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2017年 第53卷 第6期 刊出日期:2017-06-25
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林业科学. 2017, 53(6):  0-0. 
摘要 ( 56 )   PDF (1254KB) ( 332 )  
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论文与研究报告
云南普洱季风常绿阔叶林主要树种非结构性碳水化合物变异分析
刘万德, 苏建荣, 李帅锋, 郎学东, 黄小波, 张志钧
林业科学. 2017, 53(6):  1-9.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170601
摘要 ( 196 )   HTML   PDF (784KB) ( 726 )  
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[目的] 探索植物非结构性碳水化合物(NSC)组分随物种和植物器官的变化特征,了解不同树种的生长动态、碳代谢特征及生长对策。[方法] 在云南普洱季风常绿阔叶林中,选取20个重要物种,采集植物叶片、枝条、树干及树根,测定其可溶性糖类(蔗糖、果糖、葡萄糖)及淀粉浓度,分析其NSC各组分随物种和植物器官的变化特征。[结果] 不同植物器官间NSC存在显著差异,叶片中蔗糖、果糖、葡萄糖浓度最高,树干中浓度最低,而根中淀粉浓度最高,叶片中浓度最低。不同物种之间蔗糖、果糖、葡萄糖及淀粉浓度均存在显著性差异。绝大多数物种可溶性糖类浓度高值主要出现在叶片中,而淀粉高值主要出现在根中。所有NSC组分在不同植物器官中变异均较高,蔗糖变动范围为45.99%~60.40%,果糖为60.96%~86.26%,葡萄糖为56.41%~97.40%,淀粉为40.40%~55.01%;绝大多数物种NSC的变异系数大于50%,甚至超过100%。变异来源分析显示,蔗糖、果糖、葡萄糖浓度主要受物种影响,而淀粉浓度则主要受植物器官影响,但物种、植物器官及其交互作用对NSC不同组分影响均达到显著水平。[结论] 普洱季风常绿阔叶林不同物种NSC及其组分浓度不同,植物叶片中可溶性糖浓度最高,而根中淀粉浓度最高。物种是影响可溶性糖浓度的主导因素,而器官则主要影响淀粉浓度。
六盘山半干旱区华北落叶松树干液流速率及主要影响因子的坡位差异
王艳兵, 王彦辉, 熊伟, 姚依强, 张桐, 李振华
林业科学. 2017, 53(6):  10-20.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170602
摘要 ( 231 )   HTML   PDF (1444KB) ( 692 )  
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[目的] 在土壤水分条件坡位差异明显的半干旱地区,深入了解树干液流速率的坡位差异及其主导环境因子,探讨从样地到坡面尺度的上推方法,以准确估算坡面和流域尺度的森林蒸腾耗水。[方法] 2015年6—9月,在宁夏六盘山叠叠沟小流域选择1个西北坡向的典型坡面,设立上、中、下3个坡位的华北落叶松林样地,利用热扩散探针法监测树干液流速率,并同步监测气象因子及土壤水势的变化。[结果] 研究期间,0~60 cm土壤水势(Ψ0-60)和日均液流速率均存在显著的坡位差异,土壤水势(MPa)为下坡(-0.210)> 中坡(-0.410)> 上坡(-0.511),日均液流速率(mL·cm-2min-1)为下坡(0.045)> 上坡(0.036)> 中坡(0.034)。日均液流速率与日均气温(Ta)、日最高气温(Tmax)、日最低气温(Tmin)、日潜在蒸散(PET)、日均饱和水汽压差(VPD)、日均太阳辐射强度(Rs)、Ψ0-60呈极显著正相关,与日均空气相对湿度(RH)、日降水量(P)呈极显著负相关。但相关系数大小存在显著的坡位差异,日均液流速率与气象因子的相关系数为下坡>上坡>中坡,与Ψ0-60的相关系数为上坡>中坡>下坡。为了排除其他因子的影响,基于边界线分析评价树干液流速率对单个环境因子的响应程度,结果表明存在显著的坡位差异。从上坡到下坡,液流速率对TaTmax、RH、VPD及Ψ0-60的响应程度逐渐减小,而对Rs的响应程度逐渐增强。利用逐步回归分析建立日均液流速率与环境因子的多元线性模型,发现不同坡位入选环境因子存在明显差别:在土壤水势较高的下坡,对液流速率贡献最大的前2个主导环境因子依次为RsΨ0-60,在土壤水势较低的上坡依次为Ψ0-60和VPD,在介于二者之间的中坡则是VPD和Ψ0-60。[结论] 树干液流速率的坡位差异是由土壤水分条件及受地形影响的气象因子共同决定的。因此,在进行树干液流速率从样地到坡面尺度的上推时,不仅需要考虑土壤水分的沿坡变化,还要考虑由地形因素引起的气象因子的坡位差异。
不同家系马尾松对持续干旱的响应及抗旱性
杜明凤, 丁贵杰, 赵熙州
林业科学. 2017, 53(6):  21-29.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170603
摘要 ( 196 )   HTML   PDF (1247KB) ( 705 )  
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[目的] 了解持续干旱对不同家系马尾松幼苗生长和生理特征的影响,初步揭示马尾松的抗旱机制及抗旱遗传效应,比较不同家系的抗旱能力,为马尾松抗旱优良家系选育提供理论依据。[方法] 以3个来自广西和贵州的2年生马尾松家系(GX01、GX02和GZ01)幼苗为试验材料,采用随机区组设计,温室土培盆栽模拟干旱环境,研究持续干旱胁迫对马尾松幼苗生长、渗透调节和抗氧化系统的影响。[结果] 随干旱胁迫程度的加重,3个家系马尾松的SOD活性均呈先升后降趋势,各家系在胁迫0~10天存在显著差异(P<0.05);POD活性亦呈先升后降趋势,但家系间差异不显著(P>0.05);MDA含量变化中GX01呈先升后降趋势,GX02和GZ01呈先降后升趋势,各家系在胁迫5~20天以及第30天存在显著差异(P<0.05);脯氨酸含量变化中GZ01呈持续上升趋势,GX02和GX01呈先升后降又再升高的趋势,各家系在胁迫20~30天存在显著差异(P<0.05)。连续干旱限制马尾松苗期的生长,3个家系马尾松的苗高和地径的生长以及干物质积累均受到抑制,家系间的苗高生长、地径生长、干物质积累等均存在显著差异(P<0.05);连续干旱导致GX01和GX02的根冠比显著高于对照,GZ01亦高于对照,但差异不显著。隶属函数分析得出 3 个马尾松家系幼苗抗旱性GX01 > GX02 > GZ01;灰色关联分析发现,根冠比、苗高与抗旱性关联度最大,其次为MDA和脯氨酸含量,可作为评价抗旱性的主要指标。[结论] 马尾松幼苗在轻度干旱胁迫下通过增加保护酶活性抵御干旱;在中、重度干旱胁迫下通过增加渗透调节物质抵御干旱逆境伤害;极重度干旱胁迫下,保护酶活性显著下降,MDA含量显著上升,膜质过氧化伤害严重。干旱胁迫下,马尾松幼苗通过增加地下部分生长、减少地上部分生长以适应干旱逆境。马尾松抗旱性受遗传因素控制,不同家系间抗旱性的差异可能与其不同地理环境长期驯化所形成的遗传差异有关。
基于无损检测技术的湿地松生长及材性性状遗传变异分析
张帅楠, 栾启福, 姜景民
林业科学. 2017, 53(6):  30-36.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170604
摘要 ( 193 )   HTML   PDF (718KB) ( 745 )  
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[目的] 基于无损检测技术研究湿地松活立木基本密度(ρ)、弹性模量(MOE)和生长量的遗传变异规律及其遗传和表型相关关系,在保证生长量遗传改良的同时加强木材物理力学性质的选育力度,为速生优质湿地松人工林建设提供种质基础。[方法] 以浙江杭州长乐林场22年生湿地松半同胞家系测定林为研究对象,采用木材阻力仪Pilodyn和应力波测量仪Hitman等无损检测仪器测定2 000多株湿地松活立木ρ、MOE等物理力学性状,采用测杆等标准测具测定对应单株的枝下高、冠幅、分枝大小、分枝角以及树高和胸径等形质和生长性状,并通过ASReml-R软件混合线性模型的限制性极大似然估计法(REML)对各性状进行方差分析、遗传力估算和相关性分析。[结果] 1)弹性模量相对值MOEP与应力波速v之间呈极显著(P <0.001)遗传相关(R=0.947 0±0.020 1)和表型相关(R=0.948 0±0.002 7),与基本密度相对值ρP之间呈显著(P<0.01)遗传(R=-0.447 0±0.154 0)和表型(R=-0.538 0±0.019 1)相关,以v对MOEP进行间接选择,其有效性达到了97.42%。2)材性性状的遗传力在0.292 0~0.305 0之间,生长性状遗传力在0.062 5~0.216 0之间;以1%的选择强度计算,材积和MOE能获得30%的遗传增益。3)树高、胸径、材积、冠幅和分枝大小两两之间均呈显著的(P<0.05)遗传正相关关系,枝下高与树高正相关,分枝角与分枝大小负相关,但相关不显著,而胸径、树高、枝下高、材积、冠幅和分枝大小两两之间均具有极显著的表型正相关性;材性和生长性状之间普遍存在着显著的表型相关关系(P<0.05),但遗传相关不显著。[结论] 仅利用应力波速v即能快速评估群体内每木弹性模量(MOE)相对大小,比传统上仅用木材基本密度(ρ)评估MOE效果更好;ρ和MOE受中等程度的遗传控制,其遗传力明显高于生长性状;材性与生长性状之间遗传相关不显著,能够实现两类性状的同步遗传改良。
基于SSR标记的木荷核心种质构建
杨汉波, 张蕊, 王帮顺, 徐肇友, 周志春
林业科学. 2017, 53(6):  37-46.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170605
摘要 ( 178 )   HTML   PDF (2313KB) ( 671 )  
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[目的] 通过对比分析与评价以确定木荷核心种质构建的最适取样策略和比例,并构建木荷核心种质;在此基础上,进一步建立核心种质分子身份信息,为木荷种质资源的深入研究和加强利用、发掘优异基因资源提供理论依据和核心材料,同时也可为其他多年生木本植物核心种质的构建提供参考。[方法] 利用13对SSR引物,以来自7个省(市)29个地区的754份木荷种质资源为材料,利用M策略(M)、随机取样法(R)、遗传多样性最大化法(SAGD)和等位基因最大化法(SANA)分别构建核心种质。采用等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)和Shannon's信息指数(I)等遗传多样性指标进行比较分析来确定最适合的构建方法。[结果] 13对SSR引物共检测到128个等位基因(Na),平均有效等位基因数(Ne)为3.47,Shannon's信息指数(I)为1.39,表明木荷种质资源具有丰富的遗传多样性。SANA、SAGD和M策略构建的核心种质均优于R策略。SANA和SAGD法抽取的核心种质对原有种质均具有较好的代表性,但等位基因保留率较低。M策略构建的核心种质等位基因(Na)保留比例明显高于其他3种策略所构建的核心种质。根据遗传多样性参数综合考虑,同时考虑抽样数量,M策略构建的核心种质能以最小的取样量、最大程度地保留原有种质的遗传多样性,为最优的取样策略。采用主坐标分析法显示,M策略构建的核心种质能够较全面地代表木荷种质资源的遗传多样性,利用该策略得到的115份木荷核心种质,保留了原有种质15.3%的种质材料,等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)和Shannon's信息指数(I)的保留率分别达到93.8%,115.6%和109.9%。依据13对SSR引物的扩增数据,经过多态性谱带的有序编码转换,构建了115份木荷核心种质的特异分子身份信息,置信概率达到99.99%,具有有效性和唯一性。[结论] M策略是较适宜的构建木荷核心种质的方法,构建的115份核心种质能最大程度代表木荷种质资源的遗传多样性,同时,本研究所采用的方法对其他多年生木本植物核心种质的构建具有重要的参考价值。
容器类型和胚根短截对栓皮栎容器苗苗木质量及造林初期效果的影响
刘佳嘉, 李国雷, 刘勇, 尚治国
林业科学. 2017, 53(6):  47-55.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170606
摘要 ( 195 )   HTML   PDF (1302KB) ( 573 )  
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[目的] 容器类型和胚根短截可有效调控苗木质量,同时采用2种措施培育苗木,从苗圃和造林2个阶段探讨对苗木质量的叠加效应,为丰富苗木质量的调控措施提供参考。[方法] 以栓皮栎容器苗为研究对象,将胚根短截(RP)和不短截对照(CK)的种子分别播在2种容器(D40,Slit)中,测定苗圃阶段栓皮栎根系结构、生长、养分浓度和造林效果。[结果] 容器类型和胚根短截的交互作用对根系结构和养分浓度影响显著,D40-CK组合促进<2 mm径级根系发育,并提高根系总表面积和体积,而D40-RP组合有利于提高K浓度,证实2种育苗方式组合研究的必要性。主效应表明,D40容器更加有利于2~5 mm径级根系发育和苗木地上部分的生长,但导致苗木根茎比下降;造林1年后依然促进幼树高和地径生长;造林2年后,促进作用消失。胚根短截抑制>5 mm径级根系发育,并且对苗高、地径和根生物量有负面影响;造林1年后,对幼树高和地径的抑制作用依然存在;造林2年后,胚根短截处理的成活率显著降低,但促进根系生长和养分吸收。[结论] 苗木根系结构、生长、养分和造林初期效果证实采用容器类型和胚根短截组合调控苗木质量的必要性。培育主根发达树种栓皮栎的最佳组合为D40容器和胚根不短截(CK)。
基于GWR的大兴安岭森林立地质量遥感分析
李明泽, 郭鸿郡, 范文义, 甄贞
林业科学. 2017, 53(6):  56-66.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170607
摘要 ( 136 )   HTML   PDF (1535KB) ( 704 )  
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[目的] 建立遥感信息模型,估算森林地位级指数,对森林立地质量的空间分布进行系统研究,为森林经营管理和营林造林提供数据支持与理论依据。[方法] 以黑龙江省大兴安岭地区为研究区域,基于研究区域的多光谱数据结合地面森林资源清查数据,采用以最小二乘为基础的多元线性模型(全局模型)和以地理加权回归(GWR)为基础局域回归模型提取包括遥感因子土壤修正植被指数(MSVI)、差值植被指数(DVI)和林分因子林分平均胸径(ADBH)、林分郁闭度(FCC)在内的4个因子作为自变量,建立地位级指数全局估算模型和局域估算模型。对比2种方法,最终采用地理加权回归模型来绘制研究区域地位级指数空间分布图,对研究区域的立地质量进行评价与分析,并探索研究区域内森林地位级指数的空间分布状态随地形的变化趋势。采用全局Moran I描述不同空间尺度下模型残差的空间自相关性(以8 km为间隔计算从8 km到80 km)。[结果] 大兴安岭地区地位级指数呈现明显的聚集分布,具体表现为东高西低、北高南低,并且最大值出现在北部区域。遥感因子和林分因子影响森林地位级指数的空间分布。地理加权回归模型的拟合和精度明显好于全局模型,其中全局模型的Radj2为0.48、AIC为1 816、RMSE为1.74,地理加权回归模型的Radj2为0.53、AIC为1 784、RMSE为1.29。通过模型模拟结果和实测值的对比分析发现,地理加权回归模型具有更高的验证精度和更好的拟合效果。基于地理加权回归模型残差分析可知,地理加权回归模型能够很好地解决模型残差的空间自相关性,产生更为理想的模型残差。[结论] 全局模型和局域地理加权回归模型能够较为有效地估算黑龙江省大兴安岭地区森林地位级指数,加入样地位置信息进行回归分析的地理加权回归模型能够更有效地降低数据的空间自相关性,结果更符合传统统计模型中关于残差间相互独立的基本假设,使得建模过程更加科学合理。
基于空间自相关的天然蒙古栎阔叶混交林林木胸径-树高模型
娄明华, 张会儒, 雷相东, 李春明, 臧颢
林业科学. 2017, 53(6):  67-76.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170608
摘要 ( 161 )   HTML   PDF (943KB) ( 731 )  
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[目的] 考虑林木间的空间自相关,构建基于空间自相关的林木胸径-树高模型,为可持续经营天然混交林提供理论依据。[方法] 以天然蒙古栎阔叶混交林为研究对象,选择适宜的线性化林木胸径-树高模型为基础模型(BM),应用3个同步自回归(SAR)模型即空间滞后模型(SLM)、空间误差模型(SEM)和空间Durbin模型(SDM)研究该混交林的林木胸径-树高模型。同时,将Delaunay三角网(DT)矩阵、逆距离一次幂(ID1)、逆距离二次幂(ID2)、逆距离五次幂(ID5)、球状变异函数(SV)矩阵、高斯变异函数(GV)矩阵和指数变异函数(EV)矩阵共7个空间加权矩阵应用于SAR模型中。利用普通最小二乘法(OLS)估计BM参数,极大似然法估计3个SAR模型参数,并对4个模型的回归参数进行T检验,对3个SAR模型的自回归参数进行似然比检验。选择Moran's I(MI)指数比较分析BM、SLM、SDM和SEM 4个模型的残差空间自相关,选择决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和Akaike信息准则(AIC)3个拟合指标比较分析4个模型的拟合效果。[结果] 空间加权矩阵SV的BM残差MI值大于1,因此以下结果分析中将不再考虑SV。其他6个空间加权矩阵的BM和SLM残差MI值均显著大于期望值I0,但SLM残差MI值较相同空间加权矩阵的BM残差MI值小。除了GV和ID1外,其他4个空间加权矩阵的SDM残差MI值均与I0差异不显著。除了ID1外,其他5个空间加权矩阵的SEM残差MI值均与I0差异不显著。3个SAR模型的3个拟合指标均优于BM。在相同的空间加权矩阵中,SDM和SEM的3个拟合指标非常接近,但均优于SLM。在SDM和SEM中,不同空间加权矩阵(除GV外)根据3个拟合指标从优至劣的排序为ID2 > DT > ID > ID5 > EV。无论采用哪个空间加权矩阵,3个SAR模型的回归参数β1均与BM中的β1相似,且均显著不为零。相比β1,SEM和BM中的β0相似,但SDM和SLM中的β0与BM中的β0不相似,并且随着空间加权矩阵的变化而变化。应用于SAR模型的所有空间加权矩阵中,利用ID1得出的自回归参数ργ和λ均明显高于利用其他空间加权矩阵计算的值。GV只有在SEM中才能使自回归参数λ显著。除了GV外,利用其他5个空间加权矩阵得出的ργ和λ均显著。[结论] 应用于SAR模型的7个空间加权矩阵中,SV和ID1为不合理的空间加权矩阵。SLM只能降低模型残差的空间自相关,改善模型拟合效果较SDM和SEM差。只要选择合适的空间加权矩阵,SDM和SEM就可以消除模型残差的空间自相关,提高模型拟合效果,其中ID2是最好的空间加权矩阵。利用ID2和SEM构建以树种为哑变量的胸径-树高模型,从而得出基于空间自相关的蒙古栎、杨桦(山杨和白桦)、红松的胸径-树高模型。
环割对杉木和马尾松人工林土壤微生物群落结构的影响
贺同鑫, 孙建飞, 李艳鹏, 俞有志, 胡宝清, 王清奎
林业科学. 2017, 53(6):  77-84.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170609
摘要 ( 167 )   HTML   PDF (1267KB) ( 614 )  
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[目的] 以期揭示环割对森林土壤微生物群落结构的影响。[方法] 2012年6月在杉木和马尾松人工林中分别布置6个6 m × 6 m样方,每个样方至少包含5棵树。杉木和马尾松平均树高分别为16.3和15.3 m,平均胸径分别为18.5和17.2 cm。每种林分随机选择3个样方进行环割,即在树木胸径处去除10 cm宽的树皮和韧皮部,以阻断光合产物的地下碳分配,剩余3个为对照。环割1个月后测定土壤基本理化性质,环割1个月和1年后采用磷脂脂肪酸方法测定土壤微生物群落结构。[结果] 杉木林环割1个月后土壤可溶性有机碳含量降低了18.3% (P< 0.01),硝态氮增加了182.1% (P< 0.01),有效磷和土壤含水量分别增加了66.9%和10.6% (P< 0.05);马尾松林环割1个月后土壤可溶性有机碳、硝态氮和有效磷含量分别增加了11.3%,72.7%和235.5% (P< 0.05),土壤含水量增加了12.1% (P< 0.01)。环割降低了土壤微生物生物量并改变了微生物群落结构,而且这种影响存在树种和时间差异性。杉木林环割1个月后总磷脂脂肪酸、细菌、真菌、真菌∶细菌和革兰氏阴性细菌含量分别降低了10.3%,10.9%,20.0%,10.1%和13.4% (P< 0.05),环割1年后细菌和革兰氏阴性细菌的含量分别降低了20.3%和22.1% (P< 0.05);马尾松林环割1个月后真菌和革兰氏阳性细菌的含量分别降低了21.9%和14.5% (P< 0.05);环割1年后总磷脂脂肪酸、细菌和放线菌含量分别降低了17.8%,15.9%和27.4% (P< 0.05);环割1个月后杉木林土壤中磷脂脂肪酸cy17∶0/16∶1ω7c显著升高 (P< 0.05),而马尾松林中该比值的升高则发生在环割1年后 (P< 0.05),该比值的升高表明可利用碳有效性不足引起了微生物生长压力。相关分析表明土壤可溶性有机碳含量与总磷脂脂肪酸、细菌、真菌、革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌含量极显著正相关 (P< 0.01),土壤NO3--N和全氮含量均与细菌和革兰氏阳性细菌含量显著正相关 (P< 0.05),土壤有效磷含量与革兰氏阳性细菌含量显著正相关 (P< 0.05),土壤NH4+-N含量与总磷脂脂肪酸、细菌、革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌含量极显著负相关 (P< 0.01),与真菌含量显著负相关 (P< 0.05),土壤pH值与总磷脂脂肪酸、细菌、真菌和革兰氏阳性细菌含量极显著正相关 (P< 0.01),与革兰氏阴性细菌含量显著正相关 (P< 0.05),土壤有机碳含量与总磷脂脂肪酸、细菌、真菌和革兰氏阳性细菌含量显著正相关 (P< 0.05),全磷含量与总磷脂脂肪酸、真菌和革兰氏阴性细菌含量显著正相关 (P< 0.05),与细菌和革兰氏阳性细菌含量极显著正相关 (P< 0.01),土壤含水量与土壤微生物生物量没有显著相关性 (P> 0.05)。[结论] 环割导致植物光合产物供应变化,进而改变了土壤碳的可利用性及养分有效性,降低了土壤微生物生物量,改变了微生物群落结构,且对真菌群落的影响要高于细菌群落,而且环割对微生物的影响具有树种差异性。
泡桐丛枝病发生与代谢组变化的关系
曹亚兵, 翟晓巧, 邓敏捷, 赵振利, 范国强
林业科学. 2017, 53(6):  85-93.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170610
摘要 ( 158 )   HTML   PDF (1073KB) ( 497 )  
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[目的] 通过对泡桐健康苗和丛枝病苗进行代谢组分析,探讨代谢物变化与泡桐丛枝病发生的关系。[方法] 利用非靶标的高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)对长度为1.5 cm的健康和植原体感染的毛泡桐组培苗顶芽进行代谢组分析,将上机检测得到的质谱数据用主成分分析和偏最小二乘判别分析法进行分析得到最终差异的荷质比,并将其比对到KEGG代谢物数据库中,通过分析找到植原体感染的毛泡桐组培苗与健康组培苗之间代谢物含量和种类的差异。[结果] 毛泡桐病苗和健康苗中有1 612种代谢物发生变化。与健康苗相比,在病苗中有765种代谢物含量下降,847种代谢物含量增多。KEGG代谢通路分析表明,这些代谢物中有460种代谢物参与111个代谢途径,其中变化显著的3个代谢途径为"异喹啉生物碱合成"、"双萜类生物合成"和"黄酮生物合成"。另外,病苗中参与植物激素信号转导的代谢物也发生明显变化。其中在植原体感染的毛泡桐病苗中玉米素、玉米素核苷、赤霉素、二氢玉米素核苷、花葵素、黄芩素和花青色素等含量发生明显变化,表明这些代谢物含量的变化可能与丛枝病发生有一定关系。[结论] 通过比较健康苗和病苗中代谢物含量和种类的变化,找出可能与丛枝病发生密切相关的代谢物及其相应的代谢通路,该结果有助于进一步阐明泡桐和其他植物丛枝病发生分子机制,并为泡桐丛枝病有效防治奠定基础。
转舞毒蛾LdCYP6AN15v1基因果蝇品系对氯虫苯甲酰胺胁迫响应
党英侨, 殷晶晶, 陈传佳, 孙丽丽, 刘鹏, 曹传旺
林业科学. 2017, 53(6):  94-104.  doi:10.11707/j.1001-7488.201706011
摘要 ( 155 )   HTML   PDF (1239KB) ( 512 )  
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[目的] 舞毒蛾是林业重要害虫,细胞色素P450是昆虫体内广泛分布的参与外源化合物代谢关键酶系,探讨P450家族基因CYP6AN15v1对杀虫剂代谢解毒功能,为舞毒蛾有效治理提供依据。[方法] 通过RT-PCR法获得LdCYP6AN15v1基因cDNA全长,采用传统酶切连接的方法构建转CYP6AN15v1基因果蝇载体,通过转基因技术获得表达LdCYP6AN15v1果蝇品系(命名为attP40>CYP6AN15v1)。采用分光光度计法研究低剂量氯虫苯甲酰胺(7.17 mg·L-1)处理对转基因和非转基因果蝇品系细胞色素P450活性的影响,并采用qRT-PCR法测定其对CYP6AN15v1基因表达的影响。[结果] 从舞毒蛾无参照转录本文库中克隆获得CYP6AN15v1全长基因,编码512个氨基酸,蛋白分子质量为59.02 kDa;系统进化树分析表明CYP6AN15v1与甜菜夜蛾和棉铃虫关系较近。以DNA和cDNA为模板,attP40>CYP6AN15v1果蝇品系均检测到1 539 bp目的基因,表明LdCYP6AN15v1基因成功整合到果蝇基因组。与非转基因attP40果蝇品系相比,转基因attP40>CYP6AN15v1果蝇品系对氯虫苯甲酰胺的敏感性显著降低,致死中浓度LC50为非转基因果蝇的2.92倍;低剂量(7.17 mg·L-1)氯虫苯甲酰胺胁迫下,舞毒蛾细胞色素P450酶活性和CYP6AN15v1基因的诱导作用呈现时间效应,attP40>CYP6AN15v1果蝇品系P450活性为非转基因果蝇的1.09~1.93倍,主要表现为诱导效应;attP40>CYP6AN15v1果蝇品系的CYP6AN15v1基因mRNA表达量呈诱导激活,其表达量为非转基因的44.54~137.80倍。[结论] 利用转基因技术成功构建了转LdCYP6AN15v1果蝇品系attP40>CYP6AN15v1;氯虫苯甲酰胺可能通过诱导LdCYP6AN15v1基因mRNA的上调表达而增强黑腹果蝇P450酶活性,从而参与对氯虫苯甲酰胺的解毒作用。
松材线虫CYP450基因与松树蒎烯类物质代谢的相关性
王璇, 理永霞, 刘振宇, 吕全, 贾秀贞, 张星耀
林业科学. 2017, 53(6):  105-110.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170612
摘要 ( 157 )   HTML   PDF (1227KB) ( 656 )  
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[目的] 通过比较松材线虫CYP450基因和寄主萜烯类物质代谢的时间特异性,研究松材线虫解毒相关CYP450基因与寄主蒎烯类物质代谢之间的相关性,为该病致病机制的深入研究提供基础。[方法] 松材线虫接种5年生马尾松后,通过实时定量PCR研究松材线虫CYP450基因和寄主萜烯合成酶基因表达模式,同时通过气相色谱法检测寄主松树主要萜烯类物质代谢规律。[结果] 松材线虫接种5年生马尾松后,松树蒎烯合成酶基因分别在第6天和第21天上调表达,而寄主松树体内α-蒎烯和β-蒎烯也具有2个峰值,分别在第9天和第27天时含量最高。松材线虫CYP-33C9基因在第12天和第15天大量表达,CYP-33C4基因在接种后第21天表达量最高。[结论] 松材线虫的入侵引起松树蒎烯合成酶基因上调表达,生物合成大量蒎烯类物质,松材线虫CYP450基因响应松树蒎烯类物质的大量积累而上调表达。因此,根据松材线虫CYP450基因与松树蒎烯类物质代谢在时间上的相关性,推测CYP450基因可能参与了松材线虫蒎烯类物质代谢过程,可能是松材线虫致病相关基因之一。
基于LFNMR的木材干燥过程中水分状态变化
马尔妮, 王望, 李想, 杨甜甜
林业科学. 2017, 53(6):  111-117.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170613
摘要 ( 148 )   HTML   PDF (1268KB) ( 617 )  
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[目的] 基于低场核磁共振技术考察木材干燥过程中水分的横向弛豫特性,以阐释干燥时木材中水分状态的变化机制,为木材干燥及水分处理提供理论依据及数据支持。[方法] 以20 mm(L)×5 mm(R)×5 mm(T)的南方松为试验材料,采用两步法将试材从饱水状态干燥至约5%含水率,通过定期测定含水率和横向弛豫时间,分析木材干燥时内部水分状态变化及迁移情况,探究自由水与吸着水的分界及其与纤维饱和点的关系。[结果] 1) 饱水试材存在2个明显的弛豫峰和1个峰肩,三者的横向弛豫时间为67.65、1.24和11~13 ms,分别对应着细胞腔中的自由水、细胞壁中的吸着水和微毛细管系统中的毛细管水。2) 木材干燥初期,自由水含水率不断下降,在总含水率为20%左右时,自由水才蒸发殆尽;吸着水含量在木材干燥至40%总含水率时基本保持不变,当总含水率降到40%以下时,吸着水即开始解吸。3) 随着干燥过程的进行,自由水的横向弛豫时间随含水率的降低而不断减小;而多、单分子层吸着水的横向弛豫时间则以6%左右的含水率为界分别表现出轻微下降和显著下降的不同趋势。[结论] 1) 木材中主要存在3种类型的水分,分别为自由水、吸着水和毛细管水。2) 平均含水率在传统定义的纤维饱和点(30%)以下时自由水仍然存在,这主要是由于干燥过程中木材内部水分分布不均造成的,且在40%~20%含水率范围内,木材表层发生吸着水解吸的同时其芯层仍有自由水的排除。3) 随着干燥过程的进行,自由水、吸着水弛豫峰的顶点位置持续左移,揭示2种水分的平均横向弛豫时间不断减小,即在干燥过程中,木材对残余水分的束缚逐渐增强,干燥难度也随之增加。
问题讨论
京津冀地区生态服务价值与社会经济重心演变特征及耦合关系
朱振亚, 陈丽华, 姜德文, 余新晓
林业科学. 2017, 53(6):  118-126.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170614
摘要 ( 145 )   HTML   PDF (1270KB) ( 517 )  
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[目的] 分析京津冀地区生态服务价值与社会经济重心演变特征及耦合关系,初步探究地区生态服务价值的社会经济驱动因子,为京津冀协同发展的重点领域生态环境保护提供参考。[方法] 运用重心概念及相关公式,采用分县区的土地利用、城乡人口、三大产业数据计算1990—2010年京津冀地区生态服务价值、城乡人口和三大产业增加值重心及其偏移方向和偏移距离;构建重心偏移的重叠性和变动的一致性公式,研究地区生态服务价值和社会经济因子重心的动态演化及耦合关系。[结果] 1) 1990—2010年,京津冀地区调节服务、支持服务、供给服务价值重心偏移的方向类似,文化服务价值重心偏移方向有所不同;乡村人口和第一产业增加值重心偏移的方向类似,而城镇人口、第二产业增加值、第三产业增加值重心偏移方向各具特点。2) 20年来,调节服务价值、总生态服务价值和三大产业增加值重心偏移的距离较大,而支持服务、供给服务、文化服务价值和人口重心偏移的距离相对较小。3) 总服务价值重心与城镇人口、第三产业增加值、第二产业增加值重心的耦合性较高,与乡村人口和第一产业增加值重心的耦合性较低。4) 以2000年为界,总服务价值重心与第二产业增加值、第三产业增加值、城镇人口重心变动的一致性有所转变。[结论] 地区发展不平衡造就重心偏移的复杂性,工业化进程的异步导致社会经济重心偏移的异步,城市化与工业化的错位致使生态服务价值重心偏移错位;受京津冀协同发展的影响,未来地区生态服务价值重心和社会经济重心将进一步偏移。
研究简报
中国亚热带4种林分类型凋落叶分解过程中13C NMR波谱特征
赵培平, 姜培坤, 孟赐福, 何珊琼
林业科学. 2017, 53(6):  127-134.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170615
摘要 ( 143 )   HTML   PDF (2039KB) ( 732 )  
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[目的] 旨在揭示不同结构碳组分在凋落叶分解过程中的作用机制。[方法] 以浙江省临安玲珑山毛竹人工林、马尾松天然次生林、杉木人工林和青冈天然次生林凋落叶为研究材料,采用常规化学分析方法与固态13C核磁共振技术探讨其分解过程中的全C和全N含量及不同形态C化合物相对含量的变化。[结果] 经12个月的分解,4种林分凋落叶的质量损失率表现为青冈天然次生林(53.80%)>马尾松天然次生林(52.69%)>杉木人工林(48.31%)>毛竹人工林(41.17%);在分解过程中,凋落叶中的N含量逐渐升高,C含量和C/N比逐渐降低,烷氧碳的相对含量显著减少(9.34%~15.48%,P<0.05),而芳香碳和羰基碳分别增加25.14%~37.37%和0.75~2.08倍(P<0.05);凋落叶中的C含量与凋落叶质量残存率之间,C/N比与凋落叶质量残存率之间均极显著正相关(r=0.901 0~0.984 0,P<0.01),而N含量与凋落叶质量残存率极显著负相关(r=-0.921 1~-0.983 1,P<0.01),凋落叶中的烷氧碳相对含量与凋落叶质量残存率呈极显著正相关(r=0.808 2~0.962 2,P<0.01),芳香碳相对含量与凋落叶质量残存率间、羰基碳相对含量与凋落叶质量残存率间均极显著负相关(r=-0.779 9~-0.936 6,P<0.01),除马尾松人工林外,其他林分凋落叶的烷基碳相对含量与凋落叶质量残存率均无显著相关性。[结论] 4种林分凋落叶中,青冈天然次生林凋落叶降解最快;在有机碳中,烷氧碳、芳香碳和羰基碳在凋落叶降解过程中起着决定性的作用;13C NMR波谱技术更利于监测凋落叶分解过程中不同结构碳组分的变化,从而更深刻认识凋落叶的分解机制。
吊罗山国家森林公园山地雨林板根树与板根的数量特征
马志波, 黄清麟, 庄崇洋, 黄金城, 王宏
林业科学. 2017, 53(6):  135-140.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170616
摘要 ( 123 )   HTML   PDF (1200KB) ( 480 )  
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[目的] 探讨山地雨林中板根树及其板根的数量特征,为板根树与板根的特征研究及评价提供科学依据。[方法] 用样地调查法,研究板根树的种属分布;用扩散系数和t-检验方法判断板根树木在群落中的分布格局;用常规统计检验和拟合分布函数的方法,分别对板根树木及板根的密度和板根大小做量化分析。[结果] 原始林和退化原始林中共有52个具有板根的树种,属于25个科的33个属,只在原始林出现的有18个种,只在退化原始林出现的有23个种,同时出现在原始林和退化原始林的有11个种;板根树木在原始林和退化原始林均呈集群分布,密度为0~133.3 株·hm-2,2种林分类型平均38.9 株·hm-2,原始林中平均48.9株·hm-2,退化原始林中平均34.1株·hm-2;板根密度为0~666.7 条·hm-2,2种林分类型平均160.0条·hm-2,原始林中平均197.9 条·hm-2,退化原始林中平均142.2 条·hm-2;板根高度为0.30~5.00 m,平均1.19 m;板根宽度与高度显著正相关(α =0.05),二者间关系可以用简单线性方程表达;板根树木密度分布、板根密度分布、板根高度分布都可用负指数分布函数表达;平均每株板根树木有4.1条板根,单株板根树木的板根条数符合泊松分布。[结论] 研究区山地雨林中有丰富的板根树种,在林内呈集群分布。退化原始林内板根树种丰富度高于原始林,但密度低于原始林。板根宽度与板根高度有简单线性关系,评价板根大小时选其中一个即可。
楸树雄性不育花芽转录组测序及分析
毛伟兵, 陈发菊, 王长兰, 梁宏伟
林业科学. 2017, 53(6):  141-150.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170617
摘要 ( 180 )   HTML   PDF (1751KB) ( 804 )  
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[目的] 以自然突变的楸树雄性不育花芽为研究材料,分析与楸树雄性不育相关基因的表达模式,从基因的表达水平上揭示楸树雄性不育的分子机制,为楸树及木本植物的雄性不育研究提供有价值的参考。[方法] 采用高通量测序技术对自然状态下楸树的雄性不育的花芽以及可育的花芽进行转录组测序,通过生物信息学对可育花芽与不育花芽的转录本进行比较分析,预测和筛选出与楸树雄性不育有关的基因。[结果] 转录组测序共产生27.18 Gb数据,组装并去冗余后得到86 076个Unigene,然后将Unigene比对到7大功能数据库(NR,NT,GO,COG,KEGG,Swissprot,Interpro)进行功能注释,最终被7大数据库中任意一个数据库注释上的Unigene总数为64 600(75.05%)。将试验组(雄性不育花芽,SL)与对照组(可育花芽,FL)所测得的Unigene进行表达量的分析后,筛选出表达量有差异且可信度高的差异表达基因。在噪音分布中(差异表达倍数在2以上,可信度在0.8以上)共筛选出试验组中有6 915个基因上调表达,3 504个基因下调表达。在泊松分布中(差异表达倍数在2以上,错误发生率在0.001以下),SL-1 vs FL-1、SL-2 vs FL-2、SL-3 vs FL-3三个生物学重复中得出差异上调表达基因分别有13 979,13 513,13 055个,差异下调表达基因分别有12 170,13 807,10 411个。差异基因的GO功能分析表明,在生物过程中显著性富集的条目集群频率较高的是生殖过程、生殖发育过程、生殖系统发育、生殖结构发育,在分子功能中只有生长素流出跨膜转运蛋白活性显著性富集。差异基因KEGG通路分析中,差异基因映射到127个不同的生物途径,显著富集代谢通路中差异基因的生物途径主要为:代谢途径、次生代谢产物的生物合成、剪接体、RNA转运以及甘油磷脂及淀粉和蔗糖的代谢。在用差异基因与同源基因比对分析中,共比对出246个同源性高的Unigene,其COG功能分类多聚集在RNA加工和修饰,细胞周期控制、细胞分裂、染色体分区,转录等,同时将这些同源性高的差异表达基因映射到了丙酮酸代谢、植物激素信号转导途径中。[结论] 楸树雄性不育的形成与生殖发育的多个过程、丙酮酸代谢途径、生长素流出跨膜转运蛋白活性以及油菜素内酯介导的信号转导通路密切相关。根据分析的结果和已经完成的相关细胞学观察,推测楸树雄性不育的形成可能是楸树体内丙酮酸代谢过程异常,抑制油菜素内酯的合成,使绒毡层发育异常并进一步影响到小孢子减数分裂,最终导致不育花粉的形成。
剥皮对杜仲次生代谢物含量及伤害修复能力的影响
曹瑞致, 张馨宇, 杨大伟, 夏广东, 董娟娥
林业科学. 2017, 53(6):  151-158.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170618
摘要 ( 115 )   HTML   PDF (1606KB) ( 473 )  
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[目的] 研究不同剥皮处理对杜仲次生代谢物含量及伤害修复能力的影响,为杜仲资源的合理利用提供借鉴。[方法] 以5年生杜仲为研究对象,分别进行50%、75%、100%剥皮处理,以植株不剥皮为对照,研究116天内杜仲叶片可溶性糖、游离脯氨酸、丙二醛、苯丙氨酸解氨酶、绿原酸、总黄酮、京尼平苷酸的含量变化。[结果] 不同剥皮处理的杜仲叶片可溶性糖含量随剥皮时间均呈先上升后迅速下降并基本保持稳定的趋势;除21天和36天外,50%、75%剥皮处理间杜仲叶片可溶性糖含量均无显著差异(P>0.05);36天时,100%剥皮处理的可溶性糖含量最高,为对照的1.3倍。不同剥皮处理均使杜仲叶片游离脯氨酸(Fpro)含量增加,其中,100%剥皮处理Fpro含量在86天前显著高于对照,86天后与对照无显著差异。不同剥皮处理的杜仲叶片丙二醛(MDA)含量随剥皮时间均呈先升高后降低的趋势,在21天时达到最大值。剥皮处理后,杜仲叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性显著增加,21天时达到最大值,50%、75%、100%剥皮处理的杜仲叶片PAL活性分别为对照的2、2.1和2.6倍,21天后不同剥皮处理的PAL活性均呈下降趋势。剥皮处理后,杜仲叶片绿原酸含量出现2次显著增加,分别在21天和56天,其中56天时75%剥皮处理的叶片绿原酸含量显著高于对照及其他剥皮处理(P<0.05),56天后不同剥皮处理的绿原酸含量均迅速降低。不同剥皮处理杜仲叶片总黄酮含量随剥皮时间显著增加,在21天时达到峰值,50%、75%、100%剥皮处理的叶片总黄酮含量分别为对照的1.2、1.3和1.9倍,41天后不同剥皮处理与对照间总黄酮含量无显著差异(P>0.05)。不同剥皮处理杜仲叶片京尼平苷酸含量与绿原酸含量变化规律相似,京尼平苷酸含量在21天和56天时显著增加,其中又以75%剥皮处理的叶片京尼平苷酸含量增加最为明显,116天时不同剥皮处理的京尼平苷酸含量与对照均无显著差异(P>0.05)。[结论] 剥皮处理对杜仲植株有一定程度的伤害,但经过植物多方面的调节,这种伤害能得到修复;75%剥皮量有利于杜仲树体恢复,且可提高杜仲叶中次生代谢物含量。
杨干象对12种植物挥发物的电生理及行为反应
邢亚, 迟德富, 宇佳, 严峻鑫, 冉亚丽
林业科学. 2017, 53(6):  159-167.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170619
摘要 ( 166 )   HTML   PDF (1225KB) ( 533 )  
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[目的] 从12种植物挥发物中筛选出对杨干象成虫具有显著驱避、引诱作用的挥发性物质,并为生产制备驱避引诱剂提供依据,为有效控制杨干象种群奠定基础。[方法] 利用EAG技术对12种植物挥发物质进行触角电生理反应,筛选出与对照差异显著的植物挥发物,再进行浓度梯度筛选。进而,进行Y型嗅觉仪和风洞生物测定。[结果] 糠醛、苯甲酸、丁香酚、橙花醇、香茅醇、香柏油6种植物挥发物在1mol·L-1浓度下均能引起雌雄成虫较强的EAG反应(P<0.05);行为反应测试表明:Y型嗅觉仪生测中1mol·L-1寄主植物挥发物糠醛对杨干象雌虫有明显引诱作用(P<0.01),引诱率达71.59%;1mol·L-1非寄主植物挥发物橙花醇对杨干象雌虫具有较强的驱避作用(P<0.01),驱避率高达81.5%。风洞生测中1mol·L-1寄主植物挥发物苯甲酸对杨干象雌虫具有明显驱避作用,驱避率达74.68%。1 mol·L-1非寄主植物挥发物香柏油对杨干象雄虫具有驱避作用(P<0.01),驱避率达78.75%。[结论] 在所选择的挥发物中,非寄主植物挥发物对杨干象成虫的行为影响略高于寄主植物;杨干象雌虫较雄虫对植物源挥发物更敏感;Y型嗅觉仪和风洞生测都获得了比较理想的试验结果。
光肩星天牛诱捕器颜色的改进及其引诱剂最佳缓释量的确定
周艳涛, 李硕, 孟昭军, 王嘉冰, 刘英胜, 张爱军, 严善春
林业科学. 2017, 53(6):  168-174.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170620
摘要 ( 159 )   HTML   PDF (2037KB) ( 584 )  
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[目的] 研究颜色改进型暗褐色拦截挡板诱捕器诱捕效果;将缓释的1-戊醇和2-戊醇单独或与信息素组合后,结合颜色改进型暗褐色诱捕器进行田间诱捕试验,探究对光肩星天牛的引诱效果,以期开发监测光肩星天牛的有效工具。[方法] 在每个样地用尼龙绳分别将32个诱捕器(4种引诱剂×4种释放率×2种颜色)悬挂在柳树枝干上,3个样地共悬挂96个诱捕器。每天检查一遍诱捕器,统计、鉴定诱捕到的光肩星天牛的雌、雄数量。[结果] 诱捕器颜色显著影响对光肩星天牛的引诱效果,暗褐色诱捕器的平均诱捕量为1.521头,显著高于黑色诱捕器的平均诱捕量1.063头(t=4.854,P=0.047),暗褐色诱捕器诱捕到的天牛雌性比为0.58,黑色诱捕器诱捕到的雌性比仅为0.45。在大约8周的田间诱捕期内,缓释量为135 mg·d-1的1-戊醇和2-戊醇与褐色诱捕器组合,诱捕到的光肩星天牛数量均最多(8头),诱到天牛的雌性比分别为0.50和0.63。添加雄性信息素后,进一步增强了缓释量为135 mg·d-1的1-戊醇或2-戊醇与褐色诱捕器组合对光肩星天牛的诱捕效果,尤其增强对雌性的诱捕效果,使诱到天牛的雌性比分别提高到0.55和0.67。[结论] 可将暗褐色诱捕器与添加雄性信息素的释放量为135 mg·d-1的1-戊醇或2-戊醇组合,作为监测光肩星天牛发生动态的有效工具。
川滇高山栎朱颈褐锦斑蛾(鳞翅目:斑蛾科)生物学特性
唐晓琴, 臧建成, 卢杰
林业科学. 2017, 53(6):  175-180.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170621
摘要 ( 161 )   HTML   PDF (1524KB) ( 562 )  
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[目的] 2011年至2013年西藏林芝地区川滇高山栎受到食叶害虫朱颈褐锦斑蛾的严重危害,但文献资料仅有该害虫成虫的形态特征和分布记载。研究朱颈褐锦斑蛾的生物学特性和完整的形态特征,以期为该害虫的科学防治提供依据。[方法] 2011年3月到2012年3月通过野外实地调查与室内饲养观察相结合的方法,在野外选定3个有代表性的观察基地,在每个基地中选择5株典型受害植株,每株按东、西、南、北方向随机选10枝带虫的川滇高山栎枝条,每枝条用纱网笼罩,每星期观察一次,记录斑蛾习性、形态特征等。2011年3 月中旬从观察基地采集斑蛾幼虫带回后置于室外饲养,每星期更换川滇高山栎枝条及水1次,每天观察记录幼虫蜕皮、幼虫体长体宽、取食、结茧、羽化、交配、产卵、孵化、越冬等特性。[结果] 朱颈褐锦斑蛾成虫雌雄二型,雄蛾头、胸、腹部黑色,腹部时有蓝色闪光,颈片朱红色,雌蛾头部和颈片朱红色,胸部黄色,腹部黑、黄相间,有蓝色金属闪光;蛹被饺子状丝质茧,茧初期为白色,渐变至土黄色;幼虫蛞蝓型,胸足3对、腹足5对,腹足趾钩二横带;卵长椭圆形,鲜黄色,半透明,孵化前1~2天渐变浅灰色。该害虫在林芝地区1年1代,10月下旬以3~4龄幼虫在栎叶及枝梢隐蔽处越冬,次年3月上旬越冬幼虫开始活动取食,6月下旬至7月上旬老熟幼虫开始结茧化蛹,8月上旬林间蛹开始羽化,8月中旬为羽化高峰期,随后交尾、产卵,卵6~7天后孵化。成虫白天羽化、活动,交尾当天或第2天14:00—17:00产卵,趋光性弱,食性为单食性。[结论] 川滇高山栎是林芝地区的主要树种之一,近年来其受朱颈褐锦斑蛾危害严重,根据该虫的生物学特性,每年的3月应在川滇高山栎林中对该虫的危害和虫口数量进行调查,提前采取防治措施可有效防止该害虫对高山栎的严重危害。