华北落叶松树体储水利用及其对土壤水分和潜在蒸散的响应: 基于模型模拟的分析

 树体储水在树木水分传输中具有重要的作用, 不仅为蒸腾提供水分来源, 还具有缓冲作用, 可防止木质部导管水势过低以至于水分传输的失败。树体储水动态及其利用的研究对于认识树木对水分胁迫的响应机制具有重要意义。该研究构建了包含树体储水释放-补充作用的树干水分传输模型, 可模拟计算林分小时尺度的冠层蒸腾、边材液流、树体储水与木质部导管水流交换过程, 并以六盘山北侧的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林为例, 在林分水平分析树体储水利用及其 与土壤水分和潜在蒸散之间的关系。检验结果表明, 该模型能够精确地模拟出林分边材液流的日变化特征, 模拟与观测的小时液流速率决定系数R²为0.91 (n = 2 352)。模拟结果表明, 在典型晴朗天气下, 在日出时树体储水利用启动, 至9:00左右达到峰值(0.14 mm?h^–1), 午间降至0, 下午降为负值直至午夜, 即进入树体补水阶段; 树体储水日使用量(DJ_z)为0.04–0.58 mm?d^–1, 与日蒸腾量(DT_r)成正相关(R² = 0.91), 对蒸腾的贡献为25.6%。分析结果表明, 当潜在蒸散(ET_p)低于4.9 mm?d^–1时, ET_p是华北落叶松树体储水利用的主要驱动因子, DJ_z与ETp成正相关(R² = 0.68); 当ET_p高于4.9 mm?d^–1时, DJ_z随着ET_p的增加呈现降低趋势; DJ_z与土壤水势没有显著相关关系(p > 0.05), 但最大树体储水日使用量(DJ_zmax)与土壤水分含量成正相关(R² = 0.79), 说明土壤水分是树体储水利用的限制因子。     

桉树人工林树液流动密度随边材径向深度的变化

树液流动密度 (SFD)随边材径向深度的变化对于准确估测流经边材的树液通量是非常重要的 ,后者又制约着HeatPulse的应用精度。但迄今为止 ,只有很少的研究估计了由于SFD随径向的梯度变化而带来的误差 ,SFD沿树干径向分布规律的获得往往依靠对少数几棵树的观测资料。基于在广东雷州半岛对两块 3～ 4年生桉树 (Euca lyptusurophyllaS .T .Blake)人工林 1年的HeatPulse观测 ,探讨了对来自 39株立木大量观测资料的综合处理方法 ,发现这两个样地 (纪家和河头 )的林分中SFD随边材径向深度的变化可以用如下回归方程来描述 :纪家 :y =3.6 6 75x3 - 7.2 95 5x2 3.6 82 6x 0 .5 6 74 (R2 =0 .9391,n =80 ,P =0 .0 1)河头 :y =5 .0 0 6 2x3 - 9.116 1x2 4.4 5 4 4x 0 .4 6 34(R2 =0 .80 6 9,n =72 ,P =0 .0 1)式中 :y———某一树液感应器所测得的SFD与不同深度的 4个感应器所测得的SFD的平均值之比 ;x—某一树液感应器在边材中的深度与边材厚度之比。从形成层到心材 ,SFD最初有所增加 ,随后持续减小 ,但由于树木年龄很小 ,最大的SFD只比最小的SFD大 0 .33～ 0 .36倍。     

树木高生长限制的几个假说

树木生长到一定年龄后高生长停滞, 对这一现象的解释存在很多争议。成熟假说认为树木顶端分生组织分裂活性下降导致树木高生长减慢。营养限制假说认为土壤中营养元素(特别是氮素)在植物活体或枯落物中积累使土壤中可利用的养分含量降低, 细根生物量增加和叶片光合能力下降导致了地上部分生长的减缓。呼吸假说认为边材呼吸消耗随个体发育的增加使投入到高生长的碳减少。水力限制假说认为水分运输阻力随高度增加而增加导致了叶片总光合碳同化下降, 分配到高生长的生物量减少。树木发展假说认为植物用多种调节机制克服随个体发育增加的水力阻力, 包括叶片结构和生理特征的变化, 叶/边材面积比降低, 边材渗透性和树干储水能力的增加等。水力限制假说得到了较多的关注, 对不同高度树木的叶比导率、光合特征和树干生长量等测定结果支持这一假说。但对这一假说 也存在很多的争议, 主要表现在: 水力阻力是否确实随高度的增加而增加, 水力阻力的分布, 补偿机制的作用和生物量分配转变等。本文综述了树木高生长限制的4个假说以及争论的焦点, 并总结了目前研究的热点问题和今后的研究方向。     

大花序桉心边材变异规律和候选基因挖掘研究

为探究大花序桉(Eucalyptus cloeziana)心材比例差异显著的不同家系间心边材变异规律,挖掘心材变异相关的候选基因,为珍贵用材树种高效培育及育种利用提供基因资源。以18 a生的2个心材比例差异显著的大花序桉家系为材料(家系1和2),各制作解析木3株,沿着树干以1 m为区间分段截取圆盘,测量东西和南北2个方向的带皮直径、去皮直径、总年轮数、边材年轮数、边材直径,并开展心材和边材径向和轴向分析。同时利用各解析木胸径处初生木质部样品进行DNA混池测序,发掘等位基因频率差异显著的SNP位点并挖掘相关功能基因。结果表明,大花序桉边材宽度和心材半径的方位变异中家系2大于家系1,平均差值分别为0.7和5.5 cm,在随树高的变异中,家系1和2的心材半径和心材年轮数的下降速率分别为0.40和0.64及0.43和0.36。两家系间基本密度差异显著,家系1为0.80～0.82 g/cm³,家系2为0.75～0.78 g/cm³。基本密度与树高、横截面半径和心材半径呈显著负相关,与顺纹抗拉强度、弦面硬度和部分力学性质呈显著正相关。利用DNA混池测序共...     

基于热扩散技术的三倍体毛白杨单木及林分蒸腾耗水研究

定量分析单木及林分的蒸腾耗水特征,是林木水分管理的关键环节。采用热扩散式边材液流检测技术,结合自动气象站,对三倍体毛白杨树干边材液流及环境因子进行了连续2年的动态观测。结果表明:(1)单株尺度上,三倍体毛白杨边材液流速率日变化在晴天表现为"单峰型",关键影响因子为水汽压亏缺(VPD)和太阳辐射(Qs),日平均液流速率在4—10月分别为0.65×10-3、2.12×10-3、2.09×10-3、1.78×10-3、1.84×10-3、1.76×10-3、1.04×10-3cm/s;(2)林分尺度上,三倍体毛白杨在2008、2009年(栽植第4年和第5年)的蒸腾耗水量分别为339.52和410.62 mm,主要影响因素为气孔导度(Gc)、相对湿度(RH),以及VPD;(3)多元线性回归模型可以较好的模拟三倍体毛白杨边材液流速率对环境因子的响应特征(P0.01,2008年),模型预测值较实测值偏大6.39%(2009年),二者极显著线性相关(R2=0.910,Sig.=0.00054,n=1008)。     

黄土丘陵区辽东栎树干液流特征对边材面积和土壤水分的响应

运用Granier热扩散探针法对半干旱黄土丘陵区不同胸径辽东栎进行树干液流测定,并对太阳辐射、空气温湿度、降水量、土壤水分等环境因子进行同步观测,分析不同土壤水分条件下不同胸径辽东栎的树干液流变化特征及其对环境因子的响应.结果表明:辽东栎液流日变化特征总体上与太阳辐射和空气水汽压亏缺呈相同趋势,但液流峰值出现时间早于两个气象环境因子的峰值时间.同一树木个体在土壤水分条件较高时期的树干液流通量高于土壤水分较低时期.在相同土壤水分条件下,大径级样本液流通量显著高于小径级样本.采用指数饱和曲线函数对液流通量与太阳辐射和空气水汽压亏缺以及两因子的综合指标进行拟合,效果良好,可以反映液流通量对气象环境因子的响应规律.不同胸径辽东栎在不同土壤水分条件下的拟合曲线特征和拟合参数差异表明,在土壤水分较高时段,液流通量可快速上升至饱和值;在土壤水分较低时段,液流通量上升缓慢.小径级样本对土壤水分变化的反应更加剧烈.单位空气水汽压亏缺的日液流通量值(日液流通量与空气水汽压亏缺的比值)在两种土壤水分条件下的比值与边材面积呈线性相关,且小径级样本的斜率高于大径级样本,说明小径级样本对土壤水分的变化较为敏感,在土壤含水量较低时段,大径级样本较厚的导水组织对土壤水分供应不足起到了缓冲作用.     

基于beta回归的长白落叶松树干含水率预测模型

为探究人工长白落叶松边材、心材、树皮、树干含水率沿树干的纵向变化规律,本研究结合样地、样木效应,构建了基于beta回归的含水率混合效应模型,采用不限定相对高度(方案Ⅰ)和限定高度在2 m以下(方案Ⅱ)2种抽样方式对模型进行校正。结果表明：边材、树干含水率沿树干向上逐渐增加;心材含水率沿树干向上先略减后增大;树皮含水率沿树干向上先增大后趋于平缓,然后再增加。相对高度、活冠高、林分每公顷胸高断面积、年龄和林分优势高是显著影响长白落叶松木材含水率的因子。方案Ⅰ下,随机抽取2～3个圆盘的含水率测量值来校准模型可以得到稳定的预测精度,树干含水率的平均绝对误差百分比(MAPE)可达7.2%(随机抽取2个),边材、心材、树皮含水率的MAPE可达7.4%、10.5%、10.5%(随机抽取3个);方案Ⅱ下,抽取1.3和2 m圆盘的含水率测量值校准模型最适宜,边材、心材、树皮和树干含水率的MAPE分别达到7.8%、11.0%、10.4%和7.1%。所有beta混合效应回归模型的预测精度都明显优于基础模型。包含样地、样木效应的两水平beta混合效应回归模型可以很好地预测长白落叶松各部位的含水率。     

中国东北大兴安岭地区蒙古栎上一种新的森林病原菌(英文)

中国东北大兴安岭地区蒙古栎 (Quercusmongolica)上的边材腐朽病的病原菌为安氏纤孔菌 (Inono tusandersonii)。本文根据采集的病原标本材料对该病原菌进行了详细描述 ,并根据野外调查对此新病害的症状和危害进行了报道。该菌主要危害超过 2 0年生蒙古栎顶部主要枝干 ,造成枝干边材白色腐朽 ,最终导致顶部干枝枯死或风折后死亡。     

土壤温度对油松(Pinus tabulaeformis)树干液流活动的影响

为了弄清土壤温度对油松树干边材液流活动的影响作用,利用热扩散式边材液流测定系统（TDP-30）和自动气象站对油松边材液流速率和土壤温度等环境因子进行了为期一年的同步测定。结果表明,土壤温度对树干液流活动的影响,一方面与靠近植物最适吸水温度的土层有关,另一方面,与树种的根系分布特征有关。春季表层土壤温度对液流速率的影响最为显著,夏季深层土壤最大,秋季的最大影响土层间于春夏之间。10．0—14．9℃的土壤温度对油松树干边材液流活动的作用最为明显。土壤温度开始对油松液流活动起显著作用的温度阈值约为10℃左右。     

利用热扩式边材液流探针（TDP）测定树木整株蒸腾耗水量的研究

 介绍了热扩散式液流探针的工作原理及利用液流探针测定树木边材液流速率的方法。利用边材液流探针和多种气象因子传感器及数据采集系统组成的微型气象站,通过对北京西山地区油松(Pinus tabulaeformis)、栓皮栎(Quercus variabilis)混交林林分平均木树干边材液流速率及风速、有效辐射和空气温度、空气相对湿度的日变化和连日变化的测定和分析,揭示了5月干旱季节两树种蒸腾耗水的日变化和连日变化规律,以及栓皮栎树干基部和树冠大枝边材液流的差异,并进行了理论推导,同时分析了液流速率的波动规律与主要气象因素波动的相关性。