长白落叶松比叶重的空间和季节变化及模型构建

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yang123jun123hui
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比叶重(LMA)是反映植物叶片形态特征的重要生理指标之一,被广泛应用于估计叶面积指数和模拟树冠光合作用,也是诸多生态系统过程模型的重要参数,准确预测树冠比叶重的动态变化对提高模型精度有重要意义。本研究位于黑龙江省尚志市帽儿山林场,以17年人工长白山落叶松为研究对象,在帽儿山林场3号试验站根据林分密度(2000~3000株/hm2),分别设立5块20m×30m标准地,并在标准地外根据平均胸径选择标准木,分别采集树冠不同发育时期和不同冠层深度的针叶样品,使用精密天平及扫描仪对叶片比叶重及叶干物质含量(LDMC)进行测量,分析比叶重生长规律,采用双因素方差分析法分析针叶比叶重在树冠内不同冠层深度及针叶不同发育时期的差异,并运用标准化主轴估计法检验生长阶段和冠层高度对其相关关系是否存在显著影响,进一步建立基于不同因子的比叶重预估模型。结果表明:(1)长白落叶松比叶重在树冠的变化范围为30~130 g·m-2。在树冠垂直方向上,比叶重随相对着枝深度的增加而降低,叶片发育初期,树冠顶部到底部的比叶重平均为38.7g·m-2,叶片发育末期比叶重大于发育初期,约为1.7倍。在不同的叶片发育时期,LMA表现出异速生长趋势,在叶片扩展阶段增加,然后趋于稳定。在树冠底部,整个生长期的值平均为44.1g·m-2,树冠顶部大于树冠底部,约为1.8倍。(2)长白落叶松冠层比叶重和叶干物质含量的相关关系在不同冠层深度和叶片发育期存在显著差异。在不同冠层深度,比叶重和叶干物质含量存在显著正相关,且不同冠层深度的斜率均存在显著差异,且比叶重随叶干物质含量的变异速率顺序为下层>中层>上层。不同的生长时期,比叶重与叶干物质含量也存在显著的正相关,且不同生长时间的斜率也均存在显著差异。不同季节的斜率变化呈下凹曲线。(3)分别以相对着枝深度、叶干物质含量和年积日为单一变量预测比叶重时,模型的调整后决定系数低于0.6。再参数化后模型基于相对着枝深度和年积日建立,模型拟合结果的校正后决定系数、均方根误差和赤池信息指数分别为0.79、7.21g·m-2和561,模型检验结果的平均误差和平均误差绝对值分别为0.21g·m2和5.32g·m-2。研究表明:长白落叶松比叶重在树冠不同深度表现为随着相对着枝深度的增加而减小,季节变化接近单分子式曲线。比叶重的垂直差异随着叶片展叶而趋于明显,直至完全展叶,比叶重的季节差异从树顶到树底逐渐减弱。最佳比叶重预估模型基于叶干物质含量和年积日建立,模型拟合结果和检验结果良好,该模型可以很好地模拟整个生长季节比叶重的动态变化,为阐明树冠发育机制提供基础,为建立生态过程模型奠定基础。
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