基于BP人工神经网络的兴安落叶松天然林全林分生长模型的研究

以大兴安岭地区兴安落叶松天然林为研究对象,基于688块固定标准地数据,采用MATLAB中log-sigmoid型函数(logsig)和线性函数(purelin)为神经元的作用函数,依据全林分生长模型的概念,以年龄（A）、地位级指数（SCI）和林分密度指数（SDI）作为输入变量,以林分每公顷蓄积量（M）作为输出变量,构建和训练了全林分生长的BP人工神经网络模型,并与常规建模方法进行了对比研究。结果表明,BP人工神经网络模型的拟合精度高达99.6%,检验精度为98.9%,说明与其它建模方法相比人工神经网络建模具有较高的拟合精度和适应性,对林分生长具有更好的预测能力。     

川西高海拔增温和加氮对红杉凋落物有机组分释放的影响

对川西高山树线红杉新鲜凋落物中有机组分于11月进行自然条件(对照)、加氮(2 g N·m^-2)、增温(顶开式培养室)、加氮+增温4个处理的原位培养,并监测凋落物中有机组分的分解动态.结果表明: 在试验开始后4个月内,增温、加氮以及加氮+增温处理比对照显著促进了红杉凋落物中水溶性糖、水溶性酚和多酚的分解,但随着培养时间的延长,累积分解量的差异逐渐缩小.与对照相比,增温、加氮和增温+加氮处理均抑制红杉凋落物中CH₂Cl₂提取组分、酸溶碳水化合物、酸溶木质素和非酸溶木质素分解,其中增温处理抑制作用最强,加氮处理抑制效果最弱,增温+加氮处理介于二者之间;增温处理对非酸溶木质素和CH₂Cl₂提取组分的半分解周期延长1倍以上,热水溶组分的半分解周期延长50%以上.在原位培养条件下,红杉新鲜凋落物中水溶性糖、水溶性酚、多酚、酸溶碳水化合物、酸溶木质素是较容易分解的有机组分,半分解周期分别为182、159、127、154和190 d;热水溶组分、CH₂Cl₂提取组分和非酸溶木质素是较难分解的有机组分,半分解周期分别是209、302和318 d;尽管低温季节(11月至次年3月)极其寒冷,气温均低于0 ℃,常被认为是微生物活性最弱、有机物分解最慢的时期,但结果显示低温季节期间红杉凋落物各有机组分却分解最快.因此,氮沉降和升温将迟滞该区域高寒红杉林凋落物的分解.这将有利于高寒森林生态系统的土壤碳固持.     

Responses of radial growth to temperature in Larix gmelinii of the Da Hinggan Ling under climate warming

Aims The Da Hinggan Ling is amongst the areas in China susceptible to climate warming. The objective of this study is to determine the responses of radial growth to temperature variations in Larix gmelinii growing in different parts of the Da Hinggan Ling in the process of climate warming, by using dendrochronological techniques. Methods We collected tree-ring samples from the southern, the middle and the northern parts of the main Da Hinggan Ling, developed site-specific ring-width chronologies, and synthesized tree-ring indices of the southern, the middle and the northern parts of the study area according to the first principal component loading factors for each chronology. The relationships between radial growth in L. gmelinii and temperature variations were determined with correlation analysis, and the differences in the responses of radial growth to temperature variations among various parts were analyzed and compared with principle component analysis. Important findings There were notable discrepancies in the effects of temperature variations on radial growth in L. gmelinii between the southern and the northern parts of the study area (the middle part > the northern part > the southern part). In the southern part, the mean monthly temperature between the previous November and April of the current year had a significant relationship with tree-ring indices (p < 0.05). In the middle part, the mean monthly temperature during March and October of the current year had a significant relationship with tree-ring indices (p < 0.05), and so did the mean monthly temperature during June and August of the previous year (p < 0.05). The mean monthly temperature during April and May of the current year had a highly significant relationship with tree-ring indices in the northern part (p < 0.01). This study suggests that the warmer and drier regional climate condition caused by elevated temperature has resulted in that soil moisture becomes the main factor limiting the radial growth, and the relationship between tree growth and temperature variations signified with aggravated soil drought under climate warming. The productivity in L. gmelinii as reflected by basal area increment experienced a shift response from cold stress to water stress. In addition, the radial growth in L. gmelinii in the Da Hinggan Ling will likely to show a declining trend in the southern and the middle parts, and an increasing trend in the northern part, in response to rapid warming in the coming decades.     

沼泽交错带白桦——长白落叶松优势种群的年龄结构及其动态

采用径级结构替代年龄结构与建立种群年龄结构模型相结合的方法,研究沼泽交错带白桦—长白落叶松优势种群的年龄结构特征。结果表明:白桦、长白落叶松和辽东桤木种群的年龄结构呈纺锤型,龄级—个体数间的关系可用Lognormal函数表征;种群动态量化指数V'_(pi)为辽东桤木(9.57%)白桦(4.02%)长白落叶松(1.83%),均趋近于0,说明种群处于稳定型向衰退型过渡阶段;白桦、长白落叶松及辽东桤木种群幼龄个体严重不足,白桦和辽东桤木种群的存活曲线趋于Odum-B3型,而长白落叶松种群趋于Deevey-I型。白桦、长白落叶松及辽东桤木种群具有前期增长、中后期衰退的特征;白桦、长白落叶松和辽东桤木种群数量受基波影响显著,种群整个生活史阶段未显现小周期波动,种群发展较稳定;随着时间的推移,在未来2、4和6个龄级后,白桦、长白落叶松和辽东桤木种群老龄个体数均有增加,但由于更新幼苗个体稀少,未来必然呈衰退趋势。森林—沼泽交错带的白桦、长白落叶松及辽东桤木种群对外界环境变化有强烈的敏感性和脆弱性,人类活动扰动会影响其发育与演变,从而提高了森林—沼泽交错带地区沼泽化的风险。因此,应减少人类活动对森林—沼泽交错带的干扰,加强对这一地区植被群落的保护与管理。     

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。     

长白落叶松林生物量的模拟估测

利用样木收获法收集了34个样地中长白落叶松林分地上部分生物量信息,选取其中29个样地生物量信息分别与样地林分因子信息和TM遥感影像信息拟合建立生物量模型,利用其余5个样地的生物量信息进行模型精度检验和误差分析.结果表明：长白落叶松地上部分生物量均可用林分因子和遥感因子进行线性拟合;林分因子线性模型对长白落叶松中幼林地上生物量的估测精度较高（林分P=94.33%,遥感P=92.32%）,且检验误差较小（林分MRE=6%,遥感MRE=31%）,模型模拟效果较好;若只考虑长白落叶松中龄林,这2种模型的估测效果相当（林分模型和遥感模型的误差分别为329.9和313.6 t）.整体而言,林分因子模型估测长白落叶松树皮、干材和总生物量的效果优于遥感因子模型,对于中龄林来说,遥感模型估测叶花果、树枝和树冠生物量的效果较好.     

落叶松cDNA扩增因素优化组合的研究

为了探讨落叶松cDNA扩增因素优化组合,以落叶松总RNA为模板逆转录为cDNA,然后进行PCR扩增,采用四因素三水平正交试验设计,分析比较了几种因素对PCR扩增的影响,结果显示,主要影响因素是Taq酶和Mg^2 ,随机引物和dNTP的影响较小,不同水平的影响作用是：Taq酶以高水平,即用量为2U,Mg^2 以中低水平,即用量为1.5-2.0mmol/L,可以得到多而清晰的条带;反之,则扩增效果差。     

太白红杉雌配子体的形成、受精、胚胎发育及其系统学意义

太白红杉(Iarix chinensis Beissn)雌球花于7月中下旬开始分化,9月上旬至9月中旬形成大孢子母细咆,10月中旬,大孢子母细胞进入休眠期。翌年4月底至5月初解除休眠,大孢子母细胞进行减数分裂,于5月10日左右形成直列四分体,随后珠孔端的3个大孢子退化,合点端的1个大孢子进一步发育,成熟卵细胞于7月初受精;花粉管将内含物释放入卵细胞后在尾部形成浓密物质沉淀;受精后,合子被染色较深的新细胞质所包围,并发现存在多精入卵的现象。合子经过两次连续有丝分裂,产生4个游离核后伴随新细胞质一起移至合点端,接着同时进行一次有丝分裂产生8个核,并分成上下两层后形成细胞壁,但上层细胞顶部不形成细胞壁。原胚发育属于松型。在幼胚阶段,我们发现部分胚珠发育异常,其雌配子体有的变为半透明状,有的则干瘪萎缩。太白红杉具简单多胚和莲座胚。9月中旬,成熟胚形成,成熟胚具5～6枚子叶。太白红杉从雌球花花芽分化到胚胎成熟历时14个月。     

兴安落叶松老头林对大兴安岭森林景观变化的影响研究

采用空间直观景观模型LANDIS ,以大兴安岭呼中林业局为研究区 ,研究对老头林进行采伐和不进行采伐预案下的森林景观变化动态。结果表明 ,在对老头林不进行采伐预案下 ,各物种的过熟林分布面积要高于进行采伐预案下的分布面积。老头林的存在能使森林景观组分和格局具有更高的稳定性 ,对采伐等干扰具有更大的抗性。因此 ,保护老头林对于大兴安岭森林的可持续发展具有重要的生态学意义。