对秦岭林区天然油松、锐齿栎林细根周转过程的能量变化规律进行了系统研究,结果表明:细根在分解过程中,能量的损失符合指数衰减规律,锐齿栎的分解系数为0.0031,年周转率为0.35次·a^-1;油松分解系数为0.0024,年周转率为0.48次·a^-1;油松林活细根年均储存能量为119.43×10⁶kJ·hm^-2,年死亡损失能量为21.84×10⁶kJ·hm^-2a^-1,相当于地上部分年凋落物损失能量的31.7%;锐齿栎林活细根年均储存能量为172.70×10⁶kJ·hm^-2,死亡损失能量58.31×10⁶kJ·hm^-2a^-1,相当于地上部分年凋落物损失能量的62.8%。

用样方调查方法对合肥市区23km² 范围的树木进行调查,并采用遥感技术分析合肥土地利用及树木分布的格局。研究区拥有35×10⁴ 株树木,树木总生物量为31741t;同时对树木的种类组成、径阶分布、健康状况、叶面积指数等反映城市森林结构特征的各类指标进行分析。结果表明,10种数量最多的树木占总数的80% ;近50%的树木是小树(胸径<10cm) ;而84%的树木健康状况为中等以上。按照生物量及树干断面积计算,这些树木相当于497hm² 的森林,约占研究区土地面积的21%～22% ,理论上每年可从大气吸收CO₂12483t。

通过定位观测取得的数据,对速生阶段第2代杉木人工林生物量和生产力进行研究,并在时间和空间上与第1代杉木林进行比较。结果表明:第1、2代杉木林单株和林分生物量分别为37.54、34.74kg和85.6、71.45t·hm^-2,第2代比第1代下降了8.52%和16.53%。第1代杉木林生态系统的生物量为87.93t·hm^-2,第2代为76.02t·hm^-2,比第1代低13.54% ,乔木层所占比例也比第1代小,而灌木、草本和死地被层的生物量约是第1代的2倍。第1代杉木树干有较大的生物量积累优势,对地下养分空间的竞争力强,而第2代对地上养分空间的竞争力强。各生长级林木生物量分布呈反J形,表明杉木林处于速生阶段时林木竞争才开始,分化不明显。第1代杉木林的生产力是第2代的1.2倍,杉木连栽导致生产力下降。但第2代杉木叶的光合生产率比较高,说明第2代杉木林还有一定的生产潜力可挖掘。

根据宁夏固原地区近25a的历史资料,本文将土地利用类型分为:天然次生林(山杨、辽东栎、灌木)、次生林砍伐后形成的牧草地、农田及农田或牧草地形成的人工林(13a、18a、25a华北落叶松) ,并应用土壤有机质物理分组方法对这些类型0～110cm土层土壤物理组分中的有机碳(轻组有机碳与颗粒有机碳)含量、分配比例及非保护性有机碳分配比例进行了研究。结果表明:轻组有机碳分配比例,几种天然次生林比人工林、牧草地和农田都显著低,而人工林、牧草地与农田之间的差异却不显著;轻组有机碳含量,农田和牧草地比天然次生林分别低46%和14%以上,人工林比农田和牧草地分别高100%和27%以上;颗粒有机碳分配比例,天然次生林比人工林和农田低,牧草地与天然次生林的差异不显著;颗粒有机碳含量方面,农田和牧草地比天然次生林分别低38%和25%以上,而人工林比农田和牧草地分别高79%和47%以上;非保护性库中有机碳分配比例方面,天然次生林比人工林、农田低。从以上结果可以看出,天然林变成农田使土壤有机碳稳定性降低,而变成牧草地则影响较小。在农田中造林,对土壤有机碳的稳定性影响较小,而在牧草地中造林则使土壤有机碳稳定性降低。土地利用变化主要对0～50cm土层内的土壤物理组分有机碳产生影响,其含量及分配比例总体上随土层深度增加而降低,并在土壤剖面中分布表现为表层组(0～10cm)、主根系层组、次根系层组、根系底层组(90cm以下)几个土壤层次,各个土壤层组内差异较小,层间差异较大。

本文对太行山低山丘陵区苹果 小麦复合系统果树吸水根根系空间分布特征进行研究,以期为苹麦复合系统苹果根系吸水运移模型的建立及水分生态特征的分析提供基础资料。结果表明:垂直方向上,苹果吸水根根量主要集中0～80cm土层内,约占总量94.33% ,且0～40cm所占比例较大,达63.76% ,80cm土层以下仅约为总量的5.67%左右;在水平方向上,分布在林带区和作物区内各占39.71%和60.29%,其中作物区内的根量主要集中在40～120cm带距范围内,约占作物区内的74.7% ;吸水根根长密度(RD:cm·cm^-3)与距果树带距离(X:cm)、土壤深度(Z:cm)的关系方程式可表达为:RD=- 6.617×10^-9Z⁴+1.8149×10^-6Z³-1.7526×10^-4Z²+4.9418×10^-3Z-5.83×10^-7X²+ -2.16×10^-5X+1.1299ZX+0.06359,复相关系数r=0.8647。

本文对喜树光合速率(Pn)日变化规律进行了研究,结果表明在晴天条件下,喜树Pn日变化为双峰曲线,具有典型的“午休”特征。阴天时则为单峰型。影响喜树叶片Pn日变化的主要生态因子是光通量密度和相对湿度。造成光合作用“午休”的内在原因不是气孔导度下降,减少了CO₂ 的供应量,而是非气孔因素。

酚甙类物质是杨柳科植物体内最重要的防御性物质。本文以美洲黑杨回交群体为研究对象,研究了整个群体生长量和叶部酚甙类物质的变异情况。结果表明,叶部几种酚甙类物质水杨甙、柳皮甙和美洲黑杨甙等的含量,以及高生长和地径均遵循正态变化,表现为较为典型的数量性状。总酚甙含量与高生长呈负相关,相关系数为-0.304。颤杨甙首次从美洲黑杨中测到。植物防御系统可能会以消耗一定的生长为代价;可以从群体内选出生长快且酚甙含量高的无性系。机械伤害对树皮酚甙类物质有明显的诱导作用,特别是柳皮甙在48h内升高78.9%。在致伤条件下酚甙类物质增多是杨树对动物、昆虫及病菌防御的主要机制。

尾叶桉MLA无性系(简称MLA)是扦插难生根无性系,尾叶桉U₆ 无性系(简称U₆)和刚果12号桉W5无性系(简称W5)是相对易生根无性系。分别用吲哚乙酸(IAA)、吲哚丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)处理MLA、U₆ 和W₅插条后,各无性系插条体内的过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性呈现规律性的升高。在生根过程的不同时期,各酶的活性差异极显著,表明桉树插条的不定根发生和发展与POD、PPO、IAAO活性有密切联系。而IAA、IBA、NAA对不同无性系和不同的氧化酶活性的促进效果也有显著差异。讨论了生长素促进桉树插条氧化酶活性和不定根发生与发展的机理。

对4块试验地107个杉木无性系在造林后第2～6a、8～9a、13～15a时进行每木调查,计算各试验地遗传方差占总方差的百分比、试验地各无性系遗传力的平均值及遗传变异系数,分析其树高和胸径的年-年表型相关、遗传相关;不同林龄树高和胸径与1999年单株材积的相关。通过分析计算得出:杉木优良无性系选择是可以在早期进行的(但不宜在造林后2～3a时进行) ,其初选年龄应是造林后5～6a ,精选年龄在8～9a。如果选择年龄过早,普遍存在着错选和漏选的问题。在8～9a时入选的无性系其增益较高:树高、胸径、材积实际增益分别是17.87%、23.46%、64.50% ,遗传增益分别是15.19%、20.41%、55.47%.

利用RAPD标记对马褂木全分布区15个种群的遗传多样性进行了分析。研究发现,马褂木具有丰富的遗传多样性,但东部种群因现有种群小,其遗传多样性明显地低于西部种群。种群遗传学研究揭示,由于小种群效应,以及缺乏有效的基因流和特有的致濒机制,马褂木种群间的遗传分化巨大,30%以上的遗传变异存在于种群间。但在不同的地理区域,种群间的遗传分化程度不同。在西部分布区,地域上相距不远的种群其遗传距离较小,而在东部即使两个相邻的种群,其遗传距离也非常大。使用Nei’s遗传距离进行算术平均数的非加权成组配对法分析(UPGMA) ,其聚类结果可以很好地将马褂木划分为西部和东部两个种源区,而西部种源又可再划分为西南亚区和华中亚区。

在叶培忠先生的鹅掌楸属种间杂交育种研究基础上按遗传设计与环境设计开展了扩大北美鹅掌楸遗传基础条件下的正反交以及前人从未做过的回交和F1 间杂交,并进行了杂种马褂木杂种优势的遗传分析。结果表明:(1)正反交F₁、BC₁ 和F₂ 4种交配系统杂种的1a生幼苗普遍存在显著正向生长杂种优势;幼苗生长性状在家系间存在极显著差异而在家系内具有很大变异性;回交家系表现特别优良,因而家系选择、单株选择以及BC1 和F₂ 利用潜力很大。(2)初步提出“光合优势假说”(Photosynthetic superiority hypothesis)作为杂种马褂木和其它杂种树木杂种优势机理的理论解释。(3)简单估算了一些重要遗传参数。

对有代表性的7个产区,每产区4个家系及分布区南北两端2个产区各1家系内10个单株2a生幼苗叶片中3种黄酮类化合物和白果内酯及银杏内酯的含量进行了测定,结果表明:产区间、产区内家系间和家系内单株间均有广泛的遗传差异。黄酮类的含量与各内酯含量呈负相关,但达不到统计学显著水平。2a生幼苗叶中的内酯含量与16a生树的无明显差异。

在盆栽实验条件下通过生物接种技术,对豆科固氮树木刺槐进行联合共生体的人工构建,定量研究了VA菌根真菌、外生菌根真菌、根瘤菌不同组合情况下对刺槐生长的促进作用并对3者之间的相互关系进行了探讨。研究表明外生菌根菌与内生菌根菌两者之间的混接具有增效作用;菌根菌与根瘤菌之间存在着协同增效作用。促进植株生长的最佳接菌组合是根瘤菌)366) +VAR +毛边华锈伞(H.mesophaseum 870191)。

研究比较了松针褐斑病菌(Lecanosticta acicola)两个致病毒素LA-Ⅰ和LA-Ⅱ的热稳定性、寄主专化性和最低有效浓度以及它们间的相互关系。LA-Ⅰ和LA-Ⅱ均具热稳定性,经沸水水浴加热15min仍具活性。LA-Ⅰ和LA-Ⅱ不仅能伤害易感寄主植物湿地松、火炬松,对云南松、华山松、紫茎泽兰等也有伤害作用,说明LA-Ⅰ和LA-Ⅱ均为非寄主专化性毒素。LA-Ⅰ和LA-Ⅱ配成不同浓度溶液生测,显示LA-Ⅰ对湿地松幼苗的最低有效浓度为100μg·mL^-1 ,LA-Ⅱ的最低有效浓度为500μg·mL^-1,LA-Ⅰ活性较LA Ⅱ的活性高4～5倍。LA-Ⅰ和LA-Ⅱ混合液生测表明,2个活性物质对寄主植物的伤害作用没有明显的相互促进或相互抑制作用。

实验证明,国内供试松球壳孢菌(Sphaeropsis sapinea)的致病力明显高于美国的B型菌株,与A型相似,致病性较强。B型也能无伤侵入,只是发病率明显低于A型。伤口并不是病菌侵入的唯一途径,自新梢伸长至针叶发育完全期间,病菌可直接侵入树木当年嫩梢并使之枯萎;此后,随着梢部组织的不断成熟与老化,伤口对病菌侵入与危害的作用才得以显现出来,无伤接种时不发病或只产生部分枯叶。气孔也是病菌侵入的途径之一。病菌不但可侵入当年新稍,而且还可于枝梢的2a和3a生处有伤侵入,使之染病甚至死亡。油松(Pinus tabulaeformis)、赤松(P.densiflora)、彰武松(P.densiflora var.zhangwuensis)较樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)抗病,且彰武松主要表现为“耐病”。幼龄的樟子松较大龄的抗病。树势削弱的枝梢抗病性能降低,发病快而重。潜育期和繁殖期的长短与寄主、树势、组织的成熟程度和气温等有关。

红脂大小蠹又名强大小蠹(Dendroctonus valensLe Conte) ,为国内新纪录种,是油松(Pinus tabulaeformis Carr.)的毁灭性害虫,可导致几十年生的油松在较短期内死亡。越冬虫态以成虫和老熟幼虫为主,占77.5% ,2～3龄幼虫为辅,占21.7% ,少数以蛹越冬,占0.8%。其生活史以成虫越冬的1a 1代,以老熟幼虫越冬的需跨年度才能完成1个世代发育,以小幼虫越冬的需3a完成2代或2a完成1代。在种群密度较低时,危害生长衰弱的过火木、新伐倒木及新的伐桩,种群密度大时,能迅速入侵胸径≥10cm、树龄在20a生以上的健康木。在郁闭度较低的油松林分中,红脂大小蠹的危害明显高于郁闭度高的林分。

用保护酶活性测试盒测定了鞭角华扁叶蜂幼虫期及预蛹滞育期间机体内保护酶系统的活力。结果表明,幼虫体内SOD和CAT活力与虫龄呈正相关,POD活力与虫龄呈负相关。同幼虫期比较,滞育预蛹体内3种保护酶的活力均有较大幅度的下降,其中SOD和CAT活力的变化表现出与气温变化的相关性,而POD活力受气温的影响较大。雄性预蛹体内3种保护酶的活力显著高于雌性,但总的代谢趋势相一致。

用海绵水盘法饲养针叶小爪螨Oligonych usununguis (Jacobi) ,观察其在未受害板栗、麻栎、栓皮栎和槲树叶片及受害板栗、麻栎叶片上的生长发育状况,并测定了这些植物叶片中某些化学物质的含量。结果发现,危害槲树者,其发育历期最长,雌成螨寿命最短,平均单雌产卵量最少;危害板栗、麻栎、栓皮栎者生长发育状况无明显差异,但危害板栗者幼螨期明显缩短;叶片受该螨危害后,游离氨基酸的总量、全氮含量减少,可溶性总糖、粗脂肪、单宁的含量增加。与板栗、麻栎、栓皮栎相比,槲树叶片中游离氨基酸的总量、全氮含量、可溶性总糖的含量最低,单宁含量最高。

气体在木材中的渗透是通过木材内的孔隙通道进行,而木材内的孔隙结构非常复杂,在纵向、径向、弦向的连接特性均不相同。以往关于针叶树材气体渗透的模型或理论,只考虑针叶树材内气体渗透通道在1个或2个方向上的连接。本文根据针叶树材管胞流阻和管胞在纵向、径向、弦向的连接特性,建立了一个描述针叶树材纵向气体渗透性的三维流阻网络,并运用重正化变换求解出流阻网络的流阻,计算了针叶树材气体纵向渗透系数。所得马尾松木材气体纵向渗透系数计算值与其测量结果进行比较,两者十分吻合,表明本文关于针叶树材气体纵向渗透三维流阻网络理论的科学性。

在半连续实验装置上,运用非等温动态萃取技术,进行了木材亚 超临界乙醇(有或无水)萃取特性的研究,主要考察了压力和水对木材亚 超临界乙醇萃取过程的影响。研究结果表明,木材主要萃取过程可分为两个阶段,第1阶段温度范围为200℃～280℃,在250℃左右萃取物生成速率有极大值;第2阶段温度范围为280℃～380℃,在350℃左右萃取物生成速率有极大值,该阶段同时生成大量气体。提高压力或增加混合溶剂中水的摩尔分数均能使木材转化率和萃取物产率增加,气体产率降低。压力效应主要体现在250℃以后,而水效应主要体现在300℃以前。通过温度、压力和混合溶剂中水的摩尔分数等过程变量的调控,亚-超临界萃取技术可适合不同产业目的的木材资源转化途径。

研究了黄红壤立地上湿地松幼林施肥种类、施肥量及施肥配比对生长量、木材物理力学性质的影响,结果表明:(1)施用N肥对湿地松生长有显著的抑制作用,K肥处理材积明显下降,P肥和P肥与N、K配比施肥及N、P、K配比施肥显著地促进湿地松胸径、树高、材积的生长;(2)施肥处理对木材弦向干缩率、径向干缩率、纵向干缩率、体积干缩率、差异干缩5个气干干缩性状的影响没有达到差异显著的水平,但单施P肥、NP配比施肥使木材差异干缩、纵向干缩率明显减小,单施K肥、单施N肥使木材纵向干缩率增大;(3)单施P肥或P肥与N、K配比施肥及单施一定量的K肥能明显提高湿地松木材晚材率、基本密度、顺纹抗压强度、抗弯弹性模量,且P肥量与材性提高量成正比,而N肥处理显著降低了木材性质;(4)施肥处理对生长量与木材性质间相关性的影响因施肥种类而异,树高、胸径、材积因子与顺纹抗压强度、抗弯弹性模量、抗弯强度基本上呈正相关;晚材率、木材密度与顺纹抗压强度、抗弯弹性模量、抗弯强度呈正相关;(5 )林分内优势木木材物理力学性质明显优于中庸木,中庸木木材性质优于劣势木。

对不同密度杨木刨花板、落叶松刨花板及不同厚度杨木、落叶松在不同方向的吸水厚度膨胀率进行追踪测试,然后进行回归拟合,结果表明,刨花板和木材的吸水厚度膨胀率方程与理论推导结果能很好的吻合,方程的数学形式都为:TS(t)=a - be^-t/τ。由此得到刨花板的粘弹变形方程和胶接点破坏引起的变形方程的数学形式也与上式相同,对于机械吸附蠕变方程通过数学级数变换,也可得到相同的近似式。研究还表明用刨花板的吸水厚度膨胀率方程描述刨花板的尺寸稳定性,可得到该刨花板的最大吸水厚度膨胀率和衡量关于刨花板厚度膨胀速率的参数等信息,因此它更合理和实用。

作为一组固生生物,树木具备一种独特的生存能力来适应在漫长生长过程中发生的环境变化。正是因为这样的原因,树木的许多生物学特性,如分枝习性与树冠结构,代表了树木的生长“蓝图”或基因型与其生长环境及历史的互作关系。遗传因子通过突变,染色体重组、基因重复,易位与互换等过程形成树木发育成固定的结构。早期形态学家已认识到,树木存着大量的形态与发育方面的重复,利用这些重复的分化,许多热带树种可以被划分成少数几组形态。类似的工作已用在温带树木的结构分析上。但是,尽管发展这样的一个分类机制是很容易的,然而实际的应用却非常困难,这是因为在相同的树木类别内,甚至在相同树种内,存在着巨大的表型分化。不同的环境或发育过程会使具有相同基因型的树木产生不同的结构,由此可见其影响和遗传影响同样复杂环境对树木结构的影响称为表型可塑性。通过缓解自然选择的效应,表型可塑性对提高植物适应能力具有重要作用。如果表型可塑性存在遗传变异,那么,具有不同可塑性的群体会产生进化。表型可塑性亦可用于分析由环境引起的性状相关,例如环境能导致性状相关在方向与大小上的变化。基因型与环境互作的结果导致有机体的发育以外遗传的系统的改变,产生所谓的异时性生长(heterochrony) ,生长异常(heterotopy)及基因作用质和量的变化,这些均能导致新的表型的产生。研究表型多样性是如何通过对发育途径的修饰而产生的,是当代植物进化生物学家的一个重要挑战。很显然,不同树冠结构的发育与进化受各种遗传、环境及发育机制所控制。发育生物学家已描述了导致植物与树木不同于动物的2个特征:分生组织的存在和模生长元,1个模是1片叶子,1个与之相连结的树干或枝条部位。故1株树是模的群体,其生长模式与数目受遗传与资源所制约。Hardwick(1986)描述了模生长的优越性及5个关于发育、生长、衰老与死亡的基本法则。模生长的易变性提供了树木通过改变其结构与发育来适应不同环境的生理机制。但是,对遗传蓝图与环境的互作如何影响形态变化的研究取决于易于觉察的和相对简单的形态特征的选择。最先在热带树种中观察到的,2个主要分枝模式,后发枝(syllepticbranches)与先发枝(prolepticbranches) ,已被使用来研究许多温带树种(如杨属、苹果属、落叶松属和铁杉属)的树冠形态与结构。后发枝产生于一个连续分枝过程,其中腋芽不断经过冬季休眠即能发育成枝条。而先发枝产生于一个间断的分枝过程,腋芽经过休眠后才能发育成枝条。虽然这2种枝条会出现在同一株树上,但它们展现了非常不同的形态发生。对后发枝而言,芽一下子发育成枝条,与其亲本枝干同步生长,相反,先发枝是休眠之后从侧芽发育而来。先发枝形成许多芽鳞叶,并在其基部与主干连结处有一芽痕。当休眠芽张开时,那些已发育的叶开始伸展,其后当休眠芽继续扩展时,在这些叶片与较大的、生理上有区分的“正常”叶片之间形成一个过渡带。先发枝与后发枝均受很强的遗传控制,但后发枝的发生决定于环境因子,并与其它功能上有关的生理过程存在密切的联系。因此,研究后发枝表型可塑性的控制机制能对树冠结构的遗传与发育基础提供一般性的信息。为了揭示遗传及基因型与环境互作对分枝的控制,我们必须选择一个包括下列要素的研究材料:(1) 2个分枝形式同时存在,显示巨大的遗传变异;(2)已建立了种内或种间杂种的遗传谱系,并且基于这一谱系的分子连锁图已建立,材料已无性化被栽植在多个不同的环境中。杨属的2个树种,毛果杨(Populus trichocarpa)和美州黑杨(Populus deltoides)在后发枝与先发枝方面存在很大的差异,是很好的模式树种。虽然以上2个树种都有很强的先发枝,然而在同样的环境中毛果杨产生许多后发枝而美洲黑杨则产生很少的后发枝。在美国西北地区这2个树种的杂交工作已开展了2 0a ,提供了研究树冠结构分化的理想材料。我们认为,如果能从一个简单的模式树种着眼,那有关树木形态与功能的更复杂问题将能更好的理解与揭示。本文试图提供后发枝的环境与发育可塑性的试验例证,以及这种可塑性在环境变化中的适应性意义。首先描述建立树木结构及影响其功能的基本元素。其后,考察具有不同数目与长度的后发枝的表型性是如何产生的,最后讨论了后发枝可塑性的遗传与发育基础。