国家科技支撑计划(2011BAD37B01) 作品数:100 被引量:1,234 H指数:20 相关作者: 王传宽 范文义 王兴昌 金光泽 全先奎 更多>> 相关机构: 东北林业大学 兰州理工大学 桂林理工大学 更多>> 发文基金: 国家科技支撑计划 长江学者和创新团队发展计划 国家自然科学基金 更多>> 相关领域: 农业科学 生物学 自动化与计算机技术 天文地球 更多>>
兴安落叶松叶碳利用效率对环境变化的适应 被引量:8 2016年 兴安落叶松(Larix gmelinii)作为北方森林的主要组成树种,具有广阔的分布范围和多样的生长环境,是研究树木对环境变化响应的理想树种。叶碳利用效率(CUE_L)不仅与树木的碳代谢及生长发育密切相关,而且能反映树木对环境变化的响应与适应。将来自不同地区(即环境条件)的6个兴安落叶松种源的种子播种培育在帽儿山森林生态系统研究站内,在其生长30a后采用研究站和种子来源地间干燥度(AI)的差值(ΔAI)来代表环境变化梯度,研究环境变化对CUE_L的影响。结果表明:CUE_L在不同环境变化梯度间存在显著差异(P<0.05),且呈现随ΔAI的增大而减小的趋势。CUE_L与叶片氮含量、叶片磷含量、比叶重及叶绿素含量等均呈线性正相关关系,但较大ΔAI梯度下的CUE_L敏感性更高。CUE_L与种子来源地平均年降水量呈显著线性正相关关系(P=0.05),而与种子来源地AI则呈显著线性负相关关系(P<0.01);随种子来源地年平均气温、平均年蒸发量的增加而下降,但其相关性不显著。以上结果表明,环境变化使兴安落叶松CUE_L产生了适应性变异,表现出树木对原生长环境的生态适应。 全先奎 王传宽关键词:兴安落叶松 模拟降水减少对帽儿山地区兴安落叶松径向生长的影响 被引量:11 2015年 以2004年在小兴安岭帽儿山地区栽植的兴安落叶松(Larix gmelinii)为研究对象,在2012年,经过100%减雨、50%减雨、冬季除雪和对照4种处理,在控雨的前期(6月)和后期(8月)用微生长锥取样利用石蜡切片方法测量扩大细胞的径向长度和数量。在10月末用生长锥取样,打磨后测量成熟管胞的径向长度和数量,进而分析降水减少对兴安落叶松径向生长的影响。结果表明:在帽儿山地区,生长季温度与兴安落叶松径向生长显著正相关,降水在生长季后期为负相关。大树芯成熟管胞测定表明,3块样地综合而言,除雪组成熟管胞数量最多,其次是对照组,50%减雨组和100%减雨组成熟管胞数量最少;管胞径向长度在各个处理组之间差异不显著。但是,在3块样地中,成熟管胞数量和径向长度在相同处理间测定结果有差别,样地1的100%减雨组、50%减雨组、除雪组和对照组中成熟管胞数量随土壤湿度增加而增加,径向管胞长度差异不明显;样地2的除雪组中成熟管胞径向长度显著小于其他3个实验组,而50%减雨组、100%减雨组和对照组的成熟管胞径向长度和数量均差异不显著;样地3中4个实验组的成熟管胞数量均差异不显著,成熟管胞径向长度100%减雨组略小于其他3个实验组,这与样地3遮阴较大、土壤湿度较高有关。石蜡切片的形成层扩大细胞分析表明:在减雨处理的初期(6月份),样地3在扩大细胞的数量上,随着不同处理间土壤湿度的减小而减少。在减雨处理的后期(8月份),样地1扩大细胞的数量随着不同处理间土壤湿度的减小而减少。研究结果表明降水减少会对兴安落叶松径向生长产生影响,其影响程度取决于微环境条件的差异,且不同时期降水减少的影响也有差异。 刘玉佳 朱良军 苏金娟 王晓春关键词:兴安落叶松 形成层 切片 兴安落叶松对环境变化的物候驯化和光合能力适应 被引量:8 2015年 兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)作为欧亚北方森林的优势树种,在全球变化和区域碳平衡研究中具有重要作用,但其物候和光合能力在环境变化下的响应是一种表型驯化还是基因调控下的适应还不清楚。于2009—2011年生长季内在帽儿山森林生态系统研究站(45°24'N,127°40'E)测定了6个来自不同气候条件(纬度:48—52°N,年均温:-2.3—2.6℃)下的兴安落叶松种源在同质园内的32年生树木的叶片物候(4—10月)和光合能力季节动态(5—9月)。结果表明:6个种源的树木叶片的展叶和落叶起始日期均无显著差异,均在4月下旬展叶、在9月下旬开始落叶,2009年、2010年和2011年的生长季天数分别波动在150—153 d、145—147 d和148—151 d之间。6个种源树木叶片展叶起始日期和春季展叶前>0℃积温均显著负相关,而落叶起始日期和秋季均温均显著正相关(P<0.05)。这表现出物候对环境变化的表型驯化效应。最大净光合速率(Pmax)的季节动态具有明显的种源差异。来自于较高纬度的塔河、根河、中央站种源的Pmax仅在生长季初期(5—6月)明显低于其各自的年均值,而在其他生长阶段则在年均值以上;来自较低纬度的鹤北和乌伊岭种源的Pmax仅在生长盛期(8月)明显高于其各自年均值,而在其他阶段则处于年均值以下。6个种源树木Pmax和生长季均温均显著正相关(P<0.01),且来自较高纬度的中央站、根河、三站种源树木Pmax随温度升高的增幅程度明显高于其他种源树木。在每个生长阶段Pmax均存在显著的种源差异(P<0.05),并且差异趋势随生长季进程而有所不同:中央站种源在每个生长阶段都具有最高的Pmax,而根河、塔河、乌伊岭分别在生长季初期(5—6月)、中期(7月)和盛期(8月)、后期(9月)具有最小Pmax。这些光合能力的差异是基因调控下的树木对种源原地气候条件长期适应的结果。兴安落叶松的物候可塑性和光 全先奎 王传宽关键词:兴安落叶松 种源 物候 光合能力 土壤温度、湿度对作物种子发芽能力的影响 被引量:11 2017年 采用盆栽称质量控水法及人工控温法,研究不同土壤类型0~10 cm、10~20 cm层土壤不同含水量以及不同温度梯度处理对大豆、玉米种子出苗率的影响。结果表明,当暗棕壤、黑土和盐化黑钙土等3类土壤的含水量≤15%及≥55%时,大豆和玉米的出苗生长均受到抑制,无法正常出苗生长;暗棕壤、黑土和盐化黑钙土0~10 cm耕层土壤最适宜大豆出苗的土壤含水量分别为35%、35%、25%;暗棕壤和黑土最适宜玉米出苗的土壤含水量均为35%,盐化黑钙土最适宜玉米出苗的土壤含水量为25%;3种类型土壤10~20 cm耕层最适宜大豆、玉米经济播种的土壤含水量均为25%;土壤温度在9~17℃条件下,3种类型土壤播种的大豆、玉米出苗均受到抑制;春季最适宜大豆、玉米经济播种的土壤温度为13~21℃,且大豆和玉米的出苗率与土壤温度呈明显的正相关关系。 吴凤日 吴明根 朱国君 李峥 傅民杰关键词:出苗率 土壤含水量 温度 大豆 玉米 三种温带树种叶片呼吸的时间动态及其影响因子 被引量:6 2013年 为认知叶片呼吸(RL)的季节变化格局及其影响因子,以东北东部山区3个主要树种(红松Pinus koraiensis、樟子松P. sylvestris var. mongolica和白桦Betula platyphylla)为对象,采用红外气体分析法在2011年生长季(常绿树4月至10月;落叶树6月至9月)测定了自然条件下叶片气体交换及其相关生理特征的季节变化,探索了RL与空气温度(Tair)和相关叶片特征之间的关系。结果表明:红松和樟子松基于叶面积的RL(RL-area)表现为生长季初期和末期较大,而白桦RL-area则随生长季进程而逐渐减小。在生长季中,RL-area与叶片总光合之比的时间动态明显。红松、樟子松RL-area与Tair关系显著,而白桦RL-area与Tair关系不显著;但3种树种基于叶质量的RL(RL-mass)与Tair均呈显著的指数函数关系。叶片特征(包括可溶性糖、淀粉、氮、比叶面积等参数)也有明显的季节变化。影响RL的叶片特征参数因树种而异,其中可溶性糖浓度对3种树种的RL均有显著影响。可见,RL的季节变化格局受树木的生长节律、温度和叶片特征的联合控制。 王兆国 王传宽关键词:温度 比叶面积 气体交换 三种温带树种非结构性碳水化合物的分配 被引量:111 2011年 树体中的非结构性碳水化合物(NSC)浓度、含量及其分配反映了树木整体的碳供应状况,是决定树木生长和存活的关键因子,也是构建树木碳平衡模型的关键参数。温带树种的NSC尚缺乏系统研究。该文测定了特性各异的3种温带树种在生长盛期的NSC及其组分的浓度和含量以及分配格局的种间种内变异。结果表明,NSC及其组分的浓度在树种和组织之间差异显著,可溶性糖、淀粉和总NSC浓度分别在0.65–8.45、1.96–5.95和3.00–13.90 g.100 g–1DM之间波动。NSC及其组分含量的大小依次为:兴安落叶松(Larix gmelinii)>蒙古栎(Quercus mongolica)>红松(Pinus koraiensis),其中叶和根中的浓度较高。树干中的NSC及其组分浓度的纵向变化不显著,但其心材与边材之间的浓度差异却随树种和NSC组分而异,表现为心边材的可溶性糖浓度差异不显著,但其淀粉和总NSC浓度差异显著。不同直径根系的NSC及其组分浓度在2种针叶树种中差异不显著,但在蒙古栎中差异显著。蒙古栎将可溶性糖主要投资到地上生长,而2种针叶树将更多的可溶性糖投资到根系生长。淀粉的主要储存库为树干,其在树体内的分布格局与可溶性糖正相反,因而使总NSC在树根和树枝中的分配趋于较平衡状态。在树干中,除了2种针叶树的可溶性糖库以边材为主外,心材是淀粉和总NSC的主要储存库。在树根中,粗根是NSC及其组分的优势储存库。该研究中3种温带树种的NSC及其组分的浓度和含量的种间和种内变化,反映了这些树种的生长对策和体内碳源汇强度的差异。 于丽敏 王传宽 王兴昌关键词:碳分配 兴安落叶松 蒙古栎 可溶性糖 淀粉 小兴安岭谷地云冷杉林的碳密度与生产力 被引量:5 2014年 采用样地清查和异速生长方程法,量化了处于衰退状态的小兴安岭谷地云冷杉林的森林碳密度和生产力.结果表明:2011年森林碳密度总量为268.14 t C·hm-2,其中植被碳密度、碎屑碳密度和土壤碳密度分别为74.25、16.86和177.03 t C·hm-2.2006—2011年,乔木层碳密度从80.86 t C·hm-2减少到71.73 t C·hm-2,主要树种冷杉、白桦、云杉和兴安落叶松的碳密度年均减少比例分别为0.5%、1.2%、2.7%和3.7%,毛赤杨、红松和花楷槭的碳密度年均增加比例分别为2.9%、3.9%和7.2%.森林净初级生产力(NPP)为4.69 t C·hm-2·a-1,地下部和地上部NPP比值为0.56,凋落物损失部分是总NPP的最大组分,所占比例为34.5%.森林生态系统中2个主要碳输出途径异养呼吸和粗木质残体分解的年通量分别为293.67和119.29 g C·m-2·a-1.森林净生态系统生产力(NEP)为55.90 g C·m-2·a-1.研究结果表明,处于衰退状态的谷地云冷杉林仍具有一定的碳汇功能. 蔡慧颖 邸雪颖 金光泽关键词:净初级生产力 兴安落叶松水分利用对策 被引量:6 2016年 【目的】具有重要的木材生产与生态功能的兴安落叶松分布于我国夏季干旱强度和频度明显偏高区域,研究兴安落叶松自然干旱过程中水分指标特征,以期阐明该种水分应对策略。【方法】以自然生长的兴安落叶松为研究对象,在2012年5—9月生长季,于帽儿山森林生态系统定位研究站兴安落叶松人工林内进行了减雨100%、减雨50%和对照试验,测定不同减雨条件下兴安落叶松枝条水势、针叶气孔导度、相对含水量,分析压力-容积曲线水分参数。【结果】测定期间兴安落叶松枝条中午水势由低到高依次为减雨100%、减雨50%、对照。减雨100%、减雨50%和对照兴安落叶松枝条中午水势季节变幅依次为0.81,0.68和0.54 MPa,前两者与对照样木中午水势之差最高值分别为0.49和0.37 MPa。3个处理样木枝条清晨与中午水势之差保持基本稳定,均约为0.71MPa。减雨100%和减雨50%样木针叶气孔导度较对照下降84%和79%,水分利用效率较对照升高140%和58%。减雨100%和减雨50%样木枝条相对含水量相似,平均较对照低7%。不同处理样木压力-容积曲线主要水分参数保持相对稳定。【结论】短期干旱处理后,兴安落叶松能够通过降低气孔开度,提高水分利用效率,自身进行一定程度的渗透调节,保持相对稳定的清晨中午水势梯度和相对含水量。在等水/非等水行为连续体中,兴安落叶松具有近等水行为特征。 杨柳 孙慧珍关键词:水势 气孔导度 相对含水量 水分参数 兴安落叶松 森林生态系统碳循环模型参数优化 被引量:2 2016年 以2011年帽儿山生态站通量塔观测的二氧化碳通量(总初级生产力和显热通量)数据为基础,使用集合卡尔曼滤波的顺序同化技术,对北方生态系统生产力(BEPS)模型的关键参数进行优化。结果表明:参数在季节尺度上变化显著,通常在展叶期迅速增大,夏季达到稳定,秋季落叶期降低。根据优化的参数,模型的总初级生产力、生态系统呼吸的模拟值精度显著提高,精度分别达到91%、96%,比优化之前的模拟值精度提高了8%和11%。说明集合卡尔曼滤波的参数优化可以明显改善模型模拟碳水通量的能力。 陈晨 沃文伟 范文义关键词:集合卡尔曼滤波 数据同化 小兴安岭谷地云冷杉林叶面积指数的季节动态及空间格局 被引量:15 2013年 应用半球摄影技术对小兴安岭谷地云冷杉林落叶季节(7—11月)的有效叶面积指数进行动态监测。为准确估测谷地云冷杉林的叶面积指数(LAI),对叶凋落末期(11月初)的有效叶面积指数(LAIe)进行木质部分及集聚效应(包括冠层水平集聚和针簇内集聚效应)的合理校正,以校正值作为该时期常绿树种的真实叶面积指数(LAIt),结合凋落物法,反推得到LAIt的季节动态并分析LAIt最大时期(7月)和最小时期(11月)的空间格局特征。结果表明:谷地云冷杉林11月初木质部分所占比例(α)均值为0.10±0.06,冠层水平集聚指数(ΩE)均值为0.90±0.04,常绿针叶树种的针簇内集聚指数(针簇比,γE)为红松(1.77)>云杉(1.28)>冷杉(1.10);LAIt随季节变化呈递减趋势,7月达到峰值(3.97),11月值最小(2.71);相对而言,光学仪器法测定的LAIe各调查期的低估范围为28.81%~43.24%,平均低估值为32.98%;变异函数分析表明,LAIt大的月份其空间异质性程度也大,7和11月LAIt的空间异质性主要由空间自相关引起,其引起的空间异质性分别占总空间异质性的99.8%,66.9%。 刘志理 戚玉娇 金光泽关键词:叶面积指数