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从同步数据分析乔木树干液流与气象因子的关系
马泽, 宋维峰, 徐小青, 储娅
, doi: 10.12403/j.1001-1498.20230131
摘要:
目的 树干液流是研究植物蒸腾耗水的重要生理指标,树种和气象因子均是其关键影响因素。本文旨在消除树种因素限制,探讨树干液流与气象因子之间的关系。 方法 以哈尼梯田水源区3种林分中10种乔木树种为研究对象,采用 Granier热扩散探针技术测定其树干液流速率,将其同步数据与气象因子进行关联分析。 结果 从次生落叶阔叶林和原生常绿阔叶林的7 779条乔木树干液流速率数据中发现7条异常数据,且这些异常数据在各个树种中都表现出同步一致性;进一步关联分析表明,太阳辐射的突然增加是产生乔木树干液流数据同步上升的主要原因,而降雨则是产生树干液流数据同步下降的主要原因,两者的变化可导致其他气象因子发生变化,从而影响树干液流速率;树干液流与气象因子存在一定的时滞效应,在发生同步异常数据的气候条件下,树干液流滞后太阳辐射0~30 min,提前于饱和水汽压差、气温和湿度0~60 min,滞后或提前时间远小于正常气候条件下各树种的时滞时间。 结论 乔木树干液流受到太阳辐射和降雨等气象因子的综合调节,其中太阳辐射的影响最为显著。研究结果可为从生理生态角度探究乔木的蒸腾作用与气象因子的关系提供科学依据。
三峡库区典型人工林土壤团聚体氮矿化对水热变化的响应
陈天, 程瑞梅, 肖文发, 曾立雄, 沈雅飞, 王丽君, 孙鹏飞, 张萌, 李璟
, doi: 10.12403/j.1001-1498.20230247
摘要:
目的 气温升高和降水增多已成为全球气候正在面临的挑战,为了探究全球气候变化对三峡库区森林土壤氮动态的影响,以期为预测该地区土壤养分循环变化和制定提升森林生产力的经营措施提供理论依据。 方法 以马尾松-栓皮栎混交人工林为研究对象,将土壤筛分为大团聚体、中团聚体、小团聚体和微团聚体(粒径为:8 000~2000、2 000~1 000、1 000~250和<250 μm),以室内培养方法观察团聚体净氮转化在土壤水分为40%、60%和80% 田间最大持水量(命名为0.4 FCW、0.6 FCW和0.8 FCW),和温度为5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃下的差异。 结果 比表面积较大的小粒径团聚体中有机质、总氮含量和微生物生物量碳、氮更高,而其速效磷含量显著低于大团聚体。随粒径减小,团聚体净硝化和净氮矿化速率逐渐增加,其中净硝化贡献了超过85%的净氮矿化。团聚体净硝化和净氮矿化速率随土壤含水量和温度的增加先上升后下降,最大值出现在0.6 FCW和25℃。不同粒径团聚体的净氨化、净硝化和净氮矿化速率整体在0.60 FCW和15℃/25℃时对温度上升最敏感;通过建立二元二次方程,估算出净氨化最大速率出现在土壤水分和温度为0.70 FCW和23.0℃,净硝化和净氮矿化最大速率出现在土壤水分和温度为0.58 FCW ~ 0.60 FCW和24.5℃ ~ 27.5℃。 结论 团聚体的物理结构保护了三峡库区人工林土壤有机氮免受微生物分解,而温度上升和降水增多促进了该地区马尾松-栓皮栎针阔混交人工林土壤净氮转化,这将有利于提高土壤的氮供应能力。但长期来看,这种变化催生土壤有机质和氮的流失,增加磷限制的风险,必要时可开展长期监测和施用磷肥措施。
不同温度和胁迫时长下蓝云杉的光合响应
欧阳芳群, 崔夏, 张辉, 邓军育, 石青松, 李玉岭, 孙猛
, doi: 10.12403/j.1001-1498.20230223
摘要:
目的 全球气候持续变暖将不利于蓝云杉生长,研究蓝云杉在高温胁迫下的生长、光合响应机制,为蓝云杉引种栽培提供参考。 方法 以五年生蓝云杉苗为试验材料,设定45、50、55 ℃3种温度,处理6 h;其中45 ℃处理还有12、18、和24 h不同时长,常温(25 ℃)作为对照。研究处理后、恢复7和28 d的生长表型、针叶含水量和叶绿素荧光参数,分析高温、胁迫时长对蓝云杉生长和光合作用的影响。 结果 45 ℃处理6 h蓝云杉基本可以恢复正常生长,而50 ℃和55 ℃处理的蓝云杉整株针叶都变黄,干枯掉落,伴随着相对含水量的降低,且光系统I(PSI)有效量子产量实际光化学效率(Y(I))、PSI相对电子传递速率(ETR(I))、由供体侧限制引起的PSI处非光化学能量耗散的量子产量(Y(ND) )、受体侧非光化学能量耗散产生的量子产量(Y(NA)) 、光系统II(PSII)有效量子产量实际光化学效率(Y(II))、PSII相对电子传递速率(ETR(II))、PSII的最大光化学效率(Fv/Fm)和用于电子传递的量子产额(φEO)均显著低于45 ℃处理和对照。尽管45 ℃处理6、12、18、24 h后从表型上看不出蓝云杉的形态发生明显变化,但是恢复期发现12、18 h针叶继续失水、变黄,24 h处理整株针叶都变黄,基本干枯掉落,针叶相对含水量降至最低。恢复28 d时,18、24 h 的荧光参数φEo几乎为0,电子传递受到了抑制。 结论 胁迫时长为6 h,蓝云杉可以耐45 ℃高温处理,不耐50、55 ℃高温。45 ℃高温处理时长超过12 h苗木失水严重,针叶干枯,对光合特性产生了显著影响,难恢复正常生长。
文冠果种子高表达XsKCS7基因的克隆和酵母表达功能鉴定
梁重钧, 李麟坤, 胡振华, 张薇, 许慧慧, 王利兵
, doi: 10.12403/j.1001-1498.20230338
摘要:
目的 探究调控文冠果种子神经酸合成关键基因。 方法 本研究根据参考基因组联合转录组分析文冠果3-酮酯酰-CoA合酶(3-ketoacyl-CoA synthase,KCS)基因家族在不同发育时期种子中的表达模式; 通过RT-PCR扩增文冠果XsKCS7基因并进行生物信息学分析;XsKCS7基因异源转化酿酒酵母鉴定基因功能。 结果 文冠果XsKCS7基因在不同发育时期种子中的表达量远高于其他KCS基因;克隆XsKCS7基因,生物信息学分析显示,XsKCS7基因的开放阅读框为1 512 bp,编码503个氨基酸,含有典型的KCS家族保守基序“GMGCSA”、“FGNTSSSS”以及“GSGFKCNSAVW”,与橡胶树KCS的亲缘性关系最近,为67.62%; XsKCS7异源转化酿酒酵母鉴定其具有调控芥酸和神经酸合成的功能。 结论 XsKCS7基因确为调控文冠果种子芥酸和神经酸合成的关键基因。
喀斯特栎类老龄林的空间结构分析
骆秀琼, 何吉安, 李远发
, doi: 10.12403/j.1001-1498.20230213
摘要:
目的 研究喀斯特栎类老龄林的分布格局、空间关联和标记特征,探明垂直分层在喀斯特森林生物多样性维系中的作用。 方法 在中国西南地区南盘江流域的喀斯特老龄林(> 300 a)中建立1块面积为200 m × 110 m 的固定样地,依据树高和物种组分将树木划分为林分上层和林分下层,用负指数函数分析了径阶与物种多度和丰富度的数量关系,用双相关函数 g(r) 分析林分上层、林分下层以及它们各自主要种群的分布格局和空间关联,用标记相关函数 kmm(r) 分析树种和树木大小的空间分布。 结果 (1)林分、林分上层和林分下层的径阶分布均呈倒J型,林分和林分下层的物种丰富度随径阶的增大而减小,而林分上层则呈先升后降的趋势;(2)林分上层在多数尺度上呈规则或随机分布,仅在小尺度(r = 0~1 m、4~6 m)上表现为聚集分布,林分下层的聚集强度和尺度皆大于林分上层;(3)林分上层和林分下层之间,以及它们各自的主要种群之间均以随机关联为主,只有个别种间对在小尺度(r = 0~2 m)上呈正关联或负关联;(4)林分和林分下层在所有观测尺度上表现为同种聚集,强度明显大于林分上层;林分和林分上层的个体大小分化明显,小径木聚集。林分下层的个体大小相近,在多数尺度上混生。 结论 垂直分层决定了林分上层、林分下层的物种组分、多度、分布格局和空间关联,在物种共存和多样性维持中扮演重要角色。
点云密度对无人机激光雷达森林参数估测精度的影响
周梅, 李春干, 李振, 余铸
, doi: 10.12403/j.1001-1498.20230242
摘要:
目的 点云密度是影响无人机激光雷达数据获取和预处理成本和效率的关键因素,探明点云密度对林分尺度无人机激光雷达森林参数估测精度的影响,有助于优化无人机激光雷达森林应用技术方案。[方法]以马尾松、桉树人工林为研究对象,采用百分比重采样方法,对密度为247点·m−2的原始点云按40%、20%、8%、4%和2%的比例降低点云密度,得到1个全密度原始点云数据集和5个稀疏密度点云数据集;每个数据集独立进行点云分类、地面点滤波和数字高程模型生成、点云高度归一化等预处理并提取激光雷达变量;对于同一森林类型的同一个森林参数(林分蓄积量、断面积、平均高和平均直径)的估测,各个数据集都采用相同的乘幂模型结构式进行模型拟合,然后比较分析模型优度统计指标的差异,包括:决定系数(R2),相对根方根误差(rRMSE)和平均预报误差(MPE);采用配对样本t检验方法对各个数据集的森林参数估测结果和激光变量的差异进行统计分析。[结果]当点云密度分别稀疏至100、50、…、5点∙m−2时,各个森林参数估测模型的精度保持基本一致;各个稀疏密度点云数据集的森林参数估测值的均值与原始点云数据集的估测值的均值不存在显著性差异(p≥0.05);各个稀疏密度点云数据集激光变量的均值和原始点云数据集激光变量的均值基本上不存在显著性差异(p>0.05)。[结论]在无人机激光雷达森林资源调查监测应用中,点云密度可低至5点∙m−2。然而,本试验结果仍需通过不同飞行高度获取不同密度点云数据予以验证。
六盘山南坡不同密度华北落叶松人工林年内径向生长动态及其影响因素
王国蕊, 徐丽宏, 于澎涛, 王彦辉, 张酉婷, 胡振华, 刘泽彬, 李佳梅
, doi: 10.12403/j.1001-1498.20230193
摘要:
目的 探究不同密度下华北落叶松人工林林分径向生长的季节变化特征及其对环境因子的响应,为准确评估和预测未来区域尺度上华北落叶松人工林树木径向生长和森林动态、实现可持续管理与多功能维持提供科学依据。 方法 在宁夏六盘山南部香水河小流域,设置4种不同密度华北落叶松样地,使用树木生长尺对华北落叶松年内径向生长过程进行监测,并同步监测气象因子、土壤温度和湿度。 结果 表明:(1)在生长季时间尺度,华北落叶松径向变化呈“S”型,径向变化呈相对稳定、快速增大、涨缩波动3个阶段的时间格局,快速增大阶段主要发生在6月初—7月下旬,DOY152—210。(2)在544、742、999和1 020 株·hm−2的密度下,生长季节内华北落叶松林平均累积径向生长量分别为1 070 ± 230 µm、775 ± 181 µm、518 ± 214 µm和494 ± 124 µm;随林分密度的增加,华北落叶松年内累积径向生长量呈下降趋势,其快速增大阶段缩短;(3)混合效应模型分析结果表明,华北落叶松径向生长主要受土壤水分和平均气温控制,但林分密度和生长时期对年内径向生长也有显著影响;同时考虑林分密度、生长时期、树木大小以及气象因子等变量的模型可解释72.0%的方差,但排除林分密度和生长时期因素后,树木大小和气象因子共同仅能解释46.4%的方差。 结论 超过2/3的华北落叶松径向生长发生在快速生长期;华北落叶松平均累积径向生长量随密度增大而减小;林分密度、生长时期、树木大小和气象因子共同调控树木的年内径向生长。
有机-无机肥配施对新疆核桃园土壤和叶片养分的影响
王祺, 周荣飞, 李宝鑫, 张俊佩, 张强, 裴东, 白永超
, doi: 10.12403/j.1001-1498.20230237
摘要:
目的 研究有机-无机肥配施对核桃园土壤和叶片养分的影响,筛选影响叶片养分的主要土壤化学因子,为新疆核桃园土壤养分资源高效管理提供科学依据。 方法 以新疆喀什地区叶城县核桃主栽区的10年生‘温185’核桃为研究对象,采用单因素完全随机区组设计,以当地主要的化肥施用类型(磷酸氢二铵和硫酸钾,YD)为对照,探究有机-无机肥配施(矿源黄腐酸钾和中量元素水溶肥,YZ)对核桃园土壤化学特性和叶片矿质元素的影响。 结果 与YD施肥措施相比,YZ处理显著降低了土壤pH、盐离子含量,提高了叶片矿质元素含量,但具有季节性差异。其中,5月,YZ处理显著提高了土壤NO3-N(460.22%)、AK(46.46%)和叶片N(12.16%)、K(17.46%)、Zn(21.88%)元素含量;7月,YZ处理显著降低了土壤pH(2.21%)、EC(27.25%)、Cl-S(23.37%)、NH4+-N(61.09%)、AP(30.03%)、Na+(13.24%)和叶片Cl-L(15.94%)元素含量(p<0.05),相反,显著提高了叶片N(4.16%)、P(13.25%)、Ca(20.73%)、Mg(44.04%)、Na(66.67%)、Fe(24.62%)、Mn(52.47%)、B(31.85%)元素含量(p<0.05); 9月,YZ处理显著降低了土壤EC(20.45%)、NH4+-N(37.31%)、AP(21.74%)、Na+(11.36%)含量(p<0.05),相反,显著提高了OM(22.17%)、NO3-N(59.09%)、AK(56.47%)含量(p<0.05)。线性回归分析结果表明,土壤pH、Na+和Cl-S是新疆核桃园中影响核桃叶片矿质元素含量的重要土壤化学因子,增施有机肥并且降低土壤pH,有利于叶片N、P、K、Na、Fe、Zn元素的积累。 结论 YD处理提高了土壤EC、Na+、Cl-S、NH4+-N等盐离子含量,长期施用可能会加剧新疆核桃园的土壤盐渍化水平;YZ处理可显著降低土壤pH、Na+、EC、NH4+-N等盐离子含量,提高了叶片N、P、K、Fe等矿质元素含量,建议在新疆核桃主栽区核桃园,7月之前可通过有机-无机肥配施降低土壤盐渍化水平来减轻盐碱危害,同时平衡叶片矿质元素含量,而应尽量避免长期单一施用化肥。