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2017年 第53卷 第10期 刊出日期:2017-10-25
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林业科学. 2017, 53(10):  0-0. 
摘要 ( 42 )   PDF (2865KB) ( 199 )  
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论文与研究报告
排水造林对温带小兴安岭沼泽湿地碳源/汇的影响
马莉, 牟长城, 王彪, 张妍, 李娜
林业科学. 2017, 53(10):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171001
摘要 ( 107 )   HTML   PDF (589KB) ( 387 )  
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[目的]从生态系统尺度揭示排水造林干扰对温带沼泽湿地碳源/汇功能的影响规律及其影响机制,以期为湿地碳汇管理提供科学依据。[方法]选取小兴安岭沼泽湿地排水造林后不同时期(10,30年)形成的人工兴安落叶松林及天然草丛沼泽为研究对象,采用静态箱-气相色谱法、碳/氮分析仪测定法与相对生长方程法,同步测定10,30年生人工兴安落叶松林及相应立地上天然草丛沼泽的土壤呼吸(CO2、CH4)碳排放量、植被净初级生产力与年净固碳量,并依据生态系统净碳收支平衡揭示排水造林对温带沼泽湿地碳源/汇的影响规律。[结果]排水造林改变了草丛沼泽CH4排放的季节变化趋势,由单峰排放型转化为排放与吸收交替型,并使CH4源/汇功能发生了转化,由草丛沼泽CH4强排放源(年通量1.780 mg·m-2h-1)转化为人工林CH4弱吸收汇(年通量-0.006 mg·m-2h-1);排水造林对草丛沼泽土壤CO2排放年通量(168.07~220.43 mg·m-2h-1)并无显著影响,10,30年生人工兴安落叶松林土壤CO2排放年通量分别较草丛沼泽降低12.8%(P>0.05)和提高14.3%(P>0.05);排水造林改变了草丛沼泽CH4和CO2排放主控因子,即其CH4主控因子由30~40 cm土壤温度转化为与土壤温度不相关,草丛沼泽土壤CO2主控因子为气温及0~30 cm土壤温度,10和30年生人工林排水垄转化为气温及0~40 cm土层土壤温度、而排水渠转化为气温及地表温度(30年生人工林)或与气温及土壤温度均不相关(10年生人工林);10年生人工林植被净初级生产力和年净固碳量(10.51和4.68 t·hm-2a-1)显著低于草丛沼泽(15.44和6.74 t·hm-2a-1)31.9%和30.6%(P<0.05),而30年生人工林植被净初级生产力和年净固碳量(14.40和6.39 t·hm-2a-1)却与草丛沼泽相近(-6.7%和-5.2%,P>0.05);10年生人工林碳汇(0.72 t·hm-2a-1)显著低于草丛沼泽(2.08 t·hm-2a-1)65.4%(P<0.05),30年生人工林碳汇(1.20 t·hm-2a-1)仍低于草丛沼泽但差异性不显著(-42.3%,P>0.05)。[结论]10年生兴安落叶松人工林显著降低小兴安岭草丛沼泽湿地碳汇功能近2/3,其碳汇功能恢复至少需要30年以上时间,故应避免对温带沼泽湿地进行排水造林。
基于林层的典型中亚热带天然阔叶林树种组成与多样性
马志波, 黄清麟, 庄崇洋, 郑群瑞, 王宏
林业科学. 2017, 53(10):  13-21.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171002
摘要 ( 149 )   HTML   PDF (606KB) ( 276 )  
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[目的]分析各林层物种组成及多样性,探讨各林层之间的联系和群落结构的形成机制,以期为深入了解典型森林群落组成成分在垂直空间中的分布规律、揭示生物多样性维持机制提供依据。[方法]在福建万木林自然保护区内设5块50 m×50 m标准地,使用最大受光面法自上而下将乔木层划分为第Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ亚层,第I,Ⅱ亚层属于受光层,第Ⅲ亚层为非受光层,采用常见物种多样性指标分析各层的组成与多样性,用相似性系数探讨各层之间的联系。[结果]5块标准地均表现为由第Ⅰ亚层降至第Ⅲ亚层物种丰富度和多样性增加;各样地相同亚层的物种组成及数量各不相同;调查到的所有树种中,有35个树种可生长到第Ⅰ亚层,最大树高为30~40 m,但是各样地累计只有10个树种在乔木层的3个亚层连续分布,有20个树种(含4种灌木)能生长到第Ⅱ亚层,最大树高约为25 m,有30个树种(含13种灌木)只能分布在第Ⅲ亚层,最大树高为16~17 m;受光层内的树种是乔木层的优势种和重要伴生树种,包括常绿树种木荷、浙江桂、香樟、刨花楠、观光木、福建含笑、乐东拟单性木兰和栲类等,也包括落叶树种枫香、拟赤杨、蓝果树和苦枥木;最大高度限于非受光层即第Ⅲ亚层的常绿树种有野含笑、水丝梨、椤木石楠、虎皮楠和厚皮香,落叶树种有合欢、野柿和南岭黄檀;标准地内的大部分灌木树种只分布在第Ⅲ亚层,但山矾、黄瑞木、弯蒴杜鹃和尖叶水丝梨除外,它们也可生长到第Ⅱ亚层;第Ⅰ和第Ⅱ亚层的物种组成相似性大于第Ⅰ和第Ⅲ亚层及第Ⅰ和整个乔木层的相似性;第Ⅰ亚层树种的更新储备主要分布于第Ⅱ亚层;受光层的树种丰富度与多样性和非受光层有明显差异,二者的分界面也是空间生态位分化最显著的界面,而该界面正是最大受光面。[结论]5块标准地乔木层内的优势种和重要伴生树种主要分布在受光层;生态位分化最显著的位置是最大受光面,按最大受光面划分出的受光层和非受光层,在组成种的丰富性和多样性方面也具有明显的差别,受光层和非受光层分化对近自然经营中目标树的选择具有潜在的指导意义;可生长到最高层的树种中,只有个别树种可在3个亚层连续分布,暗示受光层中的优势树种是不固定的,说明除了生态位分化,群落物种组成与丰富度还受随机因素影响。
杨树苗木完整植株根压的昼夜节律及其影响因素
郭建荣, 万贤崇
林业科学. 2017, 53(10):  22-28.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171003
摘要 ( 103 )   HTML   PDF (738KB) ( 275 )  
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[目的]对84K杨树(Populus alba×P.glandulosa)苗木完整植株的根压进行连续测定,研究根压昼夜节律和蒸腾作用、木质部汁液渗透质的关系,为揭示在自然条件下完整植物的根压昼夜节律及发生规律提供参考。[方法]在自然条件下,运用侧面开孔法对杨树苗木完整植株的根压昼夜周期进行测定,并测定叶片水势、根系和茎干木质部汁液的渗透势、无机离子及可溶性糖含量的日变化。[结果]完整杨树植株的根压可以通过侧面开孔法进行监测,测定结果可靠性强。在自然条件下完整植株的根压和去顶根系的根压具有相似的昼夜节律,即昼高夜低,但是完整植株的最大根压值相对较小,且受蒸腾作用的影响。上午蒸腾拉力导致的水势下降并没有抑制根压的上升,中午水势降到一定程度后,根压才迅速下降。1天内任何时间,杨树苗木茎干不同部位木质部汁液存在自上而下渗透势梯度,越到上部渗透势越低,中午尤为突出。此外,茎干木质部汁液渗透势比根系木质部汁液低,根系木质部汁液渗透势在凌晨最低。根系木质部汁液的渗透物质主要是由矿质元素组成,其次是可溶性糖。[结论]完整植株的根压和去顶根系的根压一样,具有明显的昼夜节律,但是在蒸腾作用的影响下最大根压值较小。根压具有较强的自主性,在一定程度上能够抗衡蒸腾拉力。茎干木质部汁液渗透势比根系木质部汁液低,根系木质部汁液的渗透势在凌晨最低,吸水动力最强。
中国沙棘克隆生长对造林密度的早期响应及其生物量分配调节机制
姜准, 刘丹一, 陈贝贝, 高海银, 刘春红, 张增悦, 邹旭, 李根前
林业科学. 2017, 53(10):  29-39.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171004
摘要 ( 116 )   HTML   PDF (1584KB) ( 211 )  
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[目的]探讨中国沙棘克隆生长对造林密度的早期响应及其生物量分配调节机制,确定利于种群稳定性长期维持的适宜造林密度。[方法]设置4个造林密度,即2 500、4 444、10 000、40 000株·hm-2。调查测定时,分株生长能力采用每木检尺法,克隆繁殖能力采用子株个体计数法,克隆扩散能力采用跟踪挖掘法,地上生物量采用平均标准木法,垂直根生物量测定采用格子样方法和全挖法,水平根生物量测定采用跟踪挖掘法。[结果]随着造林密度的增大,分株地径和冠幅生长量呈对数函数下降,而树高生长量差异不显著;克隆繁殖、克隆扩散能力呈上凸抛物线变化即先升后降,且两者之间具有协同作用;地上生物量分配下降、地下生物量分配上升,水平根生物量分配也呈上凸抛物线变化即先升后降;分株生长能力与地上生物量分配呈正相关,克隆繁殖、克隆扩散能力与水平根生物量分配呈正相关。[结论]种群通过地上与地下、水平根与垂直根生物量分配调节,在分株生长与克隆繁殖、克隆扩散之间做出权衡,从而形成与造林密度相适应的个体形态和克隆生长格局。随着造林密度的增大,分株形态呈粗-中-细的变化过程,克隆繁殖和克隆扩散能力呈低-高-低的变化过程,即克隆生长格局呈离散型-聚集型-离散型、种群稳定性呈低-高-低的变化过程。最有利于克隆生长和种群稳定性维持的适宜造林密度为15 000~20 000株·hm-2。相应的株行距为0.5 m×1.0 m~0.7 m×1.0 m。
NaCl胁迫对2个蓝莓品种幼苗生长及离子吸收、运输和分配的影响
乌凤章, 朱心慰, 胡锐锋, 王贺新, 陈英敏
林业科学. 2017, 53(10):  40-49.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171005
摘要 ( 91 )   HTML   PDF (1288KB) ( 258 )  
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[目的]研究不同浓度NaCl处理下2个高丛蓝莓品种幼苗的盐响应,以揭示其盐适应机制,为耐盐蓝莓品种选育及合理栽培提供依据。[方法]以北高丛蓝莓‘蓝丰’和南高丛蓝莓‘奥尼尔’2年生扦插苗为材料,在盆栽条件下经0、100、200和300 mmol·L-1NaCl溶液处理40天,研究幼苗干物质积累量、叶片受害情况以及矿质离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+和Cl-)含量变化及其在根、茎、叶中积累、运输与分布特征。[结果]1)随着NaCl浓度的增加,各器官干物质量逐渐降低,其中‘蓝丰’在低盐(100 mmol·L-1)处理下,干物质量降低不明显,在高盐(200~300 mmol·L-1)处理下明显降低,而‘奥尼尔’在盐处理下干物质量明显低于对照;2个蓝莓品种盐害指数明显增大,但相同盐浓度处理下,‘蓝丰’盐害指数低于‘奥尼尔’。2)随着盐胁迫的加重,2个蓝莓品种幼苗各器官Na+和Cl-含量均明显增大,叶片盐离子积累量高于根和茎,各器官K+含量降低,根Ca2+和Mg2+含量以及茎Mg2+含量降低;‘奥尼尔’茎Ca2+含量与对照无明显差异,而‘蓝丰’茎Ca2+含量明显高于对照;2个蓝莓品种幼苗叶Ca2+和Mg2+含量总体上与对照无明显差异。盐胁迫下,‘奥尼尔’茎、叶Na+和Cl-含量以及根Cl-含量均高于‘蓝丰’;而‘蓝丰’各器官Mg2+含量均高于‘奥尼尔’。3)盐胁迫下,2个蓝莓品种根、茎、叶中K+/Na+、Ca2+/Na+和Mg2+/Na+值随盐浓度的增加呈下降趋势,且显著低于对照;在高盐处理下,‘蓝丰’叶离子比值高于‘奥尼尔’。4)盐胁迫下,2个蓝莓品种从根到茎的离子选择性运输能力高于对照;从茎到叶和从根到叶的离子选择性运输能力低于对照,其中‘蓝丰’从根到叶片钾和镁离子选择性运输能力强于‘奥尼尔’。[结论]低浓度盐胁迫对‘蓝丰’生长影响较小,对‘奥尼尔’生长影响较大;高浓度盐胁迫对2个蓝莓品种生长均产生较大影响。盐胁迫下,‘蓝丰’幼苗体内Na+和Cl-积累量低于‘奥尼尔’,各器官Mg2+积累量高于‘奥尼尔’,保持体内离子平衡能力以及钾和镁的整体离子选择性运输能力强于‘奥尼尔’,这可能是其耐盐性强于‘奥尼尔’的原因。
大兴安岭笃斯越橘内生真菌及矿质养分特性分析
白永超, 陈露, 卫旭芳, 蒋润迪, 李彬彬, 宫中志, 侯智霞
林业科学. 2017, 53(10):  50-59.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171006
摘要 ( 129 )   HTML   PDF (1429KB) ( 306 )  
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[目的]分析笃斯越橘根系内生真菌的多样性、侵染率、侵染结构及宿主矿质元素含量,明确内生真菌侵染对笃斯越橘矿质元素的影响。[方法]以大兴安岭山地、水湿地冻土、水湿地有土壤3种立地类型的笃斯越橘为研究对象,应用现代生物学高通量测序技术(ITS)分析笃斯越橘根系内生真菌多样性,使用多元统计分析法,研究内生真菌侵染率与宿主矿质元素间的相互关系。[结果]1)大兴安岭地区笃斯越橘根系内生真菌多样性(H'=3.58~4.36)及侵染结构(根外菌丝、胞间有隔菌丝、胞间无隔菌丝、胞内菌丝团、表皮细胞缺失)较丰富,侵染率较高(54.98%~68.09%);笃斯越橘根系内生真菌具有立地类型特异性,其中水湿地有土壤类型和山地类型以Phialocephala为优势菌属,而水湿地冻土类型的优势菌属为Meliniomyces。2)3种立地类型中,笃斯越橘根系内生真菌多样性、侵染率均以水湿地冻土类型最高,山地类型次之,水湿地有土壤类型最低,笃斯越橘N、K、Ca、Fe元素的丰度与根系内生真菌多样性及侵染率呈现相同的趋势。3)根系内生真菌侵染率与宿主植物N、P、K、Ca、Fe元素呈显著或极显著正相关,而与Zn元素呈极显著负相关(r=-0.944**)。[结论]内生真菌对笃斯越橘矿质养分的积累有显著的促进或抑制作用,推测内生真菌侵染是影响笃斯越橘矿质元素含量的重要因子,环境条件是影响笃斯越橘根系内生真菌多样性和丰度的重要因素。
巨桉非生物逆境响应基因EgrNAC1的基因结构和表达分析
孙丽娟, 王晓荣, 倪晓详, 程龙军
林业科学. 2017, 53(10):  60-69.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171007
摘要 ( 84 )   HTML   PDF (1697KB) ( 352 )  
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[目的]NAC (NAM,ATAF和CUC2蛋白)是植物中一类特异转录因子,广泛参与植物生长、发育、激素信号转导和逆境响应过程。本文通过对巨桉EgrNAC1(Eucgr.I00058)编码蛋白结构、蛋白亚细胞定位特点,以及低温、干旱和高盐等非生物逆境条件下的基因表达分析,研究EgrNAC1基因与非生物逆境响应的关系,为其功能的深入研究提供基础。[方法]首先从巨桉基因组数据库下载EgrNAC1基因、启动子和编码蛋白序列,利用SMART、MatInspector和MEGA等软件对EgrNAC1蛋白结构特征、进化分类及启动子上的顺式作用元件进行分析;并以pCAMBIA1300为基础载体,用酶切法构建EgrNAC1∷sGFP载体,采用基因枪轰击洋葱表皮方法,对EgrNAC1蛋白表达的亚细胞定位特点进行研究。然后,以4℃不同时间处理的数字表达谱数据为基础,利用WGCNA软件进行基因共表达分析,了解低温下与EgrNAC1高度相关的共表达基因特征。为进一步了解EgrNAC1在不同非生物逆境处理下的表达特征,同样利用3个月巨桉无性系幼苗进行不同低温(-8,-4,0,4,8℃)、4℃不同时间(2,6,12,24,48 h)、高温(42℃)、高盐、干旱、脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)的不同处理,用实时荧光定量RT-PCR方法对这些处理下EgrNAC1的表达情况进行分析。[结果]EgrNAC1中NAC结构域包含A,B,C,D,E 5个典型亚结构域,其中含2个α螺旋5个β折叠片结构,有核定位序列,无跨膜域。进化树构建结果表明,EgrNAC1属于NAC家族的Ⅰ类亚家族ATAF子组,逆境类NAC分类中属于SNAC-A亚类。EgrNAC1启动子序列上含有ABRE、MBS、MCS和DREB等大量与逆境胁迫相关的顺式作用元件。亚细胞定位结果表明EgrNAC1在核中表达。4℃不同处理时间(0,2,6,12,24,48 h)下与EgrNAC1共表达相关系数最高的20个基因中,大多数基因参与逆境胁迫响应相关的调控过程。不同时间处理下,叶片中EgrNAC1诱导水平随处理时间延长不断提高;不同低温下,4℃和8℃处理中EgrNAC1的诱导水平相对较高;干旱处理1天后基因表达即受到诱导,然后又有所下降;盐(200 mmol·L-1NaCl)胁迫48 h,才能诱导EgrNAC1表达;100 μmol·L-1 ABA和100 μmol·L-1MeJA均能诱导叶片中EgrNAC1基因表达,MeJA诱导速度更快,处理2 h后基因表达即明显提高,而ABA的诱导效应则需要24 h。[结论]EgrNAC1是参与巨桉逆境胁迫响应的1个NAC类转录因子基因,其不仅参与低温、干旱和高盐的非生物逆境胁迫响应,还可能与ABA、MeJA信号转导有交叉互作效应。
盐和干旱胁迫下杨树新内参基因的筛选
储文渊, 王玉娇, 朱东悦, 陈竹, 严涵薇, 项艳
林业科学. 2017, 53(10):  70-79.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171008
摘要 ( 123 )   HTML   PDF (1794KB) ( 363 )  
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[目的]通过杨树的多个基因芯片数据,筛选出在盐和干旱胁迫下能够稳定表达的基因作为杨树的新内参基因,为挖掘出更稳定、更理想的内参基因提供途径。[方法]利用已公布的基因芯片数据库获取不同生长时期、不同逆境处理下的杨树表达数据,将这些数据进行归一化处理,对基因在不同试验条件下表达量的稳定性进行排序。结合基因的功能注释信息,筛选新的内参基因。为进一步验证基因表达的稳定性,以经过NaCl,PEG处理的南林95杨(组培苗)的叶片材料为研究对象,利用实时荧光定量PCR方法,对6个传统内参基因(PtUKN1,PtUBQActinEF1α,18S rRNA,TUA8)和本研究筛选的6个新内参基因在处理后的0,1,4,8,12,24 h的基因表达量进行分析,再利用geNorm,NormFinder和BestKeeper内参基因分析软件对试验数据进行统计和排序,以比较这12个基因的表达稳定性,从而筛选到合适的内参基因。[结果]筛选6个稳定表达的新内参基因(PtRG1,PtRG2,PtRG3,PtRG4,PtRG5PtRG6)。将这6个新内参基因与6个传统内参基因进行稳定性比较后发现,在geNorm程序分析中盐胁迫下PtRG2PtRG3稳定性较好,干旱胁迫下PtRG3PtRG5的稳定性较好;在NormFinder程序分析中盐胁迫下TUA8PtRG1稳定性较好,干旱胁迫下PtRG1PtRG2稳定性较好;在BestKeeper程序分析中盐胁迫下PtRG1PtRG5稳定性较好,干旱胁迫下PtRG3PtRG5稳定性较好。综合以上3个内参基因分析软件的结果,PtRG1PtRG3PtRG5的稳定性较好。为了进一步验证新内参基因的可靠性,以在NaCl和PEG处理条件下受诱导表达的PtVQ6PtVQ13PtVQ37作为对照进行荧光定量PCR试验,发现3个VQ基因的总体表达趋势与使用其他内参基因的结果一致。[结论]本研究鉴定的PtRG1PtRG3PtRG5适宜作为杨树在盐和干旱胁迫下的内参基因,这些新内参基因的挖掘对准确校正实时荧光定量PCR试验中目的基因的表达水平具有重要意义。
基于SSR的刺槐无性系遗传多样性分析和指纹图谱构建
毛秀红, 郑勇奇, 孙百友, 张元帅, 韩丛聪, 位晓, 荀守华
林业科学. 2017, 53(10):  80-89.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171009
摘要 ( 111 )   HTML   PDF (1326KB) ( 241 )  
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[目的]对山东省刺槐无性系进行遗传多样性分析和指纹图谱构建,为刺槐新品种选育、遗传改良和品种鉴定提供可靠的依据,为中国其他省市刺槐遗传资源保存、评价与利用提供参考。[方法]采用荧光SSR引物进行PCR扩增,产物经毛细管电泳仪进行检测;利用所得结果分析49个无性系遗传多样性并构建其指纹图谱;采用非加权组平均法(UPGMA)进行基于亲缘关系的无性系聚类分析。[结果]8对SSR引物共检测到51个等位基因,每个位点的等位基因为2~15个,平均每对引物扩增出6.375个多态性等位基因。不同位点的PIC值变化范围很大,在0.092~0.879之间,平均PIC值为0.509 8。使用组间平均数联结法进行UPGMA聚类分析,结果表明49份无性系没有严格按照不同区域聚类到一起,无性系分组与现有栽培区没有明显的规律。来自临沂的‘鲁刺8’和‘鲁刺13’、青岛的‘鲁刺40’和‘鲁刺42’以及日照的‘鲁刺10’和‘鲁刺86’亲缘关系最近。本研究所使用的9对引物中,其中2对Rply109和rops16可以区分开45份无性系,鉴定率达到91.84%。检测到22个刺槐无性系在1个或者2个位点得到3个等位基因,表明这些无性系可能是发生自然变异的多倍体。[结论]山东省刺槐具有较高的遗传多样性。无性系分组与现有栽培区没有明显的规律。引物Rply109和rops16对49份无性系的分子鉴定率为91.84%,可作为刺槐指纹图谱构建和分子鉴定的高效分子标记。利用SSR标记构建的指纹图谱可为刺槐遗传资源管理、品种鉴定和知识产权保护奠定坚实的基础,同时为刺槐的引种和遗传育种亲本选择提供科学的理论依据。
基于幂律分布的森林燃烧生物量卫星遥感估测方法
祖笑锋, 覃先林, 李增元, 孙桂芬, 刘树超
林业科学. 2017, 53(10):  90-99.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171010
摘要 ( 118 )   HTML   PDF (1979KB) ( 346 )  
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[目的]利用长时间序列卫星遥感数据产品按森林类型建立大区域燃烧生物量估测模型,并按年生成不同森林类型的燃烧生物量,为我国年林火碳排放估测提供一种新的技术手段。[方法]采用覆盖我国陆地区域的2001-2014年MODIS火产品数据(MOD14A2),按3种森林类型分析该数据产品中的火灾辐射率(FRP)分布特性,并按森林类型构建基于幂律分布的燃烧生物量估测模型,对我国2001-2014年各年林火消耗的森林生物总量进行估测;利用对数形式的概率分布函数线性回归拟合方法求解模型幂参数m;选取每年10场左右的典型森林火灾建立回归方程,修正每年的火灾持续时间d,并以年为单位估测我国不同森林类型因燃烧消耗掉的生物量;同时,利用林火排放物计算模型结合MODIS火烧迹地数据集(MCD45A1),对估测的燃烧生物量进行对比分析。[结果]阔叶林、针叶林和灌木林的FRP数据均呈幂律分布规律,在2001-2014年14年中,林火导致全国的阔叶林年消耗总生物量在0.94~1.37 Mt之间、针叶林在0.80~1.92 Mt之间、灌木林在0.37~0.53 Mt之间。通过与林火排放物计算模型对比分析发现,这2种方法的估测结果在某些年份差异显著,甚至林火排放物计算模型估测的某些年份森林燃烧生物量超过本文研究方法估测的14年总结果。相比国家统计局公布的森林火灾发生次数和森林过火面积,本文研究方法估测的结果和年际变化更符合我国森林火灾发生规律。[结论]基于长时间序列的MODIS火产品数据表明,我国阔叶林、针叶林和灌木林燃烧释放的能量具有幂律分布特性;基于该分布特性,构建按森林类型估测全国森林因燃烧消耗的年森林生物总量模型,并估测出逐年森林因燃烧消耗的森林生物总量,通过与林火排放物计算模型估测的全国同年林火消耗掉的森林生物总量进行对比,该方法比林火排放物计算模型的估测结果更准确。
绿色木霉和草酸青霉对Hg2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+的耐性和吸附特征
刘少文, 焦如珍, 董玉红, 刘彩霞, 孙岩
林业科学. 2017, 53(10):  100-108.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171011
摘要 ( 94 )   HTML   PDF (1141KB) ( 204 )  
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[目的]通过对已筛选出的耐较高浓度重金属的绿色木霉和草酸青霉菌株进行Hg2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+耐受性和吸附性试验,为其应用于土壤修复提供科学参考。[方法]通过测定重金属离子对菌株的生长抑制率和半致死浓度(EC50)评价真菌重金属耐性;将一定质量的菌丝球添加到已知浓度的重金属离子溶液中,测试菌株对重金属的吸附速率和吸附量,并对吸附过程进行函数拟合,分析其重金属吸附特征。[结果]2株菌株生物量随重金属浓度增加而降低,其过程分2个阶段,在金属离子浓度较低(0~200 mg·L-1)时,生物量下降不明显或略有上升,当重金属离子浓度大于某个临界值(400 mg·L-1左右)时,生物量下降迅速;Hg2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+对菌株lys2015f1的EC50值分别是158.07、464.02、229.33和209.59 mg·L-1,对菌株lys2015f5的EC50值分别是580.47、572.88、231.85、2 284.01 mg·L-1,因此,菌株lys2015f1对重金属耐受程度为Zn2+ > Cu2+ > Pb2+ > Hg2+,菌株lys2015f5对重金属耐受程度为Pb2+ > Hg2+ > Zn2+ > Cu2+。菌株的吸附过程更加拟合准二级吸附动力学模型,由模型速率常数k2可知,2株菌株吸附重金属速率排序变化一致,均为Pb2+ > Hg2+ > Cu2+ > Zn2+,菌株lys2015f1通过模型得到的理论Hg2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+最大吸附量分别是37.12、14.63、16.62和107.31 mg·g-1,菌株lys2015f5理论最大吸附量47.12、16.50、25.78和201.22 mg·g-1;吸附的限速步骤是由化学反应控制的,在同等条件下,2株菌株对4种重金属吸附速率排序均为Hg2+ > Cu2+ > Zn2+ > Pb2+。[结论]绿色木霉和草酸青霉菌株具有较高的重金属耐性和较好的吸附性,现有研究也表明其在生物防治、植物促生、土壤有机物降解等方面具有较好效果,因此2株菌株具有较好的重金属修复应用潜力。
悬铃木方翅网蝽化学感受蛋白CcilCSP1的结构及其结合寄主挥发物的预测分析
付宁宁, 刘佳, 渠成, 王然, 许奕华, 罗晨, 李峰奇
林业科学. 2017, 53(10):  109-117.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171012
摘要 ( 106 )   HTML   PDF (1794KB) ( 259 )  
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[目的]分析悬铃木方翅网蝽化学感受蛋白编码基因CcilCSP1的序列和表达特征,重点研究CcilCSP1结合二球悬铃木寄主植物挥发物的能力,旨在为CcilCSP1的功能研究提供理论参考,为通过化学感受蛋白反向模拟筛选悬铃木方翅网蝽的信息素物质提供依据。[方法]用分子克隆技术获得悬铃木方翅网蝽化学感受蛋白CcilCSP1基因ORF的全长序列,用RT-qPCR研究该基因的表达模式,并通过生物信息学方法分析其序列特征。用Swiss-model构建CcilCSP1蛋白的三维结构,并通过AutoDock 4.2开展CcilCSP1蛋白与寄主植物9种挥发物成份的分子对接,用Amber 14对其中结合最为稳定的反式-β-石竹烯与CcilCSP1蛋白的复合物开展了10 000 ps的分子动力学模拟,并进一步通过"Y"型嗅觉仪测定反式-β-石竹烯对悬铃木方翅网蝽成虫的行为学影响。[结果]成功克隆到该虫的化学感受蛋白基因CcilCSP1,且该基因在成虫中显著高表达。序列分析表明,CcilCSP1具有CSPs家族的典型特征,该基因与绿盲蝽的AlucCSP1,AlucCSP3,AlucCSP8以及苜蓿盲蝽的AlinCSP1亲缘关系较近。同源建模和分子对接发现,在二球悬铃木9种植物挥发物中反式-β-石竹烯与CcilCSP1的结合能力最强(kl=2.63 μm,Binding Energy=-7.61),通过分析二者的结合特性,推测TYR-29、GLN-83、LEU-64、ASP-30可能是CcilCSP1蛋白结合反式-β-石竹烯所需的关键氨基酸位点。分子动力学模拟结果显示,CcilCSP1蛋白能够与反式-β-石竹烯稳定结合。进一步的行为学试验表明,0.1 μg的反式-β-石竹烯对悬铃木方翅网蝽成虫有显著的驱避作用。[结论]本研究克隆到在成虫中显著高表达的悬铃木方翅网蝽化学感受蛋白基因CcilCSP1。用分子对接和分子动力学模拟方法发现CcilCSP1能与二球悬铃木寄主挥发物成份反式-β-石竹烯稳定结合,并通过进一步的行为学试验进行证实。该研究可为悬铃木方翅网蝽化学感受蛋白CcilCSP1的功能研究奠定基础,也为基于计算机反向筛选获得悬铃木方翅网蝽信息素物质研发提供依据。
核桃举肢蛾成虫触角的超微结构观察
陈丹丹, 李天凤, 王琦琦, 唐光辉
林业科学. 2017, 53(10):  118-132.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171013
摘要 ( 98 )   HTML   PDF (6106KB) ( 236 )  
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[目的]研究核桃果实害虫核桃举肢蛾的触角超微结构特征,为进一步利用触角代学通信系统开发新的防治技术提供参考。[方法]利用扫描电镜对核桃举肢蛾雌雄成虫触角、感受器及其鳞片细微结构分别进行观察。[结果]核桃举肢蛾触角为丝状,由柄节、梗节和鞭节组成,雌雄成虫鞭节分别由45和51个亚节组成。雌雄成虫触角上存在9种感器,即毛形感器、刺形感器、耳形感器、腔锥形感器、栓锥形感器、鳞形感器、Böhm氏鬃毛、锥形感器和钟形感器。其中毛形感器、耳形感器和腔锥形感器各有2种类型,即长曲毛形感器和长直毛形感器、Ⅰ型耳形感器和Ⅱ型耳形感器、具缘毛腔锥形感器和无缘毛腔锥形感器。不同类型的感器在触角各亚节上的分布与数量各不相同,感器主要着生于触角腹面,长曲毛形感器和钟形感器仅存在于雄虫触角上。雌雄成虫的Böhm氏鬃毛分布于触角基部,且形态上存在较大差异。触角柄节、梗节表面布满鳞片,鞭节除末端一节无鳞片外,各亚节背面和侧面均覆盖有鳞片,腹面无鳞片。鳞片上分布有小孔、纵肋、横梁和小梁等细微结构。雌虫各亚节鳞片上的纵脊间距、纵脊宽度、横梁长度和小梁长度均大于雄虫。小孔主要分布于触角柄节、梗节及鞭节基本的部分亚节上,小孔类型可分为单孔、双孔、三孔、四孔、五孔、六孔和七孔。不同部位鳞片上小孔的类型和分布存在差异,雌虫触角柄节鳞片上小孔类型比雄虫丰富,雄虫触角梗节和鞭节鳞片上小孔类型比雌虫丰富。[结论]本研究可明晰核桃举肢蛾触角感器类型及鳞片上小孔等超微结构特征,其具体功能还需结合电生理学、形态学、分子生物学进一步研究。
释放花绒寄甲卵防治松褐天牛技术
温小遂, 廖三腊, 唐艳龙, 杨忠岐
林业科学. 2017, 53(10):  133-138.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171014
摘要 ( 109 )   HTML   PDF (1108KB) ( 229 )  
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[目的]研究释放花绒寄甲卵对马尾松立木上松褐天牛的寄生效果,进一步探索经济有效利用花绒寄甲防治松褐天牛的技术措施。[方法]在林间设置直立木诱木,后在诱木上按5:1、10:1、15:1(寄甲卵数量:松褐天牛侵入孔数量)3个比例释放花绒寄甲卵卡防治松褐天牛以明确最佳释放比例。另在一年中6个不同时间释放花绒寄甲卵卡以明确最佳释放时期。此外,在江西省新干县金川镇林场6个小班释放花绒寄甲卵开展林间防治松褐天牛试验以明确大面积释放天敌的防治效果。[结果]释放卵与害虫数量比例为15:1时的校正寄生率最高,室内为85.17%,林间校正虫口减退率为82.20%。3月上旬、3月下旬、4月上旬、4月下旬、8月上旬和10月下旬在马尾松诱木树干释放卵卡,以4月上旬防治效果最好,校正虫口减退率达82.37%。在林间每株直立诱木上释放4 000粒花绒寄甲卵,越冬代松褐天牛防治效果58.04%~87.39%。[结论]利用花绒寄甲卵防治松褐天牛具有良好的控制效果;江西中部地区释放花绒寄甲卵的最佳时间在4月上旬,偏南应提前约10天,而偏北地区则应推迟约10天。
马尾松木材内部空洞的雷达检测与定量评估
陈勇平, 高甜, 李德山, 郭文静
林业科学. 2017, 53(10):  139-145.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171015
摘要 ( 79 )   HTML   PDF (1797KB) ( 252 )  
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[目的]研究快速有效的古建筑木柱内部空洞残损评测方法,科学确定木柱内部空洞的存在位置及大小。[方法]以古建筑木构件常用的马尾松木材为研究对象,采取人工模拟方法在木段端部制作不同大小、不同位置和不同形状的空洞残损,利用雷达无损检测技术探测空洞残损,通过分析木材内部残损在雷达检测方法下的表现形态,实现木材内部空洞的快速识别和表征。[结果]雷达无损检测技术可以对木材内部残损进行快速判别,雷达波在木材中探测到空洞时,其交界面会产生强烈反射,对应反射波形为谷-峰-谷,同时检测图像中出现黑-白-黑的特征形态;根据雷达检测图像可以对木材内部残损面积进行大致评估,但依据雷达检测结果生成的残损面积与实际残损面积存在一定偏差;雷达检测方法对木材内部残损形状的预估难度较大,若不经过其他处理难以准确识别三角形、四边形、圆形等各种形状的空洞残损;边缘位置空洞残损雷达检测图像与中心位置空洞残损雷达检测图像明显不同,中心位置空洞残损其交界面在雷达检测图像中波动较为平缓,边缘位置空洞残损其交界面在雷达检测图像中波动较大,利用雷达检测方法能正确区分边缘或中心空洞残损。[结论]雷达无损检测技术是一种基于雷达回波探测目标物的检测方法,该技术应用于木材内部残损评估,可以实现内部空洞残损的快速检出,并可预估残损的存在位置及大小。
综述
木材中水分分布及其存在状态研究进展
郭鑫, 吴义强, 李贤军
林业科学. 2017, 53(10):  146-153.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171016
摘要 ( 132 )   HTML   PDF (873KB) ( 312 )  
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木材-水分关系是木材科学领域的传统经典研究内容。随着现代分析技术不断发展,木材-水分关系研究已从宏观进入到微观,从细胞水平上升到分子水平,趋向于系统化和综合性。本文首先论述木材细胞壁壁层结构与化学组分的非均匀性以及木材中水分存在状态的多样性,得出木材-水分关系研究的热点和难点是木材中水分分布以及存在状态。其次,归纳磁共振成像、计算机断层扫描成像、中子成像和振动光谱成像4种现代分析技术应用于木材中水分分布研究的最新进展,并分析这4种技术的优缺点。其中,部分最新研究进展是:属于振动光谱成像的显微红外成像技术具有6.25 μm的空间分辨率,可用于木材细胞壁水分分布研究,结果证实纤维饱和点以下木材细胞壁中水分分布具有不均匀性;而同属于振动光谱成像的显微拉曼成像技术具有1 μm的空间分辨率,适用于木材细胞壁不同形态区水分分布研究,结果证实在纤维饱和点以下木材次生壁中层的含水量高于细胞角隅区。再次,总结近红外光谱、磁共振、红外光谱、拉曼光谱4种分析技术应用于木材中水分存在状态研究的最新进展,并分析这4种技术的优缺点。其中,部分最新研究进展是:木材中水分吸附的主要活性位点是羟基和羰基;纤维饱和点以下木材中吸着水的存在状态为强氢键结合水、中等氢键结合水和弱氢键结合水;根据3种状态水随相对湿度的变化趋势,可将木材中水分吸附过程分为3个阶段,每个阶段所吸附水的分子结构主要为C=O…(HOH)…OH或OH…(OH2)…OH、WATER…HOH…WATER以及四面体结构。最后,本文指出木材中水分分布及其存在状态尚有许多疑问亟待解答,应以研发更高精度、更高灵敏度的分析技术以及更可信的谱图成分分析技术为突破口,在细胞水平、分子水平上深入揭示木材-水分关系。
研究简报
各径级马尾松树干CO2释放速率及其温度敏感性
涂洁, 樊后保, 王勇刚, 李志鹏
林业科学. 2017, 53(10):  154-159.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171017
摘要 ( 74 )   HTML   PDF (1070KB) ( 204 )  
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[目的]探明退化红壤区重要先锋树种马尾松不同径级间树干CO2释放速率(FCO2)的差异及其温度敏感性,以期为正确评价马尾松人工林树干呼吸对森林生态系统的碳汇贡献提供基础数据。[方法]采用全自动便携式光合仪与自制PVC呼吸环相连,对马尾松人工林4个径级(15.9~17.9,18.9~20.5,22.8~24.8和27.1~29.8 cm)共12棵样树的树干CO2释放速率FCO2进行为期1年的活体原位监测,并同步监测树干1 cm深处温度,分析FCO2的季节变化及径级间差异,并建立FCO2与树干温度的指数函数模型。[结果]4个径级FCO2均呈现出一致的单峰季节性变化趋势,生长季FCO2极显著高于非生长季(P<0.01),7月份最高,1月份最低,且生长季各径阶样树FCO2间差异显著(P<0.01);4个径级FCO2与树干温度均存在显著的指数关系,但两者间的回归模型及其决定系数因径阶而异,表现出大径阶FCO2与树干温度的相关性高于小径阶;4个径级树干呼吸的温度敏感系数(Q10)间差异不显著(1.47~1.64);马尾松FCO2与DBH显著正线性相关(R2=0.89),表明DBH可作为针叶树种FCO2预测和推算的一个简便实用指标。[结论]在采用局部通量法进行森林生态系统树干呼吸估算时,应同时考虑FCO2的季节变化及径级差异,以提高估算精度。
江西武夷山自然保护区黄腹角雉种群生物学及海拔分布特征
程松林, 毛夷仙, 胡尔夷, 雷平, 袁荣斌, 邹思成
林业科学. 2017, 53(10):  160-167.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171018
摘要 ( 130 )   HTML   PDF (1110KB) ( 203 )  
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[目的]掌握黄腹角雉模式产地种群的个体参数、性别比、年龄结构和海拔分布等生物学特征,为更好地制定积极有效的保护行动计划提供参考。[方法]根据研究区海拔、植被类型和人为干扰等因素,分别采用3种调查方法:1)样线观察法。2004年4月-2014年12月,在研究区布设总长度约80 km的调查样线7条。2)繁殖季节前期套脚捕捉法。于2006年2月、2007年3月和2008年3月捕捉标记黄腹角雉个体26只。3)红外相机照相法。2010年4月-2014年8月,选择82个地点安装红外线触发照相机,每个位点监测时间不少于8个月。[结果]1)黄腹角雉繁殖前期,雄性成年个体体质量为1 210~1 500 g (n=15)、体长470~600 mm (n=5),雌性体质量1 030~1 384 g (n=7)、体长390~492 mm (n=5)。2)样线调查法性别比为雌:雄=1:1.26,该方法易将雄性亚成体误判为雌性;捕捉标记法雌:雄=1:2.25,由于繁殖季节雄性黄腹角雉防御性行为明显增强,可能导致雄性被捕获率高;红外相机照相法可以通过照片和视频仔细分辨来减少性别的误判,其雌:雄=1:1.60的结果应当与实际情况更为接近。3)根据照片确认的131只黄腹角雉,其中雄性成体47只、亚成体20只,雌性成体29只、亚成体13只,幼鸟22只,结合黄腹角雉的性成熟年龄和预期寿命等因素,认为研究区的黄腹角雉种群属于稳定增长型;假设被拍摄个体占实际种群数量的1/4,则研究区黄腹角雉繁殖群应大于100对。4)红外相机监测显示,研究区海拔1 600~1 800 m处的森林是黄腹角雉的核心分布区,这一区域拍摄到黄腹角雉的有效机位数占93.33%、个体数占总数的39.69%,海拔1 200~1 400 m、1 400~1 600 m和1 800~2 000 m范围的有效机位介于58.33%~69.23%之间,个体数分别占总数的12.98%、22.90%、16.03%,海拔800~1 000 m、1 000~1 200 m、2 000 m以上范围的3个海拔梯度有效机位数介于20%~40%之间,累计拍摄到的个体数占总数的8.40%,海拔800 m以下没有拍摄到黄腹角雉个体。[结论]研究区内保存有国内目前已知最大的黄腹角雉种群。进一步加强种群的研究监测,对维护这一全球性濒危雉类的安全十分重要。
扎龙湿地丹顶鹤种群空间分布动态的点模式分析
王志强, 徐欢欢, 徐伟义, 林剑, 刘贤赵, 李振国, 朱佳文
林业科学. 2017, 53(10):  168-174.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171019
摘要 ( 104 )   HTML   PDF (2170KB) ( 244 )  
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[目的]研究扎龙湿地丹顶鹤全局空间分布模式和局部空间分布模式及其动态变化规律,准确揭示研究区内丹顶鹤种群特征及栖息生境质量状况,为研究区丹顶鹤种群栖息环境的保护提供理论依据。[方法]以扎龙湿地国家自然保护区为研究区,引入多尺度空间聚类分析方法和局部G-统计量研究方法,从全局和局部2种空间尺度来分析研究区自1981年成立保护区以来的30年间丹顶鹤的空间分布模式动态。[结果]1)1981-2008年的近30年间,研究区丹顶鹤空间分布模式呈现阶段性变化的特征:1981-1990年丹顶鹤的空间分布模式为随机或均匀分布模式,1996-2005年为聚集分布模式,2006-2008年为随机或均匀分布;2)丹顶鹤的全局分布模式经历了由随机或均匀分布→聚集分布模式→随机或均匀分布→聚集的变化过程;3)局部空间分布模式经历了由离散→聚集→离散→聚集的反复变化过程;4)丹顶鹤的空间分布模式存在着较强的尺度依赖效应,在不同空间尺度上,丹顶鹤的空间分布模式存在较大差异,而在不同时间段,尺度效应的表现方式也有显著差异。[结论]1)无论从全局还是从局部分布看,丹顶鹤种群的空间分布变化剧烈;从长时间尺度上来看,丹顶鹤种群的空间分布呈聚集分布模式的趋势,且聚集程度不断加强;2)局部模式变化是全局模式变化的指针;3)丹顶鹤的空间分布模式存在着较强的尺度依赖效应;4)综合运用全局和局部的指数模型能更好地描述种群空间分布模式是进行种群空间分布模式研究的有效途径。