天山东部不同海拔西伯利亚落叶松对气候变暖的响应分析

利用树木年轮气候学方法,探讨了在气候变暖情景下,天山东部上中下限西伯利亚落叶松（Larix sibirica）树木径向生长与气候因子之间的响应关系,并利用冗余分析对其关系进行了验证。结果表明：不同海拔的差值年表（RES）要比标准年表（STD）的特征参数大,具有更高的信噪比和平均敏感度,含有较多的环境信息且更能代表树木总体变化;海拔2160m处的年表（L1）在快速升温（1985年）后,树木年轮宽度与降水和温度的相关性明显减弱;海拔2430m处的年表（L2）在两个时段内与降水和温度的关系均较弱;海拔2700m处的年表（L3）在1985~2013年时段内对降水和气温的正响应均增强。树木径向生长对单月气候因子的响应在前一年11、12月份显著性更高,当年6、7月份气温与树轮宽度指数具有更高的相关性。气候变暖使树木径向生长不断减小的特征在低海拔地区表现更为明显。上中下限西伯利亚落叶松对气温升高的敏感性降低。高海拔地区西伯利亚落叶松的径向生长主要受温度的影响,而中低海拔地区主要受降水与温度的共同影响。     

Contrasting stomatal sensitivity to temperature and soil drought in mature alpine conifers

Conifers growing at high elevations need to optimize their stomatal conductance (g_s) for maximizing photosynthetic yield while minimizing water loss under less favourable thermal conditions. Yet the ability of high‐elevation conifers to adjust their g_s sensitivity to environmental drivers remains largely unexplored. We used 4 years of sap flow measurements to elucidate intraspecific and interspecific variability of g_s in Larix decidua Mill. and Picea abies (L.) Karst along an elevational gradient and contrasting soil moisture conditions. Site‐ and species‐specific g_s response to main environmental drivers were examined, including vapour pressure deficit, air temperature, solar irradiance, and soil water potential. Our results indicate that maximum g_s of L. decidua is >2 times higher, shows a more plastic response to temperature, and down‐regulates g_s stronger during atmospheric drought compared to P. abies. These differences allow L. decidua to exert more efficient water use, adjust to site‐specific thermal conditions, and reduce water loss during drought episodes. The stronger plasticity of g_s sensitivity to temperature and higher conductance of L. decidua compared to P. abies provide new insights into species‐specific water use strategies, which affect species' performance and should be considered when predicting terrestrial water dynamics under future climatic change.     

日本落叶松群体的叶绿体SSR分析

利用叶绿体微卫星（cpSSR）分子标记对日本国内的7个日本落叶松（Larix kaempferi）群体遗传结构进行了研究。11对cpSSR引物中筛选出的3对多态性引物,共产生10个长度不同片段,在197个样品中组合出现10个不同的单倍型（haplotype）。各群体的单倍型差异较大。cpSSR基因座揭示了日本落叶松的遗传变异：平均等位基因数A=3.33,平均有效等位基因数NE=1.20,基因多样度HE=0.17,群体间变异占总群体变异的5.37%,遗传变异主要来自于群体内个体间。Abstract: Genetic structure of seven populations in Larix kaempferi in Japan was studied by use of cpSSR markers. Ten different length fragments in and ten different kinds of haplotypes were reduced in 197 samples based on 3 pairs of polymorphic primers screened from 11 pairs of primers. There were significant variant haplotypes among the populations. The genetic variation in the populations of Larix kaempferi was detected by using cpSSR with the number of average loci A=3.33, the number of average efficient loci NE=1.20, gene diversity HE=0.17 and 5.37% variation from different populations. The genetic variation was mainly from individuals in population.     

不同年龄日本落叶松人工林生物量、碳储量及养分特征

以7、17、30和40年生4个发育阶段(幼龄、中龄、近熟和成熟阶段)的日本落叶松人工林为对象,研究了林龄对生物量、碳储量和养分特征的影响.结果表明: 在单木水平上,不同发育阶段干、枝、皮、叶、根生物量和养分浓度差异显著.随年龄增加,各器官生物量呈增大趋势,N、P、K浓度呈下降趋势,Mg浓度先降后升,Ca浓度持续升高.优势木、平均木和劣势木的各器官生物量之间差异显著,但养分浓度差异不显著,表明竞争对各器官养分浓度影响不大.在林分水平上,总生物量、碳储量和养分储量随林龄增加呈增大趋势,与幼龄林相比,成熟林分别增加217.9%、218.4%和56.4%,表明日本落叶松林生长后期能以较少的养分生产较多的干物质,养分利用效率较高.5种元素的积累量除P和K在近熟林(30年生)略有降低外,其他元素都随林龄增加而增加.N集中在叶中,Ca集中在树干,K和Mg主要集中在根,P在不同器官中的分配较均匀.日本落叶松林分年均生物量积累率、固碳率和养分积累率均随林龄的增加而降低,从幼龄林每年7.16 t·hm^-2、3.40 t·hm^-2、104.64 kg·hm^-2降低到成熟林的3.99 t·hm^-2、1.89 t·hm^-2、28.64 kg·hm^-2,表明日本落叶松林幼、中龄阶段固碳潜力大,但养分消耗也高.     

气候变暖背景下云南西北部大果红杉径向生长衰退及其气候驱动因子分析

气候变化背景下森林生态系统的内部结构和功能发生转变,并减弱了其固碳能力,评估与预测森林生态系统对气候变化响应势在必行。基于采自云南西北部的大果红杉树木年轮样本,建立树轮宽度标准化年表,运用相关分析、空间相关、波谱分析等方法,探讨了滇西北大果红杉径向生长的主控因子及其对气候变化的响应。结果表明：(1)温度是限制滇西北大果红杉树轮径向生长的主要因素,季节性高低温变化交替影响大果红杉树轮径向生长。(2)相对湿度变化与滇西北大果红杉树轮的径向生长紧密关联,对滇西北大果红杉树轮的径向生长起促进作用。(3)波谱分析结果显示滇西北大果红杉径向生长呈周期性变化,受ENSO等外强迫影响显著。(4)气候变暖背景下,滇西北大果红杉的径向生长出现衰退趋势。研究结果为加强云南西北部天然林保护和构建西南绿色生态屏障提供了基础性资料。     

兴安落叶松人工林腐殖质阴燃燃烧温度变化特征

森林地下火是发生在腐殖质层的一种缓慢、无焰、低温、持久的阴燃燃烧,整个燃烧过程都是靠自身所释放的热量所维持。所以地下火发生时产生的温度是研究其火行为特征的重要指标,更是森林地下火监测和扑救过程中的重要依据。以大兴安岭地区5种地类下人工种植的兴安落叶松林为研究对象,以室内控制点烧实验为基础,研究不同地类和腐殖质粒径阴燃燃烧的温度变化特征。结果表明：不同粒径的腐殖质阴燃燃烧最高温度之间不存在显著差异（P>0.05）,而不同地类和二者的交互作用对阴燃燃烧最高温度的影响则存在显著差异（P<0.05）;4种腐殖质粒径下不同地类之间的阴燃燃烧最高温度都存在显著差异（P<0.05）。任意一种腐殖质粒径下塔头甸子的阴燃燃烧温度都是最高的,最高可达897.53℃,其次是水湿地,有坡山地、无坡山地、农用地的腐殖质阴燃燃烧温度较低。不同地类的腐殖质燃烧地表温度较高,最高温度可达618.83℃;随着燃烧时间的增加,腐殖质燃烧的地表温度随之降低,二者之间关系可以用y=a×x^b方程拟合,并且拟合程度高（R²>0.9,P<0.01）。相关研究成果可以为该地区森林地下火监测扑救提供科学有效的理论依据。     

兴安落叶松(Larix gmelinii)火后种子萌发影响因子

林火干扰是影响兴安落叶松林结构和功能的主要因子之一。兴安落叶松种群火后更新受多种因子的影响,并决定着该群落演替轨迹。通过在大兴安岭呼中自然保护区的火烧迹地内设置原位控制实验,利用增强回归树分析方法,量化研究了落叶松火后恢复初期不同影响因子（温度、有机质层厚度、覆盖度等）对种子萌发的相对重要性。研究结果表明：落叶松火后种子萌发的最主要影响因子为温度,第二影响因子为种源,第三影响因子为草本覆盖度,分别解释了幼苗数量变异的28.51%、22.40%、20.66%;各影响因子的相对重要性在不同地形条件下有明显差异：温度在山坡顶部和阳坡底部占有重要影响,种源在阳坡中部和阴坡中部最为重要,土壤含水量在阴坡底部占有重要地位。同时,去除土壤表面有机质可以显著提高种子萌发数量,去除地面杂草则会使种子萌发数量降低。从研究结果可知,落叶松火后种子萌发在不同地形（环境条件）下的限制因子不同,人工辅助需因地制宜采取相应措施,才能更有效地促进种子萌发与森林恢复。     

基于树轮记录的阿尔泰山中段1798年以来6-7月平均最低气温变化研究

通过分析新疆阿尔泰山中段西伯利亚落叶松树轮宽度年表与气候因子的相关关系证明6-7月平均最低气温是研究区树木径向生长的主控气候因子（r=0.649,P<0.001）。利用线性回归方法构建了阿尔泰山中段1798-2017年6-7月平均最低气温方程,通过计算重建方程方差解释量（41.1%）和利用逐一剔除法对重建方程各项参数进行了稳定性检验,证明了重建方程是稳定可靠的。分析重建的平均最低气温年际变化表明,研究区经历了4个暖期（1906-1919年、1922-1935年、1945-1960年和1997-2017年）和4个冷期（1816-1831年、1840-1867年、1869-1886年和1888-1905年）,并且与相邻地区平均气温重建序列冷暖变化阶段一致。基于多窗谱分析结果发现重建6-7月平均最低气温序列存在2a、2.4a、2.8-3a、11a、20-22a左右的变化周期,表明研究区气候变化主要受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、太阳黑子活动和全球海温变化（SST）驱动。本研究为系统掌握阿尔泰山气候变化规律和科学预测未来气候变化提供了依据。     

Selection and microculture of single embryogenic cell clusters in japanese conifers: Picea jezoensis, Larix leptolepis and Cryptomeria japonica

Summary A microculture method for single embryogenic cell clusters was established for several Japanese conifer species, namely Picea jezoensis, Larix leptolepis and Cryptomeria japonica. Individual small, dense cell clusters were identified and picked up by a micromanipulator and cultured in 50 μl liquid medium in a 96-well culture plate. In all three species studied, a majority of the cell clusters actively proliferated within the wells. Maturation of somatic embryos was successful when the newly proliferated cell clusters were transferred to solid abscisic acid-containing medium. Thus, the small, dense cell clusters could be a useful morphological marker for cells capable of proliferation and differentiation.     

火烧伤害对兴安落叶松树干径向生长的影响

在大兴安岭塔河林业局瓦拉干林场22支线截取3个兴安落叶松(Larix gmelinii)火疤圆盘,预处理和交叉定年后,测定垂直年轮(径向)和沿年轮(横向)方向2次火烧间的年轮宽度变化.通过生长趋势拟合、火烧后生长面积与正常(理论)生长面积比较,分析火烧伤害对兴安落叶松树干生长的影响.结果表明:火烧后横向年轮生长呈现出窄—宽—正常的趋势,这种趋势可以用3次曲线来拟合,即y=0.01x3-0.14x2+ 0.85x+ 0.56(DF=3,F=227.7,P＜0.0001,y为平均年轮宽度,x为偏离火烧点距离).在本文分析的3个圆盘中,火烧后的横向生长释放都出现在距火烧部位1/3范围内.火烧后径向上年轮宽度变化规律也较为明显,即在火灾后的几年时间内,年轮宽度值较火灾前都呈增加趋势.火烧后3个圆盘的径向生长释放持续时间分别为14、5a和11a.通过面积计算整体来看,火烧导致圆盘1较正常情况下损失了67.2％,圆盘2比正常情况下增加了6.6％,圆盘3增加了13.7％.上述分析表明,火烧导致的径向生长损失,可以较好地由横向和径向生长释放予以补偿,但是具体补偿多少因烧伤程度不同而有差异.火烧可直接改变树干径向生长变化,同时,这种变化也受其他因素影响,例如像树龄、树种特性、火灾间隔期等因素,这些因素的差异就可能导致补偿程度的不同.