林学

董灵波，刘兆刚，马妍，等

天然林林分空间结构综合指数的研究

董灵波，刘兆刚，马妍，等

目的：林分空间结构在很大程度上决定了林分的稳定性、发展的可能性和经营空间的大小，因此确定合理的林分结构特征是实现森林可持续经营的前提。现有研究多采用传统空间结构参数从多个方面来表征林分的结构特征，忽略了其作为一个整体的自然属性，导致关注的角度不同从而所获得的结论也不相同的弊端，这无疑给森林经营决策带来困难。因此本文借鉴微观经济学中的柯布-道格拉斯生产函数理论构建定量化的林分空间结构综合指标，为定量化研究森林的结构与功能及其定量抚育技术提供基础。方法：以微观经济学中柯布-道格拉斯生产函数及其相关理论为基础，以常用林分空间结构参数（即混交度、大小比数和角尺度）为切入点，通过构建以混交度、大小比数和角尺度为“投入”与林分整体空间结构为“产出”的林分空间结构生产函数，在此基础上定义了林分空间结构指数（forestspatial structure index，FSSI）。同时，根据林分空间结构3参数的“三维散点图”中现实的林分空间结构向理 想结构点变化的趋势，定义了林分空间结构距离（forestspatial structure distance，FSSD）指数。采用黑龙江省3个不同区域、不同林分类型的75块固定样地调查数据评估了传统林分空间结构参数以及新提出的林分空间结构指数和林分空间结构距离在林分空间结构定量分析与评价中的应用潜力。结果：研究结果表明：对本研究的3个林型而言，如果仅从混交度分析，林分空间结构的优劣性表现为：凉水阔叶红松林（0.764）＞帽儿山天然次生林（0.614）＞大兴安岭天然落叶松林（0.445）；而从大小比和角尺度方面分析，则为：大兴安岭天然落叶松林（0.495；0.498）＞凉水阔叶红松林（0.503；0.513）＞帽儿山天然次生林（0.505；0.523），显然这种结论的不一致性会给森林的经营决策带来困难，而本研究所构建的林分整体空间结构指数——林分空间结构指数和林分空间结构距离，均能够有效地、一致地判别出不同林型林分空间结构的优劣程度，其中凉水地区的阔叶红松林林分空间结构最优，FSSI和FSSD值分别为69.709、75.083；大兴安岭地区的天然落叶松林林分空间结构相对较差，FSSI和FSSD分别为58.555、90.466；帽儿山地区的天然次生林介于两者之间。林分空间结构指数（FSSI）与林分空间结构距离（FSSD）具有极显著的线性关系，其拟合关系式为：FSSI＝－0.776×FSSD＋128.301，R2＝0.94**（P＜0.01），拟合程度较好，表明这二者均可作为定量化反映林分空间结构状态和变化动态的指标。结论：林分空间结构指数和林分空间结构距离将传统林分空间结构参数作为一个整体来考虑，是对目前广泛使用的林分空间结构参数的深入完善和补充，理论分析和数据检验均表明二者均能作为定 量描述林分空间结构状态和变化的综合指标。

来源出版物：北京林业大学学报, 2013, 35(1): 16-22

入选年份：2015

水分胁迫下油蒿光合光响应过程及其模拟

鲁肃，张宇清，吴斌，等

摘要：目的：油蒿（Artemisiaordosica）是干旱与半干旱地区植物群落的优势种或主要伴生种。但目前，水分胁迫影响油蒿光合作用等生理过程的机制尚不明确，严重限制了对油蒿环境适应机制的认知。本研究采用盆栽试验的方法，探究油蒿在不同土壤水分条件下的光合作用特性及光合作用与土壤水分间的定量关系，明晰不同光响应模型在土壤水分胁迫下拟合油蒿光响应过程的适用性，进而探索油蒿的环境适应特性。方法：选取长势均一、生长良好的2年生油蒿移植至盆栽，分成5组，通过每天充足浇水（至田间持水量），使其良好生长。待其生长良好后，停止浇水，使盆栽土壤含水量通过自然耗水而逐渐降低至5个设定的土壤体积含水率梯度（19%、16%、12%、9%、5%）。通过使用ECH2O（LI-COR Environmental，Nebraska，USA）土壤含水量测量系统监测盆栽土壤体积含水率来确定 盆栽土壤水分是否达到要求。待土壤水分达到试验要求后，在设定恒温（30±0.5℃）和特定水分梯度下，采用Li-6400便携式光合作用测定仪（Li-COR，Inc，USA）观测植株枝条顶端叶序相同的成熟叶片在不同光照强度（2000、1800、1500、1200、1000、800、600、500、400、300、250、200、150、100、50、20、0 µmol/m2·s）时的叶片光合速率。分别使用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和直角双曲线修正模型对光响应曲线进行拟合。另外，在测定光响应过程的同时，同步测定标记叶片在自然光照条件下的净光合速率与蒸腾速率，用于估算叶片的水分利用效率。结果：随着土壤含水量的降低，油蒿的净光合速率总体上呈下降趋势，当光照强度（PAR）较低时（PAR＜1000 µmol/m2·s），体积含水率16%处理的油蒿净光合速率值略大于19%处理的油蒿净光合速率值，在受到较强光照条件下（PAR＞1000 µmol/m2·s），19%、16%、12%、9% 4种土壤含水率处理的油蒿净光合速率能维持在最大光合速率（Pnmax）水平，受到的光抑制不明显，5%土壤含水率处理的光合速率在光强大于500 µmol/m2·s后表现出下降趋势，显示出明显的光抑制现象。所采用3个模型均能较好拟合19%、16%、12%、9% 4种土壤含水率处理的光合作用的光响应过程及其表观量子效率、光补偿点和暗呼吸速率等光响应特征参数。但对于土壤含水率5%处理组，在较强光照下，油蒿的光合速率表现出明显下降趋势，此时只有直角双曲线修正模型能较好地拟合油蒿的光响应过程及其特征参数。另外，随着土壤含水量的增加，叶片水分利用效率显著增加，当土壤含水量大于12%后，水分利用效率将会下降。结论：适量增加土壤水分会促进油蒿光合作用进行，过量则反而产生了一定 的抑制作用。土壤水分的增加对油蒿水分利用效率的影响同样存在阈值效应。本研究综合不同土壤水分对油蒿叶片光合作用特性的影响结果及对叶片水分利用效率影响的两部分结果，认为油蒿的适宜的土壤水分条件为9%～12%（土壤体积含水率）。

来源出版物：北京林业大学学报, 2014, 36(1): 55-61

入选年份：2015