不同降雨强度下庐山日本柳杉林冠层穿透雨延滞效应

为了探究不同降雨特征下穿透雨过程,依托庐山森林生态系统国家定位观测站,通过观测2017年雨季(4—9月)日本柳杉林内外实时降雨过程定点观测数据,并选取部分典型场次降雨(中雨、大雨和暴雨),分析不同降雨强度下柳杉林冠层时滞效应。结果表明:在2017年雨季,庐山地区降雨呈现出小降雨量(≤5 mm)、短降雨历时(≤2 h)和低降雨强度(≤2 mm/h)的特征。从林外降雨开始至林内出现降雨的起始延滞期内,起始延滞时间(y)随着林外降雨强度(x)的增大而迅速减小,两者之间呈现幂函数关系(y=0.656x^(-0.822),R^(2)=0.8234)。起始延滞时间与林外降雨量之间关系不明显。冠层滞留效应为正滞留效应时,平均降雨强度相对于冠层滞留效应为负滞留效应时更小,且在降雨初期以及降雨末期(≤2 h以及>8 h)时,滞留效应多发生正滞留效应;而在降雨达到峰值时(即降雨中期)滞留效应才会明显出现负滞留效应。在降雨过程中,林冠层对降雨的有效延滞作用主要发生在降雨起始和结束2个阶段,而在中间期冠层拦蓄作用几乎消失,出现林内降雨强度要大于林外降雨强度的情况。在进行水土流失、山洪、泥石流和滑坡等地质灾害预报时,应重点关注降雨中间期。

毛竹扩张对日本柳杉林土壤氮矿化速率温度敏感性的影响

【目的】亚热带毛竹扩张对相邻森林造成极大影响,然而毛竹扩张如何影响针叶林土壤氮矿化速率及其稳定敏感性鲜有报道。【方法】在江西马头山国家级自然保护区选择毛竹向日本柳杉林扩张的典型样带,采用野外原位培养和室内恒温培养相结合的方法,探讨毛竹扩张对日本柳杉林土壤氮矿化速率及其温度敏感性的影响。【结果】毛竹向日本柳杉林扩张显著降低土壤氨化速率(P<0.01)和净氮矿化速率(P<0.05),但增加土壤硝化速率(P<0.01)。相关分析的结果显示,土壤氨化速率与降低的土壤有机碳(SOC)含量呈显著正相关关系,而与增加的铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量呈显著负相关关系;土壤硝化速率与降低的土壤含水量(SWC)呈显著正相关关系。毛竹扩张过程中增加土壤N素的来源,削弱植物生长对NH_(4)^(+)-N需求的压力,这可能毛竹扩张降低土壤氨化速率的主要原因。降低的土壤含水量有利于异氧微生物对NO_(3)^(-)-N的固持作用,这可能是毛竹扩张增加土壤硝化速率的主要原因。土壤氮矿化速率的温度敏感性Q10值介于0.80~3.34。毛竹扩张增加土壤氨化速率(P<0.01)和净氮矿化速率(P<0.05)的Q10值,但降低土壤硝化速率的Q10值(P<0.01)。【结论】毛竹具有偏好吸收NH_(4)^(+)-N的特性,随着大气温度的不断升高,NH_(4)^(+)-N可获得性的逐步增加可能是气候变暖背景下毛竹实现种群扩张的重要机制之一。

庐山日本柳杉水分利用效率对气候变化的响应

【目的】分析气候变化背景下庐山日本柳杉水分利用效率(WUE)的变化特征以及WUE与主要气候因子之间的关系,为科学评估庐山日本柳杉的碳水耦合关系提供理论支持。【方法】本研究采用树木年轮稳定碳同位素方法计算日本柳杉WUE,并选择平均气温(T)、降水量(W)、平均风速(Ws)、太阳辐射(Rs)、干旱指数(SPEI、SPI、WI)等气候变化相关指标,分析气候变化背景下庐山日本柳杉水分利用效率及其对气候变化的响应。【结果】(1)1969-2018年,庐山日本柳杉树轮δ_(13)C值序列呈现下降趋势,变化区间为-23.09‰~-25.67‰,年平均-24.55‰;庐山日本柳杉WUE的年际值呈现上升趋势,变化区间为91.06~118.89μmol/mol,年平均102.37μmol/mol;(2)相关性分析表明:庐山日本柳杉WUE与上一年的7月、9-11月和当年的2-6月、9-11月的气温呈显著正相关系,与上年7-12月以及当年的1-12月风速均呈极显著负相关关系;而庐山日本柳杉WUE与各月太阳辐射、降水、SPEI、WI以及SPI未产生显著关系;(3)多元回归模型分析表明:庐山日本柳杉WUE主要与Ws_(1)(当年1月风速)、T_(3)(当年3月均温)、T_(9)(当年9月均温)、T_(-9)(上年9月均温)、Ws_(12)(当年12月风速)相关。【结论】T和Ws是影响庐山日本柳杉WUE变化的主要气候因子。W、Rs以及干旱指数(SPI、SPEI以及WI)对庐山日本柳杉WUE的变化未产生显著影响。

鄂西南日本柳杉人工林单木生长规律与模型研究

为分析鄂西南日本柳杉(Cryptomeria japonica)人工林的生长过程,以石板岭林场39年生日本柳杉人工林为研究对象,选取12株标准木进行树干解析,采用Logistic、Richards、Schumacher等6种经验生长模型拟合了生长过程。结果表明:日本柳杉在鄂西南适应性强,39年生日本柳杉胸径、树高、材积总生长量分别为23.2 cm、18.9 m、0.383 9 m3;其速生期在第6—第24年,树高、胸径平均生长量峰值均在第24年;胸高形数0.55~6.32,呈反“J”形,第12年后胸高形数趋于稳定;胸径、树高、材积的最佳生长方程均为理查德方程;材积连年生长量始终高于平均生长量,林分未达到数量成熟。

不同胸径日本柳杉树干液流及其蒸腾耗水差异

利用热扩散式探针法对庐山自然保护区内不同胸径大小的日本柳杉在2016年7月树干液流情况进行连续监测,并同期监测样地区域的气象因子(降雨、气温、湿度、太阳辐射等),揭示不同胸径日本柳杉的液流变化规律和蒸腾耗水特征以及对主要气象因子改变的响应情况。结果表明:液流呈现明显昼夜变化规律,其日变化呈多峰曲线型,平均每日峰的次数晴天约3.5次,雾天3次;在典型晴天,液流每日平均起始时间为6:45,总持续时间15 h,首次峰值出现时间约为11:45,峰值总持续时间4.25 h,雾天,液流每日平均起始时间为7:30,总持续时间11.5 h,首次峰值出现时间约为10:45,峰值总持续时间4.5 h,且液流峰值出现时间、下降时间、结束时间、最大峰值出现时间雾天均要早于晴天;不同胸径树干液流的日变化规律有差异,总体来看,随着树干胸径的增加,液流日波动次数增加,各样树的液流首次到达峰值和峰值结束的时间分布不同,液流最大峰值随着胸径的增加而增大;晴天液流日均值与胸径的大小存在良好线性正相关关系,而雾天的线性相关拟合一般,太阳辐射和大气水汽压亏缺(VPD)是树干液流的主要影响因素,树干液流对太阳辐射和VPD均以幂函数形式呈正相关关系,液流变化对于太阳辐射变化存在45～135 min的时滞效应,但是其峰值持续时间比太阳辐射峰值持续时间少1 h;在典型晴天,胸径越大树木日总蒸腾量越大,蒸腾量与胸径以幂函数的形式呈现正相关关系,在雾天,蒸腾量与胸径之间的正相关性不如晴天。

不同岩性土体的日本柳杉幼树生物量研究

【目的】通过对日本柳杉(Cryptomeria japonica)的生长与土体关系的研究,为其合理布局提供理论依据。【方法】对6种不同岩性土体下生长的5年生日本柳杉采用全株挖掘法,并用烘干恒重法分别测定其各部样品干物质量,并用统计学方法求得各部生物量。【结果】在所供试的不同土体上,日本柳杉平均单株生物量大小为:灰质白云岩>变质砂岩>煤系砂页岩>石英砂岩>紫色砂岩>第四纪粘土,而其平均单株的各器官生物量大小为:树干>树叶>树枝>根系。另外采用相对生长模型W=aDb和W=a(D2H)b进行拟合相关系数均较高。【结论】日本柳杉在灰质白云岩上生长最好,在石英砂岩、煤系砂页岩、紫色砂岩、变质砂岩上居中,而第四纪粘土生长较差。另外可利用以上相对生长模型估测在这些土壤上生长的日本柳杉的生物量。

庐山日本柳杉林下穿透雨时空分布特征

林冠是降水到达地面前的第一个作用层,其对降水的再分配作用,导致穿透雨的数量和空间分布具有很大的变异性,这既阻碍了对其的精确评估,也常常被认为是水文模型中蒸发量化的不确定来源之一。在庐山自然保护区日本柳杉(Cryptomeria japonica)人工林内设置了面积30 m×30 m的样地,机械布置了37个截面面积为314.15 cm2穿透雨收集器,于2017年生长季(4—9月)共监测21次降雨事件下穿透雨量。分析林冠下穿透雨率及其时空分布特征和影响因素。日本柳杉林下穿透雨率变化范围为2%—222%,平均穿透雨率为80%,穿透雨率随着林外次降雨量的增加而逐渐增大,降雨量达到28 mm时穿透雨率趋于最大值,之后变化规律复杂未见稳定,二者之间最优拟合关系为二次多项式;与叶面积指数呈显著负相关,叶面积指数小于4.5时对穿透雨率的影响显著。不同叶面积指数下,穿透雨率达到最大时的林外降雨量不同。穿透雨率的空间变异系数的变化范围为15%—114%,随林外降雨量的增加而减小,并在林外次降雨量大于20 mm以后,逐渐趋于稳定,二者之间以对数函数关系式拟合。观测点位的时间变异系数随着叶面积指数的增加而增大。叶面积指数小于5,降雨量小于20 mm时,降雨量是影响穿透雨空间变异性的关键因素。

日本柳杉合理经营密度的研究

通过对鄂西南日本柳杉人工林调查,用数理统计原理,选择6种方程建立冠幅面积与胸径间的相关数学模型,求得最佳数学模型为:Cw=0.657492+0.439685D,由此得到冠幅面积预测方程及不同胸径的理论密度,最后,依所测定的树冠重叠系数(K=1.26)求得林分最大密度,并计算了经营密度0.6～0.8的日本柳杉人工林林分密度,以便于生产上对日本柳杉人工林林分密度进行管理.

日本柳杉高频真空干燥及防止开裂的研究(英文)

通过对日本人工林木材柳杉髓心方材进行系列高频真空干燥试验 ,掌握柳杉髓心方材的干燥特性及相应的高频真空干燥条件。结果表明 :高频真空干燥前在常压下进行合理的蒸汽和过热蒸汽预处理 ,柳杉髓心方材可有效地提高干燥质量 。

日本柳杉木构件内嵌钢填板销连接横纹承载性能

【目的】研究日本柳杉木构件内嵌钢填板销连接在横纹荷载作用下的破坏机制和承载性能,为木结构梁、柱构件金属件连接时梁端销连接设计提供依据。【方法】在梁端部开槽钻孔后将单个钢销连接到内嵌钢填板,分别对日本柳杉锯材梁和胶合木梁进行横纹荷载作用下的弯曲剪切加载试验,按照日本通行数据分析方法确定销连接短期承载力标准值,并与5个不同国家标准规定的屈服荷载计算值进行比较。【结果】加载初期,荷载-位移曲线呈线性关系,构件处于线弹性阶段,随着位移增加曲线呈非线性,构件进入弹塑性阶段,当位移增加到一定数值,梁端出现初始脆性开裂,荷载瞬间急速减小,随后荷载又随位移增加再次上升,加载至极限状态时,梁构件产生劈裂破坏丧失承载力;最终的破坏形态为梁构件沿销孔水平剪切面开裂、销连接屈服模式Ⅲ型;通过足尺试验得到断面尺寸120 mm×240 mm锯材梁和胶合木梁的钢填板单个销连接短期承载力标准值取决于屈服荷载,分别为8.6和13.7 kN,初始开裂对应的荷载平均值分别为15.0和21.1 kN,屈服荷载平均值分别为14.50和15.00 kN,最大荷载平均值分别为27.0和30.8 kN。【结论】胶合木梁钢填板销连接的最大荷载和屈服荷载平均值均大于锯材梁,且变异系数明显小于锯材梁,含水率低而变异小,从而导致试验获得胶合木梁销连接的短期承载力标准值明显高于锯材梁,当销连接作为中小断面梁柱构件的主要连接方式时,宜选用强度等级确定、质量合格的胶合木作为木构件,比锯材具有更高的连接承载力。梁端销连接节点承载力与单个销连接承载力和销数量具有良好的相关性,可作为梁柱节点梁端销连接设计依据。销连接部位发生销屈服后木材开裂,初始开裂取决于木材抗剪强度、横纹抗拉强度和销所在的梁高部位以及销孔到梁端的距离,发生初始开裂后钢销仍能起到支撑作用,连接节点延性较好;锯材梁和胶合木梁短期承载力标准值与标准中规定的屈服荷载公式计算值吻合度较好。各国标准中关于脆性破坏计算公式均能较好预测销连接木材的脆性破坏,与试验值比较,日本标准对于劈裂破坏的计算值最为接近,欧洲和加拿大标准的计算结果更趋于保守,我国现行标准在销连接设计中尚未考虑木材的脆性破坏,今后应进一步研究完善销连接计算公式和参数,更好地保证木构件连接安全可靠度。

不同基质对日本赤松和日本柳杉播种出苗与幼苗生长的影响

试验旨在探讨不同基质对日本赤松和日本柳杉播种出苗与幼苗生长的影响。结果表明,日本赤松和日本柳杉在草炭、蛭石和珍珠岩3种混合基质即M1和M4处理出苗时间较早;草炭和蛭石2种混合基质即M3和M6处理的出苗较晚;草炭和珍珠岩2种混合基质即M2和M5处理的出苗介于二者之间。日本赤松各处理的出苗时间集中在26~30 d,最终出苗率处理M1,M2,M4,M5与处理M3,M6间差异显著;M1处理出苗率最高,为98.9%。日本柳杉各处理出苗时间集中在12~14 d,M1和M4处理基质与其他4种处理基质(M2,M3,M5和M6)间差异显著;日本柳杉在M4处理基质出苗率最好,为94.7%;M1处理基质次之,出苗率为92.5%。综合出苗率、成苗率和生长状况可知,日本赤松在M1基质和日本柳杉在M4基质的育苗效果优于其他基质。

低温胁迫下不同基因型日本柳杉抗寒性评价

本研究以13个日本柳杉[Cryptomeria japonica (L.f.) D.Don]种质为材料,分别将其置于0、-5、-10、-15℃进行低温胁迫处理,以常温(25℃)为对照,测定其在不同处理下的叶片相对电导率及丙二醛、可溶性糖和脯氨酸含量,并利用隶属函数法对其抗寒性进行综合评价。结果表明,随着胁迫温度的降低,不同日本柳杉叶片相对电导率表现为逐渐升高,丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量均呈先上升后下降趋势。通过隶属函数法综合评价可得,13个日本柳杉抗寒性由强到弱依次为:L11> L6> L4> L9> L2> L1> L10> L7> L13>L8> L3> L5> L12。

庐山日本柳杉径向生长对气候响应的边际效应

【目的】深入认知树轮−气候要素之间的关系,揭示树木径向生长的主要限制性因素的相对贡献率及边际效应,以提升树轮在树轮生态学、树轮气候学研究中的应用价值。【方法】基于庐山地区日本柳杉树轮宽度资料和庐山气象站气象资料,采用树轮气候学方法研制树轮宽度年表,基于相关分析方法初步识别树木径向生长的主要限制性因素,进而利用增强回归树分析方法揭示了庐山日本柳杉径向生长的主要影响因素相对贡献及边际效应。【结果】正向影响庐山日本柳杉径向生长的因素按重要程度从大到小依次为当年1−3月平均最低气温(20.66%)、上年2−11月相对湿度(15.4%)、当年2−3月平均水汽压(9.47%),负向影响庐山日本柳杉径向生长的因素按重要程度从大到小依次为上年11月日照时数(20.81%)、上年5月最大日降水量(20.54%)、当年7月平均气温(13.11%);树轮−气候之间的关系在阈值范围之内具有较好的线性关系,阈值范围外则不具有线性关系。【结论】庐山日本柳杉径向生长受多种气候要素的综合影响,任一要素的影响均不是简单的线性关系,均存在明显的阈值效应。在分析树木径向生长对气候要素响应及进行树轮气候重建时,对边际效应问题应予以重视,以增强树轮−气候间关系的可信度及气候重建的可靠性。

日本柳杉在不同岩性土体上的生长情况研究

[目的]进一步研究日本柳杉的生长与土体的关系,为其合理布局提供依据。[方法]选择贵州黔中地区石英砂岩、煤系砂页岩、紫色砂岩、第四纪粘土、灰质白云岩及变质砂岩栽种日本柳杉,观察其在不同岩性土体上的生长情况。[结果]日本柳杉的保存率在石英砂岩和煤系砂页岩上较高,在第四纪粘土上最低。不同岩性土体对日本柳杉的树高生长有一定的影响,随着年限的增加,影响越来越小。不同岩性土体对地径生长在生长早期存在显著差异(P<0.05),随着年限的增加,差异逐渐减小。不同岩性土体对日本柳杉的胸径生长没有产生显著差异。[结论]不同岩性土体上栽种的日本柳杉反映出不同的适应性和生长效应。

水分胁迫对日本柳杉种子萌芽的影响

本文采用配置不同浓度的 PEG(聚乙二醇 )溶液来模拟土壤自然水势 ,对日本柳杉种子萌芽实验进行人工水分胁迫处理。结果表明 :随着水势的下降 ,其发芽率在轻度水分胁迫下有所上升 ,然后降低 ,随 PEG浓度上升到 15 %时 ,发芽率、发芽速度、发芽指数、活力指数、芽长等都出现不同程度的降低。而当 PEG浓度上升到 2 5 %时 ,则上述指标均受到强烈抑制。结果表明 ,日本柳杉在轻度干旱胁迫时 ,具有一定的耐旱性。

鄂西南山区日本柳杉林下黄连种植技术规范

根据鄂西南山区的自然环境条件,从林地选择与整地、黄连育苗与移栽、栽后管理、采收和加工、包装贮藏与运输等方面,制定了一套较系统的日本柳杉林下黄连种植技术规范。该规范适用于鄂西南山区日本柳杉林下黄连种植,亦可供其他地区参考借鉴。

日本柳杉无性系嫁接技术研究初报

采用正交设计、随机区组设计和成对比较法3种方法研究日本柳杉不同接穗长度、不同切口长度、不同嫁接人员、不同接穗长度和不同切口长度以及砧木去顶稍嫁接与不去顶稍对嫁接成活率的影响,同时研究接穗存放时间与方法对嫁接成活率的影响。结果表明拉皮接法成活率最高达85%以上。砧木不断稍有利于提高成活率。接穗浸泡在清水中可延长嫁接时间,但接穗的存放时间越长,成活率越低。

庐山日本柳杉早材与晚材年轮宽度对气候变化的响应

【目的】研究庐山日本柳杉早材、晚材宽度与温度、降水量的相关关系,以揭示日本柳杉早材、晚材径向生长对气候的响应规律,了解这一区域气候变化对森林生态系统的影响,并为未来气候变化条件下日本柳杉的保护和造林区域选择提供依据。【方法】以庐山自然保护区的人工林针叶树种日本柳杉为研究对象,采用树木年轮学的方法对日本柳杉进行了树芯样品取样和处理,并建立早材、晚材标准年表,将树木标准年表与庐山地区的气候要素进行相关性分析。【结果】(1)早材年表各项统计特征均优于晚材年表,相比于晚材的径向生长,早材径向生长对月均温变化更加敏感。(2)该地区年均温度、年降水呈现显著增加的趋势,除了8月份以外,各个月份均温呈上升的趋势。(3)日本柳杉径向生长主要受温度影响,日本柳杉早材生长过程中气温的滞后效应尤为明显,夏季(7月)高温不仅阻碍当年早材年轮宽度的生长,还会影响到下一个生长季早材的形成。生长季时期(4-7月)降水量的增加有利于早材、晚材年轮的形成。【结论】不同季节温度、降水量变化影响早材、晚材年轮形成与生长。在未来气候变暖的背景下,庐山地区日本柳杉林可能出现生长下降的现象。

人工林日本柳杉和杉木小径材干缩性的研究

对人工林日本柳杉和杉木小径材的弦向、径向和体积全干干缩率、气干干缩率及差异干缩等进行了测试。结果表明,人工林日本柳杉和杉木小径材弦向干缩率明显大于径向干缩率,杉木木材的差异干缩大于日本柳杉木材的差异干缩。在干燥过程中,杉木木材要比日本柳杉木材易发生翘曲变形和开裂。人工林日本柳杉和杉木两种木材在含水率较高的阶段内,弦、径向干缩系数均较小,而在含水率较低的阶段内,弦、径向干缩系数均较大。

利用RCR-RAPD法和同功酶分析法日本柳杉无性系的识别方法研究

以日本福岛县林业试验场日本柳杉种子园的 ２４个无性系为材料，利用 ＰＣＲ—ＲＡＰＤ法和同功酶分析法对日本柳杉无性系的识别方法进行了比较研究。结果显示：同功酶法和由７个标记构成的ＲＡＰＤ分析法不能完全识别２４个无性系，用１７个和２７个标记构成的ＲＡＰＤ分析法识别这２４个无性系是可能的；同功酶标记是一种基因型标记，具有稳定性高的特点，适合于分析遗传构造的相似程度，特别适合于群体遗传分析，但是，由于能获得清晰话带的同功酶种类有限，在用于个体识别上比较困难；ＲＡＰＤ标记是一种显性标记，稳定性较差，但只要反应体系和条件稳定，利用ＲＡＰＤ标记正确进行无性系识别是完全可能的。