共同解释了土壤微生物群落结构总变异的66.8%.冗余分析(RDA)表明,对土壤微生物群落结构产生显著影响的环境因子分别为土壤有机碳、全氮、全钾以及细根生物量.随着人工造林时间的延长,土壤肥力和微生物生物量增加,森林生态系统的恢复进程稳定.     

典型黑土区主要树种根系构型特征及其对固土能力的影响

为量化典型黑土区主要树种根系构型特征,探究其对固土能力的影响,以该区分布较广的榆叶梅、小叶锦鸡儿、白桦、糖槭、红皮云杉、樟子松单株个体为研究对象,采用全根挖掘和WinRHIZO Pro LA2004分析系统相结合对其根系空间分布、几何形态、分形等特征进行测定,同时采用原位整株根系拉拔的方法量化根系垂直拉拔力。结果表明: 榆叶梅以倾斜根为主,小叶锦鸡儿、白桦、糖槭和红皮云杉以水平根为主,樟子松根系在水平和垂直分布上较为均衡;除白桦总根表面积和红皮云杉总根长外,灌木树种总根长、总根表面积显著大于乔木,落叶阔叶乔木总根长、总根表面积显著大于针叶常绿乔木,白桦总根体积显著大于小叶锦鸡儿、糖槭、红皮云杉和樟子松;榆叶梅、小叶锦鸡儿和白桦根系分形维数和分形丰度显著大于红皮云杉和樟子松;榆叶梅、小叶锦鸡儿和糖槭整株根系平均最大垂直拉拔力显著大于白桦、樟子松和红皮云杉。主要受根系总根长、总根表面积和倾斜根数量的影响,榆叶梅、小叶锦鸡儿和糖槭根系表现出较强的固土能力,可作为典型黑土区水土保持植被构建中优先选择的树种。     

氮添加和水分胁迫对红松、水曲柳幼苗生物量分配的影响

氮沉降和暖干化是我国东北地区面临的主要生态问题,它将对森林生态系统产生怎样的影响一直是生态学研究的热点.本研究以东北温带阔叶红松林中2个关键树种——红松和水曲柳为研究对象,探讨水分胁迫和氮(N)添加对其幼苗短期(55周)生长的影响.结果表明: 红松与水曲柳幼苗生长对N添加和水分胁迫的响应有明显差异.红松对水分胁迫更加敏感,在处理早期(10周)水分胁迫降低了红松幼苗叶生物量,提高了根生物量;N添加只在水分胁迫发生时显著减少了红松根和植株总生物量.水曲柳对N添加的反应更加敏感,氮添加迅速增加了水曲柳茎、根和总生物量;而只有持续的水分胁迫才对水曲柳的茎、根和总生物量有显著影响.红松和水曲柳在持续水分胁迫和N添加处理下,叶、根生物量占比和地上、地下生物量之比都趋于维持一个稳定值,说明两个树种都有很强的自我调节能力.以上结果说明,在未来干旱条件下,红松采取的是“积极”的调整策略,而水曲柳则是“被动”的适应策略,因而相比较而言,红松存活和适应能力可能更强;而在N沉降增加的环境下,水曲柳受益会更大.这些结果可为预测未来东北温带森林群落演替动态提供参考.     

祁连山青海云杉低液流特征及其影响因素

植被蒸腾作为林区生态水文的重要组成部分,是分析林区水分循环及其植被健康生长的基础,对林区保护和科学管理至关重要。本研究于2017—2018年运用热扩散探针对祁连山青海云杉树干液流进行连续监测,探究祁连山青海云杉蒸腾耗水特征,并分析影响云杉生长和蒸腾过程的主控因素。结果表明: 青海云杉树干液流的瞬时变化在晴天呈单峰曲线,在阴天呈多峰或双峰型曲线,在雨天基本无明显规律。青海云杉液流密度与太阳辐射变化趋势一致,晴天液流启动较早,结束较晚,液流历时12～14 h。因该地区海拔较高(2700 m),空气温度较低,饱和水汽压差(VPD)较低,导致液流密度整体偏低,平均为(0.86±0.49) kg·d^-1。在小时尺度上,液流瞬时速率受太阳辐射和VPD的显著影响,而在日尺度下,0～40 cm土层土壤温度和土壤水分含量与液流密度显著相关。云杉液流密度随着太阳辐射、空气温度和VPD的降低而降低,在祁连山高海拔林区,较低的土壤和空气温度以及较低的VPD和太阳辐射是导致该地区青海云杉液流偏低的主要原因。     

Spatial distribution patterns and association of Picea crassifolia population in Dayekou Basin of Qilian Mountains,northwestern China

研究青海云杉(Picea crassifolia)种群不同发育阶段的空间分布格局及其关联性, 能揭示其种群的发展规律, 推断其潜在的生态学过程或影响机制, 进而为该种群的配置、种植和森林的经营与管理等提供指导。该研究基于祁连山大野口流域10.2 hm²青海云杉动态监测样地调查资料, 分析了青海云杉群落的物种组成和径级结构, 并采用点格局方法, 通过单变量成对相关函数和双变量成对相关函数对不同年龄阶段青海云杉种群的空间分布格局及其空间关联性进行分析。结果表明: (1)青海云杉种群的径级结构呈倒“J”型分布, 属增长型种群, 种群自然更新状况良好。(2)青海云杉种群4个径级的个体在小尺度上呈聚集分布, 但随着空间尺度的增大, 聚集强度逐渐减弱, 趋向随机分布; 较小径级的个体常呈聚集分布, 而随着径级增大, 也趋向于随机分布。(3)青海云杉大树个体在小尺度(<4 m)范围内与其他径级个体都呈负关联, 随着尺度的增加, 大树与幼树表现出正关联且关联性随尺度的增加而减弱, 而与小树、中树则表现为无关联或者微弱的负关联; 径级相近的个体空间关联性为正关联或无关联, 随着个体径级间差距增大, 空间关联性转变为无关联或负关联。研究表明, 祁连山大野口流域青海云杉种群的分布格局及其关联性随空间尺度和发育阶段而变化, 这是由种群自身的生物生态学特性、种内种间关系以及环境条件共同作用的结果。     

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。     

长白山阔叶红松林3个常见树种径向生长的影响因素

为探究树木径向生长的影响因子,基于对长白山阔叶红松林25 hm²样地中3个常见树种红松、紫椴、蒙古栎连续5年的生长环监测数据,分析各树种的季节生长变化,比较树种间的生长速率差异,并分析初始径级、邻体树木竞争、土壤、地形因素等对不同树种径向生长的作用.结果表明: 3个树种径向生长的季节变化趋势一致,树木于5月末开始生长,7月是生长旺盛期,8月底生长开始减缓,于10月中下旬停止生长.3个树种的径向相对生长率存在显著差异,蒙古栎相对径向生长率显著高于红松和紫椴,该差异在小、中径级个体中表现更为显著.3个树种径向生长的主要影响因子不同,邻体树木的竞争显著抑制了红松和蒙古栎的径向生长,而紫椴的径向生长主要受初始径级、土壤和地形等因子的影响.     

密云水库上游油松人工水源涵养林林下植物多样性与土壤理化特性

以密云水库上游丰宁县4种油松人工水源涵养林(油松×落叶松混交林、油松×蒙古栎混交林、油松×山杏混交林、油松纯林)为对象,研究林下植物多样性与土壤理化性质特征,分析林下植物多样性与土壤因子的相关关系。结果表明: 4种人工水源涵养林林下植物群落组成结构差异显著,油松×山杏混交林林下植物群落物种组成最为丰富,绣线菊、虎榛子和披针薹草为主要优势种。从物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数来看,油松×山杏混交林林下整体植物多样性水平最高,灌木层和草本层植物多样性分别以油松×蒙古栎混交林和油松×山杏混交林最高。4种人工水源涵养林之间除全磷外其他各理化指标均差异显著,油松×山杏混交林土壤理化性质总体最优,油松×蒙古栎混交林最差。土壤毛管孔隙度、pH、有机质为灌木层植物多样性的主要影响因子,土壤pH、毛管持水量为草本层植物多样性的主要影响因子。营造油松×山杏混交林更有利于提高林下植物多样性并促进土壤改良,土壤pH、有机质、毛管孔隙度、毛管持水量为影响研究区林下植物多样性的主导土壤因子。     

升温对祁连山东部青海云杉径向生长的影响

在祁连山东部西营河流域不同海拔采集年轮样品,利用树木年代学方法建立高海拔(3000 m)、中海拔(2750 m)、低海拔(2500 m)青海云杉标准化年表,将年轮宽度指数与不同时段气温和降水分别进行相关分析,研究祁连山东部不同海拔青海云杉径向生长对气候变暖的响应。结果表明: 水热是祁连山东部青海云杉径向生长的主要限制因子,不同海拔树木的生长限制因子基本一致。在显著升温之前(1961—1986年),低、中、高海拔3个样点的青海云杉径向生长均与上一年7—8月和当年8月平均最高温呈显著负相关,与当年6月相对湿度呈显著正相关。显著升温之后(1986—2014年),高、中、低海拔树木生长与气温仍呈显著负相关,而与当年2月的相对湿度由升温前的不显著负相关转为显著正相关,与6月降水和相对湿度由升温前的显著正相关转为不显著的负相关。升温导致祁连山东部各海拔青海云杉树轮生长变慢,其中高海拔所受影响最大。气候变暖导致的干旱胁迫可能是青海云杉径向生长发生变化的主要原因。     

基于全基因组SNP分子标记分析青海云杉遗传结构

以张掖龙渠青海云杉（Picea crassifolia）无性系种子园中的106个青海云杉亲本无性系为研究材料,采用改良CTAB法,提取的青海云杉基因组DNA,构建SLAF文库并进行高通量测序,之后分析SLAF测序数据和筛选SNP位点,基于邻接法分析得到样品的聚类情况。研究得出：将测序的水稻日本晴reads与其参考基因组进行比对,显示本试验双端比对效率为95.33%,说明SLAF建库成功。本研究中所测序列的Q30较高,碱基测 序错误率低,测序质量高;本研究共开发4 058 883个SLAF标签,标签的平均测序深度为21.21×。共开发 12 275 765个青海云杉SNP标记,各青海云杉样本的SNP数量为1 890 934~4 487 841。利用已开发的高质量青海云杉SNP标记,构建了106个青海云杉的系统发育树,发现来自不同种源的青海云杉在各组中分布比较均匀,不同种源的青海云杉多聚为一类。通过SNP标记和主成分分析,这些无性系来源于同一个祖先的可能性较大,表明无性系间亲缘关系相近。为今后遗传多样性的分析、遗传图谱的构建等提供了基础数据,也为青海云杉初级种子园去劣疏伐提供依据,为高世代种子园的营建奠定基础。