[目的]探讨不同物候期土壤动物对凋落物分解过程中N和P释放特征的影响,以期进一步认识凋落物分解与植物生长间的生态联系.[方法]以四川盆地亚热带常绿阔叶林典型人工林马尾松和柳杉及次生林香樟和麻栎凋落物为研究对象,采用不同孔径凋落物分解袋排除土壤动物的方法,于2011年11月—2012年10月按照凋落物自然分解过程在不同物候期(秋末落叶期、萌动期、展叶期、叶片成熟期、盛叶期和叶衰期)研究去除和不去除土壤动物条件下凋落物分解过程中N和P的浓度、释放率以及释放速率特征.[结果]在第1年的凋落物分解过程中,N浓度在4种凋落物的分解过程中均表现出升高的趋势,土壤动物提高了叶片成熟期马尾松和香樟凋落物N浓度,但降低了柳杉和麻栎凋落物N浓度;4种凋落物P浓度在分解过程中以叶片成熟期和盛叶期达到最高值,除土壤动物显著影响叶片成熟期香樟P浓度外,对其他3种凋落物分解过程中P浓度无显著影响;土壤动物显著影响凋落物N和P的释放过程,移除土壤动物条件下,4种凋落物N在展叶期表现为释放的过程,此后释放率持续下降,但4种凋落物P在展叶期和叶片成熟期表现为释放,盛叶期表现为富集,至叶衰期又表现为释放的过程;相对而言,允许土壤动物进入条件下,马尾松和香樟凋落物N和P在叶片成熟期表现为明显富集现象,而盛叶期表现为明显释放过程,柳杉和麻栎凋落物N和P却表现为叶片成熟期释放而盛叶期明显富集的过程;经过整个第1年的凋落物分解,土壤动物明显促进了柳杉和麻栎凋落物分解过程N的释放以及马尾松凋落物分解过程中P的释放,但土壤动物抑制马尾松和香樟凋落物分解过程中N的释放,以及香樟、柳杉和麻栎凋落物分解过程中P的释放;相对于其他物候期,秋末落叶期和萌动期土壤动物抑制马尾松和香樟凋落物分解过程中N和P的释放,而在展叶期、叶片成熟期和盛叶期土壤动物促进马尾松、香樟和麻栎凋落物分解过程中N和P的释放.[结论]土壤动物可显著影响四川盆地亚热带常绿阔叶林凋落物分解过程中N和P的释放过程,在植物生长较慢的秋末落叶期、萌动期和展叶期土壤动物对凋落物N和P释放的影响相对较小,而在植物生长大量消耗养分的叶片成熟期和盛叶期,土壤动物对凋落物N和P释放的作用更为明显,这一定程度上表明了土壤动物与植物可能存在竞争关系.
[目的]分析秦岭林区华山松天然次生林群落乔木层、灌木层、草本层各优势种群的种间关联性,揭示群落发育过程中不同种群之间相互作用的内在关联,以期阐明群落发展与演替和种对间关联性内在规律,为秦岭林区华山松群落可持续经营管理提供理论依据.[方法]选取秦岭山地火地塘林区典型华山松天然次生林群落,基于2×2列联表,采用方差比率法测定乔木层、灌木层和草本层各优势种群间的总体关联性;利用χ2检验和Jaccard指数表征乔木层15个优势种群、灌木层19个优势种群、草本层15个优势种群间的种对关联程度及显著性.[结果]华山松天然次生林群落乔木层、灌木层和草本层优势种群间的总体关联性分别表现为不显著正关联、不显著负关联和显著正关联;χ2检验结果显示该群落乔木层、灌木层和草本层均以正关联种对数占绝对优势,分别达81.9%,77.2%和85.7%,负关联种对数次之,分别为15.2%,13.5%和4.8%,无关联种对数较少,极显著和显著正关联种对数分别为11,2和5对,极显著和显著负关联种对数分别为13,2和1对;Jaccard指数结果与χ2检验结果高度一致,该群落3个层次Jaccard指数较高的种对基本都表现为极显著和显著正相关;青榨槭和千金榆、青榨槭和刺叶栎、刺叶栎和少脉椴、山蚂蝗和刚毛忍冬、野草莓和牛尾蒿种对JI值>0.6,二者之间存在一定的依赖关系,其余种对JI值较小.[结论]秦岭山地华山松天然次生林群落乔木层、灌木层、草本层各优势种对间种间关联明显,该群落总体结构为针阔混交林,物种之间存在一定的独立性,趋于形成一个整体较为稳定的群落.乔木层优势种群种间联结较松散,具有一定的独立性,但独立程度较低,基本趋于稳定,灌木层优势种群则处于动态演替的不稳定阶段,草本层优势种群结构较为稳定.综上所述,种间联结性分析可以作为探讨森林群落稳定性与演替过程中种间关系动态变化的有效途径,实践中应将正联结性较强的树种作为生态树种加以保护,以缩短秦岭山地华山松天然次生林演替的进程.
[目的]研究5个不同林龄(3,8,14,21,46年)、不同叶龄(当年生、1年生、2年生、3年生)杉木人工林叶片的碳、氮稳定同位素组成,并根据它们对氮循环等过程的指示作用来探索不同林龄、叶龄杉木人工林氮循环过程及氮饱和程度的差异,从而为不同生长阶段杉木人工林制定施肥措施提供科学依据.[方法]以福建南平峡阳林场5块相互毗邻的不同林龄杉木人工林为研究对象,在每个林龄的林分内分别设置4个20 m×20 m的试验小区.分别采集不同林龄杉木活叶并根据"主干法"将采集的杉叶分为不同叶龄,然后在每个小区内采集0~10 cm深度土层的土样,用同位素质谱仪测定它们的碳、氮稳定同位素组成(δ13C,δ15N),用碳氮元素分析仪测定叶片氮含量,叶片15N富集指数由叶片δ15N值减去相应的土壤δ15N得到.[结果]叶片δ15N值的变化范围为-2.52‰~2.81‰, 叶片氮含量的变化范围为7.72%~13.5%,二者在不同林龄间均具有极显著差异,并均呈现出幼林和老林较高、处于速生期的林分较低的趋势,且叶片δ15N值与叶片氮含量之间存在显著的相关性,但不同叶龄叶片δ15N值间则不具有显著差异;不同林龄叶片的15N富集指数存在显著差异,呈现出幼林与老林叶片15N富集指数较接近于0的趋势;叶片δ13C的变化范围为-29.93‰~-27.88‰, 不同林龄间差异不显著,但同一林龄不同叶龄叶片的δ13C则有显著差异,且有随着叶龄增大而减小的趋势.[结论]不同林龄叶片δ13C差异不显著但呈现幼年较低的趋势,可能是不同树高导致不同林龄杉木水分利用效率间的差异所致,而同一林龄不同叶龄杉木δ13C间的显著差异则可能是光合作用效率不同造成的.不同林龄在叶片δ15N、叶片氮含量、叶片15N富集指数间的显著差异均指示出处于速生期的林分氮饱和程度显著低于幼林和老林,这说明虽然我国亚热带地区氮沉降现象严重,但氮素仍是限制处于速生期杉木人工林生长的因素.
[目的]本研究探讨不同产地黄栌苗木叶片气体交换特性对土壤水分胁迫的短期响应特点及规律.[方法]采用田间模拟试验,选取北京西山、山东泰山和山西绛县3个产地的1年生黄栌幼苗为供试材料,设置对照 (CK, 土壤田间持水量的75%~80%)、中度胁迫 (MS, 土壤田间持水量的55%~65%)和重度胁迫 (SS, 土壤田间持水量的35%~45%)3个水分梯度,利用LI-6400便携式光合测定系统和SPSS 20.0统计分析软件测定和拟合幼苗成熟叶片的光响应曲线(Pn-PAR)及CO2响应曲线(Pn-Ci),根据非线性最小二乘法的Levenberg-Marquardt迭代原理计算各光合参数.[结果]1) 黄栌幼苗的CO2同化能力随干旱胁迫程度的加剧及胁迫时间的增加显著 (P < 0.05)下降,主要原因是持续干旱胁迫环境中幼苗叶片CO2传导及光合电子传递受阻、光能利用率下降.受重度胁迫处理幼苗的CO2气孔导度 + 叶肉导度(gsc + gm)、表观量子产量(AQY)、光饱和点-光补偿点(LSP-LCP)、最大电子传递速率(Jmax)和最大电子传递速率/最大羧化速率(Jmax/Vc,max)分别比对照低50.5%,12.0%,21.0%,37.9%和16.9%,干旱胁迫环境中幼苗的gsc,gm,AQY,LSP-LCP,Jmax / Vc,max在胁迫后期比胁迫中期分别低18.7%,81.0%,19.3%,4.6%,5.5%. 2) 水分亏缺可在一定程度上刺激黄栌幼苗提高弱光利用效率及CO2羧化速率.3) 受中度胁迫处理黄栌苗木的CO2气孔限制值(ls)、叶肉扩散限制值(lm)分别比对照高36.9%和25.3%,而受重度胁迫处理幼苗的ls,lm分别比对照高9.7%和103.0%;干旱胁迫环境中黄栌幼苗的平均ls及平均lm在胁迫中期分别比对照高17.7%和46.0%,在胁迫后期则分别比对照高47.0%和71.1%,说明气孔限制和叶肉扩散限制分别是适度干旱胁迫和严重干旱胁迫环境中导致幼苗净光合速率下降的主要原因.4) 重度胁迫环境中,山西产地幼苗光饱和时的最大净光合速率(Pn,max)、CO2饱和时的最大净光合速率(Amax)、Rubisco活性和数量限制的最大净光合速率(Ac,max)、RuBP再生限制的最大净光合速率(Aj,max)、Vc,max、磷酸丙糖利用速率(VTPU)的降幅(相对胁迫处理前)分别比北京产地和山东产地的幼苗高38.0%和50.3%、40.7%和46.3%、45.7%和51.2%、52.4%和54.2%、47.3%和55.8%、55.5%和82.6%,而山西产地受持续干旱胁迫处理幼苗的LCP和暗呼吸速率(Rd)分别比北京产地和山东产地的幼苗低31.2%和47.5%、27.2%和9.2%.[结论]北京西山、山东泰山和山西绛县3个产地黄栌幼苗对持续干旱胁迫环境反应的敏感性具有显著差异.总体而言,重度胁迫环境中山东泰山幼苗叶片的碳同化能力显著高于北京产地和山西产地,而北京产地幼苗叶片的碳同化能力显著高于山西产地.持续干旱胁迫环境中山西产地幼苗的CO2扩散阻力及光合电子传递阻力显著高于其他两产地,而该产地的 LCP及Rd均高于其他两产地,因此,山西产地黄栌幼苗光合参数对水分亏缺的反应较北京产地和山东产地剧烈,但该产地幼苗通过降低光补偿点及暗呼吸代谢水平以保证光合同化产物积累的能力相对较强.
[目的]为提高苦参碱的杀虫效果,对松材线虫的药剂防治靶标乙酰胆碱酯酶1基因(BxACE 1)进行研究.[方法]松材线虫采集自广东省内马尾松,贝曼漏斗法分离,灰葡萄孢菌苔上25 ℃避光培养扩繁线虫.克隆BxACE 1 基因全长并进行序列分析,通过基因沉默和蛋白抑制2种技术阻断该基因功能,研究苦参碱的杀虫效果,并应用Q-PCR技术鉴定RNAi效果.[结果]5'和3'序列拼接得到基因全长2 145 bp,命名为BxACE 1.同源序列多序列比对表明线虫ACE的进化速度与线虫进化速度一致.蛋白质三维结构分析表明,BxACE 1 由14个α螺旋包围着13个β折叠,鉴于氢键数量越多结合越稳定,利用docking技术筛选出石杉碱甲是松材线虫乙酰胆碱酯酶1蛋白的较佳抑制剂.RNAi明显增加了苦参碱的杀虫效果,石杉碱甲本身对线虫毒性较小,共同施用RNAi和石杉碱甲对线虫毒性仍然较小,但RNAi处理组线虫与Inhibitor(0.03%苦参碱+1μmol ·L-1石杉碱甲处理线虫)处理组线虫在24,48及72 h存活率差异不显著,表明石杉碱甲处理线虫和BxACE 1 基因RNAi处理效果相近.[结论与其他]通过基因沉默和蛋白抑制2种技术阻断BxACE 1 功能均可以提高苦参碱的杀虫效果,RNAi技术能够简单易行地证明若阻断BxACE 1 功能可以提苦参碱的杀虫效果,但dsRNA容易降解等因素限制了该技术在生产实践中的广泛应用.石杉碱甲可以与BxACE 1 稳定结合,鉴定表明石杉碱甲可以提高苦参碱的杀虫效果,具有生防药剂辅剂的开发潜力,可替代基因沉默技术实现抑制BxACE 1 的目的.因此,通过乙酰胆碱酯酶抑制剂石杉碱甲可阻断BxACE 1 的功能,进而达到提高苦参碱等植物源药剂杀虫效果的目的.ACEIs通过抑制线虫体内的乙酰胆碱酯酶的活性,使线虫体内的胆碱水平短时间内大量提高,从而导致其中毒死亡.该类具有代表性的杀虫剂是有机磷类化合物和氨基甲酸酯类化合物,大多为非可逆型ACEIs.石杉碱甲是来源于石杉科植物蛇足石杉的一种半萜生物碱,是一种高效、高选择性、可逆性的ACEIs.本研究将石杉碱甲引入松材线虫研究,是对该植物源药剂的一个新尝试.
[目的]为有效利用草木樨中华根瘤菌CHW10B菌株,对绿色荧光蛋白(GFP)标记的菌株在南方红豆杉根际及其根部的定殖进行研究.[方法]采用修改的反复冻融转化方法,将穿梭载体pGFP4412质粒转化进入草木樨中华根瘤菌CHW10B细胞,对该菌株进行GFP标记,筛选荧光表达强烈且稳定遗传的转化子,对转化子的细胞及菌落形态特征进行观察,并采用钼锑抗比色法对其溶磷能力进行测定.在此基础上,以GFP基因标记和抗性标记作为示踪手段,将GFP标记的CHW10B菌株接种到南方红豆杉1年生盆栽实生苗根表面,借助荧光显微镜及稀释涂布技术,对根际土壤中GFP标记菌株进行定期回收检测.[结果]成功获得CHW10B菌株荧光表达强烈且稳定遗传的GFP转化子,该转化子及野生菌株均为革兰氏阴性(G-),短杆菌,但二者在LB固体平板上的菌落形态有一定差别.野生菌株菌落呈圆形、边缘整齐,表面湿润黏稠,为乳白色;而标记菌株CHW10B-GFP2菌落表面为浅棕色,其他一致;标记菌株溶磷能力与野生菌株接近,发酵液上清液中可溶性磷含量分别为639.12和 656.57 mg·L-1.GFP标记菌株在南方红豆杉根际的数量变化幅度较大,接种1 天根际土壤中CHW10B转化子菌数为6.08×107 cfu·g-1,随后细菌数量迅速减少,15 天后标记细菌数量开始增多,25~40天菌体数量升高并呈平稳趋势.用荧光显微镜对接种40 天后南方红豆杉的根部进行观察,发现在根系表面及其内部有大量发绿色荧光的GFP标记细胞存在.[结论]GFP基因标记的CHW10B菌株在南方红豆杉幼苗根际土壤中具有持久性定殖的能力;另外,该标记菌株能在根表面和内部定殖,具有内生性.
[目的]采集凉水国家级自然保护区原始森林土壤样品,分离产漆酶真菌并优化产酶条件,旨在开发产漆酶半知真菌种质资源,提高漆酶产量,为微生物漆酶扩大生产提供菌种资源和条件参数.[方法]以木质素磺酸钠为唯一碳源的无机盐培养基为富集培养基,在愈创木酚-PDA选择性平板上分离产漆酶真菌.利用ABTS 和SGZ 显色反应初筛和摇瓶发酵复筛.确定供试菌株后,利用形态观察结合rDNA-ITS序列分析技术,将菌株鉴定至种.以ABTS法测定供试菌发酵液漆酶活性,以Lowry法测定发酵液总蛋白含量.在考察供试菌株生长、产酶及胞外蛋白总量动态变化基础上,通过单因素试验,研究碳源种类及浓度、氮源种类及浓度、培养基起始pH、装液量、接种量及底物诱导对菌株产漆酶的影响,获得菌株产酶最适培养基组分和培养条件参数.[结果]获得1株发酵周期短、初始酶活高的产酶菌株NF-08.结合形态学特征与rDNA-ITS序列分析结果,鉴定菌株NF-08属于为半知菌亚门疣孢漆斑菌.该菌株在液体发酵培养基中产漆酶活性与菌丝生长和胞外蛋白总量基本同步,发酵第6天达到酶活峰值9.28 U ·mL-1.疣孢漆斑菌NF-08产酶最佳碳、氮源分别为4.0%葡萄糖和3.5%蛋白胨,培养基初始pH7.0.最适装液量60 mL ·(250 mL)-1,最适接种量4%,最适培养温度和摇床转速分别为30 ℃和140 r ·min-1.没食子酸、阿魏酸和单宁酸显著诱导疣孢漆斑菌NF-08漆酶活性的产生,以没食子酸效果最好.经过培养基组分和培养条件优化以及底物诱导,疣孢漆斑菌 NF-08产酶水平达到16.82 U ·mL-1,比优化前提高了81.25%.[结论]建立环境样品中产漆酶真菌的分离、纯化及筛选方法,获得了一株发酵周期短、产漆酶活力高的半知真菌疣孢漆斑菌 NF-08.该菌株经单因素试验产酶条件优化效果明显,酶活水平提高显著,可为微生物发酵产漆酶提供新的菌株资源,在微生物发酵漆酶工业生产中具有应用潜力.后续对疣孢漆斑菌NF-08漆酶产生、性质及基因表达调控的深入研究,将有助于了解漆酶在半知真菌生活史中的作用及生态学功能,同时拓展半知真菌漆酶的应用领域.
[目的]开展森林火灾时空特征和风险分析,有利于把握森林火灾发生规律,为预测和防治森林火灾、制定差异化森林火灾财政补贴和保险政策提供科学依据.[方法]根据年鉴数据,借助主成分分析、聚类分析和信息扩散理论,对我国1950—2010年森林火灾的时空分布特征和风险状况进行研究,全面分析森林火灾发生的时空特征,结合灾情指标对全国各省进行评价并分类,并定量分析风险水平.[结果]1) 1950—2010年间,年均发生火灾12 683次,年均火场面积67.48万hm2,年均火灾次数和火场面积均呈下降趋势;1988—2010年间年均成灾面积7.95万hm2,总体表现为上升趋势;1988—2010年间年均成林蓄积损失167.5万m3,没有明显年际变化;1988—2010年间年均伤亡214人,总体呈波浪式下降趋势.2) 人为火源占已查明火源的80%以上,烧荒烧炭是最主要的生产性用火火源(38.47%),上坟烧纸是最主要的非生产性用火火源(19.92%).3) 华东、西南地区相比于其他地区火灾次数明显较大,东北地区火场面积明显较大.4) 按照一般和较大火灾次数、重大和特大火灾次数、火场面积、受害森林面积、成林蓄积、幼林株数、受伤人数、死亡人数8个指标,通过主成分分析对31个省(区、市)的火灾状况进行评价并排序,然后根据主成分得出的综合得分进行聚类分析,根据受灾程度将31个省区按照严重、较重、中度、一般和轻度分为5类,其中,湖南受灾最严重,其次是黑龙江、贵州和云南等.5) 基于信息扩散理论进行森林火灾风险分析,全国每年发生3 000~9 000次一般和较大火灾的概率较大(>0.482 4),每年发生0~30次重大和特大火灾概率较大(>0.430 2),每年受灾森林面积在15万hm2以下概率较大(>0.407 2).[结论]我国森林火灾频发、面积大,火灾高发与气候变化息息相关.引发森林火灾的主要原因是人为火源,必须严格控制和管理野外火源,规范生产、生活用火行为.森林火灾具有显著的区域性特征,我国森林资源面临的火灾风险压力较大.建议在准确把握全国森林火灾时空分布特征和风险基础上,加强宣传教育,采取科学的森林防火、预报、监测措施,制定合理的森林火灾财政补贴和森林保险政策,维护森林健康和国家生态安全.
[目的]针对木材干燥耗时长、效率低的问题,以改变司职水分疏导功能的木材分子关键部位的微观结构为手段,通过改善木材的渗透性和水分的流动性,建立易于水分移动的新路径,达到缩短木材干燥时间的目的.在描述蒙古栎导管分子细胞壁构造变异的形态、数量和程度以及表征处理材在常规蒸汽干燥全程和各阶段干燥速率变动的基础上,探索并建立辊压预处理工艺条件、构造特征变异与干燥速率三者的相关关系.[方法]依托木材的黏弹性和水分移动机制,以蒙古栎为试材,对其含水率47% ~55%、900 mm(长)×100 mm(宽)×30 mm(厚)的径切板和弦切板施行2个压缩方向(径向和弦向)、3种压缩率(10%,20%和30%)和3种压缩次数(1,4和9次)的辊压预处理,使用环境扫描电子显微镜(Fei Quanta 200)观察研究辊压处理材的导管分子微观构造特征变异,并在常规蒸汽干燥全程和各阶段测试和分析处理木材的干燥速率变动规律.[结果]环境扫描电镜观察表明,辊压压缩预处理使蒙古栎导管分子纹孔膜破裂和细胞壁出现裂隙,可形成水分移动的微观新路径;随着压缩率增大、压缩次数增加,纹孔膜破裂的数量和程度、细胞壁破坏的规模和尺寸增加,木材的渗透性和水分的流动性得到改善,缩短木材干燥时间.在常规蒸汽干燥的6个阶段和干燥全程,辊压预处理材的干燥速率均大于未处理材;压缩率和压缩方向相同时,干燥速率随压缩次数的增加而增大;压缩方向和压缩次数相同时,干燥速率随压缩率的增加而加快;压缩率和压缩次数相同时,径向压缩的弦切板干燥速率快于弦向压缩的径切板.[结论]以试材初含水率50%、终含水率15%计算,辊压预处理材的全程干燥时间均少于未处理材,弦向压缩径切板干燥时间缩短6.67% ~23.64%,径向压缩弦切板缩短4.55% ~13.02%.辊压预处理可在蒙古栎试材内部形成微观的水分移动新路径,改善水分的渗透性和流动性,缩短木材干燥时间.
[目的]利用微米木纤维为原材料代替难以降解的橡胶和塑料,制作出适用于机械设备或汽车减震装置的JN型木纤维减震器,研究JN型木纤维减震器的选材、加工工艺及数学建模方法,为减震器数控加工机床和数控系统的研制与开发提供理论依据. [方法]以密度为0.439 g ·cm-3、含水率为12%~15%、平均厚度可达到52 μm的红松微米木纤维为基材,利用冷硫化和复合材组构理论,采用热压模具定型方法制作出JN型微米木纤维减震器样品,测量样品的质量、体积并观察样品浸泡在水中24 h后的外形状态.在基本假设的基础上,用包络法和规则几何体建模法建立JN型微米木纤维减震器的数学模型,并利用Matlab软件对JN型微米木纤维减震器进行仿真分析.[结果]JN型微米木纤维减震器样品的密度在0.91~1.36 g ·cm-3之间,质量在1.4~2.0 kg之间,在水中浸泡24 h不会变形.仿真分析结果证明JN型微米木纤维减震器数学模型具有一定的通用性和准确性.[结论]按规定的加工工艺制备的JN型微米木纤维减震器样品符合密度、弹性要求,并且具有抗水性;JN型木纤维减震器的建模由底座和规则梯形台构成,模型参数具有通用性,直接将底座和规则梯形面相关尺寸参数输入模型方程,可获得JN型木纤维减震器的不同加工尺寸;为保证JN型木纤维减震器的实用尺寸和外观,降低生产成本,整个模压加工过程必须在一套模具上完成.
[目的]针对连作杨树人工林细根形态和解剖结构,从根序视角探讨连作杨树人工林细根生长的代际差异及其与人工林生产力衰退的联系,以期揭示连作杨树人工林衰退机制.[方法]分别在杨树人工林Ⅰ和Ⅱ代林分设立标准地,采用改良全根取样法获得杨树细根(<2 mm)并按根序进行分级,制作1~5级细根各根序石蜡切片.根系扫描仪结合分析软件获得各根序细根长度、直径,光学显微镜观察各根序细根剖面直径、皮层厚度、维管柱(中柱)直径等参数,并计算比根长、根组织密度、根长密度、维根比等.LSD分析1~5级根序形态参数的差异显著性,One-way ANOVA分析同一根序在不同代数间形态指标参数的差异显著性.[结果]杨树细根生物量表现为随根序增加而减小,且连作Ⅱ代人工林细根生物量分配高于Ⅰ代林,尤其在1,2级根序中更为显著(P<0.05);连作导致杨树1,2级细根平均长度减少而3~5级根长度增加;直径虽然在不同根序细根间差异并不显著,但Ⅱ代林显著高于Ⅰ代林;杨树细根表面积、比根长和根长密度总体表现为1,2级根显著高于3,4级根(P<0.05),但比根长在Ⅱ代林中差异不显著;连作导致杨树1,2级根表面积和根长密度显著增大,但比根长显著减小(P<0.05);细根解剖特征表明,横剖面宽度随根序逐渐增大,中柱面积占横剖面的比例随根序增加而增大,1,2级细根总体呈现初生结构的特征,从3级根开始出现木栓层且皮层开始脱落.[结论]杨树1~5级根序细根形态和功能存在显著差异,1,2级细根仅具初生结构,是杨树的吸收根,3级以上细根出现木栓层从而变为输导根.连作导致杨树细根形态发生显著变化,且低级细根生物量显著增加,表明连作导致杨树人工林对地下部分的生长投入增大,这与养分匮乏生境中植物光合产物最优分配理论相一致.伴随细根死亡和周转,连作杨树人工林细根生物量分配格局将影响人工林地上部分生产力的形成.
[目的]分析中幼龄兴安落叶松过伐林的垂直结构特征,为进一步研究演替趋势和优化林分结构等提供参考依据.[方法]以内蒙古根河林业局潮查林场境内在20世纪80年代初主伐利用后形成的兴安落叶松过伐林为研究对象,利用10块标准地数据,采用树冠光竞争高度原理将兴安落叶松过伐林林分垂直层次划分为主林层、演替层和更新层,分析各层高度、径级分布、树种组成、蓄积量和水平格局特点[垂直结构各层次特点均基于a(截止系数)取值0.5，量化分析各林层的结果].[结果]1) 主林层、演替层和更新层平均高度分别为11.2,6.8和2.8 m,各层次高度间在0.01水平上差异极显著.2) 随着林分垂直层次增高,其径级分布由反J型向左偏单峰型转变,最终呈无规则单峰型形状.主林层径级分布呈无规则的单峰型,峰值在8~16径级处,以12和14径级为多数;演替层径级分布呈左偏单峰型,峰值主要在8径级处;更新层径级分布呈反J型,峰值在2径级处.3) 各层树种组成差异较大.主林层对整个林分树种组成起关键作用,二者组成成数非常接近,也直接影响更新层的树种组成; 演替层树种组成揭示,未来林分演替趋势将出现落叶松成数增多、白桦成数逐渐增多和树种组成相对稳定3种可能性.4) 随着林分层次增高,其蓄积量增大,主林层、演替层和更新层蓄积量占林分总蓄积量的平均比例分别达67.3%,28.6%和4.1%.5) 各层分布格局主要呈聚集分布,与林分整体分布格局并非完全一致.随着林层的下降,其聚集系数逐渐增大,聚集化程度明显增加.6) 各层次对林分结构与功能具有不同的作用.随林龄增长,更新层株数减少,向演替层转移,演替层分布径级变大,逐渐接近主林层径级分布.[结论]要通过优化结构、调控林分演替可持续地经营复层异龄林,须从林分各层入手控制各树种径级株数比例、合理高度,并持续地确保有更新层的存在.林分垂直结构是林分某个特定阶段的结构特征,随着林龄增长,在不同生长阶段垂直结构将会发生变化,如何动态表述林分垂直结构特征将是今后研究的重点;在林分中,不同树种达到不同林层高度以及形成现有垂直层次结构时所需要的时间等方面也需深入研究.
[目的]以黑河流域上游祁连山森林保护区为研究区,利用133个森林样地调查数据、Landsat-5 TM影像和ASTER GDEM产品为数据源,探讨地形对该流域森林地上生物量(above-ground biomass, AGB)估测的影响,以及选择合适的遥感估测方法反演该流域的森林AGB.[方法]首先利用青海云杉特殊的生境范围和绿色植被对比值植被指数(ratio vegetation index,RVI)的灵敏程度,及不同地物对纹理特征的不同响应,制定相应的决策树分类器,将研究区的土地覆盖类型分为两大类:森林(青海云杉)－非森林,并利用133个森林样地调查数据和Google Earth高分辨率影像的12 722个采样点对分类结果进行验证(总体分类精度达到 90.39%,Kappa 系数为 0.81);然后运用多元线性逐步回归估测法,以及结合随机森林算法(random forest, RF)优化后的k最近邻分类法(k-nearest neighbors, k-NN)进行森林AGB的遥感估测,对比SCS+C地形校正前后青海云杉森林AGB的估测结果,同时比较2种不同估测方法的反演效果;最后利用得到的最优估测方法反演整个研究区的森林AGB,生成黑河流域上游祁连山森林保护区的森林AGB的等级分布图.[结果]SCS+C地形校正前多元线性逐步回归的估测精度为R2 =0.31,RMSE=34.41 t ·hm-2,地形校正后多元线性逐步回归的估测精度为R2 =0.46,RMSE=30.51 t ·hm-2;而基于 SCS+C地形校正后的k-NN的交叉验证精度不仅明显高于地形校正前的精度,且显著优于多元线性逐步回归的估测结果,达到R2 =0.54,RMSE=26.62 t ·hm-2;另外基于最优的k-NN 估测模型(窗口为 7×7,采用马氏距离,k=3)反演的该流域青海云杉在2009年总的森林地上生物量为8.4×107 t,平均森林地上生物量为96.20 t ·hm-2.[结论]在地形复杂地区,运用SCS+C模型对地形进行适当校正,能够有效地消除太阳入射角变化引起的地表反射亮度的差异,使影像能够更准确地反映地表信息,提高森林AGB的遥感估测精度;在样本有限的情况下,相对于以大数定律作为理论基础的多元线性逐步回归估测法,k-NN能够避免发生过学习现象和样本不平衡问题,更适于该研究区青海云杉的森林AGB的估测.
[目的]了解黄连木叶片挥发性物质释放的日变化动态和季节变化动态,对黄连木叶片挥发性物质成分和相对含量进行比较分析,为黄连木叶片挥发性物质的利用提供理论依据.[方法]随机选取5株成年黄连木,分别于2008年春季(5月)、夏季(7月)、秋季(10月)选择天气晴朗的1天,在9:00,12:00,15:00,18:00和21:00采集树冠外围受光一致、健康无损的复叶,利用静态顶空进样与气相色谱－质谱(GC-MS)联用法,对叶片释放挥发性物质的成分和相对含量进行日动态变化和季节动态变化的测定分析.[结果]黄连木叶片释放的挥发性物质主要包括顺式-β-罗勒烯、反式-β-罗勒烯、香芹烯、3-蒈烯、α-松节烯、β-月桂烯等单萜类化合物及少量的醇类、酮类、酯类化合物,其中萜烯类化合物占总排量的85%以上.1年中,萜烯类化合物的释放动态趋势为夏季(93.6%)>秋季(89.2%)>春季(85.9%),而萜烯类化合物的种类在春季最多(59种),其次是夏季(52种),而秋季最少(50种);醇类物质的释放量在春季最多,夏季和秋季的释放量相近;酯类、烷烃类和醛类物质均为夏季的释放量最少,春季的释放量多于秋季;而酮类物质的释放量在不同季节中没有明显变化.就主要的萜烯类物质的释放量而言,顺式-β-罗勒烯为春季>夏季>秋季,反式-β-罗勒烯为秋季>春季>夏季,而香芹烯则为秋季>夏季>春季,α-松节烯和β-月桂烯的释放量基本保持不变,3-蒈烯为夏季>春季>秋季.1天中,萜烯类化合物的释放总量呈现先增多后降低的趋势,并在15:00释放量达到最大,而早晚的释放量则较小.就几种主要的萜烯类物质的释放量而言,香芹烯、反式-β-罗勒烯和顺式-β-罗勒烯无论在春季、夏季或者秋季,其释放量均在15:00达到最高;α-松节烯在春季和秋季,15:00达到最大水平,而夏季12:00其释放量已达到最大;β-月桂烯的相对含量除了春季18:00略有下降外,其他时间均保持不变;3-蒈烯1天中的释放量在春季和秋季基本保持不变,但夏季呈先增多后减少的趋势,并于12:00释放量达到最大.[结论]萜烯类化合物是黄连木叶片释放的主要挥发性物质,其年释放动态变化趋势为夏季>秋季>春季,日释放量动态变化趋势为15:00>12:00>18:00>9:00>21:00.
[目的]油橄榄作为重要的油料经济作物,其健康价值越来越受到人们的重视,相关产业在我国已初具规模.引种品种混乱和遗传关系不明确影响了我国油橄榄事业的进一步发展,因此我国油橄榄品种的遗传变异有待评估.[方法]采用SRAP技术对32个来自四川西昌市的油橄榄品种进行遗传多样性分析,其中5个油橄榄品种为国内育种品种,27个油橄榄品种为国外引种品种.利用改良的CTAB法提取得到32个油橄榄品种的基因组DNA.[结果]25对SRAP引物共扩增出293条多态性条带,平均每对引物扩增出11.72条多态性条带,平均多态性比率为90.75%;引物组合M5E5扩增出的多态性条带最多(37条);期望杂合度(He)为0.804~0.958(平均0.896),多态性信息含量(PIC)为0.773~0.955(平均0.884),一致性概率(PI)为0.004~0.067(平均0.024).筛选得到的25对SRAP引物扩增条带多态性好,具有更强的鉴别能力.基于UPGMA法的聚类分析结果显示,所有品种分为3大类,品种间的遗传相似性为0.59~0.89(平均0.74),遗传相似性最高的2个品种(‘希腊3号’和‘配多灵’)为0.89.国内育种品种分布于不同的类群中, ‘中山24’为通过‘阿斯’实生选优而来的,二者在形态学和遗传学方面均有较高的相似性,进一步证实了国内品种育种途径以及与国外品种的亲缘关系. ‘哥朗米扎’与‘未知米扎’聚在一类,‘希腊3号’与‘配多灵’聚在一类,且遗传相似性系数最高.主坐标分析(PCA)显示,所有油橄榄品种可分为3个群体,累计贡献率为20.4%.UPGMA分析中的第Ⅱ类的所有品种都聚在PCA分析的Group Ⅰ内,两者分析结果一致.[结论]综合不同油橄榄品种形态学(果质量、含油率、叶片形状等)和遗传学数据(育种背景、遗传相似性系数等)分析,部分引种品种的分类并未按照其地理起源来划分,而是由其遗传学和形态学数据共同来决定的.由以上结果可知,SRAP标记技术用于分析油橄榄遗传多样性简便、可靠.油橄榄遗传多样性比较丰富,我国引种油橄榄品种存在同种异名、命名混乱、受外界影响存在高度的遗传变异等情况.今后要加大运用SRAP和其他一些新型分子标记对油橄榄进行遗传多样性分析和种质鉴定,开辟基因定位和功能鉴定新途径,加大遗传图谱构建的密度和遗传距离;将传统育种方法与分子标记相结合,缩短育种年限,提高育种效率.
[目的]在研究刺桐姬小蜂虫瘿的形态学和解剖学特性的基础上,对刺桐成瘿过程中初始形成期、成长分化早期与晚期、成熟期和开裂期5个阶段虫瘿的发育及其结构变化进行相关研究,揭示刺桐姬小蜂诱导虫瘿的产生和发育过程.[方法]分别采集刺桐叶片上5个发育阶段的虫瘿及健康叶片、叶柄(各20个),用于形态学和组织学研究.测量虫瘿的直径、高(上下顶点之间的长度)和质量大小及虫体大小,并用Moticam 2506体式解剖镜和Motic Images advanced 3.2显微系统下拍照观察测量不同阶段虫瘿结构特征.同时利用常规的石蜡切片技术,分析不同发育阶段虫瘿和正常组织(叶片、叶柄)的结构特征.[结果]刺桐姬小蜂雌成虫选择将卵产于新生的幼叶上,幼叶叶片厚度、上表皮层及海绵组织部分均比健壮叶的要厚,且差异都达到极显著水平(P<0.01);幼叶的上表皮层和栅栏组织中的细胞排列密度也显著小于健壮叶(P<0.01).随幼虫的发育,刺桐姬小蜂虫瘿的大小和质量先迅速增加,后增加速度减缓,最后随成虫羽化离开而减小;刺桐姬小蜂的寄生使得原有的植物组织发生改变,形成了由内到外可分为:瘿室、薄壁层、保护层、表皮层的虫瘿组织.虫瘿组织的每层结构都先迅速加厚,之后缓慢降低;其中薄壁层作为营养物质的供给,在第Ⅲ阶段显著加厚(P<0.05);保护层和表皮层是虫瘿的外层结构,第Ⅱ阶段各层厚度均达到差异极显著水平(P<0.01),对生活在虫瘿内的虫体起保护作用.[结论]刺桐姬小蜂的产卵入侵使得原有的植物组织发生改变,且虫瘿的形成往往与寄主植物组织的成熟度有关;幼嫩的组织更易被诱导形成虫瘿;通过对5个发育阶段虫瘿结构的观察研究,可验证虫瘿内部结构的差异主要由营养物质的供给决定,而外部结构的差异由防御性决定;能更好地解释虫瘿存在的价值,为进一步研究刺桐姬小蜂虫瘿形成机制提供理论依据.
【目的】 对黄土高原不同地区杜松种群结构与动态进行比较研究,阐明黄土高原地区杜松种群的生存现状与数量动态,揭示种群的发展趋势,为杜松种群恢复策略的制定提供依据。【方法】 采用样地调查法,选取黄土高原5个地区(内蒙古武川、山西浑源、陕西府谷、宁夏贺兰山和河北涿鹿)的杜松种群,根据杜松生活史特点并借鉴前人研究方法,划分种群径级、高度级和冠幅级,分别绘制其种群结构图。采用空间代替时间的方法,即用杜松的径级结构代替年龄结构,编制静态生命表,绘制存活曲线、死亡率曲线和消失率曲线。应用生存分析中的4个函数(生存函数、积累死亡率函数、死亡密度函数和危险率函数)分析杜松种群动态。【结果】 5个种群的径级结构均有不同程度的缺失; 涿鹿和浑源种群的高度结构相对完整; 5个种群的冠幅结构均有一定程度的缺失,武川、涿鹿和浑源3个种群冠幅面积大多集中在2 m2以内,贺兰山种群的冠幅面积大多在3 m2以上;种群静态生命表表明,杜松种群不同龄级的存活量差别较大,存活量随龄级的增加逐渐减少; 死亡率和消失率最高的均为Ⅳ龄级; 期望寿命最高的是Ⅰ龄级,武川种群的存活曲线趋于Deevey-Ⅲ型,其余种群则趋于Deevey-Ⅱ型;各种群死亡率和消失率曲线变化趋势基本一致,生存分析表明,武川种群前期略减、中期稳定、后期衰退,府谷种群前期锐减、中期稳定、后期衰退,涿鹿和浑源种群前期锐减、后期衰退,贺兰山种群则呈现前期略减、后期衰退的特征。【结论】 黄土高原不同地区杜松种群的径级、高度级和冠幅级结构均表现出一定的差异性。涿鹿和浑源种群密度相对较大且有一定幼龄植株储备,种群表现出一定的更新发展潜力; 府谷种群存在相当数量的中老龄株; 府谷、武川和贺兰山种群的径级结构相对完整,但种群密度较小且缺失幼龄植株。杜松从幼树成长为大树的过程中受到了相当程度的环境筛选和竞争压力,大树的生存能力增强。涿鹿和浑源种群有一定的幼苗储备,若改善生态环境保证幼苗的生存发展,种群是可以恢复与更新的; 府谷种群幼苗库的储备缺少,若不进行补充可能会限制种群的更新发展。在天然杜松种群的保护工作中,要注意保护萌蘖苗,防止动物啃食尤其人为放牧等的影响; 针对杜松种子自然条件下萌发率低的特性,应人为采取相关的技术措施,促其萌发; 对于府谷种群等老龄化严重的杜松种群,应该借助人工补充幼苗以保证种群的更新发展。
【目的】 分析黄土高原丘陵区文冠果在不同生境条件下的种子成苗、实生苗生长及其与环境因素的关系,阐明该区域文冠果种群实生苗更新状况及影响因素,为文冠果种群恢复及可持续经营提供依据。【方法】 通过固定样地调查,对黄土高原丘陵区阳坡、半阳坡和半阴坡3种生境下的文冠果天然种群种子幼苗转化率、幼苗数量、幼苗生长状况、幼苗生物量分配及环境因子对文冠果实生苗生长发育的影响进行研究。【结果】 各坡向均有1年生文冠果实生苗,但不同坡向实生苗平均数量不同,阳坡生境1年生实生苗相对较多(632株·hm-2),而半阴坡相对较少(484株·hm-2); 各坡向文冠果种子幼苗转化率均较低,3个坡向文冠果种子幼苗转化率表现为半阴坡(0.57%) > 半阳坡(0.43%) > 阳坡(0.25%); 各坡向实生苗数量总体较少,随着年龄增加,实生苗数量逐渐减少,各年龄阶段(1~5年生)文冠果实生苗数量均表现为阳坡 > 半阳坡 > 半阴坡; 阳坡、半阳坡和半阴坡生境光照、水分等环境条件均存在差异,这使文冠果实生苗在不同坡向存在不同的适应策略,1~5年生文冠果实生苗的高度、基径和冠幅均表现为阳坡 > 半阳坡 > 半阴坡,阳坡生境更有利于文冠果幼苗的生长发育; 各坡向1~5年生文冠果实生苗地下生物量均大于地上生物量,地上、地下生物量均表现为阳坡 > 半阳坡 > 半阴坡; 由于环境的异质性,不同坡向文冠果根冠比最大值出现的年龄阶段不同,阳坡和半阴坡2年生幼苗根冠比最大,而半阳坡4年生幼苗根冠比最大; 阳坡生境1~5年生实生苗茎干质量、叶干质量和根干质量均大于半阳坡和半阴坡,而且这种差异随着年龄的增加有扩大的趋势,随着幼苗年龄增加,阳坡与半阳坡、半阴坡的茎生物量比、叶生物量比和根生物量比差异越来越显著; 环境因素对文冠果幼苗数量、幼苗高度及幼苗生物量有重要影响,幼苗数量与光照强度显著正相关,与总盖度显著负相关,幼苗高度与土壤含水量显著负相关,幼苗生物量与光照强度极显著正相关。【结论】 阳坡生境文冠果种子萌发率较低,但萌发成苗之后却有利于文冠果幼苗的定居,实生苗生长状况均好于半阳坡和半阴坡,该生境文冠果实生苗可以更好地利用资源,缩短进入主林层的时间,因此,在文冠果人工林培育时,应尽可能选择阳坡生境。
【目的】 分析海南岛文昌市铜鼓岭自然保护区5种蒲桃属植物的种群结构、分布格局及种间关联性,以期了解该地区蒲桃属植物种群的现状、分布状况及发展动态,为该属植物的保护工作提供依据。【方法】 在热带常绿季雨矮林建立2.56 hm2固定样地,采用种群结构和空间格局常用的种群径级结构分析、种群静态生命表和绘制种群存活曲线研究方法,结合点格局分析中的Ripley's K函数和SPSS软件,对5种蒲桃属植物种群的空间格局、种间关联性以及种群聚集规模与种群优势度的关系进行研究。【结果】 种群死亡率随龄级的增加而增大,生命期望值ex与此趋势相反,但方枝蒲桃、赤楠和肖蒲桃3个种群中的ex值会出现明显的小波动,说明这3个种群内部经历了密度调节过程,使种群密度达到适合个体生长的最佳状态; 方枝蒲桃种群具有最多的个体数目(1 950株),并集中于幼苗和幼树,表明该种群更新良好,存活曲线随着龄级增大逐渐趋于Deevey-Ⅱ型,说明种群将长期保持稳定的种群死亡率并更新繁衍下去; 其他4个种群的总个体数相差不大(假赤楠374株、赤楠390株、子凌蒲桃393株、肖蒲桃282株),尽管它们的存活曲线最终都趋于Deevey-Ⅰ型,但存在差异,假赤楠的幼苗、幼树数量较少(共82株),虽然其更新木一般都可以生长到生理寿命(Deevey-Ⅰ型),但过少的数量也可能会影响种群的正常繁衍,其他3个种群都具有一定规模的幼苗和幼树,种群更新能力上虽不及方枝蒲桃,但在群落中也具有相当大的生存潜力; 总体上,5个种群的空间分布都符合种群普遍格局分布规律,即由小尺度的聚集分布到大尺度上的随机乃至于均匀分布,但假赤楠、子凌蒲桃和肖蒲桃在某些尺度范围内出现了规则分布,说明在这些尺度上可能存在其他种群带来的竞争压力; 5个种群的聚集规模和聚集范围都随着种群优势度的降低而减小,其中,种群的聚集规模与优势度呈显著线性相关,二者的回归方程为y=58.531x-132.33(R2=0.958,P =0.004 < 0.01),肖蒲桃与假赤楠和赤楠在一些尺度上负相关,其他4个种群在任何尺度上均可以共存。【结论】 生长在热带常绿季雨矮林中的蒲桃属植物发育良好,都具有一定的更新能力,但假赤楠种群不仅更新幼苗较少,而且在较大尺度上还存在其他种群(如肖蒲桃)对其的竞争压力,所以在天然次生林各种群的科学管控过程中应加以适当侧重保护。
【目的】 从确定生物量模型误差结构和建立可加性生物量模型2方面进行立木生物量研究,为构建生物量模型提供建议。【方法】 以黑龙江西部平原地区人工林小黑杨为例,利用似然分析法判断总生物量及各分项生物量模型的误差结构,在此基础上利用SAS/ETS模块的非线性似乎不相关回归建立其可加性生物量模型,并采用"刀切法"对生物量模型进行评价。【结果】 经似然分析法判断,人工林小黑杨生物量模型的误差结构都为相乘的,对数转换的可加性生物量模型应当被选用。所建立的人工林小黑杨可加性生物量模型的调整后确定系数Ra2为0.92~0.99,绝大多数模型的平均相对误差以及平均相对误差绝对值都较小,所有模型的预测精度都在85%以上,且总生物量、地上和树干生物量模型效果较好,树根、树枝、树叶和树冠生物量模型效果较差。总的来说,各分项生物量和总生物量模型的拟合效果和预测能力较好。【结论】 模型的误差结构和可加性是构建生物量模型中所存在的2个关键问题,建议在构建生物量模型时考虑并解决这2个问题。
【目的】 了解干旱胁迫对不同种源油蒿的形态和生理特征的影响,同时比较不同种源油蒿的抗旱能力,为我国干旱、半干旱地区引种提供理论依据。【方法】 以毛乌素沙地、库布齐沙漠、草原荒漠过渡带的3个种源油蒿为材料,进行不同水分处理,研究在适宜、轻度干旱、重度干旱情况下不同种源油蒿株高、基径、叶面积、比叶面积、叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素(a+b) 、类胡萝卜素(Car)、叶绿素a/b(Chla/b)、类胡萝卜素/叶绿素(Car/Chl)、可溶性糖、淀粉、非结构性碳水化合物(NSC)的变化。【结果】 3个种源地油蒿形态特征、光合色素含量以及NSC对干旱胁迫响应趋势一致,表现为随着干旱胁迫加剧:1) 油蒿的株高、基径、叶面积和比叶面积呈现逐渐减小趋势,其中在重度干旱情况下,库布齐沙漠油蒿的株高、叶面积、基径大于毛乌素沙地和草原荒漠过渡带油蒿,而比叶面积小于毛乌素沙地和草原荒漠过渡带油蒿; 2) 油蒿叶片的Chla,Chlb,Chl(a+b),Car, Chla/b和Car/Chl呈现先增大后减小的趋势,其中在重度干旱情况下,库布齐沙漠油蒿叶片的Chla,Chlb,Chl(a+b) 大于毛乌素沙地和草原荒漠过渡带油蒿叶片,而3个种源地油蒿的Car含量以及Car/Chl相差不大,Chla/b表现为草原荒漠过渡带最大,毛乌素沙地其次,库布齐沙漠最小; 3)油蒿叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量呈现先减小后增大的趋势,其中在重度干旱情况下,草原荒漠过渡带油蒿叶片的可溶性糖、淀粉和NSC含量均大于库布齐沙漠和毛乌素沙地油蒿叶片,而库布齐沙漠油蒿叶片的可溶性糖、淀粉和NSC含量又大于毛乌素沙地油蒿叶片; 在轻度干旱情况下,库布齐沙漠油蒿叶片的可溶性糖、淀粉和NSC含量大于草原荒漠过渡带和毛乌素沙地油蒿叶片。【结论】 从3个种源地油蒿株高、基径、叶面积、比叶面积、Chla、Chlb、Chl(a+b)、Car、Chla/b、Car/Chl、可溶性糖、淀粉、NSC等指标比较中,推测来自库布齐沙漠的油蒿较毛乌素沙地、草原和荒漠过渡带油蒿具有更强的抗旱性。
【目的】比较香榧不同叶龄叶片光响应、二氧化碳(CO2)响应、比叶质量(SLW)、叶绿素(Chl)含量、叶片氮含量等的差异,探讨不同叶龄、不同叶位叶片之间的光合特性与氮含量及分配的关系,为进一步提高其丰产栽培技术提供理论依据。【方法】 在自然林地条件下,以20年香榧顶枝(A)、侧枝(S)上的当年生(C)叶片、1年生叶片(C+1)和2年生(C+2)叶片为研究对象,测定不同叶位的不同叶龄香榧叶片的光响应曲线、CO2响应曲线、Chl含量、叶氮含量的变化。【结果】 随着叶龄的增加,香榧叶片的光饱和点(LSP)、最大光合作用速率(Pmax)均呈降低趋势,Chl含量、以干质量为基础的叶氮含量(NM)、分配到羧化作用的N素(NC)、分配到能量代谢的N素(NB)、分配到捕光色素的N素(NL)、光合氮素利用效率(PNUE)均逐渐降低,但SLW却呈显著增加的趋势,且PNUE与SLW呈显著负相关性。同一叶龄不同叶位香榧叶片之间的Pmax、Chl含量、NM、NC、NB、NL、PNUE、SLW均无显著性差异。【结论】 香榧不同叶龄叶片的光合特性存在差异,主要与其Chl含量、最大RuBP羧化速率(Vcmax)及RuBP再生的光合电子传递速率(Jmax)大小不同有关。随着叶龄的增加,香榧叶片对强光的适应性逐渐减弱; 香榧叶片Pmax的降低是由于分配到细胞壁的氮素增加,使叶片增强抵御外界环境变化的能力,但分配到光合机构的氮素(Nc, NB和NL)降低,从而使叶片的光合速率、PNUE降低。同一叶龄不同叶位香榧叶片的光合特性无显著性差异。
【目的】 研究连作果园土壤中实际浓度的5种酚酸类物质对平邑甜茶幼苗的伤害作用,为苹果连作障碍的防控措施提供理论依据。【方法】 在砂培条件下,用连作2年果园土壤中有代表性的5种酚酸类物质(根皮苷、根皮素、肉桂酸、对羟基苯甲酸和间苯三酚),以其田间实测的浓度处理平邑甜茶幼苗,研究其对平邑甜茶幼苗光合作用、叶绿素含量、抗氧化酶活性以及细胞膜透性等指标的影响。【结果】 连作果园土壤中实际浓度的5种酚酸类物质均抑制了平邑甜茶幼苗植株生长,降低了幼苗叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr); 同时导致幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低; 提高了脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量。5种酚酸类物质中,以根皮苷处理对植株质量影响最大,植株鲜质量和干质量分别为对照的72.2%和61.4%; 间苯三酚处理对植株鲜质量和干质量影响最小,分别为对照的92.6%和96.3%。根皮苷处理对幼苗叶片Pn;Tr、叶绿素含量、SOD;POD和CAT活性抑制效果最为显著,分别比对照降低66.9%,53.2%,57.1%,42.7%,60.2%和81.5%; 间苯三酚处理抑制效果最小,其处理后叶片的Pn、叶绿素含量、SOD、POD和CAT活性比对照分别降低34.7%,13.0%,13.0%,4.3%和24.0%。各种酚酸处理的幼苗叶片MDA含量由大到小的顺序依次是根皮苷 > 根皮素 > 对羟基苯甲酸 > 肉桂酸 > 间苯三酚,根皮苷处理使得MDA含量显著升高,是对照的3.57倍; 间苯三酚处理后MDA含量是对照的1.39倍。酚酸处理后,脯氨酸和可溶性蛋白含量也明显升高,其中根皮苷和间苯三酚处理的脯氨酸和可溶性蛋白含量分别是对照的5.98、3.03倍和3.38、1.63倍。【结论】 5种酚酸类物质对平邑甜茶幼苗的伤害能力大小不一,其中根皮苷对幼苗叶片光合能力、色素含量以及抗氧化系统的毒害作用最大,因此,苹果连作时,应采取措施降解根皮苷以防止其浓度过高而抑制平邑甜茶幼苗的生长发育。
【目的】 比较研究油茶自交与异交授粉后花粉管在雌蕊中生长行为的差异,探明油茶自交不亲和性的类型及特征,进一步认识油茶生殖特性的同时丰富、完善其生殖生物学研究资料,为促进油茶增产提供理论依据和研究基础。【方法】 根据花粉管荧光显微观察的试验原理并有针对性地结合油茶雌蕊的特点,综合运用荧光显微镜结合经过改良的荧光压片法、荧光切片法和常规石蜡切片法观察油茶雌蕊结构特征和花粉管在雌蕊中的生长情况,运用扫描电镜重点观察油茶自交花粉管发生的不亲和反应特征,对油茶自交不亲和性进行解剖学方面的研究。【结果】 油茶为开放型花柱,两边贴合的中空花柱道是花粉管生长通道,由一层特化的内表皮细胞构成,多根花柱在基部合生进而形成子房中的空心中轴胎座。自交与异交授粉后,花粉管在柱头、花柱中部的生长情况无明显差异。到达花柱基部时,自交花粉管生长减缓,大部分生长停滞,只有少数能够长入子房,但最终也在子房中停滞而未能达到胚珠。生长停滞的花粉管末端荧光异常明亮,并伴随出现膨大、分叉、卷曲、折叠、波浪状等形状,呈现出不亲和反应。扫描电镜观察这些异常现象是由于花粉管壁局部加厚。自交花粉管的不亲和反应伴随花柱道内表皮细胞从花柱基部到子房的逐渐紧贴而出现。异交花粉管可顺利进入子房,经珠柄到达珠孔处转弯90°进入胚囊。【结论】 通过解剖学结果可明确油茶为自交不亲和性植物,自交不亲和反应发生在花柱基部接近子房处,为合子前期不亲和类型。油茶自交花粉管生长受到抑制的生理、分子机制是今后研究的方向。针对生产中不同油茶品种间座果率不同的现象,探讨各品种间自交不亲和强度存在差异的机制也是研究的重点。油茶自交不亲和性反应发生在中空且花柱道相互贴合较为紧密的花柱基部接近子房处,而却未发生在花柱道间隙相对宽松的花柱中,这一现象是否普遍存在于中空型花柱的自交不亲和性植物中及这一特征是否为山茶属中其他自交不亲和性植物所共有还有待广泛探讨。
【目的】 对24份杨树种质进行指纹图谱构建、系谱关系鉴定和遗传多样性分析,并进行倍性检测,为杨树新品种鉴定和知识产权保护提供科学的理论依据,同时为杨树的育种工作奠定坚实的基础。【方法】 利用TP-M13-SSR技术对24份杨树种质进行指纹图谱构建和系谱关系鉴定。从杨树SSR数据库中选取200对SSR引物,利用遗传背景差异大的4份杨树种质进行引物筛选,选出19对扩增条带清晰、具有多态性且重复性好的引物对24份杨树种质进行扩增,利用GeXP毛细管电泳对PCR荧光产物进行检测,采用非加权组平均法(UPGMA)进行聚类分析,利用流式细胞术(FCM)进行倍性检测。【结果】19对SSR引物共扩增出102条条带,多态性条带97条,占95.10%,每个位点的等位基因数为2~11个,平均每对引物为5.37个。19对SSR引物均未检测到中林2025杨、中红杨和全红杨的条带差异,这3份种质相对于其他21份种质有特异的共同指纹条带;3对高效引物ORPM_103,ORPM_180和GCPM_1255可以将剩余21份杨树种质完全区分开。SSR标记构建的指纹图谱与其系谱关系基本一致。对24份种质进行聚类分析,相似系数在0.50~1.00之间。当相似系数为0.56时,可分为5大类:第1类包括50号杨、中怀1号、中怀2号、I-69、帝国杨、中林2025杨、中红杨和全红杨;第2类包括青杨、森海1号和森海2号;第3类包括36号杨、丹红杨、南杨、239、1-116、中成1号、中成2号、中成3号、中成4号和中豫1号;第4类包括北抗杨和创新杨;第5类只有中林46杨。SSR检测发现中怀1号、森海1号、森海2号、青杨和中林46杨扩增出3个不同等位基因位点,其余19份杨树种质只出现1个或2个等位基因位点;FCM检测结果证实这5份种质均为三倍体,与SSR检测结果一致。【结论】 本研究对24份杨树种质进行指纹图谱构建、遗传多样性分析和倍性测试,证实用SSR标记可有效地检测亲本与子代之间的系谱关系,并准确地反映植物的倍性。筛选出3对快速鉴别其中21份杨树种质的SSR引物,发现5个杨树种质为三倍体。本研究结果可为杨树新品种鉴定和知识产权保护提供理论依据。
【目的】 从低温条件下巨桉mRNA抑制消减杂交(SSH)文库中筛选得到一个受低温诱导的基因 EgrDREB2A (Eucgr. G03094),通过对其蛋白序列特征、亚细胞定位特点以及低温、ABA和盐胁迫逆境处理条件下基因表达方式的分析,讨论 EgrDREB2A 在巨桉非生物逆境响应中所发挥的作用。【方法】 使用SMART,MatInspector和MEGA等生物信息学软件,分析 EgrDREB2A 的序列和编码蛋白特征,搜寻启动子上的重要顺式作用元件并构建其蛋白序列进化树; 亚细胞定位采用基因枪轰击洋葱表皮的方法; EgrDREB2A 组织表达特异性及低温、ABA和盐胁迫条件下的基因表达分析分别采用半定量和定量RT-PCR方法进行; 在4 ℃低温下随处理时间(0.5,2,6,12,24,48 h)的基因数字表达谱基础上,用WGCNA和Cytoscape软件对 EgrDREB2A 进行基因共表达分析。【结果】 EgrDREB2A 编码的蛋白序列含有1个典型的AP2结构域,且结构域内部包含YRG和RAYD 2个保守区,属于DREB2类基因,进化树构建结果表明该基因属于DREB2类基因的亚型Ⅰ。 EgrDREB2A 启动子序列上含有多个与植物逆境响应相关的顺式作用元件。该基因有明显的核定位区,亚细胞定位结果也表明其编码蛋白主要在核中表达。正常条件下,根、茎和叶中 EgrDREB2A 都有表达,但叶片中表达水平相对较高。在不同低温(0,2,4,6,8 ℃)下 EgrDREB2A 被强烈诱导,4 ℃低温下随处理时间(0.5,2,6,12,24,48 h)的延长,其表达量呈上升趋势,不同时间处理下与 EgrDREB2A 具有共表达关系的基因多属于参与植物对逆境响应的基因。ABA(100 μmol·L-1)对 EgrDREB2A 的表达表现为先促进而后抑制,而NaCl(200 mmol·L-1)的处理则表现为先抑制后促进。昼夜节律同样影响 EgrDREB2A 的表达,光照下基因表达升高,黑暗条件下基因表达降低。【结论】 巨桉 EgrDREB2A 属于DREB2类基因,其表达受低温诱导,同时受ABA、盐和昼夜节律的影响。该基因启动子序列上启动子元件及与其共表达基因大多与植物逆境响应有关。这些结果表明 EgrDREB2A 可能在巨桉抵抗非生物逆境因子的过程中发挥比较重要的作用。
【目的】 利用卫星遥感技术研究火后植被恢复过程及影响因子,分析不同火烧强度、不同植被类型的火后归一化植被指数(NDVI)变化特征,研究大兴安岭东南部火后不同植被恢复过程,为在长时间尺度上进行北方林火后植被恢复过程研究与监测提供参考。【方法】 基于火烧前后一系列的MODIS数据,利用NDVI和地面调查数据,以2006年大兴安岭松岭特大森林火灾为例,研究不同植被类型在不同强度火烧后的植被恢复过程。根据火烧前后NDVI变化提取过火区; 结合地面调查,利用监督分类方法划分火烧强度等级; 根据火烧强度分级图和土地覆盖类型图,建立属性数据库,生成火烧强度等级-植被类型图。以2003—2005年同期NDVI最大值为对照,在时间序列上分析植被类型和火烧强度对火后NDVI恢复的影响。根据邻近未过火区的NDVI变化,分析气象因子对NDVI的影响。【结果】 轻度、中度和重度火烧区所占比例分别为29%,40%和31%。主要植被类型常绿针叶林、针阔混交林和灌丛的重度火烧部分分别占50%,52%和60%。重度火烧区域所占比例随着坡度增大而升高。在火后NDVI的变化过程中,各森林类型变化趋势相近,灌丛、草地和沼泽的变化趋势相近。【结论】 火后NDVI总体呈上升趋势,并呈现明显的年际波动。除草地外其余植被类型在重度火烧后的NDVI值均明显低于中、轻度火烧,但中、轻度火烧的不同植被类型之间差异不明显。森林重度火烧区NDVI在火后第2年达到最低,轻度火烧区火后6年NDVI基本恢复到火前水平。针阔混交林火后盖度的恢复速度较其他森林类型快。火烧强度对森林群落垂直结构的影响显著,森林火烧后灌木层盖度高于未火烧区,且火烧强度越高,这种现象越显著。双因素方差分析显示植被类型和火烧强度对火烧迹地NDVI恢复特征的影响显著, 且火烧强度对火后植被恢复的影响更关键,但二者交互影响不显著。未过火区NDVI平均值为0.801 2,波动范围为-3.3%~3.4%,过火区dNDVI的变化约25%是由气象因子引起的,其他主要源于植被变化。dNDVI指标可以很好地反映火烧前后植被指数变化,有较好的时序性和空间可获取性,对火烧迹地恢复过程有指示作用。
【目的】 为了降低人造板挥发性有机化合物(VOC)的检测成本、增强可靠性,提高产品环保水平和工作效率,提出一种新型的VOC快速检测方法。【方法】 以3层实木复合地板为研究对象,建立单因素试验方案,合理搭配各环境条件,快速采样装置与气质联用仪结合使用,对其在不同温度、相对湿度和空气交换率与负荷因子之比条件下释放的VOC进行检测和分析,一方面探索3层实木复合地板释放VOC的主要成分及释放规律,另一方面分析各环境因素对3层实木复合地板释放的VOC达到稳定期时浓度的影响。根据板材VOC的释放规律,确定快速释放法在最佳环境条件下得到的VOC量值,同时,利用传统气候箱法表征板材自然衰减过程中VOC释放量值,将2种方法测得数据进行对比,分析快速检测法与传统气候箱法的相关性。【结果】 芳香烃和酯类是3层实木复合地板的主要挥发性有机释放物,除了部分烷烃、烯烃和醛酮类化合物外,板材还释放少量的醚、醇和酸类化合物。在测试期间,酯类和芳香烃类化合物的质量浓度变化趋势明显。温度和相对湿度增加会使平衡时的TVOC释放量增大,但当温度越高,湿度对平衡条件下TVOC的释放量影响越小。空气交换率与负荷因子之比越小,处于稳定散发阶段的实木复合地板释放的TVOC浓度值越大。【结论】 快速检测法和传统气候箱法测得3层实木复合地板TVOC释放水平趋势基本一致,并且检测物相同。随着时间的延长,TVOC的释放量逐渐下降至稳定趋势。3层实木复合地板释放的主要挥发物酯类和芳香烃类来源于板材表面加工过程中使用涂料的有机溶剂,建议选择环保型涂料。温湿度的协同作用影响3层实木复合地板VOC释放量,高温高湿条件对3层实木复合地板中VOC的释放量有显著影响。而且,空气交换率与负荷因子之比对高温高湿条件下3层实木复合地板释放的TVOC量影响较大。快速检测法VOC释放速率快于传统气候箱法,且该方法性能可靠,可用于人造板材挥发性有机化合物的快速检测,便于企业有针对性地解决生产过程中出现的问题,提高产品质量。
【目的】 应用频率法精确测量SPF规格材的弹性模量,探讨应用威布尔分布分析其弹性模量数据的可行性。【方法】从南京北美木屋有限公司一批SPF规格材中随机抽取容量为300的样本作为试件,采用弹性绳垂直自由悬挂方式的支承结构对试件实现自由梁,模态试验验证自由梁的精度。在瞬态激励下,通过测试试件一阶弯曲频率,得其弹性模量值;应用应力波法验证频率法测试结果的正确性。对其测试数据采用Weibull分布拟合检验、威布尔分布和正态分布的K-S检验、SPF规格材总体弹性模量在给定值下的概率计算和SPF规格材质量评价的概率分布方法进行研究。【结果】频率法和波速法测得的弹性模量具有较好的相关性;从威布尔分布和正态分布在参数未知时的K-S检验结果可知,SPF规格材弹性模量不服从两参数威布尔分布(Eu=0),但服从于位置参数Eu大于最小测试值一半的三参数威布尔分布和正态分布;从SPF规格材总体弹性模量在给定值下的概率数据分析可得:以3 500,4 000,4 500 MPa为Eu的设定值时,计算的概率值稳定且基本相同,这时Eu设定值分别是弹性模量测试的最小值5 526 MPa的63%,72%和81%,因此推荐采用根据实测数据最小值的60%~80%作为位置参数Eu设定值的三参数威布尔分布进行概率计算;三参数威布尔分布和正态分布计算的SPF规格材弹性模量在给定值下的概率相等;从SPF规格材弹性模量的概率分布曲线和概率密度曲线可知,威布尔概率密度相对于它的均值(9 997 MPa)略显不对称性,弹性模量不超过7 000 MPa时,正态概率分布曲线略高于威布尔概率分布曲线,超过7 000 MPa后,则正好相反。【结论】模态试验验证了文中的试验装置实现了试件自由悬挂的支承条件,提出了频率法的测试方案,保证了一阶弯曲振动固有频率测试精度,可靠地推算出SPF规格材的弹性模量;瞬态激励频率法测试SPF规格材的弹性模量具有简便、快速、重复性好和精度高的优点;频率法和波速法测出的弹性模量具有较好的相关性,验证了频率法测试弹性模量的正确性;SPF规格材总体弹性模量服从三参数的威布尔分布和正态分布, 并不服从于两参数的威布尔分布;正态分布计算的弹性模量不超过7 000 MPa的概率高于威布尔分布的计算值,在其他范围,2种分布计算的概率值是相同的;SPF规格材总体弹性模量的三参数威布尔概率密度曲线相对于均值略显非对称性;在确定威布尔分布参数时,推荐按最小试验数据的60%~80%设定位置参数Eu值;计算SPF规格材总体弹性模量均值、标准离差和弹性模量在给定值下的概率,除弹性模量在低端范围内、正态分布计算的概率高于威布尔分布外, 其他范围计算的概率值相同;应用三参数威布尔分布和正态分布计算SPF二级规格材总体的弹性模量不超过8 000 MPa的概率分别为13.8%和13.6%。
【目的】 1-脱氧野尻霉素(DNJ)是一种降血糖功效较好的天然活性产物,在桑树中的含量相对较高。对超声-微波联合辅助提取桑枝中DNJ的工艺进行优化,以获得较高提取率; 同时,分析桑枝水提物中DNJ含量与α-葡萄糖苷酶抑制活性的相关性,以获得其中DNJ对α-葡萄糖苷酶抑制活性的贡献程度。这可能为桑枝中DNJ的提取、分离及桑枝α-葡萄糖苷酶抑制剂的极性分布等研究提供一定的依据。【方法】 利用9-芴甲氧羰酰氯对DNJ进行衍生化,弥补其本身不具有紫外吸收特性的缺点,利用高效液相色谱在254 nm波长下进行定性定量检测; 单因素试验分别求得微波处理时间、超声波处理时间和液料比的优化范围,以响应曲面法对超声-微波联合辅助提取DNJ三因素的平方和、均方、P值、R2等参数进行优化,获得二次多项回归方程和相应的最优提取条件; 在此基础上利用系统溶剂法萃取浓缩的水提物,计算石油醚、乙酸乙酯、正丁醇和水4种极性部分的α-葡萄糖苷酶抑制活性(通过酶标仪在415 nm波长处测定α-葡萄糖苷酶对4-硝基苯-α-D吡喃葡萄糖苷的分解率来计算)与DNJ的含量,并对二者之间的关系进行分析。【结果】 用0.05 moL·L-1 的盐酸溶液提取,微波处理9.60 min、超声波处理30.89 min和液料比46.47 mL·g-1时达到最优条件,此时DNJ的产率为0.205%,结果检验值与优化值的拟合率达99.27%,相对于对照组增长了10.86%; 正丁醇部分DNJ的含量最高,乙酸乙酯次之,水部分仍含有少许,石油醚部分为零,说明正丁醇的萃取效果较好; 正丁醇部分的抑制曲线趋势与乙酸乙酯部分相近,水部分与石油醚部分相近,且各萃取部分之间的IC50都差异显著,结合DNJ的含量分布,说明桑枝中具有α-葡萄糖苷酶抑制活性的物质间有一定的极性差异; 根据各萃取部分中DNJ的含量,从其半抑制浓度中换算出DNJ的浓度,即为"其中DNJ的浓度",正丁醇部分"其中DNJ的浓度"与DNJ标准品的IC50差异不显著,说明此部分α-葡萄糖苷酶抑制活性物质几乎尽是DNJ; 水部分虽含有少量的DNJ,但其活性却相对更小,可能其中含有具备提高α-葡萄糖苷酶活性的多糖等物质,或一些糖类等黏性物质影响了DNJ与酶的结合; 乙酸乙酯部分"其中DNJ的浓度"比DNJ标准品的IC50小,可能是由于此部分含有个别黄酮类等对DNJ具有活性增强/协同作用,或其中含有一些游离生物碱、香豆素或黄酮苷元等物质具备相似活性; 石油醚部分不含DNJ,却有一定的α-葡萄糖苷酶抑制活性,说明桑枝中含有一些极性小的脂溶性化合物具备α-葡萄糖苷酶抑制活性。【结论】 微波处理初步粉碎的新鲜桑枝,既有干燥作用又有辅助提取效果,而后用超声波辅助浸提可提高DNJ的提取效率; 桑枝中主要的α-葡萄糖苷酶抑制是DNJ,除此外还可能含有一些极性相对较小的活性成分。这些结果有利于桑枝DNJ及其他降血糖活性成分的进一步研究。
微观力学表征技术是表征材料微纳米力学性能的重要技术手段,目前已被广泛用于表征材料的超微构造和解析材料的力学行为。随着材料科学研究尺度缩小,微观力学表征技术逐步从纳米向超纳米、从分子向超分子甚至粒子水平发展。按照试样信息的不同方式,微观力学表征技术主要包括纳米力学测试技术(探针技术)和超纳米力学测试技术(显微镜技术); 其中,纳米力学测试技术包括准静态纳米压痕技术、动态纳米压痕技术和动态模量成像技术,超纳米力学测试技术包括原子力显微镜技术和基于原子力显微镜技术的新型微观力学表征技术。木材是一种多孔状、层次状、各向异性的非均质天然高分子复合材料,其超微结构是细胞壁由不同厚度的层次组成。细胞壁是决定木材和木质纤维材料性能的主要因素,是木材的实质承载结构; 细胞壁的力学性能是由壁层结构、化学组成的分布与结合方式决定的。开展木材和改性木材细胞壁纳观尺度的力学性能、分布及影响对实现木基复合材料的高效设计具有重要意义。自Wimmer等首次将纳米压痕技术应用于天然木材细胞壁微观力学后,国内外学者主要采取准静态纳米压痕测量技术和动态纳米压痕测量技术对不同树种木材以及化学改性和生物改性木材细胞壁的硬度、弹性模量、蠕变特性与黏弹性等力学性能进行了研究。木质材料界面作为纳米级厚度的界面相或者界面层,不仅影响木质材料的强度、刚度,而且影响木质材料的断裂韧性等。界面力学是决定木基复合材料整体力学性质的关键,是引起材料变形、强度下降的主要原因。研究界面的属性和特征对于木基复合材料整体属性的评价以及结构的优化设计有一定参考价值,研究内容涉及有胶合界面、纤维增强聚合物界面以及木制品涂层的微观力学。随着研究尺度逐渐缩小,微观力学表征技术趋向高分辨率及数据定量化,如今已能在纳米级分辨率下进行力学信息成像,为木材科学领域的研究提供了方便。微观力学表征技术在木材科学领域中的应用尚具有较大潜力,但仍有较多方向尚未涉及,还应在以下3方面展开研究: 一是需要开展微观力学技术在木材科学领域应用的标准化研究,规范测试过程,确保测试结果的可靠性和一致性;二是建立木质材料宏观到微观的完整力学体系,从本质上剖析木质材料的力学行为,在纳米尺度上表征木质材料的性质和失效机制;三是随着木材科学领域研究的深入,需建立微观力学与微观化学、微观物理、微观环境学的联系,丰富木材及木基复合材料在微纳尺度的研究。
【目的】探讨不同遮荫环境对中华蚊母树苗期生长及光合特性的影响,分析苗期中华蚊母树对不同遮荫环境的适应性,为城市园林建设中合理进行乔、灌木布置提供科学依据。【方法】采用遮荫网,设置全光CK、中度遮荫L1(25%全光)和重度遮荫L2(7%全光)3种光环境,测定不同光环境下苗期中华蚊母树生长、光合以及叶绿素荧光参数。【结果】经过60天的遮荫处理,L1和L2植株基径增量和比叶质量显著低于CK植株,而L1和L2植株叶长和最大叶宽显著高于CK植株;受遮荫影响,L1植株株高增量显著高于CK植株,而L2植株株高增量与CK植株差异不显著;遮荫导致了苗期中华蚊母树叶片最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点以及光饱和点等光合指标降低,且随着遮荫程度增加,这些光合指标的降低程度也逐渐增加,L1植株叶片最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点以及光饱和点分别比CK植株降低了11.8%,46.3%,48.6和15.5%,L2植株叶片最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点以及光饱和点分别比CK植株降低了35.2%,65.7%,64.2%和20.4%;遮荫对苗期中华蚊母树叶片表观量子效率的影响并不明显,经过60天遮荫处理,L1和L2植株叶片表观量子效率均与CK植株差异不显著;遮荫使苗期中华蚊母树叶片最大光化学效率有所增加,其中L1植株叶片最大光化学效率显著高于CK植株,而L2植株叶片最大光化学效率与CK植株差异不显著;遮荫降低了苗期中华蚊母树叶片光化学猝灭和电子传递速率,L1植株叶片光化学猝灭和电子传递速率均显著低于CK植株,L2植株叶片光化学猝灭显著低于CK植株,但叶片电子传递速率与CK植株差异不显著;遮荫虽然降低了苗期中华蚊母树叶片的非光化学猝灭,但L1和L2植株叶片非光化学猝灭均与CK植株差异不显著。【结论】苗期中华蚊母树具有很强的耐荫能力,遮荫可使其对自身形态结构进行调整,如增加株高、叶长和叶宽和降低比叶质量等,以及叶片光合生理的调整,如降低叶片光补偿点和光饱和点、维持较高的表观量子效率和最大光化学效率等,来尽可能多地捕获光能及提高对弱光的利用率,同时也能使其减少对基径生长的能量分配以及降低叶片暗呼吸速率来减少对光合产物的消耗。因此,在进行城市园林建设时,可以尝试将中华蚊母树作为一种耐荫景观树种与乔木进行复合搭配栽植。
【目的】 通过居群取样以及果实与叶片性状测定,揭示青梅居群间和居群内的表型变异规律,为其天然林保护与经营以及种质资源收集、保存与利用提供科学依据,亦为海南岛青梅种及变种的修订提供基础数据。【方法】 在全面调查海南岛青梅天然分布区的基础上,对9个天然居群133个单株的17个果实与叶片形态性状进行研究,运用巢式方差分析、多重比较、相关分析以及聚类分析等方法,探讨青梅天然居群表型多样性水平及其与地理、环境因子的相关性。【结果】 巢式方差分析结果表明,17个果实和叶片形态性状在青梅居群间和居群内均存在极显著差异 (P < 0.01),说明这些性状在居群间与居群内均存在丰富的变异; 居群内的变异 (50.57%) 远大于居群间 (11.38%),居群平均表型分化系数为18.31%;各性状的分化系数变化幅度为4.52% (叶片侧脉数) ~40.31% (果实小萼片长宽比)。相关分析表明,叶片长与叶柄长、叶片长宽比与叶片最宽处至基部的距离呈显著 (P < 0.05)或极显著(P < 0.01)正相关,果实大萼片长与叶片侧脉数、叶柄长显著负相关; 青梅果实和叶片形态性状与年均气温、年降水量相关不显著,叶片侧脉数、叶柄长与海拔呈显著正相关,而果实大萼片长与海拔呈显著负相关, 叶片侧脉数、叶片长与1月平均气温呈显著负相关。利用居群间欧式距离进行UPGMA聚类分析,将9个青梅天然居群分为3类。【结论】 应加强现存青梅天然林及其生境的保护,对于变异丰富的卡法岭等居群以及具特殊土壤生境的石梅湾居群应予以重点保护; 居群内变异是海南岛青梅居群变异的主要来源,开展种质资源收集、迁地保存与遗传改良时,可适当增加居群内个体数,减少居群取样数; 由于海南岛各青梅居群间形态性状变异幅度大,且为连续变异,本研究不支持以往发表的分布于海南岛的青梅新种和变种。
【目的】克隆得到粗毛纤孔菌糖苷水解酶5基因,并对该基因进行生物信息学分析、蛋白质原核表达和酶活研究,为糖苷水解酶的利用提供依据。【方法】分离纯化粗毛纤孔菌,并于PDA斜面长期保存。应用TRIzol提取粗毛纤孔菌总RNA,通过AMV反转录系统将RNA反转录成cDNA,构建cDNA文库; 应用NCBI BLAST分析并检测糖苷水解酶基因家族5阳性序列,RACE法克隆基因全长命名为IhGH 5-1 并提交NCBI注册; ORF-Finder分析IhGH 5-1 基因开放阅读框,推导出氨基酸序列; 筛选NCBI登录的糖苷水解酶家族5同源序列,Clustal W进行保守结构域区段多序列比对; 应用Mega 5.05选用WAG+G模型构建最大似然树; 应用PSIPRED server对IhGH5-1进行α螺旋和β折叠的蛋白质二级结构分析,应用SWISS-MODEL对IhGH5-1进行三维建模,应用VMD1.8.6分析IhGH5-1三维结构; 设计原核表达引物并进行PCR扩增,将扩增得到的基因片段连接至pQE-30 UA 载体并转入大肠埃希菌JM109感受态细胞,诱导表达后通过SDS-PAGE电泳检测表达量; 测定糖苷水解酶活性并计算酶活。【结果】TRIzol提取的粗毛纤孔菌总RNA经分光光度计检验符合标准(OD260/OD280=2.0,OD260/OD230>1.8),cDNA文库成功构建并测序; RACE法克隆得到5'序列长度为770 bp,3'序列长度为1 562 bp且含有PolyA的序列,5'和3'序列拼接得到基因全长序列长1 727 bp, NCBI注册号为KM368321; ORF分析得到IhGH5-1氨基酸序列含有300个氨基酸,分子质量为31.226 55 kD,等电点(pI)为9.24; 结构域分析表明IhGH5-1具有保守的催化结构域; 最大似然树分析表明多数子囊菌糖苷水解酶家族5聚在一起,多数担子菌糖苷水解酶家族5聚在一起,粗毛纤孔菌IhGH5-1蛋白质与太瑞斯梭孢壳霉和球毛壳菌等子囊菌的糖苷水解酶亲缘关系更近; 蛋白质三维结构分析表明粗毛纤孔菌IhGH5-1含有7个α螺旋、4个β折叠,三维比对表明粗毛纤孔菌IhGH5-1三维结构与其他真菌糖苷水解酶家族5蛋白空间结构相近,进化关系与最大似然树分析相符; 原核表达及酶活测定表明该基因成功表达,表达产物在65 ℃时相对酶活性最高。【结论】本研究可为白腐菌纤维素酶大规模的工业化应用提供前期研究基础和理论依据。
【目的】对散养状态下野生双峰驼(下称野骆驼)昼夜行为时间分配及活动节律进行研究,旨在丰富野骆驼行为生态学基础资料,为其进一步保护和管理提供科学依据。【方法】2012年10—12月期间,采用目标动物取样法对在甘肃敦煌西湖国家级自然保护区进行试验性放归的4峰野骆驼(2雄2雌)进行昼间行为的观测。将野骆驼的行为分为6类:休息、警戒、运动、采食、反刍和其他行为。【结果】时间分配上雄性采食行为时间比例最高,为28.13%±10.42%,雌性野骆驼由于适应新的环境表现出警戒行为比例最高,为28.22%±10.74%。观察期间雌、雄性野骆驼行为时间分配无显著差异。随月份变化,野骆驼休息、警戒和反刍时间呈下降趋势,运动时间和采食时间呈上升趋势。野骆驼昼间警戒和运动行为存在晨昏活动的高峰,其采食行为有2个高峰时段,出现在当地时间日出之后(9:00—10:00)和日落之前(14:00—16:00),野骆驼的休息高峰出现在中午时分(11:00—13:00)。散养条件下野骆驼行为时间分配和活动节律与大多数有蹄类动物类似。【结论】散养条件下野骆驼行为时间分配和活动节律与大多数有蹄类动物相似,相关数据可为其进一步保护和管理提供参考。
【目的】 森林生态系统的植硅体碳是一种长期(数千年)封存的土壤有机碳,对全球固碳有重要意义。本研究旨在估测中国亚热带森林凋落物层的植硅体碳贮量。【方法】 以中国亚热带5种常见林分类型(毛竹林、杉木林、马尾松林、阔叶林和针阔混交林)的凋落物为研究对象,收集地表凋落物并采集0~10 cm土层土样,用微波消解法提取凋落物及土壤中的植硅体,并测定植硅体中的碳含量。【结果】 不同森林凋落物SiO2含量表现为毛竹林(152.50 g·kg-1) > 阔叶林(13.96 g·kg-1) > 针阔混交林(12.55 g·kg-1) > 杉木林(7.62 g·kg-1) > 马尾松林(6.59 g·kg-1); 凋落物植硅体含量表现为毛竹林(180.20 g·kg-1) > 阔叶林(14.67 g·kg-1) > 针阔混交林(11.49 g·kg-1) > 马尾松林(11.36 g·kg-1) > 杉木林(5.58 g·kg-1); 凋落物中植硅体碳含量表现为毛竹林(4.34 g·kg-1) > 阔叶林(1.07 g·kg-1) > 针阔混交林(1.04 g·kg-1) > 马尾松林(0.67 g·kg-1) > 杉木林(0.50 g·kg-1); 凋落物现存生物量表现为阔叶林(3.20 kg·m-2)> 马尾松林(2.51 kg·m-2)> 针阔混交林(2.38 kg·m-2)> 杉木林(1.88 kg·m-2)>毛竹林(1.45 kg·m-2); 5种林分凋落物中的SiO2含量与植硅体含量极显著正相关(R2=0.940 5, P < 0.01);植硅体含量与植硅体碳含量(R2=0.950 0, P < 0.01)以及植硅体碳中有机碳含量与凋落物中植硅体碳含量(R2=0.701 8,P<0.01)均极显著相关; 毛竹林、杉木林、马尾松林、阔叶林和针阔混交林凋落物层中的植硅体碳贮量分别为0.231,0.034,0.062,0.125和0.090 tCO2·hm-2; 毛竹林、杉木林、马尾松林、阔叶林和针阔混交林0~10 cm土层的植硅体碳贮量分别为0.492,0.217,0.352,0.362和0.448 tCO2·hm-2。 【结论】 5种林分均能通过凋落物植硅体将植硅体碳封存到土壤中;毛竹林凋落物中植硅体碳含量、凋落物和土壤的植硅体碳贮量在5种林分中都表现为最高; 若以中国亚热带毛竹林年凋落物量3.6 t·hm-2a-1计算,毛竹林凋落物的植硅体碳封存速率为0.057 tCO2·hm-2a-1。本研究得到的中国亚热带中5种林分凋落物的植硅体碳贮量数据为进一步评价中国亚热带森林生态系统植硅体碳封存潜力提供科学依据。
【目的】 评估海岸多变环境条件下不同树种的生长发育潜能和适应能力,为海岸防护林建设的树种选择提供参考。【方法】 以烟台海岸防护林带的主要树种柽柳、黑松、龙柏、白蜡、廊坊杨、红花槐、刺槐和紫穗槐为研究对象,以热值测定、元素分析和生物量建成成本计算为基本方法,对各树种的能量利用策略和生长、适应能力进行比较分析。【结果】 本试验的8个树种中,叶片碳含量以黑松最高、柽柳最低,灰分含量则以黑松最低、柽柳最高,其他树种居两者之间,叶片氮含量和比叶面积以黑松和龙柏最低,其他树种较高,总体表现为阔叶树种高于鳞针叶树种; 去灰分热值大致分为3个层次:紫穗槐、刺槐、红花槐、黑松和龙柏较高,白蜡和廊坊杨较低,柽柳最低; 叶片单位面积建成成本表现为红花槐< 紫穗槐< 刺槐< 白蜡< 廊坊杨< 柽柳< 黑松< 龙柏; 相关性分析显示,去灰分热值与叶片碳含量极显著正相关、与灰分含量极显著负相关(P<0.01),叶片单位质量建成成本和单位面积建成成本均与去灰分热值和叶片碳含量显著正相关(P<0.05)、与灰分含量显著负相关(P<0.05),单位面积建成成本还与叶片氮含量和比叶面积极显著负相关(P<0.01); 单位生物量中含碳化合物比例越高的植物,其能量利用效率越低、构建生物体的成本就越高,而单位生物量中灰分含量越高的植物,其能量利用效率也越高、构建生物体的成本则越低; 叶片氮含量高有利于叶片的扩展,降低构建单位面积叶片的能量成本。【结论】 本试验中8个树种的生长竞争力表现为红花槐 >紫穗槐 >刺槐 >白蜡 >廊坊杨 >柽柳 >黑松 >龙柏; 对海岸环境适应能力则以柽柳最强,黑松和龙柏次之,白蜡和廊坊杨第3,红花槐、紫穗槐和刺槐最低; 海岸防护林的树种配置应以柽柳作为前沿植物,龙柏和黑松在柽柳之后,廊坊杨和白蜡居第3层,刺槐、紫穗槐和红花槐则可以种植在防护林的后部。
【目的】土壤微生物量碳、氮是植被所需碳、氮的重要"源"或"库",是公认的综合评价土壤质量或肥力的重要指标,也是土壤生态系统变化的预警及敏感指标,研究其动态变化,可为退耕还林及后期管理决策提供科学依据,并为深入研究林地碳氮循环及温室气体排放提供参考。【方法】以农田(FL)为对照,研究华北土石山区10年生刺槐林、43年生刺槐林、自然恢复植被(NRV)土壤微生物量碳、氮的四季动态变化,并对各样地微生物量碳、氮对土壤营养库的贡献率进行对比研究。【结果】 各样地微生物量碳、氮随土层加深而逐渐下降,其季节动态变化差异显著; 农田、自然恢复植被、10和43年生刺槐林地0~20 cm土层微生物量碳、氮含量四季均值分别为251.94,290.68,150.66,197.34 mg·kg-1和30.95,46.46,36.55,45.27 mg·kg-1。其中: 自然恢复植被的微生物量碳、氮含量四季均值最高,其微生物量碳含量分别是农田、10和43年生刺槐林的1.15,1.93和1.47倍, 微生物量氮含量分别是它们的1.50,1.27和1.03倍; 土壤微生物量碳、氮含量随刺槐树龄增大而升高,43年生刺槐林0~20 cm土层的微生物量碳、氮含量是10年生刺槐林的1.31和1.24倍。各植被样地不同层次土壤微生物量碳氮比季节差异明显,农田、自然恢复植被、10年和43年生刺槐林0~20 cm土层碳氮比四季均值分别为8.64,6.26,4.12和4.36; 10,43年生刺槐林碳氮比分别是农田的0.48和0.50倍,是自然恢复植被的0.66和0.70倍。在0~20 cm土层中,农田、自然恢复植被、10和43年生刺槐林地微生物量碳对土壤有机碳平均贡献率分别为1.88%,2.00%,1.54%和1.24%,土壤微生物量氮对土壤全氮的平均贡献率分别为1.21%,5.44%,3.55%和2.26%。【结论】各样地土壤微生物量碳、氮之间显著相关,它们与土壤全氮、有机质和速效钾含量均显著相关; 除此之外,土壤微生物量碳还与土壤硝态氮含量显著相关。随着树龄的增加刺槐林土壤微生物量尤其是微生物量氮含量显著提高,因而土壤的生物肥力也显著提高; 由土壤微生物量碳、氮含量及其对土壤营养库的贡献率可知,自然恢复植被更利于土壤微生物结构、功能的恢复和生物活性的改善。
【目的】 基于加拿大哥伦比亚省美国黄松79株解析木数据,研究如何用经验线性无偏最优预测法(EBLUP)预测优势木树高生长过程,并分析预测精度与观测次数、观测间隔和预测时长的关系。【方法】 随机抽取49株解析木数据拟合树高生长混合效应模型,30株解析木数据用于EBLUP的预测分析。树高生长模型以Richards,Logistic,Korf等为基础模型,选用AIC,BIC及Loglik 3个统计量评价模型的拟合效果。模型拟合用R软件的nlme函数实现,预测分析以预测误差均方(MSPE)为评价标准。在分析观测间隔、观测次数和预测时长对MSPE的影响时,为分离出1个因素的影响效果,将2个因素保持不变,以分析第3个因素的影响作用。在R软件拟合结果的基础上,用SAS的IML过程进行EBLUP预测分析。【结果】 拟合结果表明,Logistic方程的拟合精度最高,选为EBLUP预测分析的基本模型。预测分析结果表明,观测次数、观测间隔和预测时长对预测精度均有显著影响。随着观测次数的增加,MSPE一般表现出减少的趋势,但下降幅度与观测间隔有关:当间隔较大时,不同的观测值可以提供更充分的生长过程信息,因而可以显著降低MSPE值;但当间隔较小时,观测值所提供的生长信息相互重叠,对提高预测精度的增益有限。从预测时长角度看,在观测值附近一定区域内,EBLUP预测结果非常精确,但随着预测时长增加,预测误差呈逐渐增加的趋势。【结论】 EBLUP预测相当于两阶段拟合过程的第二阶段。第一阶段拟合为估计混合参数模型确定参数的过程,而第二阶段则是在第一阶段拟合结果的基础上,依据一个特定林分的若干树高观测值用EBLUP法预测此林分的随机效应值,并进一步预测树高生长过程。
【目的】 B-box锌指蛋白(BZF)在植物生长发育和应对逆境过程中发挥着重要的调控作用。强光胁迫对竹子的生长发育有着重要的影响,通过分析毛竹BZF基因编码蛋白的分子特征及组织表达模式,研究过量表达PeBZF 4 转基因植株的荧光动力学参数变化,以期为揭示竹子BZF基因对强光的应答与调节机制提供参考。【方法】 采用同源基因比对的方法直接从BambooGDB中获得毛竹BZF基因同源序列,利用专用软件和在线公共平台分析基因及其编码蛋白序列,查找各种作用元件,预测蛋白功能结构域,分析蛋白的亲水性/疏水性。采用实时定量PCR技术分析基因在不同组织中的表达情况以及强光(1 200 μmol·m-2s-1)和黑暗处理后基因在叶片中的表达变化。构建PeBZF 4 基因的过量表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥,直接观察转基因植株表型,利用IMAGING-PAM荧光仪测定其叶绿素荧光参数。【结果】 从毛竹数据库获得4条不同的BZF基因同源序列,编码4个不同的锌指蛋白,分别命名为 PeBZF1,PeBZF2,PeBZF3和PeBZF4。4个基因中均具有光应答顺式作用调控元件ACE和G-box,但它们所含光应答元件却有所差异,PeBZF 1 中有MNF1和Sp1,PeBZF 2 中有I-box,Sp1和boxⅡ,PeBZF3和PeBZF4 中有GT1-motif,MNF1和Sp1。4个基因所编码的蛋白都具有2个B-box结构域和CHC3H2锌指结合域,属于B-box型锌指蛋白。在根、茎、叶片和叶鞘中的表达4个基因存在着明显差异,其中PeBZF 1和PeBZF3 在叶片中的表达丰度最高, PeBZF2和PeBZF4 在叶鞘中的表达丰度最高。强光处理后4个基因的表达均受到抑制,且随着光照时间的延长 PeBZF2和PeBZF3 的表达呈逐渐下降趋势,而 PeBZF1和PeBZF4 的表达却在光照1 h时比0.5 h时略微上调,随后迅速下降; 黑暗对 PeBZF1,PeBZF2和PeBZF3 的表达有明显抑制作用,而PeBZF 4 的表达却显著上调,约是对照的3.2倍。过量表达PeBZF 4 的转基因植株光系统Ⅱ的实际光合效率Y(Ⅱ)和非光化学猝灭(NPQ)值都比野生型有不同程度的提高。【结论】 毛竹中有4个不同B-box型锌指蛋白基因,其表达为组成型,强光和黑暗处理4个基因的表达变化表明它们参与了光胁迫的应答调节。过量表达PeBZF 4 基因能够提高转基因植株的Y(Ⅱ)和NPQ值,证明PeBZF 4 能够增强其热耗散能力,提高强光下的光合效率。因此,BZF可能与竹子抵抗强光胁迫有关。
【目的】 油桐种仁中产出的桐油经济利用价值极高。桐油中α-桐酸的含量高达70%,然而植物体内α-桐酸代谢通路的研究还未见报道,这对直接筛选油桐α-桐酸代谢通路相关酶基因造成一定的困难。α-亚麻酸作为α-桐酸的同分异构体,其代谢通路的研究则较为深入,能为α-桐酸代谢通路的解析提供参考。因此,本研究期望在油桐种仁转录组数据的基础上,解析油桐的α-亚麻酸代谢途径,为油桐α-桐酸代谢机理的阐明提供理论参考。此外,通过调控这些基因的表达模式以及开发与之紧密连锁的分子标记,可大大加快油桐遗传改良和分子育种的进程。【方法】 采用RNA-Seq技术对油桐种仁3个不同油脂合成期的转录组进行比较,获得大量差异表达的Unigene,并将这些Unigene归类于128个代谢途径。在此基础上,通过GO分类和Pathway富集性分析,解析油桐α-亚麻酸代谢通路并分析通路中相关酶基因在油脂合成期的表达变化规律。【结果】 通过对Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ期的油桐种仁RNA测序,共获得长度为200~3 000个核苷酸的非冗余Unigene序列58 439条,其中能够比对到公共数据库中已知基因序列的Unigene共有41 059条,占所有非冗余基因的70.3%。不同长度的非冗余Unigene序列与数据库中序列匹配的效率不同,越长的序列匹配效率越高。序列长度大于2 000 bp的序列匹配效率达到98.28%,而500~1 000 bp和100~500 bp的序列分别只有78.86%和48.99%的匹配效率。3个种仁油脂合成期的转录组数据中共有105个Unigene可被富集于α-亚麻酸代谢途径,占所有非冗余Unigene的0.47%。从3个转录组数据的两两比较中鉴别出一些差异表达Unigene,其中也有一些可被富集于α-亚麻酸代谢途径。通过在KEGG数据库中进行检索后发现,105个Unigene序列分别对应于14个α-亚麻酸代谢途径关键酶基因,这些基因在其他物种中都有同源基因与之对应。通过基因表达模式分析发现,整体上与合成代谢相关的基因在油脂合成期呈现上调的表达模式,而与分解代谢相关的基因则呈现下调的表达模式。【结论】 在油桐种仁转录组数据的基础上,解析油桐α-亚麻酸代谢途径,获得与α-亚麻酸代谢相关的重要酶基因并分析它们在油脂合成期的表达模式,这对后续研究具有重要的启示作用。
【目的】 树木叶片表面的滞尘在一定程度上能反映周围环境的污染情况。试验对光谱检测中叶面滞尘的干扰进行初步定量探讨,为叶面滞尘对光谱反射的影响评价及建立修正模型提供方法参考。【方法】 以中国林业科学研究院内大叶黄杨叶片为研究对象,采集叶片样本保鲜并速回室内进行试验。使用0.000 1 g高精度电子分析天平称叶片除尘前后的质量,计算叶面滞尘量; 采用美国ASD公司生产的FieldSpec3便携式近红外光谱仪测量叶片除尘前后的反射光谱,得出其差异。分析除尘前后叶片反射率、一阶导数光谱及红边参数特征的差异,比较不同滞尘量的叶片反射光谱,建立叶面滞尘量与叶片反射光谱之间的关系模型。【结果】 叶片除尘前后的光谱反射率存在差异,在520~560 nm和760~850 nm叶片反射率大小分别为有尘叶片>无尘叶片、有尘叶片<无尘叶片; 不同叶面滞尘量的反射光谱也不同,大叶黄杨叶片光谱反射率在可见光波段随着叶面滞尘量的增加逐渐增大,而近红外波段区域随着叶面滞尘量的增加逐渐减小; 红边和黄边的位置、蓝边斜率和面积在除尘前后无变化,有尘叶片的蓝边位置较无尘叶片增大,黄、红两边斜率和黄、红两边面积均较无尘叶片减小; 在5个光谱参数中,红边指数所建的叶面滞尘量预测模型的R2值最大为0.716,叶面滞尘量与光谱之间存在着一定的相关关系。【结论】 叶面滞尘使得叶片在可见光波段的反射率增加,在近红外光区的反射率减小,这可能与叶片自身内部结构有一定的相关性; 利用红边指数(SDr)作为参数可以在一定精度范围内预测大叶黄杨叶片表面滞尘量,简单比值指数与叶面滞尘量呈正相关。
【目的】绿化树种对一定范围内大气颗粒物有良好的净化作用,尤其在沙尘危害较严重的干旱区城市,滞尘能力强、适合当地自然条件的绿化树种可降低大气颗粒污染物浓度,改善城市生态环境。为此,选取我国西北干旱区典型绿洲城市——新疆阿克苏市为例,研究不同绿化树种叶片滞尘能力随时间及空间的变化规律,为干旱区城市绿化树种的选择提供理论依据。【方法】选取阿克苏市常见的绿化树种新疆杨、二球悬铃木、圆冠榆、小叶梣和垂柳为研究对象,叶片人工清洗后每隔4天对其进行采样,累计28天; 在室内清洗、过滤后用万分之一天平称留尘质量,用激光叶面积仪测出叶片面积、计算出单位叶面积滞尘量,用多重比较法对比分析城市4个不同功能区、5种绿化树种单位叶面积滞尘量随时间和空间的变化,用经验公式法估算各树种单株滞尘量。【结果】同一个功能区5种园林树种单位叶面积最大滞尘量有显著差异(P<0.05),人工降尘1 h后二球悬铃木单位叶面积最大滞尘量 [(13.5±0.90)g·m-2] > 新疆杨 [(12.1±0.87)g·m-2] > 圆冠榆 [(9.21±0.77)g·m-2] >小叶梣 [(7.11±0.43)g·m-2] > 垂柳 [(6.69±0.24)g·m-2]。在不同功能区同一树种单位叶面积滞尘量排序为工业区(IA)> 交通枢纽区(TA)> 居民区(RA)> 清洁区(CA)。叶片在树冠中所处的位置也会影响其滞尘量,二球悬铃木3个高度处的叶片滞尘量顺序为1 m > 2 m > 4 m。从单株树种滞尘量对比得出,28天内二球悬铃木最高,为2.6 kg,垂柳最低,为0.2 kg。【结论】工业区、交通枢纽区树种单位叶面积滞尘量比居民区、清洁区高,其可能的原因是前两个区空气中的颗粒物浓度比后两区高,说明树种叶面滞尘量受当地空气质量的影响,同一树种在不同立地条件下滞尘量也相应的不同。在同一个功能区树种滞尘量差异由树高、冠幅和叶面特性(黏度、绒毛、粗糙度)等所引起,如树体大、冠幅宽、叶面粗糙并有绒毛的二球悬铃木叶片滞尘量要比树体小、叶面光滑并无毛的垂柳叶片滞尘量大。在树冠1 m处的叶片同时受到自然降尘及地面扬尘的影响,因此比4 m处叶片滞尘量高。二球悬铃木和新疆杨单位叶面积滞尘量与单株滞尘量都较高,起到明显的降尘作用,是沙尘频发的南疆地区城市绿化树种的优先之选。
【目的】"百里杜鹃"是全国唯一以保护杜鹃花科杜鹃属植物为对象的自然保护区,迷人杜鹃是保护区内重要的保护树种。本文采用野外调查和室内控制相结合,阐明凋落物,迷人杜鹃幼苗更新和种子萌发的影响。【方法】 野外踏查百里杜鹃林迷人杜鹃群落不同厚度凋落物下幼苗更新情况; 采用人工模拟用凋落物厚度和播种位置的试验,探讨凋落物对迷人杜鹃种子萌发和幼苗生长的物理影响; 以迷人杜鹃为主的凋落物水浸提液的乙醚相、乙酸乙酯相和正丁醇相溶液浇灌进行迷人杜鹃种子萌发试验,并对三相溶液进行GC-MS检测,探讨凋落物对迷人杜鹃种子萌发影响的生物化学原因。【结果】自然条件下,过厚的凋落物影响迷人杜鹃幼苗更新,凋落物厚度<4 cm处, 幼苗数量最多, 随着凋落物厚度的增加,幼苗数量逐渐减少。盆播试验发现,对照的种子萌发率最高; 凋落物上方播种的种子萌发速率和幼苗发生率低于下方播种; 随着凋落物厚度的增加,下方播种种子萌发率和幼苗发生率逐渐降低; 3种有机相浸提液浇灌种子,均随着浓度的升高种子萌发率降低,尤以乙醚相溶液对种子发芽率和幼苗生长的抑制作用最为显著, 在浓度为12 mg·mL-1时,发芽率降低82.98%,苗高降幅为68.75%,且胚根停止生长。因此认为,凋落物具有物理阻碍作用和化感作用,其物理原因:一是过厚的凋落物层的机械障碍导致萌发幼苗难于扎根或生长;二是凋落物层加厚,导致种子萌发所需的光照发生变化,从而影响种子萌发。其化学原因是凋落物水浸提液中存在丰富的化感物质抑制了种子萌发和成苗,其中乙醚萃取相含29种,乙酸乙酯相含有16种,正丁醇相含有4种。【结论】在杜鹃林抚育管理中应合理地清理林下凋落物,以促进迷人杜鹃幼苗的天然更新。
【目的】 水蜜桃采收后易后熟和衰老,贮藏期和货架期短。本研究为寻求安全有效的水蜜桃贮藏保鲜方式,并探究其保鲜机理。【方法】 以"湖景蜜露"水蜜桃为试材,研究氮气预处理结合自发气调(MAP)复合保鲜处理对果实低温贮藏及货架期间营养品质、活性氧代谢及能量水平的影响。果实经100% N2处理6 h后,用厚度0.02 mm的聚乙烯薄膜袋密封包装, 对照组不做任何处理。所有果实均置于(1±1)℃相对湿度 85%~90%保鲜库中,贮藏30天后,从薄膜袋取出,置于(25±1)℃下模拟货架期。测定低温贮藏及货架期间水蜜桃果实腐烂指数、硬度、可溶性固形物(TSS)、维生素C(Vc)和过氧化氢(H2O2)含量、超氧阴离子(O2.-)产生速率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和脂氧合酶(LOX)活性、膜透性、丙二醛(MDA)含量、腺苷三磷酸(ATP)、腺苷二磷酸(ADP)和腺苷磷酸(AMP)含量及能荷(EC)值。【结果】 结果表明: 随着冷藏及常温货架存放时间的延长,对照组水蜜桃果实组织中的ATP,ADP含量和能荷低温贮藏10天后即开始出现明显降低,SOD和CAT在整个贮藏过程中均呈现明显的下降趋势, H2O2 和O2.-的含量明显增加,而MDA含量与膜透性则呈大幅度的上升,导致膜脂过氧化程度的增加和膜完整性的破坏。N2预处理结合MAP复合保鲜处理可有效降低水蜜桃果实低温贮藏过程中的腐烂指数,当果实转到25 ℃放置4天,处理组水蜜桃的果实腐烂指数仅为对照组果实的55.56%。同时,N2预处理结合MAP复合保鲜处理能有效地维持果实TSS及Vc含量,较好保持了营养品质。进一步研究发现,N2预处理结合MAP复合保鲜处理能维持果实中较高的ATP,ADP含量及能荷值,提高SOD及CAT活性,进而抑制H2O2积累及O2.-的产生,降低MDA含量及膜透性的升高。相关性分析表明,在贮藏过程中,能荷值与O2.-产生速度(R2=0.971 2)、H2O2含量(R2=0.974 6)及膜透性(R2=0.967 8)具有显著负相关性。【结论】 N2预处理结合MAP复合保鲜处理延缓水蜜桃后熟衰老可能与提高果实组织能量水平及抗氧化水平,维持活性氧代谢的平衡,保持膜的完整性有关。
【目的】 西洋杜鹃属弱光植物,研究其耐受弱光的能力,得到适合其生长的光照强度,可为栽培生产提供理论依据。【方法】 以1年生西洋杜鹃为材料,采用盆栽试验研究不同低光照强度(16 000,12 000,8 000,4 000和500 lx)处理对其生长状态、生理生化及叶片超微结构的影响。【结果】 随着处理天数的增加,不同光照强度处理的西洋杜鹃叶片数、开花数均有所增加,但光照强度越弱,增加数量越少; 叶片颜色、形状随光照强度降低而出现失绿变红,叶缘皱缩枯萎等现象,在光强12 000 lx下,杜鹃的生长状况最好。当光强高于8 000 lx时,叶绿素含量总体呈现上升趋势,而光强低于8 000 lx的处理叶绿素含量逐渐降低,处理90天后,光强低于8 000 lx的处理其叶绿素含量要显著低于处理前(P<0.05)。不同光强下叶片光合速率先明显下降后上升,之后又有所下降,至试验结束时,光合速率与光照强度成正比。在500 lx光照下其叶片丙二醛(MDA)的含量增长最快且过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)以及超氧化物歧化酶(SOD)活性下降幅度最大; 在4 000~8 000 lx光照下,MDA的含量增长较快但可溶性蛋白,CAT,POD及SOD活性下降幅度不大; 在12 000~16 000 lx光照下,MDA的含量增长最慢且可溶性蛋白,CAT,POD以及SOD活性下降幅度也最小。光照强度减弱对西洋杜鹃叶片超微结构的影响较大:叶绿体数量减少,结构破损缺失现象加重,并逐渐出现空洞现象,细胞器结构遭到破坏。当光强大于8 000 lx时其细胞结构正常; 光强低于8 000 lx时叶绿体数量有所减少,类囊体结构开始模糊,质体小球和淀粉颗粒增大; 光强为4 000 lx时,叶绿体被膜部分破损缺失,基粒片层模糊不清,质体小球和淀粉颗粒明显增多、增大; 而光强为500 lx时,细胞膜开始解体,叶绿体被膜破损缺失严重,基粒片层解体,仅存少量无序的片层结构,空洞化程度严重,部分细胞甚至成为空细胞。【结论】 综合各指标变化情况,西洋杜鹃可以耐受4 000 lx的低光强,而12 000~16 000 lx光强的光照条件比较适合西洋杜鹃的生长。
【目的】食叶害虫危害可造成树木失叶,影响树木的生物量及碳储量。研究虫害对杨树及落叶松幼苗生物量和叶绿素含量的影响,可为准确评估食叶害虫不同危害程度对杨树和落叶松碳汇能力的影响提供依据。【方法】选取小黑杨及兴安落叶松幼苗,模拟虫害进行剪叶25%,50%和75%处理,以不剪叶植物作为对照。在剪叶处理后第5,10,15,20天和25天取样,分别测定生物量和叶绿素含量的变化。【结果】生物量测定结果表明:各处理对2种幼苗的株高影响不显著(P>0.05),除落叶松失叶50%的根长显著大于对照(P<0.05)外,其他处理幼苗根长无显著变化。各处理的杨树根部鲜、干质量,全株生物量鲜、干质量均显著低于对照,茎鲜、干质量无显著变化。各处理的兴安落叶松根、茎的鲜、干质量及全株生物量鲜、干质量均显著低于对照。叶绿素测定结果表明:杨树叶片中叶绿素a含量高于叶绿素b,各处理组杨树的叶绿素含量均有不同程度的升高。失叶处理后第5天,处理组叶绿素含量比对照组增多,且失叶75%杨树植株叶绿素 a 和a+b 的含量显著高于对照及失叶25%和50%(P<0.05);第10天,失叶率25%,75%处理组叶绿素b和 a+b 含量显著高于对照(P<0.05),各处理之间差异不显著;第15天,叶绿素含量各个处理组之间、及与对照差异均不显著(P>0.05);处理后20天,失叶50%的植株叶绿素a,b和a+b的含量显著低于对照和失叶25%(P<0.05),亦低于75%,但差异不显著;第25天,各处理叶绿素含量与对照间差异不显著(P>0.05),失叶50%显著高于失叶25%(P<0.05),亦高于失叶75%,但差异不显著。落叶松针叶中叶绿含量素b高于叶绿素a。落叶松叶绿素含量,在失叶量25%和75%处理组,有先升高后降低再升高的趋势,第5天叶绿素含量增加(P<0.05),第10天叶绿素含量降低(P<0.05),第15天与对照相比无差异,第20天叶绿素含量明显升高(P<0.05),到第25天叶绿素含量与对照相近;失叶量50%处理组,第5,15,20天叶绿素含量与对照相比明显降低(P<0.05),且第5天和20天亦显著低于另外2组处理;第10天与对照及另外2组差异不显著(P > 0.05),到第25天叶绿素含量明显高于对照和其他2组处理(P<0.05)。【结论】失叶对杨树和兴安落叶松的固碳能力和光合生理反应均有影响,杨树和落叶松通过增加叶绿素含量,提高单位面积的光合能力,在一定程度上补偿其固碳能力的降低和生物量的损失,且杨树的补偿能力强于落叶松。
【目的】贵州是世界上喀斯特地貌发育最为典型的地区之一,生态环境脆弱,林火干扰严重。研究该区域树种阻火性,可为完善树种阻火性评价方法、筛选适宜的生物防火树种提供依据,并为喀斯特山区植被恢复提供参考。【方法】以贵州省毕节市喀斯特山区的云南杨梅、珍珠荚蒾、小叶女贞、粉叶栒子、椭圆叶越桔、茅栗、杜鹃、火棘、杉木等9种常见树木为研究对象,于2012年11月底(该区防火期为10月至次年5月)采集植株阳面的健康叶片(按树冠上、中、下3个部位进行采集),测定叶片的苯-醇抽提物含量、灰分含量、着火时间和燃烧热值4个理化性质指标,利用主成分分析结合加权逼近理想解排序分析法研究叶片在防火期的阻火性。【结果】珍珠荚蒾和茅栗的抽提物含量分别为云南杨梅的2.12和1.97倍;云南杨梅和珍珠荚蒾的灰分含量最高,而茅栗、椭圆叶越桔和小叶女贞最低;小叶女贞、茅栗和粉叶栒子的着火时间最长,而火棘、杉木和杜鹃最短;燃烧热值最高的是茅栗、椭圆叶越桔和小叶女贞,其次是杉木、粉叶栒子和火棘,最低的是云南杨梅。着火时间对阻火性影响最大,抽提物含量次之,再次是灰分含量,而燃烧热值的权重最小。9种树木叶片的阻火性大小依次为:云南杨梅 >椭圆叶越桔 >小叶女贞 >粉叶栒子 >茅栗 >珍珠荚蒾 >杜鹃 >火棘 >杉木。【结论】云南杨梅、椭圆叶越桔和小叶女贞的阻火性比较强,适合作为毕节喀斯特区的防火植物。主成分分析定权结合加权TOPSIS法适合对植物的阻火性进行合理评判。
【目的】 比较不同提取方法对山苍子油提取效率与抗氧化活性的影响, 通过GC-MS分析,研究山苍子油成分构成与抗氧化活性的内在关联,分析山苍子油抗氧化活性的主要物质基础。【方法】 采用液液萃取(分别加以超声波与磁化辅助处理)、二氧化碳超临界萃取以及水蒸气蒸馏法提取山苍子油, DPPH 法比较不同提取方式对山苍子油抗氧化活力的影响, GC-MS分析山苍子油的主要成分,并以 1,4-二溴苯为内标,采用面积归化法解析主要成分的相对含量。【结果】 山苍子油具有显著的抗氧化活性。液液萃取法的提取效率与山苍子油抗氧化活性最高,超声波辅助处理油得率最高,为26.3%,磁化辅助处理抗氧化活性最优,达到 31.22 mg·mL-1(IC50),二氧化碳超临界萃取法次之,抗氧化活性为56.95 mg·mL-1(IC50),水蒸气蒸馏法抗氧化活性最弱,为64.95 mg·mL-1(IC50); GC-MS分析检测出122种以上的化合物,包括12种脂肪酸,16种萜烯,18种含氧萜烯以及其他微量化合物包括烯烃、醇、酮类与烷烃等。GC-MS分析结果表明:山苍子干果主要成分为饱和脂肪酸(月桂酸等)、不饱和脂肪酸(9,12-十八碳二烯酸、9-十八碳烯酸等)以及 α蒎烯、β蒎烯、柠檬烯等萜烯、氧化萜烯类物质。液液萃取法得到的山苍子油脂肪酸含量(53.51%~66.61%)明显高于二氧化碳超临界萃取(17.64%)与水蒸气蒸馏法(8.1%),而二氧化碳超临界萃取与水蒸气蒸馏法得到的萜烯、氧化萜烯类含量分别达到29.37%和17.69%,明显高于液液萃取法(6.49%~9.75%)。【结论】 磁化辅助处理有利于抗氧化活性物质的提取,且不饱和脂肪酸的含量最高; 超声波辅助处理可以提升油的得率; 水蒸气蒸馏法和超临界流体萃取法更有利于萜烯类化合物的获取; 联系到水蒸气蒸馏法得到的山苍子油富含萜烯化合物却显示较低的抗氧化活性(64.95 mg·mL-1),色谱级的柠檬醛抗氧化活性最低(74.33 mg·mL-1),因此推测脂肪酸成分(特别是不饱和脂肪酸)是山苍子油抗氧化活性的主要物质基础。
【目的】 在降水有限、水分再分配明显的半干旱区山地坡面上,森林生物量通常表现出明显的坡向、坡位差异。便捷、精确地测算整个坡面的森林生物量目前还很困难。本研究旨在定量描述森林生物量的坡面变化规律及其空间尺度效应,为提高森林经营水平和实施精细化管理提供技术支持。【方法】 在宁夏六盘山半干旱区的叠叠沟小流域,选择生长华北落叶松人工林的半阴坡和阴坡2个坡面,按坡位从上到下各设置了6块20 m×20 m的样地,调查各样地的立地条件及林分特征后,采用烘干法及六盘山区建立的生物量经验公式计算地上生物量; 以"离开坡顶的水平距离"为尺度变量,定量描述地上生物量随坡面空间尺度增加而变化规律,及坡面上任意坡位处样地的地上生物量与坡面平均值的关系。【结果】 研究区坡面上森林植被地上生物量存在明显的坡向、坡位差异; 水分条件较差的半阴坡上的平均地上生物量(52.36 t·hm-2)比水分条件较好的阴坡低18.16%,但半阴坡上生物量的坡位间变幅(42.50 t·hm-2)比阴坡高14.71%,这说明半阴坡的坡面效应强于阴坡,并与土壤厚度及土壤水分条件差异有关; 地上生物量的坡位变化在不同坡面上大致遵循相同的规律,都是由坡顶向下逐渐增大,至下坡处(半阴坡)或中下坡处(阴坡)达到最大,之后又逐渐减小,这主要受土壤水分在坡面上的再分配格局影响; 研究区坡面上森林植被地上生物量(y,t·hm-2)随坡面空间尺度(x,m)增加而变化,阴坡表现为y=-2×10-7x3-8×10-5x2+ 0.121 9x+40.875(R2=0.999 8),半阴坡表现为y=2×10-7x3-7×10-5x2+0.067 5x+30.838(R2=0.995 7); 距坡顶的水平距离每增加100 m,阴坡上的地上生物量坡段滑动平均值升高4.92 t·hm-2,半阴坡上为6.28 t·hm-2,即地上生物量的空间尺度效应在水分条件较差的半阴坡上要强于水分条件较好的阴坡; 研究区坡面上任意给定坡位(X,m)与样地地上生物量与坡面平均值的比值(Y)的定量关系在半阴坡为Y=-7×10-8X3+4×10-5X2-2.2×10-3X+0.643 2(R2=0.932 1),在阴坡为Y=-1×10-8X3+1×10-6X2+3×10-3X+0.620 4(R2=0.973 9),以此可便捷和精确地确定整个坡面的森林生物量。【结论】 半干旱区山地坡面上森林生物量呈先增加后减小的单峰型变化,与土壤水分的坡面再分配格局关系很大; 采用"距坡顶的水平距离"为尺度变量可以很好地定量描述森林生物量沿坡变化规律及其空间尺度效应; 基于以上工作可实现整个坡面生物量的便捷精确计算。
【目的】 选育适生于帽儿山、带岭、露水河试验地及毗邻地区的生产力高、稳定性好的水曲柳种源。【方法】 以帽儿山、带岭与露水河等试点的20个水曲柳种源为材料,对其14年生树高、胸径和材积进行调查并进行单点、多点方差分析与多重比较,然后用Eberhart & Russell联合回归分析法的回归系数bi对20个水曲柳种源进行稳定性分析,最后用趋势面对水曲柳的地理变异进行分析。【结果】 1)水曲柳树高、胸径和材积在种源间、地点间、种源和地点交互作用间差异均极显著; 其中露水河试点树高较大的种源依次为海林(7.55 m)、带岭(7.34 m)、露水河(7.05 m),胸径较大的种源依次为海林(6.13 cm)、露水河(5.47 cm),材积最大的种源为海林(14 909 cm3); 帽儿山试点树高最大的种源为五常(7.62 m),胸径最大的种源为五常(6.79 cm),材积最大的种源为五常(16 747 cm3); 带岭试点树高较大的种源依次为兴隆(5.67 m)、临江(5.65 m)、东方红(5.61 m),胸径最大的种源为临江(5.07 cm),材积最大的种源为临江(7 984 cm3)。3个试点树高表现优良的种源为五常(6.35 m); 胸径最大的种源为临江(5.35 cm); 材积最大的种源为海林(10 546 cm3)、材积排名第二的种源为五常(9 857 cm3)、材积排名第三的种源为临江(9 818 cm3)。2)稳定性分析结果表明友好、临江、西丰、带岭、汪清、汤旺河6个种源具有平均稳定性,兴隆、露水河、恒仁、海林、弯甸子、绥棱、三岔子7个种源具有高稳定性,辉南、帽儿山、方正、东方红、沾河、桦南、五常7个种源稳定性较差,在有利的环境条件下才具有很大的丰产潜力。3)地理变异分析表明纬度对水曲柳生长具有较大的影响,在西北—东南这一条直线附近的种源材积较高,随着与西北—东南一线距离的增大而降低。【结论】 通过比较2年、6年与14年林龄的种源选择结果,发现相对于2年林龄,6年林龄的选择结果与14年林龄的选择结果更为接近,表明种源选择时期不宜过早。本研究的结果可为我国水曲柳的种质资源管理与持续改良提供积极参考。
【目的】 油茶种仁含油率较低且易遭逆性环境等的影响,这些都严重影响和制约了油茶产业的快速发展。丙二酰单酰CoA:ACP转酰酶是脂肪酸合成酶(FASⅡ)复合体的组成酶之一,在脂肪酸合成中起着装载作用,它的酶促反应产物丙二酰单酰ACP是脂肪酸合成关键组成部分。开展该基因的功能研究,能为油茶的分子遗传育种奠定基础。【方法】 以油茶品种'华硕'种子为材料,借助其种子转录组和表达谱数据库,通过RACE技术,克隆丙二酰单酰CoA:ACP转酰酶基因并对该基因进行生物信息学分析。利用常规的酶切连接技术构建基因的原核表达载体,并利用α酮戊二酸脱氢酶(KDH)偶联系统测定表达产物的酶活性。【结果】 丙二酰单酰CoA:ACP转酰酶基因的全长cDNA 1 867 bp,含有1 131 bp 的开放读码框,编码376个氨基酸,具有58个氨基酸长度的叶绿体转运肽,该基因被命名为CoMCAT (GenBank 登录号KJ910337)。在malonyl-CoA结合位点和ACP结合位点上分别存在高度保守的基序"GQGXQ"和"GXSXG"。原核表达载体pET30a-CoMCAT在BL21(DE3)细胞中被成功地诱导表达,目的重组蛋白分子量约为40 kDa。酶活性分析表明,重组蛋白CoMCAT的最佳催化温度为30 ℃,最佳pH为7.0,比酶活性约为2.384 U·μg-1。【结论】 以本实验室构建的油茶转录组数据库为基础,首次克隆获得油茶MCAT基因的全长cDNA序列,构建其原核表达载体在宿主细胞BL21(DE3)中成功诱导表达目的蛋白,并对重组蛋白进行初步的酶活性分析。研究结果为今后进一步深入开展和揭示油茶MCAT基因在油脂合成的代谢过程中的作用奠定基础。
【目的】研究欧洲云杉嫩枝扦插生根过程中的生根性状、插穗内的内源激素和多酚类物质含量的变化情况,探讨插穗内内源激素和多酚类物质对欧洲云杉扦插生根影响,旨在为欧洲云杉扦插繁殖机理研究提供科学理论依据。【方法】以5年生欧洲云杉嫩枝插穗为试验材料,在扦插后30,40,50,55,60,65,70,75和80天分别取20株插穗调查愈伤组织形成和根系发育情况,以及扦插后0,37,45,67和72天取插穗的针叶和45,67和72天取插穗基部或基部愈伤组织分析插穗内源激素和多酚类物质含量。【结果】欧洲云杉扦插30天后已有55%的穗条形成愈伤组织,50天愈伤组织全部形成,50~75天为愈伤组织分化生根的高峰期,生根率达到90%,平均生根数为10.7。之后生根数量不变,根系仍然在生长,且扦插后根系效果指数持续增高。扦插后至37天,IAA和ZT/GA3分别降低28.79%和52.35%;GA3,ZT/IAA和GA3/IAA分别升高55.02%,32.78%和67.97%。扦插后37~45天愈伤组织形成期,IAA和GA3分别降低25.75%和40.91%;ZT/GA3,ZT/IAA和GA3/IAA分别升高39.32%,23.75%和20.41%。不定根诱导期(45~67天),IAA由61.7 ng·100 g-1增加至79.8 ng·100 g-1,ZT/GA3增加13.84%;而GA3,ZT/IAA,GA3/IAA降低,分别降低16.27%,24.86%,35.26%。扦插后至67天,ZT的含量约为80 ng·100 g-1,67~72天以29.97%速率降低,降低为55.6 ng·100 g-1。对羟基苯甲酸在愈伤组织形成前(37天前)呈升高的趋势,由2.23 ng·100 g-1增加至7.19 ng·100 g-1。当进入不定根形成期,对羟基苯甲酸含量呈逐渐减小的趋势,减少至4.16 ng·100 g-1。儿茶酸和总酚酸含量在欧洲云杉枝插生根过程中均呈降低的趋势。扦插基部韧皮部的内源激素和多酚类物质的含量及比值的变化趋势基部同针叶内,只是含量及比值远远高于插穗基部韧皮部。植物的内源激素和多酚类物质多在幼嫩的叶和芽内合成,并向茎基部和其他部位运输。因此欧洲云杉扦插生根进程中,针叶的内源激素和多酚类物质含量远远高于插穗基部韧皮部内,尤其是67天针叶内IAA含量(79.8 ng·100 g-1)是基部韧皮部内(17.4 ng·100 g-1)是4.58~7.52倍。【结论】在欧洲云杉扦插生根进程中,内源激素和多酚类物质的此消彼长共同影响促进愈伤组织分化和不定根的形成。不定根诱导期IAA含量升高,而GA3,ZT和多酚类物质降低是促进插穗生根的重要原因。因此IAA是促进不定根形成的主要内源激素,GA3和ZT以及多酚类物质是不定根形成的抑制剂。
【目的】淹水胁迫是我国平原水网区杨树面临的主要非生物胁迫之一,造成木材产量的巨大损失,因此研究杨树的耐涝机制十分必要。【方法】选取耐涝型I-69杨与不耐涝型小叶杨为材料,研究淹水胁迫对杨树初生根细胞结构的影响。以2种杨树90~100 cm高的植株为试材,进行淹水胁迫试验,共淹水处理14天,然后排水恢复3天,期间观测植株的表型变化。淹水处理的第0,1,3,7,14天,分别采集试材的同级细根距根尖2.0~3.5 cm的根段,采用石蜡切片与透射电镜法,研究细根的解剖结构与超微结构对淹水胁迫的响应。【结果】 1) 淹水胁迫下,2种杨树均出现生长减缓,叶片萎蔫、干枯、脱落以及茎基部皮孔膨大等现象。但是随着时间延长,小叶杨皮孔逐渐变褐腐烂,I-69杨保持正常,且试验结束时,其成活率为小叶杨的5倍。2) 虽然淹水胁迫下2种杨树初生根均形成了通气组织,但是与小叶杨相比较,I-69杨的通气组织形成相对较慢。淹水第3天,小叶杨根的部分皮层薄壁细胞即开始崩溃裂解,形成少量不规则小气腔。淹水第7天,其皮层薄壁细胞进一步崩解,气腔继续增大、增多,整个皮层结构变得松散; 而I-69杨在淹水第7天时,根皮层薄壁细胞才出现轻微离解,形成少量不规则小气腔。淹水14天时,小叶杨根皮层薄壁细胞大量裂解,并溶合形成很多不规则大气腔,皮层细胞开始逐渐与中柱细胞分离; 而I-69杨皮层细胞与中柱仍联系紧密。3) 淹水第3天,小叶杨根的皮层细胞出现明显的质壁分离现象,基质内线粒体、内质网、高尔基体数量减少,且部分结构破坏,淀粉粒基本消失,嗜锇体数量增加。淹水7天时,其质壁分离现象加剧,线粒体等细胞器继续解体、减少; 而I-69杨在淹水7天时,根的皮层细胞仍然正常,仅少量部位出现轻微的质壁分离现象,细胞内细胞器数量仍然非常丰富。淹水14天时,小叶杨皮层细胞的细胞壁破裂,线粒体结构破坏,数量显著减少,未见到细胞核与其他细胞器; 而I-69杨细胞结构相对完整,线粒体等细胞器数量仍较多。【结论】淹水胁迫下,肥大的皮孔、良好的通气组织以及丰富稳定的线粒体等细胞器对杨树的生长和存活具有重要意义。
【目的】马尾松毛虫是我国发生最为严重的针叶林食叶害虫,呈现周期性暴发。不同暴发区松林生理特征影响松毛虫暴发过程的机制还不清楚。植物挥发物参与了许多重要的生理、生态过程,通过揭示不同松毛虫发生区域马尾松挥发物的释放特性,以及不同地区的松针挥发物含量与松毛虫暴发情况的相关性,可为更加精确地利用植物挥发物进行松毛虫趋避或者天敌引诱提供可靠的依据。【方法】在广西凭祥大青山地区选取3个典型的松毛虫暴发类型区即无灾区、偶灾区和常灾区,鉴定并比较3个林场松针挥发物的组分及含量。【结果】马尾松针叶挥发物主要包括S-α-蒎烯、R-α-蒎烯、月桂烯、R-β-蒎烯、S-β-蒎烯、(+)-3-蒈烯、α-萜品烯、(+)-柠檬烯、(-)-柠檬烯、γ-萜品烯。常灾区、偶灾区和无灾区的松针挥发物组成比例差异很大。这些挥发物可以分为4类:第1类包括R-α-蒎烯和月桂烯,与马尾松毛虫的暴发频率呈负相关(P<0.05); 第2类包括S-β-蒎烯、γ-萜品烯和 (+)-3-蒈烯,与马尾松毛虫的暴发频率呈正相关(P<0.01); 第3类包括R-β-蒎烯和(+)-柠檬烯,它们在3种松毛虫暴发区域的松针挥发物中呈现显著但不规则变化(P<0.05),最后一类包括S-α-蒎烯, (-)-柠檬烯和α-萜品烯,它们在3种松毛虫暴发区域的松针挥发物中无明显变化。【结论】松针挥发物的组成比例可能影响松毛虫的暴发情况。另外,天敌是控制松毛虫的重要因子,因此松针挥发物对马尾松毛虫天敌的作用程度也可影响害虫的暴发; 无灾区或者偶灾区的针叶挥发物可能吸引更多的松毛虫天敌,从而对松毛虫的暴发起一定的控制作用。
辽阜1号是基于蒙古沙棘亚种中优良引进品种‘楚伊’实生子代选优,经无性系区域化测定而选育出的沙棘良种,无刺或少刺,百果质量60 g以上,盛果期平均单株产量2~4 kg,单位面积果实产量可达6 000 kg·hm-2。
【目的】 基于陇东黄土高原沟壑区刺槐人工林和油松人工林样地调查数据,分析其生物量、碳含量、碳密度及其分配规律,为该地区人工林碳效益估算提供基础数据。【方法】 以陇东黄土高原沟壑区12年生刺槐人工林和12年生油松人工林为研究对象,采用样地调查与生物量实测的方法,研究刺槐人工林和油松人工林乔木不同器官、灌草层和枯落物层生物量,以及刺槐人工林和油松人工林乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层碳储量及其分配特征。【结果】 刺槐人工林乔木层平均碳含量(468.44 g ·kg-1)低于油松人工林乔木层平均碳含量(512.77 g ·kg-1); 刺槐林乔木各器官碳含量为458.00~496.96 g ·kg-1,不同器官碳含量表现为干>枝>叶>根>皮,油松人工林乔木各器官碳含量为503.83~536.27 g ·kg-1,不同器官碳含量依表现干 > 叶 > 枝 > 皮 > 根; 刺槐林草本层、灌木层及枯落物层平均碳含量分别为390.52,398.72和402.82 g ·kg-1,油松林草本层、灌木层及枯落物层平均碳含量分别为413.17,436.85和414.03 g ·kg-1;随着土壤深度增加,刺槐林和油松林土壤碳含量依次降低, 0~10 cm土层土壤含量显著高于10~20,20~30和30~50 cm土层; 刺槐林0~50 cm土层土壤平均碳含量(4.96 g ·kg-1)高于油松林(4.45 g ·kg-1); 刺槐林植被层生物量为54.80 t ·hm-2,乔木层、草本层和灌木层分别占95.88%,2.65%和1.46%; 油松林植被层生物量为24.37 t ·hm-2,乔木层、草本层和灌木层分别占93.43%,5.17%和1.40%; 刺槐林枯落物层生物量和碳密度分别为1.36和0.55 t ·hm-2,分别是植被层的2.48%和2.12%, 油松林枯落物层生物量和碳密度分别为0.92和0.39 t ·hm-2,分别是植被层的3.78%和3.09%; 刺槐林和油松林土壤层碳密度分别为31.15和24.35 t ·hm-2,0~10 cm土壤层碳密度较高,分别占0~50 cm土层土壤碳密度的40.19%和38.73%; 刺槐林植被层生物量(54.80 t ·hm-2)高于油松林植被层生物量(24.37 t ·hm-2); 刺槐林和油松林生态系统总碳密度分别为57.60和37.38 t ·hm-2,且均表现为土壤层>植被层>枯落物层。【结论】 刺槐林和油松林植被层生物量表现为乔木层>草本层>灌木层,乔木层生物量均以树干占比最大,分别为40.02%和37.29%; 2种人工林生态系统碳密度主要分布在土壤和植被中,且刺槐人工林生态系统具有较高的固碳能力。
【目的】 针对川中丘陵区普遍存在的柏木人工林密度过大、木材生产力低、林下灌草盖度低和天然更新不良等问题,开展生态疏伐试验,探讨间伐强度对林分生长和林下植物的影响,为开展柏木生态经济型防护林的营林活动提供参考。【方法】 以25年生柏木人工林为研究对象,采用随机区组方法,设置4种间伐强度(20%~25%,15%~20%,10%~15%和对照)的处理,观察林分胸径、树高、蓄积量、生物多样性和天然更新幼苗数量,探讨间伐强度对其影响。【结果】 不同强度间伐5年后林分平均胸径和胸径连年生长量在各处理之间均存在显著差异,胸径生长量随间伐强度加大而增加; 平均树高以20%~25%间伐强度最大, 达10.7 m,但20%~25%间伐强度与15%~20%间伐强度和10%~15%间伐强度之间无显著差异,而树高连年生长量在不同处理之间差异显著; 20%~25%,15%~20%和10%~15%不同强度间伐5年后林分蓄积量分别为97.35,93.43和93.19 m3 ·hm-2,均比对照小,但蓄积连年生长量随间伐强度由高到低分别为6.11,4.58和3.66 m3 ·hm-2a-1,均高于对照; 20%~25%间伐强度林分的灌木和草本 Simpson 指数分别为0.769 5和0.444 6,Shannon-Wiener 指数分别为1.702 5和0.769 0,都比其他处理高; 不同间伐强度天然更新幼苗株数仅在苗高5~30 cm 等级存在显著差异,30~50 和 50~150 cm的幼苗在不同处理之间差异不明显; 评价结果表明,综合得分以20%~25%间伐强度最大,且随间伐强度降低而减小。【结论】 间伐后保留木的生长空间和营养空间得到有效改善,林分胸径和树高生长量随间伐强度增大而增加,但不同间伐强度蓄积量差异不显著;适度间伐可提高林下灌木和草本生物多样性指数; 林分更新幼苗数量也随着间伐强度的增大而增加;就本研究的4种间伐强度而言,中龄阶段柏木人工林的适宜间伐强度为20%~25%。
【目的】 深入了解不同发育阶段日本落叶松人工林不同分解程度枯落物的土壤酶活性,为促进枯落物分解、加速养分循环、缓解地力衰退提供理论依据。【方法】 以不同发育阶段日本落叶松人工林不同分解程度的地表枯落物为研究对象,在2013年5月中旬、8月初及10月中旬分别取样,测定与枯落物分解相关的8种土壤酶的活性变化及其与pH值、含水量的相关性。【结果】 除漆酶外,不同发育阶段林分枯落物层土壤酶活性基本呈现未分解层 > 半分解层 > 全分解层;不同层中起主要作用的土壤酶不同,在未分解层中主要为淀粉酶和酸性磷酸酶,半分解层中主要为漆酶和内切纤维素酶,而全分解层中主要为漆酶、内切纤维素酶和β-葡萄糖苷酶,表明淀粉酶、酸性磷酸酶在分解初期发挥主要作用,漆酶与纤维素分解酶在分解的中、后期发挥主要作用;幼龄林阶段与成熟林阶段枯落物土壤酶活性总体表现较高,近熟林较低; 在幼龄林阶段内切纤维素酶和β-葡萄糖苷酶、淀粉酶、转化酶和几丁质酶活性都较高; 成熟林阶段2种磷酸酶活性与几丁质酶活性最高,淀粉酶、转化酶与β-葡萄糖苷酶活性也较高; 近熟林阶段淀粉酶、转化酶、酸性磷酸酶、内切纤维素酶和β-葡萄糖苷酶以及几丁质酶活性都较低; 而中龄林阶段淀粉酶、内切纤维素酶和β-葡萄糖苷酶活性比幼龄林阶段酶活性低,但高于近熟林阶段酶活性;不同发育阶段林分枯落物层酶活性的变化趋势与林下植被发育状况一致,而与枯落物的贮积量变化趋势相反;对土壤酶活性的季节动态分析表明,大多数的酶在5月份活性最高,而不是温度较高的8月份;对土壤酶活性与含水量、pH值的相关性分析表明,在不同分解程度的枯落物中,半分解层土壤酶活性受含水量、pH值影响较大, 在不同发育阶段林分中,近熟林、成熟林阶段枯落物层酶活性更易受含水量、pH值影响, 在季节动态中,8月份土壤酶活性更易受含水量、pH值的影响。【结论】 不同发育阶段林分及不同分解程度的枯落物层起主要作用的酶不同;林下植被在日本落叶松人工林枯落物分解中起着重要作用,在营林中应通过间伐、疏伐来促进林下植被发育,或引入适合的林下植物;近熟林阶段日本落叶松人工林林分郁闭度大,对近熟热林阶段日本落叶松人工林进行土壤肥力管理时,应采取密度调控等切实可行的措施缓解地力衰退。
【目的】毛竹在森林应对气候变化中发挥重要的作用,研究竹林不同经营措施的影响,进而了解植被生物量碳库及影响土壤碳库的状况。【方法】利用两因素随机区组设计,排除地形因子等影响,选取施肥和采伐留养方式2个因素,研究不同经营措施对毛竹林各土层2010—2013年土壤有机碳含量和贮量变化影响。【结果】 1) 不同经营措施0~10 cm层土壤有机碳含量变化最大,介于-0.52%(±0.62%)~0.75%±(0.44%)之间,其中A2B3(中等施肥弱度采伐)与A1B1(大量施肥强度采伐)土壤有机碳含量变化量差异极显著(P < 0.01); 2)中等施肥0~50 cm土壤有机碳贮量增量分别是大量施肥和不施肥的3.61倍和5.05倍,大量施肥和中等施肥0~10 cm层土壤有机碳贮量变化差异显著(P < 0.05); 3)弱度采伐0~50 cm土壤有机碳贮量增量分别是强度采伐和中度采伐的5.51倍和1.63倍,强度采伐和弱度采伐0~10 cm层土壤有机碳贮量变化差异显著(P < 0.05); 4)不同经营措施0~50 cm土壤有机碳贮量变化介于-15.56(±10.21)~53.15(±37.81)tC ·hm-2之间,其中A2B3(中等施肥弱度采伐)与A1B1(大量施肥强度采伐)土壤有机碳贮量变化差异极显著(P < 0.01); 5)结合效应图得出结论,A2B3(中等施肥弱度采伐)的经营方案对0~50 cm土壤有机碳含量和贮量的积累效果最佳,而A1B1(大量施肥强度采伐)的经营方案最不利于0~50 cm土壤有机碳含量和贮量的积累。【结论】 大量施肥强度采伐方式虽然可以保证竹材的大量输出,却会破坏原有的竹林生态结构,同时对土壤碳含量和贮量的影响尤为不利,从毛竹林生态系统碳汇积累角度考虑,并不是最可取的竹林经营方式。同时经营过程中,不同经营措施不仅会对土壤碳库产生影响,更会显著改变植被碳库状况,并伴随着碳排放和碳泄漏问题,这都将成为我们今后研究经营对竹林生态系统碳综合影响的各个因素和环节。
【目的】讨论不同产区木荷种源在NH4+-N或NO3--N沉降下的生长表现和响应差异,揭示不同形态氮素对木荷生长发育的影响,为在大气氮沉降环境背景下,选育营养高效利用的木荷速生优质新品种提供理论依据。【方法】以木荷北缘种源区-浙江杭州种源、中部种源区-福建建瓯种源和中部靠南边缘种源区-江西信丰种源3个有代表性的木荷种源作为试验材料,模拟不同形态氮沉降(NH4+和NO3-)增加对不同土壤磷素处理下木荷幼苗生长和叶片氮、磷元素含量的影响。盆栽试验设置土壤低磷(1.1 mg ·kg-1)处理和高磷(25 mg ·kg-1)对照,以人为喷施NH4Cl和NaNO3溶液进行氮沉降模拟,分别设置3个氮沉降量水平:0,80和200 kg ·N ·hm-2 ·a-1,试验按完全随机区组设计,每种源每处理重复12株苗。2013年11月收获,测定苗高、地径等生长指标,并分别测定根、茎、叶各部分干物质量和磷、氮含量。【结果】不同形态氮沉降对木荷苗木生长影响差异显著,磷素可提高种源间对氮素的响应差异。在低磷环境下,不同氮处理下木荷植株生物量和根冠比变异系数较大,这为氮沉降下木荷耐受型植株的选择提供了可能。低磷环境下,NO3--N对木荷苗木生长促进作用显著,苗高、地径和生物量分别较NH4+-N处理高4.5%,17.8%和75.2%,叶片氮、磷含量提高,叶片N:P比下降。NH4+-N对木荷植株的生长抑制作用较强,导致叶片磷含量下降,N:P升高,植株受到磷胁迫增强。而在高磷环境下,NH4+-N的促进作用增强,苗高、地径和生物量分别较NO3--N处理高13.5%,10.4%和25.4%。无论土壤在高磷还是低磷环境下,NO3--N降低叶片N/P比,而NH4+-N增加叶片N/P比。木荷种源间对不同形态氮沉降响应差异显著,在土壤低磷环境下,NH4+-N处理抑制了福建建瓯种源和江西信丰种源生长,生物量下降,而杭州种源却在NH4+-N80处理下,苗高和地径生长较对照分别增加19%和20%。【结论】在低磷环境下,NO3--N对木荷不同种源幼苗生长促进作用更强,而当土壤磷含量提高时,NH4+-N的促进作用增强,同时苗木生长差异增大。浙江杭州种源对NH4+-N的适应性更强,而福建建瓯和江西信丰种源则对NO3--N适应性更强。
【目的】 探讨高温对连翘离体叶圆片光系统Ⅱ活性和叶黄素循环脱环化程度的影响,揭示热胁迫下连翘叶片光合机构的行为特征,充实植物光能高效利用研究领域。【方法】 以连翘为供试材料,在功能叶片主叶脉两侧打取直径为1 cm的叶圆片,采用热胁迫温度(26,31,34,37,40,43,46,49和52 ℃)和时间(5,25和45 min)组合处理,之后于26 ℃室内环境中暗适应30 min,利用叶绿素成像荧光仪(MINI-IMAGING-PAM)和QE65光谱仪分别进行叶绿素荧光参数和漫反射率的测定。【结果】 在5,25,45 min热胁迫下,连翘叶片PSⅡ光化学活性Fv/Fm和实际光化学量子产量Y(Ⅱ)开始显著降低的温度分别为43,37,37 ℃和43,31,31 ℃。随着热胁迫温度和时间的增加,呈现出暗适应下最小荧光Fo和光化学荧光猝灭系数qP先减后增的变化、暗适应下最大荧光Fm大幅度降低、开放的PSⅡ反应中心的激发能捕获效率F'v/F'm和PSII电子传输活性Fm/Fo迅速降低、调节性能量耗散量子产量Y(NPQ)与非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)和值的趋饱和增加、PSⅡ与PSⅠ间的激发能分配不平衡偏离系数β/α-1先增后降的变化趋势。另外,叶黄素循环脱环化程度负相关的PRI与Y(NO)呈现相反变化趋势。【结论】 在长时间较高的热胁迫温度下,连翘叶片的热胁迫伤害不仅会发生在PSⅡ蛋白复合体的多个位点,也会发生在整个光合机构,还会从暗反应的酶活性衰减转向PSⅡ活性衰减; 同时,对热胁迫伤害的协调保护机制,一方面表现在过剩的激发能量会从以调节性能量耗散Y(NPQ)为主转向非调节性能量耗散Y(NO)为主,另一方面也可能会表现在通过调节PSⅡ与PSⅠ之间激发能分配平衡性的天线系统的状态转换上。
【目的】 MYB转录因子是调控植物木质素合成和次生壁形成的重要转录因子之一。本文分离克隆到一个与拟南芥AtMYB20高度同源的橡胶树MYB转录因子基因 HbMYB20,并在拟南芥中对其功能进行研究,以期了解其在橡胶树木质素合成和次生壁发育的分子调控中的作用,为橡胶树木材形成的分子调控机制研究及其遗传改良奠定基础。【方法】 采用blast分析从树皮转录组中筛选出与拟南芥 AtMYB20 序列同一性较高的橡胶树MYB基因 HbMYB20 ; 设计ORF区特异性引物,以树皮cDNA为模板进行扩增得到该目的基因cDNA序列。实时荧光定量PCR检测该基因在橡胶树叶片、胶乳、茎干以及木质部与韧皮部的相对表达量。构建 HbMYB20 过表达植物载体,使用农杆菌蘸花法转化拟南芥,获得该基因过表达转基因株系。采用乙酰溴法和间苯三酚染色法,分析转基因、野生型拟南芥茎的木质素含量以及木质素在拟南芥茎基部横截面中的分布。对转基因、野生型拟南芥茎基部横截面切片进行甲苯胺蓝染色,并测量分析导管、木质纤维和维管束间纤维细胞的细胞壁厚度。最后,采用实时荧光定量PCR分析转基因及野生型拟南芥木质素和纤维素合成相关酶基因的表达。【结果】 克隆得到1个橡胶树MYB转录因子基因 HbMYB20,该基因开放阅读框(ORF)为927 bp,编码309aa的蛋白,氨基酸序列分析显示, HbMYB20 与 AtMYB20/43和AtMYB85/42 同源性较高,属R2R3MYB转录因子G8亚组成员。表达分析显示 HbMYB20 在橡胶树茎干和木质部中高表达,胶乳中表达最低。对 HbMYB20 过表达拟南芥分析显示,该基因在3个转基因株系中均表达; 相对野生型拟南芥,转 HbMYB20 拟南芥植株生长抑制,木质部和维管束间纤维的木质素染色面积较少、染色程度变浅,茎的木质素含量和木质纤维、导管及维管束间纤维的细胞壁厚度均显著低于野生型; 同时转基因株系中木质素合成关键酶基因 4CL1 和CCoAOMT的表达量以及纤维素合成关键酶基因 CesA8 的表达显著下调。【结论】 橡胶树MYB转录因子G8亚组成员 HbMYB20,在茎和木质细胞中高表达。拟南芥中过表达 HbMYB20 导致转基因植株的矮小,细胞壁变薄,阻碍木质部中木质素的合成和积累,同时木质素和纤维素合成相关酶基因的表达显著下降。由此推测 HbMYB20 对拟南芥的木质素和纤维素合成都具有负调控作用,可能是1个橡胶树次生壁发育的负调控因子。
【目的】 桑树乳胶蛋白基因在抗虫防御过程中起着重要的作用。从桑树基因组数据库中鉴定桑树 MLX56 基因家族,并进行基因进化、基因结构及基因的表达分析,为桑树 MLX56 基因的功能研究及利用奠定基础。【方法】 利用桑树基因组数据库,采用生物信息学方法,分析桑树 MLX56 基因家族结构及进化关系,并对 MLX56 基因家族成员进行鉴定; 利用MEGA4.1软件进行系统进化树分析; 通过半定量RT-PCR技术研究 MLX56 基因在桑树不同种及不同组织之间的表达水平,构建原核表达载体pET-28a-MLX56-6,并将其转入大肠杆菌BL21(DE3)中,IPTG诱导融合蛋白表达,分别收集不同诱导时间段的菌液,SDS-PAGE检测融合蛋白的表达情况。将高效表达时段的菌液进行超声破碎,SDS-PAGE检测目的蛋白的可溶性; 利用Western Blot印迹验证目的蛋白的表达。并研究该基因对大肠杆菌生长速率的影响。【结果】 利用桑树基因组数据库,鉴定6个 MLX56 家族基因,该家族基因含有2个几丁质结合域,且都含有信号肽,属于分泌蛋白。此外还克隆到1个新的 MLX56 基因,命名为 MLX56-7 (GenBank登录号为KJ496133)。系统进化树显示桑树 MLX56 基因与西洋接骨木类橡胶蛋白同源性最高,同源性达66%,与茶树几丁质酶、葡萄几丁质酶同源性较低,同源性分别为49%和48%。半定量RT-PCR分析表明, MLX56-1,MLX56-2,MLX56-4,MLX56-5,MLX56-6和MLX56-7 在桑树不同种中均有表达,组织表达特异性分析表明 MLX56-2,MLX56-4,MLX56-5,MLX56-6和MLX56-7 基因在广东桑'桂优62号'各个组织中都有表达, MLX56-1基因仅在叶柄及茎中表达,MLX56-3 基因在桑树不同种及广东桑'桂优62号'各个组织中都没有检测到表达。原核表达结果表明,MLX56-6蛋白在终浓度为 0.5 mmol ·L-1 的 IPTG 诱导下成功表达; 融合蛋白的可溶性检测表明该蛋白主要以包涵体的形式存在; Western Blot印迹检测也证实大肠杆菌BL21(DE3)中表达了1个分子量为56 kDa的蛋白。但在诱导表达过程中,大肠杆菌BL21(DE3)生长速率受到 MLX56-6 基因的抑制。【结论】 MLX56 基因家族在桑树进化过程中发生了基因的重复,且在结构上出现了分化。根据 MLX56 基因家族的蛋白及结构特征,该基因家族可能属于具有凝集素活性的几丁质酶。 MLX56 基因在桑树不同种及不同组织中的表达存在差异,暗示这些基因在桑树不同种及不同组织中的功能存在一定差异。
【目的】 针对桑树形态倍性鉴定及品种间鉴别问题,研究广东桑不同倍性及品种之间孢粉学上的异同,为桑树多倍体育种提供科学依据。【方法】 利用扫描电镜对广东桑10个不同倍性品种花粉的形态、大小、萌发孔、外壁纹饰等孢粉学特性进行观察,并运用图片分析结合数理统计的方法对其花粉形态进行研究。【结果】 供试广东桑不同品种的花粉微观形态相近,均为小型花粉,近球形,花粉粒极轴长16.98~24.46μm,赤道轴长15.37~23.86μm,极轴长与赤道轴长的比值为1.01~1.12; 供试不同品种花粉粒萌发孔1~3个,圆形,直径为2.11~3.51 μm,部分花粉粒萌发孔外壁内陷形成漏斗形,按照额尔特曼 G的NPC(萌发器官的数目、位置及特征) 分类系统属N3P3C4类型; 不同倍性间广东桑花粉的赤道轴长、极轴长和萌发孔大小存在显著性差异(P < 0.05),均表现为四倍体 > 二倍体,但花粉粒的极轴/赤轴比值差异不显著(P > 0.05); 广东桑花粉外壁为分布不均的刺状突起-脑条纹复合纹饰,不同品种间花粉的表面纹饰有明显差别,根据外壁纹饰可将供试10个品种花粉分为细刺颗粒状突起-细条纹纹饰、细刺颗粒状突起-粗条纹纹饰、粗刺颗粒状突起-细条纹纹饰和粗刺颗粒状突起-粗条纹纹饰4种类型,花粉外壁纹饰体现了不同品种的遗传多样性和遗传分化; 不同倍性间广东桑花粉表面的刺状突起密度及大小差异不显著(P > 0.05); 供试四倍体广东桑品种花粉存在少数败育花粉粒,表现为干瘪而不充实,外形异常。【结论】 供试广东桑不同倍性及品种间花粉形态特征具有差异,不同倍性间花粉粒和萌发孔大小存在差异,不同品种间花粉的表面纹饰存在明显差别,初步认为花粉的亚显微结构特征可作为广东桑倍性鉴定及品种间鉴别的重要标准之一。
【目的】 以秦岭林区典型的松栎林带为例,采用临时样地、固定样地和解析木3套数据建立立地指数模型和立地形模型,比较天然次生林与人工林立地质量评价差异,为天然次生林立地质量评价提供科学依据和评价方法。【方法】 首先对样地直径分布进行SW正态性检验和株数积累分布曲线检验,论证天然次生林编制立地指数表的可行性; 然后拟合优势树高生长方程,根据R2和标准估计误差选择各树种导向曲线模型; 依据树高连年生长量曲线与平均生长量曲线相交且趋于平缓、树高变异系数趋于平稳确定基准年龄和基准胸径; 分别采用相对优势高法、标准差调整法和变动系数调整法形成立地指数和立地形曲线簇,编制油松、华山松、锐齿栎和落叶松立地指数表和立地形表。运用卡方检验、落点检验和相关性检验分析不同树种立地指数表和立地形表精度差异, 采用平均误差、平均绝对误差和平均相对误差比较通用地位级表与立地指数表、立地形表评价立地质量偏差。【结果】 各树种卡方检验值均小于卡方检验临界值,符合精度要求。油松和落叶松立地指数卡方检验平均值低于立地形,锐齿栎立地指数卡方检验平均值高于立地形,华山松立地指数与立地形卡方检验平均值差异较小。卡方检验、落点检验和相关性检验综合分析结果表明,立地形适用于天然次生林立地质量评价,而立地指数适用于人工林。与通用地位级表的比较表明,地位级评价立地质量平均误差、平均绝对误差、平均相对误差大于立地指数和立地形,地位级评价落叶松人工林立地质量误差显著大于立地指数。【结论】 编制的油松、落叶松立地指数表,华山松、锐齿栎立地形表满足立地质量评价精度要求,能够反映林区天然次生林和人工林立地质量差异,可用于林区立地质量评价和森林经营管理。同时如何解决次生林立地质量评价中混交和异龄的特点、建立更具普遍性的立地指数和立地形模型仍是一个值得深入研究的问题。
【目的】 为了解决现有混交度不能区分单一树种在不同行间混交方式中的隔离程度问题,提出考虑k阶邻近林木的混交度(Mk)。【方法】 依据地物的邻近关系对空间进行剖分,以单株木视为平面点构建Voronoi图,基于Voronoi图建立对象木的k阶邻近关系。当k取1时,Mk与其他混交度的计算公式及计算结果完全一样; 当k取2或更大值时,Mk采用1/k加权,与Mg,Mv,Mp和Mc采用相同的计算方法。 以湖南福寿林场杉木人工纯林为研究对象,为了进行空间结构优化与调整,在幼龄林林分内补植了观光木和鹅掌楸,采取成片补植与2个树种交叉补植2种不同的空间配置补植方案,对比分析5种不同的混交度(Mg,Mv,Mp,Mc和Mk)。【结果】 在"1+n"空间结构单元中,Mg和Mp不能区分观光木和鹅掌楸补植树种在不同补植方案中的混交度,其中Mg 2种补植树种的混交度均为1,Mp 2种补植树种的混交度均为0.539; Mv与Mc 能够区分不同补植方案杉木林的混交度,成片补植方案中杉木的混交度依次为0.027和0.039,交叉补植方案中杉木的混交度为0.043和0.045,但不能区分补植树种的单木混交度。考虑k阶邻近林木的混交度把空间结构单元从"1+n"扩展到"1+n1 +n2 +…+ nk",本文k取2,即空间结构单元为"1+n1 +n2",Mk能够区分2种补植方案杉木林与补植树种的混交度,使用Mg的计算方法(Mkg),Mkg在成片补植方案中杉木、观光木和鹅掌楸的混交度为0.098,0.641,0.645,Mkg在交叉补植方案中杉木、观光木和鹅掌楸的混交度为0.101,0.652,0.655,交叉补植方案中杉木、观光木和鹅掌楸的混交度均大于成片补植方案中的混交度,使用Mkv,Mkp,Mkc计算方法,能够得到同样的规律。【结论】 本文提出考虑k阶邻近林木的混交度Mk,其空间结构单元为"1+n1+n2+…+ nk",空间结构单元的形式更多样,但混交度的计算更加复杂,区分度也更高,提高了单一树种混交度的区分度,能够解决1阶邻近不能区分的混交方式,可反映单木与林分的实际混交状况,为空间结构优化与调整时准确量化混交度提供了理论依据,能够更加准确地反映森林群落中树种相互隔离状况。
【目的】 土壤微生物数量是衡量土壤氮素循环生化功能变化的重要指标。通过野外模拟试验,探讨短期氮沉降中不同氮素形态的沉降量对土壤中可培养固氮菌、硝酸细菌、亚硝酸细菌和反硝化细菌数量的影响,以及初期的变化趋势对森林氮素调控和环境管理的重要意义,为深入研究氮沉降对杉木林森林生态系统的影响提供参考。【方法】 2013年5月,在杉木幼龄林内建立30个1 m×1 m的样方,进行5种氮沉降量 ·hm-2a-1)、N2(40 kg ·hm-2a-1)、N3(60 kg ·hm-2a-1)、N4(80 kg ·hm-2a-1)]和2种氮形态(I铵态氮、II硝态氮)的模拟沉降试验。分别于2013年6,8,10月从0~10 cm和10~20 cm土层取样测定微生物数量。固氮菌数量测定采用稀释平板计数法,硝酸和亚硝酸细菌数量采用MPN-Griess比色法,反硝化细菌(厌氧)采用酚二磺比色法。【结果】 各处理的0~10 cm土层中固氮菌数量均高于10~20 cm土层; 随着氮沉降量增加,可培养固氮菌数量先升高后降低。低于60 kg ·hm-2a-1铵态氮处理有利于固氮菌生长。0~10 cm土层亚硝酸细菌数量,随铵态氮沉降量增加,先升高再降低最后趋于平缓,在N1或N2处理达到最大值; 施硝态氮时,菌落数量先降低再升高最终趋于平稳。在6月,虽然铵态氮和硝态氮的氮沉降量相同,但0~10 cm土层中的亚硝酸细菌数量差异极显著,10~20 cm土层差异显著。8月和10月的硝酸细菌数量变化趋势相同,均为随氮沉降量增加先上升再下降再上升,且在相同氮素沉降量的铵态氮和硝态氮处理间未出现显著差异。反硝化细菌的时间变化与其他菌落不同,施铵态氮时二土层的变化趋势相反, 施加硝态氮时反硝化细菌的数量变化较平缓,NO3--N的N4处理有轻微抑制作用。【结论】 0~10 cm土层的固氮菌数量大于10~20 cm土层,0~60 kg ·hm-2a-1铵态氮和0~80 kg ·hm-2a-1硝态氮均可促进固氮菌的生长。亚硝酸细菌在2种氮形态处理时的变化趋势相反,低铵态氮处理可促进亚硝酸细菌的生长,低硝态氮处理抑制其生长。氮形态对硝酸细菌数量影响不显著,低氮处理促进硝酸细菌数量的增长,而中氮处理开始出现抑制作用。氮沉降量对反硝化细菌影响不显著。
【目的】 研究流动沙丘与丘间低地过渡带的生态过程,探讨过渡带的时空格局及其对流动沙丘-植被面积的关系的调控作用。【方法】在科尔沁沙地西部乌兰敖都地区,利用样带法在所选择的流动沙丘背风坡迎风坡与丘间低地的连接处,测量沙埋高度、宽度以及风蚀深度,并在生长季末调查样方内植物的丰富度和多度。【结果】 1)流动沙丘背风坡在风力作用下,沙子埋压丘间低地植被,导致部分沼泽-草甸植物退出丘间低地; 沙丘迎风坡底部的裸沙带,每年生长季初有沙丘先锋植物侵入,在生长季末形成建植种群,最终形成迎风坡过渡带。迎风坡过渡带的宽度为3~5 m,背风坡过渡带的宽度为4~6 m,因此,流动沙丘与丘间低地过渡带属于小尺度过渡带。 2) 流动沙丘背风坡-丘间低地过渡带的宽度与丘间低地面积及其垂直风向宽度都呈显著负相关(P<0.05),而迎风坡过渡带的相关性不显著(P>0.05),但与丘间低地植被扩展宽度呈显著正相关(P<0.05)。3)流动沙丘区的植被覆盖面积呈增加趋势。4)面积大于5 hm2的丘间低地,垂直风向宽度大,且植被密度大、植株高,容易形成风障,降低风速,致使背风坡沙埋速度慢,而且迎风坡植物入侵速度快,导致丘间低地植被宽度和面积增加。【结论】 在自然条件下,流动沙丘区的植被恢复开始于迎风坡过渡带; 迎风坡过渡带和背风坡过渡带的权衡直接调控丘间低地植被的覆盖面积和格局。另外,大面积的丘间低地对于流动沙丘区的植被恢复具有重要作用。
【目的】 研究杨树受溃疡病菌感染后转录因子的应答变化。【方法】 提取诱导前后的毛白杨树皮mRNA,反转录生成cDNA,构建接种溃疡病菌72 h后的SSH-cDNA库,从库中获得ESTs,将ESTs注释到Unisequences,挑选出与转录相关的Unisequences,利用RT-qPCR对转录基因作进一步的分析。随机挑选199个阳性克隆进行测序,测序结果经与NCBI基因库中序列进行比较,发现172个EST同源序列,对这些EST在dbEST数据库进行同源检索分析。【结果】 有10个序列与转录相关,占5.8%,分为4类,即:锌指蛋白,含EAR转录区域;类CONSTANS转录因子,编码核蛋白;普通转录因子,调节转录;WRKY21转录因子,参与防御信号转录。通过RT-qPCR对其中3类(锌指蛋白、类CONSTANS和WRKY21)转录因子做进一步分析发现,Z锌指蛋白(Cys/His-rich)在接种溃疡病菌后,在诱导初期增长缓慢,48 h后逐渐升高,144 h达到最高,表达量是未接种时的50倍;WRKY21表达量先升高(12~24 h),然后降低(24~96 h),144 h时,表达量是未接种时0.94倍;类CONSTANS表达量一直处于缓慢升高的趋势,直到诱导144 h,是未接种时2倍。【结论】 毛白杨被溃疡病菌感染后与防御相关的转录因子表达量明显上升,这可为毛白杨抗溃疡病重要功能基因的克隆和鉴定提供理论基础。
【目的】 杨树溃疡病是中国杨树人工林重大生物灾害之一,采用生物防治的方法控制杨树溃疡病是持续有效的手段。本研究旨在从杨树林地土壤中分离出对杨树溃疡病菌有良好生防效果的拮抗微生物。【方法】以杨树溃疡病病原菌葡萄座腔菌为靶标,进行土壤中生防微生物的分离、筛选和鉴定。土壤微生物的分离采用稀释平板涂布法; 拮抗微生物的筛选分为初筛、发酵液复筛和拮抗菌株离体复筛3步,初筛采用平板对峙法,拮抗菌发酵液复筛选择三明治法和改良琼脂扩散法相结合的方法,最终通过离体组织防治效果测定确定目的生防菌株; 生防菌株的鉴定采用形态学观察和分子生物学鉴定相结合的方法。【结果】 在河北省廊坊市和河南省原阳县的杨树林地中按上、中、下3层共采集48份土样,从土样中共分离得到微生物259株,其中细菌122株;放线菌106株;真菌31株,各土层微生物数量规律整体符合上层 > 中层 > 下层; 通过平板对峙法初筛选择出8株抑菌带直径 > 4 mm的细菌和放线菌以及8株拮抗菌菌落直径 > 40 mm的真菌; 再通过发酵液三明治法和改良琼脂扩散法复筛,筛选出8株对杨树溃疡病有良好抑制作用的拮抗菌,分别是细菌TYZ1B3和YX5B1,真菌LS10F1,LX5F1,LZ10F1,LS6F1,LX6F2和TLZ2F2; 最终通过离体组织防治效果测定,从这8株拮抗菌株中筛选出1株土壤生防真菌LX6F2,其对杨树离体组织溃疡病的防治效果可达76.04%; 经过形态学观察,菌株LX6F2的菌落、菌丝及孢子形态符合镰刀菌的特征,通过rDNA-ITS序列及其系统发育分析,测得生防菌株LX6F2的序列长度为563 bp,序列登录号为FR872729.1,其与编号为JN038467的木贼镰刀菌相似度高达100%,从而鉴定该菌株为木贼镰刀菌。【结论】该菌株的发现为杨树溃疡病的生物防治提供了新的原材料,对杨树溃疡病的可持续控制具有重要意义,可在后续研究中将进一步对其抑菌机理、有效拮抗成分及菌剂研制等进行研究。
【目的】 对侵染牛心柿引起炭疽病的病原菌进行分离鉴定,分析其致病性,初步构建其侵染谱,为柿树病害的病原诊断和防治提供理论依据和技术支持。【方法】 通过组织分离法和单孢分离法从感病牛心柿的果实、叶片和嫩梢中分离病原菌,根据菌落和孢子形态特征及其rDNA-ITS 序列分析进行种类鉴定,采用以菌饼进行伤口和非伤口接种、孢子悬浮液进行喷雾接种的离体接种试验分析其致病性。【结果】 从感病牛心柿果实、叶片和嫩梢中分离获得9个病原菌分离物,菌落及孢子形态特征显示均为炭疽菌。以真菌转录间隔区通用引物ITS6和ITS4为引物,以菌丝总DNA为模板,扩增获得病原菌rDNA-ITS基因片段,经rDNA-ITS 序列分析和系统进化树的构建,将该病原物鉴定为柿树炭疽菌,将其rDNA-ITS基因序列提交到GenBank数据库(基因登录号KF010811)。牛心柿炭疽病菌和次郎炭疽病菌对不同品种柿树的致病性相同,均无差异性,对果实的致病性比叶片强; 接种7天后,叶片无病斑或病斑较小,菌饼无伤口接种几乎不发病,在叶片上不产生病斑,果实上病斑较小; 不同的接种方式在果实和叶片上产生的病斑大小为: 菌饼伤口接种 > 孢子悬浮液接种 > 菌饼无伤口接种; 牛心柿炭疽病菌和次郎炭疽菌对桃、苹果、梨等果树的叶片和果实均不致病。【结论】 柿炭疽病菌具有一定的专性寄生性,对除柿树外的其他果树不致病,且在遗传上有一定的保守性,因地理距离产生的变异很小,这些特性对于柿炭疽病的防治具有重要意义,在一定程度上可以避免或削弱因病菌的遗传变异而产生的抗药性,从而有利于炭疽病的防治。在柿树有伤口时最易侵染致病,雨天或高湿度的情况下经孢子侵染致病的可能性居其次。在田间管理时注意避免造成柿树伤口感染,或者避免在下雨天气进行修剪,可最大程度地减轻或消除柿树炭疽病菌的侵染以及柿炭疽病的发生和流行,从而在一定程度上解决该病流行而造成的减产问题。
【目的】 提出一种基于有限差分法逆求木材导热系数的方法,以期弥补传统测量法设备复杂、价格高昂的不足,为后续建立导热系数的回归方程提供可靠数据。【方法】 运用一维热传导控制方程描述木材升温过程中内部温度变化。以兴安落叶松弦切锯材为对象,通过试验获得锯材沿厚度方向的温度数据(温度检测: 使用NEC Remote Scanner Jr. DC3100多点信号巡检仪通过埋入锯材的T形热电偶获得),采用有限差分逆求法,合理化边界条件后编程求解其在不同含水率、不同温度下的径向导热系数(其中,控制方程离散后的导热系数差分矩阵采用追赶法求解,所有差分方程均在Matlab2010b软件编程并运行),探讨并分析其随含水率、温度的变化规律。【结果】 1) 兴安落叶松锯材径向导热系数计算值沿厚度方向存在一定波动性,但其平均值0.106 1 W ·m-1K-1(标准差0.010 8)符合实际要求,且与理论计算值(0.110 9,0.125 2W ·m-1K-1)较为接近; 2) 含水率、温度对导热系数影响显著,且前者影响高于后者(含水率与温度的F-检验分别为126.942 1,99.008 3); 含水率、温度共同作用对导热系数亦存在显著影响(交互作用的F-检验为164.297 5); 导热系数随含水率的升高而增大,随温度的升高亦增大; 3) 木材材性与内部含水率分布对导热系数的影响较大。【结论】 通过试验获得木材内部可靠的温度分布与变化数据后,运用有限差分逆求法可快速、准确获得内部与测温点相对应位置的导热系数, 尽管计算值存在一定波动性,但其平均值与理论计算值相吻合,说明运用该方法测算木材导热系数是可行的。相比传统导热系数测量方法,该方法最大优势在于经济且不受试样尺寸限制; 同时,可以测算试样内部任意层位置导热系数。今后为提高测算精度,木材内部由于水分迁移产生的热量变化与材性差异应考虑使用该方法; 同时,为推广此方法,将程序可视化亦是今后研究的方向。
【目的】 元宝枫、雪松是华北地区常见的绿化树种,阔叶树和针叶树的典型代表,研究其挥发物释放规律并分析其对环境的影响,通过树种合理配置,科学指导绿地游憩林建设,创造更有利于人体健康的绿地环境。 【方法】 采用固相微萃取结合气质联用仪(SPME-GC-MS),选择生长健康的多年生元宝枫、雪松植株,摘取当年生向阳叶片与枝叶,在7月中旬从8:00—次日5:00,每隔3 h测定其挥发物成分与含量,同时同步测定植株生长环境的温度与湿度。采用SPSS软件对各数据进行整理分析。 【结果】 1)元宝枫叶片挥发物主要成分是C6,C8的酯、醇、醛和萜烯类化合物,乙酸叶醇酯、乙酸己酯、3-己烯醇、3-己烯醛和β-石竹烯约占挥发物总量的70.0%以上,使叶片呈现青叶香。各化合物的释放规律不同,主要成分C8酯类化合物释放高峰在14:00,低谷在5:00; C15倍半萜类化合物释放呈现"2峰2谷"型,高峰在17:00和5:00左右,低谷出现在8:00和23:00左右。相关分析表明,3-己烯醛与3-己烯醇极显著正相关,乙酸叶醇酯与3-己烯醛、3-己烯醇极显著负相关,其他挥发物间无显著相关。2)雪松枝叶挥发物主要是萜烯类物质,相对含量达84.0%以上,主要成分是α、β-蒎烯、β-月桂烯、D-柠檬烯、β-石竹烯、吉马烯D,使雪松枝叶呈现树脂香。各化合物的释放规律亦不同,大多数单萜物质如α、β-蒎烯、β-月桂烯、D-柠檬烯等,释放高峰在14:00左右,低谷出现在23:00—次日2:00; 倍半萜类物质如β-石竹烯、吉马烯D释放高峰在17:00和2:00,23:00和5:00则达最低。相关分析表明,α、β-蒎烯、β-月桂烯、D-柠檬烯等4种单萜化合物相关性较高; β-石竹烯与吉马烯D极显著相关,与单萜无显著相关。3)挥发物的释放除具有昼夜节律外也受到外界环境的影响,相关分析表明,挥发物总峰面积与温度呈正相关,与相对湿度呈负相关。【结论】 元宝枫叶片挥发物以C8的酯类为主,雪松枝叶挥发物以C10,C15的萜烯类为主,这与挥发物合成途径有关,各挥发物释放具有不同的昼夜节律性。通常在一定范围内随温度升高、相对湿度减小,挥发物释放量增加。
【目的】油茶产量与春梢的生长状态密切相关,探讨春梢生长与水肥之间的关系可为油茶水肥管理提供科学依据。【方法】在测土配方的基础上针对氮、磷、钾和水4个因子的用量,分别设置5个梯度水平,并采用二次回归通用旋转组合设计试验处理,在江西九江高产无性系油茶成林中开展了水肥试验,通过测定油茶春梢长度、梢直径和叶面积,分析油茶春梢生长的水肥需求规律,筛选出最佳的水肥栽培方案。【结果】在试验用量范围内,适量的氮和水的对油茶春梢伸长生长有明显的促进作用,而磷、钾影响较小。氮、磷、钾、水4个因子对梢直径和叶面积的增加均有显著促进作用,但用量不宜过大。氮与磷、氮与钾、氮与水、磷与水互作对梢长有明显耦合效应; 当氮肥水平较低时,适量增施磷肥促进春梢伸长,增施钾肥影响不明显,当氮肥用量较大时,增施磷肥表现为拮抗效应,适量增施钾肥表现为正向耦合效应; 氮素或水对油茶春梢伸长生长的促进作用均存在阈值,在阈值范围内两者能产生正向协同耦合效应; 水分不足时,磷肥能抵御干旱胁迫的伤害,促进春梢伸长生长,水分充足时,磷肥肥效难以发挥,过量施用造成肥料浪费。一定用量范围内,氮与钾互作对梢直径有明显正向耦合效应,但用量过大则促进效果不明显。【结论】氮、磷、钾、水4个因子均为变量时,以春梢长、梢直径和叶面积接近最大值为目标优化出的水肥方案为: 全年每株油茶增施有效养分N 160 g,P2O5 60 g,K2O 252 g、灌水25 kg。
【目的】 探讨枫杨幼苗对氟污染的修复潜力。【方法】 以枫杨当年实生幼苗为研究对象,采用溶液培养的方法,研究不同浓度、不同pH氟离子胁迫下枫杨幼苗的根、茎、叶的氟含量、转移系数(Tf)、生物富集系数(BCF)的变化以及对枫杨幼苗的植物毒性效应。【结果】 1)随着溶液氟离子浓度的升高,枫杨幼苗根、茎、叶的氟积累量逐渐升高,当溶液氟离子浓度为10 mmol ·L-1时,枫杨幼苗根、茎、叶的氟积累量最高分别为1 604.60,59.41,40.80 mg ·kg-1。 2)枫杨幼苗体内氟含量的分布存在2种情况: 当培养液氟离子浓度为0.5~5 mmol ·L-1时表现为根 > 叶 > 茎,在氟离子浓度为10 mmol ·L-1时表现为根 > 茎 > 叶,转移系数(Tf)介于 0.029~0.125之间,可能是过高的氟离子浓度使枫杨幼苗产生了严重的生理胁迫,影响了氟离子从茎向叶的运转。 3)随着处理时间的增加,各处理组枫杨幼苗的相对标准蒸腾量均呈下降趋势,溶液氟离子浓度为5,10 mmol ·L-1时,对枫杨幼苗蒸腾量变化的影响显著(P < 0.05),对植物的毒性效应很强。 4)枫杨幼苗根、茎、叶氟积累量在酸性环境中最大,氟转移能力也最强,在中性环境中表现一般;植物在酸性、中性环境中受到的伤害较大,植物生命活力低,而在碱性条件下时,不仅对枫杨幼苗的伤害小,而且除氟效果较好、持续性强。5)为了达到最佳的处理效果,当废水中氟离子浓度≤2.5 mmol ·L-1时,可以选择在酸性条件下利用枫杨来处理; 当氟离子浓度为2.5~5 mmol ·L-1时,可选择在碱性条件下处理废水。【结论】 枫杨幼苗积累氟的能力很强,氟转移能力独特,具有很高的耐氟性,枫杨适合于水体氟污染严重区域的水体净化和植物修复。
【目的】 研究地表人工覆盖对宁夏沙化土壤保水能力的影响,以期为宁夏沙化土地的生态建设及农业生产提供技术支持,同时促进当地林木废弃物的循环利用。【方法】 以宁夏当地新疆杨树枝条碎屑和垂柳树枝条为添加物或覆盖物,对宁夏贺兰山东麓银川腹部沙地有灌溉和无灌溉土壤设置4种处理(每处理5个重复),即添加木屑(CA)、覆盖木屑(CM)、添加木屑+覆盖枝条(CA+BM)和不做任何处理的对照(CK),探讨地表人工覆盖对沙化土壤蓄水量、土壤温度、土壤密度、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和非毛管持水量的影响。【结果】 灌溉条件下土壤蓄水量表现为CA+BM> CA> CM> CK,平均值分别为19.14,18.27,14.65和10.20 mm; 无灌溉条件下土壤蓄水量表现为 CA+BM> CM> CA> CK,平均值分别为10.95,10.05,7.75和6.92 mm。灌溉条件下土壤日均温度和日最大温度均表现为CA+BM< CM< CA,CK,其中CA和CK的土壤日均温度和日最大温度间变化不明显,CA+BM,CM,CA和CK的土壤日均温度平均值分别为24.16,25.37,26.66和26.27 ℃,土壤日最大温度平均值分别为26.72,27.73,31.77和31.88 ℃; 无灌溉条件下土壤日均温度和日最大温度均表现为CA+BM< CM< CA< CK,日均温度平均值分别为24.50,25.67,26.76和27.20 ℃,日最大温度平均值分别为27.23,27.92,31.09和32.74 ℃。土壤密度在灌溉和无灌溉条件下均表现为CA+BM,CA< CM,CK 的趋势,CA+BM和CA间差异不显著(P> 0.05),CM和CK间差异亦不显著(P> 0.05)。土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度在灌溉和无灌溉的条件下均表现为CA+BM> CA> CM> CK。 土壤饱和持水量、毛管持水量和非毛管持水量在灌溉条件下表现为CA+BM> CA> CM,CK,CM和CK间差异不显著(P> 0.05); 在无灌溉条件下表现为CA+BM,CA> CM,CK,CA+BM和CA间差异不显著(P> 0.05),CM和CK间差异亦不显著(P> 0.05)。【结论】 添加、覆盖木屑以及添加木屑+覆盖枝条均能有效提高沙化土壤的持水能力。相关分析结果表明: 覆盖木屑或枝条主要通过降低土壤温度、抑制蒸发保持土壤水分; 添加木屑主要通过改善土壤水分物理性质保持土壤水分; 而添加木屑+覆盖枝条则通过降低土壤温度和改善土壤水分物理性质的双重作用来保持土壤水分。不同处理方式可以根据当地实际情况有选择地在生态建设和农业生产中应用。
【目的】 砂寻求最合理的铁尾矿基质改良措施,为铁尾矿土壤改良与植被恢复提供理论依据。【方法】 通过铁尾矿砂与无机肥、有机肥和土壤的不同配比处理的盆栽试验,研究不同改良方法对尾矿基质理化性质及油松和樟子松幼苗生长的影响。【结果】 随无机肥施肥比例增加,铁尾矿土壤密度、田间持水量、毛管持水量、饱和持水量和总孔隙度与100%尾矿砂处理均无明显差异; 随着有机肥施用量增加,田间持水量、毛管持水量、饱和持水量及总孔隙度均明显增大,土壤密度呈下降趋势,其中10%猪粪施肥配比与100%尾矿砂处理差异显著(P< 0.05); 随着掺土量增加,铁尾矿土壤密度逐渐降低,而田间持水量、毛管持水量、饱和持水量逐渐升高,掺土比例达到75%时,除了田间持水量,其他指标均与100%尾矿砂处理差异达到显著水平(P< 0.05),电导率和土壤阳离子交换量、全氮全磷全钾养分含量、碱解氮、速效磷和速效钾含量均随施肥与掺土比例的增加而显著增大;10%猪粪施肥配比处理的全氮、全磷含量最大,分别是100%尾矿砂处理的6.38和3.33倍,碱解氮、速效磷和速效钾含量分别是100%尾矿砂处理的5.78,12.5和4.32倍; 随掺土比例增大,尾矿中全磷含量减小,而掺土后全钾含量显著增高; 掺土比例达到25%时,速效养分含量开始明显提升,客土处理达到最大值(78.41,44.43和58.67 mg·kg-1); 施5%比例的有机肥和添加无机肥NH4NO31.76 g、KH2PO40.88 g的混合处理的速效养分含量与单纯施5%比例猪粪的单因子处理差异不明显; 掺土比例25%和添加无机肥NH4NO31.76g、KH2PO40.88 g混合处理的速效养分含量也和掺土比例25%的单因子处理无显著差异;掺土和施加无机肥会促进油松和樟子松幼苗的生长, 施有机肥则会抑制它们的生长,相同处理情况下,油松较樟子松出苗率高、生长情况好。【结论】 有机肥对铁尾矿基质的理化性质、全效养分含量和速效养分含量都有显著的改善作用,掺土处理对提高碱解氮、速效钾含量作用明显,但有机肥与无机肥、掺土与无机肥的混合配比对提升速效养分的效果不明显。不同处理对油松和樟子松的生长也会有不同程度的影响,表现为掺土和施加无机肥促进2树种生长,施加有机肥抑制2树种生长; 在相同的处理情况下,油松比樟子松的生长要好,更适合作为铁尾矿废弃地修复树种。
【目的】 对朗乡自然保护区露营旅游环境适宜度进行综合评价,旨在全面、准确地掌握自然保护区开发露营旅游的资源潜力,为自然保护区生态旅游项目的合理布局、建设规模及资源保护提供科学依据。【方法】 构建朗乡省级自然保护区的露营旅游资源条件、交通条件和社会环境条件为项目层的评价指标体系,AHP 法和特尔菲法相结合确定指标权重,依据国家和行业标准,确定指标评分标准,建立露营旅游环境适宜度的综合计算模型,划分自然保护区露营旅游环境适宜度等级标准,对朗乡省级自然保护区露营旅游环境适宜度进行综合评价。【结果】 项目层中,露营旅游资源条件指标权重值最高(0.456 7),社会环境条件指标权重值最低(0.223 7); 经过综合评分,朗乡自然保护区露营旅游环境适宜度总得分为76.722 4分,处于露营旅游环境适宜度的四级,说明该自然保护区露营旅游的适宜度处于较高水平; 评价因子中,露营旅游资源条件和交通条件得分较高,分别为36.613 7和26.910 4分,社会环境条件得分较低,为13.1983分; 露营旅游资源条件在权重和评分值上均是优势指标,交通条件的指标较好,社会环境条件指标较差。【结论】 指标数据结果显示,朗乡自然保护区拥有丰富的自然资源和旅游资源,交通便利,水环境条件优越,保护区的露营旅游项目具有很大的发展潜力,同时也存在经济落后、缺乏完善的监管体系、管理经费不足等劣势; 保护区露营旅游项目的开展应遵循"量力而为,适度开发"的原则,加大引资力度,为维护保护区可持续性发展提供一定的资金保障; 通过建立数学模型,基于层次分析法,可以实现自然保护区生态旅游环境条件定性与定量评估,这种生态旅游用地条件前期评估方式具有较强的可操作性和推广价值。
【目的】 研究福州笔管榕传粉生物学特征,为城市绿化和热带雨林生物多样性保护提供数据和科学支持。【方法】 以福州地区的30株笔管榕为样本,对其传粉生物学进行研究。【结果】 1)笔管榕不同植株的年结果批次不同(每年每株0~5批次),以年结果1~2批次为主,榕果发育株内同步,株间有时同步,有时异步,无发育期交叠的现象。笔管榕榕果的发育具明显的季节性,在日照短、温度低的秋冬季(11月至翌年的2月),榕果发育周期(A期至E期)通常需要2~5个月; 而在日照长、温度较高的春夏季(3—10月),榕果发育明显变快,其发育周期仅需要1~2个月; 2)每年单株笔管榕一般发生1~2次换叶。初春夏末是笔管榕落叶的高峰期,新叶在落叶后1~2周内萌发,老叶的脱落与新叶和果芽的萌发之间具关联性,叶通过光合作用为榕果萌发与发育提供良好的物质基础; 3)笔管榕雌花期单果进蜂数量以1~3只占绝对优势,使个体小、数量多的榕果能够获得有效进蜂,既保证了榕树的结实率,也避免因过多的传粉小蜂拥挤在榕果狭小空间内相互打斗而造成的小蜂死亡和产卵效率低下。进入榕果的传粉小蜂均有不同程度的伤残; 4)雌花期榕果内雌花的花柄(含子房柄)越短,其花柱(含柱头)的长度越长,反之亦然,从而使雌花柱头基本处于同一平面上,便于传粉小蜂的传粉与产卵,而雌花子房错落分布,使榕果有限空间得以充分利用。传粉小蜂产卵器的平均长度显著长于雌花花柱的平均长度(P< 0.001),表明笔管榕传粉榕小蜂产卵器可达到绝大部分的雌花子房。【结论】笔管榕与其传粉小蜂之间形成互惠共生、高度统一的协同进化关系。
【目的】 鹅掌楸属花色种间差异较大,是研究木本植物花色形成与调控机制的较理想材料。查尔酮合成酶基因(CHS)是黄酮类化合物生物合成途径中的关键基因,与植物花色形成密切相关,同时又是研究科以下系统发育的理想基因,种间进化差异较大,因此CHS基因用于研究鹅掌楸属花色差异形成机制有较强的可行性。本研究克隆北美鹅掌楸的查尔酮合成酶基因,并对其进行生物信息学及组织表达分析,以期为鹅掌楸属树种花色的形成和调控机制研究提供参考。【方法】 以北美鹅掌楸的花芽为材料,采用同源克隆和RACE技术克隆查尔酮合成酶基因(LtCHS),并进一步扩增该基因的基因组序列。对该基因进行生物信息学分析。采用半定量RT-PCR方法分析LtCHS基因在鹅掌楸属种间及不同组织中的表达水平。【结果】 获得2个查尔酮合成酶基因:LtCHS 1与LtCHS2。LtCHS 1基因的cDNA全长875 bp,包含1个702 bp的ORF,其基因组DNA (gDNA)只含有1个外显子,没有内含子,编码233个氨基酸,蛋白质分子量为71.88 kDa,等电点为5.09。LtCHS2基因的cDNA全长1 457 bp,包括1个1 185 bp的ORF,其gDNA含有2个外显子和1个内含子,编码394个氨基酸,蛋白质分子量为120.0 kDa,等电点为 4.97。2个基因的组织表达分析结果显示,LtCHS基因不仅在同一树种不同组织间存在差异,而且在种间也存在表达差异。LtCHS 1基因仅在北美鹅掌楸中表达,LtCHS2基因在鹅掌楸中表达,在杂交鹅掌楸中二者均有表达。【结论】 获得的2个LtCHS基因属于同一基因家族,但执行不同功能。二者在种间表达存在差异可能与鹅掌楸属花色形成有关。结合鹅掌楸属种间花色特征,可初步推测,LtCHS 1基因与LtCHS2基因可能分别调控不同类型花青素的合成。
【目的】 采用KNN方法进行碳储量估测,并对估测后的数据进行各种校正处理,绘制森林地上碳储量的空间分布图,为我国森林碳储量和固碳潜力的研究提供基础数据和科学依据。【方法】 以黑龙江省大兴安岭为研究区(50°05'—53°33'N,121°11'—127°01'E),基于2010年森林资源连续清查固定样地和同年Landsat5 TM影像数据,利用k-邻近法(KNN)在像素级水平上对森林地上碳储量进行估算。采用多准则方法分东、南、北和中4个区域对样地坐标和其对应的影像光谱值进行坐标重配准,并根据实测样地数据对坐标重配置前后不同林分类型地上碳储量估测精度进行评价; 针对KNN方法像素级估测结果存在明显的高值区域低估和低值区域高估现象,应用直方图匹配方法对估测结果进行变动范围调整; 并根据样地实测碳储量和KNN估测值间的回归关系对调整后的结果分区域进行进一步匹配校正后处理,绘制森林碳储量的空间分布图。【结果】 总体来说,本研究区域像元尺度KNN估测的欧式距离优于马氏距离,均方根误差随着最邻近值k的增大而降低,当k大于6时变化缓慢,并逐渐趋于稳定; 坐标误差校正后,各林分类型森林地上碳储量的估测精度均显著提高,平均均方根误差由17.23降低到14.3 t·hm-2; 直方图匹配后,各区域样地点高值区域低估和低值区域高估现象均有很大程度改善,实测值和估测值间的相关关系明显增强,然而高值地区(碳储量大于20 t·hm-2)出现过高估计现象; 经匹配校正后处理的均值、标准差、直方图和累积频率分布图更接近样地实测值,均方根误差也明显降低,高值地区过高估计现象得到很好校正。【结论】 森林资源清查数据、遥感数据及KNN方法相结合逐渐成为区域尺度森林参数空间连续估测的重要手段。同利用光谱值和森林参数建立的回归模型相比,KNN方法能够更多地考虑到森林参数同光谱值之间的非线性依赖关系; 但KNN估测方法除了受距离度量标准、最邻近值k的大小以及影像波段的选取等因素影响外,还存在如样地坐标和对应的影像光谱值匹配误差、像素级估测结果多呈明显集中分布趋势等问题,使得该方法的应用受到一定限制。本文的研究表明,对这些因素进行合理的校正,将更有利于区域尺度森林参数的精确估计和反演。
【目的】 克隆猴头菌CB1锰过氧化物酶(MnP)基因,用于分析He-mnp1基因及蛋白序列、基因的结构与功能,为研究猴头菌MnPs基因功能、转录调控和构建优良工程菌株提供参考。【方法】 根据GenBank中已报道的白腐菌MnPs基因cDNA序列的保守区域设计引物,采用简并PCR、逆转录RT-PCR、cDNA末端的快速扩增(RACE)等方法扩增出全长cDNA基因序列,命名为He-mnp 1(GenBank登录号为HM116841.3),并对其猴头菌He-mnp 1基因进行生物信息学的分析。通过NCBI数据库进行BLAST同源搜索; ORF Finder查找该基因的完整开放阅读框(ORF); 利用Expasy数据库和BioEdit软件预测He-mnp1蛋白质的理化特性及氨基酸的组成; 同时进行亲/疏水性及跨膜区的分析; 采用SignalP 4.1软件进行蛋白信号肽的预测; 并利用Clustal W和MEGA 5.1软件对He-mnp1蛋白序列同源性比对和构建白腐菌MnPs系统发育树; 利用数据库Conserved Domain Database(CDD)蛋白保守结构域的预测,查看He-mnp1血红素、基质及锰、钙等结合位点; 采用PredictProtein软件和SWISS-MODEL软件进行He-mnp1蛋白二级结构的预测和同源三维建模。【结果】 该基因He-mnp 1的cDNA全长1 279 bp,完整开放阅读框1 080 bp,起始密码子ATG,终止密码子TAA,5'端非翻译区有68个核苷酸,3'端非翻译区有131个核苷酸,编码蛋白359 aa; 生物信息学分析表明,猴头菌He-mnp1氨基酸组成中丙氨酸含量最高,无酪氨酸,分子量为38.18 kDa,等电点为 4.35,He-mnp1的蛋白有明显的亲水区,存在81-105、121-141间有2处疏水区域,此蛋白为亲水蛋白。He-mnp1蛋白质多肽前体包含1个18 aa的信号肽及1个5 aa的中间前导短肽。【结论】 蛋白系统进化分析表明He-mnp1分布在第2组群,与平菇侧耳、冬生多孔菌、变色栓菌的MnPs亲缘关系最为接近。He-mnp 1基因存在1个保守结构域,分析显示为Class Ⅱ类的真菌血红素过氧化物酶蛋白家族。He-mnp1蛋白二级结构预测α-螺旋占30.99%,β-折叠占3.38%,无规则卷曲占65.63%,属于稳定蛋白。He-mnp1蛋白三维建模,结果得到1个Fe血红素,2个Ca2+、1个Mn2+的结合位点及组氨酸残基等。
【目的】分析昆明种小白鼠经竹林森林浴处理后其行为指标的变化,研究毛竹林挥发物对小白鼠自发活动的影响,为森林浴场的开发建设提供理论依据。【方法】采用旷场试验,通过连续10天的试验观察,结合竹林中的挥发物,对小白鼠进行动物测试试验。【结果】 1) 处理组小鼠探索阶段随着处理天数的增加运动量明显增大,适应阶段随着处理天数的增加,运动量先减少后增加; 对照组小鼠运动总路程在探索阶段先减小后增加,适应阶段没有明显的变化规律。同时从探索阶段到适应阶段的变化幅度可以看到小白鼠的运动总路程处理组明显大于对照组,随着试验的反复进行,2种处理差距缩小。表明森林浴后的小白鼠兴奋性增强,精神状态得到了很好的改善。 2) 处理组小鼠在探索阶段中央格运动路程大于适应阶段,且探索阶段变化较大,适应阶段变化相对缓慢; 而对照组小鼠在整个试验过程中央格运动路程较小,且变化平缓。10天试验中,处理组一直高于对照组,且探索阶段差异大,适应阶段差异小,说明小白鼠经过森林浴处理后探索能力增强。 3) 2种处理方式小鼠的中央格停留时间呈锯齿状变化,且处理组一直高于对照组,表明经森林浴处理的小白鼠认知能力增强。 4) 2种处理方式小鼠的中央格进入次数呈不规则状变化,在试验期间的同一时期处理组小鼠的进入中央格次数均高于对照组,说明小鼠经过竹林处理后认知能力增强。 5) 经森林浴处理的小白鼠,探索阶段站立次数随着处理天数的增加急剧下降,适应阶段又随着天数的延长缓慢上升; 而对照组小鼠的站立次数曲线呈不规则状变化。10天试验中,处理组一直高于对照组,说明经过森林浴处理的小白鼠探索能力增强。 6) 探索阶段处理组小白鼠的体质量(除了第4天)直线上升,适应阶段处理组小白鼠的体质量增加缓慢; 对照组小鼠体质量在探索阶段变化较缓,适应阶段变化较大,对照组小鼠体质量在探索阶段和适应阶段差距较大,且10天试验中(除了第2天以外),处理组小白鼠的体质量均大于对照组,说明经竹林森林浴处理后的小白鼠食欲明显比对照组增强。 7) 2组小鼠的粪便粒数除了第7天稍有增加外,其余9天均随着处理天数的增加逐渐减少,且10天试验中粪便粒数处理组一直少于对照组。【结论】经毛竹林森林浴处理的小白鼠精神状态得到改善,体质量、探索、记忆以及认知能力有所提高,毛竹林适合森林浴场的开发和建设。
【目的】 评价苦竹叶提取物及其化学成分对细菌和3种肿瘤细胞的离体抑制生长活性,为竹叶化学成分的开发利用奠定基础。【方法】 采用95%乙醇提取和柱色谱分离,从苦竹叶中获得提取物流分及单体化合物; 以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及枯草芽孢杆菌为研究对象,采用抑菌圈法评价苦竹叶提取物各流分及单体化合物的离体抑菌活性; 采用MTT法和小鼠H22肝癌细胞腹水瘤模型,评价木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4'-O-葡萄糖苷的体内外抗肿瘤活性。【结果】 苦竹叶乙醇提取物萃取流分中,乙酸乙酯相的离体抑菌作用整体强于石油醚相和正丁醇相,水相抑菌作用不明显。乙酸乙酯相8个流分中Fr.3的离体抑菌作用最强,在25 mg·mL-1浓度下,对枯草芽孢杆菌的离体抑菌作用最强,24 h抑菌圈直径为21.05 mm。25 mg·mL-1浓度下,单体化合物中从组分Fr.4中分得的反式香豆酸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的离体抑菌作用最强,24 h的抑菌圈直径分别为20.23 mm及18.35 mm。离体试验表明,木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4'-O-葡萄糖苷对子宫颈癌HeLa细胞、肝癌HepG2细胞及结肠癌HT-29细胞具有明显的抑制增殖作用,IC50值分别为592,2 058,1 712 mg·L-1。5 mg·kg-1和10 mg·kg-1的木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4'-O-葡萄糖苷对H22荷瘤鼠肝肿瘤有体内抑制作用,抑制率分别为2.9%和20.0%。【结论】 苦竹叶化学成分具有一定的抑菌及抑制肿瘤增殖活性,在植物源农药及药物的开发利用方面具有一定的潜力。本研究为推进苦竹叶化学成分基础研究和促进苦竹叶资源的综合利用提供了依据。
【目的】 利用木材动态压缩加载试验研究热磨机研磨解离破碎阶段木材原料受动态压缩载荷的动力学特性,并研究应变率、加载方向对木材原料动力学特性的影响,旨在深化木材原料研磨解离机制的研究,为热磨法纤维分离设备及磨片的齿形结构优化设计提供理论指导。【方法】 利用Hopkinson杆试验装置对含水率为12.65%、密度为0.50 g·cm-3的桦木试件进行应变率约为400,800,1 200 s-1,加载方向为径向、弦向和轴向的动态压缩试验,获得桦木在不同应变率及方向上动态压缩加载的解离特征、动态应力-应变曲线及相应的力学特性。【结果】 对比分析各组试验后试件的破坏形态发现: 1) 当应变率约为400 s-1时,径向、弦向和轴向加载的试件主要发生塑性变形; 2) 当应变率约为800 s-1时,径向加载试件被解离成几大块,并且有一些"火柴棍"状的小试件从大试件上剥离; 弦向加载试件沿加载方向上产生更大的塑性变形,并且在试件上、下两端处沿加载方向产生贯穿性裂纹,试件被解离成三大块; 轴向加载试件受载面边缘处的纤维大量产生压溃现象,在加载面上产生贯穿性裂纹且有片状小试件从大试件上剥离; 3) 当应变率约为1 200 s-1时,径向加载试件被解离成大量"火柴棍"状的小试件,并且小试件的尺寸明显小于应变率为800 s-1时; 弦向加载试件沿加载方向上产生的塑性变形与应变率为800 s-1时相当,但是试件上端处被解离成许多片状的小试件,并且沿加载方向试件上产生了数条贯穿整个试件的大裂纹; 轴向加载试件被解离成大量短粗状的小试件,并且小试件上带有明显的褶皱。对比分析各组试验试件的应力-应变曲线发现: 1) 动态压缩加载条件下桦木的应力-应变曲线可以由屈服点应变分为弹性阶段和屈服后弱线性强化阶段2部分; 2) 桦木沿径向加载应变率约为400,800,1 200 s-1时,其屈服强度和韧性模量分别为4.56,10.49,14.22 MPa和2.88,8.32, 20.70 kJ·cm-3,应变率从400 s-1增加到1 200 s-1时,屈服强度和韧性模量分别增加了2.11和6.19倍; 3) 桦木沿弦向加载应变率约为400,800,1 200 s-1时,其屈服强度和韧性模量分别为5.87,7.90,9.65 MPa和2.53,7.41,12.92 kJ·cm-3,应变率从400 s-1增加到1 200 s-1时,其屈服强度和韧性模量分别增加了0.64和4.10倍; 4) 桦木沿轴向加载应变率约为400,800,1 200 s-1时,其屈服强度分别为22.90,71.41,96.37 MPa和18.79,67.74,114.32 kJ·cm-3,应变率从400 s-1增加到1 200 s-1时,其屈服强度和韧性模量分别增加了3.21和5.08倍。【结论】 随着应变率的增加,桦木的解离程度加大,径向加载最易解离,轴向加载最难解离; 桦木的动态压缩屈服强度、动态压缩韧性模量具有很强的应变率敏感性, 是一种应变率敏感材料。
【目的】树冠结构影响光能截获能力从而直接影响生物量的积累。杨树冠形特征参数的研究能够为杨树优良品种的选育提供有力的选择依据,但是因为杨树的树型高达,树冠结构复杂,树冠结构特征参数难以直接观测。【方法】建立了利用三维扫描技术获取树冠结构特征参数的方法,并测量了高密度(2 m×3 m)人工林中6年生杨树03-04-171的冠形特征参数,包括不同生长单元早发枝和同期枝一级枝的枝长、分枝角度、方位角、枝条曲率及弯曲度。对直接测量(砍伐)与三维扫描方法测量的胸径、树高进行回归分析,检测三维扫描测量的精度。【结果】回归分析结果表明:胸径的回归系数分别为R2=0.967 72,显著值为P =8.26×10-13,树高回归系数为R2=0.965 27,显著值为P =1.440 29×10-12。结果说明三维扫描方法具有较高的测量精度,可以应用于树冠结构特征的测量。扫描参数结果显示,树冠上每一个生长单元的上部枝条长度较长,分枝角度较小,曲率较大,数量少,为早发枝; 中下部枝条数量多,短而平直,为同期枝,这与已有的研究结果一致。【结论】三维扫描技术可以应用于树冠结构特征的研究。
【目的】 从森林资源管理的视角,在专家咨询的基础上,构建一套指标体系对国有林场管理绩效进行评价,为国有林场改革提供科学决策依据。【方法】 该指标体系从管理过程和管理结果2个状态,包含培育森林资源、开发利用森林资源、维护和保护森林资源、科技兴林、森林资源状况、生态状况、经济效益、社会效益8个主题层,35个指标。依据这个指标体系,利用层次分析法和距离函数,通过专家打分法确定各指标对总目标的权重,以福建省将乐国有林场为例,进行实地调查获取各个指标的目标值与实际值,最后计算出福建省将乐国有林场森林资源管理的实际值与目标值的综合距离,以判断国有林场森林资源管理绩效水平。【结果】 将乐林场管理过程的距离值为0.139 2,管理结果的距离值为0.129 5,森林资源管理绩效综合距离值为0.267 8,这说明将乐国有林场森林资源管理绩效处于较好水平。从其管理过程和管理结果分别来看,管理过程的距离值占森林资源管理绩效综合距离值的比例为51.81%, 管理结果的距离值占森林资源管理绩效综合距离值的比例为48.19%,这说明将乐林场管理结果略好于管理过程。【结论】 将乐国有林场在森林资源管理方面取得了较好的效果,但是,在具体指标的测算中显示出了一些问题: 1)森林活立木蓄积增长率指标的距离值为1; 2)林场营业收入增长率指标的距离值为1; 3)第三产业产值占林业总产值比重指标的距离值为1。因此,对将乐林场提出了如下具体建议: 1)大力发展林下经济(林下种植和养殖),提高林地单位面积生产率; 2)积极利用国家政策进行低产林改造,进一步改善森林质量,提高森林质量,提高单位面积活立木蓄积量; 3)调整产业结构,拓宽收入渠道,加快发展第三产业。
【目的】 微型颠倒重复序列(MITE)是DNA转座子中一类依赖自主转座子提供的转座酶进行转座的非自主转座子。以毛竹中与水稻mPing同源的MITE——PhTourist 1为例,研究PhTourist 1的结构特点和转座特性,并分析PhTourist 1的转座对其附近基因表达的影响,进而了解转座子对毛竹基因组多态性形成和基因表达调控的作用。【方法】 利用MEGA5.1,DNAStar,WebLogo 3-Create等软件对PhTourist 1的末端反向重复序列(TIR)、靶位点重复序列(TSD)、插入位点序列偏好性等进行系统的研究和分析,并计算PhTourist 1在毛竹基因组中的插入时间和分布情况。通过PCR手段确认PhTourist 1在来自同一母本的24株毛竹实生苗基因组中的所有位置并验证是否存在插入多态性。针对其中发生转座的PhTourist 1-3,通过RTFQ PCR(real-time fluorescence quantitative PCR)分析PhTourist 1-3存在与否对其下游基因表达量的影响。【结果】 共得到30个PhTourist 1,通过生物信息学技术与手段确定得到的PhTourist 1的TIR(GGCCAGTCTCAATG)、TSD(TWA)及插入偏好性序列((C/T)T(C/A)T(T/A)A(G/T)A(A/C))与已报道的Tourist-like MITE的特点吻合。通过对PhTourist 1的插入时间与分布分析了解到PhTourist 1在毛竹基因组中的插入时间相对集中,且PhTourist 1偏好插在基因附近。对毛竹基因组中30个PhTourist 1的验证确认了每个位置的正确性,并发现PhTourist 1-3存在插入多态性。且PhToutist 1-3的切除为完整切除,与mPing的特性一致。利用RTFQ PCR对PhTourist 1-3下游基因PH01000402G0860表达量的分析结果表明PhTourist 1-3转座后PH01000402G0860的表达量比其转座前增加了8.04倍。【结论】 本研究鉴定到的与mPing高度同源的转座子PhTourist 1,其中PhTourist 1-3在毛竹基因组中可以发生转座,是首次在毛竹基因组中发现的有活性的Tourist-like MITE,且PhTourist 1-3的转座对宿主基因表达产生显著的影响。这些结果表明,作为毛竹基因组重要组成部分的转座子可以通过自身转座参与宿主基因组多态性的形成,调节宿主基因表达,进而参与毛竹生长发育的调控。
【目的】 实时定量PCR结果的精确性在很大程度上取决于选择的内参基因的稳定性。通过评估候选管家基因的表达稳定性,筛选出用于牛奶子研究的最佳内参基因。【方法】 设计简并引物从牛奶子中克隆12个潜在的内参基因片段,包括14-3-3、18S核糖体RNA(18 SrRNA)、β-actin (Actin)、延长因子1-α(EF 1-α)、真核起始因子4A (eIF 4 A)、3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)、RNA聚合酶-Ⅱ (RP Ⅱ)、60S核糖体蛋白(RPL 7)、翻译延长因子2(TEF 2)、泛素连接酶E2 (UBCE)、泛素(UBQ)和泛素延伸蛋白5(UBQ 5)。采集牛奶子5个不同器官(根、茎、叶、花和红果)、4个成熟期的果实(绿果、黄果、深粉果和完全成熟的红果)、2种激素(脱落酸、赤霉素)处理4个时间点的绿果、热处理4个时间点的离体叶片、幼苗盐胁迫2个时间点的根茎叶,应用实时荧光定量PCR技术检测12个内参基因在各样品中的表达情况,采用基于CT值的geNorm、Normfinder和BestKeeper及CT比较4种算法评价这些内参基因的稳定性,最终的排名则由RefFinder算法产生。【结果】 器官组稳定性好的前2位内参基因为UBCE和RP L7,果实成熟期组排名前2的为eIF 4 A和UBCE,激素处理组排名前2的为eIF 4 A和UBCE,非生物胁迫组排名前2的则为Actin和EF 1-α,综合分析所有样品排名前3位的是eIF 4A、RPL7 和UBCE。分别用筛选出的稳定的eIF 4A、RPL7、UBCE和不稳定的RP Ⅱ作为内参基因评价目的基因八氢番茄红素合成酶基因EutPsy在果实成熟过程中的表达,结果显示分别以3个稳定的内参基因为单内参基因与以eIF 4 A同UBCE组合做内参基因所得到的结论一致,而RP Ⅱ给出的则不同。【结论】 在应用荧光实时定量PCR技术研究牛奶子基因转录表达时,通常情况下eIF 4A、RPL7 和UBCE相对于其他9个候选内参基因更为可靠。研究结果为牛奶子及胡颓子属其他物种的基因表达分析奠定基础。
【目的】 研究板栗雄花序不同萃取物的抗氧化及抑菌效果,为其进一步开发与利用提供基础。【方法】 用不同极性溶剂对板栗雄花序乙醇浸膏进行萃取分离,得到石油醚萃取物、二氯甲烷萃取物、乙酸乙酯萃取物、正丁醇萃取物4个部分; 并采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH·)自由基清除和硫代巴比妥酸法测定醇提物及不同萃取物的抗氧化能力,以滤纸片琼脂扩散法和共培养测定抗菌活性。利用高效液相色谱法(HPLC)和核磁共振波谱法(NMR)鉴定出板栗雄花序中的鞣花酸(EA),并对其进行初步定量与结构分析。【结果】 1)通过系统提取法得到板栗雄花序醇提物提取率为16.6%,其他4种萃取物提取率在2.6%~26.2%,其中乙酸乙酯萃取物提取率最高。2)板栗雄花序醇提物及不同萃取物对DPPH·自由基、卵黄脂质过氧化物都有一定的清除能力,其中乙酸乙酯萃取浓度为0.01 mg·mL-1时,对DPPH·清除率达到94.4%,对卵黄脂质过氧化物的清除率为95.69%,与同浓度的抗坏血酸(Vc)和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)清除率相当。3)板栗雄花序醇提物对12种细菌都有一定程度的抑制效果,在不同萃取物中乙酸乙酯萃取物抑菌效果最好,对大肠杆菌的最低抑菌浓度为0.98 mg·mL-1,最低杀菌浓度为1.96 mg·mL-1。板栗雄花序样品中有游离鞣花酸,含量为2.267 mg·g-1。【结论】 板栗雄花序中含有较多抗氧化和抑菌的活性物质,其醇提物及不同极性萃取物的抗氧化能力存在较大差异,乙酸乙酯萃取物抗氧化活性较高,对清除DPPH·自由基和脂质过氧化物都有较好的效果。各个萃取物对G+菌和G-菌都有一定作用,其中乙酸乙酯萃取相的抑菌活性最好。
【目的】 菌根辅助细菌与菌根真菌是林木根际重要的微生物菌群,为探讨二者互作关系,采集马尾松人工林中有外生菌根真菌彩色豆马勃子实体的菌根根际土壤,对分离获得的74株细菌进行菌根辅助细菌的筛选。【方法】 通过干皿对抗法筛选获得1株能高效促进外生菌根真菌彩色豆马勃(Pt2)和红绒盖牛肝菌(Xc)生长的菌根辅助细菌MPt17。【结果】 MPt17菌株对Pt2和Xc菌丝生长的平均增长率分别为48.6%和25.0%,其胞外代谢产物对Pt2和Xc菌丝生长也有明显的促进作用,平均增长率分别为129.6%和29.5%,该菌株的胞外代谢产物对Pt2和Xc的生物量也有相一致的影响,生物量增长率分别为124.2%和34.2%。盆栽试验结果表明,双接种Pt2-MPt17处理、双接种Xc-MPt17处理、单接种Pt2、单接种Xc和单接种MPt17较未接种处理的马尾松苗高分别提高78.0%,68.2%,32.7%,39.2%和53.4%,地径分别提高46.3%,57.5%,17.5%,23.8%和25.0%。由此可以确定MPt17既是菌根辅助细菌又是根际促生细菌。通过对MPt17菌株的菌落形态观察、BIOLOG细菌自动鉴定仪鉴定及16SrDNA序列测定,初步鉴定该菌株为短芽孢杆菌(Brevibacillus reuszeri),在GenBank数据库中的登录号为KF891383。【结论】 MPt17菌株与外生菌根真菌Pt2和Xc双接种马尾松幼苗对苗木的生长都具有明显的促进作用, 而且MPt17菌株单接种马尾松幼苗也能在一定程度上促进苗木的生长。通过外生菌根真菌(EMF)-菌根辅助细菌(MHB)-植物三者互作机制进行植物生长研究的方法,对类似研究具有重要意义。
板栗良种‘燕宽',是通过实生选优获得,属中国栗华北品种群。该品种优质,丰产,早熟,抗寒性强,坚果均质量8.3 g,可溶性糖19.5%,淀粉48.5%,蛋白质6.05%,9月上旬成熟,无大小年现象,是适于中国北方山地、丘陵区栽培的优良品种。
[目的] 研究不同林龄(7,17和25年生)杉木人工林土壤有机碳、全氮和全磷含量及其生态化学计量特征,探讨土壤层次分布规律及随年龄的变化规律,以期为杉木人工林可持续经营提供理论依据。[方法] 以湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站基地内3块不同林龄的杉木人工林为研究对象,在每个林分内设置3块20 m×20 m样地,按照随机、等量和多点混合的原则,每块样地内采用"品"字形布点,按0~20, 20~40 和40~60 cm土层取样,测定土壤有机碳、全氮和全磷含量,并计算土壤碳、氮、磷之间的计量比。[结果] 7,17和25年生杉木人工林土壤有机碳含量为12.14~19.52 g·kg-1,全氮含量为1.43~1.89 g·kg-1,全磷含量为0.32~0.40 g·kg-1; 3个林分土壤有机碳含量和全氮含量随着土壤深度(0~60 cm)增加而逐渐降低, 全磷含量在土壤垂直结构上的差异不明显; 3个林龄杉木人工林的土壤C:N随林龄增加而下降,分别为11.73,8.70和8.52,对照样地炼山造林前土壤C:N为9.52,7年生幼龄林显著高于对照样地,对照样地显著高于17年生中龄林和25年生近熟林(P<0.05); 土壤C:P分别为57.42,36.27和40.54,对照样地为55.70,低于我国平均值61,7年生幼龄林、对照样地显著高于17年生中龄林和25年生近熟林(P<0.05); 土壤N:P分别为4.87,4.18,4.76,差异不显著(P>0.05),低于我国土壤平均值5.2,而炼山造林前为5.85,显著高于3个林龄杉木人工林土壤N:P(P<0.05); 3个林龄杉木人工林土壤C:N:P分别为56:5:1,36:4:1和41:5:1,炼山造林前为55:6:1,均低于我国平均值(60:5:1)。[结论] 通过对不同林龄杉木人工林土壤碳、氮、磷含量的研究发现,随着炼山后造林时间的推移,土壤有机碳、全氮、全磷含量逐渐得到恢复。本研究杉木人工林土壤中的氮含量相对较高,而磷含量较为缺乏,为了达到土壤中磷的相对平衡,在土壤C:P较低的情况下土壤微生物体有机磷会出现净矿化现象。3个林龄杉木人工林土壤C:N,N:P和C:P在不同土壤剖面深度上变化不大,相对稳定。该研究区土壤C:N和C:P主要受土壤有机碳的影响,因此在杉木人工林经营管理过程中如何调控土壤中机碳含量显得十分关键。
[目的] 研究不同绿化树种在单位叶面积、单叶、单株和单位绿地面积4级层次上对空气中PM2.5等颗粒物的滞留量,为优化城市绿化植物配置、降低空气中PM2.5等颗粒物污染危害提供科学依据。[方法] 以北京市23种常见绿化植物为研究对象,经水洗、不同孔径滤膜过滤后用万分之一天平称量不同孔径滤膜上滞留的颗粒物质量,用扫描仪测出叶单面面积,计算出单位叶面积PM2.5等颗粒物(总颗粒物PM及其PM2.5、PM>2.5的粒径组成)滞留量。用单叶面积、叶面积指数计算单叶、单株和单位绿化面积上叶片PM2.5等颗粒物滞留量。采用多重比较分析不同植物PM2.5等颗粒物滞留量的差异。[结果] 单位叶面积的PM,PM2.5,PM>2.5滞留量在植物种间差异显著,最大差别分别可达8.6,9.8,10.5倍。各植物种的单叶、单株和单位绿地面积的PM,PM2.5,PM>2.5滞留量亦表现出显著差异。在单叶层次,对PM,PM2.5,PM>2.5的滞留量差别可分别达到239, 198,285倍; 在单株层次,可达3 600,4 100,3 600倍; 在单位绿地面积层次,可达18.3, 20.5,18.1倍。不同生活型植物的单位叶面积、单叶、单株和单位绿地面积的PM,PM2.5和PM>2.5滞留量总体趋势表现为乔木>藤本>灌木。对不同叶习性而言,单位叶面积的PM,PM2.5和PM>2.5滞留量为常绿植物>落叶植物,而在单叶、单株和单位绿地面积层次上则为落叶植物>常绿植物。在单位绿地面积层次上,对PM2.5等颗粒物的滞留量较高的树种有二球悬铃木、垂柳、元宝枫、榆树等, 中等的有油松、雪松、大叶黄杨等, 较弱的有日本小檗、黄杨、小叶女贞等。[结论] 不同植物PM2.5等颗粒物滞留量在单位叶面积、单叶、单株和单位绿地面积4级层次上均表现出显著差异。由于植物滞留PM2.5等颗粒物的数量取决于单位叶面积PM2.5等颗粒物滞留量及其叶面积指数,因此在选择高滞留PM2.5等颗粒物的树种时需同时考虑这2个因素,尤其是将不同生活型和具不同叶习性的植物合理混交配置,从而提高叶面积指数和滞留PM2.5等颗粒物能力,这是增强城市森林降低空气中PM2.5等颗粒物污染的有效途径。
[目的] 探讨底部渗灌不同灌水梯度对栓皮栎容器苗水分利用效率、形态特征和养分状况的影响,以期为栓皮栎容器苗精准灌溉提供科学依据。[方法] 选取栓皮栎当年生播种容器苗为研究材料,采用2种容器规格(D40容器: 体积656 cm3,规格6.4 cm×25 cm; D60容器: 体积983 cm3,规格6.4 cm×36 cm),设置4个灌水梯度(85%,75%,65%,55%基质饱和水质量),研究不同灌水梯度处理下栓皮栎容器苗用水量、生长、养分状况和基质电导率(EC)的变化。[结果] 1) 栓皮栎容器苗用水量随着灌水梯度的降低依次下降,水分利用效率没有呈现类似规律,但灌水梯度高的处理水分利用效率也较高。2) 灌水梯度为饱和含水量的75% ~85%时,苗木的高、地径、茎生物量、根生物量和单株生物量指标在所有处理中都达到最大。灌水梯度为饱和含水量75%和85% 2个处理间的形态指标差异不显著,但二者与其他含水量更低的处理差异显著。3) 处理之间在养分浓度方面无明显规律;但养分含量方面,灌水梯度为基质饱和含水量75%和85%2个处理的单株和各器官中养分含量均显著高于其他基质含水量更低的处理,且2个处理之间的养分含量差异不显著。4) 大规格容器苗木要比小规格容器苗木用水量多,但在形态和生物量方面,大规格容器的处理表现更优。在养分状况方面,大规格容器培育的苗木养分含量显著大于小规格容器培育的苗木,而养分浓度差异不显著。5)底部渗灌显著提高了基质上层的EC值,所有处理基质中层和下层的EC值无显著差异,且均显著低于上层,而灌水梯度的大小对基质上层的EC值无显著影响。本试验测定的EC值均低于危害苗木的最大EC值,不会对苗木造成不利影响。[结论] 容器为D60、底部渗灌灌水梯度为85%和75% 2个处理栓皮栎容器苗水分利用效率较高,2个处理之间的苗高、地径、生物量和氮、磷、钾含量等指标无显著差异,但均大于或显著大于其他处理,其基质上层的EC值均低于可能危害苗木的最大EC值。因此,从既节水又有利于苗木生长的角度考虑,栓皮栎容器苗底部渗灌的最佳灌水和容器组合为基质饱和水质量的75%和D60容器。
[目的] 分析大兴安岭地区主要森林景观类型的空间分布格局及其关联性,以期阐明该地区森林景观形成和维持的内在机制,为该地区森林景观的健康经营提供理论依据。[方法] 基于塔河林业局盘古林场2008年森林资源二类调查数据,采用ArcMap10.0软件中的核密度分析和Programita软件(2010版)中的O-ring统计方法研究该地区主要森林景观类型(天然落叶松林、天然白桦林、针叶混交林和针阔混交林)的空间分布格局及其关联性。[结果] 核密度分析结果表明,该地区各主要森林景观类型在空间上呈明显聚集分布,其平均斑块密度为0.73~1.57 km-2,空间变异系数高达99.75% ~119.67%; 点格局O-ring分析结果表明,4种景观类型均在小尺度上呈现显著聚集分布,之后随研究尺度的增大逐渐呈随机分布的趋势; 各景观类型之间均在小尺度上显著负关联,在中等尺度上呈现出无关联性,而在大尺度上又有显著的正关联性; 森林采伐、林火干扰以及道路网等因素是森林景观格局变化的主要驱动因素。[结论] 大兴安岭地区由于极端的气候条件以及长期的采伐和林火干扰等因素,森林景观已经呈现出明显的破碎化趋势。为此,对于森林植被的恢复,可在小尺度上采取连片造林方式,而在大尺度上采用随机造林模式; 对树种的选择,应优先选择乡土树种,并注重各树种的合理空间配置; 而对于森林采伐,则应采取以择伐和间伐为主的方式; 同时,严格控制人类自身活动(如采伐方式、道路安排等)对森林景观的影响,进而从景观水平上创建健康、稳定的森林生态系统。
[目的] 分析杉木生态公益林林分空间结构并对其进行评价,为杉木生态公益林空间结构优化措施的制定和其他生态公益林纯林空间结构优化调整措施的制定奠定理论基础。[方法] 基于福寿林场不同龄组杉木生态公益林(幼龄林、中龄林、近熟林)18个固定样地的实测数据和9个固定样地的复测数据,采用Voronoi图确定林木的空间结构单元,进而用混交度、大小比数、角尺度、竞争指数、林层指数和开敞度6个林分空间结构参数分析3个龄组杉木生态公益林间伐补植前后的林分空间结构特征,采用乘除法对各个空间结构参数进行多目标规划,提出林分空间结构评价指数,并参考人工林近自然化改造的目标和技术指标,采用定性和定量相结合的方法,将林分空间结构评价指数值划分为5个评价等级。[结果] 3个龄组杉木生态公益林间伐补植前的混交度和林层指数都偏低,林分混交程度低,稳定性差,垂直空间结构较差,林木对垂直方向的空间利用不足; 大小比数都接近中庸状态,林木个体差异不大,林木分化不严重; 角尺度为均匀分布和随机分布的中间状态,不是理想的水平分布格局; 幼龄林开敞度较大,林木生长空间充足,中龄林和近熟林开敞度较小,林木生长空间不足; 随着杉木的生长发育,竞争指数呈现出逐渐增加的趋势,说明杉木年龄的增加使林木个体所承受的竞争压力越来越大。18个固定样地杉木生态公益林林分空间结构评价指数为0.185 9~0.364 7,评价等级属于1级的样地占样地总数的11%,属于2级的样地占样地总数的89%,分属3,4,5级的样地没有,这说明杉木生态公益林的空间结构距理想状态差距还很大,需要进行林分空间结构优化。间伐补植后3个龄组杉木生态公益林的林层指数和混交度得到明显提高,林木个体差异变大,中、幼龄林的生长空间更加充足,9个复测样地杉木生态公益林林分空间结构评价指数为0.346 2~0.613 1,评价等级属于2级的样地占样地总数的11%,属于3级的样地占样地总数的78%,属于4级的样地占样地总数的11%,这说明通过间伐补植林分空间结构得到了明显改善。[结论] 分析林分空间结构,能够发现林分空间结构中存在的不合理性,从而为优化空间结构经营措施提供依据。林分空间结构评价指数的提出可为杉木生态公益林的理想空间结构及其表达探索一条新途径,可为改造以杉木为主的人工生态公益林向理想结构演变提供理论依据,从对研究区杉木生态公益林林分空间结构的评价结果来看,可较客观地反映杉木生态公益林间伐补植前后林分空间结构的实际现状。
[目的] 研究松墨天牛ATP合成酶D亚基基因的鉴定及其表达特性,为开展昆虫ATP合成酶基因研究提供分子信息和参考,为深入研究ATP合成酶基因在松墨天牛中的生理、毒理作用奠定基础。[方法] 对从松墨天牛cDNA文库中克隆的一条表达序列标签 (EST)进行3'cDNA末端快速扩增,将获得的扩增序列与cDNA文库中的序列进行拼接,经开放阅读框(ORF)检索和Blast同源比对鉴定基因; 用ProtParam tool软件分析基因编码的蛋白质性质,用DNAMAN软件构建系统发育树,用实时荧光定量PCR分析基因在不同虫态、成虫各部位和幼虫组织中的表达特性。[结果] 获得了1条长度为1 133 bp的 cDNA,其5'端非编码区长89 bp,3'端非编码区长294 bp,ORF长750 bp,编码ATP合成酶D亚基,命名为MaATPSE(GenBank登录号:KM101044)。MaATPSE编码249个氨基酸残基,预测分子质量为28.21 kDa,等电点为9.40,稳定系数为31.13。MaATPSE含有3个丝氨酸磷酸化位点、4个苏氨酸磷酸化位点、2个酪氨酸磷酸化位点和1个糖基化位点。松墨天牛与黑腹果蝇和家蚕的MaATPSE相似性均为83%; 松墨天牛与赤拟谷盗在系统发育树上聚成一支,相似性为87%,与其他非鞘翅目昆虫的遗传距离较远。MaATPSE在蛹和幼虫的相对表达量分别是成虫的3.70和2.65倍,各虫态之间表达有显著差异(P<0.05); MaATPSE在幼虫各组织中均有表达,在脂肪体中的表达量最高,为对照的5.94倍,其次是体壁和血淋巴,分别为对照的3.93和2.88倍; 中肠和马氏管的表达量较低,分别为对照的0.24和0.28倍; 除马氏管和中肠的相对表达量无显著差异外,各组织均有显著差异(P<0.05)。MaATPSE在成虫头、腹、触角、足和翅的相对表达量分别为对照的2.24,3.09,3.52,3.39和4.45倍,胸部的表达量较低,为对照的0.68倍; 成虫各部位之间相对表达量有显著差异(P<0.05)。[结论] 克隆到松墨天牛ATP合成酶D亚基基因MaATPSE,包括5'和3'非编码和完整的ORF。MaATPSE与赤拟谷盗ATP合成酶最为相似,MaATPSE在松墨天牛幼虫、蛹和成虫中都有表达,在幼虫各组织和成虫各部位中广泛分布。
[目的] 研究日本松干蚧各龄期在我国3个气候区的发生时间、形态特征、生活习性及天敌昆虫,为有效监测日本松干蚧发育和种群动态、确定最佳的防治时期提供依据。[方法] 根据日本松干蚧在我国的分布现状,选择辽宁省抚顺市(LNFS)、山东省青岛市(SDQD)和浙江省金华市(ZJJH)作为3个气候区的代表,于2011—2013年,在日本松干蚧危害的林区布点,采用野外连续调查和室内显微镜检相结合的方法进行研究。[结果] 1) 日本松干蚧在3个气候区1年都发生2代,以1龄寄生若虫越冬,但各虫态的发育历期明显不同,ZJJH种群3月上旬开始出蛰,SDQD和LNFS种群4月下旬—5月上旬才出蛰,LNFS种群在10月份进入越冬期,而ZJJH种群在12月才开始越冬。2) 日本松干蚧雌雄两性在不同发育阶段具有不同的形态特征和泌蜡特点,初孵化的1龄若虫具有发达的触角和足,虫体表面未分泌蜡质; 1龄若虫固定寄生后,开始分泌白色蜡丝,隐蔽于树皮缝隙下; 2龄若虫的触角、眼和足均消失,虫体表面具有薄的蜡质层,称"珠形期"; 春季2龄若虫大量取食后,虫体膨大部分暴露,可见虫体表面蜡质,为"显露期"; 雄性3龄若虫具有发达的触角和足,初期爬行灵活,寻找化蛹场所,随后虫体表面的蜡腺分泌白色蜡丝,形成蜡茧; 在蜡茧内经历预蛹和蛹期2个阶段; 雄成虫头部具有1对长的触角和1对复眼,胸部具1对前翅,后翅退化为平衡棒,腹部的第7腹节背面有成簇的柱状管腺分泌白色的长蜡丝,腹部末端具交配器; 雌成虫与3龄雄若虫形态相似,但胸部和腹部肥大; 雌成虫初期体表泌蜡不明显,交尾后,分泌蜡丝形成卵囊。3)日本松干蚧的天敌昆虫已记录14科59种,其中半翅目的花蝽科、脉翅目的草蛉科和鞘翅目的瓢虫科是主要类群。[结论] 本研究首次系统描述了日本松干蚧各龄期的发育过程和形态特征变化,特别是2龄若虫珠形期和显露期的特点,3龄雄若虫分泌蜡丝、结茧和化蛹过程,雄成虫的羽化、求偶和交配行为,雌成虫的分泌卵囊和产卵行为; 日本松干蚧各虫态在3个气候区发育历期不同,出蛰和越冬时间不同,是由当地气温变化决定的; 春季2龄若虫显露期到雄性3龄若虫和雌成虫的活动期是防治的关键期; 天敌活动春季以瓢虫为主,夏季和秋季以花蝽和草蛉为主。
[目的] 研究干旱环境下接种根际促生细菌(PGPR)对植物光合特性的影响,为PGPR在干旱逆境中的应用提供依据,为干旱地区造林及植被恢复提供技术支撑。[方法] 采用盆栽试验,以产细胞分裂素的蜡样芽孢杆菌L90为供试PGPR菌株,以核桃苗为供试植物,利用LI-6400便携式光合作用仪研究中度干旱胁迫及干旱复水条件下接种L90对核桃苗叶片光合参数的影响。[结果] 干旱胁迫(DR)及干旱环境下接种L90对核桃苗叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)及叶绿素(Chl)含量影响显著。整个胁迫期间,同正常浇水处理相比,DR处理核桃苗叶片的Pn和Gs分别下降21.78%和29.47%,而接种L90处理仅下降11.62%和23.84%,干旱环境下接种L90可显著提高Gs,缓解干旱对Pn的抑制。除干旱胁迫初期外,随着干旱胁迫时间的增加,L90缓解干旱对Pn的抑制效果逐渐增强。随着干旱胁迫时间的延长,DR处理核桃苗叶片的Ci迅速降低后持续升高,而Gs持续降低,其光合性能同时受气孔因素和非气孔因素的限制; 接种L90后核桃苗叶片的Ci和Gs持续降低,其光合性能主要受气孔因素限制。一定强度的干旱能够造成核桃苗叶片中Chl的分解或流失,在胁迫末期,同对照处理相比,DR处理核桃苗叶片的Chl含量显著降低9.22%; 同DR处理相比,L90处理叶片Chl的含量显著增加9.49%,干旱环境下接种L90显著抑制了干旱胁迫后期Chl的降解。恢复供水后,同正常浇水处理相比,DR处理的Pn,Gs和Chl含量分别降低9.46%,10.29%和5.86%,Ci增加8.72%; 同DR处理相比,接种L90处理的Pn,Gs和Chl含量分别提高7.01%,12.15%和5.81%,基本恢复到对照水平。接种L90有利于核桃苗叶片光合功能的快速恢复。[结论] 干旱胁迫下,植物叶片的Pn,Gs和Chl含量均有不同程度的降低,而干旱环境下接种产细胞分裂素的蜡样芽孢杆菌L90能够在一定程度上抑制这种降低,延缓水分胁迫下非气孔因素对植物叶片Pn的限制,且更有利于恢复供水后叶片光合功能的恢复。
[目的] 对不同地区地表可燃物温度与气温的差异、气温-可燃物温度转换模型在不同地区的适用性以及应用气温和地表可燃物温度分别驱动直接估计法模型的误差进行研究,为提高可燃物含水率预测精度提供参考。[方法] 在东北林业大学帽儿山试验林场红松和落叶松2个林分下,采用自动气象站测量距地表1.5 m处气温,采用热电偶测量距地表1,2,3,4 cm处地表可燃物温度。红松林分共观测10天,落叶松林分共观测4天,其中,1天在每个林分中设置2个采样点,对距地表1 cm的可燃物含水率每隔1 h测定1次。对气温和地表可燃物温度的差异进行比较,计算目前在可燃物含水率预测中常用的2个气温-地表可燃物温度转换模型(Byram & Jemison模型和Van Wagner模型)的预测误差,根据误差对其适用性进行评价。以目前常用的基于时滞和平衡含水率的可燃物含水率直接预测法为例,分析这2个模型其对可燃物含水率直接估计法精度的影响。[结果] 1) 地表可燃物温度与气温有差异,白天低于气温,夜间高于气温;2) 现有2个气温-地表可燃物温度转换模型的误差大于3℃,不能反映气温和地表可燃物温度之间白天和夜间的异向差异;3) 在可燃物含水率的直接估计法模型中,采用气温作为温度变量和采用通过气温-可燃物温度转换模型计算所得的可燃物温度作为温度变量所建立的模型效果相似。[结论] 现有的2个气温-可燃物温度转换模型所计算的可燃物温度都高于气温,误差很大,在研究地区不适合用于计算地表可燃物温度。对于以时为步长的可燃物含水率直接估计模型,无需利用现有气温-可燃物温度转换模型进行温度转换。利用气温建模还是利用地表可燃物温度建模的优劣目前尚无法确定,需进一步研究。研究新的可燃物温度模型,特别是能够反映气温和可燃物温度差异日变化的转换模型,将是未来研究的任务。
[目的] 针对内蒙古科尔沁沙地作业环境及沙生灌木林的生长特点,提出灌木林平茬机切割装置地面仿形方法,并研制适于沙地作业的履带自行式灌木林平茬设备,为灌木资源的有效利用提供技术支持。[方法] 在对内蒙古科尔沁沙地进行实地考察的基础上,确定履带自行式沙地灌木林平茬机优化设计方案,运用三维造型技术、虚拟样机技术等设计方法完成悬挂式灌木林平茬机整体结构及关键零部件设计,并采用抽样调查方法对试验林地灌木林实际分布密度及生物量等参数进行统计计算。[结果] 考虑到灌木林生长特点和沙地整体环境,刀架外形根据灌木丛根部特点设计为倒V形,采用提升链及仿形支承轮结构使切割装置随地面浮动,以柔性连接方式实现刀具浮动切割及升降,并完成悬挂式割灌机的设计及研制,具体包括牵引和驱动方式的选择、切割装置及仿形机构的设计等。所设计灌木林平茬机结构形式为履带液压底盘前悬挂式,外形尺寸为长1 200 mm、宽900 mm、高1 150 mm,作业行驶速度3.5 km·h-1,移动行驶速度5 km·h-1,圆锯片刀具转速3 600 r·min-1,割茬高度为50 mm,切割装置最大离地间隙为900 mm。完成设计试制后在科尔沁沙地腹地内蒙古通辽市奈曼旗兴隆沼林场的灌木林地进行试验,该地区共营造小叶锦鸡儿灌木林26.67万hm2,林场拥有小叶锦鸡儿灌木林2 000 hm2,试验总面积900 m2(宽10 m、长90 m),同时对平茬的灌木丛数、枝条量进行了测量,统计计算得到该地区灌木林的实际分布密度为811 丛·hm-2,湿质量、干质量生物量分别为6 012.44 kg·hm-2和3 763.22 kg·hm-2,单株平均积沙量0.5 m3,冠幅直径3.1 m,平均高度1.9 m。通过对样品采用烘干的方式得出灌木枝条萌芽前的含水率为34.71%,为灌木林平茬复壮抚育剩余物的资源化或能源化利用提供基础数据。[结论] 通过对灌木林平茬机结构与工作原理的分析,设计、试制了以液力驱动橡胶履带底盘为动力的悬挂式灌木林平茬机。对样机在灌木林地进行试验的结果表明,该机作业效率243丛·h-1,留茬平均高度50 mm,留茬劈裂率低于3%。经当年夏、秋季的调查显示,平茬后的灌木新枝萌发数量是平茬前的5~10倍,当年生长高度超过1.2 m,满足沙地灌木林平茬复壮的要求。
[目的] 评价我国31个省(市、自治区)的森林生态安全状况,对比分析其变化趋势,旨在了解各省(市、自治区)森林生态系统的安全现状及其相互之间的差异情况,为因地制宜地制定改善生态环境的政策提供科学依据。[方法] 沿用传统的PSR模型思路,从森林生态承载力和人类行为对森林生态系统的影响2个角度构建森林生态安全评价指标体系。根据年鉴数据,采用熵权法对我国31个省(市、自治区)1999—2012年的森林生态安全状况进行评价,并做对比分析。[结果] 森林生态承载力指标中,资源类指标所占权重最大(0.536),复杂性指标次之(0.188),森林资源状况是导致各省(市、自治区)、各年份之间森林生态承载力产生差异的最主要原因; 人类行为指标中,人类对森林施加压力的负面影响(0.995)大于维护森林带来的正面影响(0.005); 在研究期间,大部分省(市、自治区)森林生态安全综合评估值呈逐年上升趋势,森林生态系统安全状况得到较大改善,但仍有部分省(市、自治区),如上海、天津、宁夏、青海等地,其1999,2004和2009年3个代表年份的平均综合评估值均在0.350左右,远低于全国平均水平0.546,需重点关注并采取措施防止森林生态系统退化; 各省(市、自治区)之间森林生态安全状况存在较大差异,吉林、云南等林业大省的综合评估值远高于宁夏、上海等地,全国各省(市、自治区)的森林生态安全状况呈现较为严重的两极分化现象; 在综合评价某省(市、自治区)的森林生态系统安全状况时,森林生态承载力的影响为主,人类行为的影响为辅。[结论] 我国森林生态安全状况整体呈改善趋势,但各省(市、自治区)之间存在较大差异,出现两极分化现象;引起各省(市、自治区)森林生态安全状况变动的主要因素是森林资源的数量和质量。必须加强对现有森林尤其是天然林的保护; 在造林的同时注意林分和林种结构的合理搭配; 加强对可持续发展的重视,减少对森林资源的破坏; 建立森林生态系统安全预警机制,及时对森林生态安全恶化的风险进行防范。
低温胁迫限制了许多野生植物和作物的地理分布,降低了生产率。植物在低温胁迫下生存能力差别很大,来源于热带和亚热带的冷敏感植物在温度高于冰点的低温条件下会发生不可逆的伤害,而温带地区的植物能够承受极端的冰冻条件。近年来有关冷敏感植物和温带植物低温胁迫下生理生化响应特征,转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析取得了较快进展,从不同层次阐明了木本植物调节低温反应和抗冷(冻)性的生理和分子机制,为利用抗冷(冻)相关基因进行林木抗(冷)冻分子育种提供了重要参考。冷敏感树木在1~10℃的低温胁迫下,会出现水分状况、矿质营养、光合作用、呼吸作用和新陈代谢等生理过程的紊乱,造成冷害甚至死亡。钙信号途径是低温应答过程中重要的信号转导途径。ABA通过ABA依赖的转录因子的转录激活参与植物胁迫响应基因的调节。低温响应转录调控分为CBF途径和非CBF途径。CBF调控下游基因的表达过程: 植物细胞膜相关受体首先感知环境信号并传送到细胞核,通过Ca2+和MAPKs等感知和传导信号,诱导转录因子CBF的表达,从而激活冷响应基因的启动子,触发冷响应机制(基因激活),转录的mRNA被翻译成不同的蛋白质。这些基因产物参与改变膜质成分组成、抗氧化酶活性、渗透物质含量等生理过程,从而提高抗冷性。另外,CBF基因表达也受到上游一些转录因子的调节,包括钙离子信号途径和ICE1-CBF-寒冷响应途径。树木抗冷锻炼和抗冻锻炼的机制与代谢途径有许多相似之处,但后者可能更复杂,因为它需要面对极端的低温和不正常的温度波动。抗冻锻炼期间低温诱导的抗冻蛋白具有较强的抑制冰晶重结晶的活性; 脱水蛋白和胚胎后期丰富蛋白(LEA)通过渗透调节保护细胞; 热休克蛋白(HSPs)调节蛋白质的折叠和运输,恢复钝化酶的活性; 抗氧化酶系统清除氧自由基和过氧化氢; 早期光诱导蛋白参与高光胁迫适应过程,这些蛋白在树木抗冻机制中具有重要作用。在树木抗冷(冻)领域,未来应加强对控制抗冷(冻)生理变化的转录因子及关键功能基因的全面解析, 深入探讨光、温度等环境信号诱导抗冻性形成机制, 使用蛋白质组学方法与其他技术相结合阐明低温胁迫下重要蛋白质表达机制和功能,完整地揭示木本植物在低温逆境下的生存机制。
[目的] 对人工林区内的采育目标进行检测和识别,为采育作业操作员提供辅助信息,弥补人眼判断的不足,提高作业效率,降低操作风险。[方法] 提出一种基于二维激光和图像的人工林采育目标检测方法,主要内容包括以下几个方面: 1) 基于二维激光测距仪和红外热像仪搭建采育目标信息采集系统,利用上位机对传感器的信息采集进行控制,并对采集到的信号进行预处理,获取目标的激光数据、可见光图像和红外热图像; 2) 将激光与图像进行标定,得到图像中的目标区域,同时由激光坐标得到目标的位置信息,为目标识别和定位打好基础; 3) 将可见光图像与红外图像进行融合,融合后的图像信息更丰富并减少由单一传感器所引起的不确定性,起到互补的作用; 4) 根据采育目标的特点,基于激光与图像信息进行特征提取,包括温度特征、颜色特征和形状特征等,为目标识别提供具体依据; 5) 在获得采育目标特征的基础上,运用当前流行的机器学习算法——支持向量机(SVM),通过大量样本训练和学习,建立特征参数与采育目标的数学模型; 6) 在SVM模型的基础上,利用3种不同的优化算法对其参数进行优化,提高识别性能。[结果] 将不同算法优化后的模型通过受试者工作特征曲线(ROC曲线)进行对比,结果显示,采用遗传算法优化后的模型对人工林采育目标的识别正确率能够达到96%以上,具有较好的识别效果。[结论] 将多传感器融合技术引入到林业智能装备中,取代常用的昂贵的三维激光扫描系统,采用二维激光与图像结合的方式,一方面节省了成本,另一方面,针对二维数据,系统的数据处理速度更快;同时,多传感器之间的互补作用使得对目标的测量和识别更为准确。
[目的] 探讨祁连山西水林区甘青锦鸡儿灌丛冠下穿透雨分布特征及其影响因素,为定量评价祁连山区甘青锦鸡儿灌丛的生态水文功能和基于生态过程的灌丛水文模型的参数化提供数据支撑。[方法] 基于祁连山甘青锦鸡儿种群特征调查,在坡中位选取3株代表性甘青锦鸡儿灌丛,沿冠层枝条辐散方向选取观测断面,在断面上布设承雨器,对叶量稳定期内12次降雨事件的冠层穿透雨及其空间分布进行测定,分析穿透雨与降雨特征的关系以及冠下穿透雨空间分布格局及其影响因素。[结果] 甘青锦鸡儿灌丛冠下穿透雨在不同降雨事件中差异较大,观测期内单株灌丛的平均穿透雨率为45.9%; 穿透雨量与降雨量之间呈线性关系(y=0.626 2x-1.018 1,R2=0.983),穿透雨率与降雨量之间呈二次函数关系(y=-0.033 6x2+1.806 8x+34.094,R2=0.575 3); 穿透雨率具有明显的空间异质性,平均穿透雨率沿径向由距灌丛基部10 cm处的28.98%单调递增至距基部90 cm处的62.19%,受冠层结构特征的影响,在距灌丛基部30~50 cm的区间内增加量最大,占总增加量的61%; 穿透雨率沿径向的空间变异系数随降雨量的增大而降低,在降雨量小于10 mm的小降雨事件中穿透雨率的空间变异性尤为显著; 穿透雨率的空间分布格局还受降雨强度的影响,当降雨强度为0.97和4.27 mm·h-1时,距灌丛基部10~30和50~90 cm的穿透雨率有明显差异,而当降雨强度为25.06 mm·h-1时,穿透雨率沿径向的差异被弱化。[结论] 单株甘青锦鸡儿灌丛的穿透雨特征同时受降雨特征和冠层结构特征的影响,其冠下穿透雨量与降雨量及穿透雨率与降雨量间的关系与前人相关研究结果一致。冠层特征决定了冠下穿透雨的空间分布总格局,但穿透雨的空间分布格局也受降雨量和降雨强度的影响,降雨量增大或降雨强度达到一定程度时均会降低冠下穿透雨的空间异质性。
[目的] 研究毛乌素沙地长柄扁桃坚果核仁的营养品质特点,尤其是脂肪酸的组成变异规律,为长柄扁桃新品种选育提供科学依据。[方法] 在对毛乌素沙地长柄扁桃坚果表型多样性进行调查和分析的基础上,选取代表坚果质量和核壳厚度以及出仁率多样性的31个长柄扁桃优良单株坚果核仁为样本,利用索氏提取法和AOAC996.06脂肪酸分析方法提取分析样品粗脂肪含量和脂肪酸组成,采用SPSS13.0等统计分析软件对粗脂肪和脂肪酸检测数据进行统计分析。[结果] 31个毛乌素沙地长柄扁桃坚果核仁中粗脂肪含量在46.08%~61.61%之间,平均为54.58%。坚果核仁油中脂肪酸鉴定出棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和顺-11-二十碳烯酸7种组分,其中油酸含量最高,达34.94%,其次是亚油酸,平均含量为15.87%。油脂中不饱和脂肪酸比例在96.44%~98.31%之间,不饱和脂肪酸主要由油酸和亚油酸构成,二者占不饱和脂肪酸的93.09%。饱和脂肪酸比例较低,在3.56%以下,主要是棕榈酸。在油脂和脂肪酸变异方面,不同单株间坚果核仁油脂含量变化相对稳定,变异系数仅为8.10%,而单株间各脂肪酸组分间的变异系数差异较大,变异系数从大到小依次为亚麻酸(37.02%)>顺-11-二十碳烯酸(29.34%)>硬脂酸(25.39%)>棕榈油酸(21.83%)>亚油酸(20.34%)>棕榈酸(14.44%)>油酸(8.77%),油酸和亚油酸不但含量高,而且变化相对稳定; 亚麻酸和顺-11-二十碳烯酸不但含量低,而且单株间差异大。油脂和脂肪酸含量相关性方面,油脂含量与油酸和亚油酸组分呈显著正相关,相关系数分别为0.68和0.70,与不饱和及饱和脂肪酸的比值相关系数最高,为0.74,与亚麻酸及饱和脂肪酸所占比值呈显著负相关,相关系数为-0.52和-0.68。同时,单不饱和脂肪酸所占比值与油酸呈极显著正相关,而多不饱和脂肪酸所占比值与亚油酸呈极显著正相关,相关系数都接近1.00,说明不饱和脂肪酸的种类和含量与油酸和亚油酸密切相关。[结论] 毛乌素沙地长柄扁桃油脂含量高,脂肪酸组成相对单一,主要是脂肪酸油酸和亚油酸,且含量相对稳定、变异小,这些油脂和脂肪酸组成及变异规律的检测分析,为油用长柄扁桃新品种的选育提供一定的指导。
[目的] 克隆异丁醇生物合成途径中的2个关键酶基因——乙醇脱氢酶基因(adh2)和2-酮酸脱羧酶基因(kivd),构建产异丁醇的工程大肠杆菌;进一步以杨木水解液为底物进行发酵,以期能利用木质纤维原料发酵生产异丁醇,为异丁醇的可再生生产提供研究基础。[方法] 分别以酿酒酵母总DNA和乳酸乳球菌总DNA为模板,通过PCR扩增异丁醇生物合成途径关键酶基因adh2和kivd。同时构建重组质粒pSTV-29-adh2和pSTV-29-kivd,分别转化大肠杆菌DH5α,构建重组菌株E.coli DH5α-pSTV-29-adh2和E.coli DH5α-pSTV-29-kivd。进一步构建串联表达质粒pSTV-29-adh2-kivd,导入大肠杆菌DH5α中,构建重组工程菌E.coli DH5α-pSTV-29-adh2 -kivd。各重组菌株经IPTG诱导表达后,采用BCA 蛋白定量试剂盒测定其粗酶提取液中目的蛋白含量,并通过SDS-PAGE 电泳检测重组菌株E.coli DH5α-pSTV-29-adh2,E.coli DH5α-pSTV-29-kivd和E.coli DH5α-pSTV-29-adh2-kivd中目的基因adh2和kivd的蛋白表达量。利用各重组菌E.coli DH5α分别以葡萄糖和杨木水解液为原料发酵生产异丁醇,采用气相色谱检测发酵液中异丁醇含量。[结果] 重组质粒pSTV-29- adh2 ,pSTV-29-kivd和pSTV-29-adh2-kivd经菌液PCR、酶切及测序验证,得到的片段大小与目的基因adh2(1 067 bp)和kivd(1 667 bp)大小和质粒载体pSTV-29(2 999 bp)大小相符,adh2和kivd基因测序结果与NCBI中对应基因序列完全一致,表明表达载体pSTV-29-adh2,pSTV-29-kivd和pSTV-29-adh2-kivd构建成功。蛋白含量测定结果和SDS-PAGE电泳检测结果显示, 目的基因adh2,kivd的蛋白在各重组菌中均得到表达,在电泳图谱中的对应位置40 kD(Adh2蛋白分子质量40 kD)和70 kD(Kivd蛋白分子质量70 kD)处均有明显的蛋白特征条带,且adh2基因编码的乙醇脱氢酶蛋白比kivd基因编码的2-酮酸脱羧酶蛋白表达量高,而空白对照菌株未出现任何蛋白特征条带,表明各重组菌E.coli DH5α-pSTV-29-adh2,E.coli DH5α-pSTV-29-kivd和E.coli DH5α-pSTV-29-adh2-kivd构建成功。在发酵试验中,只有重组菌E.coli DH5α-pSTV-29-adh2-kivd能产异丁醇,以葡萄糖为底物的发酵液中异丁醇产量为4.1 g·L-1,以杨木水解液为底物的发酵液中异丁醇产量为0.14 g·L-1,而重组菌E.coli DH5α-pSTV-29-adh2和E.coli DH5α-pSTV-29-kivd的发酵液中均未检测到异丁醇。结果表明,只有adh2和kivd在重组菌E.coli DH5α体内同时表达时才能利用缬氨酸途径生物合成异丁醇。[结论] 成功构建了产异丁醇大肠杆菌工程菌E.coliDH5α-pSTV-29-adh2-kivd,实现了异丁醇关键酶基因在大肠杆菌中的表达及木质纤维发酵产异丁醇,为发酵法生产异丁醇提供了一条新的途径。
[目的] 研究祁连山区重要的水源涵养林——青海云杉林的生物量随海拔(2 700~3 300 m)的变化规律,为预测祁连山区的产水能力和实施黑河流域植被-水的综合管理提供科学依据。[方法] 在祁连山中段北坡的排露沟小流域,沿海拔梯度,选取生长状况良好、具有代表性的林分布设样地,进行植被调查。在2 700~2 800,2 800~2 900,2 900~3 100 和3 100~3 300 m 4个海拔区段共设置15块20 m×20 m样地。利用已有的青海云杉生物量估算方程,计算研究区森林生物量的平均值、各海拔区段内的森林生物量以及不同径级树木对总生物量的贡献量,据此分析森林生物量的大小及其随海拔变化规律的主要影响因素。[结果] 研究区青海云杉林的生物量为 (128.61±50.25) t·hm-2,中树(12.5 cm 22.5 cm)是森林生物量的主要来源,二者所占比例分别为44%和35%,小树(5 cm-2,在海拔2 800~2 900 m达到最大为(152.33±73.01)t·hm-2,在海拔2 900~3 100 m为(124.28±39.54) t·hm-2,在海拔3 100~3 300 m最小为(100.48±65.69) t·hm-2。 不同海拔区段内,森林生物量的主要来源不同,在海拔2 700~2 800 m,以中树生物量最多,为63.54 t·hm-2(占该海拔区段内森林生物量的48%);在海拔2 800~2 900 m,中树生物量继续增加,达到90.53 t·hm-2(占该海拔区段内森林生物量的59%),在海拔2 900~3 100 m,大树成为森林生物量的主要来源,其生物量为54.46 t·hm-2(占该海拔区段内森林生物量的45%);在海拔3 100~3 300 m,大树生物量继续增加,达到71.46 t·hm-2(占该海拔区段内森林生物量的71%)。与附近地区相比,研究区青海云杉林的生物量(128.61 t·hm-2)与祁连山哈溪林场(132.90 t·hm-2)、祁连山平均值(169.80 t·hm-2)和全国平均值(156.66 t·hm-2)相近,但比甘肃省肃南县(282.54 t·hm-2)、祁连山寺大隆林区(217.41 t·hm-2)和祁连山北坡山区的平均值(209.24 t·hm-2)小。[结论] 林分密度、温度和降水共同决定了森林生物量的大小及其海拔变化规律, 海拔2 800~2 900 m是本研究区青海云杉林生长的最适宜场所。
[目的] 探明马尾松和枫香根际土壤浸提物的化学成分及其含量差异,以期阐述2种林木根际土壤浸提物的化感作用机制,为进一步化学生态学研究提供基础数据。[方法] 选择立地条件一致的马尾松纯林和枫香—木荷混交林,以马尾松和枫香单木为研究对象,采集其根际土壤,采用乙醇、乙酸乙酯提取分离和气相色谱-质谱(GC-MS)物质鉴定等技术,研究不同浸提方法2种林木根际土壤浸提物的化学成分及其含量差异。[结果] 马尾松根际土壤的乙醇、乙酸乙酯浸提物分别检测出109和56 种组分,其中相对含量大于2%的组分分别有6和14 种,都以脱氢松香酸的相对含量最高,分别为28.98%和20.36%,2种浸提物均检测出脱氢松香酸和硬脂酸; 枫香根际土壤的乙醇、乙酸乙酯浸提物分别检测出96和63 种组分,其中相对含量大于2%的组分分别有8和9 种,分别以硬脂酸和羽扇豆醇相对含量最高,分别为21.81%和19.01%,2种浸提物均检测出硬脂酸和2,4-二叔丁基苯酚; 乙醇浸提方法下,2种林木根际土壤浸提物均检测出脱氢松香酸、硬脂酸和22,23-二氢-豆甾醇,马尾松以脱氢松香酸含量(28.98%)最高,枫香以硬脂酸含量(21.81%)最高; 乙酸乙酯浸提方法下,2种林木根际土壤浸提物均检测出硬脂酸、棕榈酸、2,4-二叔丁基苯酚和beta-扶桑甾醇氧化物,马尾松以脱氢松香酸含量(20.36%)最高,枫香以羽扇豆醇含量(19.01%)最高。[结论] 2种林木根际土壤乙醇浸提物的有机物种类高于乙酸乙酯浸提物,从物质种类和数量角度考虑,采用乙醇浸提更为充分; 2种林木根际土壤浸提物均以有机酸的相对含量最高,且马尾松含量显著高于枫香; 马尾松根际土壤浸提物的主要化学成分为脱氢松香酸(二萜类树脂酸)、硬脂酸和棕榈酸,以脱氢松香酸相对含量最高,达28.98%,是枫香的7倍以上。
[目的] 研究川桑液泡膜型Na+/H+逆向转运蛋白(NHX)基因的功能,探究桑树耐盐机制,为植物抗逆基因工程筛选提供优良的候选基因。[方法] 以川桑基因组数据库为基础,基于同源基因序列的保守性,以川桑叶片cDNA为模板克隆川桑液泡膜型NHX基因; 利用生物学软件和在线公共平台,分析所得基因编码的蛋白质序列及功能结构域,并构建系统进化树,分析与其他物种的亲缘关系。采用荧光定量PCR方法研究在NaCl胁迫条件下不同时间段'湖桑32号'根、茎、叶等不同组织中桑树NHX 1表达量的变化情况; 通过构建超量表达载体,将其转化到拟南芥中,分析转基因拟南芥在NaCl胁迫环境中的种子发芽数,根长、侧根生长情况和幼苗成活率,并对转基因拟南芥连续浇灌含高浓度NaCl的营养液,研究过量表达NHX基因对拟南芥的影响。[结果] 本研究得到1个液泡膜型NHX基因,命名为MnNHX 1(GenBank登录号: KJ720637); 该基因ORF长度为1 644 bp,编码547个氨基酸残基,具有Na+/H+交换泵, 且在其上游含有抑制剂氨氯吡嗪脒结合位点(LFFIYLLPPI)以及糖基化位点等结构域,TMHMM在线程序预测MnNHX1具有12个明显的跨膜结构区; 系统进化树分析结果显示,MnNHX1具有较高的保守性,先与源于蔷薇科的桃聚合,与桑树形态学和基因组进化分析分类结果一致。荧光定量PCR试验表明,在无NaCl胁迫条件下桑树NHX 1 在‘湖桑32号’根、茎、叶中均有表达; 在NaCl胁迫处理12 h后,根、茎中桑树NHX 1的表达量显著增加,而后回落; 而在胁迫处理24 h后,叶中桑树NHX 1 的表达量显著提高,随后回落。过量表达MnNHX 1 的转基因拟南芥在NaCl胁迫环境中,种子发芽率低于野生型,而根长和侧根生长情况以及幼苗成活率都优于野生型; 连续浇灌含高浓度NaCl营养液的转基因拟南芥生长状态更为优良。[结论] MnNHX 1为优良的植物耐盐基因,在桑树中为组成型表达,并受NaCl胁迫诱导,表现出组织特异性。过量表达MnNHX 1的拟南芥耐盐能力显著提高,生存在盐胁迫环境中,依然具有良好的生长和发育能力。
[目的] TIR1/AFB F-box作为生长素受体参与从生长素结合到Aux/IAA蛋白降解这一信号转导过程。通过克隆杨树AFB基因家族成员,并检测其在病原菌、激素和干旱胁迫下的表达模式,以期了解AFB基因在杨树生长发育及激素信号转导中的作用机制。[方法] 以美洲黑杨杂种NL-895杨为材料,通过PCR与RACE技术,克隆NL-895杨AFB基因家族成员全长cDNA,进而利用在线分析软件和数据库对各成员编码蛋白质的理化参数、保守结构域、蛋白质三级结构进行分析和预测; 根据氨基酸序列多重比对结果进行系统进化分析; 采用实时定量PCR技术研究4个NL-895杨AFB基因家族成员在病原菌、激素和干旱胁迫下的表达模式。[结果] 获得了4个NL-895杨AFB基因家族成员,分别命名为PeAFB2-1,PeAFB2-2,PeAFB3和PeAFB5,其全长cDNA分别为2 461,3 115,2 441,2 818 bp,对应的ORF分别为1 546,1 716,1 716,1 914 bp。4个PeAFB蛋白亮氨酸含量均在10%以上,特别是PeAFB2-1,高达13.4%,符合AFB蛋白质富含亮氨酸特征。氨基酸序列分析结果表明,PeAFB家族成员均具有F-box蛋白特征,其N-端为典型的F-box结构域(IPR001810),还含有5个富含亮氨酸重复序列(LRR-rich repeat, IPR006553)。4个杨树AFB和其他模式植物TIR1/AFB F-box蛋白所构建系统发育树将47个AFB蛋白家族成员聚为4大类,4个杨树PeAFB蛋白属于第Ⅰ类,并且与拟南芥的AtAFB蛋白家族成员具有高度相似性。4个PeAFB基因在茉莉酸甲酯(500 μmol·L-1)、丁香假单胞菌DC3000和PEG(20%, m/V)等胁迫条件下,表达量均有不同程度的下调。[结论] 本研究克隆了4个杨树PeAFB家族成员,并揭示了其系统进化关系,基因表达分析表明4个PeAFB基因在生物和非生物胁迫条件下,其表达量均有不同程度的下调,表明其可能参与了杨树对胁迫应答的负调控。
[目的] 探讨桃叶片解剖结构与树干抗寒性的关系,为桃抗寒品种选育、引种栽培及栽培区划分提供理论依据。[方法] 以16个品种桃为试材,结合树干抗寒性的野外实地调查,采用印迹法和石蜡切片技术,测定13项叶片解剖结构指标,应用变异系数、相关分析和聚类分析对叶片解剖结构指标进行筛选,采用隶属函数对各品种的抗寒性进行综合评价。[结果] 1) 桃叶片为典型的异面叶,表皮毛无,表皮细胞垂周壁略呈波浪状,气孔为无规则形,仅分布于下表皮,栅栏组织细胞2~3层,在品种之间13项解剖结构指标差异达到极显著水平(P<0.01); 2) 叶片厚度、单位面积气孔总周长、栅栏组织厚度/海绵组织厚度和主脉木质部面积是影响抗寒性的主要叶片解剖结构指标,而上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、组织结构紧密度、组织结构疏松度、木质部面积/维管束面积比率、气孔密度和气孔周长与果树抗寒性关系不大; 3) 16个品种桃抗寒性存在明显差异,其强弱排序为:珲春>瑞光27号>迎雪>早霞露>农字6号>早春>晚西妃>大久保>朝晖>袖珍早蟠>早花露>花玉露>华玉>迎霜>中华寿桃>21世纪; 4) 16个品种桃抗寒性类型可划分为5类:珲春、瑞光27号和迎雪为高抗寒类型,早霞露和农字6号为抗寒类型,早春、晚西妃、大久保、朝晖和袖珍早蟠为中抗寒类型,早花露、花玉露、华玉和迎霜为低抗寒类型,中华寿桃和21世纪为不抗寒类型; 5) 根据叶片结构特性的统计评价,所得出的抗寒性类型划分与野外实地调查结果一致。[结论] 影响树干抗寒性的主要叶片解剖结构指标是叶片厚度、单位面积气孔总周长、栅栏组织厚度/海绵组织厚度和主脉木质部面积,这4项指标的差异在一定程度上可以反映不同品种桃干抗寒性的变化;但是要准确评价桃的抗寒性,还需参考抗寒的生理生化指标、田间受害情况及受害后恢复状况等加以综合考虑。
[目的] 从生理生化角度探寻影响秋季榉树叶片呈色的关键因素,为选育秋季叶色纯正的榉树优良观赏株系提供依据,并为探寻提高品种观赏特性、延长秋色观赏期的合理栽培措施提供参考。[方法] 以转色期叶色表现为红色、黄色和绿色的榉树优选单株为试材,对其色素、碳水化合物及矿质元素含量进行测定并分析其相关性。[结果] 1) 不同叶色榉树叶片中的色素含量及比例存在差异,在整个转色期,绿色单株叶片中叶绿素含量显著高于红色和黄色单株(P<0.05),花色素苷/叶绿素和类胡萝卜素/叶绿素均最小。红色单株叶片中花色素苷含量显著提高(P<0.05),花色素苷/叶绿素远高于其他2个单株。黄色单株叶片中类胡萝卜素含量相对较稳定, 类胡萝卜素/叶绿素显著高于绿色和红色单株(P<0.05),花色素苷/叶绿素位于二者之间。不同榉树单株叶片变色直接受叶片中花色素苷叶绿素及类胡萝卜素叶绿素的综合影响。 2)相关性分析显示,绿色单株叶片中花色素苷/叶绿素与叶绿素a和总叶绿素呈显著负相关 (P<0.05),表明叶绿素a含量的相对稳定在绿色单株呈色过程中起重要作用; 花色素苷和花色素苷/叶绿素分别与温度、淀粉和N含量呈负相关。红色单株中花色素苷/叶绿素与花色素苷呈极显著正相关(P<0.01),与叶绿素呈负相关但不显著(P>0.05),表明花色素苷含量的提高是红色单株叶色变红的主要原因; 花色素苷分别与温度和N含量呈显著负相关(P<0.05),但与蔗糖、P和K含量呈显著正相关; 叶绿素含量与日照长度呈极显著正相关。黄色单株类胡萝卜素与碳水化合物及N含量呈正相关。[结论] 秋季榉树叶色变化是在多种因素的综合作用下完成的,最直接的原因是色素的成分和比例发生改变,而温度、糖分、矿质元素等是叶片呈色的重要内外因子。
[目的] 筛选对油茶象幼虫具有高致病力的绿僵菌菌株,为防治油茶象幼虫提供高效的生防菌。[方法] 在测定7个金龟子绿僵菌菌株的生长速度和产孢量的基础上,采用浸渍法和孢子拌土法对油茶象幼虫进行致病力测定,并以土表喷菌液的方式进一步研究优良菌株对土壤中油茶象幼虫的感染效果。[结果] FJMa201101和FJMa201205 两个菌株产孢量最高; 不同绿僵菌菌株对油茶象幼虫均有一定的致病力,107孢子·mL-1的孢悬液浸渍法接种后第13天和105孢子·g-1土的孢子拌土法接种后第9天,油茶象幼虫的死亡率均达到100%,LT50分别在1.65~4.26天和1.96~3.51天之间; FJMa201101和FJMa201205 两个菌株对油茶象幼虫的致病力最强。FJMa201101菌株浸渍法接种LT50为1.65天,感染率为86.6%; 孢子拌土法LT50为2.11天,感染率为94.5%。FJMa201205菌株浸渍法接种LT50为1.71天,感染率为91.1%; 孢子拌土法LT50为1.96天,感染率为88.9%。林间土表喷菌液的方式,FJMa201101和FJMa201205 两个菌株之间的感染效果差异不显著,但先喷菌再引入试虫较引入试虫后再喷菌的感染效果更好。[结论] FJMa201101和FJMa201205 两个金龟子绿僵菌菌株可以作为防治油茶象幼虫的优良菌株在生产上应用。
[目的] 研究杨小舟蛾的生殖行为,为利用性信息素对该虫种群进行监测和无公害防治提供参考。[方法] 采集第3代老熟幼虫自然下树化蛹后的杨小舟蛾蛹,羽化后对杨小舟蛾的求偶、交配行为进行观察统计,并对精子在交配过程中的转移动态进行分析。[结果] 杨小舟蛾雌蛾有着明显的求偶时辰节律,存在2个求偶高峰,分别是4:00和21:00,其中19:00—21:00为日求偶最高峰时段; 光期不存在求偶现象。杨小舟蛾有2种求偶方式,除了典型的通过释放性信息素求偶外,也可仅通过飞舞追逐、不释放性信息素迅速完成求偶、交配过程,这种情况一般发生在1日龄成虫中。不同日龄的杨小舟蛾平均求偶率无显著差异, 平均交配率也无显著差异, 平均求偶时长、平均交配时长、射精完成时间均随日龄增加逐渐缩短,呈现显著性差异(P<0.05);雄蛾体内真核精子束数量随日龄增加而增大,3天后达到稳定数量; 不同日龄雄蛾首次交配射精时转移真核精子束数量无显著差异。[结论] 性信息素对杨小舟蛾雌、雄间化学信息通信和生殖行为起着重要的联系和促进作用,个体会依据自身生理状况、所在种群的大小、雌雄比例采取差异化的生殖行为策略。
[目的] 从生防菌株产生的拮抗作用酶及生防菌株对病原菌生长的影响2方面研究黄绿木霉(YGF9)和木贼镰刀菌(LX6F2)对杨树溃疡病病菌葡萄座腔菌的抑菌机制,为杨树溃疡病的生物防治提供参考。[方法] 通过生防菌株在几丁质培养基、纤维素培养基、β-l,3-葡聚糖培养基和酪蛋白培养基上的反应和生长情况,判定生防菌株能否产生几丁质酶、纤维素酶、β-1,3-葡聚糖酶和蛋白酶;通过显微镜观察2种生防菌株对病原菌菌丝生长和孢子萌发的影响。[结果] 菌株YGF9和LX6F2代谢过程中均能使β-1,3-葡聚糖培养基中的蓝色消失,说明2种菌株具有产β-1,3-葡聚糖酶的能力;2种菌株可以在酪蛋白培养基上形成水解圈,说明2种菌株具有产蛋白酶的能力;2种菌株在几丁质培养基和纤维素培养基上没有产生水解圈和透明圈,说明2种菌株可能没有产几丁质酶和纤维素酶的能力。菌株LX6F2的菌丝可以与病原菌菌丝平行生长、缠绕或穿插生长在病菌菌丝上,从而使得病原菌菌丝扭曲、变形、异常膨大;菌株YGF9的菌丝使得病原菌菌丝发生折叠、畸形、断裂,从而阻碍病原菌菌丝的生长;2种菌株的发酵产物均可导致杨树溃疡病菌葡萄座腔菌的孢子皱缩畸形、孢子内部结构发生变化,从而使病原菌孢子不能正常萌发;抑菌物质使病原菌芽管变短、扭曲畸形,从而芽管上长出的菌丝不能向前伸展,使孢子失去侵袭能力;生防菌株对孢子萌发的抑制率可达94%以上。[结论] 2种生防菌株可通过自身产生的拮抗作用酶和影响病原菌菌丝生长和孢子萌发来达到对葡萄座腔菌的抑制作用。本试验中未发现2种生防菌株产生几丁质酶和纤维素酶,在后续研究中需用不同的试验方法进行验证。此外,本文仅对生防菌株产生拮抗作用酶进行了定性研究,没有计算其产酶量,若今后需要分离提取这些拮抗作用酶,则需要进一步对生防菌株的产酶量进行定量分析。
[目的] 在CA防腐剂中添加石蜡乳液防水剂,探究石蜡乳液对处理材金属腐蚀性的影响,为解决木材防腐行业中的金属腐蚀性问题提供技术依据。[方法] 选用3种浓度的石蜡乳液(0.5%,1%和2%)与2种浓度的CA防腐剂(0.3%和0.5%)进行复配,利用满细胞法一次性处理尺寸为19 mm(T)×38 mm(R)×89 mm(L)的美国南方松边材,计算处理材的增重率和铜的载药量,并参照美国木材保护协会标准AWPA E12-08对304不锈钢、热镀锌钢、Q235A钢3种金属的金属腐蚀性进行测试。[结果] 1) CA单独处理材中铜的载药量分别为(1.81±0.12)和(3.80±0.03)kg·m-3,达到预设防腐等级C3(≥1.7 kg·m-3)和C4A(≥3.3 kg·m-3)的载药量要求; 2) 腐蚀后的金属表面,Q235A钢被腐蚀最严重,表面有大量附着红色的铜单质,热镀锌钢有轻微腐蚀,304不锈钢基本不被腐蚀; 3) 各组处理材对304不锈钢的金属腐蚀率均为0;CA单独处理材对Q235A钢的金属腐蚀率为素材的2~3倍,添加石蜡乳液防水剂后复配处理材的金属腐蚀率明显降低;处理材对于热镀锌钢的腐蚀规律与Q235A钢相似,但腐蚀率小很多。[结论] 1) 处理材对3种金属的腐蚀程度为Q235A钢>热镀锌钢>304不锈钢; 2) CA防腐剂会加剧处理材对Q235A钢和热镀锌钢的腐蚀;单独石蜡乳液防水剂处理材对Q235A钢的腐蚀略比素材低,对热镀锌钢的腐蚀与素材无明显差别; 3) 在CA防腐剂中添加石蜡乳液防水剂可以明显降低CA处理材对Q235A钢和热镀锌钢的腐蚀,且随着石蜡乳液浓度的增大,处理材的金属腐蚀率减小。
[目的] 建立一种同时测定竹叶中13种黄酮类化合物(异荭草苷、荭草苷、异牡荆苷、牡荆苷、芹菜素、木犀草素、苜蓿素、7-甲氧基-苜蓿素、苜蓿素-7-O-葡萄糖苷、芹菜素-7-O-葡萄糖苷、Demethyltorosaflavone、芹菜素-7-O-葡萄糖-6″-O-鼠李糖苷、6-反式-(2″-O-α-鼠李糖基)乙烯基-5,7,3',4'-四羟基黄酮)含量的高效液相色谱法,并用此方法对牡竹属10种竹种(麻竹、龙竹、牡竹、黄竹、梁山慈竹、花吊丝竹、云南龙竹、福贡龙竹、勃氏甜龙竹、版纳甜龙竹)竹叶黄酮类化合物进行分析比较,以期为黄酮类化合物的定性定量检测、牡竹属竹叶的开发利用及提取竹叶黄酮时的竹种选择提供参考。[方法] 采用HPLC梯度洗脱分离黄酮类化合物,通过仪器精密度、LOD值、LOQ值、日内稳定性、日间稳定性及添加回收率对方法进行验证。竹叶样品用70%乙醇超声提取,经石油醚萃取后采用HPLC进行检测。[结果] 各黄酮类化合物标准品分离效果良好,保留时间在13.23~54.67 min之间。13种黄酮类化合物标准品在0.01~500 mg·L-1的线性范围内呈良好的线性关系,相关系数R2在0.999 6~1.000 0之间。仪器精密度RSD在1.06%~2.55%之间,LOD值在0.01~0.10 mg·kg-1之间,LOQ值在0.03~0.34 mg·kg-1之间。方法准确性、日间与日内精密度良好,日内稳定性RSD在0.15%~0.67%之间,日间稳定性在0.44%~5.61%之间,13种黄酮类化合较稳定。7种黄酮类化合物的添加回收率高于70%,其余6种黄酮类化合物的添加回收率在39.76%~68.75%之间。采用此方法对牡竹属10种竹种竹叶黄酮类化合物进行分析,结果显示各竹种竹叶黄酮类化合物含量存在差异,除木犀草素、6-反式-(2″-O-α-鼠李糖基)乙烯基-5,7,3',4'-四羟基黄酮和Demethyltorosaflavone未在部分竹种中检测到外,其余10种黄酮类化合物均在10种竹叶中检测到。13种黄酮类化合物总含量在419.94~5 155.84 mg·kg-1之间,花吊丝竹叶中总黄酮含量最高,福贡龙竹含量最低。[结论] 本文建立的同时测定竹叶中13种黄酮类化合物含量的高效液相色谱法简便、快速、准确,牡竹属10种竹种竹叶中黄酮类化合物含量较丰富,有利于开发利用。
[目的] 探寻黑龙江省森工林区1981—2010年林地面积增减变化的规律和特点,并对有林地面积和单位面积蓄积量的未来发展趋势进行预测,以期为相关管理政策的制定提供借鉴和依据。[方法] 采用林业用地面积、有林地面积、疏林地面积、无林地面积、未成林地面积、非林业用地面积、天然林面积、人工林面积、林地利用率、林地生产力等指标反映林地面积变化,选取1990—2010年每隔5年的清查数据为原始数据,利用灰色理论GM(1,1)模型,并借助MATLAB计算软件对2025年的单位面积蓄积量和有林地面积进行预测。[结果] 1) 1981—2010年30年间黑龙江省森工林区经营总面积和林业用地面积呈现双下降的趋势,林区被非法侵占林地数量巨大; 2) 黑龙江省森工林区有林地面积总体呈上升趋势,从1990年的686.75万hm2增加到2010年的804.45万hm2,增加率为17.14%; 3) 有林地面积在第2次森林资源复查时达到最低点之后快速上升,在第4次复查之后趋于平稳,反映出国家积极林业政策的作用正在逐渐显现; 4) 30年间疏林地、未成林地、无林地面积大幅度减少,林地利用率从第1次森林资源复查时为73%上升到第8次森林资源复查时的96%,30年间黑龙江省森工林区林地利用率共上升23个百分点; 5) 林地利用率在第2次森林资源复查时最低,之后呈现快速上升、趋于平缓的趋势;林地利用率的提高比较显著,然而,衡量林地生产力的重要指标——乔木林单位面积蓄积量却从第1次森林资源复查时的116.52 m3·hm-2下降到第5次森林资源复查时的77.5 m3·hm-2,减少率为33%,直到在第5次森林资源复查后才开始缓慢上升; 6) 林地生产力与其他各项指标相比具有滞后性,在第5次森林资源复查时达到最低点; 7) 预测2025年单位面积蓄积量将达到106.99 m3·hm-2,有林地面积将达到831.41万hm2。[结论] 违法占用林地和擅自改变林地用途行为得尚未得到根本性杜绝,林业用地转为其他用途的压力不容小视,林权林地管理制度还需进一步完善;森林资源一旦遭受破坏,即使实施天然林保护工程等保护森林资源的各项政策,恢复期也是漫长的过程,由此也反映出林地资源管理重在保护、防患于未然。
[目的] 通过调查分析福建省林农专业合作社的投入产出情况及其运行效率,为林农专业合作社政策的制定提供实践依据。[方法] 基于"三重盈余"理论,借鉴农民专业合作社"三重绩效"评价模型,结合林业特色构建林农专业合作社投入产出效率评价产出指标体系;参考道格拉斯生产函数,从人力、土地、资金、技术和制度5方面构建投入指标体系;采用数据包络分析(DEA)实证测算林农专业合作社的经济效率、社会效率和生态效率;选取以用材林为主要经营对象的合作社作为样本,在福建南平、三明开展实地调查,并采用分层抽样以问卷形式收集林农专业合作社的相关数据。[结果] 投入指标分析结果表明,林农专业合作社的发展主要面临农村劳动力人口外流、林业经营资金需求有所增加、技术投入非常少、砍伐指标获取难度偏大和林地流转较为困难等问题;产出指标分析结果表明,林农专业合作社的绩效体现在经济、社会和生态三大绩效,林农专业合作社除了获得经济的产出以外,还有很明显的社会绩效和生态绩效。三大效率测算表明,经济效率平均值为0.834,36.76%的合作社处于规模收益递增阶段,其平均经济效率0.549,有较大的提升空间;生态效率平均值为0.99,生态规模效率为0.99,未达DEA有效的林农专业合作社均处于规模收益递增阶段;社会效率平均值为0.877,社会规模效率为0.877,32.35%的合作社社会效率没有达到DEA有效,其平均社会效率为0.619,并且均处于规模收益递增阶段。[结论] 林农专业合作社三大绩效不统一,生态效率和社会效率均高于其经济效率。统一生态绩效、生态绩效和社会绩效三大绩效,构建起有利于体现生态绩效和社会绩效的合作社经济绩效体制,才能促进林农专业合作社三大绩效的充分发挥。应该加大政府公共财政对林农专业合作社的支持补贴力度,促进林农专业合作社外部性的内部化。
[目的] 研究高台整地和苗木截干对水曲柳次生林下水曲柳栽植苗成活及生长的影响,以期解释低洼地带水曲柳次生纯林林下水曲柳天然更新不良的原因,为同样立地的水曲柳人工造林提供参考依据。[方法] 在水曲柳典型分布区内选择生长在低洼且有季节性积水地段上的水曲柳次生纯林,采用两因素随机区组试验设计,在其林下进行高台整地(配合地被物去除处理,并设置未整地对照),人工栽植水曲柳1年生苗(栽植后立即截干至8 cm高和未截干保持原15.8 cm平均高2种处理),对苗木栽植后3个生长季内的成活和成长情况及栽植后第3年的地表水分与温度变化动态进行观察分析。[结果] 1) 配合死、活地被物去除处理的高台整地可以有效降低表层土壤含水量,且变化幅度明显降低; 高台整地可增加生长季初期(5月)地表温度升幅、降低生长季末期(9月)地表温度降幅和生长季地表温度变幅,使地表温度趋于匀质化; 2) 高台整地可提高栽植苗木的成活率和保存率(未截干情况下,3个生长季分别比未整地高出7.17%,13.37%和15.56%),降低栽植苗木的生长季死亡率(未截干情况下,3个生长季分别比未整地低100%,64.73%和20.89%),提高栽植苗木的地径和苗高生长量(未截干情况下,3个生长季内地径和苗高生长量分别比未整地高出19.37%,27.13%和35.80%及100.53%,50.00%和64.17%),增加苗木生物量和茎根生物量比值,增加苗木叶片的叶面积和数量; 3) 在高台整地情况下,截干处理对水曲柳苗成活没有显著影响,但截干处理成活率和高生长量小于未截干处理; 未整地情况下,截干处理水曲柳苗成活率和保存率显著低于未截干处理,但对苗高生长量和地径生长量无显著影响; 截干处理可增加水曲柳苗叶片的面积与数量,提高苗木根和叶生物量积累。[结论] 土壤水热状况不良和地被物竞争是中下坡低洼地带水曲柳次生纯林林下水曲柳更新幼苗存活和生长差的重要原因,通过高台整地改善土壤水热状况、削弱地被物竞争,可以促进水曲柳栽植苗的存活和成长。
[目的] 红松已开发的分子标记缺乏共显性的遗传标记,尚不能满足分子标记辅助育种的需要。利用转录组数据开发SSR标记目前仍然是较为经济高效的DNA分子标记开发策略,本研究利用高通量测序技术开发红松EST-SSR标记,掌握其在转录组序列中的分布类型及特征,为红松的SSR多样性分析及变异分析提供基础。[方法] 利用SSR检索程序从红松转录组41 476条Unigenes中筛选得到1 757个SSR位点,并对SSR位点的数量、分布特征进行统计分析。设计合成101对SSR引物,采用琼脂糖电泳初步检查和聚丙烯酰胺凝胶电泳分离检测方法确定引物的多态性,并收集扩增产物,送测序验证,最终开发出16对SSR引物。合成6对荧光引物,采用荧光标记技术对来自黑龙江省鹤岗、林口、铁力、苇河4个种子园的53份自由授粉子代进行遗传多样性分析。[结果] 基于转录组序列开发出的EST-SSR的分布频率(SSR的个数与总Unigene的数量比)为4.24%。单、二、三核苷酸重复单元分别占总SSR的46.90%,17.12%和34.66%; SSR重复单元的重复次数分布在5~24次之间。参试的101对引物中有21对引物扩增可检测出多态性位点,占引物总数的20.8%; 重测序验证,有16对引物能够扩增出目标序列。6对荧光引物共检测出18个等位基因,多态性信息量(PIC)为0.036 3~0.667 4,平均为0.325。[结论] 红松属于基因组序列比较庞大的裸子植物,本研究可扩增出多态性位点的引物重复单元以二、三核苷酸重复为主。所研究红松种子园子代属于中等多态性水平。本研究印证了利用红松转录组数据开发SSR标记的可行性,同时采用荧光标记技术检测红松自由授粉子代材料,为红松种质资源的多样性水平分析及变异水平的研究提供基础。
[目的] 研究一种引起虎皮兰叶斑病的刺孢壳属真菌HPL06的生物学特性,为了解其潜在危害及制定科学的防治方案提供依据。[方法] 将HPL06于多种光照(自然光、12 h光照/12 h黑暗、24 h光照、24 h黑暗)、温度(5,10,15,20,25,30,35,40℃)、pH(4,5,6,7,8,9,10,11)、氮源(天冬酰胺、氯化铵、硝酸钾、硫酸铵、谷氨酸)和碳源(蔗糖、果糖、乳糖、麦芽糖、葡萄糖)条件下进行培养,采用十字交叉法测量菌落直径,分析不同环境因子对病原菌生长的影响; 用HPL06菌饼和孢子悬浮液进行离体叶片接种,检测病原菌对23科62种植物的致病性。[结果] HPL06在4种光照条件下均能生长, 光照有利于菌丝生长,24 h光照对菌丝生长最有利;在极端温度(5,10,40℃)条件下病原菌不能生长,其他温度下均能生长,菌丝生长的最适温度为25~30℃;病原菌能在pH为4~11的条件下生长,最适pH为4;5种供试碳源中,病原菌均可正常生长,葡萄糖对菌丝生长最有利;5种供试氮源中,天冬酰胺对病原菌的生长最有利,其菌丝在PDA培养基中生长最快。HPL06对20科46种植物具有致病性,其中菌饼接种发病的植物为20科46种,孢子悬浮液接种发病的植物为12科30种。[结论] 刺孢壳属真菌HPL06对环境因子适应性范围较广,仅在低于10℃或高于40℃时不能生长;而且寄主范围广,在被检测的23科62种植物中,对74.19%的植物均具有致病性,在自然界中可能还存在更多的寄主植物。
[目的] 研究青檀绵叶蚜的分布与为害、形态特征、生物学特性等,为进一步研究其生态学特性及综合防治方法奠定基础。[方法] 对山东和安徽青檀自然分布区内的青檀绵叶蚜分布和发生情况进行调查。 在青檀绵叶蚜生活周期的不同阶段,从野外及实验室饲养的蚜虫种群中采集所有虫态,用光学显微镜、解剖镜、数码体视显微镜等观察、测量并记录各虫态形态特征。 从3月越冬卵开始孵化到11月受精卵产生,每周定期进行林间和室内饲养观察,记录青檀绵叶蚜的为害特点、生活史和生活习性。[结果] 青檀绵叶蚜在山东、安徽等地均有分布,若蚜及成蚜以口针刺入叶片及嫩枝等韧皮部,吸取汁液,导致叶片褪绿变黄、卷曲甚至脱落,造成种子无法发育,严重影响青檀结实,虫体产生的蜜露还诱发严重的煤污病;蚜虫群居在叶片背面主叶脉附近,并沿叶柄基部主脉向叶边缘侧脉扩散为害。青檀绵叶蚜卵初产时为橙黄色,后逐渐变为黑褐色至黑色,越冬卵为亮黑色,光泽明显;初生若蚜为椭圆形,通体透明,体表无蜡丝蜡粉;若蚜4个龄期,体被长蜡丝蜡粉;成蚜呈椭圆形,黄绿色,被白色长蜡丝; 干母成蚜无翅,较无翅孤雌成蚜粗短; 孤雌成蚜分有翅型和无翅型2种; 雌性蚜无翅,雄性蚜有翅。在山东枣庄,越冬卵3月中下旬开始孵化出干母,4月产生干雌,5月产生孤雌蚜,10月上旬产生性蚜,10月中旬雌雄性蚜交尾后产生受精卵,以卵在青檀上越冬。无翅型耐饥性强于有翅型。[结论] 目前发现青檀绵叶蚜仅为害青檀,在山东、安徽等地均有分布,营同寄主全周期生活,呈群居分布,以无翅型为主,耐饥性较强; 青檀绵叶蚜具有繁殖快、数量多、暴发性强、危害时间长等特点,对不同地区、不同种源的青檀均造成危害,是青檀上危害较重的一类新害虫。
[目的] 比较金沙江干热河谷地区7种人工林地表蚂蚁群落的物种组成及多度和多样性,揭示各种人工林生物多样性状况及其对当地生物多样性保护的意义,为云南干热河谷地区的植被恢复和生物多样性保护提供参考。[方法] 在云南省元谋县荒漠化生态系统定位观测站的桉树林、膏桐林、膏桐-新银合欢林、印楝林、印楝-大叶相思林、印楝-苏门答腊金合欢林以及印楝-新银合欢林7种人工林中设置调查样地,分别于2011年4月(旱季)和8月(雨季)运用陷阱法对各样地地表蚂蚁群落进行抽样调查。在样地内设置1条200 m长的样带,每隔10 m布设1个口径80 mm、高150 mm的陷阱,共20个; 以50 mL 50%的丙三醇作为陷阱溶液,陷阱放置5天后取出其内的蚂蚁,用95%酒精保存。每类型样地设2~3 个重复样带。[结果] 1) 物种组成: 金沙江干热河谷人工林地表蚂蚁群落由5亚科17属36种组成,切叶蚁亚科属种最丰富,有6属18种; 蚁亚科次之,有5属10种;臭蚁亚科有4属6种;猛蚁亚科和盲蚁亚科仅1属1种。铺道蚁属种类最丰富,有6种; 其次是小家蚁属,有4种。旱季(4月)采集到地表蚂蚁2 127头18种,个体数量最多的分别是黑头酸臭蚁和中华小家蚁; 雨季(8月)采集到地表蚂蚁1 874头25种,个体数量最多的分别是扁平虹臭蚁和克氏铺道蚁。金沙江干热河谷人工林旱季地表蚂蚁群落组成和雨季不同,雨季蚂蚁群落表现出其物种组成与植被性质趋于一致的特点。2) 多度和多样性: 7种人工林中,印楝林蚂蚁多度最大,无论在旱季还是雨季,都显著大于桉树林和印楝-合欢林; 印楝-大叶相思林蚂蚁多样性最高,桉树林蚂蚁多样性最低。在旱季,所有人工林地表蚂蚁多样性之间无显著差异; 在雨季,印楝-大叶相思林地表蚂蚁多样性显著高于其他6种人工林。7种人工林之间地表蚂蚁群落相似性较低,β多样性较高。[结论] 在金沙江干热河谷元谋段,印楝-大叶相思林具有较高的蚂蚁多样性,对当地生物多样性保护具有积极意义,营造印楝-大叶相思林是很好的植被恢复模式; 其余6种人工林具有不太相似的蚂蚁物种组成,对提高区域生物多样性具有积极作用。
[目的] 研究米老排和杉木凋落叶分解及其对根系去除的响应,探索根系对凋落物分解的影响,从而为森林经营管理提供科学依据。[方法] 以福建南平峡阳林场米老排和杉木人工林为研究对象,在各个林分中分别设置 3个20 m×20 m的试验小区,在每个试验小区各设置对照和根系去除处理。利用网袋法研究凋落叶的分解。[结果] 分解16个月后,根系去除处理下米老排和杉木凋落叶的质量损失率分别为32.3%和33.4%,与对照处理(38.1%和38.7%)相比,分别降低了15.3%和13.1%; 树种、处理、时间、树种与时间的交互效应对凋落叶质量损失率均有显著影响,2种凋落叶的质量损失率在分解初期(0~8个月) 差异显著,分解后期(8~16个月)差异不显著; 根系去除处理可显著降低2个树种凋落叶的碳氮含量和碳氮比、显著降低土壤真菌、放线菌和总PLFA含量,但对革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性细菌和真细菌生物量比均无显著影响; 树种与处理的交互效应对凋落叶质量损失率、碳氮比和土壤微生物群落均无显著影响。[结论] 根系去除处理对凋落叶分解速率具有显著影响,但树种与处理的交互效应不显著。
[目的] 研究不同育苗基质对崖柏出苗率和幼苗生长的影响并探讨其影响机制,为崖柏种子繁殖和优质壮苗培育基质的选择提供参考。[方法] 在重庆市雪宝山国家级自然保护区崖柏繁育圃,以森林腐殖土、耕作土、草炭土、珍珠岩和蛭石为基质原料,按体积比配制成3种育苗基质分别为耕作土:森林腐殖土(1:1)(FS)、草炭土(GS)和草炭土:珍珠岩:蛭石(1:1:1)(GPS),采用种子催芽后条播方式,按照随机区组3次重复试验设计方法,布置育苗基质对崖柏种子育苗影响的田间试验。[结果] GPS和GS比FS育苗基质的温度调节能力强,GPS能够在温度较低的月份将基质温度调节到较高水平,GS能够在温度较高的月份将基质温度调节到较低水平; 不同育苗基质土壤密度表现为FS >GS >GPS; 土壤持水量(包括最大持水量、毛管持水量、田间持水量)与土壤密度的排序相反; 不同基质的pH值差异显著,FS偏碱性,GS和GPS呈弱酸性; 3种育苗基质都可满足崖柏幼苗对土壤肥力的基本需求,但含有草炭土的GPS和草炭土GS的土壤肥力较高; 不同育苗基质的出苗率表现为GS >GPS >FS,GS和GPS的差异不显著; FS的出苗率仅为GS的23%,GPS的27%; 在崖柏幼苗生长期间,对3次调查的平均苗高、地径、一级侧枝数、主根长、一级侧根数、平均单株地上和地下干质量这7个形态质量指标的隶属函数值计算及综合评判的结果表明,GPS育苗基质的苗木形态质量最优,其次是GS,FS最差。[结论] GS的质地疏松、保水性能和透气性能良好,是崖柏出苗率较高的重要原因; 不同基质水、肥、气、热等因素上的差异,以及各因素的协调能力是导致崖柏幼苗形态质量出现基质差别的重要原因。
[目的] 以金叶接骨木为试验材料,用电阻抗图谱(EIS)法和电解质渗透率法测定根系抗盐碱性并构建其根系K含量模型,为简单快速地预测盐碱胁迫下金叶接骨木根系的K含量提供技术支持。[方法] 研究不同浓度盐碱胁迫下金叶接骨木根系EIS图谱、细胞膜透性以及K含量的变化,将根系EIS参数与相应的K含量进行线性和非线性回归分析,选取最佳的EIS参数构建估测模型,并对模型进行精度检验。[结果] 在胁迫处理期间,各浓度处理金叶接骨木根系K含量均显著低于对照(P≤0.05); 随着盐碱胁迫时间延长,各浓度处理下金叶接骨木根系的相对电导率呈现上升趋势,且均显著高于对照(P≤0.05); 随着盐碱胁迫时间延长,各浓度处理下金叶接骨木根系的电阻抗图谱变化不同; 弛豫时间τ为估测金叶接骨木根系K含量的最佳EIS参数,最佳估测模型为y =0.005 5x3-0.232 8x2 +2.638 8+ 15.877,预测精度达到91.73%。[结论] 利用EIS参数构建的金叶接骨木根系K含量模型y =0.005 5x3-0.232 8x2 +2.638 8x+ 15.877预测精度高,可以用于快速准确预测盐碱胁迫下金叶接骨木根系K含量的变化。
[目的] 合理利用高分辨率影像空间信息可提高森林参数的估算精度,本研究在前人基础上进一步细化,探索高分辨率影像的光谱与空间信息在提高森林有效叶面积指数(LAIe)估算精度上的组合规律,以期为高分辨率影像对森林参数的估算和森林健康评价研究提供参考和基础数据。[方法] 以黄土高原渭北地区刺槐人工林为研究对象,野外测定76块刺槐人工林样地的LAIe,并分别提取高分辨率快鸟影像全色数据的7种纹理指数(角二阶矩阵ASM、同质性HOM、相关性COR、对比度CON、非相似度DIS、变化量VAR、熵ENT)和多光谱数据的7种光谱信息(近红外波段b4、土壤调节植被指数SAVI、修正的土壤植被指数MSAVI、非线性植被指数NLI、改进型土壤大气修正植被指数EVI、差值植被指数DVI、归一化植被指数NDVI),通过栅格运算得到光谱-纹理组合参数,利用一元线性回归模型、二次多项式模型、乘幂模型和指数模型分别建立光谱-纹理组合参数、纹理参数与刺槐人工林LAIe的关系方程,计算比较光谱-纹理与纹理参数对刺槐人工林LAIe的估算精度和均方根误差(RMSE),揭示Quickbird影像光谱信息与纹理信息在提高森林LAIe估算精度上的组合规律。[结果] ASM,HOM,COR与任意植被指数结合后,估算精度均比相应纹理指数高; CON,DIS和VAR与部分植被指数结合后,估算精度比相应纹理指数高; 相反,ENT与任意植被指数结合,光谱-纹理组合参数的估算精度均小于纹理指数。二次多项式模型和指数模型对LAIe估算的决定系数略高于一元线性回归模型和乘幂模型。[结论] 利用高分辨率影像的纹理信息和光谱信息估算刺槐人工林LAIe时,将空间信息加入光谱信息,可有效估算森林LAIe且能够得到较高的森林LAIe估算精度; 但并非任意纹理指数与植被指数结合对森林LAIe的估算精度均高于纹理指数,且估算模型对精度有一定影响。本文的研究表明,综合利用高分辨率影像的空间信息和光谱信息,并选择合适的光谱-纹理组合参数和估算方程,有利于区域尺度森林参数的精确估计和反演。
[目的] 细胞质内K+/Na+平衡对细胞的代谢起重要作用,同时也被认为是植物抵御盐胁迫的重要部分。[方法] 以转多基因库安托杨株系D5-21、D5-20及非转基因受体D5-0为材料,研究100 mmol·L-1 NaCl处理的不同时期(7,15,30天)各杨树株系的株高、根部干物质量、根尖离子流(Na+、K+、H+)的动态变化(利用非损伤微测技术)。[结果] 生长数据表明:与正常供水条件相比,7天盐胁迫处理后,3个株系的株高降低,但不显著;15天处理后,D5-20,D5-0株高显著降低;30天处理后,3个株系株高和根部干物质量均显著降低,D5-0,D5-21的根干物质量只有正常供水条件下的一半,说明盐胁迫严重抑制杨树根的生长;但表型变化表明盐胁迫下D5-21,D5-20植株的受害程度更小,并且株高和根部干物质量均高于D5-0。Na+流测定结果表明:7天盐胁迫处理后,各株系根尖的Na+流虽与对照相比有显著变化,但变化幅度均较小;15天盐胁迫处理后,D5-21,D5-20根尖Na+ 外排能力均是D5-0的1.8倍;30天处理后,D5-21,D5-20根尖Na+ 外排能力均是D5-0的1.6倍。K+流测定结果表明:D5-0,D5-21根尖K+ 外流流速随着胁迫时间延长而增大,D5-20则是先增大后减小,但3个株系变化趋势差异较大,30天处理时,D5-0的流速已是D5-21,D5-20的1.7倍和2.1倍。H+流测定结果表明:虽然与D5-21,D5-20一样,D5-0的H+ 内流值随着胁迫时间延长而增大,但D5-21,D5-20的增幅明显大于D5-0,30天处理时,二者的H+流速是D5-0的1.6倍和1.2倍。因此,不论是短期(7天)、中期(15天)还是长期(30天)盐胁迫处理,与非转基因株系相比,转基因株系D5-21,D5-20都具有更强的Na+外排和H+内流能力,且K+的外流幅度远低于D5-0,说明转基因株系可通过将根尖细胞质中过多的Na+主动外排、并减少根尖细胞中K+ 的损失,维持胞质中的适宜的K+/Na+,转基因株系的耐盐性提高,从而有利于转基因株系的生长积累,这将为转基因林木的耐盐性筛选提供新的参考依据。[结论] JERF36基因属于ERF类转录因子,它可激活植物中下游抗逆相关基因的表达,与植物的抗逆性密切相关,因此未来可研究盐胁迫下转多基因库安托杨中JERF36基因与Na+,K+,H+ 这3种重要离子的转运所涉及的相关基因表达的关系。
[目的] 针对贮藏期石榴果实褐变严重的问题,研究不同浓度柠檬酸处理对其果皮离体褐变的影响,为石榴果实防褐变提供技术支撑。[方法] 以石榴品种‘泰山三白甜’和‘泰山三白酸’为试材,利用称重和紫外分光光度法研究不同浓度柠檬酸处理对贮藏期石榴果皮褐变度、失重率、平均散失速率、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、总酚和DPPH(1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl)自由基清除率等褐变相关生理指标的影响。[结果] 2个品种果皮褐变度和失重率随贮藏时间的延长均逐渐增加,第12天时出现峰值; 果皮平均散失速率呈现不同的变化趋势。对照、1%和2%柠檬酸处理条件下,‘泰山三白甜’果皮平均散失速率分别在第1,4和11天时出现峰值,3%柠檬酸处理条件下分别在第1,4和12天时出现峰值。对照条件下,‘泰山三白酸’果皮平均散失速率分别在第1,4,7,9和12天时出现峰值,不同处理条件下均分别在第1,4,7和12天时出现峰值。‘泰山三白酸’果皮褐变度、失重率和平均散失速率均低于‘泰山三白甜’。2个品种果皮中PPO和POD活性均呈先升高后降低,再降低又升高的变化趋势,出现峰值的时间不同。‘泰山三白甜’PPO活性分别在第2和第6天时出现峰值,‘泰山三白酸’分别在第3和第7天时出现峰值。2个品种果皮中POD活性均在第1和第8天时出现峰值。不同处理条件下,2个品种果皮褐变度、失重率、平均散失速率、PPO和POD活性均低于对照,以2%柠檬酸处理的最低,与对照差异极显著(P<0.01)。果皮中总酚含量随褐变程度的增加逐渐降低,DPPH自由基清除率呈现先降低后升高的变化趋势,均在第0和第12天时出现峰值。不同处理条件下,2个品种果皮总酚含量和DPPH自由基清除率均高于对照,以2%柠檬酸处理的最高,与对照差异极显著(P<0.01)。相关性分析表明,果皮褐变度与失重率、平均散失速率均为极显著正相关,与PPO活性、总酚含量均为极显著负相关。失重率与平均散失速率均为极显著正相关,与PPO活性、总酚含量均为极显著负相关。平均散失速率与总酚含量均为极显著负相关,与PPO活性、DPPH自由基清除率均为显著负相关。PPO活性与总酚含量均呈极显著正相关; POD活性与总酚含量均呈显著负相关; 总酚含量与DPPH自由基清除率均呈显著正相关。‘泰山三白酸’离体果皮较‘泰山三白甜’抗褐变,这可能与风味酸甜或品种自身特性有关。[结论] 不同浓度柠檬酸处理均能降低石榴果皮中褐变度、失重率、平均散失速率、PPO和POD活性,抑制总酚含量的降低,维持其抗氧化能力,延缓果实褐变进程,以2%柠檬酸处理的抑制效果最佳。
[目的] 研究不同种源沙枣在NaCl胁迫下的生长表现差异,以期为盐碱地沙枣引种提供指导依据,也为筛选优良耐盐碱沙枣种质提供理论基础。[方法] 以6个沙枣种源(阿拉尔、昌吉、金昌、银川、盐池和磴口)的实生苗为材料,通过温室盆栽试验,系统调查不同NaCl浓度(0,150和300 mmol·L-1)处理60天后,沙枣苗高生长量、地径、叶片参数、生物量积累和根冠比的变化规律,并利用隶属函数法结合权重综合评价各沙枣种源幼苗的耐盐能力。[结果] 在150 mmol·L-1NaCl胁迫条件下,除阿拉尔种源各生长指标与对照之间无明显差异外,其他5个沙枣种源的苗高生长量、地径、单株叶面积、叶片数和总生物积累量均显著减少,其中,银川种源降幅最大,苗高生长量、单株叶面积和生物积累量降幅分别达到33.32%,24.47%和26.55%。在300 mmol·L-1NaCl胁迫条件下,银川种源沙枣幼苗苗高生长量、单株叶面积和生物量积累分别仅为对照的47.53%,41.77%和51.86%,其他沙枣种源各生长指标降幅均小于银川种源。所有沙枣种源根冠比在150 mmol·L-1NaCl浓度下与对照之间差异不明显,在300 mmol·L-1NaCl浓度下,沙枣幼苗的根冠比均显著增加。利用隶属函数法结合权重综合评价6个种源沙枣幼苗的在2个NaCl浓度下的耐盐能力差异,结果显示,在150 mmol·L-1NaCl下,阿拉尔种源耐盐能力最强,其次为磴口,银川种源最差,而在300 mmol·L-1NaCl下,金昌种源沙枣幼苗耐盐能力最强,其次为阿拉尔,银川种源最差。综合2个NaCl浓度的综合评价值,6个沙枣种源的耐盐能力排序为:阿拉尔 >金昌 >磴口 >盐池 >昌吉 >银川。[结论] 在中、重度盐渍土进行沙枣引种栽培时,适宜选择阿拉尔种源沙枣幼苗,而不适宜选择种植银川种源沙枣幼苗。
[目的] 以南方红壤中储量较大的难溶性铁磷为对象,研究杉木根系细胞壁活化难溶性铁磷的能力,分析林龄、根径级、以及木质部和韧皮部等不同组织部位对杉木根系细胞壁活化铁磷能力的影响情况,以期为南方林区红壤潜在可利用磷素含量的研究提供理论依据。[方法] 在福建三明莘口教学林场的10年生杉木幼龄林、22年生杉木中龄林和34年生杉木老龄林中各选择3株平均木作为研究对象,按根直径<2 mm,2~5 mm,5~10 mm,10~20 mm,20~30 mm,>30 mm等6个径级进行分组,分别从不同径级根系的木质部和韧皮部中提取细胞壁,采用钼锑抗比色法测定细胞壁对难溶性铁磷活化的有效磷含量,分析比较杉木根系细胞壁活化难溶性铁磷的能力,以及根径级、组织部位及林龄等因子对杉木根系细胞壁活化铁磷的影响。[结果] 杉木根系细胞壁对铁磷的活化量为17.67~497.50 mg·kg-1。根径级小于10 mm的根系,其木质部和韧皮部中细胞壁对铁磷的活化能力均高于径级大于10 mm的根系。与同一根径级木质部相比,各林龄杉木根系韧皮部的细胞壁对铁磷活化能力均较高。不同林龄杉木同一根径级的木质部和韧皮部,其提取出的细胞壁对铁磷活化能力均表现为: 老龄林 >中龄林 >幼龄林。[结论] 杉木根径级、组织部位及林龄等因子对其根系细胞壁活化铁磷的影响均较显著。总体上表现为从径级较小根系提取的细胞壁活化铁磷能力高于径级较大根系;随着林龄的增加,根系对铁磷的活化能力呈逐渐增强的趋势,且韧皮部细胞壁的活化能力明显高于木质部。这可能与细胞壁磷溶解内含物的累积及空间结构特征发育规律有关。由于根直径较小的细根生长发育较快,有利于细胞壁活性物质的形成与积累;而与木质部相比,韧皮部作为植物贮藏组织之一,其化学成分含量明显较高;林龄对根系的生长,特别是对细胞壁内果胶等主要内含物的积累具重要作用。因此,今后应对参与细胞壁合成和重组的基因和蛋白进行系统研究, 以期找出逆境胁迫下细胞壁通过释放特异性活性物质等途径的作用机制。
[目的] 测定来自不同寄主和生境的白僵菌对美国白蛾的致病力,以明确白僵菌应用于美国白蛾的生防潜力。[方法] 以自土壤诱集的白僵菌BS04,BS05,BS08菌株和分离自美国白蛾幼虫和桑天牛幼虫的BH01,BI05为供试菌株,利用POTTER喷雾塔对美国白蛾幼虫用1×108 孢子·mL-1的白僵菌孢子悬浮液进行喷雾处理,逐日观察记载死亡率。对筛选出的高毒力菌株用1×104,1×105, 1×106, 1×107和1×108 孢子·mL-1系列浓度的白僵菌孢子悬浮液进行喷雾以测定其致死中浓度LC50。对筛选出的高毒力菌株进行野外田间试验,共设置白僵菌BH01的8×108孢子悬浮液,4.5%高效氯氰菊酯2 000倍液和清水对照3个处理,用泰山ft-796 型喷雾器进行喷雾,分别于处理后3,5和7天调查统计死亡率。[结果] BS08,BH01和BI05菌株接种美国白蛾幼虫8天后,其死亡率为70%~85%,而另外2个菌株的致死率仅为32.61% 和 30.43%,其致死中时LT50值亦明显低于菌株BS04和BS05。利用不同孢子浓度的悬浮液对美国白蛾幼虫进行接种,进一步测定了上述3个菌株的致死中浓度,菌株BH01的LC50值为1.39×106孢子·mL-1,明显低于菌株BS08和BI05(分别为1.34×107 和 2.11×107孢子·mL-1)。田间试验表明,处理7天后,BH01的防治效果达88.84%,与4.5% 高效氯氢菊酯无明显差异。[结论] 白僵菌BH01菌株的108孢子·mL-1孢子悬浮液对美国白蛾幼虫具有较高的毒力,显示出用于防治美国白蛾幼虫的生防潜力。
[目的] 研究中国主要生态地理区的林火动态,为开展林火科学管理提供依据。[方法] 基于中国生态地理区域系统的分类结果和森林火灾特点,把中国大陆植被区划分为寒温带湿润地区落叶针叶林区(R1)、中温带湿润地区森林区(R2)、中温带干旱地区荒漠针叶林区(R3)、中温带半干旱地区草原区(R4)、暖温带湿润/半湿润地区落叶阔叶林及人工植被区(R5)、中温带半干旱/干旱地区草原区(R6)、中北亚热带湿润地区阔叶林及人工植被区(R7)和热带南亚热带湿润地区阔叶林及人工植被区(R8)。根据2005-2012年卫星监测地面热点数据和林火统计数据,分析各生态地理区的林火空间与时间分布特征。[结果] 野火主要分布在东部,其中分布在R8区域的野火占84.4%,分别在R1,R2,R3,R4,R5,R6和R7区域的野火分别占0.5%,3.8%,0.1%,2.7%,2.7%,0.1%和5.8%。根据林火发生时间分布确定各生态地理区的火险期,北方地区火灾主要发生在春秋季,而南方森林火灾主要发生在冬季和春季; 各生态地理区的火险期分别为R1的3-10月、R2的4-5月和7-10月、R3的3-5月和8-10月、R4的3-6月和9-10月、R5的11-翌年5月、R6的12-翌年5月、R7的12-翌年5月和R8的11-翌年5月。虽然热带南亚热带湿润地区的火灾比较多,但比较容易控制,而寒温带湿润地区落叶针叶林区的火灾平均燃烧时间长。2005-2012年各生态地理区的林火发生次数和林火面积都表现出显著的波动性。 人为干扰对林火动态的影响很大,特别在人口密度分布高的南方区域。热带南亚热带湿润地区阔叶林及人工植被区林火发生频度最高,年均发生森林火灾6 489次,火循环周期为4 547年;而寒温带湿润地区落叶针叶林区的火循环周期最短,林火发生频度为0.04次·(104 hm2)-1,火循环周期为1 007年。中温带湿润地区森林区、中温带半干旱地区草原区的林火动态变化趋势与寒温带湿润地区落叶针叶林区相似。暖温带湿润/半湿润地区落叶阔叶林及人工植被区和中北亚热带湿润地区阔叶林及人工植被区火烧频度为0.28和0.25次·(104 hm2)-1。[结论] 中国的林火主要分布在东部区域。北方地区火灾主要发生在春季和秋季,南方地区火灾主要发生在冬季和春季。热带南亚热带湿润地区阔叶林、人工植被区林火发生频度最高,寒温带湿润地区落叶针叶林的火循环周期最短。建议根据林火动态变化和森林经营目的进行可燃物管理,维持林火动态在一个合理水平,实现森林资源的可持续利用。
研究青藏高原胡兀鹫的繁殖成功率、种群现状、种群变化趋势和致危因素,为制定和实施合理有效的保护措施提供参考。[方法] 主要调查时间为2010-2013年以及1991-1993年。调查区域包括西藏的昌都、林芝、那曲和拉萨地区,四川的甘孜和阿坝自治州,青海的海北、海西、果洛和玉树自治州以及甘肃的甘南自治州。在这些区域中的7个胡兀鹫繁殖地,对某些繁殖巢进行日活动行为观察,以确定其繁殖参数。繁殖成功率依据2010年冬季至2013年秋季观察的繁殖巢中离巢出飞的幼鸟数量确定。由于缺乏对大范围面积(超过1万km2)内准确繁殖对数目的调查数据,仅能以繁殖对之间的繁殖巢间距来换算其领域面积。种群结构大多情况下采用路线统计法(截线法)调查记录,少数情况下在动物尸体附近进行观察。将胡兀鹫划归为3~4个年龄组: 幼体(<3年龄),未成熟体(3~4年龄),亚成体(4~6年龄)和成体(>6年龄)。针对胡兀鹫种群结构的观察记录工作分别在1992年的4月-1993年2月下旬(合计48天)和2010年12月初-2012年10月下旬(合计103天)进行。繁殖种群数量评估,参照文献报道的高山兀鹫种群数量,以同期(2010年冬季至2012年底)调查的胡兀鹫繁殖巢数量与高山兀鹫繁殖巢的数量进行对比,其比值乘以高山兀鹫种群数量,以此估算胡兀鹫的繁殖对数量。[结果] 胡兀鹫产卵期为12月上旬-1月末(12月7日-1月28日,n=4),孵化期为55~61天(n=3),窝卵数平均为1.86枚(n=14),测量3枚卵的平均长和宽为84.4(83.1~88.3)mm和68.03(67.0~70.0)mm。繁殖成功率为81.82%(2010年-2012年,n=22)。巢址分布海拔为2 600~4 575 m。在具有代表性的繁殖地内,繁殖对之间距离平均为35.84 km(25.10~47.3 km),领域平均面积为1 284.51 km2(630.01~2 237.29 km2)。20年来(1990年以来)种群结构变动为: 胡兀鹫幼体数量比例从30.17%(n=116)降低到16.67%(n=96)。估算青藏高原250万km2面积的胡兀鹫种群数量不超过1 410个繁殖对。[结论] 初步确定胡兀鹫的致危因素超过10个。人类社会的现代化进程、各种基础工程设施的建立,尤其是边远荒僻区域居民生活方式的改变是影响胡兀鹫繁殖成功率和种群稳定性的重要因素。
[目的] 提出一种基于数学形态学的木材单板节子识别改进算法,对木材单板表面节子进行快速识别和面积判断,旨在转化生产中由计算机智能控制自动分等代替人力分拣,提高木材单板分等效率。[方法] 选取带有节子的木材单板为研究对象,以图像识别初步结果为基础,首先采集木材单板图像并进行灰度变换; 然后根据灰度图像中节子和背景占据的不同灰度级范围,运用最大熵原理选择灰度阈值对图像进行分割,使节子从背景中初步分离出来; 接着通过形态学运算去除各初选节子外部的干扰特征量,使节子外轮廓得以较准确显现; 最后增加检出特征的外形轮廓判定,以防止板面可能存在的裂缝、污痕等其他特征量因颜色较深从背景中分离出来,被误检识别为节子。[结果] 图像分割处理后节子周围存在的一些干扰特征量,通过形态学膨胀处理可切断干扰特征量和节子之间的联系,膨胀后继续进行腐蚀操作可保持节子真实大小,比较形态学开闭运算2种处理方法,形态学闭运算处理后节子更容易被识别出; 检出的特征轮廓在进行椭圆拟合后辅以符合节子外形的条件限制可以提高识别精度,防止非节子被检出,其中通过计算特征轮廓点和拟合椭圆的匹配度大小可以初选是否符合节子特征,节子外形的条件限制主要用于过滤一些虽能拟合为椭圆但为长形物体比如裂隙等的影响。[结论] 通过本项研究,可直观获取单板表面的节子数量和节子相对大小,其实际生产中使用硬件对接后,根据图像采集设备与待采集对象的相对位置、采集图像的分辨率等情况,结合系统判定结果可得出节子的真实大小,实现木材单板的自动分等。
[目的] 研究五味子木脂素在不同纯化程度下的抗氧化性能,为开发富集木脂素的五味子功能食品提供理论依据。[方法] 采用微波-超声波联用法提取五味子木脂素,得木脂素粗提液; 首先用AB-8大孔吸附树脂对粗提液初步纯化,用pH10、体积分数100%的乙醇进行洗脱; 采用高效液相色谱进行定性分析,检测方法为: Venusil XBP C18 柱(150 mm×4.6 mm,5 μm),流动相为甲醇(B)-水(A),梯度洗脱条件: 0~7 min (67%B)、7~13 min(67%~75%B)、13~22 min (75%~80%B)、22~30 min(80%~67%B),检测波长220 nm,流速0.8 mL·min-1,进样量10 μL,柱温为室温; 面积归一法计算木脂素纯度,粗提液中木脂素纯度为29.33%,大孔树脂初步纯化后的木脂素纯度为58.95%; 再采用制备液相色谱进一步纯化粗提液,检测方法为: Adsorbosphere XL C18柱 (250 mm×22 mm,5 μm),流动相为甲醇(A)-水(B),梯度洗脱条件: 0~10 min (75%A)、10~15 min(75%~78%A)、15~38 min (75%~80%A),检测波长220 nm,流速10 mL·min-1,进样量3 mL,柱温为室温; 经制备液相纯化后,得到4个木脂素单体,五味子醇甲纯度为95.40%,五味子酯甲纯度为98.85%,五味子甲素纯度为94.76%,五味子乙素纯度为96.44%; 比较不同纯度组分木脂素的还原能力,对·O2-、·OH、H2O2、DPPH自由基、ABTS自由基的清除能力,评价纯化作用对五味子木脂素抗氧化能力的影响。[结果] 在0.1~0.5 mg·mL-1范围内,不同纯度组分的五味子木脂素均表现出一定的抗氧化能力,但均低于抗坏血酸; 纯化后的木脂素抗氧化能力均低于未纯化的木脂素粗提液,制备液相得到的单体中,五味子乙素的抗氧化能力较强。[结论] 五味子木脂素粗提液中含有多糖等成分,五味子多糖具有抗氧化能力; 木脂素、多糖等成分协同作用,抗氧化能力强; 经大孔树脂初步纯化后,除去了多糖等大分子物质,单独的木脂素抗氧化能力相对变弱。 此结果说明,随着纯化程度增大,物质组分单一程度高,物质的生物活性不一定随之增强; 制备液相得到的单体中,五味子乙素的抗氧化能力较强,原因可能与其联苯环、辛烯环上的取代基有关。
[目的] 游客市场细分可以帮助旅游企业有效区分游客群体,了解主要游客的消费特征,进而为市场定位和市场营销提供有价值的参考信息。本研究尝试对福建省最负盛名的福州国家森林公园的游客进行市场细分,研究结论可以为当地森林旅游管理者改善公园的经营管理和制定合适的营销策略提供科学参考。[方法] 在福州国家森林公园对431位游客进行问卷调查,并利用SPSS软件对调查结果进行量化分析,涉及的方法包括描述性统计、信度和效度检验、探索性因子分析、聚类分析、单因素方差分析、判别分析、交叉列联表卡方检验等。[结果] 描述性统计分析显示,福州国家森林公园的游客以中低收入的中青年游客群体为主,省内游客占多数,省外游客亦占有一定比例。探索性因子分析表明,福州国家森林公园游客的游憩动机可以归纳为6个构面,根据各公因子所包含问项的共同特征对公因子进行命名,各构面的相对重要性排序为: 回归和学习自然 >逃避现实 >康乐与求知 >探新求奇 >兴趣爱好 >享受乐趣。在探索性因子分析的基础上,利用K-均值聚类方法根据被调查对象在6个公因子构面的因子得分进行聚类分析,发现福州国家森林公园的游客可以划分为3个细分市场,判别分析验证了上述聚类分析结果的正确性。三大游客群体分别命名为"多目的寻求型游客群体"、"自我提升型游客群体"和"满足兴趣爱好型游客群体"市场,其所占比例分别为35.50%,35.03%和29.47%。对调查对象人口统计学特征的交叉列联表卡方检验揭示,三大游客群体在职业和个人收入方面存在显著差异,但在客源地、性别、年龄和受教育程度4个方面不存在显著差异。[结论] 研究结果显示,福州国家森林公园的游客可以细分为3个群体,其中自我提升型游客群体以无固定职业和低收入者所占比例较大,在康乐与求知方面的动机比其他2类游客强烈; 多目的寻求型游客群体以职业者和中、高收入者所占比例较大,在回归和学习自然、逃避现实、探新求奇、享受乐趣4个方面的动机都比其他2类游客强烈; 满足兴趣爱好型游客群体在职业和个人收入方面处于居中状况,职业者略多于无固定职业者,中等收入者略多于低收入和高收入者,在兴趣爱好方面的动机诉求比其他2类游客强烈。针对所发现的三大游客群体及其游憩动机差异,为当地公园的经营与管理提出若干具体建议,如开发多样化休闲游憩项目、改善公园游憩设施和引进新物种、保护和美化公园环境等。
[目的] 在经济、生态和社会三大效益最大化的多重目标下,测算并分析中国林业全要素生产率及其分量,深化对林业生产效率的理解和认识,为判断林业经济发展方式和制定加快转变林业经济发展方式的相关政策提供科学依据和理论支撑。[方法] 以森林面积、林业系统年末从业人员数量和营林固定资产投资为投入指标,以林业第一产业产值、森林蓄积量和木材产量为产出指标,基于2004-2012年省际面板数据,借鉴Färe等(1992; 1994)的思路,运用DEA-Malmquist指数法测算(使用DEAP2.1软件运算)并分析中国及四大地区(东部地区、中部地区、西部地区及东北地区)林业全要素生产率(Malmquist生产率指数)及其分量--技术进步变动指数和技术效率变动指数(进一步分解为纯技术效率变动指数和规模效率变动指数); 其中,各指数减去1,就是各相应指标的增长率,且所有均值均为几何均值。[结果] 2004-2012年,中国林业全要素生产率、技术进步、技术效率、纯技术效率和规模效率年均增长率分别为15.6%,14.1%,1.3%,1.6%和-0.2%; 四大地区依林业全要素生产率年均增长率从高到低依次为东部地区(21.8%)、中部地区(18.4%)、西部地区(10.7%)和东北地区(10.1%); 依技术进步年均增长率从高到低依次为东部地区(21.2%)、中部地区(17.8%)、东北地区(9.0%)和西部地区(7.9%); 依技术效率年均增长率从高到低依次为西部地区(2.5%)、东北地区(0.9%)、中部地区(0.6%)和东部地区(0.4%); 依纯技术效率年均增长率从高到低依次为西部地区(2.7%)、中部地区(1.3%)、东北地区(1.2%)和东部地区(0.5%); 依规模效率年均增长率从高到低依次为东部地区(0%)、西部地区(-0.2%)、东北地区(-0.2%)和中部地区(-0.7%)。[结论] 从2004-2012年各指数的变化情况来看,中国林业全要素生产率总体处于增长状态,其增长的主要动力来源于技术进步,而技术效率因受限于规模效率未能同步增长,对林业全要素生产率增长所产生的贡献较为有限; 虽然四大地区林业全要素生产率均实现增长,但各区域增长速度存在明显差异,增长源泉也不尽相同。因此,为了推动林业全要素生产率增长,加快林业经济发展方式转变,既要促进林业技术进步,又要提高林业技术效率,还要依据区域特征实行因地制宜的林业发展政策。
[目的] 研究中央林业投资与林业经济增长之间的互动关系,建立中央林业投资效率评价方法体系,明确中央林业投资在林业经济增长中的地位及作用,为衡量中央林业投资利用效率提供实证依据,在促进财政资源优化配置、提高资金使用绩效的同时,推动林业经济增长。[方法] 基于1987-2013年数据,采用Stata13.0软件对数据进行处理,利用科布-道格拉斯生产函数分析中央林业投资、林业劳动力投入水平对林业经济增长的贡献率;利用VAR模型测算中央林业投资的滞后期,使用协整关系检验,得出林业经济增长和中央林业投资存在长期协整关系;结合格兰杰因果检验,判断中央林业投资和林业经济增长之间短期的因果关系;根据误差修正模型分别论证当中央林业投资和林业经济增长偏离均衡水平时,在短期内恢复长期均衡的可能性,利用脉冲响应函数,更直观地判断二者变动在长期内对自身和相互之间的影响。[结果] 1) 中央林业投资对林业经济增长具有正向推动作用,其贡献率为1.517%。2) 中央林业投资存在1~2年的滞后期,此后开始发挥作用。长期内林业产值对中央林业投资增长具有收入效应,1%的林业经济增长可带动0.991%的中央林业投资。林业产值无法在短期内促进中央林业投资额迅速增长,但中央林业投资在短期会拉动林业产值的增加。3) 中央林业投资与林业产值存在长期均衡关系,且当中央林业投资偏离均衡水平时,在短期内恢复长期均衡的速度快于林业产值。林业产值具有累加效应,中央林业投资对自身存在积累和拉动效应,林业产值对中央林业投资会产生收入效应,中央林业投资对林业产值存在乘数扩大效应。[结论] 结合中央林业投资与林业经济增长存在的作用与反作用关系,提出加大中央林业投资力度、坚持持续合理投入、做出长远政策规划、防止年际间大幅度波动及临时性政策变动、完善中央林业投资体制,推进投资主体多元化的政策建议。
[目的] 天牛是林业重要的蛀干害虫,其中有些种类如松墨天牛、光肩星天牛等是重要的检疫性害虫,给我国林业生产和生态环境带来巨大危害。昆虫利用视觉、嗅觉、味觉、听觉信号去定位和识别寄主及配偶,在过去的几十年中,大量的工作主要集中在嗅觉及其化学生态学上; 而视觉作为重要的感觉系统之一,对昆虫寄主和配偶定位及识别等多种行为活动起着至关重要的作用,然而对视觉调节天牛成虫行为的研究却相对较少,尤其是对天牛视觉系统研究的综述还未见报道。[方法] 利用Web of Science,Google Scholar,CNKI等数据库,查询天牛科视觉的相关文献。对天牛成虫视觉器官(复眼)的组织解剖学结构特征、视觉对天牛成虫行为的调节作用以及灯诱在林业害虫综合治理中的应用方面研究进行综述。[结果] 天牛成虫的复眼围绕在触角的基部,被触角分为上下2部,呈肾形,无晶眼或伪晶眼类型,每个小眼含有8个视网膜细胞,其中2个中心细胞被6个周缘细胞包围; 日行性和夜行性天牛种类复眼解剖结构学上的主要区别在于小眼密度、感杆束占据视网膜细胞的面积比率等。虫体和寄主植物颜色、形状及大小是主要的视觉信号来源,不仅可以影响某些天牛种类的交配成功率,而且可以影响对寄主植物的定位及非寄主植物的区分。灯光诱杀是害虫综合治理(IPM)中重要的手段之一,具有延缓害虫抗药性、降低防治成本和对环境影响小等优点; 诱捕光源的光谱和光强以及诱捕器的形状及颜色对害虫的诱集效果均有显著影响,目前对天牛的诱集光源(主要是黑光灯和高压汞灯一类紫外光)研究较多,而对光谱、光强以及诱捕器外形对天牛诱捕效率的影响研究较少; 同样,灯光诱杀也可以用于出入境检验检疫局对检疫性的天牛害虫进行检测。[结论] 视觉系统不仅在昆虫的觅食和求偶行为中起着重要的作用,而且对产卵位置识别、躲避天敌等行为均有重要的意义, 但是,天牛科成虫的视觉系统及视觉生态学相关的研究却很缺乏; 将来可以从寄主植物和配偶的颜色、形状、大小等特征对天牛行为活动的影响,日行和夜行性天牛复眼的解剖学特征及区别等对天牛视觉生理生态学相关内容进行深入研究,为研制优异的、环境友好型的诱捕和测报装置提供理论基础,同时也为合理调控天牛及其天敌昆虫的种群结构提供理论基础。
[目的] 通量塔观测的CO2通量数据具有较高的缺失比率,给通量塔数据的应用带来困难,因此,需要建立合理的插补方法对缺失数据进行插补,获取完整和可靠的CO2通量数据。本研究分析了不同参数估计窗口大小条件下基于夜间数据(NB)和基于白天数据(DB)的插补方法对CO2通量估算的影响,从而为选择最优的插补方法提供参考依据。[方法] 以2011年毛竹林生态系统碳通量塔观测的净生态系统交换量、温度以及光合有效辐射为基础数据,给定不同的参数估计窗口大小,采用NB和DB插补方法对CO2通量缺失数据进行插补,以实测数据评价参数估计窗口大小对CO2通量估算的影响。[结果] 参数估计窗口影响插补的波动程度随窗口增大而降低,窗口过大时结果不能体现局部变化,过小时结果出现异常,最优值与观测数据缺失量密切相关; 在本研究案例情况下,对于NB方法,生态系统总呼吸速率Re插补的最优移动窗口和参数估计窗口分别为15天和90天,总初级生产力GPP插补的最优移动窗口和参数估计窗口分别为2天和4天; 而对于DB方法,最优移动窗口和参数估计窗口分别为2天和60天; NB方法估算的年尺度GPP和Re分别高出DB方法的13.8%和26.8%,净生态系统交换量低于DB方法的32.2%; NB和DB方法得到的白天净生态系统交换量非常接近,但两者的Re分量具有较大差异。[结论] 缺失数据比率对参数估计窗口大小的选择具有重要影响。通量塔缺失数据插补时,综合考虑数据缺失比率和下垫面的碳通量季节变化特征,选择合适的插补方法及其参数估计窗口对提高CO2通量估算准确性具有帮助。
[目的] 分析5个园林常绿绿化树种的夏季光合蒸腾日变化特征及其与环境因子的关系,以进一步研究城市园林植物的生理生态学特性,探讨其对城市环境的适应性及配置合理性,同时评价其生态功能,为城市园林绿化树种的选择和养护提供科学理论依据,以进一步改善城市热岛效应。[方法] 本研究在2013年7月21-23日夏季典型晴朗天气,以上海地区5个常用的常绿绿化树种石楠、广玉兰、蚊母、香樟、桂花为研究对象,采用LI-6400XT光合作用仪测定各个树种的光合蒸腾生理生态指标和主要环境因子,并分析其相关性。[结果] 5个常绿树种夏季Pn(净光合速率)日变化均为双峰型,具有明显的"光合午休"现象,分析主要为非气孔限制所致。 石楠、桂花、广玉兰和蚊母的Tr(净蒸腾速率)日变化均呈双峰曲线,香樟呈单峰曲线;石楠Pn和Tr日均值显著大于其他4个树种,蚊母最小。石楠和蚊母WUE(水分利用效率)日均值较高。根据蒸腾光合特性的影响因子相关性分析,Pn与Gs(气孔导度)、Ci(胞间CO2浓度)、Tl(叶片温度)、PAR(光合有效辐射)和Ta(空气温度)呈显著正相关性,与RH(相对湿度)呈显著负相关性;Tr与Gs,Ci,PAR,RH,VPD(水汽压亏缺)和WUE呈显著正相关性。[结论] 广玉兰和蚊母蒸腾速率较小,日均光合速率较低;蚊母水分利用效率较高,广玉兰较低,建议养护中适当采取遮光措施减弱光抑制;香樟蒸腾速率较大,水分利用效率较低,建议养护中加强遮荫、灌溉以降低其蒸腾失水。在夏季,石楠、香樟和桂花抗强光、高温能力优于蚊母和广玉兰;石楠、蚊母能更有效利用土壤水分,适应较干燥的环境气候。
[目的] 分析秦岭南坡栓皮栎实生苗在阴、阳坡生境中的构型,对比不同生境中其构型的差异,探讨构型与生境之间的关系,为森林结构及其经营措施的优化提供依据。[方法] 通过样方调查,研究秦岭南坡的阴坡和阳坡2种生境中1~10年生栓皮栎幼苗的植株生长、枝系特征、叶片特征和生物量分配等构型特征。[结果] 各个年龄实生苗的基径、树高均是阳坡 >阴坡,冠幅则相反,在9年生之前均是阴坡>阳坡; 基径在2个生境间没有显著差异,树高在7~10年间出现显著差异,冠幅在3年和8年时差异显著。阳坡和阴坡生境光照条件存在差异,这使栓皮栎实生苗形成不同的适应策略,不同坡向栓皮栎实生苗1级枝和3级枝出现的年龄阶段不同,阴坡(分别出现在4年生、6年生时)早于阳坡(分别出现在5年生、8年生时); 总体分枝率与逐步分枝率(R1:2)表现为阳坡>阴坡; 1级枝分枝角和1级枝长度则表现为阴坡>阳坡。各个年龄栓皮栎幼苗的叶长、叶宽、单叶面积、叶面积指数均表现为阴坡>阳坡; 2个生境中,叶长宽比固定变化在2.00~2.61,这可能是因为叶长宽比由遗传性状所控制,不容易随环境的不同而产生变异。2个生境中,栓皮栎实生苗的叶、干、侧枝的生物量均呈指数形式增长,1~5年苗生物量增长缓慢,6年后增长加快,且在6年后2个生境间的差异显著(P<0.05); 根茎比在1~7年生时有显著差异(P<0.05),在8年生之前其生物量格局是把较多的干物质分配到根系,确保幼苗的存活; 各器官生物量比率高峰值出现的年龄也不同,叶生物量比率最高值阴、阳坡分别出现在第4年、第3年,侧枝生物量比率最高值阴、阳坡分别出现在第8年、第9年; 2个生境中,干、叶生物量比率在1~4年时有显著差异,而随着年龄增大,差异明显变小,但在8年生后,又有显著差异。[结论] 阳坡生境较阴坡更有利于栓皮栎实生苗的生长发育,但阴坡生境内栓皮栎实生苗通过强烈分枝和增加叶面积来获取更多光辐射,可见为充分利用不同生境内的光资源,栓皮栎实生苗通过构型变化形成不同的适应策略。
[目的] 基质组成与外源激素应用是影响扦插生根的重要因子。云锦杜鹃扦插生根困难,本研究旨在探讨不同基质、IBA浓度及其交互效应对该物种扦插生根的影响,筛选出最佳扦插基质与IBA浓度组合,为引种驯化与产业化开发提供理论依据。[方法] 以云锦杜鹃当年生带芽苞的木质化顶枝为材料,采用纯河沙、泥炭+珍珠岩(4:1,体积比)、珍珠岩+森林土(4:1)、蛭石+森林土(4:1)、河沙+森林土(1:1)、纯森林土6种扦插基质与100, 200,400,800 mg·L-1 4个IBA浓度的两因素完全随机区组设计,研究不同基质与IBA浓度处理组合对云锦杜鹃插穗愈伤组织诱导率、腐烂率、生根率、老叶留存率及总根数、不定根数、最长不定根长、根幅等生根指标的影响,并运用隶属函数法对各处理组合的生根效果进行综合评价。[结果] 扦插基质、IBA浓度对所有测试指标均有极显著的(P < 0.01)影响,且基质的影响大于IBA浓度; 两者交互效应仅对总根数、不定根数、最长不定根长及根幅4个根系发育指标有极显著的影响。6种基质中,纯河沙除最长不定根长、根幅表现较差外,其他指标表现极佳; 泥炭+珍珠岩(4:1)在愈伤率、最长不定根长及根幅上表现最佳,其他指标仅次于纯河沙; 其他4种基质的生根效果随着森林土配比增加而下降,纯森林土在所有指标上表现最差。4个IBA浓度上,愈伤率、腐烂率以100 mg·L-1处理最佳,随着IBA浓度升高愈伤率显著降低、腐烂率升高; 生根率、老叶率以200 mg·L-1处理最佳,随着IBA浓度进一步升高而逐渐降低; 总根数、不定根数、 最长不定根长及根幅在100, 200,400 mg·L-1浓度间无显著差异,但均显著优于800 mg·L-1处理。隶属函数评价表明,24个处理组合中纯河沙与200 mg·L-1 IBA组合为云锦杜鹃扦插生根的最佳组合,其腐烂率、生根率、老叶率、总根数及不定根数在所有组合中表现最佳; 泥炭+珍珠岩(4:1)与100 mg·L-1 IBA组合愈伤率最高(100%),其他指标也表现良好,综合生根效果其次; 纯森林土与800 mg·L-1 IBA组合生根效果最差。[结论] 云锦杜鹃扦插生根受基质、IBA浓度及其交互效应的显著影响,纯河沙、泥炭+珍珠岩(4:1)生根效果优于其他4种基质,为其扦插生根的首选基质,纯森林土不适合扦插育苗; 200,100 mg·L-1 IBA处理有利于插穗愈伤组织诱导和不定根形成,而800 mg·L-1 处理引发插穗腐烂,不利于生根和根系发育; 不同基质扦插生根的最适IBA浓度存在差异,纯河沙与200 mg·L-1 IBA及泥炭+珍珠岩(4:1)与100 mg·L-1 IBA 2个处理组合被推荐用于云锦杜鹃产业化育苗。
（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
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