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2017年 第53卷 第3期 刊出日期:2017-03-25
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林业科学. 2017, 53(3):  0-0. 
摘要 ( 64 )   PDF (3028KB) ( 222 )  
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论文与研究报告
中亚热带天然阔叶林林层划分新方法——最大受光面法
庄崇洋, 黄清麟, 马志波, 郑群瑞, 王宏
林业科学. 2017, 53(3):  1-11.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170301
摘要 ( 200 )   HTML   PDF (1261KB) ( 384 )  
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[目的] 依据林木树冠是否接受到垂直光照和林木树冠接受到垂直光照的程度提出林层划分新方法——最大受光面法,为揭示中亚热带天然阔叶林垂直结构的自然分异规律提供新方法。[方法] 在典型中亚热带天然阔叶林中,采用最大受光面法将林分划分为受光层和非受光层;在受光层中,以林木树高为聚类因子采用离差平方和法(ward法)对受光层进一步分层。[结果] 通过最大受光面法将5块典型中亚热带天然阔叶林标准地划分为受光层Ⅰ和非受光层Ⅱ,其中受光层包括Ⅰ1和Ⅰ2亚层;最大受光面法林层划分结果显示,5块标准地的受光层和非受光层的分界面高度(即第Ⅰ,Ⅱ层分界面高度)分别为17.0,16.5,17.0,17.0和16.0 m;Ⅰ1和Ⅰ2亚层的分界面高度分别为25.0,27.0,25.0,22.9和25.0 m;划分林层后,Ⅰ1,Ⅰ2和Ⅱ层的每公顷蓄积量,相邻的Ⅰ1,Ⅰ2和Ⅱ层间的高差和Ⅰ1,Ⅰ2,Ⅱ层平均胸径均符足林层划分国家标准(GBT 26424-2010)。[结论] CVPA-H曲线的变化规律证实了最大受光面的存在,在野外只需判断林木树冠是否接受到垂直光照和林木树冠是否明显突出(即接受到垂直光照的程度)即可实现林层划分,无需测量每株林木树高,野外操作简单易行;林层划分结果与剖面图判断结果的对比和各层测树因子都符合林层划分国家标准(GBT 26424-2010)等,验证了最大受光面法划分林层的科学性;最大受光面法能较好地反映中亚热带天然阔叶林垂直结构的自然分异规律,该方法依据林木树冠是否能接受到垂直光照和接受到垂直光照的程度进行林层划分,体现了林木对垂直光照和空间资源竞争的结果,具有一定的生物学意义。
闽西毛竹林不同施肥处理下土壤有机碳含量垂直分布与季节动态
杜满义, 封焕英, 范少辉, 苏文会, 毛超, 唐晓鹿, 刘广路
林业科学. 2017, 53(3):  12-20.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170302
摘要 ( 175 )   HTML   PDF (931KB) ( 466 )  
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[目的] 以期更全面反映毛竹林地培肥机制,为毛竹林科学经营提供依据,也为森林生态系统碳平衡估算与模拟提供基础数据。[方法] 在永安天宝岩国家自然保护区,选取生长良好、具有代表性的典型毛竹纯林,采用随机区组设计,共设置18块20 m×20 m样地,包括6个处理:施5年毛竹专用肥(Ⅰ),施5年氮、磷、钾配方肥(Ⅱ),施5年有机肥(Ⅲ),施1年毛竹专用肥(Ⅳ),施1年有机肥(Ⅴ)和不施肥(Ⅵ),探讨不同施肥措施毛竹林土壤有机碳含量、垂直分布格局、季节动态变化及土壤有机碳含量影响因子。[结果] 不同施肥处理毛竹林0~100 cm土层有机碳平均含量无显著差异,分别为11.39,9.83,10.49,10.34,9.83和11.20 g·kg-1;施肥显著降低0~20 cm表层土壤有机碳含量,与不施肥毛竹林(Ⅵ)相比施肥毛竹林(Ⅰ-Ⅴ)表层0~10 cm有机碳含量分别降低9.05%,27.33%,28.84%,18.92%和25.37%,10~20 cm有机碳含量分别降低1.25%,23.68%,23.47%,20.48%和18.61%;随着土层深度增加,施肥正效应得以体现,毛竹林(Ⅰ-Ⅴ)80~100 cm土层有机碳含量提高2.72%~37.14%;毛竹林(Ⅰ-Ⅵ)土壤有机碳含量均随土层深度增加呈现降低趋势,碳含量标准误差亦随土层深度增加而不断减小,表明深层土壤有机碳更为稳定;毛竹林(Ⅰ-Ⅵ)土壤剖面有机碳含量无显著季节变化,但表现出秋冬季有机碳含量大于春夏季的趋势,不同季节下毛竹林(Ⅰ-Ⅵ)0~100 cm土层有机碳加权平均值分别为10.86~12.33,8.98~10.38,10.14~11.32,9.66~11.29,9.19~10.24和10.40~12.23 g·kg-1;土壤有机碳含量与土壤全N含量、全P含量、水解N含量、有效P含量和速效K含量极显著正相关(P<0.01),而与土壤密度和pH值极显著负相关(P<0.01)。[结论] 毛竹林短期施肥未显著改变土壤层有机碳平均含量,但导致浅层土壤有机碳含量显著下降,深层土壤有机碳含量小幅上升,然而随土壤深度增加而降低的垂直分布格局未变化;施肥或不施肥情况下土壤剖面有机碳含量均无显著的季节动态变化,取样时间对土壤有机碳含量估计的影响甚微;毛竹林施肥虽能显著提高竹林生产力,但施肥过程和高强度采伐却破坏原有竹林结构,不利于表层土壤有机碳的积累和贮存,因此毛竹林经营中应尽量减少土壤扰动,及时合理补充矿质营养元素,适当挖笋与采伐,使土壤有机碳含量保持较高水平,以利于维持毛竹林地长期生产力。
青海不同林分土壤微生物群落结构(PLFA)
字洪标, 向泽宇, 王根绪, 阿的鲁骥, 王长庭
林业科学. 2017, 53(3):  21-32.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170303
摘要 ( 151 )   HTML   PDF (1021KB) ( 492 )  
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[目的] 研究青海省7种林分类型土壤微生物群落组成的变化规律,从微生物的角度为该区森林土壤资源的科学管理与评价以及林分结构调整和生态系统更新、恢复与重建提供科学依据。[方法] 利用常规实验室分析和磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids,PLFAs)分析法对青海省云杉、白桦、落叶松和山杨组成的7种不同林分类型(大通青海云杉天然林A、大通白桦次生林B、湟中白桦青海云杉天然混交林C、乐都落叶松白桦天然混交林D、民和山杨人工林E、循化山杨白桦次生林F、尖扎青海云杉天然林G)表层土壤(0~20 cm)的土壤理化特征和微生物量及微生物群落结构的组成进行分析,并探索土壤微生物各菌群与土壤理化特性间的相关性。[结果] 研究区不同林分类型土壤中共检测到17种PLFA生物标记,且PLFA生物标记的种类不尽相同,在A和B林分种类最多,而G林分种类最少;7种林分类型土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,最丰富的脂肪酸种类是饱和脂肪酸;土壤微生物PLFA总量表现为B林分最高,G最低;细菌PLFA含量总体表现为阔叶林最高、针阔混交林其次,针叶林最低,真菌的PLFA含量明显表现为阔叶林>混交林>针叶林,且细菌的分布量显著大于真菌;7种林分类型土壤微生物多样性指数Simpson指数和Shannon-Wiener指数在F和G林分中显著小于其他类型,而McIntosh指数表现为A,B和D显著大于其他处理;主成分分析表明广义细菌和革兰氏阳性菌是土壤微生物群落类群的主要成分;冗余分析表明pH值、土壤含水量和细根生物量对土壤微生物群落的影响最大,其次为土壤有机碳含量、土壤密度和凋落物现存量。[结论] 不同林分类型土壤微生物群落特征及其影响因子存在显著差异,在管理和利用森林生态系统时应考虑土壤微生物群落的变化特征,以便制定出合理的森林管理利用措施。
杨树GRF1/2d负调控不定根的发生和发育
周厚君, 魏凯莉, 江成, 赵岩秋, 宋学勤, 卢孟柱
林业科学. 2017, 53(3):  33-39.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170304
摘要 ( 190 )   HTML   PDF (1084KB) ( 379 )  
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[目的] 生长调节因子(GRFs)是一类植物特有的转录因子,调控植物生长发育的多个生物学过程。研究杨树组织和器官发育中GRFs的作用,尤其是对不定根形成的调控,不仅可以丰富根发育的理论,而且对于杨树的扦插繁殖具有实际应用价值。[方法] 从银腺杨84K中分离了PtGRF1/2d基因和其启动子,通过对其miR396靶位点核苷酸进行同义突变,获得不受miR396调控的突变形式的mPtGRF1/2d,并将启动子和该突变形式分别构建至含有GUS报告基因的植物表达载体和过量表达载体,通过遗传转化分别获得PPtGRF1/2dGUS启动子驱动GUS转基因杨树和mPtGRF1/2d过表达转基因杨树。通过GUS染色分析PtGRF1/2d杨树启动子的表达特性,并对过表达mPtGRF1/2d杨树不定根的发生时间、数目和长度进行统计,利用qRT-PCR分析不定根发育早期相关转录因子的表达。[结果] PtGRF1/2d主要在根的中柱鞘和根尖位置表达,说明其参与了根的形成;过量表达mPtGRF1/2d基因影响了杨树不定根的发生、发育,导致了不定根发生延迟、数目和长度均减少,且差异均达到显著水平或极显著水平,表明PtGRF1/2d对不定根的发生和发育具有负调控作用。qRT-PCR分析显示,过表达mPtGRF1/2d杨树的不定根发育相关基因PtSCR,PtAIL9,PtBBM2,PtPLT1.2PtWOX11b的表达量均被下调,表明PtGRF1/2d的过量表达抑制了根原基发生和不定根发育相关的关键调控因子的表达,影响了根原基的发生和不定根的形成,导致不定根数目和长度的变化,最终影响了杨树的生长。[结论] PtGRF1/2d作为不定根形成的负调控因子,位于不定根调控途径的上游,通过下调促进不定根形成的相关转录因子的表达来抑制根原基形成和不定根发育,导致不定根发生延迟、数目和长度减少。
蓝莓果实同化物韧皮部卸载路径与糖代谢酶活性
张鹤华, 李艳芳, 聂佩显, 王红阳, 张凌云
林业科学. 2017, 53(3):  40-48.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170305
摘要 ( 130 )   HTML   PDF (1577KB) ( 356 )  
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[目的] 韧皮部卸载和韧皮部后运输在调节蔗糖在库器官间的分配、维持果实的库强方面起着至关重要的作用,而且很大程度上决定着果实的产量和质量。本文研究目的是明确蓝莓同化物韧皮部卸载的机制与糖代谢机制。[方法] 以5年生高丛蓝莓品种‘喜来’(‘Sierra’)为研究对象,对各个发育时期的蓝莓果实韧皮部的超微结构进行观察,并综合运用荧光染料活细胞示踪与激光共聚焦扫描显微镜技术实时观察果实内韧皮部同化物卸载路径,运用高效液相色谱等技术,测定分析蓝莓果实可溶性糖含量及相关代谢酶的活性变化等。[结果] 对韧皮部细胞进行的超微结构观察显示,在蓝莓果实整个发育期,果实韧皮部SE/CC(筛管伴胞复合体)与周围薄壁细胞之间均未发现胞间连丝,从而形成了共质体隔离,但在薄壁细胞之间、薄壁细胞与果肉细胞之间存在大量胞间连丝。荧光染料CF[5(6)-羧基荧光素]的活细胞示踪试验表明,果实发育过程中,CF均被严格限制在韧皮部中,没有扩散到周围的薄壁细胞。这些结果证实蓝莓果实同化物以质外体卸载途径为主,韧皮部后运输存在着活跃的共质体途径,大量胞间连丝的存在有利于薄壁细胞之间以及薄壁细胞与果肉细胞之间的物质交换。进一步酶活性测定结果显示,在蓝莓果实的整个发育期,转化酶活性保持在较高水平,为证实蓝莓果实同化物以质外体卸载为主提供了证据。对糖代谢相关酶活性分析显示,在果实发育的各个阶段,蓝莓果实的可溶性糖主要以积累果糖和葡萄糖为主,蔗糖酶的分解活性始终大于合成活性;在果实发育中后期,可溶性酸性转化酶和中性转化酶活性进一步升高,显示果实发育后期果肉细胞内进行着活跃的蔗糖分解、转化及贮藏过程,且糖积累与转化酶、蔗糖合酶和蔗糖磷酸合酶等酶活性成正相关。在蓝莓果实发育过程中,蔗糖代谢相关酶的综合作用是影响蓝莓果实中可溶性糖积累的重要因子。[结论] 蓝莓果实同化物以质外体卸载途径为主,韧皮部后运输存在着活跃的共质体途径。蓝莓果实主要以积累果糖和葡萄糖为主,且糖积累与转化酶、蔗糖合酶和蔗糖磷酸合酶等酶活性成正相关。
6个树种1年生枝木质部的水力特征及与栓塞修复能力的关系
党维, 姜在民, 李荣, 张硕新, 蔡靖
林业科学. 2017, 53(3):  49-59.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170306
摘要 ( 171 )   HTML   PDF (1177KB) ( 450 )  
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[目的] 植物木质部栓塞修复能力已成为植物抗旱性研究的热点。本研究探讨6个耐旱树种木质部水力特征及与栓塞修复能力之间的关系,以及决定栓塞修复能力的主要影响因子,为筛选抗旱树种提供理论依据。[方法] 以西北农林科技大学博览园内生长良好的6个耐旱树种(刺槐、沙棘、榆树、元宝枫、旱柳、榛)的1年生枝为研究对象,采用Cochard Cavitron离心机诱导木质部栓塞,构建6个树种的木质部栓塞脆弱曲线,得到其栓塞脆弱性(P50)值,同时测定枝条的木质部水力直径(Dh)、黎明前木质部水势及自然状态下栓塞程度(NPLC),利用低压液流计及染色法测定已栓塞枝条不同时段(20,40,60,80,100 min)的栓塞修复程度(1-PLC),进而探究不同树种木质部栓塞修复能力与栓塞脆弱性、水力直径、黎明前水势和NPLC间的关系。[结果] 1)6个树种栓塞脆弱性大小依次为刺槐>榆树>沙棘>旱柳>榛>元宝枫,其中元宝枫的抗栓塞能力最强;水力直径依次为刺槐>榆树>榛>沙棘>旱柳>元宝枫。2)用染色法测得的木质部栓塞修复程度与低压液流计测得的木质部栓塞修复程度相一致(回归方程是y=1.047x-7.567,R2=0.863);低压液流计法测定的值完全可以反映在不同时间段栓塞枝条的修复状况。3)6个树种1年生枝木质部栓塞修复能力依次为刺槐>榆树>沙棘>旱柳>榛>元宝枫,植物重新供水后,木质部栓塞修复能力强的树种能迅速恢复栓塞导管的输水功能;栓塞修复能力与栓塞脆弱性大小顺序完全一致,呈显著的正相关(R2=0.980),即木质部栓塞脆弱性大的树种,其栓塞修复能力也越强;回归分析表明,6个树种木质部水力直径、黎明前水势和NPLC与栓塞修复能力有很强的相关性(R2分别为0.868,0.740,0.741)。[结论] 植物木质部水力特征与栓塞修复能力密切相关,特别是木质部栓塞脆弱性(P50)和水力直径与栓塞修复能力有很强烈的正相关,是决定栓塞修复能力的主要影响因子。
解除休眠的水曲柳种子对不同脱水条件的萌发和生理响应
张鹏, 宋博洋, 吴灵东, 沈海龙
林业科学. 2017, 53(3):  60-67.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170307
摘要 ( 163 )   HTML   PDF (914KB) ( 264 )  
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[目的] 比较不同脱水条件对解除休眠的水曲柳种子干燥脱水后萌发的影响,并探索在不同条件下脱水过程中种子内部的生理变化,为解除休眠水曲柳种子的再干燥贮藏提供理论和技术依据。[方法] 以解除休眠的水曲柳种子为材料,采用单因素设计,比较种子在7种温度(5,10,15,20,25,30,35℃)条件下干燥脱水后的萌发能力,再设计双因素试验,分析脱水温度(常温20℃和低温5℃)、脱水速率(快速和慢速)及其交互作用对干燥脱水后种子萌发的影响,并测定不同脱水条件下种子中抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性,丙二醛(MDA)含量,可溶性糖、可溶性蛋白和淀粉含量,以确定种子细胞膜透性、抗氧化系统酶活性和贮藏物质代谢对不同脱水处理的响应。[结果] 经不同温度脱水处理后种子的发芽率和发芽指数呈现随脱水温度的升高先上升后下降的趋势,种子发芽时间则呈现出随脱水温度上升而先下降后上升的趋势。常温(20℃)脱水种子的发芽能力最强,高温(35℃)或者低温(5℃)脱水种子发芽能力较弱。与常温脱水相比,低温脱水种子相对电导率和丙二醛含量显著增加,胚中POD和CAT酶活性显著降低,种子中可溶性糖和淀粉含量无明显变化,但可溶性蛋白含量显著降低。与慢速脱水相比,快速脱水种子相对电导率和丙二醛含量显著增加,胚中SOD和POD酶活性显著降低,种子中可溶性糖和淀粉含量无明显变化,但可溶性蛋白含量显著降低。[结论] 解除休眠的水曲柳种子最适的干燥脱水温度是20℃,高温(35℃)或者低温(5℃)脱水会导致种子发芽率和发芽指数下降,发芽时间延长。低温(5℃)或快速脱水后种子细胞膜透性和丙二醛含量显著增加,种子中可溶性蛋白含量和胚中抗氧化酶活性均显著降低,从而引起种子萌发能力下降。胚中的抗氧化酶活性对低温和快速脱水反应不同,POD和CAT对低温脱水更敏感,而SOD则对快速脱水更敏感,SOD、POD和CAT 3种酶必须协同作用才能够维持活性氧自由基处于对细胞无害的较低水平。种子低温或快速脱水过程中脱水保护功能下降主要与蛋白质的变化有关,与可溶性糖和淀粉关系不大。
生长调节剂对低温胁迫下酸橙幼苗抗逆生理指标的影响
梁永富, 王康才, 薛启, 隋利, 叶军, 陈兴忠
林业科学. 2017, 53(3):  68-75.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170308
摘要 ( 148 )   HTML   PDF (944KB) ( 328 )  
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[目的] 分析不同浓度BRs、BT和SA对低温胁迫下酸橙幼苗抗逆生理指标的影响,寻找缓解酸橙幼苗低温伤害的可行方法,为酸橙的推广种植提供技术参考。[方法] 以盆栽酸橙幼苗为材料,叶面分别喷施不同浓度油菜素内酯(BRs)、甜菜碱(BT)和水杨酸(SA)溶液后,置于4℃/0℃(昼/夜)、光照600 μmol·m-2s-1的人工气候箱内,进行低温胁迫处理。以常温(温度25℃/23℃(昼/夜),光照600 μmol·m-2s-1)下喷施蒸馏水为CK1,以低温胁迫(4℃/0℃(昼/夜),光照600 μmol·m-2s-1)下喷施蒸馏水为CK2。低温胁迫处理3天后,测定酸橙幼苗叶片细胞膜透性、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白、叶绿素含量,以及SOD、POD、CAT抗氧化酶活性。[结果] 与CK1相比,低温显著抑制CK2酸橙幼苗叶片抗氧化酶活性,加重低温对细胞膜的伤害,致使细胞膜结构被破坏,不能正常行使其功能,进而引起酸橙幼苗叶片相对电导率和丙二醛含量显著上升。低温处理也会导致叶绿体结构被破坏,引起光合色素的分解,致使叶绿素和类胡萝卜素含量显著下降,不能正常进行光合作用。与CK2相比,叶面喷施生长调节剂可以显著提高酸橙幼苗叶片脯氨酸和可溶性蛋白含量,减轻酸橙幼苗叶片因低温而导致的细胞失水;提高SOD、POD、CAT抗氧化酶活性,有效清除细胞内过多的活性氧,避免膜脂过氧化的发生,显著降低叶片丙二醛含量和相对电导率,使细胞膜系统代谢正常,减轻低温胁迫对酸橙幼苗叶片造成的伤害。同时,叶面喷施生长调节剂显著提高叶片叶绿素与类胡萝卜素含量,减弱低温对光合作用的抑制影响。随着浓度的升高,生长调节剂对酸橙幼苗低温伤害的缓解作用呈现先增强后减弱的趋势,其中以叶面喷施0.15 mg·L-1BRs、10 mmol·L-1BT、1 mmol·L-1SA溶液的效果最为明显。[结论] 叶面喷施浓度为0.15 mg·L-1BRs、10 mmol·L-1BT、1 mmol·L-1SA溶液可明显减轻低温胁迫对酸橙幼苗叶片的伤害。
容器规格和基质配方对红锥幼苗生长及造林效果的影响
陈琳, 曾杰, 贾宏炎, 蒙彩兰, 黎明
林业科学. 2017, 53(3):  76-83.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170309
摘要 ( 155 )   HTML   PDF (1815KB) ( 413 )  
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[目的] 通过对不同容器规格和基质配方条件下1,2年生红锥幼苗生长及造林效果对比分析,为2种年龄红锥苗木培育筛选出适宜的容器规格和基质配方,亦为其造林适宜苗龄的选择提供科学依据。[方法] 采用2种容器规格和11种基质配方分别培育1,2年生红锥苗,测定红锥苗期的生长动态,并开展造林试验,调查其早期生长表现。运用方差分析、多重比较等方法,探明不同容器规格和基质配方条件下红锥幼苗生长差异,应用相关分析揭示红锥苗期生长与造林效果的相关性。[结果] 容器规格和基质配方显著影响1,2年生红锥苗的苗高、地径、根生物量和总生物量(P<0.05),且两者交互作用对1,2年生幼苗的苗高、地径、根生物量以及2年生幼苗的总生物量具有显著影响。1年生红锥苗造林当年,各基质配方的造林保存率差异不显著(P>0.05),而幼树高差异显著;造林第2年,各基质配方的造林保存率和幼树高差异不显著,而地径差异显著。2年生红锥苗造林当年,各容器规格的造林保存率、幼树高和地径均差异显著,各基质配方的造林保存率差异不显著,而幼树高和地径差异显著。容器规格和基质配方的交互作用对2年生红锥苗造林当年幼树高具有显著影响。1年生红锥苗造林,当年幼树高、第2年幼树高和地径与造林前苗高、地径、根生物量和总生物量呈显著正相关,且当年和第2年幼树高与造林前幼苗根冠比呈显著负相关。2年生红锥苗造林,容器规格1(8 cm×12 cm,直径×高)当年幼树高、地径与造林前苗高和总生物量呈显著正相关,容器规格2(12 cm×15 cm,直径×高)当年幼树高与造林前苗高、地径、根生物量和总生物量呈显著正相关,而当年幼树地径与造林前总生物量呈显著正相关,表明红锥苗木质量显著影响其前两年造林效果。[结论] 容器规格与基质配方对1,2年生红锥苗木生长存在交互作用,因此红锥苗期适宜基质配方选择应依据苗龄和容器规格而定。培育1年生红锥苗,建议采用容器规格1和基质配方10(50%沤制树皮+25%黄心土+25%锥林表土);培育2年生红锥苗则采用容器规格2和基质配方7(50%沤制树皮+50%锥林表土)。在杂灌控制及时的良好立地,采用容器规格1培育1年生红锥苗,其造林效果优于容器规格2培育的2年生红锥苗。
基于混合效应的人工落叶松树冠轮廓模型
高慧淋, 董利虎, 李凤日
林业科学. 2017, 53(3):  84-93.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170310
摘要 ( 127 )   HTML   PDF (1661KB) ( 475 )  
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[目的] 以林木易测因子为预测变量,构建黑龙江省人工落叶松树冠最大外部轮廓及内部轮廓(未着叶部分)的预估模型,为进一步估计人工落叶松树冠表面积、树冠体积和树冠生物量提供依据。[方法] 基于佳木斯市孟家岗林场49株解析木的枝解析数据,树冠外部轮廓模型采用分段回归技术,构建带有约束条件并满足生物学意义的连续性分段曲线模型,即在梢头处树冠半径为"0",在整个树冠内外部轮廓的拐点的存在是唯一的,且在拐点处树冠半径达到最大值;内部轮廓直接采用线性模型进行模拟。分析模型参数与林木变量之间的相关性,将关系密切的树木变量或变量组合引入到模型中并选出最优模型,以此作为基础模型分别建立单水平的外部轮廓及内部轮廓的混合效应模型,利用混合模型的固定效应部分对外部轮廓及内部轮廓进行模拟。[结果] 以林木因子胸径、高径比、冠长及冠长率构建的分段抛物线模型能准确预估树冠的外部轮廓形状,利用胸径、高径比及冠长能有效预测树冠的内部轮廓形状。基于模型的拟合优度及检验指标,采用单水平(样地)混合模型能够显著提高模型的预测精度,外部轮廓混合效应预估模型的决定系数(R2)、均方误差根(RMSE)和平均偏差(Bias)分别为0.914 2、0.232 7 m和0.001 2 m,内部轮廓混合效应预估模型的R2、RMSE和Bias分别为0.723 5、0.147 0 m和-0.000 034 m。与基础模型相比,混合模型的R2都有所提高,RMSE、Bias都有所降低。在其他变量保持不变的条件下,外部轮廓半径分别随着胸径、冠长率的增大而增大,随着高径比、冠长的增大而减小;内部轮廓半径均随着胸径、高径比及冠长的增大而增大。[结论] 具有生物学意义的分段抛物线模型和线性模型分别能够有效描述人工落叶松树冠外部轮廓及内部轮廓的形状变化特征,加入混合效应后能够提高模型的拟合精度并改善组内的方差异性特征,基于混合效应模型中的固定效应部分,能够合理地对树冠外部轮廓及内部轮廓进行模拟,分段抛物线模型能够灵活地反映拐点在树冠内的移动规律线,简单的线性模型能够对内部轮廓进行准确预估。
机载高分辨率遥感影像的傅氏纹理因子估测温带森林地上生物量
庞勇, 蒙诗栎, 李增元
林业科学. 2017, 53(3):  94-104.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170311
摘要 ( 168 )   HTML   PDF (3332KB) ( 358 )  
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[目的] 从反映森林冠层大小的树冠纹理结构出发,利用高空间分辨率遥感影像中树冠纹理的周期性信息,提取基于傅里叶变换纹理序列的纹理指数(FOTO,Fourier-based textural ordination)估测森林地上生物量,探究FOTO纹理因子在温带森林生物量估测上的潜力,为提取新型纹理参数估算森林生物量提供新的参考途径。[方法] 以2009年9月获取的小兴安岭地区凉水国家自然保护区(47°11'N,128°53'E)高分辨率机载航空影像(空间分辨率0.5 m)为例,通过提取CCD影像的FOTO纹理参数,采用多元逐步回归方法对森林地上生物量进行参数反演,并对CCD 3个波段影像提取的9个FOTO纹理因子以及波段平均影像提取的3个FOTO纹理因子2种方法的生物量估测结果进行比较。同时,在研究中尝试采用5种不同尺寸(60 m×60 m,80 m×80 m,100 m×100 m,120 m×120 m和150 m×150 m)的窗口,产生不同尺寸的FOTO因子与生物量进行回归建模。最后,将FOTO纹理因子作为自变量与激光雷达反演的参考生物量进行拟合,利用多元逐步回归方法建立生物量模型,并采用十折交叉验证评估预测模型的泛化能力。[结果] FOTO纹理因子与森林生物量的相关性较高,CCD影像3个波段的9个FOTO纹理因子与生物量的R2均高于0.67,窗口60 m×60 m,80 m×80 m,100 m×100 m,120 m×120 m和150 m×150 m的估测精度分别为67.3%,73.4%,74.4%,78.3%和80.9%。CCD影像波段平均影像的3个FOTO纹理因子与生物量的R2均高于0.57,5种窗口尺寸的估测精度分别为58.2%,62.1%,64.3%,67.4%和70.9%。根据最优预测模型获得分辨率100 m的凉水试验区全覆盖生物量结果图,精度为74.41%,RMSE为50.55 t·hm-2。[结论] 基于FOTO算法提取的纹理因子与森林地上生物量密切相关且无明显饱和现象,对我国北方温带混交林区的生物量反演有极大潜力。FOTO纹理因子与森林地上生物量的多元线性逐步回归模型R2达0.81,RMSE为46.78 t·hm-2
多位点序列分析揭示我国16SrI组植原体不同株系间遗传变异和系统发育关系
于少帅, 李永, 任争光, 宋传生, 林彩丽, 朴春根, 田国忠
林业科学. 2017, 53(3):  105-118.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170312
摘要 ( 191 )   HTML   PDF (3041KB) ( 340 )  
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[目的] 16SrI组植原体对我国作物和生态植物危害严重。目前植原体尚不能分离培养,对于我国植原体不同株系间遗传变异和种群结构尚不清晰,通过多位点序列分析(MLSA)揭示我国不同地区16SrI组不同植原体株系的遗传多样性及其地理分布特征,比较不同植原体株系间不同持家基因的变异程度,为我国不同植原体株系的检测、分类鉴定和系统发育研究提供一定的参考方法和依据。[方法] 应用rp,tuf,secA,secY,ipt,dnaK,fusA,gyrB,pyrGrpoB共10个持家基因序列,结合16S rDNA序列,以全基因序列已完成的洋葱黄化植原体(OY-M)、翠菊黄化丛枝植原体(AYWB)、澳大利亚葡萄黄化植原体(CPA)、草莓致死黄化植原体(SLY)和苹果簇生植原体(CPM)共5种植原体株系为参照,分析我国10个省(市)苦楝丛枝、莴苣黄化、桑萎缩、泡桐丛枝和长春花绿变植原体株系(共18株)的遗传变异规律和系统发育关系,通过多重序列比对分析不同基因片段的序列多态性和变异程度。[结果] 我国18株苦楝丛枝、莴苣黄化、桑萎缩、泡桐丛枝和长春花绿变植原体株系的rp,tuf,secA,secY,ipt,dnaK,fusA,gyrB,pyrGrpoB多位点序列共有15种序列类型,从而揭示16SrI组不同植原体株系间丰富的遗传多样性。基于rp等10个基因多位点序列分析可将16SrI-B、D亚组的不同植原体株系清晰地分开。10株苦楝丛枝植原体株系与2株桑萎缩植原体株系系统发育关系最近,多位点序列分析可将这2种基于16S rDNA序列难以区分的植原体株系清晰地区分。10株苦楝丛枝植原体株系分为4个进化枝,其多位点序列存在8种序列类型,这4个分枝与植原体株系的地理分布关系密切。与我国长春花绿变和泡桐丛枝植原体株系相比,福建三明2株莴苣黄化植原体株系与日本洋葱黄化植原体株系OY-M系统发育关系较近。在已检测分析的植原体不同基因序列片段中,dnaK基因序列片段的变异水平最高。[结论] 多位点序列分析可做为一种对植原体鉴定、区分以及株系遗传多样性全面检测的有效、可靠方法。在以后的研究中该方法可广泛应用于深入探讨植原体不同组间或亚组间株系的遗传变异和系统发育关系。
美国白蛾Wnt-1基因的基因组编辑
刘慧慧, 张永安, 王玉珠, 曾宝胜, 刘群, 张真
林业科学. 2017, 53(3):  119-127.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170313
摘要 ( 157 )   HTML   PDF (1730KB) ( 471 )  
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[目的] 为了从分子水平上揭示美国白蛾飞行能力的机制,利用基因组编辑技术对翅形成相关基因Wnt-1进行功能研究。[方法] 根据美国白蛾的基因组和转录组信息设计引物,克隆得到HcWnt-1基因CDS区全长,利用在线软件分析HcWNT-1蛋白的结构特征;通过RT-PCR确定该基因在其生长发育过程中的时间表达模式,并通过免疫组化方法确定HcWNT-1蛋白的时空表达模式;通过CRISPR/Cas9技术对HcWnt-1基因进行编辑,观察胚胎期突变体表型和基因型特点,利用直接PCR和阳性克隆测序检测HcWnt-1基因突变。[结果] HcWnt-1基因核苷酸序列大小为1 221 bp,编码407个氨基酸,HcWNT-1蛋白含有螺旋-转角-螺旋DNA结合基序和24个保守的半胱氨酸残基,并且高度保守的Motif分散分布于整个序列。转录水平和翻译水平验证表明:美国白蛾HcWnt-1基因在胚胎早期高表达,且其表达水平随着体节分化和附肢发育而呈时序性变化;24 h时,早期胚带形成,转录水平出现第1个表达高峰,HcWNT-1蛋白表达主要集中于原头区;随着胚胎的发育,HcWnt-1基因表达水平逐渐下降,HcWNT-1蛋白表达沿着前后体轴由头部向尾部逐渐延伸;在144 h,转录水平出现第2个表达高峰,HcWNT-1蛋白表达主要集中于附肢。美国白蛾HcWnt-1基因的突变造成了胚胎期99.8%的个体死亡(注射1 000头),突变率为62.5%,PCR测序结果显示2个靶点之间存在片段删除,最大删除片段为423 bp;大部分突变体不能形成胚胎,少数能形成胚胎的个体体节形成异常和附肢发育受阻。[结论] 美国白蛾胚胎发育类型符合短胚带和中间胚带型;CRISPR/Cas9基因组编辑技术可以对美国白蛾基因组进行高效编辑,可为林业以及非模式害虫基因功能研究提供理论支持;HcWnt-1基因敲除影响美国白蛾体节分化和附肢形成,说明该基因对于美国白蛾胚胎发育至关重要。此外,HcWnt-1突变造成美国白蛾胚胎期死亡,可作为未来美国白蛾遗传防治的靶标基因。
乌兰布和沙区不同下垫面的土壤风蚀特征
刘芳, 郝玉光, 辛智鸣, 徐军, 黄雅茹, 赵英铭, 孙非
林业科学. 2017, 53(3):  128-137.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170314
摘要 ( 132 )   HTML   PDF (1373KB) ( 393 )  
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[目的] 研究荒漠生态系统典型植被群落对近地层风沙活动的影响,揭示荒漠生态系统中不同下垫面条件的土壤风蚀特征。[方法] 在乌兰布和沙区东北缘荒漠-绿洲过渡带内,选取油蒿半固定沙丘(盖度约20%)、白刺半固定沙丘(盖度约30%)、油蒿固定沙丘(盖度约40%)、白刺固定沙丘(盖度约40%)、流动沙丘(CK)5种典型下垫面,运用风蚀钎和风沙流采集系统,实时监测5种下垫面的风蚀动态,定量分析不同下垫面条件下的土壤风蚀量、风蚀物的垂向分布及粒度组成的差异性。[结果] 乌兰布和沙区不同下垫面同期土壤风蚀深度为:流动沙丘 > 油蒿半固定沙丘 > 白刺半固定沙丘 > 油蒿固定沙丘 > 白刺固定沙丘,当风速达到4.1 m·s-1时,流动沙丘即可观察到沙粒蠕动,当风速达5.1 m·s-1时积沙仪可收集到风蚀物。油蒿半固定沙丘、白刺半固定沙丘、油蒿固定沙丘、白刺固定沙丘的风速分别达到6.3,6.5,6.8,7.9 m·s-1时方可发生风蚀;5种下垫面0~100 cm垂直断面上,67.6%~90.0%的风蚀输沙均分布于30 cm高度范围之内,挟沙气流中输沙率随高度增加呈幂函数规律递减,随风速增大呈幂函数规律递增,各高度层风蚀物粒度组成呈单峰态分布,峰值处在250~100 μm之间,0~20 cm高度层峰值与其余各层的峰值范围差异明显且偏向粒径趋大的方向;自下而上,极细沙的粒度构成比例呈递增趋势,中沙的粒度构成比例呈递减趋势。[结论] 随着植被盖度的增加,土壤风蚀程度显著减轻,流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘年风蚀深度依次降低。盖度为40%的油蒿、白刺群落,其地表风蚀深度仅为流动沙丘同期风蚀深度的1.73%~1.52%,0~100 cm高度范围内的输沙率仅为流动沙丘输沙率的6.6%~5.1%。在荒漠生态系统中,植物群落主要通过覆盖地表、提高下垫面的粗糙度和拦截沙粒的运动来缓解气流对地表的侵蚀作用。因此,在防沙治沙工程实施过程中,要充分考虑和利用植被防风抗蚀的生态效应。
电阻断层成像、应力波及阻抗仪3种无损检测方法对活立木腐朽程度的定量检测
岳小泉, 王立海, 王兴龙, 荣宾宾, 葛晓雯, 刘泽旭, 陈清耀
林业科学. 2017, 53(3):  138-146.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170315
摘要 ( 136 )   HTML   PDF (1503KB) ( 391 )  
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[目的] 应用电阻断层成像法、应力波断层成像法和阻抗仪法对活立木树干腐朽程度进行检测和定量表征,判断3种方法的可靠性,为野外立木健康情况检测提供基础数据和理论依据。[方法] 在黑龙江省哈尔滨市东北林业大学试验林场内,选取水曲柳和北京杨各25株(15株腐朽,10株健康)共50株100个截面,采用PICUS Tree Tronic型树木电阻断层成像仪、Arbotom应力波断层成像系统和Resistograph针式阻抗仪检测及木芯质量损失率估测4种方法对断面腐朽程度进行检测和定量表征。以木芯质量损失率计算的样木腐朽程度(Es)为真值,利用最小二乘法分别建立电阻测定的腐朽程度(Ed)、应力波测定的腐朽程度(Ey)及阻抗仪测定的腐朽程度(Ez)与真值(Es)之间的线性关系。[结果] 电阻断层成像、应力波和阻抗仪3种无损检测方法能在不同腐朽程度上表征活立木木材质量损失率;从整体上来看,电阻检测和应力波检测结果与腐朽程度真值的拟合程度低于阻抗仪检测结果与腐朽程度真值的拟合程度;从不同腐朽阶段来看,在Es<30%时,EdEs的相关系数最高(R=0.823,P<0.01);在30%≤Es<50%时,EyEs的相关系数最高(R=0.658,P<0.01);在Es≥50%时,EzEs的相关系数最高(R=0.914,P<0.01)。[结论] 电阻断层成像法对木材早期腐朽的检测比较敏感,而应力波断层成像法则相对在木材腐朽稍严重时更准确,阻抗仪法在腐朽各个阶段的检测结果都较为准确,且在腐朽严重时最准确,但会对木材造成微损伤。3种无损检测方法均能有效检测活立木腐朽,并有各自的特点,在实际腐朽检测中应根据实际检测需要来选择。
5种三唑微乳液及其铜胺制剂的抗流失性能
李晓文, 席丽霞, 蒋明亮
林业科学. 2017, 53(3):  147-153.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170316
摘要 ( 98 )   HTML   PDF (1474KB) ( 217 )  
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[目的] 系统分析比较5种三唑制剂处理材中三唑的抗流失性能,为三唑制剂及其铜唑制剂的开发应用奠定基础。[方法] 参照国家标准GB/T 29905-2013方法,分别测定5种三唑在微乳液制剂及与铜胺溶液复配的铜/三唑制剂中的抗流失性能,并探讨添加疏水剂对其抗流失性能的影响。[结果] 在三唑微乳液制剂中,丙环唑(PPZ)和己唑醇(Hex)的抗流失性能相当且较高,固着率均达70%以上;戊唑醇(TEB)的固着率较PPZ和Hex低;环丙唑醇(CY)的固着率基本在60%~70%之间;三唑醇(Tri)的抗流失性能最差,在本试验中较高载药量下固着率不足60%。不同乳化剂制备的同一三唑微乳液的抗流失性能相当。三唑与铜胺溶液复配后,抗流失性能增强,三唑固着率基本在80%以上,铜的固着率基本在90%以上。添加疏水剂后,5种三唑的抗流失性能均有不同程度提高,其中CY的提高效果最好。[结论] 三唑微乳液制剂中,PPZ和Hex的固着率均达70%以上;三唑微乳液中,三唑的抗流失性能受乳化剂的影响不大;与铜胺溶液复配后或添加疏水剂,可提高其抗流失性能。
研究简报
地形因子对大青沟自然保护区不同森林群落叶性状的影响
刘玉平, 刘贵峰, 达福白乙拉, 程伟燕, 陈志婧, 姜丽丽
林业科学. 2017, 53(3):  154-162.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170317
摘要 ( 161 )   HTML   PDF (1148KB) ( 402 )  
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[目的] 探讨地形因子对大青沟自然保护区不同森林植物群落叶功能性状的影响,探索影响叶性状变化的主要地形驱动因子(海拔、坡度、坡向、坡位)。[方法] 以大青沟自然保护区大果榆、蒙古栎、水曲柳3种主要森林群落为研究对象,每种群落类型设置5个20 m×20 m的固定样地,对样地内重要值大于0.1的物种进行叶片采集,分别测定不同群落类型优势种的叶厚度、比叶面积、叶干物质含量、叶大小和叶干质量5项叶功能性状。运用Pearson相关分析和逐步回归分析,研究不同群落类型优势种叶性状与地形因子的关系。[结果] 相关分析结果表明,所有优势种和不同生长型物种,比叶面积与海拔均呈极显著负相关,与坡位均呈极显著正相关;叶干物质含量与海拔均呈极显著正相关,与坡位均呈极显著负相关。逐步回归分析进一步表明,除所有优势种的叶大小、灌木叶厚度、灌木叶干质量和草本叶厚度主要受坡位的影响(标准偏回归系数分别为0.259,-0.508,-0.467和0.410)外,其他叶性状主要受海拔的影响。海拔对所有优势种叶厚、比叶面积、叶干物质含量、叶干质量标准偏回归系数分别是0.285,-0.438,0.504,0.146;对乔木叶厚、比叶面积、叶干物质含量、叶大小、叶干质量标准偏回归系数分别是0.494,-0.378,0.563,0.836,0.575;对灌木比叶面积、叶干物质含量、叶大小标准偏回归系数分别是-0.336,0.490,0.171;对草本比叶面积、叶干物质含量、叶大小、叶干质量标准偏回归系数分别是-0.555,0.650,-0.357,-0.271。[结论] 在大青沟自然保护区,虽然海拔只相差60~70 m,但随着海拔的升高,土壤水分减少。水分变化引起群落组成和叶片功能性状的变化,因此海拔是影响叶性状的主要驱动因子。
呼中林区火烧迹地遥感提取及林火烈度的空间分析
李明泽, 康祥瑞, 范文义
林业科学. 2017, 53(3):  163-174.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170318
摘要 ( 198 )   HTML   PDF (1819KB) ( 392 )  
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[目的] 利用Landsat TM影像,采用遥感指数构建决策树分类模型,提出一种识别火烧迹地面积与林火烈度分析的新方法,并结合坡度、坡向、海拔等地形因子对过火区域火烈度的空间分布进行科学系统的分析研究,为大兴安岭地区森林防火和林火管理提供一定的理论依据和数据支持。[方法] 以大兴安岭地区呼中林区为研究区,以2010年9月火后TM影像以及2007年9月火前TM影像为基础数据,以DEM影像、林相图为辅助数据,利用NDVI、NDSWIR、MNDWI和dNBR等遥感指数构建决策树分类模型,对呼中林区2010年10场火烧迹地进行识别,根据dNBR阈值法将过火区域火烈度分为4级,并利用Arcgis软件将火烈度图分别与坡度、坡向、海拔图叠加分析。[结果] 利用决策树分类模型所提取火烧迹地面积的分类总体精度和Kappa系数分别为97.97%和0.943 2,与平行六面体法和ISODATA法的分类的精度相比分别提高了7.56%和17.32%,Kappa系数也相应提高。决策树模型提取火烧迹地的制图精度和用户精度分别为97.51%和97.54%,而平行六面体分类法分别为90.43%和96.52%,ISODATA法分别为94.35%和95.68%。利用dNBR阈值法将已提取的过火区林火烈度分为:未过火、轻度火烧、中度火烧、重度火烧4个级别,其中中度火烧和重度火烧分别占总过火面积的46.6%和33.2%。叠加分析后,海拔在1 000~1 500 m的地区过火面积共4 177 hm2,占总过火面积的64.4%。Ⅲ级坡(6°~15°)过火面积最大,占总过火面积的45.9%。南坡过火面积最大,为1 391 hm2,约占总过火面积的21.4%。[结论] 本文所使用的决策树分类模型能够准确地识别过火区域,在精度上相较平行六面体法与ISODATA法有显著提高,且过火面积也更接近目视解译判读所得到的过火面积,精度均达到82%以上。dNBR阈值法可将过火区域火烈度分为4个等级,结果表明过火区域中度火烧和重度火烧占总过火面积的比重较大,林火烈度与海拔、坡度、坡向之间存在一定相关关系。