[目的] 树木非结构性碳水化合物(NSC)储量存在空间变异,但在树干NSC储量估算时却很少考虑这种变异性。本研究量化树种、组织和树干高度对树干NSC储量估算的影响,为构建温带森林碳循环模型提供数据和理论基础。[方法] 以黑龙江省帽儿山地区无孔材树种兴安落叶松、半环孔材树种胡桃楸和环孔材树种春榆为对象,每树种各选取优势木3株,在生长季后期伐倒后按1 m区分段截取圆盘(18~21个),采用国际通用方法测定生物量;同时按树皮、边材和心材分别取样,采用苯酚硫酸改进法测定样品的可溶性糖和淀粉含量;最后分析树种、组织和树干高度对NSC储量估算的影响。[结果] 树种、组织和树干高度对可溶性糖、淀粉和NSC(即可溶性糖与淀粉之和)含量的影响极显著(P<0.01,树干高度对淀粉的影响除外); 3个树种树皮NSC平均储量(8.3%)分别为边材和心材平均储量的3和5倍,心材NSC储量的种间差异不显著,兴安落叶松树皮的NSC储量(12.0%)最高,边材的NSC储量最低(1.9%); 3个树种各组织不同树干高度NSC储量的相对变化量为50%左右,其中树皮和整个树干的NSC储量均随树干高度升高而增大,而平均枝下高以下树干边材和心材的NSC储量多随高度升高而略有降低;区分树干NSC储量的变异来源后发现,树种对树干NSC储量相对误差的贡献率达32%,组织间差异的贡献率在25%以上,高度变异的贡献率为9%。[结论] 树种、组织及树干高度显著影响树干NSC储量估算,其影响程度为树种> 组织> 树干高度。

[目的] 提出角尺度判断林木水平分布格局的检验方法,以期进一步完善角尺度判断林木水平分布格局理论。[方法] 采用林分空间结构分析软件Winkelmass模拟产生面积为70 m×70 m、不同密度、不同水平分布格局的模拟林分6000个,东北阔叶红松林实测林分2个,验证新方法判断林木水平分布格局的准确性,并与聚集指数R及Ripley's L判断结果进行比较。[结果] 依据随机分布林分角尺度均值(W)符合正态分布的结论及其与标准差的关系,提出通过正态分布检验林分(树种)平均角尺度判断林木水平分布格局的方法。运用正态分布检验林分(树种)平均角尺度的方法判断林木水平分布格局结果与模拟林分水平分布格局的符合率达到了100%,而运用聚集指数R显著性检验判断林木水平分布格局结果的符合率则随着林分密度的增加而增加;面积为70 m×70 m、密度为50株·hm^-2时不同水平分布格局的模拟林分判断结果表明,通过正态分布检验林分(树种)平均角尺度判断林木水平分布格局方法不受林木间的距离影响,而相邻单株之间的平均距离是影响聚集指数R判断林木水平分布格局结果的关键因素。甘肃小陇山松栎混交林每木定位数据和吉林蛟河阔叶红松林每木定位数据判断结果表明,在置信水平α为0.05时,新方法对松栎混交林的判断结果与Ripley's L函数点格局分析方法判断结果一致,对阔叶红松林中水曲柳和红松种群水平分布格局判断为随机分布,对林分及其他树种水平分布格局的判断结果与Ripley's L函数一致;而聚集指数R则将松栎混交林中的华山松水平分布格局判断为随机分布,将阔叶红松全林的水平分布格局判断为聚集分布,核桃楸的水平分布格局判断为随机分布;在置信水平α为0.1时,正态分布检验林分(树种)平均角尺度判断林木水平分布格局方法对2个林分/种群的判断结果与Ripley's L函数点格局分析方法判断结果完全一致,而聚集指数R与Ripley's L检验的判断结果的差别明显增加,说明置信水平对水平分布格局判断结果影响比较明显。[结论] 研究提出的正态分布检验林分(树种)平均角尺度判断林木水平分布格局的方法克服了统一的置信区间不适用于评判抽样调查或群落中数量较少的种群水平分布格局问题,进一步完善了角尺度判断林木水平分布格局理论,提升了角尺度判断林木水平分布格局的准确性与适用范围。

[目的] 基于林业上广泛应用的Kozak(1988),Kozak(1994),Kozak(2001)和Kozak(2002)可变指数削度方程,构建适合大兴安岭不同区域兴安落叶松树干削度方程,同时检验不同区域的显著性。[方法] 采用大兴安岭3个区域的兴安落叶松样木干形数据,利用SAS软件的非线性回归SUR法拟合4个削度方程,采用调整确定系数(R_adj²)、平均误差(MAB)、均方根误差(RMSE)、相对误差(MPB)、预估精度(P%)和多重共线性指标(CN)以及相应的残差分布图等对削度方程进行综合比较分析。区域性检验采用非线性额外平方和方法,该方法需要拟合完整模型和简化模型。[结果] 1) Kozak(1988)和Kozak(1994)削度方程拟合和预估精度较高,但是存在较高的多重共线性问题;其他削度方程降低了模型的多重共线性,但可提高对树干上部的预测能力。2)不同区域模型的F检验分析发现,区域3与区域1和区域2的树干削度相差较大,区域1和区域2的树干削度相差较小,任何2个区域的对比检验都是显著的(P<0.0001),说明模型在不同区域不能共用一套参数,应有不同的区域参数估计。3)从不同区域各模型的干曲线模拟可以看出,同一模型在3个区域的干曲线模拟结果不同,尤其模型(3)在3个区域中的干曲线更明显地体现出3个区域的不同。模型(1)、模型(2)和模型(4)在3个区域的干曲线模拟体现在区域1和区域2的模拟结果比较接近,区域3则与其有明显不同,该结果与F检验结果一致。不同区域对树木干曲线有显著影响,削度方程参数估计值在不同区域的错误应用会导致较大误差。[结论] Kozak(2002)可变指数削度方程在拟合统计量、残差分布图和多重共线性等方面都表现出了一致性,预估精度达99%以上,可作为大兴安岭3个区域兴安落叶松的最优削度方程。

[目的] 以云南省普洱市天然林与杉木人工林为研究对象,针对云南省山区森林树种繁多、林下灌木草本茂密的林分环境,根据森林中树木的形态特征,利用地基激光雷达(TLS)扫描数据提取样地尺度单木胸径与树高,为森林调查工作提供参考。[方法] 将获取的多站地基激光雷达扫描数据分为多站拼接及单站2种分析方式,采用Hough变换算法及树干的形态特征对样地内单木进行识别与胸径提取,根据树干生长方向及单木在垂直方向上的分布提取树高。[结果] 1)对于多站拼接数据,即使在林分条件最为复杂的原始林,单木识别率仍可达到81%;对于单站数据,随着扫描距离增加,单木识别率降低,实际操作时单站布设比多站拼接简单; 2)多站拼接胸径及胸高断面积估测结果更接近于样地真实值,多个单站平均结果比只使用一站扫描数据提取的结果更加适合估测样地胸径及胸高断面积,半径10 m比半径5 m及15 m范围内数据更加适合估测样地胸径及胸高断面积; 3)天然林单木树高估测结果为R²=0.77,RMSE=1.46 m;人工林单木树高估测结果为R²=0.94,RMSE=0.96 m。[结论] 本研究根据树干垂直向特征,设置的一系列参数可以剔除Hough变换算法在非树干处的识别圆,可提高单木识别及胸径、树高的估测精度。受扫描站布设及林分条件影响,人工林的估测结果好于天然林。多站拼接相比单站扫描更加接近于样地实测结果,多个单站平均更能代表样地实际情况,只用一站数据具有一定的偶然性。

[目的] 研究春、夏两季连翘叶片光合作用多级土壤水分梯度的响应过程,阐明连翘光合作用的土壤水分阈值效应和生产力分级范围,并进行季节间比较,为春、夏季土壤水分胁迫下连翘的风险诊断和田间植物的土壤水分管理提供科学依据。[方法] 以2年生连翘苗木为材料开展温室盆栽试验,通过测定人工给水后植物自然耗水的方法分别获取春季14组和夏季10组土壤水分梯度,利用Li-6400光合作用系统测定2个季节连翘叶片的光合作用光响应过程,并以净光合速率(P_n)和水分利用效率(WUE)分别作为评价土壤水分对连翘的"产"、"效"指标,研究2个季节连翘的土壤水分阈值效应及其生产力分级。[结果] 1)当春、夏季土壤相对含水量(RSWC)分别降低至37.5%和46.2%时,随着RSWC继续降低,P_n和WUE显著降低,连翘光合作用的气孔限制转为非气孔限制,P_n和G_s之间由线性正比关系转为非线性正比关系; 2)春、夏季P_n,WUE对RSWC的响应过程均可用多项式较好地拟合,由此可确定2个季节连翘的P_n水分补偿点、P_n均值水分点、WUE均值水分点、P_n水分饱和点和WUE水分高效点,借助坐标轴图示,可将土壤水分对连翘的有效性分为无产无效水(春季RSWC≤26.1%,夏季RSWC≤26.4%)、低产低效水(春季RSWC为26.1%~37.5%,夏季RSWC为26.4%~46.2%)、中产中效水(春季RSWC为37.5%~39.5%或80%~100%,夏季RSWC为46.2%~47.8%或95.7%~100%)、高产中效水(夏季RSWC为47.8%~49.2%,83.7%~95.7%)和高产高效水(春季RSWC为39.5%~80.0%,夏季RSWC为49.2%~83.7%); 3)夏季土壤水分阈值(水分补偿点除外)均高于春季,有效水分范围(低产低效水、中产中效水、高产中效水、高产高效水)内夏季各级"产-效"水的上限、下限均高于春季,表明连翘对土壤水分含量的要求因生长发育时期不同而异。[结论] 植物水分管理中要兼顾生长发育时期的影响,同时为了获得较高的连翘"产"、"效"水平,需维持春季39.5%≤RSWC≤80.0%、夏季49.2%≤RSWC≤83.7%的高产高效水。

[目的] 研究西鄂尔多斯荒漠珍稀濒危植物半日花及霸王对不同强度降水的利用模式,以期阐明植物的生长规律和分布趋势及其对降水变化的适应机制,为荒漠珍稀濒危植物保护提供参考。[方法] 利用氢稳定同位素技术,分析比较3次不同强度降水后9天内,半日花、霸王植物(茎)水δD与其潜在水源(降水、土壤水、地下水)δD,定量阐明半日花、霸王对不同强度降水的利用率。[结果] 1) 8.6 mm降水后9天内,0~20 cm表层土壤含水量明显上升、土壤水δD降低,12.1 mm降水后9天内,0~40 cm土壤含水量和土壤水δD变化明显,79.6 mm降水后9天内,各层土壤含水量显著上升、土壤水δD降低; 2)降水后9天内,半日花和霸王对大雨(>20 mm)的利用率最高,分别为76.4%~98.5%和55.6%~74.3%;半日花对小雨(<10 mm)的最高利用率为67.0%,对中雨的最高利用率为71.8%,表明半日花可充分吸收利用有限的水分,并最大限度地利用该地区大气降水,以更好地生存和生长; 3)在3种不同降水强度下,半日花对降水的利用率皆显著高于其伴生植物霸王; 4)在中等降水强度(10 mm<降水量≤20 mm)条件下,霸王和半日花存在明显的竞争水分现象,在小降水强度(<10 mm)条件下,霸王和半日花利用不同深度土壤水,无水分竞争现象; 5)半日花的根系主要分布在0~40 cm土层中,细根在0~20和20~40 cm土层中分别占该层根系生物量的58%和37%;霸王根系主要分布在20~60 cm土层,其中细根(≤2 mm)在20~60 cm土层中分布最多(68.2%)。[结论] 小雨(<10 mm)对表层土壤水(0~20 cm)δD有影响,中雨(10 mm<降水量≤20 mm)对0~40 cm土壤水δD有影响,大雨(>20 mm)对各层土壤水δD均有明显影响;半日花对不同强度降水均能充分有效地利用,霸王对大雨有明显的响应,这2种植物的水分利用策略与其细根分布相一致。

[目的] 研究低磷环境中,不同磷利用效率杉木家系幼苗生长特性与其叶片和根尖内源激素含量变化的相关性,为进一步揭示磷高效利用杉木基因型对低磷胁迫响应策略的内在调控机制提供参考依据。[方法] 选择在缺磷环境下磷素利用效率较低的No.4与磷素利用效率较高的No.41杉木半同胞家系为研究对象,通过设计3个供磷水平(P₀:不供磷,0 mmol·L^-1 KH₂PO₄; P₁:低度供磷,0.5 mmol·L^-1 KH₂PO₄; P₂:正常供磷,1.0 mmol·L^-1 KH₂PO₄)的室内沙培模拟试验,分别测定2个家系幼苗在不同供磷水平下的生长特性以及叶片与根系内细胞分裂素(ZT)、赤霉素(GA₃)、生长激素(IAA)和脱落酸(ABA)含量的变化。[结果] 1)不供磷条件下,41号家系杉木幼苗根长、根表面积和根平均直径的增量以及根冠比均明显高于4号家系(P<0.05)。2)低度供磷条件下,4号家系杉木幼苗叶片内ZT和IAA含量显著高于41号家系,而这2个家系杉木幼苗在不供磷条件下根系内ZT含量与正常供磷处理相比显著降低(P<0.05),IAA和ABA含量则显著增加(P<0.05),且41号家系杉木幼苗根系ABA含量显著高于4号家系的任意供磷水平(P<0.05)。3)正常供磷条件下,2个家系叶片、根系内源激素含量与幼苗生长特性指标均无显著相关(P> 0.05);低度供磷条件下,4号家系仅叶片IAA、GA₃含量与根长增量呈显著负相关(P<0.05),而41号家系叶片ZT含量与根长、根表面积增量呈显著正相关(P<0.05),苗高增量与IAA呈显著正相关(P<0.05),与ABA呈显著负相关(P<0.05);不供磷条件下4号家系叶片IAA含量与苗高增量呈极显著正相关(P<0.01),根系ABA含量与根长、根表面积和根平均直径呈显著负相关(P<0.05),而41号家系仅有根平均直径与ZT和GA₃呈一定的相关性(P<0.05);从根冠比来看,这2个家系在低度供磷和不供磷条件下,叶片内源激素含量与根冠比未达到显著相关(P> 0.05),但4号家系根冠比与根系ZT含量却成极显著正相关,与GA₃含量呈极显著负相关(P<0.01),41号家系根冠比与根系ZT含量呈极显著负相关,与IAA含量呈极显著正相关(P<0.01)。[结论] 低水平供磷条件下,磷素利用效率较低的杉木家系(No.4)幼苗根系生长量明显低于磷素利用效率较高的杉木家系(No.41);不供磷条件下,不同磷素利用效率杉木家系(No.4和No.41)叶片和根系内ABA含量均显著增加,而根系仅有ZT含量显著降低,并分别与磷素利用效率较低家系(No.4)和磷素利用效率较高家系(No.41)的根冠比呈显著正、负相关性,这可能与不同磷利用效率杉木家系幼苗在低磷环境下根系皮层组织溶解并释放磷营养的能力有关,需进一步研究。

[目的] 对大叶相思花粉离体萌发适宜条件以及花粉活力不同检测方法进行研究,为今后进一步开展人工控制授粉、选育优良的马大杂交新品种提供基础。[方法] 采回花穗的次日10:00之后,使用毛笔刷法收集大叶相思花粉;通过不同培养温度、不同蔗糖浓度和不同硼酸浓度处理后进行花粉离体萌发,筛选适宜大叶相思花粉离体萌发的条件;采用过氧化物酶法、I₂-KI法以及花粉管离体萌发法对大叶相思花粉进行活力测定,探讨大叶相思花粉有效的活力测定方法。[结果] 大叶相思花粉在28℃下培养,其花粉平均萌发率为71.99%,花粉管平均长度为5.3 D(1 D=1倍的花粉粒长度),花粉管平均条数为6.2条,显著高于其他培养温度的处理。当培养基中含有200 g·L^-1蔗糖时,大叶相思花粉萌发率为84.96%,其花粉管平均长度为5.8 D,花粉管平均条数为6.2条,显著高于含有其他蔗糖浓度的处理。在含有300 mg·L^-1硼酸的培养基中培养大叶相思花粉,其平均萌发率为75.32%,花粉管平均长度可达4.8 D,平均花粉管条数为5.4条,显著高于在其他硼酸浓度下的处理。大叶相思花粉在培养温度30℃、200 g·L^-1蔗糖、300 mg·L^-1硼酸的培养基中萌发率为98.26%,花粉管长度均可达到10倍复合花粉粒的长度,最多可萌发出10条花粉管,显著高于其他处理。培养3 h的大叶相思花粉,萌发率为65.74%;培养6 h时,其萌发率为90.55%;培养24 h后,其萌发率趋于稳定,达到最高值98.26%。过氧化物酶法检测的花粉活力为99.67%,I₂-KI法检测的花粉活力为99.00%,花粉管离体培养法检测的花粉活力为98.15%,3种方法检测的花粉活力无显著差异。[结论] 大叶相思花粉在不同的离体培养处理下,其萌发情况均不相同且差异显著,最佳离体萌发条件为200 g·L^-1蔗糖+300 mg·L^-1硼酸,培养温度为30℃,萌发率为98.26%。过氧化物酶法、I₂-KI法以及花粉管离体培养法检测的花粉活力无显著差异。研究结果可为今后开展大叶相思的花粉收集、贮藏及活力测定等研究,以及开展人工控制授粉选育优良马大杂种相思新品种等研究提供重要依据。

[目的] 通过高频次的调查采集,比较不同时间天牛科成虫物种组成的差异,在科学描述各种类天牛成虫活跃期时间动态规律的同时,对天牛成虫活跃期进行精确比较,为害虫的种群监测和生物指示种的利用提供参考。[方法] 2012-2013年在张广才岭南段蛟河林业实验区管理局阔叶红松林内,利用拦截诱捕器系统调查天牛科昆虫物种多样性的时间动态,并对11个天牛成虫标本回收时间点进行数量化系统分析。[结果] 共采集到天牛科昆虫成虫标本1252号,隶属7亚科41属64种,其中,稀有种44种,占物种总数的68.75%。该区多次普查未记录到的棍腿纹虎天牛被采集到的频度很高。不同时间天牛科昆虫物种数量和个体数量有显著差异,其成虫高峰期出现在6月下旬至7月中旬,然后逐渐下降,9月上旬物种数和个体数量最低; 6月与7月天牛科昆虫的相似性最高,达到中等相似水平。锯天牛亚科(220±10)和瘦天牛亚科(220±10)成虫出现的平均顺序日期显著高于其他亚科;天牛亚科(187±25)、沟胫天牛亚科(187±24)、花天牛亚科(183±25)、锥天牛亚科(177±15)和膜花天牛亚科(175±13)成虫出现的平均顺序日期无显著差异。[结论] 在顺序日期170、180和190时,天牛群落羽化或活跃达到高峰,同时,这个时间也是植物开花的盛期,部分具有访花行为的天牛成虫大量出来活动,天牛群落表现出较高物种多样性。本研究天牛科昆虫成虫活跃时间分布格局与Hanks等研究加拿大天牛科昆虫成虫的分布时间相似,但由于两地环境条件以及天牛区系等不同,本研究的高峰时间有所提前。在全部天牛种类中,不同天牛种类成虫活跃期开始时间、活跃期持续时间等均不相同,反映出天牛成虫羽化时间或活跃期的多样性。有13种天牛成虫只在一次调查中被采集到,说明这些种类成虫活跃期相对较短,对环境变化比较敏感。对优势天牛种类成虫活跃的高峰期应该给予更多的关注,尤其对一些具有潜在成灾风险的种类进行种群监测具有重要的价值。

[目的] 研究昆虫多样性对不同林型的生态响应,为小兴安岭森林生态可持续发展规划、森林经营、森林生物多样性保护提供理论基础和科学依据。[方法] 2013年5-9月,每15天1次,采用扫网法并结合震落法和观察法对云杉人工林(YR)、白桦天然次生林(B)、红松人工林(HR)、椴树红松林(DY)、云杉红松林(YY)和枫桦红松林(FY)6种不同林型的昆虫多样性进行调查,通过昆虫群落结构分析、多样性特征指数及时间动态分析、稳定性分析、主分量分析、群落相似性分析等系统研究小兴安岭凉水自然保护区森林昆虫物种多样性及群落结构动态。[结果] 共采集昆虫标本4599号,隶属9目67科188种;各林型昆虫群落均以膜翅目和双翅目为优势类群;各林型昆虫群落的多样性指数均较高,其中云杉原始林和云杉人工林的多样性指数和均匀度均相对较高,优势度均相对较低。各林型昆虫群落多样性指数与均匀度指数随季节变化趋势均表现出显著一致性(0.708~0.955,P<0.05),与优势度指数随季节变化趋势均表现出极显著负相关(-0.863~-0.983,P<0.001),多样性指数与丰富度指数变化趋势除YR外,均表现为较大的正相关,多样性指数与群落个体数量时间变化趋势仅在YY、DY和B林型中表现出较大的正相关。各林型昆虫群落的相对稳定性存在一定差异,S_t/S_i的比值序列为YY>YR>B>FY>DY>HR,S_n/S_p的比值序列为YR=HR >FY >B >YY >DY,YY、YR的稳定性相对较好,森林环境质量相对较高,而DY、HR的稳定性相对较差,森林环境质量相对较低。全年各林型昆虫群落中不同营养类群物种数均表现为植食性类群最多,个体数量表现为YR中性昆虫类群最多,YY中植食性类群最多,其他林型均以捕食性类群最多。昆虫群落主分量分析结果表明,YY和YR昆虫群落中中性昆虫物种数是主导昆虫群落变化的最主要因子,在DY和HR昆虫群落中转变为植食性昆虫个体数和物种数。在稳定性居中的B和FY中,主导群落变化的最主要因子由中性昆虫个体数转变为植食性昆虫个体数。聚类分析结果表明,在度量值为10时,可将6种林型的昆虫群落分为2类:B、YY和YR聚为一类,HR、DY和FY聚为一类。[结论] 虽然各林型昆虫多样性均较为丰富,且昆虫群落均较为稳定,反映出较好的生态环境质量,但是HR和DY稳定性相对较低,建议增加植物多样性以提升第一营养层昆虫个体数量;DY植食性昆虫比例较大,建议采取一定措施增加天敌昆虫丰富度,以提升昆虫群落稳定性。

[目的] 调查不同林龄灌丛地面节肢动物群落特征,分析柠条灌丛林固沙过程对地面节肢动物多样性与功能群结构的影响规律,并以周围封育草地为对照,基于地面节肢动物多样性与功能群结构辨析柠条灌丛对流动沙地的固定恢复效果,为生物多样性恢复、人工灌丛林管理、沙漠化防治提供科学依据。[方法] 在宁夏盐池选择流动沙地,以6,15和36年生柠条灌丛林为研究样地,以周围邻近封育草地为对照,利用陷阱诱捕法,调查不同林龄灌丛样地地面节肢动物群落组成与结构特征,结合功能群划分分析不同林龄灌丛样地间地面节肢动物功能群结构(捕食性和植食性)的变化规律。[结果] 1)地面节肢动物优势类群包括蠼螋科、拟步甲科和鳃金龟科,其个体数占总个体数的78.84%,常见类群包括7个类群,其个体数占总个体数的15.23%;其他26个类群为稀有类群,其个体数占总个体数的5.93%。不同类型生境样地中地面节肢动物类群个体数分布均存在显著差异性,例如,长奇盲蛛科、狼蛛科、泥蜂科主要生存于灌丛生境中,而步甲科主要生存于流动沙地生境中。2)流动沙地柠条灌丛定居6年后,地面节肢动物总个体数以及功能群(捕食性和植食性)个体数均急剧下降(P<0.05),而丰富度和Shannon指数以及功能群丰富度均显著增加(P<0.05)。相对于流动沙地,6,15,36年生灌丛林地和封育草地的地面节肢动物总个体数、捕食性和植食性功能群的个体数分别下降了79%~95%,83%~95%和72%~95%,而丰富度、Shannon指数、捕食性和植食性功能群的丰富度分别增加了0.6~1.4倍、1.0~2.0倍、0.2~1.0倍和1.0~2.0倍。3)在柠条灌丛固沙过程中,不同年龄灌丛林地的地面节肢动物总个体数以及功能群个体数变化较小(P>0.05),并与封育草地间无显著差异性(P>0.05),但丰富度和Shannon指数随着林龄的增加而显著增大(P<0.05),分别在15年和36年灌丛接近封育草地水平,36年生灌丛林地呈现出最高值。4)在柠条林固沙进程中,捕食性和植食性类群丰富度亦随着林龄增加而显著增多(P<0.05)。6年生灌丛二者均接近于封育草地水平,但植食性类群丰富度在15年生灌丛林地达到最高值,捕食性类群丰富度在36年生灌丛林地达到最高值。捕食性和植食性类群间营养关系表现为从流动沙地到柠条灌丛林地变化较大,而受到柠条灌丛林固沙过程以及恢复方式的影响较小,其中植食性类群所占比重高于捕食性类群。[结论] 流动沙地人工种植灌丛可以快速恢复地面节肢动物丰富度和多样性,一旦定居成功后就可以维持草地生态系统营养级关系的相对稳定性。在柠条灌丛生长发育过程中,植食性类群先于捕食性类群的恢复,有利于食物网结构稳定性维持和生态系统功能恢复。与封育自然恢复相比,人工种植柠条灌丛对于沙地地面节肢动物多样性的恢复和保育效果更好。

[目的] 利用原子力显微镜(AFM)研究竹材纤维细胞和薄壁细胞纤维素微纤丝聚集体的分布规律,为竹纤维及竹材的加工利用提供理论支持。[方法] 通过对脱木素处理的竹材进行树脂包埋及钻石刀修块抛光,制备出可以在AFM下进行表征的样品,利用AFM的Tapping模式对竹材纤维细胞和薄壁细胞中纤维素微纤丝聚集体进行观察。[结果] 通过AFM对处理的样品进行定位扫描可以得到高度图和相图,一个维管束内不同位置纤维细胞的高度图和相图都显示出多层结构,且细胞壁层数及各壁层厚度因细胞在竹材中所处位置不同而改变;一个维管束内不同位置细胞壁的相图显示高亮度的物质分布密度不同,从细胞壁内侧到细胞壁外侧都呈不均匀分布,且各壁层相邻的位置处高亮度的物质比较密集;一个竹纤维细胞壁的相图中显示各层高亮度物质大小差异不大,而一个竹薄壁细胞壁中各层高亮度物质差异比较大。[结论] 利用AFM的Tapping模式对竹材细胞壁进行观察,需要对样品进行适当处理,不仅操作相对同分辨率的手段简单,而且还可以进行定位观察,除了能够获得传统手段得到的细胞壁多壁层结构外,还能获得纤维素微纤丝聚集体的分布,是一种便捷、有效的手段;竹纤维细胞和竹薄壁细胞中纤维素微纤丝聚集体在其胞壁的横截面上都呈随机的无序排列;纤维素微纤丝聚集体在一个细胞壁各层内的分布密度不同,并且在壁层与壁层相邻的位置密度明显大于壁层内的密度,这一现象在薄壁细胞内表现得更明显;纤维素微纤丝聚集体的尺寸在一个纤维细胞各壁层内差异不大,但在薄壁细胞中差异较大。

[目的] 研究可溶性有机物(DOM)输入对森林土壤CO₂排放及微生物群落的影响,为探讨DOM在森林生态系统碳循环中的作用提供依据。[方法] 设置添加米槠凋落叶DOM、杉木凋落叶DOM、米槠枯死根DOM、杉木枯死根DOM及添加去离子水(对照)处理,通过36 h短期室内培养,研究添加米槠及杉木凋落叶和枯死根DOM后土壤CO₂排放速率最大值出现的时间及对土壤微生物群落的影响。[结果] 无论米槠还是杉木,其凋落叶DOC含量均显著高于枯死根DOC含量,而凋落叶DOM的腐殖化指数(HIX)则显著低于枯死根DOM的HIX,添加米槠枯死根DOM和杉木枯死根DOM的土壤CO₂排放速率在第2 h达到最大值,分别是对照的7.3和8.3倍,在24 h时则降低至最大值的78.9%和66.3%;而添加米槠凋落叶DOM和杉木凋落叶DOM的土壤CO₂排放速率在12 h时达到最大值,分别是对照的20.6和13.2倍,在24 h时则分别降低至最大值的84.0%和53.1%;磷脂脂肪酸(PLFA)分析结果显示,土壤添加米槠凋落叶DOM后革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、放线菌和真菌的PLFAs含量显著低于土壤添加杉木凋落叶DOM的27%,38%,46%和41% (P<0.05);土壤添加米槠枯死根DOM后革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌PLFAs含量显著低于添加杉木枯死根DOM的21%,21%和22% (P<0.05);培养36 h时,添加米槠凋落叶DOM的土壤和对照土壤中G+:G-(革兰氏阳性细菌:革兰氏阴性细菌)高于培养前,但添加米槠凋落叶DOM的土壤中真菌:细菌低于培养前,这与其他处理的结果相反,表明添加不同来源DOM对土壤微生物群落的影响不一致。[结论] 外源添加DOM后土壤CO₂排放速率最大值的出现时间由外源添加DOM的组成和化学性质决定,而且外源添加DOM显著影响土壤微生物的群落组成。

[目的] 橡胶树乳管细胞所富含的一种特征性细胞器是橡胶粒子,其主要功能是合成和贮存天然橡胶,但该细胞器的起源仍无定论。通过观察不同发育阶段乳管细胞的超微结构,比较分析橡胶粒子的发育与其他细胞器之间的关系,探明橡胶粒子的起源,为进一步认识橡胶粒子的功能奠定基础。[方法] 利用透射电子显微镜技术,观察橡胶树萌条幼茎和成龄树树干的树皮中不同发育阶段的乳管细胞超微结构,分析最初的橡胶粒子与其他细胞器之间的关系。[结果] 幼嫩萌条的初生乳管细胞的细胞质浓厚,可辨认的最初的橡胶粒子呈电子致密小球,主要分布在富含内质网和核糖体的区域。成龄树树干树皮形成层附近的幼嫩次生乳管细胞中,分布有大量的内质网和比较稀疏的橡胶粒子,其他细胞器的形态也较清晰,适合作为研究橡胶粒子起源的材料。在高倍放大的情况下,可观察到直径约50 nm、内部呈电子致密的球形小颗粒直接与内质网相连接,在内质网周围存在直径逐渐增大的有明显界膜的球形颗粒,并且这些颗粒的内部开始呈现电子透明,这些特征与橡胶粒子的发育相吻合。虽然高尔基体周缘也存在一些球形泡状结构,但这些小泡的内含物呈颗粒状,与最初形成的橡胶粒子明显不同。在充分发育的成熟乳管细胞中充满橡胶粒子,而树皮外侧的衰老乳管细胞开始出现橡胶粒子凝固,在这2种类型的乳管细胞中都很难分辨不同类型的细胞器,因此不适合作为研究橡胶粒子起源的材料。[结论] 通过观察不同类型和不同发育阶段的乳管细胞超微结构可知,靠近形成层的幼嫩次生乳管细胞是研究橡胶粒子起源的最佳材料。在这一发育时期的乳管细胞中,可以清晰地观察到最幼嫩的橡胶粒子与内质网紧密相连,而与其他细胞器没有直接联系,因此本文结果支持橡胶粒子主要起源于内质网这一观点。该结果不仅可为橡胶粒子的起源提供直接的细胞学证据,而且为其他细胞器起源的研究提供借鉴。考虑到大、小橡胶粒子的膜蛋白和功能的差异,有必要利用胶体金电镜免疫细胞化学定位技术进一步研究大、小橡胶粒子的起源问题。

[目的] 研究磁化处理高矿化度灌溉水对耐盐植物绒毛白蜡光合生理特性的影响作用,进一步揭示磁化技术对促进植物生长;提高产量的生理机制,为农林生产中磁化技术应用、土壤盐渍代地区土壤改良和植被修复提供参考和依据[方法] 模拟海水组分和比例配置梯度浓度灌溉用水(0,6,10 mg·L^-1),经过磁化处理后对1年生盆栽绒毛白蜡实生苗进行连续灌溉处理,研究灌溉水磁化处理对绒毛白蜡光合作用、叶绿素荧光动力学特征及生长和生物量积累的影响。利用叶绿素荧光分析仪和光合作用测定系统对处理植株在不同时期的荧光及光合参数进行测定分析,试验结束后测定树高和生物量,采用根系分析系统分析根系特征。[结果] 1)两处理光合参数和叶绿素参数差异显著,非磁化处理光合活性中心较磁化处理受到更大的伤害,磁化水处理后植株净光合速率、实际光化学效率、最高光化学效率均显著高于对照; 2)随着盐分浓度升高,植株生长量逐渐减少,根系生长势降低,磁化处理对植株生物量、树高与根系各形态特征指标均有一定的促进作用; 3)基于本研究结果和磁化处理对水分子的影响,磁化水对绒毛白蜡的作用机理可能为液态水经磁化处理后,自由水分子增多,水分子进入植物体细胞后与叶绿素a形成更多氢键,从而使得植物叶绿素a内转化速率提高,光合能力进而得到提高,植株抗逆能力增强,最终促进植株生长。[结论] 高度矿化灌溉水通过磁化处理后可以有效提高绒毛白蜡光合作用,促进其生长,从而减轻盐分对植株的伤害程度。

[目的] 通过测定‘玉露香梨’花芽分化期短枝花芽及其相邻叶片中的矿质元素含量并分析其动态变化,研究矿质元素对花芽分化的影响,探索僵芽发生的生理机制,为预防梨僵芽的发生提供理论依据。[方法] 以山西太谷和河北魏县正常发育的‘玉露香梨’短枝花芽及相邻叶片为对照,采用石蜡切片法和火焰原子吸收法,观察并分析河北魏县僵芽发生梨园中僵芽发生时期和花芽形态分化期间内矿质元素(K,Ca,Mg,Fe,Mn和Zn)在短枝花芽及其相邻叶片中的含量变化与僵芽发生的关系。[结果] 1)魏县僵芽梨园的停长时间晚于正常梨园,且年新梢生长量(长度)和新梢直径均极显著大于魏县、太谷正常梨园,说明枝条延迟停止生长以及过旺生长影响了花芽发育;2) ‘玉露香梨’于6月初至6月中旬进入花芽形态分化期,7月中旬经过花蕾分化期后出现褐化死亡现象,由此推断僵芽发生时间为7月中旬花萼分化期;3)花芽形态分化过程中,魏县僵芽梨园、魏县和太谷正常梨园矿质元素含量差异较大,在6月15日之后,魏县僵芽梨园花芽中K,Ca,Mg,Mn,Zn含量低于正常梨园,Fe含量高于正常梨园;短枝花芽附近叶片中Ca,Mg含量高于正常梨园,Mn,Zn含量低于正常梨园,K,Fe含量无明显差异。[结论] 易发生僵芽现象的梨园在常规管理的基础上,配合采用控水、控肥、拉枝、环割、喷施生长延缓剂等栽培措施,有效地抑制了梨树营养生长,矿质营养代谢趋于正常,明显降低了僵芽的发生。

[目的] 研究新疆、内蒙、青海3个地区的草原、荒漠草原和高寒草原马胃蝇蛆病的发生情况、感染多样性和区系组成。[方法] 采用伊维菌素于同一年冬季分别对蒙新区的新疆卡拉麦里有蹄类自然保护区普氏野马、内蒙古多伦县当地家马以及青藏区的青海省玛多县当地家马进行驱虫,对获取的马胃蝇数量、种类进行调查和分析。[结果] 1)马胃蝇蛆病发生普遍,感染率在3个地区马科动物中均为100%,感染程度有明显的地域性:蒙新区重于青藏区;新疆卡拉麦里有蹄类自然保护区马胃蝇感染数量显著高于同区的内蒙古多伦县,后者的感染量明显高于青藏区的玛多县; 2)同属于蒙新区的新疆卡拉麦里有蹄类自然保护区和内蒙古多伦县具有相同的马胃蝇种类,所涉及的6个种(黑腹胃蝇、鼻胃蝇、肠胃蝇、黑角胃蝇、红尾胃蝇和裸节胃蝇)均为我国现有记录种;而属于青藏区的青海玛多县马胃蝇调查到2个种(黑腹胃蝇和鼻胃蝇);卡拉麦里与多伦县的马胃蝇组分相似性指数为1,二者与玛多县的相似性指数均为0.33; 3)多伦县的马胃蝇多样性指数(H'=1.31)显著大于玛多县(H'=0.23)以及新疆卡拉麦里(H'=0.21);宿主感染马胃蝇的均匀度指数(J)同样为多伦县(0.73)最高,其次为玛多县(0.34),卡拉麦里(0.12)最低; 4)黑腹胃蝇为卡拉麦里和玛多县马胃蝇的绝对优势种,分别占这2个地区采样总量的96.17%和93.17%;而在多伦县,肠胃蝇感染率最高(52.40%),其次为鼻胃蝇(23.80%),二者成为该地区的马胃蝇优势种。[结论] 1)蒙新区的马胃蝇种类较青藏区丰富; 2)多伦县具有丰富的马胃蝇类群; 3)马胃蝇多样性受宿主所在环境条件影响,蒙新区和青藏区马胃蝇物种的差异与2个地区巨大的自然条件差异有直接关系;干旱、荒漠以及高寒等恶劣生境下马胃蝇多样性低,其原因为某单一物种数量过大新疆或物种数少(青海); 4)黑腹胃蝇具有成功适应严酷生境的生存方式,黑腹胃蝇在干旱荒漠以及高寒环境感染量均占马胃蝇感染量的90%以上,与其与众不同的传播方式——将卵产于草上"污染"草场有着密切的联系。

经过17年选育的‘汇林88号杨’采用常规育苗法,其平均成苗率达87%,地径、苗高分别对照提高28.2%和22.4%,具有明显的苗期生长优势;在风沙地常规造林,7年生林分平均材积比对照提高60.9%。该品种具有速生、耐寒冷、抗干旱、耐瘠薄土壤、抗病虫等适生性强的特点。