树形结构与生物量分配对生境的响应机制研究

Morphology structure and biomass allocation are important indicators to reflect the viability and productivity of trees, the habitat conditions are the key factors. In addition, trees adjust the biomass allocation strategy and morphology structure to adapt to the environmental changes. In order to clarify the characteristics and correlation of tree morphology and biomass allocation, we will target the Bombax ceiba Linnaeus which dominating in dry-hot valley and tropical rain forest area. Constructing the three-dimensional vector structure model to simulate the tree structure and expansion dynamics, using analytic trees to clarify the distribution pattern of biomass, discuss the association mechanism of morphology structure and biomass allocation based on functional-structural plant model. While the morphology and biomass are grasped, the characteristics of the habitat (soil physical and chemical properties, temperature and humidity, photon flux density, climate information) are investigated, coupling trees ages (young, middle-aged and mature ), morphology (DBH, height, stem height under branch, crown diameter, tapering, spatial position of branch and leaf), physiology (photosynthetic rate, radiation intensity, respiration and transpiration) and other factors, used hierarchical Bayesian statistical theory, reveal the response mechanism of tree morphology and biomass to different habitats, and distinct tree age differences. It provides a theoretical support for the systematic study of plant species morphology to biomass, and provides a scientific basis for maintaining regional ecological balance.

形态结构与生物量分配是反映树木生活力及生产力的重要指标，生境条件是影响其时空变化的关键因素，另外，树木也通过调整生物量分配策略及树形结构以适应环境变化。为了明确树形构造及生物量分配的特征与关联性，本项目以干热河谷与热带雨林地区的木棉为研究对象，通过构建三维立体矢量结构模型，模拟树形结构与空间扩展规律；利用解析木，阐明生物量的分配模式；再结合林木结构-功能模型，探讨其树形结构与生物量分配的关联机理。在把握树形与生物量的同时，考察其生境特征（土壤理化性质、温湿度、光量子通量密度、气候信息），耦合树龄（幼龄林、中龄林与成熟林）、树形（胸径、树高、枝下高、冠幅、尖削度及干枝叶的空间位置）、生理（光合速率、辐射强度、呼吸及蒸腾）等因子依据分层贝叶斯统计方法，揭示树形与生物量对不同生境的响应机制，明确不同树龄的差异。为单株植物从树形到生物量的系统研究提供理论支撑，为维护区域生态平衡提供科学依据。

本项目以干热河谷与热带雨林地区的木棉为研究对象，通过构建三维立体矢量结构模型，模拟树形结构与空间扩展规律；利用解析木，阐明生物量的分配模式；再结合林木结构-功能模型，探讨其树形结构与生物量分配的关联机理。在把握树形与生物量的同时，考察其生境特征（土壤理化性质、温湿度、光量子通量密度、气候信息），耦合树龄（幼龄林、中龄林与成熟林）、树形（胸径、树高、枝下高、冠幅、尖削度及干枝叶的空间位置）、生理（光合速率、辐射强度、呼吸及蒸腾）等因子依据分层贝叶斯统计方法，揭示树形与生物量对不同生境的响应机制，明确不同树龄的差异。为单株植物从树形到生物量的系统研究提供理论支撑，为维护区域生态平衡提供科学依据。通过本项目的资助，主要研究内容包括以下几个部分：.1）初步明确了61年来滇西南地区干热河谷与热带雨林地区气候变化，揭示了该区域气候变化的时空规律，辨识了气候变化的历史过程，确定了两地区气候变化的相关驱动因子，为不同生境的广域气候变化研究奠定了基础。.2）初步揭示了元江干热河谷林地内外潜在蒸散发量的变化及其驱动因素，明确了影响干热河谷地区木棉树形结构变化的外部要因及其反馈机制。为干热河谷地区典型植物尤其是木棉，如何适应局部气候变化提供科学的理论依据。.3）构建了不同生境下木棉幼苗光响应特性及最适拟合模型，并探讨了不同生境木棉幼苗生长及光合特性。为探究幼树的生态学特征提供了科学方法，为揭示不同生境下木棉幼苗的光响应特征与生长策略提供了理论支撑及技术推广。.4）探讨了基于树形结构的木棉叶功能性状差异性的研究，明确了木棉树形结构和叶形状对生境要素的响应机制，集中论证了①不同生长阶段木棉叶功能性状是否存在差异，②其叶功能性状之间存在何种联系，③影响叶片主要功能性状的树形因子，为深入认识木棉的生态策略，揭示叶功能形状对生境的响应机制等提供了科学借鉴。.5）分析了不同生境下木棉树形结构特征及其影响因子，并明确了异质生境下不同径级木棉的表型可塑性状况，为探索木棉树形结构对异质生境的适应关系提供科学支撑，还为单株树木生长的模拟提供了理论与方法借鉴。.6）系统梳理了植物表型可塑性对环境因子的响应研究进展，着重阐述了有关植物表型可塑性对气候、地理以及生物等主要环境因子的响应，为植物物种对环境变化的适应策略提供参考，为理解植物的生存策略提供参考依据。