目的: 研究盐胁迫下拟蕈状芽孢杆菌(JYZ-SD5)和裂褶菌(Be)互作对水杉生长和耐盐性的影响, 以探究其作用机制, 为利用有益微生物提高木本植物耐盐性以及盐碱地生物修复利用提供参考依据。方法: 盐胁迫下采用盆栽试验探讨拟蕈状芽孢杆菌JYZ-SD5和裂褶菌Be对水杉相关生理代谢指标和耐盐性的影响。结果: 1) 与对照相比, 各接菌处理均提高了水杉的生物量和根系生长参数, 其中双接种JYZ-SD5+Be效果优于单接种, 双接种处理的水杉幼苗株高和地径分别提高65.47%和63.46%, 根长、根表面积、根体积、总根尖数和分枝数分别显著提高1.05、1.51、2.2、1.88和2.31倍(P<0.05)。2)在盐胁迫下, 与未接种对照相比, 各接菌处理均有效缓解了盐胁迫对水杉叶片的损害, 盐害症状减轻; 单接种JYZ-SD5分别显著提高了水杉可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸12.4%、62.58%和38.99%(P<0.05), 单接种Be以及双接种处理分别显著提高水杉脯氨酸122%和35.64%(P<0.05)。3)盐胁迫下, 与未接种对照相比, 各接菌处理均有效降低水杉H2O2含量、O2·-产生速率、丙二醛含量和电解质渗漏, 其中单接种JYZ-SD5分别显著降低26.58%、9%、15.85%和18.76%(P<0.05), 单接种Be分别降低8.91%、7.77%、8.54%和22.09%, 双接种JYZ-SD5+Be分别显著降低15.58%、26.38%、53.66%和30.39%(P<0.05);同时各接菌处理均显著降低了水杉的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性。4)盐胁迫下, 与未接种对照相比, 各接菌处理提高了水杉茎和叶中的K+含量, 降低了Na+含量, 从而降低了Na+/K+比, 尤以单接种Be效果最好, 分别显著降低水杉茎和叶Na+/K+比23.84%和26.58%(P<0.05)。结论: 根际促生细菌JYZ-SD5与外生菌根真菌Be可促进水杉生长, 并可通过提高水杉植株水分吸收、渗透调节物质积累、维持细胞膜稳定性、降低膜脂质过氧化水平、活性氧积累及抗氧化酶活以及降低Na+/K+比来缓解盐胁迫对水杉的损伤, 提高水杉对盐胁迫的耐受性。
目的: 利用全国森林资源清查固定样地连续监测数据,通过机器学习算法构建基于多因子的森林生长模型,提高森林生长和固碳量的模拟精度,预测东北三省乔木林未来碳汇潜力,探索乔木林碳汇的潜在分布,为准确定位我国东北森林在增汇减排中的作用以及科学制定国家“碳中和”行动路径和目标管理提供科学指导。方法: 利用1999—2018年4次全国森林资源连续清查固定样地监测数据,结合区域气候、土壤、林分和地形因子,采用随机森林模型构建区域主要优势树种(组)的生长-消耗模型,运用未来气候情景与未来乔木林面积扩增情景,预测东北三省2015—2060年间乔木林生物质碳储量变化与碳汇潜力。结果: 东北三省乔木林生物质碳储量2060年可达3 393.15 TgC,比2015年增加1 895.23 TgC,2015—2060年间年碳汇量为42.12 TgC ·a-1,其中天然林是主体。辽宁省、吉林省和黑龙江省乔木林生物质碳储量分别由2015年的139.19、463.58和895.15 TgC增至2060年的328.95、915.83和2 148.37 TgC,乔木林平均生物质碳密度分别由2015年的32.71、59.75和45.11 MgC ·hm-2增至2060年的75.20、109.32和85.24 MgC ·hm-2。2015—2060年间辽宁省、吉林省和黑龙江省乔木林生物质年碳汇量分别为4.22、10.05和27.85 TgC ·a-1。结论: 本研究构建的随机森林模型表现效果较好,能够用于东北三省未来乔木林碳储量预测。2015—2060年东北三省乔木林生物质碳储量将增加1 895.23 TgC,未来仍具有较大碳汇潜力。黑龙江省的碳汇潜力最大,年碳汇量达27.85 TgC ·a-1,是未来重要的碳增汇区域;辽宁省的碳汇潜力较弱,年碳汇量仅为4.22 TgC ·a-1。加强中、幼龄林经营管理,适度更新成、过熟林,有助于提升东北三省乔木林碳汇功能,发挥我国东北森林在增汇减排以及实现区域“碳中和”目标中的作用。
目的: 了解山东长岛猛禽的群落结构, 揭示凤头蜂鹰的种群动态、秋季迁徙时序、迁徙路线和中途停歇地, 促进该物种的保护和管理。方法: 于1987—2019年秋季, 在山东省长岛县大黑山岛的固定网场开展环志, 获得猛禽数量的监测数据。于2019年10月对2只凤头蜂鹰佩戴了卫星跟踪器, 系统采集其秋季迁徙信息。使用SPSS 22.0分析猛禽的群落结构和凤头蜂鹰的种群动态趋势。使用ArcView GIS 3.3和Google Earth对卫星跟踪数据进行分析。结果: 1987—2019年在长岛共环志猛禽29种78 039只, 群落中鹰形目、鸮形目和隼形目的数量分别占60.74%、38.59%和0.66%, 其中红角鸮、松雀鹰和雀鹰为绝对优势种, 分别占总数的32.54%、29.48%和23.19%。凤头蜂鹰在群落中的优势度指数在33年间整体呈上升趋势, 年均增幅为4.1%。其秋季迁徙途经长岛的时间主要为9—10月中旬, 迁徙高峰期为9月19日—10月2日。卫星跟踪显示, 1只雌性成鸟和1只雄性亚成鸟秋季迁徙离开长岛后, 均向西南方向跨越中国, 分别于11月18日和12月7日到达马来西亚和越南越冬。成鸟的平均及最大瞬时飞行速度分别为44.6±17.5和88.7 km·h-1, 均高于亚成鸟的40.4±18.4和81.7 km·h-1。结论: 凤头蜂鹰在群落中的优势度处于增长状态, 其秋季迁徙可能采用差别迁徙策略, 雌性成鸟比雄性亚成鸟中途停歇时间短, 迁徙进程较快, 迁徙路线更长, 到达越冬地更早, 越冬地纬度更低。这种时空隔离机制可以减少凤头蜂鹰在中途停歇地或越冬地对资源的种内竞争。对比日本种群的迁徙路线可以推测凤头蜂鹰不同地理种群可能采用链状迁徙策略, 即高纬度越冬种群迁往高纬度进行繁殖, 意味着其繁殖地质量可能随纬度呈梯度变化。
目的: 分析不同林龄杉木林土壤中的磷素形态变化特征, 探讨林龄与不同分类水平解磷菌种类及相对丰度的联系, 为人工林土壤磷素的有效利用和可持续经营提供参考。方法: 在福建南平选取5个林龄(4、15、24、43、100年)杉木人工林, 用改进Hedley磷素分级法测定0~20 cm土壤中不同分级磷素含量, 并采用高通量测序技术对PCR扩增的phoD 基因进行测定, 得到不同分类水平上解磷菌的相对丰度。结果: 在同一林龄杉木林中, 总体上不同分级磷素含量大小依次是Residual-P>NaOH-P>NaHCO3-P>H2O-P>HCl-P。土壤中H2O-IP含量随林龄增加而显著升高(P < 0.05), NaHCO3-IP含量随林龄增加先升后降, 在43年时最大。随林龄增加, 土壤NaOH-P含量波动明显, 表现为24年>100年>43年>4年>15年。有机磷总量整体呈上升趋势, 随林龄变化表现为100年>24年>43年>15年>4年。随林龄增加, 杉木人工林土壤中活性磷含量逐渐升高, 杉木幼龄林、中龄林、近熟林的土壤磷素活性表现为稳定态磷>中等活性磷>活性磷, 过熟林的磷素活性表现为稳定态磷>活性磷>中等活性磷。杉木林土壤的解磷菌丰富度随林龄增加总体表现为43年>100年>24年>15年>4年, 解磷菌种群多样性总体表现为43年>100年>15年>24年>4年。OTU韦恩图和PCoA分析表明, 15年和24年土壤中解磷菌结构和多样性相近, 43年杉木林土壤包含的解磷菌类群最丰富, 且独特性最明显。4年杉木林解磷菌类群数目最少。在门分类水平上, 土壤中变形菌门含量最高, 其次是异常球菌-栖热菌门和放线菌门; 在属分类水平上, 优势类群主要有慢生根瘤菌属、Pseudolabrys、假单胞菌属、异常球菌属等; 冗余分析表明, 土壤NaHCO3-IP与厚壁菌门相对含量呈显著正相关, NaOH-IP与放线菌门、芽单胞菌门等呈显著负相关; HCl-OP与酸杆菌门呈显著负相关, H2O-OP、NaHCO3-IP与慢生根瘤菌属呈显著负相关。结论: 随林龄增加, 杉木人工林土壤中不同形态的磷素含量变化明显, 土壤活性磷含量不断提高, 近熟林和过熟林土壤的潜在供磷能力高于幼龄林和中林龄; 土壤理化性质的改变影响了土壤微生物活性, 解磷菌的丰富度和多样性增加可能在一定程度上提高了杉木人工林土壤磷素的有效性。
目的: 探究短日照与灌溉处理对华北落叶松苗木生物量和碳分配以及夏季造林成活率的影响, 为完善苗木质量调控理论和技术提供参考。方法: 采用双因素试验设计, 设置自然光照(ND)和10 h短日照(SD)2种光照处理, 在7月初将苗木从温室移至户外大棚下进行为期3周的处理, 即3种灌溉处理(育苗基质含水量分别降至饱和含水量的40%、60%、80%后再次灌溉至饱和), 然后于7月23日进行夏季造林, 调查苗木出圃时的形态与生理特征, 以及造林2年后苗木田间成活率。结果: 自然光照下苗木的顶芽形成率为26%, 短日照处理下可达66%, 短日照处理显著促进了华北落叶松苗木的顶芽形成率; 短日照处理略促进根系淀粉的贮藏(P=0.068);40%灌溉处理显著促进苗木生物量向根系分配(P<0.001)。自然光照下, 夏季造林当年生长季末成活率达82%, 短日照处理下为92%。这表明10 h短日照处理提高了苗木顶芽形成率与根系淀粉浓度, 提高了其抗机械破坏能力。综合来看, 短日照处理结合40%或60%灌溉处理在造林第2年底保存率最高(达60%以上)。结论: 夏季7月初, 采用3周10 h短日照处理结合饱和含水量40%~60%, 灌溉处理有助于提高华北落叶松夏季造林成活率与造林第2年保存率。苗木茎根和根系碳贮藏库的增加是夏季造林苗木质量得以提高的生理基础。
目的: 综合分析山楂分布与环境要素间的相互关系, 以期为山楂资源的科学保护及利用提供参考。方法: 利用192个地理分布点和从Worldclim网站下载的20个1970—2000年的环境因子数据, 使用MaxEnt模型预测山楂在2020年的潜在适生区, 并划分适生等级, 同时分析影响山楂分布的关键环境因子。结果: MaxEnt模型预测结果准确性极好, 测试数据集和训练数据集AUC值均在0.9以上; 最热季降水量(贡献率28.6%)、温度季节变化标准差(27.2%)、最干季均温(13%)、最热月最高温(11.8%)、年降水量(10%)、海拔(7.7%)、平均日较差均值(1.2%)、降水量季节变异系数(0.4%)和等温性(0.2%)是影响山楂分布的关键环境因子。山楂在我国适生总面积达到了2 487 002 km2, 主要分布在华北、东北、华东地区, 排名前10的省份合计占到总适生面积的82.38%。山东、河北、辽宁、河南及山西五省高适生区面积最大, 合计有481 519 km2, 占山楂全部高适生区面积的82.56%, 临近的江苏、陕西、北京、天津、黑龙江、吉林和内蒙古有较大发展潜力。结论: 山楂适生区高度集中, 适生等级从环渤海向内地省份逐渐降低, 其中山东、河北、辽宁、河南及山西是适合山楂栽培种植的核心区域。
目的: 研究杜仲良种嫩枝扦插不定根发育的解剖结构特征,探讨内源激素、氧化酶、营养物质的动态变化规律及作用,为进一步研究杜仲扦插不定根发育机制及调控技术提供参考。方法: 以‘华仲6号’杜仲当年生半木质化嫩枝为研究对象,通过石蜡切片技术对插穗生根部位进行解剖观察;利用高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS/MS)测定生根部位IAA、GA3、ABA及ZR的含量;利用比色法测定IAAO、POD、PPO的活性;采用蒽酮法、考马斯亮蓝法和凯氏定氮法主要测定营养物质中可溶性糖、可溶性蛋白和全氮含量。结果: 1) 杜仲不定根是由形成层外的薄壁细胞诱导分化形成,属于皮部诱导生根型。其生根过程可划分为诱导期(扦插0~12天)、启动期(扦插12~22天)、表达期(扦插22~32天)和伸长期(扦插32~53天)。在表达期可观察到插穗基部有幼小白色不定根突破皮层。2)经杜仲专用生根剂处理的插穗每根平均生根数量可达25.6根,比对照多约20根;平均根长为8.41 cm,约为对照组2倍;生根率为85.3%,提高60%。3)在杜仲扦插生根过程中IAA起到关键作用。POD和PPO活性先升后降,IAAO活性先降后升,营养物质在生根前积累,生根后含量降低。结论: 杜仲不定根发生属于皮部诱导生根类型。在不定根形成关键时期,IAA含量升高是诱导根原基的关键,同时,IAAO活性降低,POD、PPO活性升高,营养物质快速积累,均与生根关系密切。
目的: 探究干旱胁迫下接种不同外生菌根真菌对马尾松幼苗根系生长、形态、根系分泌物及根际土壤酶活性的影响,为阐明不同外生菌根菌促生抗逆的策略提供参考。方法: 采用棚内盆栽试验,分析正常浇水和干旱胁迫条件下,接种橙黄硬皮马勃(Sc)、琥珀乳牛肝菌(Sp)和未接菌(CK)马尾松幼苗的地上和地下生长、根系分泌物及根际土壤酶活性差异。结果: 1) 干旱胁迫抑制马尾松生长和根系活力,但接种Sc和Sp均能促进马尾松幼苗生长、生物量积累和根系活力,改善根系形态,以接种Sc效果更佳。2) 在根系分泌物中共检测出酸类、酮类、萜类、酯类、醇类和醛类6大类有机物质,共28种化合物。分泌物组成和相对含量受接菌和干旱胁迫调控,其中,接种Sc和Sp分别使分泌物种类增加和降低;无论是否接菌,分泌物种类均在干旱胁迫下增加;各类分泌物相对含量对干旱和接菌处理响应明显且存在差异,变化幅度和方向与分泌物种类有关;接种菌根菌能改变干旱胁迫下各类分泌物相对含量的变化,主要表现在抑制萜类相对含量、增加醛类相对含量,同时,酸类物质相对含量下降程度更大。菌根菌对同一组分不同化合物相对含量也有显著影响。3) 马尾松幼苗接种Sp后通过提高根际土壤脲酶和蔗糖酶促进植物生长,抵御干旱胁迫;接种Sc后通过维持较高的酸性磷酸酶和脲酶活性抵御干旱胁迫。结论: 马尾松幼苗接种Sp和Sc通过改善根系形态、提高根系活力和维持较高的土壤酶活性等方式促进生长和缓解干旱胁迫,以接种Sc缓解干旱胁迫的效果最佳。不同菌根菌接种处理后根系性状及其在干旱胁迫下的变化复杂且存在差异。
目的: 在闽楠全基因组范围内鉴定WRKY家族成员,分析基因和蛋白序列结构特点及在闽楠幼苗缺磷胁迫下的表达特征,筛选响应缺磷逆境的WRKY基因,为进一步研究它们在楠木磷饥饿响应分子途径中的功能以及耐低磷胁迫分子辅助育种提供参考。方法: 利用WRKY蛋白序列的隐马尔科夫模型(pfam03106),经hmmsearch在闽楠蛋白数据库中检索,筛选WRKY基因。对获得的PbWRKYs利用Protaram、GSDS2.0、MEGA、Batch CD-Search、TBtools和ClustalX等软件进行基因结构、定位分析,蛋白理化性质、序列特征分析以及进化树构建。提取3年生闽楠植株的根、韧皮部和形成层、木质部和叶的RNA,进行转录组测序,分析PbWRKYs在不同组织中的表达特点。对半年生闽楠植株进行缺磷水培处理,60天后,分别取缺磷处理和对照的叶和根进行磷含量测定和转录组测序,分析磷缺乏条件下PbWRKYs表达特征,并对差异表达基因进行qPCR验证。结果: 鉴定到68个WRKY基因,命名为PbWRKY1-68,在各染色体上均有分布,第3号染色体上数量最多,内含子数目在1~28个之间,蛋白分子质量在19.09~115.56 kDa之间。所有PbWRKY均含有WRKY结构域及其特有的锌指结构。根据WRKY结构域数量及其所含锌指结构类型,分为3个亚类:亚类Ⅰ含2个WRKY结构域,锌指结构类型为C2H2型,共14个成员;亚类Ⅱ含1个WRKY结构域和1个C2H2型锌指结构,共47个成员,进化分析表明该亚类又分为5个经典子组Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd、Ⅱe,但其中PbWRKY37与上述子组进化上距离较远,独立成组;亚类Ⅲ含1个WRKY结构域和1个C2HC型锌指结构,共7个成员。PbWRKYs蛋白所含WRKY结构域氨基酸序列特征大部分为“WRKYGQK”型,但PbWRKY62的WRKY结构域变异为“WRKYGKK”。与其他植物相比,PbWRKYs蛋白中WRKY结构域的变异率较低。PbWRKYs的组织特异性表达模式可分为5类:韧皮部和形成层中相对表达量较低;木质部中表达量高而叶片中表达量较低;韧皮部和形成层表达量较高同时叶片中表达量较低;根中表达量相对较高;叶片中表达量高而根中表达量低。闽楠幼苗缺磷处理60天后,叶和根中表达差异达到2倍以上的PbWRKY基因共21个。它们在叶片中被强烈诱导,可能参与低磷条件下叶片中磷元素的运输及再分配过程;其中,PbWRKY52、PbWRKY55、PbWRKY56、PbWRKY65和PbWRKY66 5个基因的表达还在根中被抑制,表明它们除了参与低磷条件下叶片中磷元素再分配,还可能参与了根部磷的吸收和转运。结论: 闽楠中WRKY基因家族成员共有68个,其蛋白序列中WRKY结构域较保守。缺磷处理60天时,有21个PbWRKY基因参与磷胁迫响应,大部分基因可能主要在叶片中参与低磷条件下磷的运输和分配。PbWRKY52、PbWRKY55、PbWRKY56、PbWRKY65和PbWRKY66除了在叶片中发挥功能外,还可能参与低磷条件下根部对磷的吸收和转运。
目的: 研究黑龙江省生态保护修复关键实施期(2000—2020年)植被净初级生产力(NPP)的时空演变和突变模式, 以期为中国未来生态环境管理和政策制定以及"碳达峰、碳中和"目标实现提供科学参考。方法: 基于已验证的TEC模型和中国GlobeLand30地表覆盖数据集(2000、2010和2020年), 采用Sen趋势度估计法、M-K和滑动t-检验法, 分析2000—2020年NPP变化趋势和突变模式。利用空间叠加分析输出土地覆盖类型转移矩阵, 探讨2000—2020年生态保护修复工程对黑龙江省NPP的影响。结果: 1) 2000—2020年黑龙江省NPP年均值极显著增加, 2010年后增长率明显上升, 并在2020年达到新高。2)NPP突变时间分布较广, 呈阶段性变化, 在2010年出现峰值。突变高发期和峰值时间与中国生态保护修复重大工程关键节点高度吻合。ZZ模式(突变前后均为增加趋势)是黑龙江省最明显的NPP突变模式。FZ模式(突变前为减少趋势, 后为增加趋势)森林面积比例最高, 表明生态修复成果显著。2010年之后正向突变(ZZ和FZ模式)面积占突变总面积的百分比趋于平稳, 占比每年均达96.9%以上。3)森林、农田和草地是2000—2020年黑龙江省年平均NPP总量的前三名。农田年NPP总量增加较快, 在全省中占比极显著增大。4)2000—2010和2010—2020年生态保护修复对修复区域NPP增长的直接贡献率分别为56.8%和33.2%。结论: 2000—2020年黑龙江省在拥有强大碳储量的基础上, 仍表现出持续增强的植被固碳能力。未来可加强对农业碳汇潜力和固碳方式的关注。生态保护修复工程已经对植被NPP产生重要影响。在东北森林带生态重大工程建设和全球气候变暖的背景下, 黑龙江省将具有更大的植被固碳能力, 并在全球和区域碳平衡中发挥重要作用。
目的: 在大兴安岭地区探究兴安落叶松林及白桦林下种植大球盖菇对枯落物层燃烧性的影响, 寻求森林防火与林下经济的结合方法。方法: 在森林防火期后, 2020年6月在松岭林业局壮志林场的兴安落叶松林及白桦林内分别设置1块2 500 m2样地, 在这两种森林样地(共2块, 郁闭度0.7左右)中分别布设12个70 cm×70 cm样方。以枯落物为栽培基质进行大球盖菇种植, 以每个样方栽植的菌袋数设置CK(0袋)、低(2袋)、中(4袋)、高(6袋)4种密度; 采菇后收集样地内枯落物带回实验室进行热重试验, 测定热值、燃点, 分析综纤维素及木质素的热失重比例、失重率特性指标以及热解动力学特征等热重指标, 计算并对比可燃性指数及综合燃烧性的差异。结果: 兴安落叶松林枯落物的综纤维素活化能和热值均随大球盖菇种植密度增加而降低, 在中、高密度下较低, 其中综纤维素活化能分别降低了36.39%和35.07%, 热值分别降低了74.21%和76.81%。白桦林枯落物的综纤维素活化能虽然在中、高密度种植下也显著(P < 0.05)降低, 但在低密度种植时最低, 降低了32.97%; 热值的变化趋势与兴安落叶松林相同, 仍是中、高密度下较低, 分别降低了78.75%和72.07%。结论: 在兴安落叶松林及白桦林下种植大球盖菇可以降低枯落物综合燃烧性指数, 降低幅度较大的是中、高密度种植, 兴安落叶松林枯落物在中、高密度种植下综合燃烧性指数分别降低86.74%和87.51%, 白桦林枯落物在中、高密度种植下综合燃烧性指数分别降低93.63%、91.52%。未来研究中可继续探索防火效益与种菇收益均好的种植密度。
目的: 皂刺中的许多次生代谢物是药用活性成分。本文旨在探究皂荚与野皂荚刺的差异次生代谢物及进行差异代谢途径富集分析,为皂刺功能性化合物分离鉴定以及研究开发提供理论依据。方法: 以皂荚和野皂荚的1年生棘刺为材料,用UPLC-MS/MS检测平台和自建数据库MWDB4.0进行代谢组分析。结果: 1) 2个种的皂刺中共检测到457种次生代谢物,分为酚酸、生物碱、萜类、黄酮、木脂素、香豆素、鞣质类、其他8大类,酚酸和黄酮占比较大;2)野皂荚刺与皂荚刺相比,共有213种显著差异代谢物,其中121种物质在野皂荚刺中含量较高,包括55种酚酸,54种黄酮,5种木脂素和香豆素,4种生物碱,2种萜类,1种其他;92种物质在皂荚刺中含量较高,包括21种酚酸,19种黄酮,14种鞣质,14种生物碱,8种木脂素和香豆素,16种其他。3)皂荚刺中特有的代谢物有22种,异牡荆素-2″-O-鼠李糖苷、N,N′-二阿魏酰腐胺、香叶木素-8-C-(2″-O-鼠李糖基)葡萄糖苷、紫檀芪、原花青素C2相对含量较高,野皂荚刺中特有的代谢物有27种,松柏苷、5-O-咖啡酰莽草酸、槲皮素-3-O-(2″-对香豆酰)葡萄糖苷的相对含量较高。4)差异代谢物的代谢途径分析表明“茋类、二芳基庚烷类和姜酚的生物合成”途径中显著差异代谢物富集显著,苯丙烷生物合成和类黄酮代谢的差异代谢物富集较多。结论: 皂荚和野皂荚刺中共检测到457种次生代谢物;差异代谢物质主要是黄酮和酚酸类;茋类、二芳基庚烷类和姜酚的生物合成的差异代谢物显著富集(P < 0.05),苯丙烷生物合成和黄酮类生物合成的差异代谢物富集较多。
目的: 通过研究深圳梧桐山毛棉杜鹃土壤理化性质、根际与非根际土壤微生物群落特征,为探究毛棉杜鹃根际土壤微生态提供理论依据。方法: 以毛棉杜鹃根际(R)与非根际(NR)土壤为研究对象,测定其土壤理化指标,同时利用高通量测序技术分析土壤细菌、真菌群落特征。结果: 1) 根际与非根际土壤均为微酸性,且根际明显低于非根际(P < 0.05),根际土壤速效磷显著高于非根际土壤(P < 0.05),根际土壤有机质、全氮、碱解氮等均高于非根际土壤,但无显著性差异。2) 根际细菌分别注释到23门291种,非根际注释到25门305种;而根际真菌注释到8门520种,非根际真菌注释到8门,518种。3) 根际与非根际优势细菌门均为酸杆菌门、变形菌门、放线菌门、绿弯菌门等。土壤优势真菌均为子囊菌门、担子菌门以及被孢菌门等。毛棉杜鹃根际与非根际优势细菌目,主要为Subgroup_2、酸杆菌目、Solibacterales、根瘤菌目等。根际与非根际优势真菌目主要是散囊菌目、肉座菌目、蜡壳耳目等。4) 丰富度指数及多样性指数结果表明:根际与非根际细菌、真菌无显著性差异,而β多样性分析则表明,根际与非根际在土壤细菌以及真菌群落结构多样性上均存在显著差异。5) 基于FUNGuild功能预测分析结果显示根际与非根际真菌功能主要为共生营养型(23.57%~33.44%)、腐生-共生营养型(6.48%~7.63%)、腐生营养型(19.84%~22.77%)、病理-共生营养型(0.76%~0.79%)、病理-腐生-共生营养型(0.25%~0.34%)、病理-腐生营养型(33.83%~38.02%)和病理营养型(5.39%~6.86%),且根际与非根际土壤均以病理-腐生营养型和共生营养型真菌为主。结论: 梧桐山毛棉杜鹃根际与非根际均为微酸性。根际与非根际在优势微生物种类上无差异,优势细菌均为酸杆菌门、变形菌门等,优势真菌均为子囊菌门、担子菌门等。根际与非根际在真菌功能结构上有差异,主要是根际共生型真菌远高于非根际。
目的: 研究不同气候带森林土壤微生物的多样性特征和分布模式,为认识其多样性形成机制及加强森林生态系统管理提供依据。方法: 以温带针叶林(新疆喀纳斯,新疆库尔德宁)、暖温带针阔混交林(甘肃小陇山)、亚热带常绿落叶阔叶混交林(湖北木林子)和热带雨林(海南霸王岭)4种不同气候带森林为对象,在已经建立的固定样地采集土壤样品,利用Illumina测序技术分析不同气候带森林土壤细菌和真菌的多样性以及群落构建特征。结果: 土壤细菌多样性在暖温带针阔混交林中最高,即在沿气候梯度的5个地点样地中呈单峰分布;土壤真菌的香农指数在温带针叶林中最高,土壤真菌丰富度在热带雨林中最高。基于零模型数学框架分析发现,土壤细菌的群落构建主要由确定性过程主导,土壤真菌群落结构受随机性过程影响较大。典范对应分析(CCA)和Mantel test分析表明,土壤pH值(r=0.826,P < 0.001)和植物多样性(r=0.474,P < 0.001)与土壤细菌和真菌群落具有显著相关性。结论: 不同气候带的森林土壤细菌和真菌的多样性和群落结构都存在显著差异,土壤细菌和真菌具有不同的群落构建特征,土壤pH值和植物多样性是影响不同气候带森林土壤微生物多样性的重要因素。
目的: 我国湿地松材脂兼用林的轮伐期是在用材林数量成熟龄的基础上适当延长得到的。虽然该轮伐期可以取得一定的经济效益,但能否获得最优的经济效益尚缺乏科学依据。本研究通过分析湿地松经营中木材和松脂对经济绩效的贡献,确定采脂和采伐的时间节点及其影响因素,为保证湿地松人工林经营效益的最大化和林产品生产的可持续性提供科学依据。方法: 基于江西省景德镇市枫树山林场湿地松人工林生产实践,构建考虑木材和松脂两类产出的Faustmann模型,计算林地期望价值(LEV)。然后:1)通过比较材脂兼用林和用材林的收入现金流,阐明木材和松脂在湿地松人工林收入中的贡献;2)在不同折现率下,对湿地松两类人工林的LEV和最优轮伐期(T*)进行比较;3)设置活立木价格、松脂价格和林分经营成本的变化范围,评估在不同折现率下,LEV和T*对这些影响因素变化的敏感性。结果: 1) 经营材脂兼用林的名义现金收入较高,但如果经营时间足够长,湿地松用材林和材脂兼用林的名义现金收入将趋同。虽然松脂收入提高了林分的LEV,但是,木材收入对总的名义收入的贡献将影响LEV的变化。2)湿地松材脂兼用林的T*比用材林的T*长。若其他条件不变,折现率增加,用材林的T*缩短,但材脂兼用林的T*略微延长。3)活立木价格对湿地松用材林的LEV和T*有正向影响,但在木材价格下降时对材脂兼用林T*的影响不明显。松脂价格对材脂兼用林的LEV有正向影响,但对T*的影响不明显,只在高折现率时,价格下降,T*下降。人工成本对湿地松用材林T*有正向影响,对材脂兼用林的T*没有影响。结论: 1) 湿地松材脂兼用林比用材林具有更强的创收能力。木材收入对材脂兼用林总收入的贡献是不可忽视的。湿地松人工林经营要以木材和松脂收入总额最大化为目标,采脂的同时要兼顾木材的生长。2)对湿地松人工林进行采脂确实延长了T*。但在当前的价格水平下,如果折现率超过10%,人工林经营将无利可图。因此,低折现率有利于松脂的长期生产。3)材脂兼用林的T*对松脂价格、人工成本和较低木材价格时的变化反应不敏感。从投资的角度看,湿地松人工林的盈利能力主要取决于折现率。折现率对材脂兼用林T*的影响与木材收入占林分总收入的比重有关,比重越高,折现率对T*的负向影响就越大。4)采脂起始时间的确定会影响LEV和T*,当林分接近成熟时松脂形成较多,采脂对林分生长的影响逐渐减弱,最为合适的采脂起始年龄。
目的: 明确广西松褐天牛成虫种群动态规律及其与林分和气象因子的相关性,为其预测预报及防治提供技术支撑。方法: 2019—2020年基于松褐天牛APF-I诱芯和ZM-80B型诱捕器,采用动态监测法研究了广西桂东、桂北、桂西、桂南和桂中地区松褐天牛成虫种群动态,并分析其与纬度、林内/林缘、海拔、郁闭度、树龄、坡度和是/非松材线虫病疫区等林分因子及月均气温、月均最高气温、月均最低气温、月均湿度、月均最小相对湿度、月均降雨量和月均日照时数等气象因子的相关性。结果: 松褐天牛成虫在桂东、桂西、桂南和桂中地区一年中有1~3个发生高峰期,1—2月可诱捕到成虫,而桂北地区一年仅有1个发生高峰期,1—2月份未诱捕到成虫。桂东、桂北、桂西、桂南、桂中成虫的始见期分别为1月上旬、4月上旬、2月上旬、1月上旬和2月下旬,年发生盛期分别为3月中旬至9月中下旬、4月中旬至7月下旬、3月下旬至8月上旬、3月下旬至8月中下旬和4月上旬至8月中下旬,终见期分别为12月下旬、11月上旬、12月下旬、12月下旬和11月下旬。桂中地区诱捕到的雌虫数量显著高于其他4个地区,桂东、桂西和桂中地区诱捕到的雄虫数量显著高于桂南和桂北。除桂西地区外,其他4个不同地理区域诱捕到的松褐天牛雌虫数量均显著多于雄虫。位于林内的诱捕器诱捕到的雌虫和雄虫数量均显著高于林缘地带。纬度、海拔、树龄和是否为松材线虫病疫区与诱捕量间无显著相关性;郁闭度与雄虫及坡度与雌虫年诱捕量呈显著负相关性。广西松褐天牛成虫种群动态规律与月均气温、月均最高气温、月均最低气温呈显著正相关。结论: 广西松褐天牛成虫一年中有1~3个发生高峰期,其中桂东地区一年中有2个成虫发生高峰期,桂北、桂南和桂中地区一年中有1个成虫发生高峰期,桂西地区一年中有3个成虫发生高峰期;林间成虫发生期较长;林分因子对其种群发生量的影响均较小,但气象因子中的气温显著影响其种群发生量。
目的: 油桐枯萎病是一种土传的根部真菌病害,严重危害油桐主栽品种三年桐,极大地限制了其规模化栽培。而同属的千年桐具有抗枯萎病能力,其根部防御作用机制的研究可以为抗枯萎病防治和抗性育种提供思路。方法: 利用乙酸乙酯萃取法获得三年桐和千年桐根部提取物;基于高效液相色谱和串联质谱检测病原菌侵染后三年桐和千年桐根部代谢物成分;利用Illumina HiSeqTM2000、检测病原菌侵染过程中三年桐和千年桐根部基因表达变化规律和通路变化,并利用实时定量PCR试验验证基因表达规律;利用R软件包等生物信息学方法进行数据分析。结果: 1) 与三年桐相比,千年桐根部提取物对油桐枯萎病菌的生长有明显的抑制作用;2) 病原菌侵染后千年桐根部产生的芒柄花苷、橙皮苷等异黄酮和黄烷酮化合物是三年桐的1 000倍以上;3) 病原菌侵染后千年桐根部负责黄酮类化合物生物合成的上游关键通路“苯丙烷类生物合成途径”显著富集;4) 苯丙烷类生物合成途径中有4个中心基因,包括4-香豆酸CoA连接酶、β-D-木糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和过氧化物酶N1,通过实时定量PCR试验验证在病原菌侵染早期上调表达,且与其他1 625基因具有极高的相关关系,激活苯丙烷类生物合成途径从而产生黄酮类化合物抵御病原菌入侵。结论: 通过代谢组和转录组联合分析,揭示了千年桐根部苯丙烷类生物合成途径在枯萎病病原菌入侵后发生响应,产生芒柄花苷、橙皮苷等黄酮类化合物,从而抵御病原菌入侵。
目的: 土壤盐渍化是制约农林资源生产力的主要因素之一。为适应环境,植物会通过启动基因表达及生理和形态结构的变化来减缓盐害。越来越多的研究表明,C2H2型锌指蛋白在植物应答盐胁迫调控网络中扮演重要角色。迄今,关于植物C2H2锌指蛋白生物学功能的研究集中于植物特有的Q型,而对于非Q型C2H2锌指蛋白的认识非常有限。前人从毛果杨中鉴定到109个C2H2锌指蛋白的编码基因PtrZFPs,其中62个编码的蛋白为非Q型锌指蛋白。鉴定、解析耐盐相关C2H2锌指蛋白基因的功能将为深入理解植物应对非生物胁迫的分子机制提供重要资料。通过分析过表达PdbZFP26转基因山新杨的表型以鉴定其功能,本文以期为山新杨抗盐遗传改良提供优良资源及理论基础。方法: 本研究利用实时定量PCR方法分析PdbZFP26的组织器官表达模式及对非生物胁迫和植物激素的响应模式;利用叶盘转化法获得过表达PdbZFP26转基因山新杨,观察转基因和对照株系在盐胁迫处理前后的长势,测定其抗逆生理指标,比较不同株系对盐胁迫的耐受能力。结果: 基于前期表达谱数据分析,从山新杨茎中筛选到一个受盐胁迫诱导表达的C2H2锌指蛋白基因PdbZFP26,该基因编码区为2 061 bp,共编码686个氨基酸。PdbZFP26仅含有一个C2H2锌指结构域,且该结构域中不具备Q型特征基序“QALGGH”。进化树分析显示,PdbZFP26为C型C2H2型锌指蛋白。表达模式分析结果显示,PdbZFP26在茎中特异表达,主要集中在木质部(包含维管形成层);除盐胁迫之外,ABA和BRs会引起PdbZFP26不同程度的上调,其中ABA胁迫诱导的上调幅度最为显著。转基因山新杨表型分析结果显示,盐胁迫条件下,过表达PdbZFP26转基因山新杨的生长明显优于对照,转基因株系的叶绿素含量显著高于对照,MDA和H2O2含量明显低于对照,而SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性高于对照。结论: 过表达PdbZFP26可通过增加抗氧化物酶活性来降低过氧化物质的积累,从而提高转基因山新杨对盐胁迫的耐受性。
目的: 探究三维卷积神经网络(3D-CNN)在高光谱数据支持的树种分类中的有效网络构建方式,以提高树种分类精度。方法: 以美国加利福尼亚州内华达山脉南部为研究区,LiDAR数据获取的森林冠层高(CHM)进行单木分割并以此为补充建立样本,改进一种结构更简单、分类精度更高且无需对高光谱数据进行预处理的3D-CNN网络结构用于森林树种识别。结果: 相较于常规机器学习分类方法【支持向量机(SVM),随机森林(RF)】、传统二维卷积神经网络模型(2D-CNN)及最新多光谱分辨率三维卷积神经网络(MSR 3D-CNN)模型,本研究提出的3D-CNN模型对树种总体分类精度为99.79%,平均交并比(MIoU)为99.53%。与SVM和RF分类结果相比,本研究构建的3D-CNN模型总体分类精度提高5%左右,且具有对树种边界提取更加准确、椒盐现象更少发生的特点;与2D-CNN相比,总体分类精度提高10%左右,MIoU提高7%左右;与MSR 3D-CNN相比,总体精度相差不大,但在训练和测试过程中,本模型耗时远远小于MSR 3D-CNN模型。结论: 本研究改进的3D-CNN模型结构能够高效对原始高光谱影像进行树种分类并制图,可有效提高树种分类的精度。
目的: 评估河北小五台山自然保护区以华北落叶松为优势种的针阔混交林不同径级华北落叶松在不同尺度上对邻体物种多样性格局的影响,阐明不同生态过程对华北落叶松邻体物种多样性格局形成的作用,为理解森林群落物种多样性维持机制提供依据。方法: 在河北小五台山自然保护区,选取典型的针阔混交林,建立1块2.4 hm2(80 m×300 m)森林动态监测样地,分析群落的物种组成和结构特征,将群落优势种华北落叶松的胸径(DBH)以3 cm为间距划分为9个径级,利用个体种-面积关系函数(ISARs)结合异质泊松零模型,探讨不同径级华北落叶松在不同尺度上对邻体物种多样性格局的影响。结果: 样地共记录到DBH ≥ 1 cm的木本植物4 275株,隶属17科26属35种。9个径级华北落叶松的个体(共550株)整体呈现出近似正态分布,Ⅴ径级(19~22 cm)个体数最多(92株)。在30 m尺度范围内,9个径级华北落叶松的ISARs值均表现为随尺度增加逐渐增大的趋势,Ⅳ(16~19 cm)和Ⅸ径级(≥ 31 cm)华北落叶松分别表现为在所有尺度上最高的ISARs值和最低的ISARs值。Ⅲ(13~16 cm)、Ⅶ(25~28 cm)和Ⅷ(28~31 cm)径级华北落叶松在所有尺度上与邻体物种多样性的相互作用均表现为中性;其余6个径级华北落叶松对邻体物种多样性的促进或抑制作用均发生在较小尺度(≤11 m),有5个径级(Ⅰ级: < 10 cm;Ⅱ级:10~13 cm;Ⅳ;Ⅴ;Ⅵ级22~25 cm)的华北落叶松在不同程度上表现出对邻体物种多样性的促进作用,仅有Ⅸ(≥ 31 cm)径级华北落叶松在2~4 m尺度上表现出对邻体物种多样性的抑制作用,随尺度增加均转变为中性作用。结论: 尺度依赖效应显著影响华北落叶松邻体物种多样性格局。虽然中性过程在多个尺度上主导不同径级华北落叶松邻体物种多样性格局,但是较小尺度上的促进作用对华北落叶松邻体物种多样性格局的影响也不可忽视。华北落叶松的Ⅳ和Ⅸ径级阶段对邻体物种多样性格局的形成和维持较为关键。
目的: 分析中亚热带不同树种、土层、粒级及其交互作用对土壤团聚体粒级组成及其碳、氮含量、储量及碳氮比的早期影响,揭示种植不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响,以期为中亚热带地区造林和营林中合理选择树种提供科学依据。方法: 通过随机区组设计,于2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带地区常见树种同质园。2019年8月测定各树种不同土层(0~10、10~20、20~30、30~40和40~50 cm)不同粒级(>2、1~2、0.25~1和0.053~0.25 mm)团聚体的质量百分含量、有机碳和全氮含量、储量及碳氮比。结果: 1) 各土层团聚体均以>2 mm粒级为主,且>2 mm粒级团聚体的质量百分含量随土层加深而降低,并在木荷、米槠和杜英土壤中较高,而1~2 mm粒级团聚体的质量百分含量则在马尾松林土壤中最高;2)各粒级团聚体的有机碳含量随土层加深而降低,各土层团聚体的有机碳含量则随粒级减小呈先增后减的趋势,其中,0~10 cm土层团聚体的有机碳含量以1~2 mm粒级最高,而20~30、30~40和40~50 cm土层团聚体的有机碳含量则均以0.25~1 mm粒级最高,并在米槠林土壤中最高;3)除0~10 cm土层外,各土层不同粒级团聚体的全氮含量总体在米槠林土壤中最高,在香樟林土壤中最低;4)在20~30、30~40和40~50 cm土层,>2 mm粒级团聚体的碳、氮储量均在米槠林土壤中最高,而其余各粒级团聚体的碳、氮储量均在马尾松林土壤中最高;5)各粒级团聚体的碳氮比均在表层(0~20 cm)土壤较高,在深层(30~50 cm)土壤较低。结论: 各树种种植7年后,不同土层团聚体的粒级组成均以>2 mm为主,且>2 mm粒级团聚体的质量百分含量随土层加深而降低。土壤团聚体的碳、氮储量变化规律与粒级组成变化规律相似,土壤团聚体的粒级组成比团聚体碳、氮含量更能影响团聚体的碳、氮储量,所以种植米槠的土壤碳、氮储量比同期种植马尾松的土壤更高。
目的: 研究优化山苍子茎段愈伤组织诱导和植株再生体系的方法,提高不定芽的分化率和生根率,为山苍子良种的工厂化繁育及遗传转化体系的建立提供技术支撑。方法: 本研究以山苍子茎段节间(不带芽)为外植体,通过比较不同植物生长调节剂对其愈伤组织的诱导、增殖以及不定芽的分化、生根的影响,确定山苍子愈伤组织诱导和植株再生的最适培养基。在此基础上,对获得的再生植株进行移栽试验,比较不同基质对移栽成活率的影响。结果: 山苍子茎段愈伤组织诱导的最适培养基为1/2 MS + 0.2 mg·L-1 6-BA + 0.3 mg·L-1 NAA + 30 g·L-1蔗糖+ 7 g·L-1琼脂,其诱导率为100%;愈伤组织增殖的最适培养基为1/2 MS + 0.5 mg·L-1 6-BA + 1.0 mg·L-1 NAA + 30 g·L-1蔗糖+7 g·L-1琼脂,愈伤组织增殖系数达3.43;诱导不定芽分化的最适培养基为1/2 MS + 0.5 mg·L-1 6-BA + 0.1 mg·L-1 IBA + 30 g·L-1蔗糖+7 g·L-1琼脂,不定芽分化率为45.59%,平均不定芽数为8.14;生根阶段最适培养基为1/2 MS + 0.5 mg·L-1 IBA + 20 g·L-1蔗糖+ 7 g·L-1琼脂,不定芽生根率高达93.33%,平均根数为6.74;将生长良好的再生植株进行驯化后,移栽至营养土∶珍珠岩=3 ∶1(V/V)的混合基质中,其成活率达到83.33%。结论: 本研究优化了山苍子离体再生体系,显著提高了山苍子不定芽的分化率和生根率以及再生植株的移栽成活率,可为山苍子良种的工厂化繁育提供技术支撑。
目的: 探究抽提处理对乐器用泡桐木材声学振动性能的影响,为木材声学品质改良提供理论依据,促进我国乐器产品声学品质提高,缓解乐器共鸣板用优质木材资源日益匮乏的局面。方法: 采用苯甲醇、去离子水、二氯甲烷和无水乙醇4种溶剂对泡桐木材进行15天的抽提处理,基于两端自由的弯曲振动方法,测定并分析抽提处理对木材弹性模量E、剪切模量G、比动弹性模量E/ρ、对数衰减系数σ、声阻抗ω、声辐射品质常数R、E/G、传声速度υ、传输参数υ/σ、声转换效率υ/(σ ·ρ)等声学振动性能参数的影响规律,并通过微观结构观察、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)的变化,分析抽提处理对木材声学振动性能的影响机理。结果: 经去离子水、二氯甲烷、苯甲醇和无水乙醇抽提处理后,泡桐木材声学振动性能参数均发生变化。比动弹性模量E/ρ、声辐射品质常数R和传声速度υ平均增加7.67%、11.36%和3.75%,其中经二氯甲烷抽提处理的改善效果最佳,增幅分别为13.99%和17.28%和6.77%;声阻抗ω和对数衰减系数σ平均降低3.23%和19.42%,经去离子水抽提处理后其下降程度最大,降幅分别为-5.03%和-23.45%。从能量利用率来看,声转换效率υ/(σ ·ρ)和传输参数υ/σ平均提高38.89%和29.21%,其中经二氯甲烷抽提处理的改善效果最佳,增幅分别为47.66%和35.10%。抽提处理后泡桐木材红外光谱曲线未发生明显变化,仅羟基和半纤维素的吸收峰强度细微减弱。从木材微观结构看出,抽提处理后导管和纹孔更加清晰,并保留木材多孔性能。XRD分析表明,抽提处理未改变衍射峰位置,仅影响衍射峰强度,苯甲醇、去离子水、二氯甲烷和无水乙醇抽提处理后泡桐木材相对结晶度分别增加4.73%、10.25%、3.56%和7.66%,其中经二氯甲烷抽提处理的变化率最大,增大比率为17.42%。结论: 抽提处理可改善泡桐木材声学振动性能,但不同溶剂抽提处理的改善效果不同,总体来说,二氯甲烷、苯甲醇抽提处理的改善效果更优;不同溶剂对木材不同声学振动性能的改善效果也不尽相同,今后可考虑采取多种溶剂抽提结合的方式全面提升木材声学振动性能。
目的: 基于植被覆盖度遥感定量估测结果, 统计分析植被覆盖度的时空变化特征和地形分异效应, 探讨植被覆盖变化的驱动因素, 为研究区生态规划和生态环境保护、森林防火提供参考依据。方法: 以北京冬奥会崇礼生态核心区为研究区, 以GF-1 WFV和Sentinel-2多光谱影像为数据源, 采用像元二分模型法对研究区2014、2016和2020年3个时期的植被覆盖度进行遥感估测, 结合数字高程模型, 利用差值指数、马尔科夫模型、植被覆盖动态度和地形分布指数分析植被覆盖度的时空变化特征及其在地形上的分异性。结果: 1) 研究区植被覆盖度在空间上呈显著差异性, 表现为中部低、四周高的分布格局, 与整个研究区的地形地貌特征紧密相关, 山区植被覆盖度高, 平原区或山谷等人类活动区植被覆盖度相对偏低。2)研究区植被整体以中、中高和高植被覆盖度为主, 3个时期3种植被覆盖等级面积占比分别为81.59%、90.00%和86.88%, 均大于80%, 植被覆盖处于较好水平, 生长状况良好。3)海拔梯度上, 2014—2016年改善型和明显退化型在海拔1 800 m以下区域有分布优势, 在海拔1 800 m以上区域无分布优势; 轻微退化型在海拔1 700 m以下和2 000 m以上区域有分布优势; 2016—2020年改善型和退化型在海拔1 700 m以下区域有分布优势, 明显退化型表现出极强分布优势; 2014—2020年明显改善型在海拔1 700 m以下区域有分布优势, 在海拔2 000 m以上区域分布优势较弱, 而明显退化型在海拔1 700 m以下区域表现出强优势分布, 在海拔1 700 m以上区域则无分布优势。4)2014—2016年和2016—2020年植被覆盖退化主要分布在坡度小于8°的平缓区域, 8°以上区域无分布优势, 其他植被覆盖度变化类型在坡度上趋于稳定。5)坡向上, 2014—2016年改善型植被在阳坡和半阳坡有分布优势, 明显退化型在阴坡有分布优势, 2016—2020年轻微改善型在阳坡和半阳坡有分布优势, 明显退化型和轻微退化型在阴坡有分布优势; 2014—2016年改善型在阳坡和半阳坡有分布优势, 轻微退化型在阴坡和半阴坡有分布优势。结论: 1) 植被覆盖度在空间上呈中间低、四周高的分布格局, 在时间上表现为2014、2016和2020年不同等级间的植被覆盖度结构平稳, 局部植被覆盖度出现降低现象, 总体趋势为植被覆盖度增加。2)植被覆盖度在海拔、坡度和坡向不同等级上呈规律性分布, 植被覆盖变化类型与地形因子存在显著差异, 明显减少型区域聚集在坡度小于8°、海拔1 533~1 700 m区域, 在坡向上没有明显表现出分异性, 主要为土地利用方式转换所致; 植被覆盖明显改善型聚集在阳坡和半阳坡地区, 说明人工造林效果比较明显。3)森林防火重点区域为植被覆盖度高的山区。
目的: 研究辽宁抚顺松材线虫传播媒介——云杉花墨天牛的危害特性,为科学防治、特别是开展生物防治提供依据。方法: 砍伐被云杉花墨天牛危害的红松疫木,从基部将其锯成长度为1 m的木段。剥开树皮记录侵入孔的数量,随后解剖木段,记录幼虫数量,同时测量木段的直径和含水量。分析侵入孔数量和幼虫数量与树干高度之间的关系,建立幼虫数量与树干直径和含水率的关系模型。结果: 云杉花墨天牛侵入孔主要分布在树干高度1~7 m范围内,6~7 m范围内的树干上侵入孔数量最多(平均为67.72个·m-1),与0~1 m和9~10 m范围内的侵入孔数量差异显著;在7~13 m范围内随树干高度的增高侵入孔数量先减少后趋于稳定;幼虫主要分布在树干高度7 m以下的部分,3~4 m范围内的树干内幼虫数量最多(平均为38.29头·m-1);在树干高度9 m以上时幼虫数量较少(平均为11.50头·m-1)。在1~7 m范围内每米间幼虫数量差异不显著,但与9~13 m各米间差异显著;分析结果表明,幼虫数量和木段直径的关系符合模型y=0.358 7x+6.115 4,幼虫数量和木段含水量的关系符合模型y=-74.155x2+96.209x。结论: 随着树干高度的增加,云杉花墨天牛的侵入孔数量呈先增加后减少的趋势,而幼虫数量总体上呈减少的趋势,且树干内的幼虫数量约为侵入孔数量的50%;明确了幼虫数量与树干直径及幼虫数量与树干含水量间关系。对预测红松树干中云杉花墨天牛的数量,进而预测疫区内的虫口密度提供依据,可为传播松材线虫的云杉花墨天牛的科学防治提供了基础资料。
目的: 利用鸣叫声对雄性海南长臂猿个体进行识别,为海南长臂猿种群智能感知和监测及海南热带雨林国家公园智慧保护地建设提供支撑。方法: 许多研究证明某些物种鸣叫的声音具有个体差异,这种差异可以作为一种声音指纹来对物种个体进行识别。本研究基于雄性海南长臂猿鸣叫声谱的特征以及声纹识别的基本原理,提出基于卷积神经网络的声纹识别的方法,通过采用主动声学监测和被动声学监测2种方法收集海南长臂猿鸣叫的原始数据,对原始数据进行预处理,将7只雄性海南长臂猿鸣叫短语中的调频音符组合的声谱图作为输入。通过搭建卷积神经网络和残差卷积神经网络2种模型,7只雄性海南长臂猿鸣叫声谱中提取声纹特征并进行分类,实现个体识别。结果: 通过五折交叉验证得出卷积神经网络模型识别正确率为91.2%,识别效果标准差为4.24%。残差卷积神经网络模型识别正确率为95.04%,识别效果标准差为2.97%。相比卷积神经网络,残差卷积神经网络识别准确率更高,且分类效果更加稳定,但是计算耗时更长。结论: 利用卷积神经网络模型和残差卷积神经网络模型对雄性海南长臂猿鸣叫声谱图进行分类并实现个体识别是可靠的,本方法可以应用于对海南长臂猿的声纹识别。相比卷积神经网络,残差卷积神经网络模型识别的稳定性更好,且分类效果提高3.84%,达到95.04%。但从应用性上而言,对比残差卷积神经网络,卷积神经网络模型训练成本更低,推理计算速度更快,且准确率和预测稳定性达到应用要求。基于卷积神经网络的声纹识别方法克服了许多现有方法中存在的计算和数据集的限制,为将来其他物种的声纹识别研究提供了更好的解决方案。
目的: 研究马尾松非结构性碳水化合物(NSC)存储及分配的纬向变化规律,探讨生长环境对其影响作用,为准确理解和模拟气候变化背景下树木生长和碳存储提供机制依据。方法: 以马尾松成熟林为对象,在其分布区内沿纬向梯度(23.0°~33.5°N)选择9个典型人工林,测定林分标准木不同器官的NSC含量并估算其生物量,计算NSC库大小。结果: 马尾松整株的NSC库及其组分库(可溶性糖和淀粉)的大小均随纬度增加而降低; 枝、干和根中NSC库和淀粉库以及枝和根中可溶性糖库的大小均随纬度增加而降低。NSC库以淀粉为主,且淀粉所占比例随纬度增加而增加; NSC库、可溶性糖库和淀粉库在各器官中的分配比例存在差异,但均主要存储在干和根中。NSC库、可溶性糖库和淀粉库在枝中的存储比例随纬度增加而降低,而可溶性糖库和淀粉库在叶中的存储比例随纬度增加而增加。整株马尾松的NSC库、可溶性糖库和淀粉库与气候因子(年平均温度、年降雨总量、年均最冷月最低温和年均最热月最高温)和土壤因子(全氮含量和氮磷比)正相关; 气候因子和土壤因子对NSC及其组分库大小变化的解释率分别为26.2%和7.6%,共同作用的解释率为36.7%。结论: 马尾松NSC库以淀粉储存为主,NSC及其组分库在根和干中分配比例最高; 马尾松整株和各器官中的NSC及其组分库的大小均呈现出显著的纬向趋势; 气候对马尾松NSC储存的影响高于土壤。
目的: 研究盐和干旱胁迫下不同大小刺槐种子的萌发规律,提出合适种子大小与胁迫程度的选配建议,为刺槐优良苗木的培育提供参考。方法: 利用土壤筛,将种子分为大粒、中粒和小粒3个等级,明确每个等级种子大小特征、千粒质量和吸胀率。用NaCl和PEG 6000模拟盐和干旱胁迫,配制不同渗透势(0、-0.05、-0.15、-0.30、-0.49 MPa)的NaCl、PEG溶液。将不同大小的种子放置在光照培养箱内进行萌发试验,分析种子的萌发特征、幼苗生物量和根系发育,并比较不同大小种子在萌发中的可塑性。结果: 1) 大粒和中粒种子的吸胀率显著大于小粒种子,中粒与小粒种子的千粒质量对比大粒种子分别降低22.01%、61.72%。2)随胁迫程度的增加,发芽率、发芽指数、活力指数显著降低,平均发芽时间显著增加;幼苗含水量、生物量、根长、根表面积、比根长、比根表面积显著降低。盐胁迫处理比干旱胁迫有着高的发芽率、发芽指数、活力指数、幼苗含水量,但在根干重、根冠比、根长、根表面积、比根长、比根表面积上低于干旱胁迫的。在各个指标的胁迫指数上,盐胁迫高于干旱胁迫的。3)在整个萌发过程中,大粒和中粒种子与小粒种子相比,发芽率、发芽指数、活力指数和幼苗生物量均较高,但在幼苗含水量、根系发育较小粒种子低。种子大小与盐和干旱胁迫有着显著的交互作用,逆境下大粒和中粒种子比小粒种子萌发能力强和幼苗生物量高,但随胁迫程度的增加大粒种子的优势逐渐降低。4)大粒与中粒种子的累计可塑性指数在盐和干旱胁迫下均大于小粒种子,盐胁迫处理的可塑性低于干旱胁迫的。结论: 盐和干旱胁迫显著抑制了刺槐种子萌发、幼苗生长和根系发育,其中干旱胁迫的抑制作用更明显。大粒与中粒种子在萌发和幼苗生长上有着明显优势,但受到胁迫方式和胁迫程度的影响。因此,种子大小与逆境共同影响种子萌发和幼苗生长过程,干旱、盐碱地区播种育苗时建议选择大粒与中粒的刺槐种子为宜。
目的: 探讨毛竹林长期有机无机肥配施对土壤固碳和固氮微生物群落结构的影响,以期为我国竹林土壤肥力维持和提高提供理论依据。方法: 采集毛竹林集约经营6年(IM6)、10年(IM10)、15年(IM15)、20年(IM20)的表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)土壤,以立地条件相同且未施肥毛竹林为对照(CK),采用荧光定量PCR(qPCR)、末端限制性片段长度多态分析(T-RFLP)和克隆文库,进行冗余分析(RDA)。结果: 1) 不同经营年限土壤pH值稳定在5.0~5.5,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)和速效钾(AP)含量波动较大,但与CK相比,经营20后土壤养分含量均显著上升(P < 0.05)。2) 与CK相比,表层土壤固碳基因cbbL丰度在IM6时显著降低(P < 0.05),IM20时土壤cbbL基因丰度恢复至CK水平;而各经营年限的土壤固氮基因nifH丰度显著低于CK(P < 0.05)并持续下降。固碳和固氮微生物Shannon指数和均匀度指数在IM10显著下降(P < 0.05),IM20时显著提高(P < 0.05)。毛竹林各经营年限固碳微生物群落结构与CK差异显著,而固氮微生物的IM20群落结构与CK相似。3) 系统发育分析表明,固碳微生物的优势菌群主要是变形菌门的慢生根瘤菌、百分红螺菌、运动硫黄球菌、美叶葡萄球菌、菊苣中根瘤菌、Starkeya novella;固氮微生物优势菌群主要是根瘤菌。4) 固碳微生物群落结构与土壤AP和NH4+-N含量以及δ13C变化显著相关,固氮微生物群落结构与土壤AP、AK、SOC、NO3--N、C∶N和AN变化显著相关(P < 0.05)。结论: 毛竹林长期配施有机无机肥,提高了土壤养分含量,且未造成土壤酸化,对改善土壤养分具有积极作用,土壤养分变化是驱动毛竹林土壤中固碳和固氮微生物丰度、多样性和群落结构变化的重要原因。
目的: 准确识别我国不同时期林业有害生物各类灾害的强度差异、变化趋势及灾情综合等级的年际变化,是制定有效的林业有害生物灾害应对策略及实施差异化财政补贴政策的前提,对防范林业灾害风险、提高森林资源风险管控水平以及增强林业碳汇供给能力都具有重要意义。方法: 利用1998—2018年我国林业生物灾害统计资料,采用数值分析方法分析林业生物灾害的总体发生概况;根据1998—2018年我国林业病害、虫害和鼠害灾害发生率变异值阐述各类灾害发生强度的年际变化;进一步采取灰色关联度法确定林业病害、虫害和鼠害在林业有害生物灾害中的关联度以及对森林资源的影响权重,从而确定1998—2018年我国林业有害生物灾情综合指数,最后对上述时期我国林业有害生物灾情综合等级进行划分。结果: 1) 1998—2018年,我国林业有害生物灾害主要以虫害为主,虫害发生面积最大,其次是病害和鼠害;但鼠害发生面积的增长率要高于病害和虫害,2018年林业鼠害、病害和虫害发生面积较1998年分别增长了156.36、83.09和57.72个百分点。2)不同年份林业各类生物灾害发生强度存在差异性。2007年是研究期内林业虫害和鼠害发生强度最高的年份,而林业病害发生强度最高的年份则在2018年。3)根据1998—2018年林业有害生物灾情综合指数,可以将1998—2018年我国林业生物灾害划分为3个阶段,第一阶段为1998—2005年,这一时期林业有害生物灾情综合等级最低,林业有害生物对森林资源危害最小;第二阶段为2006—2008年,该阶段林业有害生物对森林资源造成的危害最严重,灾情综合等级最高,其中又以2007年最为严重;第三阶段为2009—2018年,该阶段灾情综合等级有所下降,但总体受灾程度仍较为严重。结论: 1998—2018年我国林业有害生物灾害发生总面积不断增加,轻度灾害占主体但其面积呈逐年增长趋势,中、重度灾害发生面积和发生率均波动下降。林业虫害每年发生面积较为严重,鼠害发生面积呈快速增加态势,当前林业病害达到研究期最高强度。此外,林业有害生物灾情综合等级虽有所下降,但仍处在较高水平,且有害生物灾害面积逐年增加,防控形势仍较为严峻。采取差异化的林业生物灾害应对措施,重点遏制住林业鼠害快速增长的趋势,降低林业虫害的发生率并加大对重度病害的防治力度等手段或可以有效维护我国的生态安全、促进生态文明建设。
(月刊 1955年创刊) 主管:中国科学技术协会 主办:中国林学会 出版:《林业科学》编辑部 主编:尹伟伦 国内统一刊号:CN 11-1908/S 国际标准刊号:ISSN 1001-7488 国内邮发代号:82-6