重度火烧迹地兴安落叶松(Larix gmelinii)根际土壤真菌群落研究

为探究内蒙古根河大兴安岭林区重度火烧迹地不同生长状态的兴安落叶松根际土壤真菌群落特征,选取火烧枯立木（BDW）、火烧存活木（BSW）、未火烧对照木（CK）,通过磷脂脂肪酸方法分析根际土壤真菌群落生物量变化,利用高通量测序技术对根际土壤真菌群落组成与功能进行分析,探讨影响根际土壤真菌群落的主要环境因子。结果表明：（1）相较于未火烧对照木,火烧枯立木与火烧存活木根际土壤真菌群落磷脂脂肪酸含量显著降低,真菌群落α多样性显著降低。β多样性分析与群落相似性分析结果显示,火烧枯立木、火烧存活木、未火烧对照木根际土壤真菌群落组成存在显著差异。（2）相较于未火烧对照木,火烧枯立木与火烧存活木根际土壤中担子菌门（Basidiomycota）真菌相对丰度显著下降,子囊菌门（Ascomycota）真菌相对丰度显著升高。子囊菌门（Ascomycota）内,火烧枯立木根际土壤中内生真菌相对丰度显著高于火烧存活木与未火烧对照木,而火烧存活木根际土壤中腐生-外生菌根复合型真菌相对丰度显著高于火烧枯立木与未火烧对照木。（3）根际土壤总磷、总钾含量是影响重度火烧迹地兴安落叶松根际土壤真菌群落优势菌门由担子菌门（Basidiomycota）转变为子囊菌门（Ascomycota）的主要环境因子,而根际土壤总碳、总氮、总磷含量则是造成火烧枯立木与火烧存活木根际土壤真菌群落组成与功能差异的主要环境因子。本研究有助于了解大兴安岭林区土壤真菌群落结构,对真菌群落多样性的维持与管理具有参考价值。     

兴安落叶松林火烧迹地土壤理化性质驱动因子

探索火烧迹地土壤理化性质的驱动因子是解释生态系统响应火干扰机制的重要组成部分。旨在分析兴安落叶松林火烧迹地土壤理化性质的决定因子,深入认识火干扰在北方森林生态系统所扮演的角色,为北方森林火烧迹地火后恢复、林业可持续发展提供科学支持和理论依据。以过火后1 a的兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,设置了不同火烈度和立地条件的火烧迹地及对照研究样地共计35块。在每个研究样地记录了树种、胸径、存活状态等乔木数据,测量了坡向、坡位、坡度、海拔等地形数据,利用植被变化情况量化了火烈度。分别采集了0—5 cm和5—10 cm的土壤样品并测定其9种理化指标,对比了过火与未过火样地这些土壤理化指标的差异。然后,分析了各土壤理化指标与火烈度量化结果的关联趋势,比较了火烈度、地形和乔木因子对火烧迹地土壤理化性质的影响程度。与对照样地相比,火干扰提升了土壤理化指标观测值的离散程度,显著提高了0—5 cm土壤含水率(MC)(P<0.05)和5—10 cm土壤MC、总氮(TN)、总有机碳(TOC)含量(P<0.05)。土壤理化性质与火烈度有明显关联趋势的并不多,观察到0—5 cm土壤MC随火烈度指数的增加...     

寒温带兴安落叶松和白桦生长季水分利用特征

植物水分利用在生态系统水文循环及其生产力中起着重要作用。气候变化下寒温带森林水分胁迫逐渐加剧,对其典型树种水分利用特征的研究有助于理解寒温带森林生态系统的稳定性及可持续性。以大兴安岭北部典型树种兴安落叶松(Larix gmelinii)(L)和白桦(Betula platyphylla)(B)为研究对象,利用稳定同位素技术测定降雨、木质部水和土壤水中氢氧稳定同位素值(δD和δ¹⁸O),揭示不同水源δD和δ¹⁸O值的分布特征,并利用多源线性混合模型及树干边材液流通量,分析不同水源对2树种的利用率和利用量,揭示生长季兴安落叶松和白桦生长季水分利用特征变化。结果表明：(1)研究区的大气降雨和土壤水同位素均受蒸发的影响发生了一定程度的分馏,且土壤水同位素分馏程度存在树种间的差异,兴安落叶松分馏程度大于白桦。(2)降雨和蒸发对2个林分土壤含水率和土壤水稳定同位素值在上层土壤(0—10cm)影响强烈,而对中下层影响较小,且各层土壤水稳定同位素值表现出显著差异(P<0.05)。(3)在5月和9月兴安落叶松和白桦主要利用上层土壤水分,对上层土壤水分的利...     

兴安落叶松(Larix gmelinii)光合能力及相关因子的种源差异

为认识我国北方森林的优势树种--兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)光合作用对环境变化的响应和适应特征,在其自然分布区内选择地理和气候差异显著的6个种源,采集种子并播植于其分布区南界的均一立地条件下26a后,测定针叶的光合能力及其相关因子,比较种源间差异及其随月份和冠层位置的变化.结果表明:最大净光合速率(Pmax)、表观光量子效率(AQY)、比叶重(LMA)和单位叶面积氮含量(Na)的种源差异显著(p<0.05),变化幅度分别为6.10～8.78 μmol CO2 · m-2 · s-1、0.0325～0.0427 μmol CO2 ·μmol-1photons、85.1～114.3 g · m-2和1.72～2.26 g · m-2.但是光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(Rd)和单位面积叶绿素含量(Chla)的种源差异不显著,平均值分别为61.2 μmol photons · m-2 · s-1、1093 μmol photons · m-2 · s-1、2.34 μmol CO2 · m-2 · s-1和0.12 g · m-2. Pmax、Chla、Na和LMA两两之间均呈极显著正相关(p<0.001).随树冠从下往上升高,Pmax、LCP、Na和LMA呈逐渐增高的趋势,这种垂直变化格局受种源的显著影响.除AQY之外,种源对光合能力及其相关因子的月份变化格局没有显著影响,多表现为7月低-8月高-9月低的变化格局.研究展示的兴安落叶松针叶的光合能力及其一些相关因子的种源间差异可能是其光合机构对种源地环境条件长期生理适应的结果.     

移栽自不同纬度的落叶松（Larix gmelinii Rupr.）林的春季土壤呼吸

以往的土壤呼吸(RS)研究大多集中于生长季,而对非生长季RS的认知甚少.常见于中高纬度地区的春季土壤冻融交替是影响陆地生态系统碳循环的关键事件,是RS年内变化格局的转折期.但是春季冻融交替期间RS的动态规律及其机理过程尚缺乏了解.研究以我国北方森林的优势类型--兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)林为对象,在其自然分布区内,将地处4个纬度(处理)的8年生兴安落叶松林生态系统整体移至其分布区的南缘,以模拟气候暖化对RS及其组分的影响.在春季土壤冻融交替时期,采用红外气体分析法和根系排除法测定了移栽自不同纬度的落叶松林的RS和异养呼吸(RH)及其相关的环境因子.研究结果表明:RS与温度的耦联关系随土壤解冻进程而变化.在解冻初期和中期,RS的日进程与温度解耦联,但在土壤完全解冻后却强烈地依赖于土壤温度.从整个土壤解冻过程看,4个处理的RS和RH与土壤温度和含水量相关极显著(R2 = 0.569～0.743,P < 0.001).解冻的初期和中期的RS基本上来自RH组分,土壤根际呼吸(RR)到4月底才出现.RS和RH均受到实验处理、解冻时期及其交互作用的显著影响.RS和RH的平均值随着解冻的进程而增大,而且RS与RH之间的差异也随之增大.RS波动在0.50～3.30 μmolCO2 m-2s-1之间;而RH则波动在0.52～3.04 μmolCO2 m-2s-1之间.在相同气候条件下,4个处理RS有随着纬度的增加而增加的趋势,而且RS对土壤温度的响应程度也随纬度增加而增加.研究结果意味着土壤解冻期间来自纬度较高的兴安落叶松林的RS对气候变暖方案的响应可能更为强烈.     

兴安落叶松对环境变化的物候驯化和光合能力适应

兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)作为欧亚北方森林的优势树种,在全球变化和区域碳平衡研究中具有重要作用,但其物候和光合能力在环境变化下的响应是一种表型驯化还是基因调控下的适应还不清楚。于2009—2011年生长季内在帽儿山森林生态系统研究站(45°24'N,127°40'E)测定了6个来自不同气候条件(纬度:48—52°N,年均温:-2.3—2.6℃)下的兴安落叶松种源在同质园内的32年生树木的叶片物候(4—10月)和光合能力季节动态(5—9月)。结果表明:6个种源的树木叶片的展叶和落叶起始日期均无显著差异,均在4月下旬展叶、在9月下旬开始落叶,2009年、2010年和2011年的生长季天数分别波动在150—153 d、145—147 d和148—151 d之间。6个种源树木叶片展叶起始日期和春季展叶前0℃积温均显著负相关,而落叶起始日期和秋季均温均显著正相关(P0.05)。这表现出物候对环境变化的表型驯化效应。最大净光合速率(Pmax)的季节动态具有明显的种源差异。来自于较高纬度的塔河、根河、中央站种源的Pmax仅在生长季初期(5—6月)明显低于其各自的年均值,而在其他生长阶段则在年均值以上;来自较低纬度的鹤北和乌伊岭种源的Pmax仅在生长盛期(8月)明显高于其各自年均值,而在其他阶段则处于年均值以下。6个种源树木Pmax和生长季均温均显著正相关(P0.01),且来自较高纬度的中央站、根河、三站种源树木Pmax随温度升高的增幅程度明显高于其他种源树木。在每个生长阶段Pmax均存在显著的种源差异(P0.05),并且差异趋势随生长季进程而有所不同:中央站种源在每个生长阶段都具有最高的Pmax,而根河、塔河、乌伊岭分别在生长季初期(5—6月)、中期(7月)和盛期(8月)、后期(9月)具有最小Pmax。这些光合能力的差异是基因调控下的树木对种源原地气候条件长期适应的结果。兴安落叶松的物候可塑性和光合能力遗传适应性对其能够在广阔多样的生境中生存和繁衍具有重要意义。     

兴安落叶松林火干扰后土壤有机碳含量变化

在大兴安岭兴安落叶松林区,选择不同恢复年限各种火烧强度(重度、中度、轻度)的火烧迹地进行调查并采集土壤样品,对火后有机层和矿质层有机碳含量变化进行研究,以期为进一步开展森林火灾对区域碳平衡影响的定量评估提供科学依据。研究结果表明:火干扰对土壤有机碳含量变化的影响包括火烧即时影响和火后生境条件变化带来的间接影响。火干扰样地有机层的积累与转化主要是通过火后林冠郁闭度的变化影响的,其有机碳总储量低于对照样地。对于矿质层土壤,重度和中度火干扰后,如果样地发生植被序列演替,即阔叶林植被入侵,样地郁闭度增加迅速,凋落物积累量增大,土壤有机碳含量将随着过火年限的增加而增加;如果样地发生自我更新,样地郁闭度增加缓慢,凋落物分解量大于积累量,土壤有机碳含量将会在一定时间内随着过火年限的增加而减少;但是,无论样地发生植被序列演替还是自我更新,土壤有机碳含量短时间内均无法恢复到火前水平。轻度火干扰后,土壤有机碳含量短期内先增加,随着植被更新情况的发展最终趋于平衡。     

模拟气候变暖对东北兴安落叶松径向生长的影响

2004年在带岭、孙吴、松岭和塔河构成的纬度梯度上分别选取幼龄兴安落叶松(Larix gmelinii),将其统一移栽到纬度较低的帽儿山地区,以模拟温度升高对兴安落叶松径向生长的影响。在2013年生长季(6—9月)分别在4个纬度移栽原地和移栽地(帽儿山)的树木主干和小枝上取样,主干用微生长锥钻取样芯,小枝直接截取一段,主干和小枝的样品用石蜡切片法得到扩大细胞和成熟细胞的大小及数量的动态变化。结果表明:温度升高导致兴安落叶松主干扩大细胞大小和数量均增加,但是主干径向生长与温度升高不呈正比。生长季前期(6月),带岭小枝成熟细胞数量明显高于其他两组,但在8月晚材细胞数量偏少,表明其还在继续生长。生长季后期(8月),松岭兴安落叶松小枝扩大细胞平均大小为5μm,分化数为4个,而松岭移栽到帽儿山后扩大细胞平均大小为9.9μm,分化数为7个,增长了近1倍。松岭成熟细胞大小较其他两地偏大,可能与其水分状况有关。温度升高不能直接改变植物生长周期一类由基因控制的生理特性,但是对树木不同构件的影响力是不同的,小枝受到的影响要大于主干。当全球变暖尤其是伴随降水量减少时,将减少兴安落叶松径向生长,包括管胞直径、数量和生长周期。通过纬度变化模拟气候变暖,深入分析不同构件树木生长对气候变化的响应,为预测气候变化对兴安落叶松生长及分布的影响提供依据。     

剪叶损伤与昆虫取食对兴安落叶松(Larix gmelinii)针叶中缩合单宁诱导作用的差异

单宁是植物内与抗虫性相关的重要次生代谢物质.为了研究昆虫取食及剪叶诱导对兴安落叶松(Larix gmelinii)针叶内缩合单宁含量的影响,用剪叶法和落叶松毛虫(Dendrolimus superans)幼虫取食处理5年生兴安落叶松苗,以香草醛-盐酸法测定其剩余健康针叶内缩合单宁含量的变化.结果表明:(1)处理后1～10d,剪叶4枝75%,8枝50%、75%,12枝25%、50%、75%及虫伤4枝75%的兴安落叶松健康针叶内的缩合单宁含量均明显高于对照(P<0.01),15d时,剪叶8枝75%,12枝50%的兴安落叶松针叶内的缩合单宁含量仍高于对照(P<0.05),说明剪叶与虫伤处理均能诱导缩合单宁含量增加.(2)剪叶4枝75%,8枝50%,12枝25%、75%的处理之间,诱导的缩合单宁含量差异不显著(P>0.05).剪叶8枝75%,12枝50%诱导缩合单宁含量增加幅度比其它剪叶处理大,且诱导持续时间长.说明剪叶程度虽能影响缩合单宁含量,但二者并不呈线性关系.(3)剪叶4枝75%在5d时诱导缩合单宁含量最高,虫伤4枝75%在10d时诱导缩合单宁含量最高,说明剪叶诱导的缩合单宁含量高峰早于虫伤处理.但处理后1～10d,剪叶及虫伤4枝75%的落叶松针叶内缩合单宁含量均明显高于对照(P<0.01或P<0.05),之后与对照差异不显著(P>0.05),说明在受到诱导处理后,兴安落叶松产生应激反应,使其针叶内缩合单宁含量在一定时间内先增加,后逐渐恢复到正常水平.由上可见,可以采取适当的损伤处理取得与昆虫取食相似的兴安落叶松抗性反应.     

“低等”金缕梅类植物的起源和散布

本文根据植物类群的系统发育和地理分布相统一的原理,讨论了“低等”金缕梅类植物的起 源和散布。 “低等”金缕梅类植物(Endress1989a的概念)包括下列7科：昆栏树科、水青树科、连香 树科、折扇叶科、领春木科、悬铃木科和金缕梅科。 该类群共有13种分布区类型,东亚区的南部和 印度支那区的北部是它的现代分布中心;根据化石证据及原始类群和外类群的分布分析,以上地区最 有可能是这类植物的起源地。 “低等”金缕梅类植物起源的时间至少可追溯到早白垩纪巴列姆期,较可 靠的化石证据说明悬铃木类植物在早白垩纪阿尔必晚期出现,而昆栏树科、水青树科、连香树科和金 缕梅科植物的出现均不晚于晚白垩纪。 最后,从环境变迁和生物演化两个方面探讨了“低等”金缕梅类植物现代分布格局的形成原因。