【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F_v/F_m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F_o和光化学荧光猝灭系数q_P先减后增的变化、暗适应下最大荧光F_m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F_m/F_o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(M_k)。【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,M_k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,M_k采用1/k加权,与M_g,M_v,M_p和M_c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(M_g,M_v,M_p,M_c和M_k)。【结果】 在"1+n"空间结构单元中,M_g和M_p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M_g 2种补植树种的混交度均为1,M_p 2种补植树种的混交度均为0.539; M_v与M_c 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 +…+ n_k",本文k取2,即空间结构单元为"1+n₁ +n₂",M_k能够区分2种补植方案杉木林与补植树种的混交度,使用M_g的计算方法(M_kg),M_kg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,M_kg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M_kv,M_kp,M_kc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M_k,其空间结构单元为"1+n₁+n₂+…+ n_k",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。