不同种源杉木树轮α纤维素δ13C对年气候因子的响应

[目的]通过对不同地理种源杉木α纤维素中的稳定碳同位素(δ^13C)与气候因子的相关性分析,筛选出影响杉木树轮δ^13C的主导气候因子,解释不同种源差异性响应,为种源层面上区域杉木的培育提供理论参考。[方法]以广西柳州的杉木试验林场的30个种源为研究材料,提取并测量α纤维素中δ^13C,利用相关分析和逐步回归分析方法,对杉木树轮δ^13C与当年、前1年、前2年的降水、平均温度、最低气温、最高气温、平均相对湿度、最小相对湿度、日照时数及湿润度指数进行分析。[结果]不同种源杉木(1987-2013)树轮δ^13C值的变幅为-20.997‰^-25.910‰,表现出较强的一阶自相关,相关系数为0.181~0.866。大部分种源杉木树轮的δ^13C与平均温度、最高气温、最低气温呈显著正相关(p<0.05),与日照时数呈不显著正相关,与平均相对湿度、最小相对湿度呈极显著负相关(p<0.01),而与降水及湿润度指数的相关性不统一。逐步回归分析结果发现,30个杉木种源中有26个种源与当年最小相对湿度呈线性关系。[结论]最小相对湿度是影响不同种源杉木树轮α纤维素中δ^13C的主导气候因子,而对降水的依赖性很小。杉木不同种源树轮δ^13C对气候因子的响应存在明显的滞后效应。研究有效的填补了种源层面上树轮稳定碳同位素对气候响应研究的不足,也为杉木培育及经营管理提供了参考。     

密云山区油松树轮δ~(13)C对气温和降水量变化的响应

【目的】探究北京市密云山区油松树轮δ~(13)C对气温和降水量变化的响应,重建1947—2014年密云山区气候资料,以期为揭示该地区的气候变化规律提供依据。【方法】测定密云山区红门川流域油松树轮δ~(13)C值,建立1947—2014年的树轮δ~(13)C序列,并剔除序列值中受大气CO_2碳同位素值影响产生的下降趋势,之后获得油松树轮δ~(13)C去趋势序列(DS),然后结合当地气象站资料分析油松树轮δ~(13)C值对降水和气温变化的响应,构建δ~(13)C与降水和气温的关系方程,进而重建1947—2014年的降水和气温资料。【结果】1947—2014年,密云山区油松树轮δ~(13)C呈下降趋势,其中,1995—2014年波动较大,剔除大气CO_2背景值的DS序列呈现二次曲线的走势,拐点出现在1980年附近;油松树轮δ~(13)C值DS序列与7月平均气温等极显著正相关(r=0.719 7,P0.01),利用回归方法重建1947—2014年密云山区7月份平均气温,平均值为25.67℃,重建曲线显示该地区气温呈先下降后上升趋势;油松树轮δ~(13)C值DS序列与夏季降水量极显著负相关(r=-0.696 7,P0.01),利用回归方法重建了1947—2014年密云山区夏季降水量,平均值为450.3 mm,自1980年以后,降水量年际变化出现较大波动,并且下降趋势明显。【结论】油松树轮δ~(13)C对7月份气温和夏季降水量响应极为显著;1947—2014年密云山区气候变化呈现波动性变暖变干趋势。     

川西亚高山森林岷江冷杉树轮碳稳定同位素对气候要素的响应

利用四川卧龙亚高山暗针叶林岷江冷杉树木年轮样本资料,建立树轮宽度年表,对比宽度年表,提取树木年轮(简称树轮)碳稳定同位素(δ13C)序列和去趋势序列(DS),研究岷江冷杉树轮碳稳定同位素序列对气候要素的响应关系.结果表明:岷江冷杉(1904-2009年)树轮碳稳定同位素变化范围为-23.33‰～-26.31％‰,平均值为-24.91‰,变异系数为-0.025;相关分析表明,岷江冷杉δ13C序列(DS)与前一年11月和当年1月的月平均气温显著正相关(P≤0.05),与前一年1月和当年2,11月的月平均气温极显著正相关(P≤0.01),冬季平均气温对岷江冷杉树轮碳稳定同位素的响应最为敏感,是研究过去环境变化的良好载体,与当年1月降水量显著正相关(P≤0.05),与全年的月平均相对湿度相关性不显著(P≥0.05).     

帽儿山地区不同种源樟子松树轮对气候因子的响应

[目的]为了进一步了解不同种源的樟子松在帽儿山地区的生长差异,研究该地区气候因子对樟子松径向生长的影响,本文建立了来自于阿尔山、高峰、红花尔基、卡伦山、图强罕达盖和金山等7个种源樟子松树轮年表。[方法]通过年轮-气候响应分析、相关分析、主成分分析,探讨了不同种源樟子松径向生长与气候因子的响应差异。[结果]表明:7个种源地樟子松树轮年表整体变化趋势基本相似,但局部也有不同之处,除图强种源外,其余6个种源地樟子松在生长初期年轮宽度呈增加趋势。阿尔山、高峰、红花尔基和卡伦山种源地樟子松径向生长与当年2月平均温度显著正相关,罕达盖种源地樟子松径向生长与前一年4月平均温度显著正相关;高峰、图强、卡伦山种源地樟子松径向生长与当年6月降水显著正相关,阿尔山、高峰、金山、卡伦山、红花尓基、图强种源樟子松的径向生长主要与前一年8月降水显著负相关。[结论]多数种源的樟子松在初期径增长较快,与当年2月份的温度和6月份的降水量有正相关的响应性,而与前一年8月份的降水量有负相关的响应性。     

广西柳州杉木种源树轮宽度对温度与湿度的年际响应

[目的]为选择适合试验区域未来气候变化条件下生长的杉木种源,[方法]运用年轮气候学方法,研究52个杉木地理种源3个树轮宽度指标对气候因子的响应。[结果]整轮宽度、早材宽度和晚材宽度与年平均气温的响应呈强负相关关系,相关系数最大值分别为-0.515、-0.590和-0.451;整轮宽度、早材宽度和晚材宽度与年最高气温均呈强负相关关系,相关系数最大值分别为-482、-0.624和-0.499。[结论]未来试点年平均气温有升高的趋势,这将会在一定程度上抑制杉木的径向生长,而选择对温度响应不太敏感的湖南江华、广西博白和广西资源种源在试验林所在区域进行造林,将是解决这一问题的有效途径。     

暖温带幼林树轮宽度气候变化响应分析--以山东蒙山黑松树轮气候研究为例

根据采自山东蒙山地区两组幼龄黑松树木年轮样本,研制出单点和区域树轮宽度年表,分析了蒙山黑松树轮宽度年表的统计参数和径向生长的气候限制因子,并尝试重建相关密切的气候因子,探讨蒙山黑松径向生长与大范围气候变化的关联。研究结果表明,（1）蒙山黑松树轮宽度年表的统计参数都比较高,说明蒙山黑松树轮宽窄变化包含有较多的气候环境变化信息。（2）蒙山黑松径向生长变化与当年4-9月降水量呈显著正相关。同时,当年5-7月异常高温也对蒙山黑松径向生长变化产生显著抑制。通过黑松树轮宽度年表对4-9月降水量的模拟重建结果表明蒙山黑松具有较大树轮气候研究潜力。（3）蒙山黑松树轮宽度生长与太平洋大范围气候波动存在显著关联。     

云阳马尾松树轮宽度年表特征研究

利用采自重庆市云阳县马尾松分布上限和下限的树轮样芯材料,分别建立了树轮宽度年表.结果表明:分布上限的马尾松树轮宽度指数变化幅度大于下限,且上限树轮样本的信噪比、样本总体代表性均比下限的高;总体来讲,上限树木的生长对环境的敏感性比下限的高.进一步分析表明:上限马尾松的生长受前一年气温和降水的影响,而下限马尾松的生长只与当年降水量有关,这表明云阳分布在上限的马尾松和分布在下限的马尾松生长与气候因子之间的关系不同;气候因子对分布在上限的马尾松生长的影响存在滞后效应.     

间伐与气候对长白落叶松树轮宽度的影响

【目的】研究间伐及气候因子对长白落叶松树轮宽度的影响,以期了解全球气候变化背景下,树木生长对气候变化的响应,及人类营林措施对树木生长的影响。【方法】以长白落叶松为对象,建立以树轮宽度指标为因变量、包含间伐效应及气候因子的非线性混合模型。样地数据为20块人工林起源经自然演替形成的长白落叶松云冷杉针阔混交林间伐区组试验样地1987—2012年的调查数据。利用Lintab 6树轮宽度测量仪测量树轮宽度并通过COFECHA程序交叉定年后,共保留231条长白落叶松年轮条的年轮宽度数据。气候数据为样地附近多个气象站1964—2010年的线性插值数据。综合各部分数据的重叠时间段,选用1987—2010年的数据进行建模。【结果】形成层年龄、林分密度、单木竞争、间伐和气候因子均对长白落叶松树轮宽度指标有显著影响;第1次间伐时间在林龄20年左右,重度间伐(40%)后树轮宽度指标增量最大,中度间伐(30%)次之,轻度间伐(20%)的影响不显著,树轮宽度指标增长量在伐后1~2年达到峰值,并持续至伐后4年;第2次间伐时间在林龄26年左右,中度、轻度间伐均显著引起树轮宽度指标增加,其中中度间伐效果弱于轻度间伐,树轮宽度指标的增加在伐后4~5年达到峰值,并持续至伐后15年;气候因子中有7个变量对长白落叶松树轮宽度指标表现出显著影响,其中,7月最高气温和生长季大于5℃积温对树轮宽度指标影响最大,夏季热湿指数次之,冬季降水量、9月最低气温、4月平均温和5月降水量对树轮宽度指标影响较小;将样地与树木个体水平的随机效应引入模型后,模型决定系数相比只有固定效应时大幅提高,从0.37提高至0.73。【结论】对林龄20年的长白落叶松云冷杉混交林进行中高强度的间伐,能显著促进伐后4年内长白落叶松保留木的生长;低海拔长白落叶松生长受到显著的气候影响,最主要的限制因子是7月最高气温和生长季大于5℃积温;为精确预估全球气候变化背景下的树木生长,有必要建立气候敏感的树轮宽度模型。     

峨眉山不同海拔冷杉径向生长对气候变化的响应

【目的】研究峨眉山不同海拔冷杉Abies fabri径向生长对气候变化的响应规律。【方法】以冷杉为研究对象,用树轮生态学的方法对峨眉山不同海拔的冷杉进行年轮采样、处理与分析,比较不同海拔冷杉径向生长特征及其与各气候因子之间的关系。【结果】年表统计数据表明,4个年表均具有较高的可靠性,可以用于树木生长与气候关系的研究。不同海拔冷杉径向生长与气候的关系具有明显的海拔差异,海拔2 400 m处冷杉径向生长与当年7月的温度呈显著正相关;海拔2 800 m处冷杉径向生长与当年4-9月的帕尔默干旱指数(PDSI)呈显著正相关;海拔2 900 m处冷杉径向生长与前一年9月和当年4月的温度呈显著负相关,与当年1-9月的PDSI均呈显著正相关;海拔3 000 m处冷杉径向生长和当年3-4月温度呈显著负相关,与当年6-7月的PDSI和当年4月平均相对湿度呈显著正相关。【结论】峨眉山高海拔的冷杉包含有更多的环境信息,对气候变化的响应也更为敏感;高海拔区域冷杉径向生长受到水分的强烈限制,而低海拔区域冷杉径向生长主要受温度影响;冷杉衰亡与气候因子的变化密切相关,随着区域气候的变暖,高海拔地区冷杉可能会进一步衰退。该研究揭示了峨眉山不同海拔冷杉生长动态及其对气候变化响应的敏感性差异,为全球气候变化背景下冷杉林的保护与适应性管理提供科学参考。     

松材线虫入侵对马尾松树光合特性的影响

[目的]明确松材线虫入侵对马尾松树针叶光合特性、光合响应曲线、主要光合响应指标及碳氮元素含量的影响,以期在光合生理水平上提供松材线虫病的早期快速诊断技术,为林业管理者采取快速防治措施提供科学的理论依据。[方法]本研究选取健康期、感病中期和感病末期马尾松树为研究对象,利用Li-6400XT便携式光合测定仪和稳定同位素质谱仪,分别测定不同感病阶段马尾松树针叶光合特性及所测针叶样品的C%、N%和δ~(13)C含量。[结果]健康马尾松树在松材线虫胁迫条件下,可显著降低其针叶的净光合速率、蒸腾速率及气孔导度,其数值大小均表现为:健康期感病中期感病末期;不同感病阶段马尾松的暗呼吸速率数值之间的差异也达到极显著水平,其数值的大小表现为:感病中期健康期感病末期;健康期马尾松的光补偿点显著低于感病中期的光补偿点,但是其光饱和点显著高于感病中期的光饱和点。此外,不同感病阶段马尾松树针叶的平均C素含量变化不大,但平均N素和平均δ~(13)C含量则会显著下降。[结论]松材线虫侵染健康马尾松树后,可降低其对外界光照条件的适应能力,致使其光合特性显著下降;感病马尾松树针叶N素损失是导致马尾松光合能力显著下降的一个主要原因;感病马尾松树针叶气孔导度下降是导致其针叶δ~(13)C含量下降的主要原因,同时亦说明松材线虫的入侵会显著降低马尾松树针叶的水分利用效率。     

毛乌素沙地气候因子对樟子松、油松生长的影响

调查了毛乌素沙地沙漠研究中心樟子松、油松人工林的生长状况,选取可能影响其生长的气候因子并运用双重筛选逐步回归的方法,对樟子松和油松高生长与气候因子间的关系进行了逐步判别分析.结果表明：影响樟子松树高生长量的主导气候因子依次是前一年的降雨量、≥10℃积温、年蒸发量;影响油松生长的气候因子主要是前一年降雨量与当年降雨量;该区樟子松的生长表现明显好于油松,并且在干旱年份表现出更强的抗旱特性,所以该地区的气候条件更适合樟子松的生长.     

乙稀利在樟子松树体管理上的应用

通过连续两年的试验、观察,本文提出了乙稀利在樟子松树体管理上应用的适用浓度、喷洒次数和施用方法。喷洒乙稀利能控制樟子松树高生长速度,对树冠扩展和结实均无显著差异。     

贵州花江峡谷区常见乔灌植物叶片δ13C值对喀斯特石漠化程度的响应

比较典型喀斯特石漠化地区不同等级石漠化类型区植物群落中常见木本植物叶片的δ13C值,以植物叶片δ13C值为水分利用效率的指示指标,探讨不同石漠化等级对植物长期水分利用效率的影响.结果显示:各石漠化等级乔灌叶片δ13C值的范围为-30.280‰～-25.546‰,平均值为-28.040‰±1.208‰.不同等级石漠化样地上叶片δ13C值存在显著差异,其中,潜在石漠化样地内叶片δ13C的平均值显著低于强度、中度、轻度石漠化样地的叶片δ13C平均值;而强度、中度及轻度石漠化之间则不存在显著差异.表明荒漠化一旦发生便对植物水分利用效率产生直接影响,而植物生理功能对环境因子改变的适应是敏感、及时的.     

欧洲黑杨基因资源稳定碳同位素组成特征

通过测定从欧洲不同地区引进的134个欧洲黑杨无性系叶片的稳定碳同位素比率(δ13C值),研究了欧洲黑杨基因资源δ13C值的特点和水分利用状况.结果表明:(1)引进的欧洲黑杨基因资源叶片δ13C值为-30.40‰～-27.02‰,水分利用效率具有丰富的多样性,优于国内乡土树种,其中来自俄罗斯、土耳其和德国的基因资源δ13C值明显高于其它国家的基因资源,可为抗旱杨树新品种的选育提供优良的亲本材料;(2) 相同基因资源在不同地区栽植时,δ13C值受环境的影响较大.生长在内蒙古地区的欧洲黑杨无性系叶片平均δ13C值为-26.53‰,明显高于在陕西和北京地区测得的-28.39‰和-28.93‰,故在进行不同基因型的δ13C值评价和选择时要在相同条件下进行;(3)生长在不同地区的欧洲黑杨的δ13C值与生长量的相关程度不同,生长在北京地区的欧洲黑杨δ13C值与株高、地径呈极显著正相关(P＝0.01),相关系数分别为0.912和0.829,而生长在陕西和内蒙古地区的欧洲黑杨的δ13C值与生长指标虽然也相关,但达不到显著水平.在研究植物生长与水分利用效率之间的关系时,必须结合植物的生长环境进行分析.     

外源Ca2+对南林895杨扦插苗生长及稳定同位素δ13C,δ15动态分布的影响

利用形态检测与稳定同位素技术,分析不同质量浓度外源Ca2+(eaCl2)处理下,南林895杨扦插苗株高、地径、生物量的变化情况以及各营养器官δ13 C,δ15N值的动态变化.结果表明:不同质量浓度的外源Ca2+均能不同程度地促进苗木的生长.外源喷施Ca2+后,扦插苗株高、地径、生物量均优于对照,其中以200 mg·L-1质量浓度的Ca2+处理效果最好,其单株平均株高、地径、生物量分别比对照增加14.82%,18.01%,19.7%.随着Ca2+质量浓度(0,2,20,100,200,300 mg·L-1)的升高,南林895苗木叶、茎、根中δ13 C,δ15 N值均呈现逐渐上升然后缓慢下降的趋势,且最大值出现在Ca2+质量浓度为200 mg·L-1处.δ13 C,δ15 N值在植株中的分布遵从"库"器官大于"源"器官的规律.相关性分析表明:"源"器官δ13 C,δ15 N值与株高、地径呈显著性负相关,与生物量呈正相关;"库"器官δ13 C,δ15 N值与株高、地径、生物量均呈显著正相关.不同营养器官δ13 C,δ 15 N值的动态变化在一定程度上可以反映南林895杨扦插苗"源""库"器官间光合同化物积累与再分配格局对外源Ca2+质量浓度的响应.     

美洲黑杨及其杂种F1不同生长势无性系叶片δ13C和氮素利用效率

以美洲黑杨不同生长势的杂种F1及其亲本为研究对象,通过测定不同冠层叶片的稳定碳同位素组成和碳、氮含量,分析不同生长势美洲黑杨叶片水分利用效率和氮素利用效率之间的差异及其相互关系.结果表明:不同生长势杂种F1的δ13C值及碳、氮含量均差异显著,超亲杂种F1在每个冠层的叶片δ13C值和碳、氮含量均显著大于低亲杂种Ft;美洲黑杨叶片δ13C值与氮含量呈极显著正相关(R2=0.941);叶片δ13C和碳、氮含量存在空间分布差异,树冠上层显著大于中层,下层最小;超亲杂种F1的水分利用效率(WUE)高于低亲杂种F1,但低亲杂种F1的氮素利用效率(NUE)极显著大于超亲杂种F1,WUE和NUE之间呈现显著负相关(R2=-0.652),说明美洲黑杨叶片的水分利用效率和氮素利用效率存在一定的制约关系.     

气候变化对树木木质部生长影响的研究进展

【目的】树木生长受多种气候因子的影响,与年轮宽度相比,树木木质部细胞的生长变化记录了更为详尽的气候信息,可以丰富当前从传统树轮气候学或树轮生态学研究中所得到的认识。本研究以期为利用树轮木质部细胞特征研究全球变化提供参考。【方法】综述了树木木质部形成过程、研究木质部细胞生长变化对气候因子响应的常用方法以及气候变化(温度、降水、光照强度、光周期和CO2浓度等)对形成层活动及木质部细胞生长变化的影响。【结果】目前,在细胞水平上研究树木木质部生长变化对气候因子响应过程的主要方法为：钉针法和微芯取样法,钉针法主要适用于研究形成层对损伤的响应或是记录热带树木木质部生长的增量,而微芯取样法可以清楚地观察到生长季各阶段形成层细胞数量的变化及木质部形成过程;树木木质部的生长过程一般从形成层恢复活动开始,经过细胞的伸展、次生细胞壁的加厚和木质化后,形成成熟的次生木质部细胞,其中的每一个阶段都会受到气候因子变化的影响;树木木质部细胞生长的变化与温度、降水、光照强度、光周期和 CO2浓度等气候因子有着复杂的相关关系;温度主要影响树木生长季前期形成层的活动,改变形成层恢复活动的时间、细胞的分裂速率及活动周期,但并不会改变木质部细胞分化的序列和季节生长模式;降水主要影响形成层细胞分裂的速率、在生长季的持续时间以及管胞的直径等,降水不足会降低树木细胞分裂的速率,缩短细胞分化的时间,导致生长季的持续时间减少,同时抑制细胞伸展,管腔直径较小;光照强度主要影响树木的光合速率来间接影响形成层细胞的活动;光周期主要控制木质部细胞的最大生长速率和生长结束期;有关 CO2浓度升高对树木木质部细胞的影响,研究结果并不一致,一些研究认为,CO2浓度升高影响细胞的分裂速率和细胞的扩张而不是次生细胞壁的加厚,从而造成早材生长轮宽度明显增加,但也有研究表明,CO2浓度升高并没有引起早材细胞结构较大的变化,相反晚材生长环的宽度却明显增加。【结论】随着研究理论和技术手段的不断成熟,极端灾害下树木木质部细胞的生长特征、不同树种木质部细胞的生长对气候变化的响应以及多种气候因子对树木木质部生长的综合影响将成为今后研究的主要方向。     

不同生物控制技术对樟子松林分生长及松枯梢病发病程度的影响

通过对樟子松林分进行生物控制技术的研究可知,在中龄林进行施用菌剂、切根、人工整枝试验对促进樟子松树势的恢复、树木胸径生长、增强树势等方面等有明显作用:在胸径生长方面,3个处理与对照差异显著,其中切根5年后的樟子松林分胸径生长高于施用菌剂和人工整枝处理,年生长量达1.89cm;3个处理与对照相比,大大减少了松枯梢病发病机率,其中修枝处理防控病害的效果最好。     

榆林沙区不同立地条件下樟子松林木个体生长的模型拟合

用Logistic方程模拟了榆林沙区不同立地条件下的樟子松树高和胸径的生长过程,并划分出了樟子松生长进程的前慢期、速生期和后慢期;通过对不同立地条件下的Logistic方程一阶求导推导出不同立地条件下的樟子松连年生长量方程,拟合效果良好。通过绘制散点图选择曲线方程的方式模拟樟子松树高总生长量和胸径总生长量、树高连年生长量和胸径连年生长量的关系,拟合精度能满足实际应用的要求。     

白桦次生木质部的解剖学研究

对白桦的树根、树干和树枝3个部位的次生木质部进行了解剖学研究。结果表明,白桦射线类型为同形射线,但是单管孔和复管孔并存,导管分子壁上具梯状穿孔板,说明白桦次生木质部的解剖结构进化不同步。白桦树干和树枝内多数为复管孔,星散分布;树枝内管孔的分布更加分散,管孔直径也比树干内的小得多;树根内的导管在生长轮内局部呈环状分布,多数为单管孔。解剖结构在白桦不同部位存在差异是对生长环境响应的结果。