海棠年内径向生长节律研究
树木年内径向生长规律(intra-annualradialgrowth)可以为树木生长对气候变化响应研究提供高分辨率基础数据。以海棠为研究对象,采用微树芯技术通过室内制作石蜡切片的方法观察海棠形成层和木质部细胞在生长季期间的活动过程,运用Gompertz函数模拟海棠径向生长的过程,探讨分析洛阳地区针叶树海棠树木年内径向生长节律,并结合气象数据,分析温度、降水量与年内径向生长的关系。
年内径向生长节律[1](intra-annualradialgrowth)是树木生长特性研究的主要内容,是一年内树木生长发育过程中受环境因子和自身生物学特性共同作用形成的规律。树干径向木质部生长的起止时间以及木质部细胞分化的持续时间决定了树木的年内生长状况,是理解树木生长复杂年动态的关键[2]。因此,通过研究树木径向生长动态监测等工作,不仅可以了解树木生长的动态变化,揭示树木的生长活动规律,还可以为微树芯研究提供理论基础[3]。
微树芯技术研究前景广泛。郭霞丽等[4]研究明确了微树芯技术可以监测形成层细胞的动态变化,并且可以研究树木的初级生长和次级生长动态变化过程。S.Rossi等[5]认为通过微树芯技术对树木茎干采样,对树木的伤害小,样芯质量高。因此该技术近年来得到大多数国内外学者的认可[4]。国内利用该技术监测树木形成层以及木质部的发育过程的研究尚处于起步阶段[6]。现阶段微树芯技术被认为是监测树木径向生长动态比较可靠、有效的方法[7]。
目前关于树木年内径向生长的研究还存在着以下不足:1)研究区域不够广泛。大多国外研究集中在高山林线区域[8],在国内中部地区采取此方法研究树木径向生长节律的研究还相对较少,主要在北方干旱半干旱地区利用径向生长测量仪的方法研究过树木径向生长监测[9]。2)使用方法较为落后,误差较大。目前国内学者采用树木径向生长测量仪(dendrometer)连续性监测树木的径向生长的动态变化,并模拟其季节生长量[10-12]。然而,树木径向生长测量仪直接测量的数据有一定的限制性,生长季初期的水分影响会覆盖径向生长信息,例如在生长季初期或生长季期间突然大规模降水,木质部细胞会吸水膨胀,茎干会明显增粗,干旱缺水时期细胞收缩,茎干增量会出现负值,不能准确直观的获取树木生长过程的重要生理时期节点,如形成层活动启动及停止时间,木质部细胞生长速率出现的准确时期等[10,13-14]。3)以往研究都趋向于树木连续多年、多树种径向生长监测[15-16],而忽视了年内径向生长的动态变化与气候因子内在关系。准确探究树木生长节律对气候变化的响应机制,需要在不同地区开展不同类似专题研究进行比较[10]。针叶树被认为是适于进行树轮气候学分析的树种[17]。相对来说,利用微树芯技术对暖温带地区针叶树进行年内径向生长动态变化监测的研究在国内较少,在整个生长季进行各阶段细胞动态变化的研究涉及更为缺乏,因此在温带地区开展针叶树种形成层活动规律及木质部细胞分化的研究显得尤为必要。
本研究拟以暖温带常绿针叶树海棠(Cedrusdeodara)为研究对象[18],采用微型生长锥进行周期性取样,后期对海棠样芯进行石蜡切片制作[19],获取形成层和木质部细胞活动的起止时间及生长速率等生长指标数据,利用Compertz生长模型,进行年内细胞增量曲线拟合[20],研究海棠年内径向生长的变化规律,并进一步结合海棠生长年内气象数据,探讨气候因子对树木年内径向生长的影响。
