使用葉面積儀進行濕地松林葉面積指數測定的方法

     光合、呼吸和蒸騰作用是綠色植物生存和生長重要的生理過程,這些生理過程的絕大部分要經過葉表面而發生。葉面積指數作為單位面積上綠色植物葉面積的大小是反映生態系統光合、呼吸和蒸騰過程總作用面積的重要指標。葉面積指數可以使用葉面積檢測儀檢測出來，葉面積指數與生態系統蒸散量、總初級生產力、冠層光量的截獲等多個重要的生態學參數都有直接的關系,因此在一些生產力和蒸發散模型中葉面積指數都是一個重要的輸入參數。森林葉面積指數的測量方法有直接收獲測量法和光學儀器測量法等。闊葉樹的單葉葉面積不論直接測量還是利用儀器測量都相對容易,與葉面積指數有關的報道也較多,而針葉樹葉片相對難于直接測量,所以直接測量的方法在早期的葉面積指數研究中應用較多。隨著研究的深入和各種測量儀器的出現,也陸續有利用儀器(冠層分析儀等)進行針葉樹葉面積指數測量的報道。但用儀器測量葉面積指數大部分都有一個前提,就是假定葉片在冠層空間隨機分布,這個條件對于松柏科植物只有在林分密度很大時才有可能成立。而且常綠針葉樹的葉齡不止1年,因葉齡不同,其光合特性和比葉面積等參數也存在一定的差異,可是利用儀器方法不能區分多年生葉和當年生葉。在利用直接測量方法研究松科植物葉面積指數的報道中,大都把每束針葉近似假設成圓柱體,但是其是否為圓柱體尚待研究。
     濕地松(Pinus elliotii)雖然不是我國的本土樹種,但因其適應性強、耐貧瘠、能生產樹脂等特性而在我國普遍引種。濕地松屬于常綠樹種,據筆者觀察葉齡最大可達4a,葉片有兩針一束和三針一束兩種類型。本文擬利用傳統的測量方法,探討把每束濕地松葉看成圓柱體計算葉面積的可靠性,研究濕地松葉長和葉面積之間的關系,比較不同類型葉片的比葉面積差異,并利用樣地調查數據和標準木數據對千煙洲試驗站的濕地松林葉面積指數進行計算,為利用儀器測量結果提供對比資料,同時為闡明人工林生產力特征提供基礎參數。
1 樣地概況
     研究地點為中國科學院千煙洲試驗站的核心試驗區,位于江西省泰和縣灌溪鄉,根據記錄儀顯示東經115b04c13d,北緯26b44c48d。試驗區海拔多在100m左右,相對高度20~50m,屬典型的紅壤丘陵地貌。試驗區年平均氣溫1719e,\0e活動積溫6523e;多年平均降水量1489mm,降水集中在4~6月份,7~8月份高溫少雨,易出現伏秋旱;日照時數1406h,年日照百分率43%,太陽年總輻射量4349MJPm2;無霜期323d,具有典型亞熱帶季風氣候特征;主要土壤類型為紅壤,成土母質多為紅色砂巖、砂礫巖或泥巖,以及河流沖積物。土地利用類型以人工林為主,造林時間為1984年前后。主要樹種有濕地松(Pinus elliotii)、馬尾松(P.massoniana)和杉木(Cunninghamia lanceolata)等。
2 研究方法
     于2003年8月伐濕地松4株,取生長健康的枝條156個,摘取每一枝條的多年生葉和當年生葉分別稱重,取樣測含水率后換算成干重,計算多年生葉和當年生葉所占的百分比,并建立枝條基徑和總葉生物量之間的回歸關系,結合15株雪壓倒木的枝條基徑測量結果計算這些倒木的葉生物量,建立濕地松單木胸徑、樹高和葉生物量之間的函數關系。同時對試驗站的濕地松林進行樣地調查,做兩個20m@20m樣地進行每木檢尺。于2004年8月隨機抽取部分濕地松多年生葉和當年生葉,分別取樣測定含水率,同時取兩針一束多年生葉8束、當年生葉9束和三針一束多年生葉12束、當年生葉11束,每束針葉利用1P100電子天平稱量鮮重并利用鋼卷尺測各葉片長度(l),利用數顯游標卡尺(精度0101mm)測量葉片長的1P4處、1P2處和3P4處的寬度(d)和厚度(h)各3次,取平均值作為該處的寬度和厚度值,計算3處平均值的均值作為該葉片的寬度和厚度值。利用滴定管等精密化學儀器根據排水的原理測量每束葉片的體積,把每束針葉看成圓柱體計算其直徑,與直接測量數據進行對比。2005年3月調查10株樹,每株樹每一輪枝中選擇一個當年生枝調查兩針一束葉和三針一束葉的比例。2005年8月取部分兩針一束和三針一束葉片做徒手切片,用1200dpi分辨率掃描后利用圖像處理軟件測量葉片寬度、厚度、周長、橫切面積等參數,作為確定葉形的佐證。文中所用統計檢驗方法依陶澍編著5應用數理統計方法6。

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