银杏蒸腾耗水与环境因子的关系研究

基于液流观测数据研究银杏蒸腾与环境因子的响应关系。结果表明:1)土壤有效含水率(REW)大于62% 时 土壤水分对银杏蒸腾无影响,当REW 小于62%时限制蒸腾耗水; 2)光合辐射(PAR)小于0.39 mmol/(m2s)驱动 蒸腾作用,且效果显著, PAR 大于0.8 mmol/(m2s)后对银杏蒸腾驱动作用不再增加; 3)水汽压亏缺(DVP)对蒸腾 是双重作用,当DVP 小于3.2 kPa 时表现为驱动作用,蒸腾与水汽压亏缺关系可用双曲线函数描述;4)低风速时对 蒸腾影响很小,在风速超过4 m/s 时表现出限制作用。构建植株蒸腾-环境关系模型,模拟计算的小时尺度蒸腾决 定系数R2 为0.799 8,相对偏差为17%;模拟计算的日蒸腾决定系数R2 为0.895 2,相对偏差RMS 为10%。      

生态系统尺度水汽通量分配——以寒温带兴安落叶松林为例

目的蒸散发(ET)包括蒸发(E)和蒸腾(T), 是生态系统降雨(P)返回大气的最主要形式, 在气候变化背景下, 了解大兴安岭北部多年冻土区的寒温带兴安落叶松林的ET特征及其分配状况, 有助于进一步理解北方森林对气候变化的响应模式。方法在2015年7月10日至8月10日期间, 利用模型与野外实测的方法对寒温带兴安落叶松林蒸发(E)、蒸腾(T)及蒸散发(ET)进行研究。E包括林地蒸发(E_f)和林冠截留(E_c), 而林分蒸腾总量(T_tot)则为优势木(T_d)、中等木(T_i)、劣势木(T_s)蒸腾量之和。分析非降水和降水日的ET及其组分特征和分配, 探讨水汽通量对气象因子的响应。结果非降雨和降雨日的ET及其组分的日变化均呈单峰格局, 且非降雨日曲线的日峰值均高于降雨日。非降雨日, E_f、T_d、T_i、T_s和ET分别为10.3、25.6、15.2、10.8和66.3mm; 降雨日, E_f、E_c、T_d、T_i、T_s和ET则分别为2.2、24.3、11.2、5.1、3.8和47.8mm。非降雨日, E_f/ET为15.5%, 而T_tot/ET为78.0%, 其中T_d/ET、T_i/ET和T_s/ET分别贡献38.7%、23.0%和16.4%;降雨日, E_f/ET低至4.6%, E_c/ET则可以达到50.9%, 而T_tot/ET降低至42.2%, 其中T_d/ET、T_i/ET和T_s/ET分别为23.5%、10.6%和8.0%;表明非降雨日ET以T为主(具体为T_d), 降雨日则以E(具体为E_c)为主。观测期间94.7%的P主要以ET形式返回大气, 其中由T贡献57%, E贡献38%。总体上, 无论降雨与否, ET与23m处净辐射(R_n)的相关性均高于其与水汽压亏缺(VPD)的相关性, T_tot与二者的相关性则差异不大, 而E_f的表现则与ET相反, 说明R_n是生态系统能量循环和物质交换的最主要驱动力, T_tot同时主要受到R_n和VPD的约束, 而E_f优先受VPD的限制。结论兴安落叶松优势木的蒸腾能力强于中等木和劣势木, 以往研究多采用T_d(或包括较大径级的T_i)为林分尺度上推计算过程的基准值的方法会高估林分整体的蒸腾能力, 实际误差的大小取决于林分的分化程度以及是否降雨等因素。非降雨日的气象条件更有利于植被-大气界面的水汽交换, 降雨的发生会影响生态系统ET的分配模式。      

地震灾区2种气候生态治理区恢复初期土壤呼吸动态及其影响因子

目的土壤呼吸速率是反映生态系统对胁迫的敏感程度和响应模式的重要参数之一,生态恢复过程可引起土壤呼吸速率变化,研究地震灾区不同生态恢复方式的土壤呼吸动态变化及其与环境因子的关系,对准确认识灾害干扰区生态恢复过程中的区域性碳循环特征至关重要。方法选择干旱河谷气候区（汶川县威州镇）和亚热带季风气候区（绵竹市汉旺镇）的生态恢复示范区为研究区,以受损治理区（DTA）、自然恢复区（NRA）和未受损区（UA）为处理样地,于2015年9月至2016年9月,对土壤呼吸速率（R_s）、5 cm深土壤温度（T₅）、5 cm深土壤湿度（W₅）、近地面温度（T₀）及近地面湿度（W₀）进行动态监测,分析土壤呼吸的动态特征及其对土壤温度和水分的响应。结果（1）日尺度R_s最高值出现在11:00—15:00,最低值出现在10:00或18:00,在2个气候区总体上均表现为UA > DTA > NRA,且表现为明显的单峰曲线,具有一定的波动性;季节尺度R_s夏秋季最高,冬季最低,不同季节R_s总体上表现为UA > DTA > NRA。（2）干旱河谷气候区和亚热带季风气候区土壤湿度分别 < 27%和 > 16%时,土壤呼吸主要受土壤温度调控;相对于单因素模型,R_s与T₅和W₅的双因素模型回归关系更好,T₅和W₅对R_s的解释量（R2）均有所提高且大于0.762。（3）干旱河谷气候区DTA、UA和NRA的温度敏感系数Q₁₀分别为2.34、1.95、2.78,亚热带季风气候区Q₁₀则分别为1.99、1.25、2.90,表现为NRA对土壤温度变化最为敏感。结论与UA比较,干旱河谷气候区DTA与NRA土壤呼吸速率分别降低41%和50%,亚热带季风气候区则分别降低21%和23%。      

长白落叶松?水曲柳混交林冠幅预测模型

  目的  基于黑龙江省尚志市帽儿山林场和一面坡林场长白落叶松?水曲柳混交林24块标准地的3 164株长白落叶松样木及3 574株水曲柳样木的数据,分别构建了长白落叶松和水曲柳的冠幅模型。  方法  通过分析不同混交方式林分内长白落叶松和水曲柳冠幅的变化规律及其与林木竞争因子的关系,从6种常用的线性和非线性基础冠幅模型中选取最优模型,并将混交比例S_i和树木在混交带内位置P作为哑变量,加入其他树木变量和林分变量,分别构建长白落叶松和水曲柳的冠幅模型,并对所构建的模型进行评价。  结果  长白落叶松和水曲柳冠幅在不同混交比例S_i和混交带不同位置P下差异显著;冠幅与DDH（林木胸径与林分优势木胸径之比）和HDH（林木树高与林分优势高之比）成正相关,与大于对象木的胸高断面积之和（BAL）成负相关,与距离无关的竞争因子可以反映树木的竞争压力,对冠幅具有影响;长白落叶松冠幅与冠长率（CR）成正相关,与高径比（HD）成负相关;水曲柳冠幅与水曲柳优势木平均高（H_0Fra）成正相关,与高径比（HD）成负相关。包含混交比例哑变量S_i和混交带位置哑变量P的长白落叶松和水曲柳冠幅模型拟合冠幅（CW）的R_a2分别为0.564 2和0.545 9,加入树木变量和林分变量后长白落叶松和水曲柳冠幅模型拟合CW的R_a2分别为0.674 5和0.589 6。  结论  包含混交带位置哑变量P、混交比例哑变量S_i、树木变量（CR和HD）、林分变量（H_0Fra）的长白落叶松和水曲柳冠幅模型具有较好的拟合效果及预测精度。因此,本研究所构建的冠幅模型可以很好地预测混交林内长白落叶松和水曲柳的冠幅,为进一步研究混交林树木树冠结构奠定了基础。      

干旱环境3种荒漠灌木叶绿素荧光参数动态

  目的  研究荒漠植物生理特征对自然环境波动下的响应过程可以更好地认识和预测气候变化对荒漠生态系统的影响。  方法  本文研究了宁夏盐池油蒿、沙柳和杨柴3种荒漠灌木优势物种在春季干旱环境下光系统II（PSII）最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（Φ_PSII）和非光化学淬灭（NPQ）对环境因子的响应，旨在探讨荒漠灌木在干旱环境下PSII的光合生理状态以及其保护调节机制。  结果  结果表明:在水分胁迫下（土壤含水量 < 0.08 m3/m3），3种荒漠灌木F_v/F_m、Φ_PSII显著降低，NPQ显著增加（P < 0.01），沙柳F_v/F_m显著低于油蒿并且显著高于杨柴（P < 0.01），杨柴Φ_PSII显著低于油蒿和沙柳（P < 0.01）。3种荒漠灌木Φ_PSII和NPQ受光合有效辐射（PAR）的影响呈现出明显的日变化，且PAR、空气温度（T_a）、相对湿度 （RH）和饱和水汽压差（VPD）对Φ_PSII和NPQ均有影响。研究发现3种荒漠灌木PSII表现出不同受胁程度，其通过自身调节机制增加热耗散比例来抵御干旱下的环境胁迫。油蒿F_v/F_m能通过自身调节恢复到适宜状态值（约0.75），认为其反应中心损伤具有可恢复性。杨柴热耗散的光保护响应机制的敏感性较高，认为其受环境波动的影响较大。  结论  综上得出油蒿可以作为干旱区植被恢复的首选物种，沙柳其次，杨柴不建议考虑。可见由叶绿素荧光参数变化表征PSII反应中心的活性，可以充分体现荒漠灌木对环境波动的响应策略，可以作为探究干旱半干旱区荒漠植物对环境变化响应的重要手段。      

兴安落叶松天然林蒸腾特征及其影响因素研究

【目的】了解兴安落叶松(Larix gmelinii)林分日蒸腾变化及其对环境因子的响应,进一步阐明环境条件调控林分蒸腾的机理。【方法】以兴安落叶松林为研究对象,在2018年生长季6—8月份对样地内林木根据胸径大小划分为3个径级,每个径级选取一株样树,利用热探针技术测定其树干液流密度,经尺度扩展得到林分蒸腾量,同步观测太阳净辐射量（R_n）、空气温度(T_a)、相对湿度（RH）、土壤含水量(SWC)、光合有效辐射量（PAR）等环境因子,利用Pearson相关分析、主成分分析、多元回归拟合等方法分析林分蒸腾对环境因子的响应,基于脱耦联系数（Ω）与林分日内蒸腾变化曲线确定太阳净辐射量（R_n）和水汽压亏缺（VPD）主导林分蒸腾的时段。【结果】（1）6—8月兴安落叶松林分日蒸腾量为0.41～1.44 mm,各月日蒸腾量均值为7月（0.85 mm）＞8月（0.65 mm）＞6月（0.64 mm）。（2）Pearson相关分析发现,影响林分日蒸腾量的环境因子主要为R_n、T_a、SWC,相关系数绝对值大小分别为SWC（0.657）＞T_a（0.383）＞R_n（0.318）。（3）通过主成分分析将影响兴安落叶松林分蒸腾的环境因子综合为植物生长因子(WS、SWC、PAR)、水分变化因子(R_n、RH、SWC)、日蒸腾量驱动因子(T_a、R_n),日蒸腾量驱动因子中T_a和R_n对林分日蒸腾量的贡献率大小表现为R_n（61.36%）＞T_a（38.64%）。（4）基于脱耦联系数与林分蒸腾量日内变化曲线得到R_n主导林分蒸腾的时间段为05：30—13：00,VPD主导林分蒸腾的时间段为13：00至翌日02：50。【结论】影响兴安落叶松林分日蒸腾量的环境因子主要为R_n和T_a,在日内尺度上影响林分蒸腾的环境因子是R_n和VPD,且二者主导的时段不同。     

不同时间尺度山杏树干液流密度对环境因子的响应

确定不同时间尺度树干液流的主要影响因子,对理解液流密度响应环境的驱动机制提供理论基础。以宁夏黄土丘陵区的山杏为对象,在生长季同步监测树干液流密度、气象要素、土壤环境等指标,分析时、日和月尺度树干液流对环境因子的响应关系。结果表明：1)日尺度上,树干液流与太阳辐射(R_s)、饱和水汽压差(V_PD)、气温(T_a)、相对湿度(R_H)、风速(W_a)、降雨量(P_re)、土壤水分(V_SM)、土壤温度(T_s)8个环境因子相关性极显著;时尺度上,树干液流与除W_a外的其他7个环境因子呈极显著相关;月尺度上,树干液流仅与V_SM、T_a呈极显著相关。2)从时尺度到日尺度,树干液流对V_PD和T_s的响应程度逐渐增强;从日尺度到月尺度,树干液流对R_s、V_PD、T_s的响应程...     

天然栎类阔叶混交林林分平均高与平均胸径关系模型

  目的  考虑天然混交林的林分密度、直径结构和树种结构,基于代数差分方程构建最适宜的林分平均高与平均胸径关系模型,为天然混交林的立地生产力估计与可持续经营提供理论依据。  方法  以吉林省天然栎类阔叶混交林为研究对象,利用4期连续调查固定样地数据,基于Richards方程构建4种数据结构类型即typeC、typeD、typeE和typeF的基础代数差分方程,比较分析得出最优数据结构类型;基于最优数据结构类型,以5个林分密度指标即林木株数（N）、林分断面积（BA）、林分密度指数（SDIr）、可加林分密度指数（SDIa）和郁闭度（CD）,5个直径多样性指数即Shannon均匀度指数（ShaI）、Simpson指数（SimI）、McIntosh均匀度指数（MceI）、Gini系数（GinI）和Berger-Parker指数（BerI）,4个树种多样性指数即ShaI、SimI、MceI和BerI,构建并比较分析不同多样性代数差分方程的差异,得出最佳方程为最适宜林分平均高与平均胸径关系模型。  结果  不同数据结构类型的建模效果由好到差排序:typeD > typeC > typeF > typeE。除了typeC,其他3个数据结构类型的模型参数b和r均显著不为零（P < 0.01）,说明typeD拟合的模型参数检验效果最佳。林分密度指标SDIr的建模效果最好。无论使用哪个林分密度指标,其模型参数b₀、r和cSD均显著（P < 0.01）,说明5个林分密度指标的模型参数检验效果均比较理想。直径多样性指数ShaI的建模效果最好。除了GinI,其他4个直径多样性指数的模型参数b₀、r、cSDIr和cDI均显著（P < 0.01）,表明ShaI、SimI、MceI和BerI均为较理想的直径多样性指数。4个树种多样性指数的建模拟合效果和检验数据效果差别不大。BerI的模型参数b₀、r、cSDIr、cShaI和cSP均显著（P < 0.01）,说明BerI是较理想的树种多样性指数。ShaI、SimI和MceI的模型参数b₀、r、cSDIr、cShaI和cSP均不能同时达到0.05显著水平,说明ShaI、SimI和MceI是不理想的树种多样性指数。  结论  typeD是最优的数据结构类型,林分密度、直径多样性和树种多样性对模型均有影响。其中,林分密度指标SDIr、直径多样性指数ShaI和树种多样性指数BerI建立的多样性代数差分方程拟合效果最佳,为最适宜的天然栎类阔叶混交林林分平均高与平均胸径关系模型。      

宁夏盐池油蒿叶片水分利用效率的生长季动态变化及对环境因子的响应

  目的  探明西北半干旱区典型沙生植物油蒿叶片的水分利用效率季节动态及其对环境因子的响应机制,为生态系统过程建模提供重要的生理生态参数。  方法  本研究于2018年5—9月,使用 LI-6400XT便携式光合仪,测定了油蒿叶片的气孔导度（g_s）、净光合速率（P_n）、蒸腾速率（E）,并计算得出来叶片水分利用效率（WUE）,分析了WUE与土壤含水量（SWC）、叶片表面饱和水汽压差（VPD_l）、光合有效辐射（PAR）及叶片表面温度（T_l）的关系。  结果  油蒿叶片的g_s、P_n、E和WUE对SWC、VPD_l、PAR和T_l具有一定的响应关系。当SWC ≤ 0.08 m3/m3时,g_s、E、P_n、和WUE对VPD_l的响应更为敏感;SWC > 0.08 m3/m3时,g_s、P_n、E和WUE对PAR与T_l的响应更为敏感。  结论  本研究结果进一步证明,油蒿在干旱条件下通过气孔的调节来适应环境变化,环境因子通过影响g_s,进而影响植物的P_n和E,从而使WUE发生改变,且WUE在干旱时较低,表明土壤干旱胁迫制约油蒿叶片光合作用,从而使叶片水分利用效率受到抑制。因此,得出如下结论:油蒿通过水分资源保存策略来适应干旱环境。      

广东省含参数分级的阔叶林分生物量生长模型

  目的  建立区域尺度林分生物量生长模型,为预测未来某一时段广东省天然阔叶林生物量和碳储量提供方法学支持。  方法  基于广东省1997—2017年5期森林清查数据,选择栎类、木荷和其他软阔类等6个阔叶树种为优势树种的203个天然林样地,以参数分级反映立地质量差异,以竞争指数表示密度影响,以分步建模（一元非线性回归法）和联合建模（非线性联立方程组法）区别建模方式,采用理论生长方程构建胸径生长模型估计林龄进而构建多种林分生物量生长模型,以决定系数和平均预估误差等4个指标评价模型拟合优度;对拟合优度较高的模型,以2002—2017年4期连清的183块样地为检验样本,用总相对误差来验证其应用效果。  结果  对比模型拟合效果和区域尺度及样地水平上的估计精度,以探究林分密度、不同参数分级、分级方法和建模方法共4项影响因素对生物量生长模型的效果,结果表明:非线性联立方程组法优于分步建模法;与生长速度有关的参数b分级模型优于与生长潜力有关的参数a分级模型;考虑林木竞争和分级方程中加入竞争指数对优化模型性能影响不大。参数b分级、自变量和分级方程皆不含竞争指数的联合模型（模型10）为最优模型,其生物量生长模型确定系数R2为0.970 1;预测4期生物量时,估计效果较好,后期估计误差明显低于前期,如采用模型10预估栎类2002—2017年区域尺度生物量时,4期的估计误差分别为6.22%、15.27%、4.80%、?1.84%。  结论  以Richards理论生长方程为基础构建林分生物量生长模型来估测区域尺度生物量是一种可行的方法,为评估未来某一时段区域尺度森林生态系统的固碳能力提供依据,也为其他区域的林分生物量生长模型研建提供参考。      

结合大斑啄木鸟生境适宜性的林分空间结构优化

  目的  优化林分空间结构,提高现有林分质量的同时更好地保护野生动物栖息地,为帽儿山地区的森林经营提供理论依据。  方法  本文以帽儿山林场为研究对象,根据全混交度、角尺度、竞争指数、林层指数4个空间结构指标和生境适宜性指数,采用乘除法思想构建林分空间优化模型。生境适宜性指数以大斑啄木鸟为例根据2016年帽儿山林场森林资源二类调查数据进行计算。利用R语言进行林分优化模拟,比较不同采伐强度下林分结构和生境适宜性指数的变化,分析将生境适宜性指数融入到优化模型中的可行性。  结果  通过对比不同采伐强度（10%、20%、30%）下各指标和目标函数值（Q）的变化,确定最优采伐强度为20%。最优采伐强度下Q值的最大值为73.28,平均值为49.59,郁闭度为0.62,林分结构平均状态达到最佳,采伐木主要集中于林木密集区域共计采伐133株;林分空间结构优化后林分全混交度和林层指数提高,竞争指数减小,角尺度介于[0.475,0.517]之间,由聚集分布状态调整为随机分布状态;并且生境适宜性指数由0.52提高到0.57属于较适宜区域。  结论  表明本次优化模拟将生境适宜性指数融入到林分空间优化模型中,在优化林分结构和提高林分质量的基础上,一定程度上提高了生境适宜性指数;为空间结构优化调整和保护帽儿山野生动物的生存环境提供科学依据。      

基于神经网络的马尾松人工林密度指数模型

  目的  通过对马尾松Pinus massoniana人工林密度指数模型的研究,为制定木材产量及质量的提升决策提供参考。  方法  以河南省薄山林场马尾松人工林为研究对象,采用147块标准地数据,以林分平均胸径为输入向量,以林分密度为输出向量,建立了林分密度指数人工神经网络（ANN）模型,并与Reineke的林分密度指数模型进行比较。  结果  ① 薄山林场马尾松人工林最大密度线斜率b为-1.516 3,马尾松标准平均胸径为14 cm,Reineke的林分密度指数模型精度为92.11%,t检验结果显著;②构建了网络结构为1:2:1的林分密度指数ANN模型,模型拟合精度为92.57%,均方误差为0.001 469 7。③无论采用Reineke林分密度指数还是人工神经网络技术,在拟合株数密度随林分平均胸径的变化趋势时,幼龄林组拟合效果都不理想,这与幼龄林组数据数量偏少有关。  结论  所建模型可为薄山林场马尾松抚育经营决策提供依据。     

北京城市森林生态系统能量分配的季节动态研究

  目的  森林是陆地生态系统的主要组成部分,对全球碳水循环和能量交换过程有重大影响,然而对城市森林生态系统能量交换过程的了解仍很有限,本文在北方城市森林开展生态系统水热通量的机理研究,对制定科学合理的人工林水分管理策略具有重要意义。  方法  本研究利用涡度协方差观测法,探讨了2018年北京奥林匹克森林公园各表面能量组分的日变化和季节变化,以及控制能量分配的主要生物物理因子。  结果  全年日均净辐射通量（R_n）为133 W/m2,日均感热通量（H）为23.6 W/m2,日均潜热通量（LE）为26.9 W/m2。波文比（β = H/LE）为0.88。在非生长季,感热通量大于潜热通量,在生长季开始,潜热通量逐渐超过感热通量,占据主导地位。Priestley-Taylor系数（α系数）、冠层导度（g_s）和解耦系数（Ω）都与土壤含水量（VWC）和归一化植被指数（NDVI）呈正相关的关系,与饱和水汽压差（VPD）则呈现先上升后下降的关系。β与VWC、VPD和NDVI都呈现负相关的关系。VWC和VPD通过影响冠层导度,控制潜热通量及能量分配。  结论  本研究结果表明:干旱条件能显著降低生态系统冠层导度,从而降低潜热通量,影响能量分配。此外,为提高潜热通量比例,最大化城市绿地的降温功能及其价值,在冠层构建期和生长季干旱期进行一定程度的灌溉是一项合理的用水管理措施。      

竞争对红松树木的干旱适应性及生长衰退影响

  目的  揭示竞争是否对红松干旱适应性及生长衰退存在影响,为森林管理提供科学依据。  方法  在小兴安岭南部天然林中取样,通过树木年轮学方法分析比较不同竞争强度的红松径向生长变化率和树木生长对极端干旱的适应性,采用的指标包括抵抗力（R_t）、恢复力（R_c）和恢复弹力（R_s）。  结果  小兴安岭南部地区红松树轮宽度指数和树木径向生长变化率反映出在1980—1990年、1990—2000年、2002—2017年期间树木发生了不同程度的生长衰退;不同竞争强度的红松发生生长衰退时间和强度存在差异,中、低竞争强度红松发生生长衰退的时间相对一致,在1990—2000年快速升温期间,高竞争强度的红松没有出现生长衰退,而低竞争强度的红松生长衰退最为严重,最低值达?40.28%;3组不同竞争强度的红松标准年表与上年6月至当年8月的帕尔默干旱指数（PDSI）基本呈正相关关系,高竞争指数组在上年9月至当年2月均达到显著水平（P < 0.05）。高竞争强度的红松对干旱的抵抗力和恢复弹力较弱,尤其在严重干旱年,竞争加剧了树木对干旱的敏感性,竞争指数越高（竞争压力越大）的红松对干旱的抵抗力和恢复弹力越弱;不同竞争强度下的红松对极端干旱的恢复力在2000年前快速升温期间均呈下降趋势,2000年左右伴随着升温减缓红松对干旱的恢复力出现反弹。  结论  未来极端干旱事件频率增加,红松可能面临更加严重的生长衰退。竞争影响树木对干旱的适应能力,高竞争强度下的树木对干旱更加敏感,适应能力更弱,但没有导致更加严重的生长衰退。进一步研究还需要结合时间和空间尺度上的深入分析,以应对气候变暖带来的不利影响。加强树木对干旱响应的相关研究,对森林管理与资源保护具有重要意义。      

基于PROSPECT和4-scale模型的光化学植被指数尺度转换

  目的  光化学植被指数（PRI）对于准确估计植被光能利用率（LUE）有着重要的作用。但在不同的尺度（叶片、冠层、景观尺度）上,PRI与LUE二者之间的关系及其影响因素不同。传感器获得的光谱为像元及冠层光谱,叶片尺度的PRI-LUE关系模型无法直接用于冠层尺度的数据,因此需要对冠层尺度的PRI指数进行尺度转换。  方法  首先通过叶片尺度的PROSPECT模型,模拟不同生化参数下叶片的反射率与透射率,进而计算叶片尺度PRI指数与简单比值PRI指数（记为SR-PRI）。其次,将获得的叶片尺度反射率、透射率作为参数输入到4-scale模型中,获取不同叶面积指数（ LAI）下冠层尺度的反射率,计算得出冠层尺度的PRI、SR-PRI。建立不同LAI下PRI、SR-PRI的冠层?叶片尺度转换函数,并对不同尺度上影响PRI、SR-PRI的因子进行敏感性分析。  结果  PRI、SR-PRI在进行冠层与叶片尺度转化过程中,都表现出很明显的线性关系,并且拟合效果（R2）呈现出随LAI的增大而增大的趋势。对比相同LAI水平下的PRI、SR-PRI的拟合结果发现,SR-PRI的拟合效果普遍要优于PRI。  结论  4-scale模型用来进行PRI与SR-PRI在冠层、叶片间的尺度转换是可行的,通过建立不同LAI下的尺度转换函数,可以实现将冠层尺度的PRI、SR-PRI转化到叶片尺度。      

林分树种组成多样性指数的构建

  目的  构建数量化指标以定量表达林分树种组成特征,是精准经营管理森林的技术基础。  方法  应用生物多样性理论,根据树种组成的特性和经营管理要求,构建了林分树种组成多样性指数(I_SCD)。采用“十分法”,分析了不同树种数下指数的变化规律及基本特性。以国家森林资源连续清查中浙江省322个针阔混交林样地为应用对象,对I_SCD与现有的α多样性指数进行了对比分析。  结果  I_SCD涵盖了林分中树种数、树种相对多度和树种蓄积比例等信息,突出体现树种数的同时,充分表达了树种组成的均匀性与混交程度。I_SCD可完整、独立和有效地表达树种组成的变化特性。与α多样性指数相比,I_SCD提高了对树种数判别的分异性和灵敏性,可严密地评价树种结构的均匀度和混交度,合理有效地反映树种多样性。  结论  与α多样性指数相比,构建数量化指标能更细致、全面、有针对性地定量化表征林分树种组成多样性,解决了低丰富度高均匀度、高丰富度低均匀度等不同林分树种组成类型难于有效区分的难题。图7表7参28     

栓皮栎和锐齿槲栎幼苗光合特性对高温胁迫的响应

  目的  探究栓皮栎、锐齿槲栎一年生幼苗光合生理特性对夏季高温胁迫的响应,以及其内在调控机制与升温间的关系,为高温条件下的栎类幼苗培育和耐热性树种筛选提供理论参考。  方法  以2种栎树幼苗为材料,设置3个温度梯度:27 ℃（对照,CK）、35 ℃（HT1）、42 ℃（HT2）,在人工气候模拟室进行连续8 d（每天固定6 h）的高温胁迫处理。观测分析高温胁迫对2种栎类幼苗叶绿素荧光参数（F_v/F_m、Fy、NPQ、YⅡ、qP）、气体交换参数（P_n、G_s、C_i、T_r）及快速光响应曲线的影响。  结果  （1）2个高温处理均未影响2种栎树幼苗叶片的光系统Ⅱ活性（F_v/F_m）和天线色素的光能耗散（NPQ）。随高温胁迫程度提高,2种栎树幼苗通过抑制PSⅡ反应中心电子流动（qP）、降低实际量子产率（Fy、YⅡ）、削弱电子传递速率（rETR）等手段来适应高温逆境环境。（2）高温胁迫能显著影响2种栎树P_n、G_s和C_i。35 ℃时,2树种P_n、G_s和C_i均显著降低;42 ℃时,2树种G_s均不升高,而C_i均呈上升趋势。解除高温胁迫后,除栓皮栎HT2组外,各项气体交换参数基本恢复初始数值。此外,高温胁迫对栓皮栎G_s和C_i影响更为显著。（3）在HT1高温处理下,2种栎类幼苗光合作用受抑制的主要因素是气孔限制,在HT2高温处理下,对2种栎类幼苗光合作用能力产生影响的主要是非气孔因素。  结论  （1）2种落叶栎幼苗光合作用的内在调控机制与升温程度相关。（2）2种落叶栎幼苗在高温胁迫下光合能力均降低,但锐齿槲栎幼苗在高温胁迫下能维持较高的电子传递速率,保持相对较高的光合作用潜力,对高温胁迫的耐性比栓皮栎幼苗强。      

基于液流和叶片水势测定的沙柳水分利用特征分析

目的干旱半干旱区植物的水分传输过程依赖于一套有效的调控机制,研究典型沙生植物对土壤干旱的响应机制有助于预测未来气候条件下荒漠生态系统的结构和功能变化。方法采用包裹式茎流仪于2017年5—10月对毛乌素沙地沙柳液流进行长期连续观测,期间选择天气晴朗的19 d测得黎明前叶水势与正午叶水势,同步连续监测林冠上方太阳辐射、气温、空气相对湿度与土壤含水量。结果（1）短期内土壤水势与枝条液流具有较好的相关性（5—6月、7—9月）,整个生长季内液流密度与土壤叶片水势差（Ψ_L－Ψ_S）呈正相关。（2）叶片水势（Ψ_L）、大气水汽压亏缺（VPD）均对叶片蒸腾速率（E_L）有调控作用,小于阈值呈正相关,大于阈值呈负相关。VPD对E_L调控阈值为1.9 kPa,Ψ_L对E_L调控阈值为?3.7 MPa。VPD对叶片导度（g_L）有显著调控作用,调控阈值为0.9 kPa,小于阈值呈正相关,大于阈值呈负相关。（3）沙柳木质部栓塞脆弱性曲线呈“r”形,引起枝条50%导水率损失的压力值（P₅₀）为0.73 MPa。（4）整体上看,正午木质部传导度（K_s）与正午叶片传导度（g_L）是正相关的。K_s与黎明前叶水势（Ψ_S）呈现正相关关系,而g_L受VPD影响较大导致其与Ψ_S相关性弱。g_L与K_s对于土壤干旱（Ψ_S降低）的相对敏感性（?）为 1.035 。结论以上结果表明,随着水分胁迫加重,木质部在水势较高时便通过降低导水率来减少水分丧失,木质部栓塞到一定程度也不关闭气孔,而是能保持一定的气孔开度。这些适应策略在一定程度上反映了沙柳最大化蒸腾和同化速率的一种机制,对正确认识干旱地区沙柳的水分利用特征有明显的理论意义,为深入研究沙柳的水力限制补偿机理奠定基础。      

固沙樟子松种子萌发与幼苗生长对干旱胁迫的响应及抗旱性评价

  目的  明确引种区不同生命周期阶段樟子松Pinus sylvestris var. mongolica固沙林在种子萌发期的天然更新优势。  方法  以科尔沁沙地南缘不同林龄樟子松固沙林种子为材料,采用聚乙二醇（PEG 6000）溶液（0、-0.054、-0.177、-0.393和-0.735 MPa）模拟不同干旱胁迫处理（ck、T₁、T₂、T₃和T₄）的方法,研究了其种子萌发与幼苗生长对干旱胁迫的响应特征及抗旱性。  结果  在干旱胁迫下,樟子松种子总体表现为萌发率下降,种子萌发时滞增加,萌发速率下降,萌发历时T₄处理下显著缩短（P < 0.05）;樟子松种子萌发对干旱胁迫的响应还存在林龄间差异,28年生樟子松种子萌发率响应干旱胁迫的阈值最大,林龄小的种子萌发历时延长。在干旱胁迫下,幼苗生长相对值均有所下降,且总体随着干旱胁迫的加强先增大后减小,胚根长则有所增大,胚芽长和胚轴直径随着干旱胁迫的加强呈减小的趋势;林龄小的幼苗生长对干旱胁迫的响应更敏感。采用隶属函数法综合分析,不同林龄樟子松在种子萌发期抗旱性由强到弱依次为16、28、35、54年生。  结论  樟子松种子通过降低萌发率、推迟萌发、延长萌发持续时间、减缓萌发速率、增加胚根生长适应干旱胁迫,种子萌发期的抗旱性随林龄的增加而降低,宜选用青壮年樟子松种子,结合立地条件进行人工促进樟子松固沙林的天然更新。     

雷州半岛尾叶桉人工林夜间耗水特征及驱动因素

  目的  研究尾叶桉Eucalyptus urophylla夜间耗水特征及其驱动因素,为提高大尺度尾叶桉林分耗水估算精度提供数据支持。  方法  应用Granier热扩散探针技术(TDP),以雷州半岛常见尾叶桉为研究对象,对其夜间液流持续观测,并同步测定大气温度、湿度、降雨量及光合有效辐射等主要环境因子。  结果  观测期间尾叶桉平均夜间耗水贡献率为6.62%,前半夜耗水量显著大于后半夜(P＜0.05);夜间液流速率雨季显著大于旱季(P＜0.05),晴天平均夜间液流速率极显著(P＜0.01)大于雨天;旱季夜间耗水贡献率是雨季的1.4倍。旱、雨季夜间液流速率与夜间饱和水汽压差等气象要素呈极显著正相关(P＜0.01),且拟合方程具有高度统计学意义,但决定系数旱雨季分别仅为0.37和0.35;同时夜间耗水量与当天白天蒸腾量也呈极显著正相关(P＜0.01),并存在幂函数关系,决定系数为0.33。  结论  尾叶桉夜间耗水贡献率虽较小,但如不考虑夜间液流,根据日间液流通过尺度扩展推算的尾叶桉人工林生态系统年蒸腾量可能偏低;夜间蒸腾和树干补水共同驱动尾叶桉的夜间耗水。图4表2参27