基于δ13C的东北次生林建群种幼苗更新的光环境适应机理

东北次生林是东北平原和城市群的生态屏障及重要的水源涵养基地，对维系区域资源环境和经济可持续发展具有重要作用。天然更新差是实现该区森林恢复及可持续经营的主要障碍，而光照被认为是次生林天然更新的主要控制因子，但其内在影响机理研究还很缺乏。本项目拟选择东北典型次生林生态系统为研究对象，通过遮荫网室模拟、郁闭林分及不同大小林窗等光照控制试验，分析测定不同光环境下建群种幼苗的δ13C值、相关生理生态学指标（碳氮比、碳磷比、非结构性碳含量等）及幼苗生长、存活特性。旨在从资源利用（光、水、养分）的角度，探讨不同光资源条件下各物种幼苗的水分、养分利用及碳供应状况，结合植物生长、存活的定量分析，揭示该区建群种对不同光环境的适应机理及生存策略。该项目研究结果将有助于认识该区植物更新的光影响机理，对指导次生林生态恢复和可持续经营提供理论依据。

天然更新差是实现该区森林恢复及可持续经营的主要障碍，而光照被认为是次生林天然更新的主要控制因子，但其内在影响机理研究还很缺乏。选择东北典型次生林生态系统为研究对象，通过遮阴网室模拟、郁闭林分及不同大小林窗等光照控制试验，测定了不同光环境下建群种（分常绿和落叶）幼苗的δ13C值、相关生理生态学指标（比叶面积、氮含量等）及幼苗生长、存活特性。旨在从资源利用（光、水、养分）的角度，探讨不同光资源条件下各树种幼苗的水分、养分利用及碳供应状况，结合植物生长、存活的定量分析，揭示了该区建群种对不同光环境的适应机理及生存策略。该研究结果将有助于认识该区植物更新的光影响机理，对指导次生林生态恢复和可持续经营提供理论依据。.1、不同树种（红松、云杉和三大硬阔胡桃楸、水曲柳和黄比叶面积存在明显的差异，随着光照强度降低，所有树种比叶面积呈现增加的趋势；不同树种比叶面积随光照强度的变化幅度明显不同，且变化最显著的光照区域也有所不同。研究证实所有树种在低光条件下通过增加叶面积，提高叶片光捕获能力；但各树种对光照强度变化的不同响应则表明树种之间不同的光适应机制，这对森林生态系统树种的共生具有重要意义。.2、所有树种叶片δ13C低光显著降低，而比叶面积显著升高；叶氮含量对光照的响应在常绿和落叶树种之间有明显差异。比叶面积与δ13C的关系在常绿和落叶树种之间一致，均为显著负相关；而叶氮含量与δ13C的关系在常绿和落叶树种之间亦有明显不同。研究证实所有树种在低光下提高光捕获能力，而水分利用效率降低；常绿和落叶树种可通过不同的氮利用策略来适应光环境的变化，这与常绿和落叶树种在遮阴环境下的存活有直接关系。在光照低到一定程度时，植物将由于体内碳供应不足而死亡。常绿和落叶树种的最适光环境不同，常绿树种对低光耐受性高于落叶树种。.3、针叶树种红松和落叶松叶片δ13C随着冠层高度（垂直光环境）的升高而增加，而落叶阔叶树种蒙古栎没有变化。常绿针叶树红松树干和枝条δ13C随着采样高度而升高，但是在落叶树种没有变化，除了落叶松枝条δ13C有显著升高。只有常绿针叶树红松叶片δ13C与树干和枝条δ13C显著正相关。研究证实不同树种呈不同的碳分配机制。常绿针叶树种来说，低冠层高度叶片能够供应充足的碳从而满足相应高度树干及枝条生长的需要，而落叶植物冠层下部枝干生长所需的碳部分来自于冠层上部叶片。