尾叶桉树干液流方位差异及其对环境因子的响应

研究不同方位间树干液流速率的差异及树干液流速率变化对环境因子的响应,有利于对桉树蒸腾耗水、水分利用效率的定量估算.以海南儋州林场尾叶桉人工林为研究对象,运用热扩散探针对尾叶桉树干东、南、西、北不同方位的液流进行连续监测研究.结果表明:(1)不同天气条件下的尾叶桉树干液流速率变化趋势不同,晴天液流变化呈单峰型曲线,阴天和雨天呈多峰型或无峰型曲线;尾叶桉树干不同方位之间的液流速率日变化趋势相似,但液流启动与到达峰值的时间存在时滞,其中东、南方位液流启动与到达峰值时间分别较西、北方位要早20 min左右.(2)不同天气条件下,尾叶桉树干不同方位之间的液流速率均呈极显著正相关(p0.01),且存在显著(p0.05)或极显著(p0.01)差异,晴天、阴天和雨天的东、南、西、北4个方位的树干液流速率最低值较最高值分别低13.7%、34.4%和9.4%.(3)晴天、阴天、雨天的光合有效辐射、大气温度、相对湿度和土壤水分等环境因子对树干液流速率变化的贡献不同;晴天和阴天是光合有效辐射对树干液流速率影响最大,其次是相对湿度;雨天是相对湿度对树干液流速率影响最大,其次是光合有效辐射;气温与土壤水分对树干液流速率影响相对较小.该研究为海南桉树林分尺度蒸腾耗水准确测算和人工林生态效应评估提供了基础数据,为进行更大时空尺度的树干液流监测提供了方法参考.     

浑善达克沙地榆树干液流动态研究

 应用Granier热扩散技术对内蒙古浑善达克沙地榆(Ulmus pumila var. sabulosa)疏林林分进行树干液流通量研究.选择该区占林分80%以上林木的3种胸径级(小径级,15—25cm;中等径级,25—35cm;大径级,>35cm)榆树,使用Granier探针进行每隔15min的树干液流测定,同步测定各林分环境因子.林分中不同胸径级榆树树干液流通量特征表现为:树干液流密度峰值大径级树＞中等径级树＞小径级树,且差异明显;大径级树由于林龄较大,液流密度曲线变化平缓,没有明显的峰值,呈弧形曲线;液流密度随季节推移在生长季中液流密度均值逐渐减小,在生长季末期(10月)基本处于微弱波动状态.液流通量最大月平均值一般出现在6—8月,不同径级树月液流通量变化差异较大.对样木的日液流通量比较发现,胸径对液流有显著影响.对不同胸径树木各树种影响较大的环境因子为饱和水汽压差(VPD),光合有效辐射(PAR),气温(Ta);在不同生长季节,对不同胸径类型树木起主要作用的环境因子也不尽相同,但是PAR和VPD是其中起主要作用的两个因子.     

急尖长苞冷杉叶片结构和光合特性对海拔高度的响应

为探究急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)对不同海拔高度的响应机制,在急尖长苞冷杉集中分布区,按垂直高度100m高差梯度进行采样,采用石蜡切片法及Li-6400光合测定系统对急尖长苞冷杉叶片结构与光合特性进行测定分析.结果表明:1)急尖长苞冷杉的叶片组织结构随海拔的变化表现出不同的形态特征,随着海拔的升高叶片扭曲变小,海拔4 100m是叶片组织结构变化的拐点.2)在海拔3 800m适生区,急尖长苞冷杉6—9月的光合作用日进程呈双峰曲线,高峰分别出现在10:00与16:00时,14:00时出现"午休"现象,随着气温的降低,10月光合作用日进程呈单峰曲线;海拔4 300m林线区6—10月的光合作用日进程均呈单峰曲线,12:00时出现最大值,与适生区10月的曲线表现类似.3)急尖长苞冷杉保持了较高的光能转化效率,净光合速率随着光照强度的增加而增加,这有利于光合作用产物的有效积累,为其在极端环境条件生长创造了有利条件.4)急尖长苞冷杉在林线区具有光饱和点较低、光补偿点较高的特点,表现出其对弱光照和低温环境的较强适应性.     

树干液流对环境变化响应研究的整合分析

【目的】从生态系统和全球尺度上考察了树干液流和生物及非生物因子之间的关系,将影响因子参数化以进行全球树干液流的估计,量化比较人为控制环境试验对液流的影响。【方法】采用数据整合分析方法,收集2001—2019年树干液流相关研究数据,从森林生态系统和全球尺度上研究树干液流密度(Fd)对生物和非生物因子的响应,并对树干液流与年平均温度(MAT)、年平均降水量(MAP)、饱和水汽压亏缺(VPD)、光合有效辐射(PAR)、土壤含水率(ρ)等主要影响因子的关系进行多元回归分析。【结果】胸径(DBH)和叶面积指数(LAI)都与Fd在生物群落和全球尺度上高度相关;VPD与Fd呈负相关关系;通过MAT、MAP、VPD、DBH和土壤体积含水率建立参数化模型可以估算树干液流密度;不同控制试验通过影响环境因子,进而影响森林蒸腾。【结论】树干液流主要受到自身生物因子和环境因子的影响并且影响程度因生态系统而异,人为活动可导致环境因子改变进而影响树干液流及蒸腾。     

岷江流域冷杉树干液流的动态变化规律

应用热扩散原理,采用ICT-2000TE自动测定系统,对岷江流域冷杉的树干液流及其主要环境因子进行了同步测定,分析了冷杉的树干液流动态变化规律。结果表明:冷杉的树干液流变化呈现明显的单峰曲线,液流速率的峰值一般出现在中午12或13时;影响冷杉树干液流大小的主要环境因子包括光合有效辐射、空气温度和空气相对湿度,但相关密切的是光合有效辐射。     

河南洛阳马尾松树干液流昼夜变化特征及其影响因子分析

【目的】揭示马尾松(Pinus massoniana)在我国分布北界的树干液流昼夜特征及其与环境因子的关系,探索马尾松蒸腾耗水规律,为深入了解树木水分利用机制提供研究基础。【方法】以分布在河南洛阳的马尾松为研究对象,采用TDP热扩散探针和小型自动气象站对样地内的马尾松树干液流及周围环境因子进行连续监测,分析马尾松树干液流昼夜变化特征及其影响因子。【结果】(1)研究区马尾松树干液流速率呈昼高夜低的单峰曲线;马尾松存在夜间液流,零点前液流活动较零点后活跃。(2)6—10月的白天(太阳辐射大于5 W/m²)和夜间(太阳辐射小于5 W/m²)马尾松单株日均液流量为36.08 kg;夜均液流量为2.55 kg,占全天液流量的4.87%～9.27%;零点前液流量占夜间液流量的83.42%～95.54%。(3)马尾松树干液流速率与太阳辐射、饱和水汽压差(VPD)、温度、湿度、风速和降水量存在显著的相关性(P<0.05);太阳辐射是白天树干液流的最大影响因子,VPD是夜间树干液流的最大影响因子。【结论】在我国中西部地区相对干旱生境下,马尾松树干液流具有...     

火炬松树干液流的研究

采用ICT-2000TE树干液流测定系统，研究了密度为1020株/hm^2的11年生火炬松秋季树干液流特征及其与环境因子的关系。结果表明：火炬松树干液流表现为单峰曲线，日出后，树干液流迅速上升，峰值出现在中午前后，日落后至次日日出前液流微弱或几近无上升液流；树干液流速度白天10时至17时平均约26cm/h，最大达到54cm/h；不同径阶火炬松树干液流流量差异极显著。4株样木的胸径分别为13．5，10．2，15．7，16．6cm，秋季耗水量分别为13．28，13．27，36．33，49．80kg/d。环境因子对树干液流的影响次序由大到小依次为：气温、相对湿度、光合有效辐射、土壤温度、土壤水分；逐步回归建立的方程达到极显著水平。     

喀纳斯保护区西伯利亚云杉树干液流动态变化

基于树干液流与树木蒸腾作用之间的关系,在新疆喀纳斯国家自然保护区内,采用TDP热扩散探针法连续监测了不同径级的西伯利亚云杉阳生面和阴生面的树干液流,明确不同大小的树体在参与森林水分循环中的的作用及其差异。结果表明:6—9月,西伯利亚云杉树干液流季节变化呈多峰曲线型,同一径级西伯利亚云杉树干阳生面与阴生面的液流启动时间、达到峰值时间一致; 8月份的树干液流量比其他月份的大,其大、小径级树干阳生面的最大液流速率分别是阴生面的1.45倍和1.19倍; 生长季内大径级西伯利亚云杉的总液流通量为5 974.90 kg,小径级的为1 628.71 kg; 晴天时树干液流的日变化呈多峰型,阴天时为单峰型; 夜晚时段小径级西伯利亚云杉的液流持续存在的时间较大径级的长,不同天气条件下的夜间液流主要用于树体自身夜间补水; 大径级和小径级西伯利亚云杉阳生面、阴生面的夜间液流速率分别是晴天的1.49、1.23倍和1.13、1.20倍。研究表明,影响西伯利亚云杉树干液流昼夜变化的主要因素为气温、水汽压、光合有效辐射、土壤温湿度和风速。     

桉树树干径向生长日变化及其对环境因子的响应

为了研究夏季气温、土壤含水量等环境因素对桉树树干径向生长的影响,以海南省儋州的3年生桉树为研究对象,利用DD型树木径向变化记录仪对树干的径向日生长进行连续监测,同时记录土壤含水量、空气相对湿度、气温、大气水势、太阳辐射、饱和水汽压差等环境因子,分析桉树树干径向生长日变化特征对环境因子的响应.结果显示:桉树树干的径向生长呈明显的昼夜周期性变化规律,表现为白天收缩、夜间膨胀的波动过程,日最大值出现在07∶00左右,日最小值出现在16∶00左右.相关分析结果表明,桉树树干径向生长日变化与土壤含水量、空气相对湿度和大气水势呈正相关,与气温、太阳辐射、饱和水汽压差呈负相关,相关性具有高度统计学意义(P0.01).主成分和偏相关分析结果表明,土壤含水量是影响桉树树干径向生长日变化的最主要环境因子.     

影响丝栗栲树干液流速度的环境因子分析

利用热技术对江西大岗山国家级生态站区常绿阔叶林优势树种之一的丝栗栲树干液流进行了研究,并用梯度自动气象站对气象和土壤等环境因子开展了同步监测。结果表明:丝栗栲树干液流速度表现为双峰曲线;影响丝栗栲树干液流的主要环境因子为风速、10cm土壤温度、20m大气温度、20m空气相对湿度和100cm土壤水势;其次是太阳辐射强度、光合有效辐射和饱和水汽压。即土壤温度和大气温度是影响树干液流速度的主导因子。     

4种基因表达量和光合参数差异对白桦无性系幼苗生长的影响

【目的】分析1年生白桦(Betula platyphylla)无性系幼苗RBCS1A、RBCS3B、GO、RCA基因表达量和光合速率、蒸腾速率、气孔导度、瞬时水分利用效率、胞间CO₂浓度、羧化效率与苗高、地径的相关性,探索基因表达量和光合参数对白桦无性系幼苗生长初期的影响。【方法】在白桦双列杂交子代林中选择6株成熟的树木进行组织培养,随后将其扩繁为6个无性系,对1年生白桦无性系幼苗的生长量与光合参数和4个与光合作用相关的基因表达量进行测定分析。【结果】6种不同基因型白桦无性系幼苗的生长量与光合参数及基因表达量间差异显著(P<0.05);光合参数间表现出了密切的相关性,其中净光合速率与瞬时水分利用效率、蒸腾速率、气孔导度、羧化效率显著正相关(P<0.05)。RBCS1A的表达量与RBCS3B显著正相关,RBCS1A的表达量与RCA显著正相关,GO基因的表达量与RCA显著负相关(P<0.05)。基因表达量与植物的蒸腾速率、净光合速率、瞬时水分利用效率及气孔导度间均表现出了显著相关性(P<0.05),但基因表达量和光合参数与白桦幼苗的苗高、地径相关性未达到显著水平(P>0.05)。【结论】1年生白桦不同无性系幼苗4种基因的表达量和6种光合参数间差异显著,并且表现出了密切的相关性,但与苗高、地径相关性不显著。说明在白桦幼苗生长的初期,4种基因的表达量和6种光合参数并不能够显著地影响白桦无性系幼苗的生长。     

模拟干旱环境下伐桩注水对毛竹光合蒸腾特性的影响

【目的】研究干旱条件下伐桩注水对毛竹光合蒸腾特性的影响及其与环境因子间的关系,为毛竹林节水灌溉提供理论参考。【方法】在试验毛竹林中选取10 m×20 m样地9块,设置3个伐桩注水处理CK(0个)、T1(12个)和T2(18个),测定各处理2年生立竹的光合蒸腾生理指标及各主要环境因子。【结果】①不同处理下毛竹净光合速率(P_n)与蒸腾速率(T_r)日变化趋势基本相同,均为单峰曲线,均无“光合午休”现象,净光合速率与蒸腾速率日变化均表现为T2>T1>CK。②各处理下毛竹水分利用效率(E_WUE)均为双峰曲线,随着注水伐桩数量的增加而降低,全天基本表现为CK>T1>T2。③不同处理下对毛竹净光合速率起最大直接作用的环境因子不同,CK处理为空气相对湿度(φ),T1和T2处理为光合有效辐射(R_PAR); 各处理下对毛竹蒸腾速率起最大直接作用的环境因子均为大气CO₂浓度(C_a)。④各处理下毛竹净光合速率和蒸腾速率的主要决定变量均为R_PAR; T1和T2处理下毛竹净光合速率、蒸腾速率的主要限制变量均分别为空气温度(t_a)、φ,而CK处理分别为φ、C_a。【结论】注水伐桩数量与毛竹净光速率和蒸腾速率正相关,而与水分利用效率负相关。增加注水伐桩能够显著提高毛竹的光合蒸腾能力,增加毛竹光合产物的积累,并且可以改变环境因子对毛竹净光合速率与蒸腾速率的影响作用。     

贵州茂兰喀斯特森林两树种叶片气孔形态特征及其对蒸腾的影响

【目的】 石漠化是中国西南喀斯特地区严重的环境问题, 探讨在喀斯特生境下树种气孔对蒸腾需求的响应及环境因子的影响,了解类似气候条件下相似物种对外界环境条件的基本调节策略,为喀斯特地区森林的保护和石漠化治理提供参考。【方法】 在贵州茂兰喀斯特地区,以常绿树种胀果树参(Dendropanax inflatus)和落叶树种瓜木(Alangium platanifolium)为对象,利用热扩散探针(TDP)对树干液流进行了野外监测,同步记录小气候数据,采集两树种叶片样本带回实验室进行干燥处理,然后在电子显微镜下做气孔结构分析。【结果】 ①常绿和落叶树种树干的液流速率(F_S)日变化规律相似,整体来看,观察期落叶树种瓜木的F_S[(585.25±53.46) g/h]高于常绿树种胀果树参的[(384.83±39.12) g/h],说明落叶树种比常绿树种的蒸腾作用强。②落叶树种瓜木的气孔密度(SD)[(1 005.08±80.99) 个/mm²]显著大于常绿树种胀果树参的[(237.16±21.67) 个/mm²](P<0.05,df=48,F=7.08),但两树种的气孔开度(SO)、气孔长度(SC)以及气孔器大小(SAS)均无显著差异(P>0.05,df=48,F=2.65);同时SD与SO、SC之间均存在显著负相关(P<0.05,df=9,F=14.00;P<0.05,df=9,F=17.12),相比较低气孔密度的常绿树种胀果树参气孔较长,开度较大。③两树种的SD与F_s均呈极显著正相关(P<0.01,df=48,F=16.03;P<0.01,df=48,F=32.10),说明两树种蒸腾与气孔密度小有关;同时两树种气孔密度与太阳辐射强度(R_n)均呈显著正相关(P<0.05,df=48,F=7.66;P<0.01,df=48,F=47.18),落叶树种瓜木的SC与R_n呈显著正相关(P<0.05,df=48,F=13.06),常绿树种胀果树参的SD还与大气温度(T_a)呈显著正相关(P<0.05,df=48,F=5.02), SC与T_a呈显著正相关(P<0.05,df=48,F=6.32),SO与T_a、R_n呈极显著正相关(P<0.01,df=48,F=17.20;P<0.01,df=48,F=14.81),说明R_n是影响两树种气孔形态的主要环境因子。【结论】 环境因子和气孔形态变化均在调节树木蒸腾中起作用,以气孔密度较低的常绿树种胀果树参对环境条件的响应更强,从蒸腾调节的角度来看,气孔密度大小以及环境因子影响叶片气孔形态的差异是导致树木蒸腾强弱差异的关键所在,类似落叶树种瓜木有高气孔密度的物种更适合在复杂的喀斯特生境下生长。     

乌兰布和沙漠人工梭梭茎干液流季节变化及其与气象因子的关系

【目的】揭示乌兰布和沙漠1979年人工种植梭梭水分利用过程,以期为当地梭梭林的经营管理提供理论参考。【方法】利用PS-TDP8树木茎流监测系统和自动气象站对乌兰布和沙漠梭梭的液流变化及其周围的气象因子进行观测。【结果】梭梭晴天茎干液流日变化呈“单峰型”。春、夏、秋季梭梭茎干液流连日变化趋势一致,白天液流速率高于夜间,且夜间液流速率变化幅度小。5、7、9月时茎干直径12.5 cm的梭梭液流启动时间均早于直径8.95 cm的梭梭,平均液流速率也较高。茎干直径12.5 cm的梭梭在5、7、9月的液流峰值分别为2.90、4.18、3.15 cm/h,液流日累积量分别为12.29、14.23、9.44 L;茎干直径8.95 cm的梭梭同时期液流峰值分别为1.06、1.20、1.07 cm/h,液流日累积量分别为2.84、3.68、3.10 L;同一茎干直径梭梭在7月的液流日累积量最大。梭梭液流日变化中,晴天为“单峰型”,雨天呈“双峰型”;雨天液流峰值及夜间液流均低于晴天。夏季茎干液流启动时间最早,峰值出现时间最早,峰值最大;春季液流启动时间最晚,峰值出现时间最晚,峰值最小。春、夏、秋季梭梭夜间均存在微弱液流。【结论】影响梭梭液流速率的气象因子中,春季主要为太阳总辐射、空气温度、风速,夏季主要为太阳总辐射、空气相对湿度、风速,秋季主要为太阳总辐射、空气温度。     

六盘山华北落叶松林分蒸腾特征及其影响因素

【目的】林分蒸腾作为土壤-植物-大气连续体的关键过程,是森林生态系统中重要的水分输出项,可占森林总蒸散的50%以上,探究林分蒸腾对环境因子的响应规律可为科学指导造林及林水综合管理提供理论依据和数据支持。【方法】以国家林业和草原局宁夏六盘山定位站为依托,在2016年生长季(5—9月),对六盘山半湿润区的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林的树干液流进行观测,经尺度上推得到林分蒸腾量,并同步观测林外大气因子和林内土壤含水量,分析林分蒸腾对大气因子和根系层(0~60 cm土层)土壤含水量的响应。【结果】①研究期间,林分日蒸腾变化范围为0.005~1.866 mm/d,平均值为1.042 mm/d。不同月份的林分日蒸腾平均值从大到小依次为:6月(1.325 mm/d)、5月(1.099 mm/d)、7月(1.077 mm/d)、8月(1.009 mm/d)、9月(0.717 mm/d)。②通过各大气因子与林分日蒸腾的相关系数矩阵发现,影响林分日蒸腾的主要大气因子为太阳辐射强度(R_n)、饱和水汽压差(D_VPD)及空气相对湿度(H_RH),相关性从大到小依次为R_n(0.784)、D_VPD(0.754)、H_RH(-0.704)。③借助因子分析可将影响林分日蒸腾的大气因子降维成气候波动因子(44.9%)、蒸腾驱动因子(35.2%)和空气运动因子(15.7%)3个综合指标,其中构成蒸腾驱动因子的3个载荷因子(R_n、D_VPD和H_RH)均与林分日蒸腾显著相关,且蒸腾驱动因子与林分日蒸腾的拟合效果(R²=0.688)优于潜在蒸散(T_PET)与林分日蒸腾的拟合效果(R²=0.649)。④通过多元回归拟合及偏相关系数的可比性得出,太阳辐射强度(R_n)和饱和水汽压差(D_VPD)二者对林分日蒸腾的贡献率可达93%,其中R_n的贡献率为54.2%,D_VPD的贡献率为38.8%。⑤基于脱耦联系数与林分蒸腾的日内变化曲线得到,R_n主导蒸腾的时间一般在太阳升起到净辐射最高的上午11:00,而D_VPD主导蒸腾的时间一般是下午和夜间。⑥在土壤湿润条件下[根系层平均土壤相对可利用水分(W_REW)>0.38],林分日蒸腾与≥40~60 cm土层W_REW显著正相关(P<0.01),与其他土层W_REW不相关或显著负相关。在土壤干旱条件下(根系层平均W_REW≤0.38),林分日蒸腾与≥20~40和≥40~60 cm土层W_REW显著正相关(P<0.01),与0~10和≥10~20 cm土层W_REW显著负相关。【结论】影响华北落叶松林分日蒸腾的大气因子主要是R_n和D_VPD,且在日内尺度上二者主导蒸腾的时段不同;本研究中提出的蒸腾驱动因子在反映大气因子对林分蒸腾综合影响上优于潜在蒸散(T_PET);在土壤湿润条件下华北落叶松林蒸腾耗水主要利用深层(≥40~60 cm土层)土壤水分,而在土壤干旱条件下华北落叶松蒸腾耗水将利用≥20~60 cm土层的土壤水分。     

基于流式细胞术和K-mer方法测定6种槭属植物基因组大小

【目的】槭属植物种类繁多，具有观赏、油用、药用等重要价值，开发应用前景广阔。基于流式细胞术和K-mer分析方法，首次进行6种槭树基因组大小测定，为槭属植物分子生物学、细胞学研究提供重要理论参考。【方法】以6种槭树嫩叶为材料，WPB为细胞核解离液，大豆(Glycine max‘Polanka’)和玉米(Zea maysCE-777)为内标，利用流式细胞检测技术和K-mer分析法估测6种槭树的基因组大小。【结果】基于流式细胞术测定建始槭(Acer henryi)、三角枫(A.buergerianum)、秀丽槭(A.elegantulum)、血皮槭(A.griseum)、五小叶槭(A.pentaphyllum)和青楷槭(A.tegmentosum)的基因组大小分别为(691.12±8.69)、(863.90±8.69)、(896.50±4.35)、(893.24±8.69)、(766.10±8.69)和(1 154.04±13.04) Mb;以K-mer分析法估测的基因组大小分别为561.72、743.00、777.87、771.51、650.64和1 103.46 Mb;杂合率分别为1.0...