Моделирование динамики нетто-продуктивности хвойных в пределах циркумполярного кольца и средней тайги

• Автор: Бенькова, Анна Викторовна
• Шифр специальности: 03.00.28
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 226 с. : ил.

Введение.

Глава 1. Математическое моделирование как метод изучения первичной

продукции лесных экосистем .

1.1. Продукционный процесс как объект моделирования .

1.2. Общие принципы моделирования продукционного

процесса .

1.3 Фотосинтез

1.3.1. Факторы внешней среды, регулирующие фотосинтез

1.3.2. Влияние устьиц

1.3.3. Скорость роста

1.3.4. Возраст и структура листьев

1.4 Обзор математических моделей продукционного процесса
1.5. Моделирование роста дерева
1.6. Итог анализа моделей первичной продукции растений
Глава 2. Методы исследования радиального роста деревьев.
Характеристика природных условий мест исследования
2.1. Радиальный рост стволовой древесины и первичная продукция
2.2. Дендрохронологические методы анализа радиального роста деревьев
2.2.1. Стандартизация как метод устранения возрастного тренда
2.2.2. Обобщенные древеснокольцевые хронологии
2.2.3. Функции отклика
2.3. Сопоставление модельных и экспериментальных данных по коэффициенту линейной корреляции . .
2.4. Описание мест обитания
2.5. Особенности роста исследованных видов хвойных в местах
произрастания
2.5.1. Рост лиственницы в Циркумполярном кольце Сибири . .
2.5.2. Рост сосны обыкновенной, пихты сибирской и ели сибирской в Средней тайге
2.6. Объекты исследования
2.7. Измерение радиального прироста ширины годичных колец
Глава 3. Экологофизиологическая имитационная модель роста дерева в
зависимости от климатических условий . .
3.1. Базовая структура модели . .
3.2. Блок фотосинтеза
3.2.1. Представление кроны в моделях большого листа
3.2.2. Модель фотосинтеза . .
3.3 Микроклиматический блок
3.3.1. Оценка ежедневной падающей солнечной радиации . .
3.3.2 Расчет относительной влажности воздуха и дефицита влажности
воздуха
3.3.3. Транспирация
3.4. Водный баланс в почве
3.5. Дыхание
3.6. Параметры и константы модели
3.6.1. Зависимость параметров модели от температуры листа
3.6.2. Определение численных значений коэффициентов и
параметров модели
Глава 4. Анализ радиального роста хвойных в разных
климатических и локальных экологических условиях
4.1. Влияние погодных факторов на рост лиственницы в пределах Циркумполярного кольца
4.1.1. Радиальный прирост лиственницы и законсервированные осадки
4.1.2. Функции отклика индексов прироста лиственницы на воздействие климатических факторов .
4.2. Влияние погодных факторов на рост хвойных в Средней тайге
п. Зотино Средняя тайга .
4.2.1. Влияние факторов температуры и осадков на радиальный прирост сосны обыкновенной .
4.2.2. Влияние факторов температуры и осадков на радиальный прирост ели сибирской и пихты сибирской .
4.2.3. Родовая специфичность функций отклика индексов
прироста сосны, пихты и ели на внешние факторы .ЛОЗ
4.2.4. Реакция на погодные изменения радиального прироста деревьев пихты и ели в связи с разным положением
деревьев в древостое
4.3. Климатический сигнал в древеснокольцевых хронологиях
4.4. Влияние увлажненности мест произрастания
4.5. Заключение к Главе 4 5 Глава 5. Примеры использования экологофизиологической модели
для анализа роста хвойных
5.1. Тестирование модели по зависимости скорости ассимиляции и устьичной проводимости от температуры .
5.2. Расчет сезонной динамики фотосинтеза хвойных .
5.3. Сезонная скорость ассимиляции сосны обыкновенной
Зотино за и гг. .
5.4. Световая и темновая реакции как внутренние лимитирующие факторы скорости ассимиляции .
5.5. Анализ влияния внешних факторов на фотосинтез сосны обыкновенной Зотино .
5.5.1. Водный баланс почвы .
5.5.2. Корреляционная связь между скоростью ассимиляции СОг сосны и внешними факторами .
5.6. Погодичная изменчивость скорости ассимиляции СОг .
5.6.1. Учет дыхания при моделировании продуктивности лиственницы и сосны .
5.6.2. Динамика продуктивности лиственницы и сосны в оптимальные и неблагоприятные периоды времени .
5.6.3. Причины ослабления корреляционной связи продуктивности
с радиальным приростом .
5.7. Продуктивность пихты сибирской и ели сибирской .
5.7.1. Подбор параметров модели .
5.7.2.Динамика продуктивности ели и пихты в пределах полного и оптимального периодов времени .
5.7.3. Причины ослабления связи продуктивности с радиальным приростом для ели и пихты .
5.8. Заключение к Главе 5 .
Основные результаты и выводы .
Заключение .
Список литературы


Плохая аэрация затрудняет поглощение воды корнями, вызывая подсыхание листьев, что приводит к уменьшению фотосинтеза эффект экологической засухи i, , . Неблагоприятные почвенные условия ведут к снижению интенсивности фотосинтеза и продуктивности древостоя. Лесная энциклопедия, . Недостаточность микроэлементов, так же, как и дисбаланс питательных веществ, часто уменьшают фотосинтез. Поллютанты и болезни также ведут к снижению интенсивности фотосинтеза и продуктивности древостоя i, , Грин и др. Сопротивление, оказываемое устьицами поглощению СОг листьями, часто является главным ограничивающим фактором. По мере развития водного стресса, вызываемого засухой, фотосинтез сначала понижается вследствие закрывания устьиц, а прямое ингибирующее действие на фотосинтетический аппарат не проявляется, пока обезвоживание не станет гораздо более сильным. Сопротивление устьиц является видоспецифичным i, . Связь между ростом и фотосинтезом сложна. Скорость роста растений обычно зависит от притока продуктов фотосинтеза. Однако не следует думать, что повышение фотосинтеза автоматически приведет к усилению роста , i, . Часто предполагают, что растения с высокой интенсивностью фотосинтеза на единицу листовой поверхности будут вырабатывать больше сухого вещества и расти быстрее, чем растения с низкой интенсивностью фотосинтеза. Это не всегда верно. Например, Ледиг и Перри , цит. Крамер, Козловский, на семьях сосны ладанной обнаружили, что, хотя быстрорастущие семьи имели наивысшую интенсивность фотосинтеза, корреляция между поглощением С и ростом была слабоотрицательной. Картер цит. Крамер, Козловский, ссылается на ряд других исследователей, которые обнаружили слабую корреляцию или ее отсутствие между поглощением СОг на единицу листовой поверхности и ростом. По предположению Вента , цит. Крамер, Козловский, , при определенных условиях скорость роста может непосредственно влиять на интенсивность фотосинтеза, изменяя скорость передвижения ассимилятов из клеток листа. Действительно, у ряда видов древесных и травянистых растений даже при оптимальных условиях интенсивность фотосинтеза обычно оказывается гораздо ниже максимально возможной, и это происходит за счет того, что потребность в продуктах фотосинтеза меньше максимальной. Интенсивность фотосинтеза экспериментально регулировали, изменяя отношение между потреблением и оттоком углеводов. Частичная дефолиация сосны замечательной сопровождалась заметным повышением фотосинтеза оставшихся листьев даже при насыщающей интенсивности света. Интенсивность фотосинтеза увеличивалась также при удалении части корневой системы. Этот прием стимулирует образование новых корней, что повышает потребность в продуктах фотосинтеза Уоринг и др. Крамер, Козловский, . Результаты этих и других экспериментов показывают, что между ростом и фотосинтезом существуют сложные взаимодействия. Поглощение СОг листьями начинается по достижению ими окончательного размера. В начале роста, когда фотосинтез очень слабый, а дыхание усиленное, листья только выделяют СО2. С ростом листа интенсивность фотосинтеза увеличивается и становится максимальной у листьев, достигших конечного размера, затем несколько снижается и резко уменьшается в период пожелтения листьев. Индекс листовой поверхности I суммарная площадь листвы, спроектированная на единицу земной поверхности, которая является безразмерной величиной. Индекс листовой поверхности является важной характеристикой леса. Такие процессы как фотосинтез, транспирация, эвапотранспирация и продуктивность связаны с I. Индекс листовой поверхности меняется в зависимости от структуры листвы и от места произрастания древостоя , , . Подход к моделированию роста растения через модельное описание основных физиологических процессов представлен в монографии Торнли . Кратко остановимся на обзоре моделей продукционного процесса растений. Началом математического моделирования продукционного процесса растительного покрова считается г. Монси и Саэке i i, . На первых этапах моделирование проводилось на простых объектах листе, сеянцах, посевах сельскохозяйственных культур.