干旱导致树木死亡事件在全球范围内不断增加, 近年国内外对干旱诱导树木死亡的机制研究有很多报道, 然而引起这种死亡的确切机制还未完全明确, 这增加了准确预测森林在未来气候变化下存活几率的不确定性。该文从死亡点预测、干旱致死生理机制等角度, 综合分析了极端干旱事件诱发树木死亡的相关研究进展, 明确了树木死亡是多个生理过程综合作用的结果。另外, 以往通过视觉症状判断的死亡可能发生在树木死亡一段时间之后, 导致错过最佳复水时期, 使死亡无法避免。通过分析木质部栓塞程度、径向液流、细胞膜渗透率、形成层活性等生理变量在树木死亡过程的主要特征及发生的可能顺序, 提出形成层活性丧失使树木发生不可逆转的死亡。因此, 在探讨树木死亡机制时, 量化形成层活性丧失率, 对准确判断树木死亡时间至关重要, 是值得研究的领域。该文对树木干旱致死研究领域提出的相应问题和研究方向, 可为准确判断树木死亡事件并制定高效、适宜的应对未来气候变化的方案提供参考思路。

凋落物是森林土壤有机质的重要来源, 凋落物分解在全球碳循环过程中至关重要。武夷山具有较大的地势起伏, 沿海拔梯度形成了各种各样的植被类型和生态系统。研究不同海拔杉木凋落叶和细根的分解规律和驱动因素的差异, 可为研究区生态系统保护和管理提供一定的科学理论依据。鉴于此, 该研究选择了武夷山的不同海拔山地杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林作为气候变化研究平台, 采用分解袋法开展了为期3.5年的杉木凋落叶和细根凋落物分解实验。主要结果: (1)同一海拔凋落叶的分解速率高于细根, 且海拔升高会降低凋落叶和细根的分解速率, 增大凋落叶与细根分解速率的差异。(2)海拔的升高会降低凋落叶和细根碳、氮、磷的释放速率, 对凋落物中木质素的分解也具有抑制作用。(3)不同海拔高度的温度差异驱动细根的分解和养分变化, 而不同海拔高度上土壤养分和微生物的变化主要作用于凋落叶。该研究探讨了温度、土壤以及微生物如何作用于凋落叶和细根的分解, 加深了对同一树种的地上和地下凋落物分解及其对气候变化响应差异的认识。

中国西南山区是重要的生物多样性热点地区, 复杂的地形地貌促进了种群的隔离分化, 形成了丰富的物种。魔芋属(Amorphophallus)植物是原产中国南方地区和中南半岛的重要经济作物, 物种和种群呈间断分布。魔芋属物种自然种群的种群动态历史和遗传分化机制有待深入研究。该研究以中国境内的滇魔芋(A. yunnanensis)自然种群为对象, 通过5个叶绿体DNA片段对16个种群进行了谱系地理学研究, 并分析了其遗传分化格局的形成机制。遗传变异分析表明, 滇魔芋各种群的遗传多样性较低(核苷酸多样性: 0.000 07-0.001 82), 且种群之间存在高水平的遗传分化(平均遗传分化指数为0.363)。系统发育分析结果显示, 滇魔芋呈显著的东西分化格局, 东部支系主要由贵州高原及邻近的湘西、桂北的种群组成, 而西部支系则由云南高原的种群组成。此外, 在东部支系发现了近期的种群扩张以及与西部种群的基因交流现象。基于滇魔芋的种群动态历史和显著的地理隔离模式, 推测山地与河流导致的隔离生境和冰期气候波动可能对滇魔芋的种群遗传分化具有重要作用。

为了探究幼龄楸树(Catalpa bungei)主干、枝条、叶、粗根、细根、整株、地上部分和地下部分各组分生物量分配规律并建立相应的异速生长模型, 在3个相邻省份4个取样点的3-8年幼龄期楸树人工林中, 选取41株胸径(D)范围为3.2-24.8 cm的样木, 采用全称质量法测量楸树各组分生物量并分析其分配规律。分别以D、树高(H)及其复合形式D²H为预测变量, 利用简单幂函数的形式, 构建楸树主干、枝条、叶、粗根、细根、整株、地上部分和地下部分的生物量模型并验证其准确性。幼龄期楸树各组分生物量存在明显异速生长关系。地上部分生物量平均占比为80.54%, 其中主干生物量平均占比为49.29%, 远高于地下部分, 而细根生物量仅占整株的0.29%。在D ≤ 10 cm时, 随D增大, 枝条生物量占比逐渐增大, 而粗根生物量占比减小, 导致地上和地下生物量差距增大; 10 cm < D < 25 cm时, 各组分生物量占比变化放缓。在构建的各组分生物量模型中, 3个预测变量预测精度排序为D > D²H > H, 以D为单一预测变量拟合的主干、枝条、叶、粗根、整株、地上部分和地下部分异速生长模型精度较高, 以D²H为预测变量拟合的细根异速生长模型精度较高; 以不同径级楸树进行抽样, 验证模型准确性的结果显示, 各组分最优预测变量所构建的异速生长模型估测准确度高。幼龄期楸树各组分生物量平均占比顺序为: 主干>枝条>粗根>叶>细根; 随着楸树D增大, 地上部分生物量分配比例呈上升趋势。综合评估异速生长模型的拟合效果可知, D是预测楸树除细根外其他各组分生物量的最可靠变量, D²H是估算细根生物量的可靠变量。利用构建的异速生长模型可预测幼龄楸树的生长规律, 为选育优良楸树无性系提供重要参考。