全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 12 期摇 摇 2011 年 6 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
基于植被遥感的西南喀斯特退耕还林工程效果评价———以贵州省毕节地区为例
李摇 昊,蔡运龙,陈睿山,等 (3255)
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扩散对破碎化景观上宿主鄄寄生种群动态的影响 苏摇 敏 (3265)…………………………………………………
湿地功能评价的尺度效应———以盐城滨海湿地为例 欧维新,叶丽芳,孙小祥,等 (3270)……………………
模拟氮沉降对杉木幼苗养分平衡的影响 樊后保,廖迎春,刘文飞,等 (3277)……………………………………
中国东部森林样带典型森林水源涵养功能 贺淑霞,李叙勇,莫摇 菲,等 (3285)…………………………………
山西太岳山油松群落对采伐干扰的生态响应 郭东罡,上官铁梁,白中科,等 (3296)……………………………
长期施用有机无机肥对潮土微生物群落的影响 张焕军,郁红艳,丁维新 (3308)………………………………
云南元江干热河谷五种优势植物的内生真菌多样性 何彩梅,魏大巧,李海燕,等 (3315)………………………
塔里木河中游洪水漫溢区荒漠河岸林实生苗更新 赵振勇,张摇 科,卢摇 磊,等 (3322)…………………………
基于 8hm样地的天山云杉林蒸腾耗水从单株到林分的转换 张毓涛,梁凤超,常顺利,等 (3330)……………
古尔班通古特沙漠土壤酶活性和微生物量氮对模拟氮沉降的响应 周晓兵,张元明,陶摇 冶,等 (3340)………
Pb污染对马蔺生长、体内重金属元素积累以及叶绿体超微结构的影响 原海燕,郭摇 智,黄苏珍 (3350)……
春、秋季节树干温度和液流速度对东北 3 树种树干表面 CO2释放通量的影响
王秀伟,毛子军,孙摇 涛,等 (3358)
…………………………………
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云南南部和中部地区公路旁紫茎泽兰土壤种子库分布格局 唐樱殷,沈有信 (3368)……………………………
利用半球图像法提取植被冠层结构特征参数 彭焕华,赵传燕,冯兆东,等 (3376)………………………………
黑河上游蝗虫与植被关系的 CCA分析 赵成章,周摇 伟,王科明,等 (3384)……………………………………
额尔古纳河流域秋季浮游植物群落结构特征 庞摇 科,姚锦仙,王摇 昊,等 (3391)………………………………
九龙江河口浮游植物的时空变动及主要影响因素 王摇 雨,林摇 茂,陈兴群,等 (3399)…………………………
东苕溪中下游河岸类型对鱼类多样性的影响 黄亮亮,李建华,邹丽敏,等 (3415)………………………………
基于 RS / GIS公路路域水土流失动态变化的研究———以榆靖高速公路为例
陈爱侠,李摇 敏,苏智先,等 (3424)
……………………………………
……………………………………………………………………………
流域景观结构的城市化影响与生态风险评价 胡和兵,刘红玉,郝敬锋,等 (3432)………………………………
基于景观格局的锦州湾沿海经济开发区生态风险分析 高摇 宾,李小玉,李志刚,等 (3441)……………………
若尔盖高原土地利用变化对生态系统服务价值的影响 李晋昌,王文丽,胡光印,等 (3451)……………………
施用鸡粪对土壤与小白菜中 Cu和 Zn累积的影响 张摇 妍,罗摇 维,崔骁勇,等 (3460)………………………
基于 GIS的宁夏灌区农田污染源结构特征解析 曹艳春,冯永忠,杨引禄,等 (3468)……………………………
底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产量的影响 刘摇 岩,周勋波,陈雨海,等 (3478)…………………………
不同施肥模式调控沿湖农田无机氮流失的原位研究———以南四湖过水区粮田为例
谭德水,江丽华,张摇 骞,等 (3488)
……………………………
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丛枝菌根真菌对低温下黄瓜幼苗光合生理和抗氧化酶活性的影响 刘爱荣,陈双臣,刘燕英,等 (3497)………
外源半胱氨酸对铜胁迫下小麦幼苗生长、铜积累量及抗氧化系统的影响 彭向永,宋摇 敏 (3504)……………
专论与综述
水平扫描技术及其在生态学中的应用前景 胡自民,李晶晶,李摇 伟,等 (3512)…………………………………
研究简报
昆仑山北坡 4 种优势灌木的气体交换特征 朱军涛,李向义,张希明,等 (3522)…………………………………
不同比例尺 DEM数据对森林生态类型划分精度的影响 唐立娜,黄聚聪,代力民 (3531)………………………
苏南丘陵区毛竹林冠截留降雨分布格局 贾永正,胡海波,张家洋 (3537)………………………………………
外来种湿地松凋落物对土壤微生物群落结构和功能的影响 陈法霖,郑摇 华,阳柏苏,等 (3543)………………
深圳地铁碳排放量 谢鸿宇,王习祥,杨木壮,等 (3551)……………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*304*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄06
封面图说: 自然奇观红海滩·辽宁省盘锦市———在辽河入海口生长着大片的潮间带植物碱蓬草,举目望去,如霞似火,蔚为壮
观,人们习惯地称之为红海滩。 粗壮的根系加快着海滩土壤的脱盐过程,掉下的茎叶腐质后肥化了土壤,它是大海
的生态屏障。
彩图提供: 段文科先生摇 中国鸟网 http: / / www. birdnet. cn摇 E鄄mail:dwk9911@ 126. com
生 态 学 报 2011,31(12):3358—3367
Acta Ecologica Sinica
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基金项目:国家重点基础研究发展计划资助项目(2010CB951301);国家自然科学基金资助项目(31070350);黑龙江省自然科学基金资助项目
(C200702)
收稿日期:2010鄄05鄄19; 摇 摇 修订日期:2010鄄08鄄16
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: zijunm@ yahoo. com. cn
春、秋季节树干温度和液流速度对东北 3 树种
树干表面 CO2释放通量的影响
王秀伟, 毛子军*, 孙摇 涛, 吴海军
(东北林业大学,哈尔滨摇 150040)
摘要:为探明温度与液流速度对树干表面 CO2释放通量的影响,采用红外气体分析法(IRGA)原位连续测定白桦、兴安落叶松和
水曲柳树干表面 CO2释放通量,同时测定树干液流速度及树干温度。 3 树种树干 CO2释放通量和液流速度在昼夜变化和季节变
化上有一定规律,春、秋季节树干表面 CO2释放通量昼夜动态均呈明显的单峰型曲线,但是峰值出现的时间有所区别: 6 月份树
干表面 CO2释放通量峰值出现在夜间,温度峰值则在白天;9 月份树干表面 CO2释放通量和液流速度及树干温度在昼夜间的变
化规律总体上呈相同趋势,均为白天升高,晚上降低,呈单峰曲线,峰值基本在中午出现。 3 树种树干表面 CO2释放通量有明显
的季节性规律,即 6 月份的 CO2释放通量明显高于 9 月份。 9 月份和 6 月份白桦、兴安落叶松和水曲柳的日平均树干表面 CO2
释放通量分别为 0. 82,3. 32滋mol·m-2·s-1;0. 74,3. 78滋mol·m-2·s-1和 1. 98,4. 98滋mol·m-2·s-1;6 月份和 9 月份日平均液流速度分
别为 2. 48,10. 02g·cm-2·h-1;4. 78,10. 71g·cm-2·h-1和 2. 69-7. 93g·cm-2·h-1。 树干表面 CO2释放通量与树干温度和液流速度相
关关系显著,6 月份和 9 月份树干表面 CO2释放通量与树干温度均呈正相关;树干表面 CO2释放通量与液流速度间的相关关系 6
月与 9 月份不同,6 月份液流速度与树干表面 CO2释放通量呈负相关,而 9 月份呈正相关。 实验发现,除落叶松外,同 1 株树 24h
周期内水曲柳和白桦液流上升期和下降期液流速度对树干表面 CO2释放通量的影响不一致,可能是由于上、下午之间温度不
同,导致树干内部 CO2溶解度不同,使上下午树干内部 CO2 与表面通量的平衡发生改变,这种改变存在种间差异,表明温度和液
流的共同作用影响树干 CO2 释放通量。 水曲柳月份间树干表面 CO2释放通量的差异受液流速度影响较大,白桦和兴安落叶松
树干表面 CO2释放通量的月份间变化则是液流速度和温度的共同作用的结果。 其结论是:温度是影响树干呼吸速率的关键因
子,但树干呼吸产生的 CO2 向大气的释放也同时受树干液流速度的影响。 温度与液流对春、秋季节 3 树种树干表面 CO2释放通
量的影响有所不同。
关键词:树干表面 CO2通量;液流速度; 树干温度;兴安落叶松;水曲柳;白桦
Effects of temperature and sap flow velocity on CO2 efflux from stems of three
tree species in spring and autumn in Northeast China
WANG Xiuwei, MAO Zijun*, SUN Tao, WU Haijun
Northeast Forestry University, Harbin 150040,China
Abstract: Bettula platyphylla Suck. , Larix gmelinni (Rupl. ) Rupl. and Flaximus mandshurica Rupr. are key tree species
in the secondary forests in Northeast China, which play an important role in the carbon balance of temperate and boreal
forest ecosystems. In temperate climates with four distinct seasons, large differences in temperature and sap flow velocity
between spring and autumn may result in a significant difference in stem respiration. In the current study, we tested the
effects of temperature and sap flow velocity on the CO2 efflux from stems of the birch, larch and ash trees in both June and
September of 2005 2007 by using the Li鄄 7000 infra鄄red CO2 / H2O gas analyzer ( IRGA) in situ. Measurements were
carried out at two locations; one in a 35 year鄄old temperate larch plantation mixed with ash and birch in Laoshan Forest
Experiment Station in Northeast of China (E127毅34忆,N45毅20忆) and the other in the Botanical Garden of Northeast Forestry
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University (E126毅38忆,N45毅43忆) with plenty of planted birch, larch and ash trees ( ca. 20 years old) . Strong diel and
seasonal variations in respiration rates and sap flow velocity were found in all the three species tested. Diel dynamics of CO2
efflux and sap flow velocity showed various unimodal鄄curves depending on the season. The peak of CO2 efflux in June
occurred during the scotophase which is contrary to that of the temperature, whereas both the CO2 efflux peak and the
maximum temperature co鄄occurred at the mid鄄day in September. Stem CO2 efflux was much higher in June than in
September. Daily mean stem CO2 effluxes (September / June) of the birch, larch and ash were 0. 82 / 3. 32, 0. 74 / 3. 78 and
1. 98 / 4. 98 滋mol·m-2·s-1 respectively; daily mean sap flow velocities (September / June) were 2. 48 / 10. 02, 4. 78 / 10. 71
and 2. 69 / 7. 93 g·cm-2·h-1, respectively. Significant correlations were found among stem temperature, sap flow velocity and
stem CO2 efflux for the three tree species. There were significant positive correlations between the temperature and the stem
CO2 efflux for both seasons; negative correlations between stem CO2 efflux and sap flow velocity for June; and positive
correlations in September for all three species. Effects of the sap flow velocity from stems of birch and larch on their CO2
efflux were different between the sap flow upward and downward phases (morning and afternoon). This might be due to
significant temperature differences in the 24 hour鄄cycle that cause the variations in CO2 solubility within the stems, which
further alters the balance between internal CO2 concentration and surface CO2 efflux. Such balance changes varied by tree
species. This might indicate an interactive effect between sap flow velocity and temperature on stem CO2 efflux. The
difference in CO2efflux from stems of ash trees between June and September was mainly influenced by the sap flow velocity,
but as to the birch and ash, the seasonal difference might result from variations of both temperature and sap flow velocity.
Our results showed that temperature is a key factor influencing stem respiration rate; however, the stem respiration (release
of CO2 into the atmosphere) is also affected by the sap flow velocity. The effects of temperature and sap flow velocity on
CO2 efflux from stems of the birch, larch and ash differ between the spring and autumn.
Key Words: CO2 efflux; sap flow velocity; stem temperature; larch; ash; birch
树干和枝的呼吸约占森林生态系统总自养呼吸的 5%—42% [1鄄3]和总初级生产力的 5%—15% [4],是群
落、生态系统碳通量的主要决定因子。 所以树干呼吸研究是当前森林群落碳平衡研究的热点之一。 目前,估
测树干呼吸最普遍的方法是局部通量测定法,假定局部释放通量起源于与测定面积相对应的组织的呼吸,而
且所有局部组织呼吸产生的 CO2都通过树皮释放到大气中[5],并且认为呼吸组织生物化学过程的反应速率与
植物体该部位对应的气室之间的 CO2释放通量相当[6]。 基于这种假设,人们通常使用的测定 CO2释放通量的
方法是在树干(枝)的某一部位(或全部)的表面借助仪器或装置形成一个封闭的气室,测定该气室的 CO2通
量[7鄄10]。 而用测得的该 CO2通量(CO2释放通量)作为树干呼吸作用的表征参数(表观呼吸速率)。 再通过一
定的模型转换成整个树木及林分的呼吸量[11鄄17]。 然而,对基于这种理论而进行的气体交换研究结果进行比
较,发现差别很大,如树冠的呼吸速率可以是树干基部的 19—42 倍[3鄄18],Abis balsamea林分之间的维持呼吸速
率的差别可达 100%—125% [14]。 组织类型内和类型间以及种间呼吸与环境之间缺乏相关性有许多解释,如
温度[19鄄20]、树木的胸径、边材的体积、侧面积、树木的生长状态等。 近年又有报道树干表面 CO2通量与木质部
液流速度有很大关系。
温度被认为是控制呼吸速率的重要环境因子,在控制条件,温度与呼吸作用有很好的相关关系[4鄄7]。 在
细胞水平上,温度对呼吸速率的作用也是肯定的[8]。 一些研究表明,茎干温度与茎干呼吸之间存在着很好的
相关关系[9鄄11],王文杰等在研究兴安落叶松(Larix gmelini (Rupr. ) Rupr. )的树干呼吸时发现温度与呼吸只是
部分地正相关[12]。 然而,在野外条件下,却经常发现温度与呼吸速率的关系不明显。 在一天中相同温度、不
同时间测定的呼吸速率有所不同[13鄄14]。 Negisi在研究赤松(Pinus densiflora)树干呼吸时发现,在高呼吸时期,
树干 CO2释放通量反而降低[15]。 Martin等在研究 Pinus taeda 幼苗的呼吸时,也得出了相似的结果[16]。 这种
现象也发现于其他一些研究中[17鄄18]。
9533摇 12 期 摇 摇 摇 王秀伟摇 等:春、秋季节树干温度和液流速度对东北 3 树种树干表面 CO2释放通量的影响 摇
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最近几年,一些研究发现 CO2释放通量与温度的不相关主要与液流速度有关[16,19]。 Boman 等发现,新西
兰陆均松(Dacrydium cupressinum)树干 CO2释放通量与液流呈负相关[20],Gansert 等也发现,欧洲白桦(Betula
pendula)树干 CO2释放通量与液流速度存在负相关关系[19],推测是由于液流将部分呼吸产生的 CO2带走,从
而降低了树干表面 CO2的释放通量[21]。 然而, 由于目前的研究还很有限,且还存在技术上的困难,所以对于
木质部 CO2浓度、液流速度与 CO2释放通量尚无满意的解释[22]。 温度和液流速度的综合作用是影响树干 CO2
释放通量的主要因子,而且由于温度和液流速度具有不同季节性的变化,也可能导致二者对 CO2释放通量的
影响不同。
东北森林资源面积占全国森林总面积的 28. 1% ,是全国最大的林区[23],同时该区也是温带、寒温带的过
渡地带,属于针阔叶混交林与北方针叶林的过渡区域, 弄清影响该地区森林树干呼吸变化的内外因素以及树
干呼吸导致的生态系统碳变化,是构建森林生态系统碳循环模型所必不可少的环节, 对于准确估测树木和森
林群落碳平衡及北方森林对全球碳平衡的作用具有重要意义。 考虑到该区域春、秋季节温度、树干液流速度
差异较大,可能导致树干呼吸出现差异。 本项研究以 3 种东北重要森林树种(白桦(Betula platyphylla Suk. )、
兴安落叶松(Larix gmelini (Rupr. ) Rupr. )和水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr. )为研究对象,分别在春、秋
季节对树干液流速度、树干温度及树干表面的 CO2释放通量进行原位连续测定,其目的是探明液流速度及温
度对树干表面 CO2释放通量的综合影响,以及在不同季节的差异。 为树木生理学理论研究及准确估测东北地
区森林生态系统的碳平衡提供科学参考。
1摇 研究样地点自然概况
本研究样地分别设于东北林业大学帽儿山林场老山生态定位站和东北林业大学校内植物园。 地理坐标
分别为 E127毅34忆,N45毅20忆和 E126毅38. 036忆, N45毅43. 096忆。 该区域为大陆性季风气候,有典型的四季交替,
冬季长,夏季短。 冬季寒冷干燥,夏季炎热湿润,少风多雨。 降雨主要集中在 7 月份、8 月份。 春季气候干燥、
蒸发较强、降雨少,并且常有大风和干旱现象;秋季温度略高于春季,并且天气变化不如春季显著。 年平均气
温 2郾 8益,年平均相对湿度 70% ,年平均降水量 723. 8mm,年平均蒸发量 1093. 9 mm,年平均日照数 2471. 3h,
无霜期 120—140d。
2摇 材料与方法
2. 1摇 样木选择
选取胸径大小相近、树干通直、生长状态正常、树龄 35a 左右的白桦、兴安落叶松和水曲柳样木。 于 2005
年至 2007 年选择 6 月下旬和 9 月中旬对 3 树种的树干表面 CO2释放通量、液流速度和树干温度进行 24—72 h
的连续测定。 其中,2005 年 9 月于老山生态定位站分别选取立地条件和生长状态基本一致、年龄基本相同的
3 树种各 1 株(由于是 3 树种同步测定,受树种分布限制,3 树种在帽儿山的测定时,其中的 3 株树为单株测
定),2006 年 9 月和 2007 年 6 月分别于东北林业大学校内植物园和老山生态定位站分别选取 3 树种各 2 株,
测定时每次同时测定 3 株树,每种 1 株。
2. 1摇 树干温度测定
在树干胸径位置的向阳面和背阴面分别钻取直径 5mm,深 1cm的孔,采用 Thermo Recorder Tr鄄71U (T&D
Corp.日本)温度自动记录仪对树干胸径位置的南面和北面的树干边材温度进行连续测定,每 10min 记录 1 次
数据。
2. 2摇 树干液流速度测定
根据热扩散原理,采用 TDP插针式植物茎流计(Model TDP鄄30; DynaMax Corp. , Houston, TX, USA)对树
干距离地面 1. 3m处南面和北面边材的液流速度同时进行测量,液流速度用数据采集器(CR10X,Campbell
Scientific, Inc. , Logan, UT, 美国)每 10min记录 1 次平均值,将茎流计用防辐射材料包裹,以避免因温度变
化对液流测定结果产生的干扰。
0633 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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2. 3摇 树干表面 CO2释放通量测定
树干表面的 CO2释放通量用气室法原位测定。 用聚乙烯塑料在树干胸径部位围成 50cm高的气室。 首先
在树干胸径部位上下相距 25cm 处分别用有弹性的橡胶管(直径 2cm)紧紧环绕树干,并用硅酮防水胶密封,
形成气室两端的支撑环,再将事先做好的 50cm 高、宽度略大于树干截面周长的带有上下 2 个通气孔道的无
色聚乙烯塑料薄膜的上下端环住树干并用密封胶布将其紧密固定于橡胶管上,薄膜在侧面的结合处亦用密封
胶布粘牢,再用橡皮泥将橡胶管与树皮结合处密封,形成密封的气室,气室通过套在通气孔道上的胶管与
CO2 / H2O分析仪(Model 7000; Li鄄Cor Inc. , Lincoln, NE, 美国)相连,设定程序对电磁阀进行控制,实现 3 株
样木生理指标的同时连续测定,每组样木测定的周期为 30min,即每株样木测定时间为 10min,在开始测定的
前 4min不记录数据,为气体平衡时间,后 6min每分钟记录 1 次平均值。 用气体流量计(AWM5000 Honeywell
美国)测量进出系统的气体流速。 所有数据用数据采集器(CR10X,Campbell Scientific, Inc. , Logan, UT, 美
国)记录收集(图 1)。
图 1摇 树干表面 CO2 释放通量、树干液流测定和树干温度测定系统示意图
Fig. 1摇 Scheme of the experimental set鄄up for measurement of stem CO2 efflux, sap flow and temperature
树干表面 CO2释放通量(EA)计算:
单位面积的树干表面 CO2释放通量 EA =( fA伊驻[CO2] / S)
式中, fA为通过气室的空气气流速度;S 为气室所包围树干的面积,吟[CO2] 为进出气室空气的 CO2浓
度差。
2. 4摇 统计分析
树干温度与液流速度的回归分析,同一树种不同月份树干表面 CO2释放通量及液流速度的比较均采用单
因子 ANOVA方差分析,协方差分析均在 SPSS 16. 0 软件上进行,绘图采用 Origin 8. 0。
3摇 结果与分析
3. 1摇 树干 CO2释放通量、液流速度及温度的昼夜动态一般特征
总体上,3 树种树干表面 CO2释放通量与液流速度有一定规律性,但是在生长季的不同时期其规律有所
不同。 6 月份树干 CO2释放通量和液流速度在昼夜间的变化规律总体上呈相反趋势,即液流速度白天升高,
晚上降低,在 12:00 时左右达到最高峰,在 20:00 时至翌日 6:00 之间,液流都处于相对稳定的最低点。 而树
干表面 CO2释放通量的变化规律则表现为白天降低,晚上升高的趋势,最高峰出现在22:00—00:00时左右(图
2 )。 9 月份树干表面 CO2释放通量和液流速度及树干温度在昼夜间的变化规律总体上呈相同趋势,树干表面
1633摇 12 期 摇 摇 摇 王秀伟摇 等:春、秋季节树干温度和液流速度对东北 3 树种树干表面 CO2释放通量的影响 摇
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CO2释放通量和液流速度及树干温度均为白天升高,晚上降低,呈单峰曲线,峰值基本在中午出现。 当白天液
流出现瞬时下降的同时,树干表面 CO2释放通量也出现了相应的相对稍微滞后的下降,这种液流和树干表面
CO2释放通量的瞬时减少可能是由于瞬间云层引起的(图 3)。
图 2摇 6 月份白桦、兴安落叶松和水曲柳树干液流速度、温度和树干表面 CO2释放通量昼夜动态
Fig. 2摇 Dynamics of the stem CO2 efflux, sap flow density and stem temperature in 24 hours
3. 2摇 树干温度和液流速度与树干表面 CO2释放通量之间的关系
对树干表面 CO2释放通量与树干温度和液流速度的相关性分析表明,树干温度和液流速度对树干表面
CO2释放通量影响均显著,在 6 月份和 9 月份树干温度与树干表面 CO2释放通量均基本呈正相关。 而液流速
度对 CO2释放通量的影响在 6 月份和 9 月各不相同,6 月份液流速度与 CO2释放通量基本呈负相关,9 月液流
速度与 CO2释放通量则呈正相关(表 1)。
3. 2. 1摇 液流速度对树干表面 CO2释放通量的影响
相关分析表明(表 1),液流速度对树干表面 CO2释放通量影响显著,但是在 24h 周期内,在液流速度上升
期和液流速度下降期,液流速度相同时树干表面 CO2释放通量的相差很大(图 2)。 以液流速度峰值出现时间
与液流速度停止时间为界限,将 1 天中数据划分为 2 个时间段,对同 1 株树上升期和下降期液流速度与树干
表面 CO2释放通量分别进行回归分析(表 2),比较两条回归直线差异性[24鄄25],以确定在上升期和下降期的液
流速度对树干表面 CO2释放通量的影响是否相同。 结果表明:除兴安落叶松 2006 年 2 号样木,兴安落叶松树
干表面 CO2释放通量与上升和下降期间的液流速度回归直线差别均不显著(P>0. 05),说明在液流速度上升
期和下降期液流速度对树干表面 CO2释放通量的影响是一致的。 但是相应的 2 个时间段水曲柳(水曲柳
2006 年 2 号样木除外)和白桦液流速度与其树干表面 CO2释放通量回归直线差别均显著(P<0. 05)。
2633 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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图 3摇 9 月份白桦、兴安落叶松和水曲柳树干液流速度、树干表面 CO2释放通量和树干温度动态
Fig. 3摇 Dynamics of the stem CO2 efflux, sap flow density and stem temperature of larch, birch and ash in 24 hours in September
其中白桦 1,兴安落叶松 1 和水曲柳 1 为 2005 年数据; 其它为 2006 年数据
表 1摇 树干表面 CO2释放通量与树干温度和液流速度的相关分析
Table 1摇 Correlation between stem CO2 efflux and stem temperature and sap flow density
时间 Time 树种 Species 树干温度 Stem temperature 液流速度 Sap flow density
2005鄄09 水曲柳 Ash 0. 96** 0. 72**
兴安落叶松 Larch 0. 89** 0. 53**
白桦 Birch 0. 86** 0. 82**
2006鄄09 水曲柳 1 Ash 1 0. 91** 0. 53**
水曲柳 2 Ash 2 0. 89** 0. 64**
兴安落叶松 1 Larch 1 0. 46** 0. 21*
兴安落叶松 2 Larch 2 -0. 58** -0. 73**
白桦 1 Birch 1 0. 66** 0. 26**
白桦 2 Birch 2 0. 94** 0. 55**
2007鄄06 水曲柳 1 Ash 1 0. 21 -0. 03
水曲柳 2 Ash 2 0. 04 -0. 83**
兴安落叶松 1 Larch 1 -0. 62** -0. 83**
兴安落叶松 2 Larch 2 0. 04 -0. 83**
白桦 1 Birch 1 0. 12 0. 6**
白桦 2 Birch 2 0. 35* -0. 82**
摇 摇 **双侧检验相关性水平 P<0. 01; *双侧检验相关性水平 P<0. 05
3633摇 12 期 摇 摇 摇 王秀伟摇 等:春、秋季节树干温度和液流速度对东北 3 树种树干表面 CO2释放通量的影响 摇
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表 2摇 液流上升和液流下降期间树干 CO2释放通量和液流速度的回归方程
Table 2摇 Fitting of the stem CO2 efflux and sap flow density during sap flow raising and declining
时间
Time
树种
Species
回归方程
linear
regression
equation
R2
最大温差 / 益
Maximum
temperature
difference
上、下午回归方程比较
Comparison
of linear
regression equations
2007鄄06 05:40—11:40 水曲柳 1 Ash 1 y=0. 2239x + 3. 854 0. 68 0. 79 P<0. 001
13:40—20:40 y=-0. 1796x + 5. 6527 0. 85 1. 25
04:10—09:40 水曲柳 2 Ash 2 y=-0. 1013x + 5. 0666 0. 76 1. 04 P=0. 043
10:10—21:00 y=-0. 1581x + 5. 4523 0. 72 1. 12
05:40—11:50 白 桦 1 Birch 1 y=0. 0435x + 1. 541 0. 24 1. 10 P<0. 001
12:20—18:50 y=-0. 1849x + 3. 2693 0. 91 1. 88
06:00—12:00 白 桦 2 Birch 2 y=0. 0357x + 2. 9023 0. 77 3. 02 P=0. 074
12:30—20:30 y=0. 0106x + 3. 3483 0. 76 0. 76
05:30—12:00 落叶松 1 Larch 1 y=-0. 0666x + 4. 4146 0. 83 0. 86 P=0. 214
12:30—17:00 y=-0. 0321x + 3. 5857 0. 45 0. 87
05:20—11:50 落叶松 2 Larch 2 y=-0. 0148x + 2. 8513 0. 47 1. 06 P=0. 615
12:20—19:20 y=-0. 0124x + 2. 8893 0. 73 0. 46
06:00—12:00 水曲柳 Ash y=0. 2399x + 1. 4755 0. 72 5. 90 P<0. 001
2005鄄09 12:10—18:50 y=0. 1192x + 3. 039 0. 83 1. 30
08:40—12:00 白桦 Birch y=-0. 0061x + 1. 2133 0. 05 2. 30 P<0. 001
12:00—19:20 y=0. 0085x + 1. 0249 0. 38 3. 00
06:00—12:00 落叶松 y=0. 0098x + 1. 2527 0. 46 3. 85 P=0. 45
13:10—18:50 y=0. 015x + 1. 5509 0. 83 2. 25
2006鄄09 06:00—12:00 水曲柳 1 Ash 1 y=0. 0295x + 1. 8158 0. 75 5. 25 P<0. 001
12:30—16:30 y=-0. 0345x + 3. 142 0. 43 1. 00
06:00—12:00 水曲柳 2 Ash 2 y=0. 0191x + 1. 6325 0. 63 4. 60 P=0. 705
12:00—16:30 y=0. 0212x + 2. 2076 0. 77 3. 50
06:00—12:00 白 桦 1 Birch 1 y=0. 026x + 0. 514 0. 75 7. 35 P<0. 001
12:00—18:00 y=0. 0011x + 1. 2907 0. 07 2. 70
08:00—12:00 白桦 2 Birch 2 y=0. 0386x + 0. 4304 0. 76 6. 55 P<0. 001
12:00—18:00 y=0. 0086x + 1. 4329 0. 59 2. 45
06:00—10:00 落叶松 1 Larch 1 y=-0. 0084x + 0. 7661 0. 43 2. 35 P=0. 675
12:00—18:00 y=-0. 0085x + 1. 2233 0. 50 5. 70
06:00—10:00 落叶松 2 Larch 2 y=-0. 0036x + 0. 702 0. 22 9. 90 P<0. 001
12:00—18:00 y=-0. 0183x + 0. 9688 0. 58 4. 90
3. 2. 2摇 月份间树干表面 CO2释放通量和液流速度的差异
通过方差分析可见,3 树种 6 月和 9 月树干表面 CO2释放通量、液流速度和树干温度均差异显著。 总体
上,6 月份 CO2释放通量和树干温度高于 9 月份,6 月份液流速度则低于 9 月份。 6 月份水曲柳树干的 CO2释
放通量比 9 月份高 108. 92% ,兴安落叶松 6 月比 9 月高 201. 93% ,白桦 6 月比 9 月高 148. 05% (图 4)。
3 树种 6 月与 9 月树干温度和液流速度差异均显著(图 4),所以采用协方差分析方法,确定影响树干表面
CO2释放通量的关键因子,月份作为固定因素自变量,树干温度和液流速度分别作为协变量。 以树干温度作
为协变量时,是去除树干温度月份间差异对树干表面 CO2释放通量的影响,以液流速度作为协变量时,是去除
液流速度月份间差异对树干表面 CO2释放通量的影响。 经计算,树干温度、液流速度与月份的交互作用均不
显著,满足协方差分析的要求[25]。 结果表明,树干温度作为协变量时,水曲柳树干表面 CO2释放通量月份间
的差异显著(P<0. 001);液流速度作为协自变量时,水曲柳树干表面 CO2释放通量月份间的差异不显著(P =
0. 151),说明水曲柳树干表面 CO2释放通量月份间差异主要由液流速度的差异而引起的。 以树干温度作为协
4633 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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摇 图 4摇 兴安落叶松、水曲柳、白桦 6 月 9 月液流速度、树干表面
CO2释放通量比较
Fig. 4摇 Comparison of the stem CO2 efflux and sap flow density
of birch, larch and ash in June and in September
A: 白桦,B: 兴安落叶松,C: 水曲柳; 图中各列不同字母表示差
异显著(a=0. 05)
自变量,兴安落叶松和白桦树干表面 CO2释放通量月份
间的差异不显著 (兴安落叶松 P = 0. 167;白桦 P =
0郾 363),以液流速度作为协自变量,兴安落叶松和白桦
树干表面 CO2释放通量月份间的差异也不显著(兴安落
叶松 P=0. 168;白桦 P = 0. 056),说明兴安落叶松和白
桦月份间树干表面 CO2释放通量的差异主要是由树干
温度与液流速度共同作用引起的。
4摇 讨论
本研究表明,总体上 3 树种树干 CO2释放通量和液
流速度在昼夜变化和季节变化上有一定规律,但 24h 周
期内树干表面 CO2释放通量和液流速度的动态变化式
样及二者的关系比较复杂,既有同一树种内月份间和个
体间的差异,也有不同树种间的区别。 树干呼吸研究报
道中,树干呼吸日变化既有单峰曲线也有双峰曲
线[12,26鄄30]。 在本研究中,3 个树种的树干表面 CO2释放
通量昼夜动态均呈明显的单峰型曲线,但是峰值出现的
时间有所区别,在 6 月份峰值在夜间出现,温度变化趋
势相反,这与 Marry Anne 等的研究结果一致[6鄄7],其原
因可能是由于白天从呼吸细胞中逸出的大量 CO2并没
有逃逸到大气中,而是扩散到木质部液流中,并被向上运输,而使测定的输出通量小于实际组织呼吸放出的
CO2,夜间树干内部的液流处于静止状态,所以树干呼吸产生的 CO2全部释放到大气中,导致树干表面 CO2释
放通量夜间高于白天[7]。 9 月份树干表面 CO2释放通量峰值在午间出现,与温度变化趋势基本一致,其原因
可能是 9 月份树干昼夜温差较大(表 1),温度对树干呼吸的影响显著,所以树干表面 CO2释放通量与温度变
化的趋势一致,而 6 月份树干温度昼夜温差小,所以树干呼吸随昼夜温度变化不明显,液流是影响树干表面
CO2释放通量的主要因子。
相关分析表明(表 1),液流速度对树干表面 CO2释放通量影响显著,但是在 24h 周期内,在液流速度上升
期和液流速度下降期,液流速度相同时树干表面 CO2释放通量的相差很大,说明上升期和下降期的液流速度
对树干表面 CO2释放通量的影响不同(表 2),其原因可能由于上、下午之间温度不同,导致树干内部 CO2溶解
度不同,进而使上、下午液流中 CO2浓度不同[21]。
本研究中 3 树种树干表面 CO2释放通量有着明显的季节性规律,即 6 月份的 CO2释放通量明显高于 9 月
份。 协方差分析表明这种差别可能主要是由于树干温度和液流速度综合作用的结果。 3 树种树干温度 6 月
高于 9 月,温度升高提高了树干呼吸速率,而 6 月份的液流速度则远低于 9 月份,这使被液流带走的呼吸组织
产生的 CO2的量相对减少,从而在一定程度上也增加了向树干表面的释放。 McGuire 等直接测定北美水青冈
(Fagus grandifolia)、胶皮枫香树(Liquidambar styraciflua)和一球悬铃木(Platanus occidentalis)木质部液流中的
CO2浓度,发现白天呼吸产生的 CO2中有 13%—71%被液流带走,且树干内部 CO2运输与树干液流速度呈正
比[29]。 树木在生长季的不同时期由于其叶片的生长状态不同,蒸腾速率有显著差异,导致液流速度发生变
化。 9 月份液流速度高于 6 月,导致树干内部 CO2运输的变化,即液流速度越快,由液流向上带走的 CO2越多,
因而释放到树干表面的 CO2就相对减少。 由此可见,虽然生长季初期和末期树干温度的变化影响组织呼吸的
大小,进而会影响树干 CO2释放通量,但是液流速度也是影响树干呼吸产生 CO2向外界释放的重要因子。
然而,在考虑水分、温度对树干呼吸影响的同时,对树木的生长状态、生长速率、树冠冠幅等也应该予以考
虑[12]。 已有一些基于以树干表面 CO2释放通量作为树干呼吸的研究结果认为,树干表面 CO2释放通量的季
5633摇 12 期 摇 摇 摇 王秀伟摇 等:春、秋季节树干温度和液流速度对东北 3 树种树干表面 CO2释放通量的影响 摇
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节变化与气温和木质部的生长相关[18,27,31鄄32],有学者证明:树干生长速率和树干氮含量可解释树干呼吸季节
动态的 75% (树干生长速率和树干氮含量分别解释树干呼吸季节动态的 51%和 24% ) [17],树干呼吸的季节
动态也与树木木质部形成层季节性生理活动能力的变化有密切关系。 所以,本研究中 3 种树木树干 CO2释放
通量的季节性变化除了与温度和液流速度有关外,可能也与上述生长方面的因素有关,有待进一步研究。
本研究表明,木材解剖特性可能对树干表面 CO2释放通量有很大影响。 白桦、兴安落叶松和水曲柳分别
为散孔材、无孔材和环孔材,这 3 种树木树干 CO2释放通量差异显著,且液流速度也各有差异。 所以木材解剖
结构对树干呼吸,树干表面 CO2释放通量和液流速度及呼吸产生的 CO2在液流中运输的影响还有待于进一步
的研究。
5摇 结论
温度是影响树干呼吸速率的关键因子,但树干呼吸产生的 CO2向大气的释放也同时受树干液流速度的影
响。 24h周期内白桦、兴安落叶松和水曲柳树干 CO2释放通量与液流速度密切相关,但在液流的上升期和下
降期液流对树干表面 CO2释放通量的影响不同,这主要是由于温度和液流的共同作用的结果。 温度与液流对
春、秋季节 3 树种树干表面 CO2释放通量的影响有所不同,水曲柳春、秋季节树干表面 CO2释放通量的差异受
液流速度的影响较大,而白桦和兴安落叶松是由树干温度和液流速度共同作用的结果。
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7633摇 12 期 摇 摇 摇 王秀伟摇 等:春、秋季节树干温度和液流速度对东北 3 树种树干表面 CO2释放通量的影响 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 12 June,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Effect assessment of the project of grain for green in the karst region in Southwestern China: a case study of Bijie Prefecture
LI Hao, CAI Yunlong,CHEN Ruishan, et al (3255)
………
………………………………………………………………………………
The effect of dispersal on the population dynamics of a host鄄parasite system in fragmented landscape SU Min (3265)………………
The effect of spatial scales on wetland functions evaluation: a case study for coastal wetlands in Yancheng, Jiangshu Province
OU Weixin, YE Lifang, SUN Xiaoxiang,et al (3270)
………
………………………………………………………………………………
Effects of simulated nitrogen deposition on nutrient balance of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) seedlings
FAN Houbao, LIAO Yingchun, LIU Wenfei, et al (3277)
……………………
…………………………………………………………………………
The water conservation study of typical forest ecosystems in the forest transect of eastern China
HE Shuxia, LI Xuyong, MO Fei, et al (3285)
………………………………………
……………………………………………………………………………………
The ecological responses of Pinus tabulaeformis forests in Taiyue Mountains of Shanxi to artificial Harvesting
GUO Donggang,SHANGGUAN Tieliang,BAI Zhongke, et al (3296)
…………………………
………………………………………………………………
The influence of the long鄄term application of organic manure and mineral fertilizer on microbial community in calcareous fluvo鄄
aquic soil ZHANG Huanjun, YU Hongyan, DING Weixin (3308)…………………………………………………………………
Endophytic fungal diversity of five dominant plant species in the dry鄄hot valley of Yuanjiang, Yunnan Province, China
HE Caimei, WEI Daqiao, LI Haiyan, et al (3315)
………………
…………………………………………………………………………………
Seedling recruitment in desert riparian forest following river flooding in the middle reaches of the Tarim River
ZHAO Zhenyong, ZHANG Ke, LU Lei, et al (3322)
………………………
………………………………………………………………………………
Scaling up for transpiration of Pinaceae schrenkiana stands based on 8hm permanent plots in Tianshan Mountains
ZHANG Yutao, LIANG Fengchao, CHANG Shunli, et al (3330)
……………………
…………………………………………………………………
Responses of soil enzyme activities and microbial biomass N to simulated N deposition in Gurbantunggut Desert
ZHOU Xiaobing, ZHANG Yuanming, TAO Ye, et al (3340)
……………………
………………………………………………………………………
Effects of Pb on growth, heavy metals accumulation and chloroplast ultrastructure of Iris lactea var. Chinensis
YUAN Haiyan, GUO Zhi, HUANG Suzhen (3350)
………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of temperature and sap flow velocity on CO2 efflux from stems of three tree species in spring and autumn in Northeast
China WANG Xiuwei, MAO Zijun, SUN Tao, et al (3358)………………………………………………………………………
The soil seed bank of Eupatorium adenophorum along roadsides in the south and middle area of Yunnan, China
TANG Yingyin, SHEN Youxin (3368)
……………………
………………………………………………………………………………………………
Extracting the canopy structure parameters using hemispherical photography method
PENG Huanhua, ZHAO Chuanyan,FENG Zhaodong,et al (3376)
……………………………………………………
…………………………………………………………………
The CCA analysis between grasshopper and plant community in upper reaches of Heihe River
ZHAO Chengzhang, ZHOU Wei, WANG Keming, et al (3384)
…………………………………………
……………………………………………………………………
Community structure characteristics of phytoplankton in argun River Drainage Area in autumn
PANG Ke, YAO Jinxian, WANG Hao, et al (3391)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
Spatial and temporal variation of phytoplankton and impacting factors in Jiulongjiang Estuary of Xiamen, China
WANG Yu, LIN Mao, CHEN Xingqun, et al (3399)
………………………
………………………………………………………………………………
Effect of bank type on fish biodiversity in the middle鄄lower reaches of East Tiaoxi River, China
HUANG Liangliang, LI Jianhua, ZOU Limin, et al (3415)
………………………………………
………………………………………………………………………
Study on dynamic changes of soil and water loss along highway based on RS / GIS: an example of Yujing expressway
CHEN Aixia, LI Min, SU Zhixian, et al (3424)
…………………
……………………………………………………………………………………
The urbanization effects on watershed landscape structure and their ecological risk assessment
HU Hebing,LIU Hongyu,HAO Jingfeng,et al (3432)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
Assessment of ecological risk of coastal economic developing zone in Jinzhou Bay based on landscape pattern
GAO Bin, LI Xiaoyu, LI Zhigang, et al (3441)
………………………
……………………………………………………………………………………
Impacts ofland use and cover changes on ecosystem service value in Zoige Plateau
LI Jinchang, WANG Wenli, HU Guangyin, et al (3451)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………
Effect of chicken manure application on Cu and Zn accumulation in soil and Brassica sinensis L.
ZHANG Yan,LUO Wei,CUI Xiaoyong, et al (3460)
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GIS analysis of structural characteristics of pollution sources in irrigable farmland in Ningxia China
CAO Yanchun,FENG Yongzhong,YANG Yinlu,et al (3468)
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Effects of pre鄄sowing soil moisture and planting patterns on photosynthetic characteristics and yield of summer soybean
LIU Yan, ZHOU Xunbo, CHEN Yuhai, et al (3478)
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In situ study on influences of different fertilization patterns on inorganic nitrogen losses through leaching and runoff: a case of
field in Nansi Lake Basin TAN Deshui, JIANG Lihua, ZHANG Qian, et al (3488)……………………………………………
Effects of AM fungi on leaf photosynthetic physiological parameters and antioxidant enzyme activities under low temperature
LIU Airong, CHEN Shuangchen, LIU Yanying, et al (3497)
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Effects of exogenous cysteine on growth, copper accumulation and antioxidative systems in wheat seedlings under Cu stress
PENG Xiangyong, SONG Min (3504)
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Review and Monograph
The horizon scanning technology and its application prospect in Ecology HU Zimin, LI Jingjing, LI Wei, et al (3512)………………
Scientific Note
The gas exchange characteristics of four shrubs on the northern slope of Kunlun Mountain
ZHU Juntao, LI Xiangyi, ZHANG Ximing, et al (3522)
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Effect of DEM data at different scales on the accuracy of forest Ecological Classification system
TANG Lina, HUANG Jucong, DAI Limin (3531)
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Canopy interception of rainfall by Bamboo plantations growing in the Hill Areas of Southern Jiangsu Province
JIA Yongzheng, HU Haibo, ZHANG Jiayang (3537)
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Effects of exotic species slash pine (Pinus elliottii) litter on the structure and function of the soil microbial community
CHEN Falin, ZHENG Hua, YANG Bosu, et al (3543)
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The carbon emission analysis of Shenzhen Metro XIE Hongyu, WANG Xixiang, YANG Muzhuang, et al (3551)……………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 12 期摇 (2011 年 6 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 12摇 2011
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