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2021年 第57卷 第11期 刊出日期:2021-11-25
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林业科学. 2021, 57(11):  0-0. 
摘要 ( 75 )   PDF (4712KB) ( 116 )  
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濒危植物崖柏回归苗木存活和生长与环境因子的关联性
马凡强,郭泉水,秦爱丽,简尊吉,黄吉勇,王中兵,杨泉,张世强
林业科学. 2021, 57(11):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211101
摘要 ( 219 )   HTML ( 25 )   PDF (1125KB) ( 121 )  
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目的: 研究崖柏回归初期苗木存活和生长与环境因子的关系,揭示影响崖柏回归初期苗木存活和生长的主要环境因子,为回归崖柏生境管理提供科学依据。方法: 采用典型抽样法,在重庆市开州区和城口县崖柏回归区内布设142块20 m×20 m样地,调查崖柏的保存率、苗高、地径和冠幅以及气候、地形、土壤、生物、回归地利用和管理方式等因子。运用灰色关联分析法,揭示影响回归崖柏苗木存活和生长的主要环境因子;运用回归分析法,研究回归崖柏苗木存活和生长指标随主要因子的变化。结果: 影响回归崖柏苗木存活和生长的主要环境因子因地而异,在开州崖柏回归区影响最大的是回归地利用和管理方式,其次是气候因子中的最冷月最低气温和年均气温,地形因子中的坡向,土壤因子中的土壤有效钾含量、土壤有效氮含量和土壤总孔隙度;在城口崖柏回归区影响最大的是气候因子中的最冷月最低气温,其次是气候因子中的年均气温和月均昼夜温差,地形因子中的坡度,土壤因子中的土壤全钾含量和土壤非毛管孔隙度以及生物因子中的杂草盖度。在开州回归区,崖柏的苗高和地径与最冷月最低气温、年均气温呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关,冠幅与年均气温、土壤有效钾含量、土壤有效氮含量和土壤总孔隙度呈显著或极显著正相关;在城口回归区,苗高、地径、冠幅与最冷月最低气温呈极显著正相关,冠幅与年均气温、苗高与月均昼夜温差呈显著正相关,冠幅与土壤全钾含量呈极显著正相关。开州回归区苗木保存率与土壤有效钾含量呈显著负相关。崖柏苗木的地径和冠幅以阴坡最大,苗木保存率以半阳坡最高;间作农作物的地径最粗,林冠下造林的地径最细;间作药材的冠幅最大,撂荒地的冠幅最小;间作农作物的苗木保存率大,苗木较高,但与其他回归地利用和管理方式的差异不显著。结论: 气候、地形、土壤、生物、回归地利用和管理方式中的各项指标对崖柏回归初期苗木存活和生长均有一定影响,但以气候因子中的最冷月最低气温及回归地利用和管理方式的影响最大。在开州崖柏回归区回归地利用和管理方式影响最大,在城口崖柏回归区气候因子中的最冷月最低气温的影响最大,其他环境因子影响相对较小。

黄土丘陵区不同退耕林地表土水溶性有机质含量及光谱特征差异
芦琛,蒋小董,吴冠宇,郝爽敬,丁宏博,佟小刚
林业科学. 2021, 57(11):  13-23.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211102
摘要 ( 120 )   HTML ( 11 )   PDF (4987KB) ( 57 )  
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目的: 研究黄土丘陵区不同退耕还林植被恢复对表层土壤碳氮、水溶性有机质含量及其有机组成和荧光特性的影响,以期揭示退耕林地土壤累积水溶性有机碳氮的效应和机理,为退耕还林类型选择及生态功能评估提供科学依据。方法: 选择人工退耕还林19年的山杏、沙棘、油松、杨树、刺槐纯林和刺槐×山桃混交林及对照撂荒地,对比分析表层土壤(0~20 cm)的有机碳(SOC)、全氮(TN)、水溶性有机碳(WDOC)和水溶性有机氮(WDON)含量差异;基于三维荧光光谱技术和平行因子法探究不同退耕林地土壤水溶性有机质(WDOM)的有机组分及其荧光指数(API)、自身生产力指数(BIX)、新鲜度指数(βα)和腐殖化指数(HI)的异同。结果: 除山杏林地外,其他林地土壤的SOC和TN含量相比撂荒地平均增加131.1%和106.0%;仅山杏林地未能提高WDOC含量,刺槐×山桃混交林地WDOC含量增幅最大,达108.9%;刺槐纯林和刺槐×山桃混交林地的WDON分别比撂荒地增加173.5%和105.8%(P<0.05)。各林地土壤的WDOC/SOC百分比为0.30%~0.37%,WDON/TN百分比为0.29%~0.64%,2种比例均比撂荒地小。所有林地土壤的SOC:TN为14.1~20.2,均显著高于WDOC:WDON的9.0~16.5(P<0.05),油松林地土壤的SOC:TN和WDOC:WDON最高,分别比撂荒地高44.1%和98.9%。三维荧光分析显示,退耕林地WDOM主要由稳定性强的大分子芳香性腐殖质(C1)、低分子量富里酸和腐殖酸(C2)、类色氨酸(C3)组成;所有样地均以C1组分占比最大,且除沙棘林地外,其他林地CI组分占比相比撂荒地平均增加45.1%(P<0.05),C3组分占比最低,且各林地均比撂荒地低。不同退耕林地土壤水溶性有机质的荧光指数(FI)、新鲜度指数(βα)和自身生产力指数(API)无显著差异(P<0.05),分别为1.60~1.69、0.57~0.62和0.56~0.61,腐殖化指数(HI)表现为杨树、山杏林地显著高于其他林地。进一步相关分析表明,WDOC和WDON分别与SOC、TN极显著正相关(P<0.01)和显著正相关(P<0.05),C2组分与WDOC和WDON显著负相关(P<0.05);WDOC:WDON与SOC:TN显著正相关(P<0.05),但与WDON/TN显著负相关(P<0.05)。结论: 相比自然恢复的撂荒地,退耕林地土壤均表现出总有机碳和全氮的累积效应,可显著提升土壤WDOC含量,特别是刺槐林和刺槐×山桃混交林地可同时提升WDOC和WDON含量;杨树、山杏林地土壤WDOM表现出相对较高的腐殖化程度;退耕还林亦使土壤水溶性有机质趋向组成复杂和结构稳定,抗分解性提高,有利于土壤碳氮累积。

马尾松针阔混交人工林凋落物和土壤水源涵养能力
白云星,周运超,张薰元,杜姣姣
林业科学. 2021, 57(11):  24-36.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211103
摘要 ( 182 )   HTML ( 11 )   PDF (2026KB) ( 127 )  
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目的: 探讨不同阔叶树种引入对马尾松人工林凋落物和土壤水源涵养能力的影响,为针阔混交林的营造和改造及其水文作用改善提供科学依据。方法: 在贵州省国有龙里林场选择立地条件和营林方式基本一致的5种马尾松针阔混交林(马尾松×伯乐、马尾松×桂南木莲、马尾松×连香树、马尾松×油茶、马尾松×深山含笑),以马尾松人工纯林为对照,通过野外调查和室内试验,并结合凋落物储量、土壤团聚体含量和土壤有机碳含量等参数,比较混交改造15年后不同人工林的凋落物、土壤特征及其持水能力变化。结果: 林下凋落物有效拦蓄量表现为马尾松×深山含笑(23.11 t·hm-2)>马尾松×连香树(18.77 t·hm-2)>马尾松×伯乐(18.28 t·hm-2)>马尾松×桂南木莲(16.01 t·hm-2)>马尾松纯林(13.39 t·hm-2)>马尾松×油茶(8.85 t·hm-2);在0~20 cm土层,伯乐、桂南木莲、油茶和深山含笑的引入分别使马尾松人工林土壤饱和蓄水量提高6.94%、9.00%、15.10%和23.90%,而连香引入使马尾松人工林土壤饱和蓄水量降低6.62%;在0~100 cm土层,油茶和深山含笑引入分别使马尾松人工林土壤饱和蓄水量提高8.08%和19.47%;土壤毛管蓄水量、非毛管持水量、饱和蓄水量均与土壤有机碳含量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度极显著正相关(P<0.01),与土壤密度和分形维数显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)负相关;坐标综合评定法结果表明,深山含笑更适合作为改造马尾松人工纯林的混交树种,油茶引入会降低马尾松人工林凋落物、土壤水源涵养能力。结论: 不同阔叶树种与马尾松人工纯林混交改造15年后,林分凋落物组成、数量和土壤理化性质会发生不同程度改变,凋落物和土壤水源涵养能力表现为马尾松×深山含笑>马尾松×伯乐>马尾松×连香树>马尾松×桂南木莲>马尾松纯林>马尾松×油茶。未来人工林生态水文研究应关注不同树种及其混交林的凋落物和土壤水文功能差异,对人工针叶纯林进行阔叶树种混交改造时应注意选择合适的混交树种和混交比例。

秋色叶树木树冠色彩特性对其观赏效应的影响
贾娜,闫伟,史久西,格日乐图,车晓雨
林业科学. 2021, 57(11):  37-48.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211104
摘要 ( 116 )   HTML ( 3 )   PDF (3304KB) ( 65 )  
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目的: 以秋色叶树木树冠为研究对象,基于HSV色彩空间,构建、筛选影响色彩观赏效应的关键指标,揭示色彩指标与观赏效应值(SBE)之间的量化关系,为深化林木色彩研究、完善色彩观赏效应评价指标体系提供参考。方法: 以38种北方常见秋色叶树木单株、5个变色期共190张照片为研究对象,采用Photoshop、ColorImpact软件进行照片色彩分类(主色、辅助色、点缀色),按类提取HSV色彩三要素(色相、彩度、明度)值及其面积占比,合成主辅色指标和全色指标,并计算色彩三要素指标、色差指标(内色差、外色差)、离差指标和基本数量指标。借助心理物理学方法获取照片的SBE,利用SPSS、DPS软件统计分析色彩指标与SBE之间的相关关系,建立多元回归模型,筛选影响SBE的关键指标。结果: Pearson相关分析结果显示,影响SBE的5个特效指标(|r|>0.500,P<0.01)为辅色彩度(r=0.539,P<0.01)、全色彩度(r=0.533,P<0.01)、主辅色偏移指数(r=-0.515,P<0.01)、主色相对面积(r=-0.521,P<0.01)和全色相对面积(r=-0.519,P<0.01);其次为明度、色相差、欧氏内色差、欧氏外色差、离差和计数6组指标,6组指标中有12个指标与SBE极显著相关(|r|>0.300,P<0.01)。相关性较高的指标主要出现在同一指标组内。色彩三要素指标中的彩度、明度指标与SBE均呈良好的线性正相关关系,色相与SBE无线性关系;色差指标中,色相差与SBE呈显著负线性关系,欧氏外色差和偏移指数外色差与SBE呈极显著负线性关系,欧式内色差与SBE则呈线性正相关关系或先平后升的二次曲线关系;离差指标、色彩基本数量指标中,色相离差、明度离差、色彩相对面积和最大色彩分类数与SBE的关系均以二次曲线为优。色彩观赏效应二次多项式模型(R2=0.807)显示,林木挂叶率较高、色相接近黄绿区域、全色色彩纯粹鲜艳、明度层次分明,且全色彩度和主辅色明度2个因素中主辅色明度对比强烈而全色彩度调和的色彩景观观赏效应好。结论: 将样本色彩划分为不同类别,再按类合成,可实现色彩指标的量化计算。色差、离差指标物理意义明确,是实现色彩指标降维量化、提升评价效能的有效指标。SBE评价模型包含主辅色色相差、全色彩度、主辅色偏移指数、主辅色欧氏外色差、全色明度离差和全色相对面积6个关键指标,可形成色彩观赏效应综合评价指标体系。

嫁接于3个枣园病砧的抗病接穗枣疯植原体检测及分子变异
张文鑫,于少帅,田国忠,王合,任争光,王圣洁,孔德治,李永,林彩丽
林业科学. 2021, 57(11):  49-58.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211105
摘要 ( 137 )   HTML ( 1 )   PDF (6680KB) ( 55 )  
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目的: 检测3个枣园不同抗性枣树材料嫁接传毒后携带植原体状况,分析不同植原体株系传播流行、遗传变异和系统发育及其与枣树品种抗性之间的关系,揭示枣疯植原体群体遗传变异特性,为抗病品系合理利用与病害防控提供依据。方法: 4月采集不同抗性枣树材料嫁接到北京玉泉山枣树资源圃、北京昌平王家园和河北唐县军城镇三地枣园的发病砧木上,当年8-10月分别提取接穗和砧木组织样品总DNA,利用植原体16S rDNA、16S-23S间区(SR)、secAtuffusA-tuf间区、himA及其下游假定蛋白基因等片段进行PCR和LAMP检测,并对PCR产物进行测序,分析遗传变异和系统进化。结果: 抗病品系的接穗材料症状严重度大都低于感病砧木;表现无症接穗T30通过直接和巢式PCR与LAMP均未检测到植原体;3个枣园枣树样品中的植原体16S rDNA、SR、tufsecA基因序列同源性为100%;根据所测38份样品中himA及其下游假定蛋白基因序列在117、154和190 bp位点的碱基变异,军城镇样品序列聚于T-A型,玉泉山样品和河北唐县梁家沟枣疯序列聚于C-A型,而昌平样品和泗洪、泰安、通州枣疯序列聚于C-C型;根据所测29份样品中fusA-tuf基因间区序列在第39 bp位置有碱基A插入或缺失,将玉泉山和军城镇样品归于TJ2型,而国内其他地区各株系和昌平样品为TJ1型;himA及其下游假定蛋白基因序列及fusA-tuf基因间区序列在3个枣园各有优势菌株序列,序列分型对应且互相佐证。结论: 本研究首次测定枣树‘骏优2号’(Z18)优良品系具有高抗病性,并首次检测到3个枣园内枣疯植原体株系的himA及其下游假定蛋白基因与fusA-tuf基因间区存在明显地域差异,且与样品抗病性强弱无关联;初步排除玉泉山枣园植原体来源于江苏泗洪大枣移栽苗传病的假设。

绣球染色体制片技术优化及rDNA物理定位
郭瑞红,邱帅,刘光欣,高凯,魏建芬,席梦利
林业科学. 2021, 57(11):  59-67.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211106
摘要 ( 57 )   HTML ( 1 )   PDF (1664KB) ( 22 )  
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目的: 建立染色体形态良好、分裂相内染色体分散且无细胞质背景的绣球根尖高质量染色体制片技术,完善中期染色体45S rDNA和5S rDNA荧光原位杂交(FISH)技术体系,为深入开展绣球属植物分子细胞遗传学研究奠定基础。方法: 以绣球‘无尽夏’当年生半木质化枝条水培长出的幼嫩根尖为材料,分别采用1 MPa一氧化二氮(N2O)、0.7 mmol·L-1环己酰胺、2 mmol·L-1 8-羟基喹啉对根尖进行不同时间预处理。预处理后的根尖分生组织在4%纤维素酶和2%果胶酶混合酶液中酶解后进行染色体制片。以45S rDNA和5S rDNA为探针,对中期染色体进行原位杂交。结果: 1)1 MPa一氧化二氮预处理的材料中,预处理0.5 h,大部分中期分裂相染色体较长,浓缩不充分;预处理1 h,染色体浓缩适当,大部分染色体的着丝粒位置可辨;预处理2 h,染色体浓缩过度,呈点状。0.7 mmol·L-1环己酰胺预处理的材料中,预处理1 h和3 h,染色体偏长,浓缩不充分;预处理5 h,染色体浓缩适当,但着丝粒位置显示不明显。2 mmol·L-1 8-羟基喹啉预处理的材料中,2、4、6 h 3个时间梯度均可得到染色体浓缩适当的材料,各处理时间之间对染色体形态的影响差异并不明显,但着丝粒位置不可辨。综合考虑后认为,绣球根尖预处理的最适条件为1 MPa一氧化二氮预处理1 h。2)3个酶解时间梯度中,酶解0.5 h的染色体制片,中期分裂相和细胞核周围存在明显的细胞质残留;酶解1 h的染色体制片,中期分裂相背景干净、染色体分散程度好;酶解2 h的染色体制片,观察到很多不完整分裂相,分裂相间无法区分,染色体容易丢失。因此,绣球根尖分生组织在4%纤维素酶和2%果胶酶混合酶液中37℃酶解1 h比较合适。3)绣球‘无尽夏’是二倍体,染色体数目为36(2n=2x=36)。45S rDNA长、短探针的FISH效果相似,均产生很强的杂交信号,位点位于1对近端着丝粒染色体的短臂末端;5S rDNA长、短探针的FISH信号均较弱,长探针的检出率高于短探针,杂交信号位于1对端着丝粒染色体的长臂末端。结论: 成功建立绣球‘无尽夏’根尖高质量中期染色体制备及rDNA物理定位技术体系,该体系可高效确定绣球属植物的染色体数目及rDNA分布,为绣球属资源鉴定、杂交育种的亲本选配提供参考,从而指导绣球属植物的杂交育种实践。

油楠倍半萜类合成酶基因SgSTPS3的克隆与表达分析
陈朝黎,余纽,李荣生,邹文涛,董明亮,朱茂成,杨锦昌
林业科学. 2021, 57(11):  68-78.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211107
摘要 ( 126 )   HTML ( 3 )   PDF (3217KB) ( 54 )  
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目的: 油楠茎部树脂油富含大量倍半萜类化合物,萜类合成酶是萜类化合物生物合成途径中的关键酶之一。对油楠倍半萜合成酶基因SgSTPS3的克隆与表达分析,有利于探明油楠树脂油的形成机制,为解析林木萜类生物合成与代谢调控机制提供新的理论依据。方法: 基于前期油楠转录组数据库,从成熟油楠植株茎部克隆获得油楠倍半萜类合成酶基因SgSTPS3,并对其进行生物信息学分析。利用原核细胞进行诱导表达,GC-MS鉴定其表达产物。通过实时荧光定量PCR分析该基因在油楠不同年龄(0.5、1.5、15、30年)和不同器官(根、韧皮部、木质部、嫩叶、老叶)中的表达特性,以及该基因对不同激素水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和激素组合SA+MeJA的响应模式。结果: 获得SgSTPS3基因,CDS序列全长1 701 bp,编码566个氨基酸(GenBank登录号:MW345633)。蛋白多序列比对显示SgSTPS3蛋白与苏木亚科古巴香胶树CoTPS3和兰氏香脂树ClTPS3同源性最高,达87.68%。生物化学分析结果表明SgSTPS3蛋白为多功能酶,以法尼基焦磷酸(FPP)为底物时,主要催化产生倍半萜环苜蓿烯、可巴烯及顺式-β-可巴烯,以香叶基焦磷酸(GPP)为底物时,产生单萜芳樟醇。SgSTPS3基因的表达量在不同年龄、不同器官中存在显著差异:同一年龄的各器官,0.5和1.5年生植株根部表达量最高,15和30年生植株韧皮部表达量最高;不同年龄的同一器官,根部表达量随年龄的增大而减小,木质部表达量随年龄增大而增大,30年生植株韧皮部显著高于其他年龄的植株,嫩叶和老叶无明显规律。对2年生油楠幼株叶片进行激素诱导处理,喷施激素SA(50 μmol·L-1)时,该基因在12 h表达量最高,为初始表达量的35.1倍,72 h最低;喷施MeJA(100 μmol·L-1)时,该基因在6 h表达量最高,24 h最低;混合激素SA(50 μmol·L-1)+MeJA(100 μmol·L-1)作用下,SgSTPS3基因表达量变化与对照组趋势接近,诱导效果较差。结论: SgSTPS3为倍半萜类合成酶基因,具有多底物酶催化功能,在幼苗的根部及成年植株的韧皮部表达量较高;不同激素对SgSTPS3基因的调控作用差异显著,SA(50 μmol·L-1)诱导效果最佳,MeJA(100 μmol·L-1)诱导效果次之。

基于物种特异性InDel标记鉴别美洲黑杨与小叶杨的杂交子代
戴晓港,陈晨,薛良交,吴怀通,尹佟明
林业科学. 2021, 57(11):  79-84.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211108
摘要 ( 76 )   HTML ( 3 )   PDF (2788KB) ( 21 )  
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目的: 针对杨树种间杂交子代苗期形态不易区分的问题,利用美洲黑杨和小叶杨物种特异性InDel位点开发标记对种间杂交子代进行快速鉴别,为黑杨派和青杨派种间杂交子代鉴定、分子标记辅助育种等研究提供重要的参考技术。方法: 以美洲黑杨、小叶杨及其杂交子代为试验材料,根据美洲黑杨和小叶杨重测序结果分析物种特异性InDel位点并设计引物,采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳对引物进行通用性和物种特异性检测,用筛选出的物种特异的引物,对种间杂交子代的真实性进行鉴别。结果: 分别将10个个体的美洲黑杨和小叶杨重测序序列比对到美洲黑杨基因组,共获得长度差异大于5 bp的InDel位点359 733个,其中种内特异、种间存在差异的InDel位点18 418个。采用Primer3在美洲黑杨基因组中的17 956个位点成功设计引物。在不同染色体共选取10对引物,采用SeqHunter2将引物序列比对到小叶杨基因组,共有6对引物在小叶杨中是通用的。采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,发现引物Psi2-1和Psi13-14在美洲黑杨和小叶杨中存在差异。利用美洲黑杨和小叶杨自然群体各50个个体对上述2个引物进行检测,发现引物Psi2-1在美洲黑杨中扩增出128 bp的特异性产物,在小叶杨中扩增出139 bp的特异性产物,在真实的种间杂交子代中扩增出128 bp和139 bp 2条产物;引物Psi13-14在美洲黑杨中扩增出132 bp的特异性产物,在小叶杨中扩增出144 bp的特异性产物,在真实的种间杂交子代中扩增出132 bp和144 bp 2条产物。2对引物对美洲黑杨与小叶杨种间杂交子代鉴别准确率达100%。结论: 获得了美洲黑杨和小叶杨物种特异性InDel标记2对,上述标记可以有效地用于美洲黑杨与小叶杨种间杂交子代的真实性鉴别。

转多基因107杨对目标害虫的抗性检测
韩昆瑾,郭娟娟,吕梓晴,李玉言,王世杰,杨敏生,王进茂
林业科学. 2021, 57(11):  85-93.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211109
摘要 ( 93 )   HTML ( 2 )   PDF (7850KB) ( 30 )  
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目的: 探索转多基因107杨外源基因是否稳定存在且表达,筛选对鳞翅目和鞘翅目害虫具双抗性的转基因株系,为培育转多基因抗虫杨树新品种提供有价值的参考。方法: 对107杨转Cry1Ac-Cry3A-BADH基因的3个株系(ECAA1-3)和转Cry1Ac-Cry3A-NTHK1基因的3个株系(ECAB1-3)的2年生田间苗进行PCR检测、毒蛋白含量检测和抗虫性检测。结果: PCR凝胶电泳检测证明目的基因仍在转多基因107杨的基因组中;转多基因107杨Bt毒蛋白检测证明,8月份各转基因株系均含有Cry1Ac和Cry3A毒蛋白,Cry1Ac毒蛋白含量为3.60~20.76 ng·g-1,Cry3A毒蛋白含量为3 479.66~7 230.29 ng·g-1。室内饲虫试验证明,转多基因107杨具有双抗性,对美国白蛾和柳蓝叶甲幼虫均表现出抗性,其中株系ECAB1对美国白蛾的致死率最高,为100%,株系ECAA1、ECAA2和ECAA3对美国白蛾1龄幼虫具有明显抑制其生长发育的作用;除转基因株系ECAA2外,其他株系均表现为对柳蓝叶甲高抗虫性,对1龄幼虫的致死率均达到100%,对1、2龄混龄幼虫的致死率均在85%~100%之间,对成虫致死率在66%以上。结论: 转多基因107杨各株系的外源基因仍存在且稳定表达,其抗虫性与非转基因对照相比均有显著提高,但不同转基因株系间差异显著,株系ECAA3和ECAB1对美国白蛾和柳蓝叶甲幼虫均具有较高抗虫性。

基于Copula密度函数的毛竹胸径年龄结构特征二元联合分布
刘恩斌,姚鸿文,任泽茜,周国模,杜华强
林业科学. 2021, 57(11):  94-104.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211110
摘要 ( 100 )   HTML ( 4 )   PDF (14405KB) ( 32 )  
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目的: 针对森林结构特征因子常用二元联合分布研究方法存在的缺陷,选择适用条件低、适应范围广、应用价值大的二元Copula分布(密度)函数构建毛竹胸径年龄二元联合分布模型,为精确测量森林结构特征因子联合分布提供参考。方法: 选取5种常用二元Copula密度函数、二元Sbb密度函数和二元Weibull分布函数对2009年浙江省177块毛竹连续清查固定样地的胸径年龄二元联合分布进行描述,对比分析各函数的测量精度;经二维频数直方图和AIC评定,选择胸径年龄最优二元Copula密度函数,并在此基础上构建浙江省毛竹胸径年龄二元Copula联合分布模型,采用柯尔莫哥洛夫检验各分布(密度)函数的拟合优度。结果: 二元Weibull分布函数的确定系数(R2)=0.990 1,二元Sbb密度函数的R2=0.736 2,二元Gumbel Copula密度函数的R2=0.984 1、AIC=19.519 6,为5种常用二元Copula密度函数中AIC最小的函数;二元Gumbel Copula密度函数、二元Weibull分布函数和二元Sbb密度函数累计值的最大偏差分别为0.015 8、0.007 0和0.078 1,在0.05显著性水平下的阈值为0.179 8。结论: 二元Gumbel Copula密度函数为测量毛竹胸径年龄联合分布的最优Copula密度函数;二元Weibull分布函数的测量精度最高,但参数比二元Copula密度分布(密度)函数多,迭代参数没有二元Copula密度(分布)函数易收敛,二元Sbb密度函数的测量精度最低;毛竹胸径年龄联合分布均服从3种分布;二元Copula分布(密度)函数适合于胸径年龄的任意边缘分布,即不需要确定边缘分布函数类型;二元Copula分布(密度)函数参数拟合不需要胸径年龄联合分布数据,只有胸径年龄边缘分布值时,应用二元Copula分布(密度)函数可得到相应的胸径年龄联合密度值,二元Copula分布(密度)函数比常用二元分布(密度)函数的适用条件低、适应范围广、应用价值大。

基于多分类器集成的落叶松人工林提取
马婷,李崇贵,汤伏全,吕杰
林业科学. 2021, 57(11):  105-118.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211111
摘要 ( 100 )   HTML ( 4 )   PDF (6789KB) ( 41 )  
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目的: 探讨多时相、多光谱和高空间分辨率影像在落叶松人工林识别中的应用潜力,通过多种特征组合方案,寻找一种多分类器集成的落叶松人工林快速识别方法,为落叶松人工林后续监测与管理提供参考。方法: 以黑龙江省孟家岗林场为研究区,基于Landsat8 OLI影像分析不同物候期树种间的光谱差异,确定落叶松人工林识别的关键波谱和物候期,同时提取多种特征信息,通过变量重要性(VIM)筛选并构建不同物候相的多特征数据集。综合随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、最大似然(MLC)和BP神经网络4种分类算法优势,设计一种多分类器集成的分类策略进行落叶松人工林提取。结果: 在多分类器集成的分类策略下,分类总精度达93.8%,面积提取精度达96.3%;与RF、MLC、SVM和BP等分类算法相比,多分类器集成分类策略的平均分类精度提高10%。结论: 相比单一时相影像,多时相影像数据包含落叶松人工林更多物候期,可反映出落叶松人工林独特的季相特征,有利于落叶松人工林识别。多分类器集成策略综合各分类器优点,可有效提高分类精度,实现落叶松人工林高精度提取。

四川低山丘陵区香樟和马尾松凋落叶分解进程中土壤节肢动物多样性
刘静如,曹艺,李晗,张丽,游成铭,徐振锋,谭波
林业科学. 2021, 57(11):  119-133.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211112
摘要 ( 89 )   HTML ( 3 )   PDF (2186KB) ( 47 )  
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目的: 研究四川低山丘陵区香樟和马尾松凋落叶分解进程中土壤节肢动物群落结构及其动态变化,为深入认识森林土壤动物与凋落物分解的相互作用和联系提供参考。方法: 2010年11月,在香樟和马尾松林样地安装15个凋落叶收集器,一年内每月收集2种树种凋落叶,带回实验室自然风干;2011年10月,将风干凋落叶分树种装入20 cm×20 cm分解袋中,分解袋上下孔径分别为3 mm和0.04 mm;2011年11月,将凋落叶分解袋对应埋置于样地内5个5 m×5 m样方中;2011年12月-2015年10月,分11次采集凋落叶分解袋,采用Tullgren漏斗分离收集土壤节肢动物,利用体式解剖镜和生物显微镜镜检计数并分类。结果: 整个分解期间,2种凋落叶中共捕获土壤节肢动物4 648只,隶属7纲17目58科,香樟凋落叶中以等节跳科、棘跳科、丽甲螨科和懒甲螨科为优势类群,马尾松凋落叶中多为常见类群。香樟和马尾松2种凋落叶中土壤节肢动物的个体密度和类群数量具有相似的动态变化过程,个体密度分别在分解的746和398天最高,类群数量均在分解的746天最大;土壤节肢动物总体以菌食性数量比例最高,分别占总捕获量的39.48%和38.78%,腐食性数量比例最低,分别占总捕获量的8.02%和8.05%,且菌食性土壤节肢动物占比随凋落叶分解进程逐渐上升,而捕食性和植食性土壤节肢动物占比则不断下降。非度量多维尺度(NMDS)分析显示,2种凋落叶中土壤节肢动物群落组成相似性较高;聚类分析表明,2种凋落叶中土壤节肢动物群落相似性随凋落叶分解进程不断降低。结论: 四川低山丘陵区香樟和马尾松凋落叶分解进程中,凋落物类型和分解时间对土壤节肢动物群落结构影响显著。与香樟(阔叶树)凋落叶相比,马尾松(针叶树)凋落叶对土壤节肢动物的特定类群依赖度更高。不同凋落物类型下,土壤节肢动物群落结构和多样性在分解中期(第2~3年)差异最明显,有必要长期监测凋落物分解进程中的土壤动物响应。

不同种源短枝木麻黄对青枯病的生理生化响应及早期选择
魏永成,张勇,孟景祥,仲崇禄
林业科学. 2021, 57(11):  134-141.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211113
摘要 ( 116 )   HTML ( 2 )   PDF (1165KB) ( 45 )  
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目的: 研究不同种源短枝木麻黄对青枯病的生理生化响应,筛选和挖掘木麻黄抗青枯病优良种源,为木麻黄抗病育种材料的选育和推广提供科学依据。方法: 以广东省徐闻县湛江国营防护林场5年生短枝木麻黄种源试验林中20个种源为试验材料,对小枝中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)等酶活力以及可溶性糖、叶绿素、总酚、类黄酮含量8个生理生化性状进行检测与分析,并筛选优良种源。结果: 短枝木麻黄接种青枯菌后,病情指数和相对病害强度在种源间存在极显著差异。SOD、CAT、POD、PAL活力以及可溶性糖、叶绿素、总酚、类黄酮含量在种源间均呈显著或极显著差异,变异系数分别为17.75%、27.72%、64.31%、38.65%、25.31%、16.63%、44.00%和29.50%,性状均值最大种源分别为最小种源的1.61、2.74、13.75、2.46、2.43、1.98、2.93和2.59倍,性状变异幅度大,具有较强选择潜力。相关分析结果表明,SOD和CAT活力与总酚含量、类黄酮含量呈极显著正相关,相关系数为0.233~0.466,与POD活力、叶绿素含量呈极显著负相关。总酚含量与类黄酮含量呈极显著正相关,相关系数达0.722。生理生化性状与病情特征间均达到显著或极显著正相关或负相关程度,生理生化性状和病情特征可能受相同或类似的调控机制控制。基于8个生理生化性状进行综合评价,按照30%的入选率筛选出18144、18142、18135、18355、18128和18122共6个优良种源,其SOD、CAT、PAL活力以及可溶性糖、总酚和类黄酮含量均值比总体均值分别高1.35%、25.32%、13.19%、19.69%、32.52%和32.24%。结论: 接种青枯菌后,不同种源短枝木麻黄病情指数和相对病害强度差异显著,保护酶系统和次生代谢物等性状在种源间均呈显著或极显著差异,具有较强选择潜力。根据生理生化性状筛选出的6个抗病种源,可作为进一步遗传改良的材料。

基于模糊最小绝对非线性回归的木材热物性参数预测模型
曹书博,李嘉豪,周世玉,刘晓平,周玉成
林业科学. 2021, 57(11):  142-151.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211114
摘要 ( 77 )   HTML ( 1 )   PDF (7368KB) ( 22 )  
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目的: 利用试验测量获得的木材体积比热、径向及弦向导热系数和热扩散系数,建立基于模糊最小绝对非线性回归的木材体积比热模型和各向异性导热模型,分析木材热物性参数规律,为木材导热规律研究、木材热物性评价标准制定提供理论基础和数据支撑。方法: 试验样品由130种常见木材切割得到,其中用于测量木材体积比热的试验样品为直径18 mm、厚度2 mm的圆片形状样品,每种材种随机选择20种;用于测量木材导热系数和热扩散系数的试验样品为2块50 mm×50 mm×20 mm的长方体样品,每种材种随机选择20种。首先,利用Hot Disk热常数分析仪测试样品热物性参数,获得木材体积比热、径向及弦向导热系数和热扩散系数,经滤波降噪和归一化处理后,将试验数据分成训练集和验证集;然后,提出适用于小样本数据集回归分析的模糊最小绝对非线性回归方法,建立木材体积比热模型和各向异性导热模型。该方法将最小绝对回归准则与模糊逻辑理论相结合,首先构建高斯隶属度函数,对数据进行模糊化;然后构建单值模糊器,生成模糊规则库,采用乘积推理机对输入空间元素进行模糊推理,得到推理结果;最后采用最小绝对回归准则优化结果,建立一类具有非线性属性的木材径向、弦向导热系数和热扩散系数模型,并对各向异性木材的导热和热扩散过程进行实时分析和预测。结果: 模糊最小绝对非线性回归(FLANR)对木材体积比热预测结果的拟合度为0.997 6,平均相对误差、最大相对误差和均方误差分别为0.026 0%、0.049 1%和0.035 2%;与之相比,自适应模糊神经网络(ANFIS)预测结果的拟合度为0.963 1,平均相对误差、最大相对误差和均方误差分别为0.189 3%、2.176 2%和0.799 3%。对于木材各向异性导热模型,单独比较模型中的一个输出变量(木材径向导热系数)可知,FLANR预测结果的拟合度为0.958 1,平均相对误差、最大相对误差和均方误差分别为0.190 2%、0.348 1%和0.085 3%;与之相比,模糊最小二乘法(FLS)预测结果的拟合度为0.604 5,平均相对误差、最大相对误差和均方误差分别为2.169 4%、5.260 9%和2.910 6%。FLANR预测结果的拟合误差明显小于ANFIS和FLS,所建立模型具有较好的拟合效果和泛化性。结论: 采用模糊最小绝对非线性回归对木材体积比热和各向异性导热建模是可行的,该方法计算时间短且泛化性较好,所建立木材热物性参数模型可为木材导热规律研究、木材热物性评价标准制定提供理论基础和数据支撑。

单叶省藤材胞间层超微结构及多糖组成
文世涛,代琳心,刘杏娥,马建锋
林业科学. 2021, 57(11):  152-157.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211115
摘要 ( 81 )   HTML ( 1 )   PDF (11054KB) ( 18 )  
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目的: 分析我国重要商业藤种——单叶省藤材胞间层超微结构及多糖组成,深入理解藤材细胞壁生物合成规律和力学失效机制,为藤材增韧改性以及高性能藤基复合材料开发提供理论依据。方法: 采用透射电子显微镜(TEM)和共聚焦显微拉曼光谱技术,对酸性亚氯酸钠溶液处理的藤茎横切面切片进行成像研究,分析不同类型细胞间层的微纳结构特征及多糖组成特点。结果: TEM成像结果显示,单叶省藤材纤维和薄壁细胞分为胞间层(角隅胞间层和复合胞间层)、初生壁和次生壁,且次生壁具有宽窄交替的同心层状结构。部分脱除木质素后,纤维细胞间的角隅胞间层暴露出纤丝状网络结构,复合胞间层与邻近次生壁剥离,而薄壁细胞间层区域发生明显润胀和形变。高空间分辨率共聚焦显微拉曼光谱能够揭示出藤材纤维细胞和薄壁细胞不同形态区域中木质素、纤维素、木聚糖和果胶类物质分布规律,碳水化合物及木质素C-H伸缩振动(2 789~3 000 cm-1)特征峰成像可有效区分纤维和薄壁细胞各形态区域。木质素芳香环伸缩振动特征峰(1 598 cm-1)积分成像发现,薄壁细胞间层木质素最易脱除,纤维细胞间层次之,2类细胞次生壁因存在酯键和醚键相连的木质素碳水化合物复合体,木质素脱除量最小。纤维素(380 cm-1)、木聚糖(1 318 cm-1)和果胶(854 cm-1)特征峰积分成像发现,2类细胞次生壁纤维素和木聚糖呈现均一分布规律,而果胶类物质广泛存在于胞间层区域,尤其是薄壁细胞间层中。结论: 整合TEM与共聚焦显微拉曼光谱成像技术,能够成功揭示出藤材纤维和薄壁细胞间层的超微结构特征及多糖组成特点。部分脱除木质素后,纤维细胞间的角隅胞间层呈现交联的纤丝状网络结构,而薄壁细胞间层区域发生润胀,细胞间隙增大。拉曼光谱化学成像进一步证实细胞间层区域中富含果胶类物质和少量木聚糖,而纤维素较为均一地分布于细胞次生壁中。

结构用定向刨花板与云杉-松-冷杉规格材混合组坯正交胶合木的抗弯性能
李桥,王志强,梁芝君,李龙
林业科学. 2021, 57(11):  158-168.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211116
摘要 ( 101 )   HTML ( 1 )   PDF (15552KB) ( 29 )  
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目的: 探究国产结构用定向刨花板(COSB)与云杉-松-冷杉(SPF)规格材混合组坯正交胶合木(HCLT)的抗弯性能,明确组坯结构和层数对HCLT抗弯性能的影响,以拓宽国内正交胶合木(CLT)产品原材料来源、促进COSB在木结构建筑领域的应用。方法: 利用COSB和SPF规格材以不同组坯结构与层板位置混合形成不同层数(3层和5层)、5种组坯结构的CLT和HCLT试件,对试件进行四点弯曲性能测试,评价CLT/HCLT材料主、次方向的抗弯强度、抗弯模量和破坏模式;采用剪切类比法计算抗弯性能理论值,并建立HCLT有限元模型分析HCLT的抗弯性能。结果: 不同组坯结构HCLT破坏模式不同,主方向试件主要为横向层锯材滚动剪切破坏和底层层板拉伸破坏;由于层板侧面未涂胶胶合,次方向试件主要在底层层板缝隙处发生拉伸破坏。HCLT的抗弯性能普遍高于SPF规格材CLT,对于主方向抗弯强度,所有HCLT试件的抗弯强度均高于SPF规格材CLT,与SPF规格材CLT相比(A1组),3层和5层HCLT试件(A3组)的抗弯刚度分别高10%和31%,抗弯强度分别高76%和48%;次方向抗弯性能提升更大,与SPF规格材CLT相比(B1组),3层和5层HCLT试件(B4组)的抗弯刚度分别高447%和83%,抗弯强度分别高118%和40%。随着COSB在HCLT中使用层数增加,HCLT次方向和双向力学性能均得到提升,主、次方向抗弯力学性能差异减少;综合考虑材料经济性和力学性能,A3/B3组坯结构,即仅将COSB作为横向层形成的HCLT材料具有更好的双向弯曲性能。随着CLT层数增加,试件抗弯刚度和次方向抗弯强度增加,主方向抗弯强度降低;采用剪切类比法可较好预测CLT主方向抗弯性能,但由于存在非侧面胶合的横向层等因素影响,次方向力学性能存在一定相对误差,理论值偏于保守;对于次方向试件抗弯性能理论计算,当表层层板为COSB时,可不忽略表层层板作用;建立的有限元模型能较好分析HCLT抗弯力学行为。结论: 相比实木锯材,COSB具有较好的次方向力学性能,可作为CLT层板使用(尤其作为横向层层板),提升CLT滚动剪切性能和抗弯力学性能。COSB在CLT中应用有很好的可行性。

研究简报
木质化期水分管理对毛白杨苗木形态、生理和造林效果的影响
乔栋,刘勇,田书勇,张锋,王亚晶,李晓丽,冯雪瑾,张亚男
林业科学. 2021, 57(11):  169-178.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211117
摘要 ( 85 )   HTML ( 4 )   PDF (1642KB) ( 22 )  
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目的: 探讨木质化期水分管理对毛白杨苗木形态、生理状况及翌年造林效果的影响,为毛白杨育苗精准灌溉提供科学依据。方法: 选取毛白杨当年苗木为试验材料,设置4个土壤水势阈值处理(-20、-40、-60、-80 kPa,即灌溉起始阈值),以生产常规灌溉为对照(灌溉起始阈值< -80 kPa),研究木质化期不同灌溉处理下毛白杨苗木用水量、形态、生理状况的变化及其对造林效果的影响。结果: 1)木质化期灌溉对苗木苗高、地径在木质化期的生长影响显著(P < 0.05),当灌溉起始阈值为-20 kPa或-40 kPa时,苗木木质化期生长最大,苗高增量、地径增量和生物量较对照分别提高约15.51%、6.41%和57.5%,但2个处理间差异不显著。2)各处理间养分含量差异无明显规律;-20和-40 kPa的养分单株质量最大,-60和-80 kPa的养分单株质量其次,分别较对照显著提高约59.4%、48.6%、36.1%和25.3%。3)-20和-40 kPa处理可使苗木落叶时间较对照延缓5~7天,相比对照增加约12.5%的光合产物积累,木质化期灌溉虽然会引起顶梢在冬季部分干梢,但对苗木整体越冬影响不大。4)造林后,灌溉起始阈值为-40 kPa的苗木成活率最高,为93.0%;2年后树高和胸径显著高于对照83.2%和115.1%。结论: 木质化期灌溉处理能促进毛白杨苗木后期形态生长、增加养分贮存并显著提高造林后苗木生长量,虽稍微降低耐寒性,但对整体越冬影响不大。综合苗木木质化期生长和造林效果,在与试验地条件相似的地区培育苗木时,以-40 kPa作为灌溉起始阈值的效果最佳。

氮磷钾肥配施对黄栌生长和叶片呈色的影响
吴焦焦,田秋玲,谭星,乐佳兴,张文,高岚,李林珂,王一诺,刘芸
林业科学. 2021, 57(11):  179-189.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211118
摘要 ( 100 )   HTML ( 2 )   PDF (6939KB) ( 52 )  
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目的: 探讨氮、磷、钾肥配施对黄栌叶片生长和呈色的影响,为解决黄栌长势差和秋冬季叶片颜色暗淡提供参考。方法: 以4年生黄栌盆栽苗为试验材料,采用尿素(N为每株0、7.5、15 g)、过磷酸钙(P为每株0、12.5、25 g)和硫酸钾(K为每株5、10、15 g)三因素三水平正交设计试验,测定不同配施条件下的黄栌生长指标、叶色参数、叶片色素含量、可溶性蛋白含量(SP)、可溶性糖含量(SS)及苯丙氨酸解氨酶活性(PAL),并分析氮磷钾与黄栌生长、叶片呈色的关系。结果: 1)合理配施能促进黄栌生长,处理方案T3(N1P3K3)和T9(N3P3K2)的株高增长量显著高于对照(P < 0.05),除T5(N2P3K3)和T7(N3P1K3)外,其他处理的地径增长量显著高于对照(P < 0.05);除T1(N1P1K1)、T4(N2P1K2)和T8(N3P2K1)外,其他处理的叶面积增长量显著高于对照(P < 0.05)。2)合理配施也能提升黄栌叶片的色素含量,T6(N2P3K1)、T7、T8和T9处理能在生长旺盛期和变色中期显著提高叶绿素总含量;T5、T7、T8和T9处理能在生长旺盛期显著提高类胡萝卜素含量;T3、T4、T5和T6处理能在变色末期显著提高花青苷含量。冗余分析结果表明:氮和钾是影响株高、叶面积、叶绿素总量和类胡萝卜素的主要营养因素,磷是影响地径和花青苷的主要营养因素;花青苷是黄栌叶片呈现红色的关键因子,且与苯丙氨酸解氨酶正相关,与可溶性蛋白和可溶性糖负相关。结论: 植物生长和叶片呈色对不同比例的氮磷钾配施会产生不同响应。本研究,T3(N、P和K单株施用量分别为0、25和15 g)和T9(N、P和K单株施用量分别为15、25和10 g)处理有利于植株生长和叶片呈色。但从长远来看,缺氮最终会影响到黄栌的生长,进而影响叶片呈色质量。因此,T9处理能保持黄栌正常生长发育和叶片呈色质量,提升观赏价值。

深圳梧桐山不同树势毛棉杜鹃根际土壤微生物多样性分析
龚金玉,彭金根,谢利娟,张银凤,李朝婵,王艳梅
林业科学. 2021, 57(11):  190-200.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211119
摘要 ( 150 )   HTML ( 10 )   PDF (22863KB) ( 78 )  
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目的: 研究深圳梧桐山不同树势毛棉杜鹃根际土壤理化性质和微生物多样性,探明毛棉杜鹃树势退化与根际土壤理化性质和微生物群落结构间的关系,为保障梧桐山毛棉杜鹃种群更新和演替提供理论支撑。方法: 采用抖落法采集不同树势(优、中、劣)毛棉杜鹃根际土壤,测定土壤含水量、pH和有机质、全氮、碱解氮含量;提取根际土壤DNA,利用高通量测序技术分析微生物群落结构及多样性。结果: 3种树势毛棉杜鹃根际土壤理化性质无显著差异;所有土壤样品共检测出细菌有效序列681 807条,平均每个样本产生79 898条有效序列,聚类为2 008个OTUs,归属于27门438种,其中优势细菌门为酸杆菌门(36.3%~47.2%)、变形菌门(31.2%~32.0%)和绿弯菌门(3.0%~7.7%);真菌有效序列710 302条,平均每个样本产生79 862条有效序列,聚类为1 129 OTUs,归属于10门489种,其中优势真菌门为担子菌门(49.3%~59.3%)、子囊菌门(32.0%~40.8%)和被孢霉门(1.7%~4.6%)。α多样性分析显示,不同树势之间根际土壤真菌群落丰度和多样性无显著规律,但细菌群落丰度和多样性随树势衰落逐渐增大,且树势差异越大群落丰度指数(Ace、Chao1、PD_whole_tree)差异性越显著(P < )。β多样性分析显示,不同树势之间根际土壤细菌差异性较小,但真菌差异性较大,且树势差异越大真菌差异性越显著。LEfSe分析表明,毛棉杜鹃优势根际土与劣势根际土之间具有差异显著的真菌分类单元,主要差异真菌为Archaeorhizormyces属、Phaeosphaeriaceae科、Helotiales(柔膜菌目)、Arthrobotrys属、Pseudaleuria属、Pyronemataceae科等,柔膜菌目真菌属于杜鹃属植物的菌根真菌。结论: 不同树势毛棉杜鹃土壤理化性质无显著差异,土壤理化性质不是树势衰退的主要影响因素,而不同树势之间根际土壤微生物群落结构差异显著,且树势差异越大其真菌群落结构差异越大,主要差异真菌为Archaeorhizormyces属、Phaeosphaeriaceae科、Helotiales(柔膜菌目)等。