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光合、呼吸和蒸腾作用是绿色植物生存和生长重要的生理过程,这些生理过程的绝大部分要经过叶表面而发生。叶面积指数作为单位面积上绿色植物叶面积的大小是反映生态系统光合、呼吸和蒸腾过程总作用面积的重要指标。叶面积指数可以使用叶面积测定仪检测出来，叶面积指数与生态系统蒸散量、总初级生产力、冠层光量的截获等多个重要的生态学参数都有直接的关系,因此在一些生产力和蒸发散模型中叶面积指数都是一个重要的输入参数。森林叶面积指数的测量方法有直接收获测量法和光学仪器测量法等。阔叶树的单叶叶面积不论直接测量还是利用仪器测量都相对容易,与叶面积指数有关的报道也较多,而针叶树叶片相对难于直接测量,所以直接测量的方法在早期的叶面积指数研究中应用较多。随着研究的深入和各种测量仪器的出现,也陆续有利用仪器(冠层分析仪等)进行针叶树叶面积指数测量的报道。但用仪器测量叶面积指数大部分都有一个前提,就是假定叶片在冠层空间随机分布,这个条件对于松柏科植物只有在林分密度很大时才有可能成立。而且常绿针叶树的叶龄不止1年,因叶龄不同,其光合特性和比叶面积等参数也存在一定的差异,可是利用仪器方法不能区分多年生叶和当年生叶。在利用直接测量方法研究松科植物叶面积指数的报道中,大都把每束针叶近似假设成圆柱体,但是其是否为圆柱体尚待研究。
湿地松(Pinus elliotii)虽然不是我国的本土树种,但因其适应性强、耐贫瘠、能生产树脂等特性而在我国普遍引种。湿地松属于常绿树种,据笔者观察叶龄最大可达4a,叶片有两针一束和三针一束两种类型。本文拟利用传统的测量方法,探讨把每束湿地松叶看成圆柱体计算叶面积的可靠性,研究湿地松叶长和叶面积之间的关系,比较不同类型叶片的比叶面积差异,并利用样地调查数据和标准木数据对千烟洲试验站的湿地松林叶面积指数进行计算,为利用仪器测量结果提供对比资料,同时为阐明人工林生产力特征提供基础参数。
1 样地概况
研究地点为中国科学院千烟洲试验站的核心试验区,位于江西省泰和县灌溪乡,根据记录仪显示东经115b04c13d,北纬26b44c48d。试验区海拔多在100m左右,相对高度20~50m,属典型的红壤丘陵地貌。试验区年平均气温1719e,\0e活动积温6523e;多年平均降水量1489mm,降水集中在4~6月份,7~8月份高温少雨,易出现伏秋旱;日照时数1406h,年日照百分率43%,太阳年总辐射量4349MJPm2;无霜期323d,具有典型亚热带季风气候特征;主要土壤类型为红壤,成土母质多为红色砂岩、砂砾岩或泥岩,以及河流冲积物。土地利用类型以人工林为主,造林时间为1984年前后。主要树种有湿地松(Pinus elliotii)、马尾松(P.massoniana)和杉木(Cunninghamia lanceolata)等。
2 研究方法
于2003年8月伐湿地松4株,取生长健康的枝条156个,摘取每一枝条的多年生叶和当年生叶分别称重,取样测含水率后换算成干重,计算多年生叶和当年生叶所占的百分比,并建立枝条基径和总叶生物量之间的回归关系,结合15株雪压倒木的枝条基径测量结果计算这些倒木的叶生物量,建立湿地松单木胸径、树高和叶生物量之间的函数关系。同时对试验站的湿地松林进行样地调查,做两个20m@20m样地进行每木检尺。于2004年8月随机抽取部分湿地松多年生叶和当年生叶,分别取样测定含水率,同时取两针一束多年生叶8束、当年生叶9束和三针一束多年生叶12束、当年生叶11束,每束针叶利用1P100电子天平称量鲜重并利用钢卷尺测各叶片长度(l),利用数显游标卡尺(精度0101mm)测量叶片长的1P4处、1P2处和3P4处的宽度(d)和厚度(h)各3次,取平均值作为该处的宽度和厚度值,计算3处平均值的均值作为该叶片的宽度和厚度值。利用滴定管等精密化学仪器根据排水的原理测量每束叶片的体积,把每束针叶看成圆柱体计算其直径,与直接测量数据进行对比。2005年3月调查10株树,每株树每一轮枝中选择一个当年生枝调查两针一束叶和三针一束叶的比例。2005年8月取部分两针一束和三针一束叶片做徒手切片,用1200dpi分辨率扫描后利用图像处理软件测量叶片宽度、厚度、周长、横切面积等参数,作为确定叶形的佐证。文中所用统计检验方法依陶澍编著5应用数理统计方法6。 |
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