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恢复方式对东北东部森林土壤碳氮磷计量特征的影响

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植物生态学报 2024年第7期48卷 943-954页

作者：王燕张全智王传宽郭万桂蔺佳玮东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

土壤生态化学计量是土壤肥力和植物养分状况的重要指标,探索森林的恢复方式对土壤生态化学计量特征的影响,可为准确评价生态系统物质循环过程对干扰和恢复的响应提供理论依据和数据支撑。该研究比较测定了东北东部山区人工恢复的3种针... 详细信息

土壤生态化学计量是土壤肥力和植物养分状况的重要指标,探索森林的恢复方式对土壤生态化学计量特征的影响,可为准确评价生态系统物质循环过程对干扰和恢复的响应提供理论依据和数据支撑。该研究比较测定了东北东部山区人工恢复的3种针阔混交林和天然恢复的4种落叶阔叶林的土壤、凋落物和枯落物的碳(C)、氮(N)和磷(P)含量,以及土壤pH、土壤密度等理化性质。结果显示:人工针阔混交林和天然落叶阔叶林的土壤C、N和P含量均随着土壤深度的增加而降低。各林分类型的O(有机质)层土壤C、N和P含量的波动范围分别为53.78–90.59、5.02–7.83和0.75–0.91g·kg^(-1)。人工针阔混交林O层土壤的C和N含量显著低于天然落叶阔叶林,而人工针阔混交林A(腐殖质)和B(淀积)层土壤的C、N和P含量均高于天然落叶阔叶林。人工针阔混交林O层土壤的C密度显著低于天然阔叶林。土壤C:N、C:P和N:P的波动范围为10.08–12.53、43.97–135.52和4.56–11.64;O层土壤的C:N在两种恢复方式的森林间无显著差异,人工针阔混交林O和A层土壤的C:P和N:P显著低于天然落叶阔叶林。土壤各层次的C和N含量均存在显著的正相关关系(R2范围0.40–0.76)。除C:N以外,恢复方式、土壤发生层及其二者交互作用对土壤C、N、P含量、密度和计量比均存在显著影响。土壤密度和凋落物C含量显著影响土壤C、N和P含量。这些结果表明,通过人工恢复方式增加针叶树种的比重,使表层土壤的C、N含量降低,导致表层土壤的碳固持量减弱;但是对C:N无显著影响,表现出相对稳定的土壤C、N计量特征。

关键词： C:N:P 生态化学计量森林恢复养分循环土壤碳固持

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大小龄红松木质部解剖特征的年龄效应及其对气候变化的响应差异

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生态学报 2024年第11期44卷 4876-4888页

作者：张琦苑丹阳王晓春东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

树龄是影响树木生长的最重要因素之一。在气候变暖背景下,利用树干木质部解剖特征,分析不同树龄生长-气候关系,对准确评估树木对气候变化的响应和适应策略、预测气候变化下的森林动态至关重要。利用木材解剖学方法,比较了小兴安岭溪水... 详细信息

树龄是影响树木生长的最重要因素之一。在气候变暖背景下,利用树干木质部解剖特征,分析不同树龄生长-气候关系,对准确评估树木对气候变化的响应和适应策略、预测气候变化下的森林动态至关重要。利用木材解剖学方法,比较了小兴安岭溪水地区针阔混交林内大、小龄红松(Pinus koraiensis)木质部解剖特征及其对气候变化的响应异同。结果表明:大龄红松主要管胞特征值随年龄增加而呈上升趋势,但小龄红松的变化趋势并不明显,两者均在1840—1890年和1980—2010年间出现剧烈的波动。大、小年龄红松部分管胞特征与气候因子的关系具有一致性,管胞数量和理论导水率分别与月最高温度负相关和正相关;总管胞面积(负相关)、理论导水率(正相关)、平均水力直径(正相关)与月最低温度的关系一致;理论导水率与月总降水正相关;管胞占比、平均管胞面积、理论导水率、平均水力直径均与平均相对湿度正相关,且大龄红松相关性更强。大、小年龄红松管胞特征与气候因子的关系的不一致表现在,大龄红松管胞占比、平均管胞面积、总管胞面积和平均水力直径与月最高温度正相关,而这些关系在小龄红松则表现为负相关。大龄红松管胞数量与7—9月最低温度正相关,而在小龄红松表现为显著负相关;大、小龄红松除理论导水率外其他管胞特征与降水关系基本相反,其中管胞数量的相关性更强;大龄红松与7月、9月、年总降水量显著正相关,而小龄红松与6月和年总降水显著负相关;与月平均相对湿度的相关关系大龄红松表现为正相关或不显著,而小龄红松呈负相关关系。温度是限制大、小龄红松管胞特征生长的主要气候因子,降水的影响相对较弱,平均相对湿度对大小龄红松的影响差异不大。近几十年,小兴安岭地区气候暖干化趋势逐渐增强,这种暖干化会造成大、小龄红松生长的响应差异。若气候持续变暖或加剧,小龄红松会出现严重生长衰退。

关键词：红松管胞理论导水率早材气候变化木质部

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兴安落叶松叶片解剖结构对气候暖化的响应及种源差异

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应用生态学报 2024年第8期35卷 2073-2081页

作者：张海宁张俊张栋甲李璐瑶田瑞萍王传宽全先奎东北林业大学生态研究中心/森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

研究树木叶片解剖结构对气候暖化的响应有助于深入认识树木对气候变化的适应机制。本文采用同质园互置试验模拟气候暖化,研究了兴安落叶松11个种源叶解剖结构对气候暖化的响应。结果表明:暖化处理后,兴安落叶松叶片厚度、上表皮叶肉厚... 详细信息

研究树木叶片解剖结构对气候暖化的响应有助于深入认识树木对气候变化的适应机制。本文采用同质园互置试验模拟气候暖化,研究了兴安落叶松11个种源叶解剖结构对气候暖化的响应。结果表明:暖化处理后,兴安落叶松叶片厚度、上表皮叶肉厚度、下表皮叶肉厚度、内皮层厚度、维管束直径、转输组织厚度和叶肉厚度比例均显著增大,上表皮厚度和表皮厚度比例均显著减小。叶肉厚度与叶绿素含量和最大净光合速率均存在显著正相关关系。叶片厚度、上表皮叶肉厚度、下表皮叶肉厚度、内皮层厚度、维管束直径、转输组织厚度、上表皮厚度、叶肉厚度比例和表皮厚度比例对暖化处理的响应存在明显的种源差异,叶片厚度、上表皮叶肉厚度、下表皮叶肉厚度、转输组织厚度和叶肉厚度比例的暖化效应随种子来源地干旱指数的增大而减小,而上表皮厚度和表皮厚度比例的暖化效应随种子来源地干旱指数的增大而增大。暖化处理增大了收益型组织(叶肉)的厚度及其比例,减小了防御型组织(表皮)的厚度及比例,并且这种改变因种源的不同而存在差异。兴安落叶松可以通过调整叶片解剖结构适应气候暖化,来自于干旱指数较大地点的种源调整能力较弱。

关键词：气候变化同质园解剖结构驯化适应

落叶松径向生长和生物量分配对气候变暖的响应

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植物生态学报 2024年第4期48卷 459-468页

作者：梁逸娴王传宽臧妙涵上官虹玉刘逸潇全先奎东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

研究气候变暖对树木径向生长和生物量分配的影响,对准确评价气候变化背景下树木的固碳能力具有重要意义。该研究于2004年将4个纬度地点(从北往南依次为塔河、松岭、黑河和带岭)的落叶松(Larix gmelinii)幼树向南移植到黑龙江帽儿山森林... 详细信息

研究气候变暖对树木径向生长和生物量分配的影响,对准确评价气候变化背景下树木的固碳能力具有重要意义。该研究于2004年将4个纬度地点(从北往南依次为塔河、松岭、黑河和带岭)的落叶松(Larix gmelinii)幼树向南移植到黑龙江帽儿山森林生态研究站的同质园内,模拟气候暖化。在同质园和移栽来源地同步测定树木径向生长和生物量及其分配。结果表明:(1)气候变暖显著促进了松岭和塔河落叶松树木的径向生长,胸径(DBH)、树干距离地面10 cm处直径(D_(10))及其相对增长率和单位增温相对增长率均随增温幅度的增加而增大;松岭和塔河树木DBH的相对增长率分别为58.62%和101.49%,单位增温相对增长率分别为16.11%·℃^(-1)和18.79%·℃^(-1)。(2)气候变暖显著减小了塔河树木叶、枝和根生物量的占比,增大了树干和地上生物量的占比;气候变暖也显著减小了松岭树木根生物量占比,增大了树干生物量占比。气候变暖后,松岭和塔河树木根冠比均显著减小。气候变暖会影响落叶松树木的径向生长和生物量的分配,且这种影响因暖化程度的不同而存在一定的差异。

关键词：气候变化落叶松移栽试验胸径生物量分配

东北温带森林不同材性树种木质部解剖和水力性状

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第3期48卷 229-236页

作者：张瑞周正虎王传宽金鹰东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040

【目的】木质部解剖结构影响树木水分运输效率和抗旱能力,进而影响树木的生长和生存,因此,研究木质部解剖和水力性状有利于阐明树木应对环境变化的响应和适应机制。【方法】以东北温带森林20种主要树种(11种散孔材、5种环孔材和4种无孔... 详细信息

【目的】木质部解剖结构影响树木水分运输效率和抗旱能力,进而影响树木的生长和生存,因此,研究木质部解剖和水力性状有利于阐明树木应对环境变化的响应和适应机制。【方法】以东北温带森林20种主要树种(11种散孔材、5种环孔材和4种无孔材)为研究对象,比较不同材性树种茎解剖性状和水力性状的差异,并分析水力性状与解剖性状之间的关系。【结果】不同材性树种的解剖性状[导管(管胞)平均直径、最大导管(管胞)直径、导管(管胞)密度、平均导管(管胞)面积、管腔面积占比]和水力性状[理论导水率、水力直径、导管(管胞)机械强度、胡伯尔值(边材面积/叶面积)]均差异显著(P森林树木的水力性状,树木茎导水能力依赖于木质部解剖结构和树木水分供需平衡关系。

关键词：木质部解剖水力性状木材密度胡伯尔值木材材性

小兴安岭三种槭树叶性状随植株大小和林冠条件的变异

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植物生态学报 2024年第6期48卷 730-743页

作者：彭仲韬金光泽刘志理东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室东北亚生物多样性研究中心哈尔滨150040

叶性状受植株大小的影响,但也会因成年树和幼树所处林冠条件的不同而产生差异。因此植物可通过调整叶性状进而选择不同的生存策略。该研究测量了小兴安岭阔叶红松(Pinus korainesis)林中花楷槭(Acer ukurunduense)、青楷槭(***)、五角槭... 详细信息

叶性状受植株大小的影响,但也会因成年树和幼树所处林冠条件的不同而产生差异。因此植物可通过调整叶性状进而选择不同的生存策略。该研究测量了小兴安岭阔叶红松(Pinus korainesis)林中花楷槭(Acer ukurunduense)、青楷槭(***)、五角槭(*** ***)3种槭树的林隙成年树、林隙幼树和林内幼树的叶经济谱性状:比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶片厚度(LT)、叶绿素(Chl)含量、净光合速率(Aarea)和非结构性碳水化合物(NSC)含量及防御性状:总酚(TP)含量和类黄酮(FLA)含量,通过研究植株大小和林冠条件对叶性状变异及相关性的影响,阐述林隙如何通过影响叶性状进而影响林分更新以及不同生境下植株所选生存策略的差异。结果表明:林隙成年树的LDMC、Chl含量、FLA含量和NSC含量显著高于林隙幼树,SLA则显著低于林隙幼树;而林隙幼树的LDMC、LT、Chl含量和Aarea均显著高于林内幼树;成年树SLA和LDMC相关性斜率的绝对值显著大于林隙幼树,林内幼树两者间的斜率的绝对值又显著小于林隙幼树。林隙成年树表现为“保守型”策略,林内幼树表现为“获取型”策略;林隙幼树则表现为两种策略之间的过渡策略。研究结果表明,当幼树不再受到林内环境光照条件限制时,植株大小对叶性状的影响可能发生改变。另外,林隙可以通过提高幼树光合速率,提高对病虫害的抵抗能力等方式促进林分更新。

关键词：叶性状防御性状非结构性碳水化合物林冠条件植株大小

小兴安岭不同生长型阔叶植物叶性状变异及权衡

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植物生态学报 2024年第3期48卷 364-376页

作者：范宏坤曾涛金光泽刘志理东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室东北亚生物多样性研究中心哈尔滨150040

植物叶功能性状的变异模式以及相关关系一直是解析植物对气候变化响应机制的关键,然而不同生长型阔叶植物间叶片结构性状和光合生理性状变异及相关性的异同性尚不清晰。该研究以典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林中的优势或常见的18种... 详细信息

植物叶功能性状的变异模式以及相关关系一直是解析植物对气候变化响应机制的关键,然而不同生长型阔叶植物间叶片结构性状和光合生理性状变异及相关性的异同性尚不清晰。该研究以典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林中的优势或常见的18种阔叶植物为研究对象,通过测量4个结构性状(叶面积(LA)、叶片厚度(LT)、叶干物质含量(LDMC)和比叶质量(LMA))和4个光合生理性状(叶绿素值(SPAD)、胞间CO_(2)浓度(C_(i))、气孔导度(G_(s))和净光合速率(P_(n))),分析了在不同生长型阔叶植物叶片结构性状和光合生理性状的变异及相关性。结果表明:不同生长型植物叶功能性状的变异范围为7.73%-74.54%,其中种间变异是LA和LT的主要变异来源,C_(i)、SPAD、LDMC以及LMA的变异主要由生长型驱动,G_(s)和Pn变异的主要来源是种内;不同生长型叶功能性状间存在显著差异,其中草本的LA、LT和C_(i)显著高于灌木和乔木,乔木的LMA、LDMC、SPAD、P_(n)和G_(s)显著高于灌木和草本;不同生长型之间P_(n)和LMA、LDMC之间具有显著的异速生长关系,且斜率大于1,而SPAD和LA、LT、LDMC、LMA,Ci与LT、LDMC、LMA之间则呈斜率小于1的异速生长关系;草本采取“快速投资-收益”型(获取型)策略,相对而言,乔木采取“缓慢投资-收益”型(保守型)策略,灌木采取介于乔木与草本之间的资源利用策略,这可能与不同生长型植物所处环境的光照条件有关。植物叶片结构性状和光合生理特征的变异及相互关系的研究对于揭示植物资源获取与分配策略具有重要意义。

关键词：功能性状叶光合特性叶结构性状叶经济谱

红锥树干径向水分亏缺对饱和水汽压差的时滞响应

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中南林业科技大学学报 2024年

作者：刘士玲杨保国郑路张培庞圣江陈琳闵惠琳舒韦维田祖为黄荣中国林业科学研究院热带林业实验中心广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站崇左凭祥友谊关森林生态系统广西野外科学观测研究站

【目的】探索作为树干水分变化状况指标的树木水分亏缺（TWD）变化特征及其与饱和水汽压差（VPD）的关系，揭示径向变化对环境水分胁迫的响应特征，为合理指导红锥人工林经营提供科学依据和数据支持。【方法】利用径向变化记录仪记录不... 详细信息

【目的】探索作为树干水分变化状况指标的树木水分亏缺（TWD）变化特征及其与饱和水汽压差（VPD）的关系，揭示径向变化对环境水分胁迫的响应特征，为合理指导红锥人工林经营提供科学依据和数据支持。【方法】利用径向变化记录仪记录不同分化等级红锥树干径向变化过程，同步监测环境因子，分析TWD对VPD的响应特征。【结果】不同分化等级红锥的TWD波动趋势相似，TWD随着VPD的变化而变化，但并不同步。小时尺度上，TWD和VPD显著正相关（r=0.488,r=0.489,r=0.512,P≤0.01），划分失水期和复水期后，两个时期的TWD和VPD也显著正相关，且失水期的相关性增强（r=0.623,r=0.667,r=0.593,P≤0.01）。日尺度上，无论是否划分失水期和复水期，二者均显著正相关，但相关性减弱。前后1天内的时滞响应分析结果显示，无论分化等级，TWD与VPD显著正相关（P≤0.01）；划分失水期和复水期后，在任何时间段考虑时滞响应时也均达到显著正相关，失水期的相关性强于复水期的相关性。未划分失水期和复水期时，不同分化等级红锥TWD对VPD响应滞后时间均为3 h。划分失水期和复水期后，失水期TWD对VPD响应滞后时间缩短，复水期TWD对VPD响应滞后时间延长。优势木、中等木和被压木复水期的滞后时间比失水期分别长3、4和5 h。VPD大幅度波动条件（VPDL）下，随着VPD的反复升降，TWD表现为失水-复水交替出现，变化的总体趋势是上升的；VPD小幅度波动条件(VPDs)下，TWD变化趋势较平缓，两种条件下TWD对VPD的响应均存在时滞。无论分化等级，VPDL条件下TWD与VPD之间的相关性（r=0.550,r=0.553,r=0.584,P≤0.01）均强于VPDs下的相关性（r=0.256,r=0.260,r=0.281,P≤0.01）。VPDL条件下，考虑滞后时间后，无论是否划分失水期和复水期，不同分化等级红锥TWD与VPD之间的相关性均增强。VPDs条件下，复水期的相关性低于忽略时滞效应时的相关性。【结论】TWD对VPD的响应存在时滞效应，在失水期和复水期，TWD对VPD的响应特征不同，且在不同分化等级间存在差异；失水期和复水期的划分有助于研究TWD与VPD的相关性。

关键词：径向变化动态径向变化记录仪红锥时滞效应林木分化等级

基于纬度移栽的落叶松叶、枝、根生态化学计量特征对气候变暖的响应

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植物生态学报 2024年第4期48卷 469-482页

作者：臧妙涵王传宽梁逸娴刘逸潇上官虹玉全先奎东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

研究气候变暖对树木生态化学计量特征的影响,对深入了解树木对气候变化的响应机理具有重要意义。在2004年将4个不同纬度的落叶松(Larix gmelinii)种源幼树移植到其自然分布区南缘的黑龙江帽儿山生态站的同质园内,模拟气候变暖,测定叶、... 详细信息

研究气候变暖对树木生态化学计量特征的影响,对深入了解树木对气候变化的响应机理具有重要意义。在2004年将4个不同纬度的落叶松(Larix gmelinii)种源幼树移植到其自然分布区南缘的黑龙江帽儿山生态站的同质园内,模拟气候变暖,测定叶、枝、根的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量。结果表明:新枝叶和各级根的C、N、P含量以及老枝叶的N、P含量均存在显著的种源差异,高纬度种源的树木具有较低的C、N含量和较高的P含量。气候变暖显著增加了各器官(1-2 mm径级根除外)的C含量,增加了叶、老枝和根的N含量,也显著提高了各器官(枝除外)的P含量。随着变暖程度的增加,C和P含量的暖化效应减弱,N含量的暖化效应增强。各器官的C:N、C:P和N:P均存在显著的种源差异(枝的C:P除外),高纬度种源的树木具有较大的C:N和较小的C:P和N:P。气候变暖显著降低了除枝以外其他器官的C:N、C:P和N:P。综合而言,落叶松资源获取型器官叶和根化学计量特征具有明显的地理变异,气候变暖主要缓解了叶和根的N和P的需求限制,降低了其N和P的固碳效率;气候变暖对C和P化学计量特征的影响随暖化程度的增大而减弱,但N含量除外。

关键词：气候变化落叶松移栽实验化学计量特征