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2022年 第58卷 第4期 刊出日期:2022-04-25
目次
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林业科学. 2022, 58(4):  0-0. 
摘要 ( 90 )   PDF (6206KB) ( 124 )  
相关文章 | 多维度评价
前沿与重点:种子休眠与萌发
栓皮栎种子萌发出苗特征与生理生化变化
王娜,王佳茜,李国雷,李箐,朱琳,李田,刘文
林业科学. 2022, 58(4):  1-10.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220401
摘要 ( 220 )   HTML ( 20 )   PDF (1832KB) ( 163 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 对栓皮栎种子萌发和出苗特征进行逐日监测,探究其种子萌发出苗特征与自身生理生化变化过程,分析出苗不整齐机制,为精准调控栓皮栎苗木质量提供参考。方法: 对栓皮栎种子萌发出苗过程进行动态观测,根据栓皮栎种子萌发出苗过程中种子形态变化特征和出苗统计量;对种子萌发出苗过程3个阶段和6个时期,测定萌发出苗的种子的生理生化变化特征,以及过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性;采用高效液相色谱方法测定赤霉素(GA3)、吲哚乙酸(IAA)和脱落酸(ABA)3种内源激素含量;采用蒽酮比色法测定可溶性糖和淀粉含量,3, 5-二硝基水杨酸显色法测定α-淀粉酶和β-淀粉酶。结果: 1) 栓皮栎种子最早在播种后第6天即开始萌发,第33天萌发结束,萌发周期为27天,累计萌发率73.6%,其中萌发中位数为14天。播种后第21天开始出苗,第60天出苗结束,出苗周期为40天,累计出苗率66.6%,其中出苗中位数为29天。出苗过程可分为3个时期,栓皮栎种子日平均出苗率超过3%时,为出苗高峰期(播种后25~30天),高峰期占整个出苗周期的10%,此期间出苗种子数占出苗总数的44%;在此时期之前出苗的为出苗上升期(播种后1~24天)占整个出苗周期的40%,出苗种子数占出苗总数的11%;高峰期之后为出苗下降期(播种后31~60天)占整个出苗周期的50%,出苗种子数占出苗总数的45%。2) 种子萌发过程中,先萌发的种子内POD活性较高;出苗过程中,种子出苗数量较多时种子内POD和SOD活性较高。3) 出苗种子较萌发种子GA3升高64%;ABA下降30.3%;可溶性糖含量下降51%、淀粉含量下降24.1%;α-淀粉酶活性下降45%,而β-淀粉酶活性升高67.7%。结论: 栓皮栎种子萌发和出苗周期分别为4周和6周,萌发和出苗周期跨度大,栓皮栎出苗不整齐严重,应加强苗期管理。POD和SOD主要影响栓皮栎种子的萌发阶段;GA3和IAA促进栓皮栎种子出苗,含量越高出苗速度越快;ABA抑制栓皮栎种子的出苗。

池杉种皮特性和种子休眠原因
杨治华,陈雪梅,陈春桦,张丽苗,董智,谭雪,李昌晓
林业科学. 2022, 58(4):  11-21.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220402
摘要 ( 118 )   HTML ( 4 )   PDF (3672KB) ( 67 )  
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目的: 研究池杉种皮和种子休眠的关系,明确其种子休眠原因,为池杉种子育苗提供理论依据。方法: 对新鲜采收的池杉种子,通过种子和种皮结构观察,萌发试验、氯化三苯基四氮唑(TTC)活力、种皮透水性测定、种子内源抑制物的提取以及浸提液对白菜幼苗生长的生物测定试验,研究种皮特性对池杉种子休眠的影响。结果: 1) 种皮由外到内依次为:外表皮、外种皮、中种皮和内种皮;与对照相比,热水处理会促进外表皮脱落,但对种皮结构无明显影响,种皮透性无明显改变;酸蚀处理会使种皮表面出现腐蚀裂痕和腐蚀坑,且腐蚀裂痕和腐蚀坑随酸蚀处理时间延长而增多,种皮结构进一步受损,种皮透性增加。2) 新采收种子生活力为80.95%,但不萌发,具有显著休眠现象。3) 种皮具有一定的透水性,种仁能吸收到部分水分,酸蚀处理利于促进种仁吸水,而坚硬的种皮在一定程度上阻碍种仁吸水膨胀,使种仁吸涨缓慢,并可能对胚根的伸长和生长产生机械阻力。4) 种子含有内源抑制物质,各浓度甲醇浸提液对幼苗和根生长的抑制强度均表现为:种皮>种仁,说明种子内的抑制物质主要存在于种皮,种仁中含量较少。5) 种皮甲醇浸提液的分离和白菜幼苗的生物测定结果表明,池杉种皮甲醇浸提液各分离相均对白菜幼苗生长有不同程度的抑制作用。各分离相浓度为1 g·mL-1对白菜苗高的抑制强度表现为石油醚相>乙酸乙酯相>乙醚相>甲醇相>水相,对白菜根长的抑制强度表现为石油醚相>甲醇相>水相>乙酸乙酯相>乙醚相,即石油醚相抑制白菜苗高和根长的作用最强。结论: 池杉种皮的透水性不是引起池杉种子休眠的主要因素,但种皮的机械束缚可能导致种子发芽迟缓。池杉种皮的抑制物质主要集中于甲醇浸提液的石油醚相中,它们可能是一些极性较小的物质。因此,池杉种皮的结构和内源抑制物质是导致种子休眠的主要原因,池杉种子可能是兼具物理休眠和生理休眠的复合休眠。

基于核磁共振技术的合欢种子吸水特性
杜恬恬,代松,钱滕,朱铭玮,陈丽,张中会,李淑娴
林业科学. 2022, 58(4):  22-31.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220403
摘要 ( 104 )   HTML ( 7 )   PDF (2486KB) ( 52 )  
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目的: 采用核磁共振技术,从时间、空间角度探究热水处理后合欢种子的初始吸水位点及水分的动态移动过程,揭示其内部水分相态的变化,为合欢种子吸水特性研究提供一种全新的技术手段。方法: 对始温80 ℃热水处理后的合欢种子,用称重法确定种子吸水曲线,用核磁共振成像技术(MRI)观察初始吸水位点及水分在种子体内的移动规律,同时结合横向弛豫时间T2,探究吸水过程中水分相态及其含量、比例的动态变化。结果: 1) 合欢种子吸水曲线呈“S”型变化,吸水前期(0~4 h)种子吸水率缓慢增加;4~12 h进入快速吸水阶段,吸水率增幅较大;吸水12 h后进入缓慢吸水期。核磁共振成像结果表明,水分最初从种孔进入种子,然后通过3条路线移动:沿着种皮两侧的维管束向合点端移动;通过种皮与子叶的缝隙向下(合点端)移动,同时进入子叶的外侧;水分通过胚根进入胚轴,由胚轴进入子叶并向合点端移动,但其移动速度明显慢于第二条。吸水初期(0~6 h),右侧种皮的吸胀面积明显大于左侧,之后随浸种时间延长,左侧吸水速度较快,吸胀面积与右侧无明显差异。2) 核磁共振波谱图表明,合欢种子水分质量(X)与核磁共振弛豫图谱峰面积(S)呈显著线性关系:S=21 132X+695.05,R2=0.999 6。3) 核磁共振驰豫图谱结果表明,合欢种子内主要存在3种状态的水,分别是结合水、胞内水和胞外自由水。4) 在0 h时,结合水占45.13%,胞外自由水占53.51%,几乎没有胞内水。在吸水过程中,结合水含量明显减少,比例持续降低,在48 h时仅占2.08%;胞内水比例呈先迅速增加后逐渐减小的变化趋势,胞外自由水的比例一直呈上升趋势,在48 h时二者分别为29.12%、68.80%。整个吸水过程中3种状态水分含量的比例始终处于动态变化中,并且胞外自由水的含量远高于其他状态的水。吸水过程中结合水与胞外自由水的峰顶点呈现左移现象(即流动性在减弱)。结论: 种孔是合欢种子的最初吸水位点,水分进入后通过两侧种皮、种皮与子叶缝隙以及胚轴向合点端移动。吸水过程中,合欢种子中始终存在结合水、胞内水、胞外自由水这3种相态的水,且在整个吸胀过程中相互转化,为种子萌发提供前期准备。

研究论文
冀北山地针阔混交林优势种对邻体物种多样性格局的影响
张树梓,尹建庭,任启文,张树彬,王鑫,李联地,毕君
林业科学. 2022, 58(4):  32-39.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220404
摘要 ( 120 )   HTML ( 11 )   PDF (1663KB) ( 110 )  
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目的: 评估河北小五台山自然保护区以华北落叶松为优势种的针阔混交林不同径级华北落叶松在不同尺度上对邻体物种多样性格局的影响,阐明不同生态过程对华北落叶松邻体物种多样性格局形成的作用,为理解森林群落物种多样性维持机制提供依据。方法: 在河北小五台山自然保护区,选取典型的针阔混交林,建立1块2.4 hm2(80 m×300 m)森林动态监测样地,分析群落的物种组成和结构特征,将群落优势种华北落叶松的胸径(DBH)以3 cm为间距划分为9个径级,利用个体种-面积关系函数(ISARs)结合异质泊松零模型,探讨不同径级华北落叶松在不同尺度上对邻体物种多样性格局的影响。结果: 样地共记录到DBH ≥ 1 cm的木本植物4 275株,隶属17科26属35种。9个径级华北落叶松的个体(共550株)整体呈现出近似正态分布,Ⅴ径级(19~22 cm)个体数最多(92株)。在30 m尺度范围内,9个径级华北落叶松的ISARs值均表现为随尺度增加逐渐增大的趋势,Ⅳ(16~19 cm)和Ⅸ径级(≥ 31 cm)华北落叶松分别表现为在所有尺度上最高的ISARs值和最低的ISARs值。Ⅲ(13~16 cm)、Ⅶ(25~28 cm)和Ⅷ(28~31 cm)径级华北落叶松在所有尺度上与邻体物种多样性的相互作用均表现为中性;其余6个径级华北落叶松对邻体物种多样性的促进或抑制作用均发生在较小尺度(≤11 m),有5个径级(Ⅰ级: < 10 cm;Ⅱ级:10~13 cm;Ⅳ;Ⅴ;Ⅵ级22~25 cm)的华北落叶松在不同程度上表现出对邻体物种多样性的促进作用,仅有Ⅸ(≥ 31 cm)径级华北落叶松在2~4 m尺度上表现出对邻体物种多样性的抑制作用,随尺度增加均转变为中性作用。结论: 尺度依赖效应显著影响华北落叶松邻体物种多样性格局。虽然中性过程在多个尺度上主导不同径级华北落叶松邻体物种多样性格局,但是较小尺度上的促进作用对华北落叶松邻体物种多样性格局的影响也不可忽视。华北落叶松的Ⅳ和Ⅸ径级阶段对邻体物种多样性格局的形成和维持较为关键。

基于随机森林模型的东北三省乔木林生物质碳储量预测
田惠玲,朱建华,何潇,陈新云,简尊吉,李宸宇,郭学媛,黄国胜,肖文发
林业科学. 2022, 58(4):  40-50.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220405
摘要 ( 276 )   HTML ( 25 )   PDF (1468KB) ( 202 )  
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目的: 利用全国森林资源清查固定样地连续监测数据,通过机器学习算法构建基于多因子的森林生长模型,提高森林生长和固碳量的模拟精度,预测东北三省乔木林未来碳汇潜力,探索乔木林碳汇的潜在分布,为准确定位我国东北森林在增汇减排中的作用以及科学制定国家“碳中和”行动路径和目标管理提供科学指导。方法: 利用1999—2018年4次全国森林资源连续清查固定样地监测数据,结合区域气候、土壤、林分和地形因子,采用随机森林模型构建区域主要优势树种(组)的生长-消耗模型,运用未来气候情景与未来乔木林面积扩增情景,预测东北三省2015—2060年间乔木林生物质碳储量变化与碳汇潜力。结果: 东北三省乔木林生物质碳储量2060年可达3 393.15 TgC,比2015年增加1 895.23 TgC,2015—2060年间年碳汇量为42.12 TgC ·a-1,其中天然林是主体。辽宁省、吉林省和黑龙江省乔木林生物质碳储量分别由2015年的139.19、463.58和895.15 TgC增至2060年的328.95、915.83和2 148.37 TgC,乔木林平均生物质碳密度分别由2015年的32.71、59.75和45.11 MgC ·hm-2增至2060年的75.20、109.32和85.24 MgC ·hm-2。2015—2060年间辽宁省、吉林省和黑龙江省乔木林生物质年碳汇量分别为4.22、10.05和27.85 TgC ·a-1结论: 本研究构建的随机森林模型表现效果较好,能够用于东北三省未来乔木林碳储量预测。2015—2060年东北三省乔木林生物质碳储量将增加1 895.23 TgC,未来仍具有较大碳汇潜力。黑龙江省的碳汇潜力最大,年碳汇量达27.85 TgC ·a-1,是未来重要的碳增汇区域;辽宁省的碳汇潜力较弱,年碳汇量仅为4.22 TgC ·a-1。加强中、幼龄林经营管理,适度更新成、过熟林,有助于提升东北三省乔木林碳汇功能,发挥我国东北森林在增汇减排以及实现区域“碳中和”目标中的作用。

中亚热带不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响
杨静,张耀艺,谭思懿,廖姝,王定一,岳楷,倪祥银,吴福忠,杨玉盛
林业科学. 2022, 58(4):  51-61.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220406
摘要 ( 114 )   HTML ( 9 )   PDF (3579KB) ( 76 )  
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目的: 分析中亚热带不同树种、土层、粒级及其交互作用对土壤团聚体粒级组成及其碳、氮含量、储量及碳氮比的早期影响,揭示种植不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响,以期为中亚热带地区造林和营林中合理选择树种提供科学依据。方法: 通过随机区组设计,于2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带地区常见树种同质园。2019年8月测定各树种不同土层(0~10、10~20、20~30、30~40和40~50 cm)不同粒级(>2、1~2、0.25~1和0.053~0.25 mm)团聚体的质量百分含量、有机碳和全氮含量、储量及碳氮比。结果: 1) 各土层团聚体均以>2 mm粒级为主,且>2 mm粒级团聚体的质量百分含量随土层加深而降低,并在木荷、米槠和杜英土壤中较高,而1~2 mm粒级团聚体的质量百分含量则在马尾松林土壤中最高;2)各粒级团聚体的有机碳含量随土层加深而降低,各土层团聚体的有机碳含量则随粒级减小呈先增后减的趋势,其中,0~10 cm土层团聚体的有机碳含量以1~2 mm粒级最高,而20~30、30~40和40~50 cm土层团聚体的有机碳含量则均以0.25~1 mm粒级最高,并在米槠林土壤中最高;3)除0~10 cm土层外,各土层不同粒级团聚体的全氮含量总体在米槠林土壤中最高,在香樟林土壤中最低;4)在20~30、30~40和40~50 cm土层,>2 mm粒级团聚体的碳、氮储量均在米槠林土壤中最高,而其余各粒级团聚体的碳、氮储量均在马尾松林土壤中最高;5)各粒级团聚体的碳氮比均在表层(0~20 cm)土壤较高,在深层(30~50 cm)土壤较低。结论: 各树种种植7年后,不同土层团聚体的粒级组成均以>2 mm为主,且>2 mm粒级团聚体的质量百分含量随土层加深而降低。土壤团聚体的碳、氮储量变化规律与粒级组成变化规律相似,土壤团聚体的粒级组成比团聚体碳、氮含量更能影响团聚体的碳、氮储量,所以种植米槠的土壤碳、氮储量比同期种植马尾松的土壤更高。

湿地松材脂兼用林最优轮伐期的经济分析——以江西省景德镇市枫树山林场为例
刘林,张旭,余素君,孙洪刚,姜景民,王宇华
林业科学. 2022, 58(4):  62-73.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220407
摘要 ( 98 )   HTML ( 4 )   PDF (1665KB) ( 61 )  
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目的: 我国湿地松材脂兼用林的轮伐期是在用材林数量成熟龄的基础上适当延长得到的。虽然该轮伐期可以取得一定的经济效益,但能否获得最优的经济效益尚缺乏科学依据。本研究通过分析湿地松经营中木材和松脂对经济绩效的贡献,确定采脂和采伐的时间节点及其影响因素,为保证湿地松人工林经营效益的最大化和林产品生产的可持续性提供科学依据。方法: 基于江西省景德镇市枫树山林场湿地松人工林生产实践,构建考虑木材和松脂两类产出的Faustmann模型,计算林地期望价值(LEV)。然后:1)通过比较材脂兼用林和用材林的收入现金流,阐明木材和松脂在湿地松人工林收入中的贡献;2)在不同折现率下,对湿地松两类人工林的LEV和最优轮伐期(T*)进行比较;3)设置活立木价格、松脂价格和林分经营成本的变化范围,评估在不同折现率下,LEV和T*对这些影响因素变化的敏感性。结果: 1) 经营材脂兼用林的名义现金收入较高,但如果经营时间足够长,湿地松用材林和材脂兼用林的名义现金收入将趋同。虽然松脂收入提高了林分的LEV,但是,木材收入对总的名义收入的贡献将影响LEV的变化。2)湿地松材脂兼用林的T*比用材林的T*长。若其他条件不变,折现率增加,用材林的T*缩短,但材脂兼用林的T*略微延长。3)活立木价格对湿地松用材林的LEV和T*有正向影响,但在木材价格下降时对材脂兼用林T*的影响不明显。松脂价格对材脂兼用林的LEV有正向影响,但对T*的影响不明显,只在高折现率时,价格下降,T*下降。人工成本对湿地松用材林T*有正向影响,对材脂兼用林的T*没有影响。结论: 1) 湿地松材脂兼用林比用材林具有更强的创收能力。木材收入对材脂兼用林总收入的贡献是不可忽视的。湿地松人工林经营要以木材和松脂收入总额最大化为目标,采脂的同时要兼顾木材的生长。2)对湿地松人工林进行采脂确实延长了T*。但在当前的价格水平下,如果折现率超过10%,人工林经营将无利可图。因此,低折现率有利于松脂的长期生产。3)材脂兼用林的T*对松脂价格、人工成本和较低木材价格时的变化反应不敏感。从投资的角度看,湿地松人工林的盈利能力主要取决于折现率。折现率对材脂兼用林T*的影响与木材收入占林分总收入的比重有关,比重越高,折现率对T*的负向影响就越大。4)采脂起始时间的确定会影响LEV和T*,当林分接近成熟时松脂形成较多,采脂对林分生长的影响逐渐减弱,最为合适的采脂起始年龄。

RAD-seq技术研究鹅掌楸属种源遗传多样性和遗传结构
潘文婷,孙建军,原勤勤,张利利,邓康桥,厉月桥
林业科学. 2022, 58(4):  74-81.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220408
摘要 ( 76 )   HTML ( 3 )   PDF (1329KB) ( 42 )  
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目的: 揭示鹅掌楸属遗传结构和地理变异特点,为鹅掌楸属遗传资源的保存、利用及改良提供依据。方法: 以9个鹅掌楸种源97份样本和4个北美鹅掌楸种源46份样本为材料,采用RAD-seq测序鉴定各样本SNP标记,计算观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、核苷酸多样性(π)和基因分化系数(Gst)等遗传统计量指标,分析鹅掌楸属种源遗传多样性和遗传结构。结果: 在143份鹅掌楸属样本中共鉴定出4 454个高质量的SNP标记;鹅掌楸种源之间存在较大的遗传分化以及中水平的基因流(Gst=0.241 9、Nm=0.805 1),北美鹅掌楸种源之间存在很大的的遗传分化以及低水平的基因流(Gst=0.388 6>0.25、Nm=0.397 0);通过结构分析将13个鹅掌楸属种源分为3个类群,其中9个中国的鹅掌楸种源被分为东部种源群(即类群2)和西部种源群(即类群1),类群3均为北美鹅掌楸,遗传多样性顺序为:类群3>类群1>类群2。结论: 鹅掌楸属遗传结构的形成与其地理隔离和片段化分布有关,且存在由于小群体效应和片段化影响导致的濒危现象,本研究开发的SNP标记可为鹅掌楸属分子鉴定、种质创新及种质资源收集与保存提供参考。

皂荚与野皂荚刺中次生代谢物的差异
耿瑜欣,李红姣,郑建伟,张芹,于丽娜,李佳秋,李保会
林业科学. 2022, 58(4):  82-94.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220409
摘要 ( 56 )   HTML ( 2 )   PDF (8159KB) ( 32 )  
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目的: 皂刺中的许多次生代谢物是药用活性成分。本文旨在探究皂荚与野皂荚刺的差异次生代谢物及进行差异代谢途径富集分析,为皂刺功能性化合物分离鉴定以及研究开发提供理论依据。方法: 以皂荚和野皂荚的1年生棘刺为材料,用UPLC-MS/MS检测平台和自建数据库MWDB4.0进行代谢组分析。结果: 1) 2个种的皂刺中共检测到457种次生代谢物,分为酚酸、生物碱、萜类、黄酮、木脂素、香豆素、鞣质类、其他8大类,酚酸和黄酮占比较大;2)野皂荚刺与皂荚刺相比,共有213种显著差异代谢物,其中121种物质在野皂荚刺中含量较高,包括55种酚酸,54种黄酮,5种木脂素和香豆素,4种生物碱,2种萜类,1种其他;92种物质在皂荚刺中含量较高,包括21种酚酸,19种黄酮,14种鞣质,14种生物碱,8种木脂素和香豆素,16种其他。3)皂荚刺中特有的代谢物有22种,异牡荆素-2″-O-鼠李糖苷、N,N′-二阿魏酰腐胺、香叶木素-8-C-(2″-O-鼠李糖基)葡萄糖苷、紫檀芪、原花青素C2相对含量较高,野皂荚刺中特有的代谢物有27种,松柏苷、5-O-咖啡酰莽草酸、槲皮素-3-O-(2″-对香豆酰)葡萄糖苷的相对含量较高。4)差异代谢物的代谢途径分析表明“茋类、二芳基庚烷类和姜酚的生物合成”途径中显著差异代谢物富集显著,苯丙烷生物合成和类黄酮代谢的差异代谢物富集较多。结论: 皂荚和野皂荚刺中共检测到457种次生代谢物;差异代谢物质主要是黄酮和酚酸类;茋类、二芳基庚烷类和姜酚的生物合成的差异代谢物显著富集(P < 0.05),苯丙烷生物合成和黄酮类生物合成的差异代谢物富集较多。

拟松材线虫G蛋白α亚基Bmu-gpa-1表达特性及功能
马芮,刘文义,余红仕,周立峰,胡加付
林业科学. 2022, 58(4):  95-103.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220410
摘要 ( 72 )   HTML ( 6 )   PDF (6034KB) ( 58 )  
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目的: 研究与交配行为相关的拟松材线虫G蛋白α亚基Bmu-gpa-1基因的表达特性及生物学功能,为拟松材线虫的种内交配繁殖分子机制研究提供依据。方法: 根据拟松材线虫基因组数据设计引物克隆Bmu-gpa-1基因。对Bmu-gpa-1进行序列分析、系统发育分析和蛋白结构预测等生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR技术和原位杂交技术探究Bmu-gpa-1基因在拟松材线虫各个龄期的表达水平和表达部位,明确其时空动态表达特性。利用RNA干扰技术探究该基因在拟松材线虫交配繁殖行为中的作用,并通过实时荧光定量PCR技术检测RNA干扰的效率。结果: Bmu-gpa-1基因全长为1 780 bp,CDS全长为1 065 bp,编码354个氨基酸。进化分析表示该基因与秀丽隐杆线虫gpa-1基因隶属于同一G蛋白α亚基家族。荧光定量PCR结果及转录组结果均表明Bmu-gpa-1基因在拟松材线虫各个发育阶段均有表达,2龄期和3龄期表达水平较高,胚胎期次之,4龄期和成虫期表达水平较低且基因表达水平具有雌、雄虫差异性,即雄虫的基因表达水平显著高于雌虫。原位杂交结果表明,Bmu-gpa-1基因在拟松材线虫体内广泛表达,胚胎发育初期呈散点状表达,胚胎发育后期过渡到全胚胎表达,2龄期全身表达,3龄期和4龄期进一步集中在肠道和性腺处表达,成虫期则出现雌、雄虫差异性表达,即在雌虫的阴户、雄虫的交合刺和尾部表达。交配试验结果显示,沉默Bmu-gpa-1基因后,拟松材线虫雄虫与正常雌虫的交配次数显著增加,交配时长显著缩短,繁殖能力显著下降,而雌虫被干扰后在交配繁殖行为上则无明显异常,推测该基因可以负向调控拟松材线虫雄虫的交配行为,但对雌虫影响较弱。结论: 拟松材线虫Bmu-gpa-1基因是G蛋白α亚基家族中的一员,基因表达水平及表达部位皆具有雌、雄虫差异性。沉默该基因可以改变雄虫的交配行为,雄虫表现出交配次数增加、交配时长减短和交配后雌虫产卵数减少等交配质量下降特征,但对雌虫影响较弱,这说明Bmu-gpa-1基因对拟松材线虫雄虫的交配繁殖行为具有明显的调控功能。

危害鹅掌楸的中国巨基叶蜂属(膜翅目: 叶蜂科)一新种
李泽建,刘萌萌,牛耕耘,魏美才
林业科学. 2022, 58(4):  104-109.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220411
摘要 ( 75 )   HTML ( 3 )   PDF (6226KB) ( 43 )  
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记述采自浙江、危害鹅掌楸的巨基叶蜂属(膜翅目: 叶蜂科)一新种: 凤阳巨基叶蜂Megabeleses fengyangshana Li, Liu&Wei, sp.nov.。该种幼虫取食木兰科的鹅掌楸叶片, 当虫口密度较大时, 可将寄主叶片蚕食殆尽, 影响植株生长, 对寄主产生严重危害。新种与鹅掌楸巨基叶蜂M.liriodendrovorax G.Xiao, 1993形态差别很小, 除阳茎瓣构型有所不同外, 新种的前翅2Rs室具明显的翅疤, 中胸前侧片刻点较粗密等, 与后者稍有不同, 但新种与鹅掌楸巨基叶蜂在线粒体基因组蛋白质编码基因上存在显著差异, 其中atp6atp8、cob、cox1cox2cox3nad1nad2nad3nad4nad4lnad5nad6序列的P距离分别达到11.1%、13.6%、10.3%、7.6%、6.5%、7.0%、6.4%、11.6%、7.4%、7.5%、5.2%、6.4%、7.2%。编制了巨基叶蜂属世界已知种类分种检索表。本研究为该种有害生物的鉴定、监测与防治工作奠定了基础。

BtCry1Ac与API基因107杨对节肢动物群落多样性及稳定性的影响
任敏霞,李探,张子恒,曾月霞,王利峰,杨敏生,刘军侠
林业科学. 2022, 58(4):  110-118.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220412
摘要 ( 40 )   HTML ( 2 )   PDF (1123KB) ( 17 )  
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目的: 研究转基因107杨的生态安全性, 为其进一步推广应用提供科学依据。方法: 对嫁接转基因107杨(BtCry1Ac与API基因)和对照107杨, 连续5年调查其节肢动物群落的组成、结构、多样性与稳定性。结果: 共获得节肢动物54091头, 分属13个目, 其中鳞翅目、鞘翅目、双翅目、膜翅目与蜘蛛目为主要类群, 个体数量上鳞翅目占优势。与对照107杨相比, 转基因107杨的害虫亚群落个体数量显著降低(P < 0.05), 靶标害虫杨扇舟蛾、美国白蛾的个体数量明显减少(P < 0.05);但天敌、中性节肢动物亚群落的物种及个体数无明显差异(P>0.05);瓢虫、蜘蛛类天敌及家蚁和蝇类等中性昆虫的个体数量随年份增加表现出一定程度的增多, 转基因107杨亚群落物种及个体数年际差异显著(P < 0.05)。转基因107杨的节肢动物群落的特征指数表现为多样性、均匀度指数高于对照107杨, 优势度指数低于对照107杨; 转基因107杨群落特征指数的年际差异均显著(P < 0.05)。稳定性分析表明, 转基因107杨的总群落物种数与群落总个体数比值Ss/Si、植食性昆虫物种数与个体数比值Sp/Sb、捕食性天敌与植食性昆虫个体数比值Sa/Sb均显著高于对照107杨(P < 0.05), 表明转基因107杨物种数多, 个体数量少, 在种间数量上制约作用强于对照107杨; 但转基因107杨的天敌物种数与个体数比值Sn/Sa、捕食性天敌与植食性昆虫物种数比值Sn/Sp与对照107杨差异不显著(P>0.05), 表明转基因107杨捕食性天敌物种数与个体数与对照107杨无明显差异(P>0.05), 转基因107杨群落结构相对稳定。结论: 转基因107杨具有持续抗虫效果, 对天敌及中性节肢动物亚群落未产生明显不利影响, 生态安全性较高。

山东长岛凤头蜂鹰的种群动态及秋季迁徙
于国祥,谢茂文,陈雅楠,陈丽霞,王毅花,刘冬平
林业科学. 2022, 58(4):  119-127.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220413
摘要 ( 117 )   HTML ( 3 )   PDF (1680KB) ( 32 )  
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目的: 了解山东长岛猛禽的群落结构, 揭示凤头蜂鹰的种群动态、秋季迁徙时序、迁徙路线和中途停歇地, 促进该物种的保护和管理。方法: 于1987—2019年秋季, 在山东省长岛县大黑山岛的固定网场开展环志, 获得猛禽数量的监测数据。于2019年10月对2只凤头蜂鹰佩戴了卫星跟踪器, 系统采集其秋季迁徙信息。使用SPSS 22.0分析猛禽的群落结构和凤头蜂鹰的种群动态趋势。使用ArcView GIS 3.3和Google Earth对卫星跟踪数据进行分析。结果: 1987—2019年在长岛共环志猛禽29种78 039只, 群落中鹰形目、鸮形目和隼形目的数量分别占60.74%、38.59%和0.66%, 其中红角鸮、松雀鹰和雀鹰为绝对优势种, 分别占总数的32.54%、29.48%和23.19%。凤头蜂鹰在群落中的优势度指数在33年间整体呈上升趋势, 年均增幅为4.1%。其秋季迁徙途经长岛的时间主要为9—10月中旬, 迁徙高峰期为9月19日—10月2日。卫星跟踪显示, 1只雌性成鸟和1只雄性亚成鸟秋季迁徙离开长岛后, 均向西南方向跨越中国, 分别于11月18日和12月7日到达马来西亚和越南越冬。成鸟的平均及最大瞬时飞行速度分别为44.6±17.5和88.7 km·h-1, 均高于亚成鸟的40.4±18.4和81.7 km·h-1结论: 凤头蜂鹰在群落中的优势度处于增长状态, 其秋季迁徙可能采用差别迁徙策略, 雌性成鸟比雄性亚成鸟中途停歇时间短, 迁徙进程较快, 迁徙路线更长, 到达越冬地更早, 越冬地纬度更低。这种时空隔离机制可以减少凤头蜂鹰在中途停歇地或越冬地对资源的种内竞争。对比日本种群的迁徙路线可以推测凤头蜂鹰不同地理种群可能采用链状迁徙策略, 即高纬度越冬种群迁往高纬度进行繁殖, 意味着其繁殖地质量可能随纬度呈梯度变化。

雅长保护区老龄林树种空间优势度二阶特征分析
黄绍娴,王宏翔,彭辉,王耀仪,李远发,叶绍明
林业科学. 2022, 58(4):  128-140.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220414
摘要 ( 69 )   HTML ( 3 )   PDF (11405KB) ( 41 )  
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目的: 详细刻画和分析树种空间优势度, 为关键树种保护和森林群落物种多样性维持提供理论依据。方法: 基于林木空间优势度指数(大小比数和双曲正切指数)构造标记二阶特征函数, 通过模拟数据检验标记二阶特征函数的有效性以及同种空间聚集对树种空间优势度的影响, 在此基础上以雅长自然保护区1.6 hm2实测样地为研究对象, 详细分析样地中主要树种空间优势度在不同空间尺度上的变化, 探究树种空间优势度与树种混交之间的关系。结果: 1) 研究森林群落属老龄林, 结构多样性丰富, 共记录木本植物35科61属86种, 断面积49.81 m2·hm-2。群落中不同树种具有不同胸径分布范围, 其中以较大径级树种如多花杜鹃、枫香树等为主要建群种, 较小径级树种如细齿柃、榕叶冬青等个体数量较多, 在林分中占有一定地位, 不同树种的大小比数和双曲正切指数表明, 树种平均胸径与其优势度存在显著正相关关系。2)群落中主要树种在小尺度范围内均存在吸引相似大小林木的趋势, 较大径级树种空间优势度低于期望值和零模型模拟的随机区间, 较小径级树种空间优势度显著高于期望值, 随着尺度距离增加, 树种空间优势度趋于期望值。3)同种空间聚集可增加或减小树种空间优势度, 对枫香等大径级树种而言, 同种聚集导致其空间优势度降低, 而对榕叶冬青等小径级树种则相反。结论: 标记大小比数和双曲正切指数二阶特征函数能够精细刻画不同空间尺度上树种空间优势度; 树种间"空间隔离"效应可减轻优势树种对劣势树种的竞争排除作用, 有利于维持物种共存, 提高森林群落物种多样性。

冬奥会崇礼生态核心区植被覆盖时空变化遥感监测
谭炳香,沈明潭,郄光发,戚瞾,贺晨瑞
林业科学. 2022, 58(4):  141-151.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220415
摘要 ( 95 )   HTML ( 4 )   PDF (12445KB) ( 55 )  
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目的: 基于植被覆盖度遥感定量估测结果, 统计分析植被覆盖度的时空变化特征和地形分异效应, 探讨植被覆盖变化的驱动因素, 为研究区生态规划和生态环境保护、森林防火提供参考依据。方法: 以北京冬奥会崇礼生态核心区为研究区, 以GF-1 WFV和Sentinel-2多光谱影像为数据源, 采用像元二分模型法对研究区2014、2016和2020年3个时期的植被覆盖度进行遥感估测, 结合数字高程模型, 利用差值指数、马尔科夫模型、植被覆盖动态度和地形分布指数分析植被覆盖度的时空变化特征及其在地形上的分异性。结果: 1) 研究区植被覆盖度在空间上呈显著差异性, 表现为中部低、四周高的分布格局, 与整个研究区的地形地貌特征紧密相关, 山区植被覆盖度高, 平原区或山谷等人类活动区植被覆盖度相对偏低。2)研究区植被整体以中、中高和高植被覆盖度为主, 3个时期3种植被覆盖等级面积占比分别为81.59%、90.00%和86.88%, 均大于80%, 植被覆盖处于较好水平, 生长状况良好。3)海拔梯度上, 2014—2016年改善型和明显退化型在海拔1 800 m以下区域有分布优势, 在海拔1 800 m以上区域无分布优势; 轻微退化型在海拔1 700 m以下和2 000 m以上区域有分布优势; 2016—2020年改善型和退化型在海拔1 700 m以下区域有分布优势, 明显退化型表现出极强分布优势; 2014—2020年明显改善型在海拔1 700 m以下区域有分布优势, 在海拔2 000 m以上区域分布优势较弱, 而明显退化型在海拔1 700 m以下区域表现出强优势分布, 在海拔1 700 m以上区域则无分布优势。4)2014—2016年和2016—2020年植被覆盖退化主要分布在坡度小于8°的平缓区域, 8°以上区域无分布优势, 其他植被覆盖度变化类型在坡度上趋于稳定。5)坡向上, 2014—2016年改善型植被在阳坡和半阳坡有分布优势, 明显退化型在阴坡有分布优势, 2016—2020年轻微改善型在阳坡和半阳坡有分布优势, 明显退化型和轻微退化型在阴坡有分布优势; 2014—2016年改善型在阳坡和半阳坡有分布优势, 轻微退化型在阴坡和半阴坡有分布优势。结论: 1) 植被覆盖度在空间上呈中间低、四周高的分布格局, 在时间上表现为2014、2016和2020年不同等级间的植被覆盖度结构平稳, 局部植被覆盖度出现降低现象, 总体趋势为植被覆盖度增加。2)植被覆盖度在海拔、坡度和坡向不同等级上呈规律性分布, 植被覆盖变化类型与地形因子存在显著差异, 明显减少型区域聚集在坡度小于8°、海拔1 533~1 700 m区域, 在坡向上没有明显表现出分异性, 主要为土地利用方式转换所致; 植被覆盖明显改善型聚集在阳坡和半阳坡地区, 说明人工造林效果比较明显。3)森林防火重点区域为植被覆盖度高的山区。

基于TanDEM-X数据和改进三阶段算法反演森林冠层高度
张国飞,章皖秋,岳彩荣
林业科学. 2022, 58(4):  152-164.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220416
摘要 ( 73 )   HTML ( 5 )   PDF (38266KB) ( 40 )  
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目的: 提出一种基于TanDEM-X SAR数据的RVoG模型三阶段算法反演森林冠层高度, 以解决RVoG模型实际应用中模型成立条件难以严格满足、受地形影响导致森林冠层高度估测精度不高的问题。方法: 以云南省普洱市思茅区思茅松纯林和混交林为研究对象, 开展经典三阶段算法、地面相位优化的三阶段算法、纯体散射复相干优化的三阶段算法和低估补偿改进的三阶段算法反演森林冠层高度试验。结果: RVoG模型经典三阶段算法反演森林冠层高度存在低估现象(r=0.11, bias=-26.20 m, RMSE=7.16 m), 地面相位优化的三阶段算法、纯体散射复相干优化的三阶段算法、低估补偿改进的三阶段算法反演森林冠层高度的估测精度较经典三阶段算法提高, 其中低估补偿改进的三阶段算法反演森林冠层高度的改善效果最佳(r=0.79, bias=-1.69 m, RMSE=2.56 m); 思茅松纯林的估测效果(r=0.81, bias=1.40 m, RMSE=2.27 m)优于思茅松混交林(r=0.72, bias=-3.09 m, RMSE=2.87 m)。结论: 相比经典三阶段反演算法, 基于TanDEM-X SAR数据的改进三阶段反演算法估测精度更高。

研究简报
油茶种间杂交F1代18个优良单株核型分析
李艳民,袁德义,叶天文,陈雅,韩春霞,肖诗鑫
林业科学. 2022, 58(4):  165-174.  doi:10.11707/j.1001-7488.20220417
摘要 ( 93 )   HTML ( 2 )   PDF (2856KB) ( 37 )  
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目的: 油茶种间杂交是油茶种质创新的重要途径, 明晰亲子代染色体遗传变异规律, 有助于指导杂交后代植株的筛选与回交组合的合理配置, 并为后续杂交育种研究提供参考。方法: 以亲本及F1代18个优良单株的扦插苗根尖为材料, 利用改良去壁低渗染色体制片技术和核型分析软件对亲本及杂交子代的染色体核型特征进行研究, 并利用核型似近系数聚类法分析亲本及杂交子代的染色体遗传与变异。结果: 1) 父本‘华硕’与母本‘攸杂2’的核型类型均为2B型, 以m型染色体占多数, sm型染色体占少数, 母本‘攸杂2’的核型公式为2n=91=53m (4SAT)+38sm (2SAT), 染色体相对长度变化范围为1.26%~2.97%, 臂比值大于2的染色体比例为17.8%, 染色体长度比为2.36, 核型不对称系数为62.36%;父本‘华硕’核型公式为2n=90=62m (2SAT)+28sm (4SAT), 染色体相对长度变化范围为1.50%~3.00%, 臂比值大于2的染色体比例为4.4%, 染色体长度比为2.00, 核型不对称系数为59.38%。2)杂交子代的核型参数多数介于父本与母本之间, 以m型和sm型染色体为主, 少数有st型染色体, 且在杂交子代中出现sm型染色体数目大于m型的情况(YH-14和YH-18);染色体相对长度的变异幅度较大, 总体为1.05%~3.32%, 以M1和M2型染色体居多; 核型不对称系数变异范围为61.01%~63.38%, 核型类型为2A或2B型。3)核型聚类分析结果表明, 在核型似近系数为0.966 0, 距离系数为0.034 0时, 可分为两大类: 其中绝大部分杂交子代均与母本‘攸杂2’聚为一类, 仅有YH-11、YH-15与父本‘华硕’聚为一类。结论: 大部分杂交子代的核型参数介于父本与母本之间, 少数杂交子代的核型出现较大变异。此外, 杂交子代群体中绝大部分单株的染色体核型与母本‘攸杂2’更相近, 仅少数核型与父本‘华硕’更相近。此结果可为油茶杂交育种工作、创制油茶新种质提供相应的理论基础。