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2023年 第59卷 第11期 刊出日期:2023-11-25
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林业科学. 2023, 59(11):  0-0. 
摘要 ( 75 )   PDF (1691KB) ( 221 )  
相关文章 | 多维度评价
生物炭和有机肥对毛白杨人工林地木质分解及土壤养分循环相关酶活性的影响
赵蕊蕊,刘勇,王凯
林业科学. 2023, 59(11):  1-11.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230114
摘要 ( 251 )   HTML ( 37 )   PDF (1234KB) ( 453 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 利用标准规格不同树种木条的分解,并结合土壤养分循环相关酶活性变化探讨生物炭和有机肥对杨树人工林地土壤质量的影响。方法: 在裂区试验设计中,分别以有机肥(M:0、3、9 t·hm?2)和生物炭(B:0、2.5、10 t·hm?2)为主区和副区因素对三倍体毛白杨人工林砂壤土进行处理(共计9个土壤处理:M0B0、M0B2.5、M0B10、M3B0、M3B2.5、M3B10、M9B0、M9B2.5、M9B10)。将3个树种[三倍体毛白杨(以下简称“毛白杨”)、美洲山杨、火炬松]木条按照2种放置方式(水平放置于林地表面、垂直插入20 cm土壤内)安置在林地内。土壤处理2年后,测定土壤酸性磷酸酶、纤维素酶、α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、N-乙酰基-β-D-葡萄糖苷酶和芳基硫酸酯酶活性;木条分解2.5年后,测定其分解(密度损失)和含水量。结果: M9B10处理显著提高了土壤含水量(尤其在雨季)。对于土壤酶活性,9 t·hm?2有机肥显著提高了土壤酸性磷酸酶活性;M3B10、M9B0和M9B2.5提高了土壤α-葡萄糖苷酶活性;M0B10、M3B2.5和M9B2.5显著提高了土壤β-葡萄糖苷酶活性;M3B2.5、M9B0、M9B2.5和M9B10显著提高了土壤N-乙酰基-β-D-葡萄糖苷酶活性;同时,所有土壤处理提高了芳基硫酸酯酶活性,提高幅度为62.84%~ 248.14%。木条分解速率因放置方式(土壤内>表面)和木条树种(2种杨树>火炬松)而异。在林地表面,M3B0和M9B2.5处理促进了3个树种木条的分解,同时,M0B10、M3B2.5和M3B10处理促进了毛白杨和美洲山杨木条分解;在林地土壤内,M3B0促进了毛白杨木条分解,除M3B2.5、M3B10和M9B10外的所有处理加速了火炬松木条分解。结论: 生物炭和有机肥提高了土壤含水量和酶活性并加速了林地表面和土壤内的木质分解,可用于提高人工林地土壤质量,但有必要进行更多大田试验以根据土壤类型和气候条件制定土壤管理方案。

不同生境中多树种生长对干旱胁迫的敏感性评价——以德国萨克森州为例
刘鸣,乌尔里希·皮特扎卡,安德烈亚斯·罗洛夫,张德顺
林业科学. 2023, 59(11):  12-22.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210902
摘要 ( 146 )   HTML ( 19 )   PDF (1811KB) ( 251 )  
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目的: 研究城市森林中的多个树种在多样化生境条件下对持续干旱的生长反应和敏感性,为快速筛选抗旱性强且能健康生长的适应性树种提供参考依据。方法: 通过测量不同生境(郁闭林、开敞林和行道树)中不同树龄(幼龄、低龄和成年)的17种树木在2005—2020年的各年年均枝长变化,计算其相对增长率(干旱年的年均枝长增长量与非干旱期相应值的比)(RAI)来评价树木枝条生长对干旱胁迫的敏感性。结果: 1)年均枝长随树龄增大而减小,郁闭林中幼龄树木和开敞林中低龄树木的年均枝长高于成年行道树。2)各树种的年均枝长与标准化降水指数呈显著性相关(r2=0.687, P<0.01),郁闭林中的欧洲水青冈和夏栎,以及开敞林中的欧梣和夏栎的枝长生长对干旱不敏感,但各生境中有14种树木对干旱极为敏感。3)各树种的叶片膨压损失点水势的平均值与极小值呈显著相关(r2=0.549,P<0.01),但与生长敏感性不相关。4)木质部结构与RAI(r=0.553,P<0.01)和生长敏感性(r=0.545, P<0.01)呈显著性相关,散孔材和半环孔材树种比环孔材树种对干旱更敏感。结论: 各树木的年均枝长受多种因子影响,年均枝长可推荐作为一种简便、快速、有效的评价树木生长活力的新方法,能反映不同树种对生境条件的敏感性和适应性,为城市林业和园林绿化相关部门筛选应对气候变化的抗逆性树种提供科学依据。

东北地区主要造林树种幼苗期生物量分配特征与异速生长模型
周昊,叶尔江·拜克吐尔汉,何怀江,张春雨,赵秀海,郝珉辉
林业科学. 2023, 59(11):  23-32.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220428
摘要 ( 163 )   HTML ( 17 )   PDF (2036KB) ( 323 )  
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目的: 分析东北地区10种主要造林树种幼龄期各组分生物量分配特征,建立并筛选单树种和全树种最优生长模型,为该地区森林生物量尤其是幼龄林生物量估算提供模型参考。方法: 在吉林省舒兰市生物多样性与生态系统功能控制试验样地内,2021年7―8月份选取长势良好的植株进行全株取样,每个树种选取15~21株个体,共计200株。测量根系、茎干、叶片各器官生物量及其分配比例,并计算地上部分以及整株生物量。以基径和树高为自变量,以根系、茎干、叶片各器官和地上部分及整株生物量为因变量,建立一元线性、多元线性、幂函数等形式的回归方程,构建单树种和全树种生物量模型,并通过决定系数、参数显著性以及赤池信息标准(AIC)等指标筛选最优模型。结果: 1)10个树种的生物量总体呈现出茎干生物量占比最高(45%)、根系生物量次之(35.5%)、叶片生物量最低(19.5%)的分配格局。随着基径增长,茎干生物量占比呈上升趋势,叶片生物量占比呈下降趋势,根系生物量占比变化不明显。2)10个树种的生物量最优模型均以幂函数形式为主,单树种生物量模型以Y=a(D2H)bY=aDb为最优形式;全树种生物量模型则以Y=a(D2H)bY=aDbHc为最优模型形式(D为基径,H 为树高,abc分别为方程系数)。结论: 幂函数形式为生物量最优模型,其中单树种生物量模型具有更高拟合优度,适用于特定树种生物量的精确估算,而全树种生物量模型则对区域性的生物量估算具有更广泛的适用性。

东北鼠李雌雄异株个体对种间竞争响应的性别差异
张琦,叶尔江·拜克吐尔汉,王娟
林业科学. 2023, 59(11):  33-41.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210989
摘要 ( 100 )   HTML ( 11 )   PDF (945KB) ( 232 )  
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目的: 探讨东北鼠李雌雄异株植物对种间竞争的性别差异性响应,为解析东北鼠李在竞争胁迫下的生活史策略奠定理论依据。方法: 2009年7月在吉林蛟河建立1块23.76 hm2的永久性固定监测样地,测量样地内木本植物的胸径、树高、枝下高、冠幅,记录其位置坐标,并分别于2014年7月和2019年7月进行复测。于2019年花期和果期、2020年果期在样地内选择一定数量的东北鼠李雌雄植株,对每株东北鼠李的新生枝、叶、花和果进行调查取样,计算每株的各组分生物量。通过Hegyi指数量化来自相邻异种树木的竞争强度;采用线性回归比较雌雄性别个体的营养生长和繁殖对种间竞争强度的响应差异;利用方差分析方法检验2019年果期与2020年果期东北鼠李果数和果生物量的差异。结果: 雌树的胸径大小受种间竞争显著抑制(P<0.05),而雄树的胸径大小与竞争强度没有显著相关性。雌雄植株的繁殖都未受到竞争强度的显著影响,而雌树的新生枝及叶生物量在花期受到种间竞争显著抑制(P<0.05)。雌树在2020年果期的果数和果生物量均显著高于2019年果期(P<0.05),其营养生物量在2020年受到种间竞争显著抑制(P<0.05),而在2019年受种间竞争的影响不显著。结论: 东北鼠李的繁殖活动对种间竞争的响应没有性别差异,雌雄植株的繁殖均不受竞争强度影响。而营养生长对种间竞争的响应具有显著的性别差异,种间竞争对雌树的营养生长具有更多的负面影响。雌树对繁殖的投入量越大,其营养生长受种间竞争的负面影响也越大。这表明雌树繁殖投入的增加会导致种间竞争对雌树的负面影响增大。

核磁共振技术在沼生栎种子失水过程中水分相态变化
袁鸣,朱铭玮,解志军,康真,张中会,李淑娴
林业科学. 2023, 59(11):  42-48.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220661
摘要 ( 92 )   HTML ( 8 )   PDF (983KB) ( 199 )  
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目的: 沼生栎以播种繁殖为主,但该种子对失水较敏感,具有顽拗性。本研究旨在探究沼生栎种子失水过程中水分相态的变化,探明半致死和致死含水量,为其运输、安全贮藏提供理论依据,也为其他顽拗性种子的研究提供参考。方法: 采用自然干燥法降低种子的含水量,利用核磁共振技术探求失水过程中种子内部水分相态、含量的变化,并结合种子发芽率的变化,分析各相态的水分在种子脱水中的作用。结果: 1)沼生栎种子初始含水量为38.0%,发芽率为96.00%。随着含水量的下降,种子发芽率不断下降,当含水量降至10.0%时,种子完全死亡。由拟合曲线计算得知种子的半致死含水量为17.39%。2)核磁共振波谱图表明,沼生栎种子水分质量(x)与核磁共振弛豫图谱峰面积(y)呈显著一元线性回归关系,其线性回归方程为:y = 21 132x + 698.05,相关系数R2=0.999 6。3)T2弛豫图谱中各峰从左至右依次为:束缚水T21、不易流动水T22、自由水T23。4)新鲜种子中自由水比例最高,占66.39%,而束缚水和不易流动水分别占4.28%、29.07%。失水过程中各相态水的结合能力、峰面积、峰比例也在不断变化。整个失水过程中束缚水性质稳定、不易脱除;不易流动水峰顶点整体向左偏移,结合能力增强;自由水流动性较强,峰顶点向右偏移。当含水量降至25.0%时,自由水峰面积显著下降,此时不易流动水和束缚水显著增加,比例也有所上升;当含水量继续降至20.0%时,束缚水峰面积及比例持续增大,不易流动水峰面积减小;随后各相态水峰面积均有所下降。结论: 随着失水时间的延长,沼生栎种子的发芽率不断降低,运输、贮藏过程中含水量不能低于其半致死含水量17.39%。失水过程中,沼生栎种子中始终存在束缚水、不易流动水、自由水3种相态的水分,且失水对沼生栎种子质量的影响很大,种子在受到失水胁迫时,为减缓水分的散失,维持细胞膜稳定性,水分的结合能力会变强。

树形调整对香榧成花和坐果的影响
成豪,吴家胜,马爽,仲嘉玥,胡渊渊,喻卫武,俞晨良,宋丽丽,索金伟
林业科学. 2023, 59(11):  49-58.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230104
摘要 ( 119 )   HTML ( 8 )   PDF (1377KB) ( 291 )  
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目的: 探究骨干枝数目和开张角度调整对香榧成花坐果的影响,为香榧幼年林树形培养、促进早实丰产提供科学依据。方法: 设置骨干枝数目和骨干枝开张角度的单因素及交互试验,调查处理及对照条件下花果发育规律,统计混合芽比例和坐果率,测定树体光照强度、内源激素含量、光合碳同化物含量、碳氮比等指标。结果: 骨干枝数目调整对香榧树体透光能力影响较大,3骨干枝(N3)和4骨干枝(N4)处理显著增加了树体中层和下层的光照强度,有利于提高光能利用率,明显促进香榧成花坐果;开张角度60°(A60°)处理显著降低了香榧混合芽中生长素(IAA)、赤霉素(GA1和GA3)含量,提高了ABA/IAA、ABA/GA1+3,CTKs/IAA以及CTKs/GA1+3比值,明显增加了混合芽中光合碳同化物蔗糖、淀粉等含量和C/N比,显著提高了树体混合芽比例;骨干枝数目和骨干枝开张角度的交互处理有效提高了树体的光照强度和净光合速率,3骨干枝60°(N3-A60°)和4骨干枝60°(N4-A60°)处理下中层光照强度达到25 000~27 000 lux,下层光照强度达到11 000~14 000 lux,光合速率分别达到9.07和9.70 μmol CO2·m?2s?1;此外,开张角度60°分别与3和4骨干枝交互处理还明显提高了幼果中赤霉素GAs和部分细胞分裂素的含量,显著促进了果实中蔗糖、总可溶性糖等的积累,明显提高了香榧坐果率。结论: 骨干枝数目和骨干枝开张角度调整均能促进香榧幼年林成花坐果,其中以3和4骨干枝与开张角度60°交互处理效果最佳。

银腺杨生长素受体基因PagFBL3对茎生长发育的影响
左雯腾,孟佳慧,卢孟柱,王留强
林业科学. 2023, 59(11):  59-67.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230198
摘要 ( 112 )   HTML ( 8 )   PDF (3143KB) ( 124 )  
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目的: 本研究分析了银腺杨生长素受体基因 PagFBL3 的序列结构、组织表达特异性和亚细胞定位,并创制了过表达 PagFBL3 转基因杨树,探讨其对茎次生生长的影响,为进一步阐明生长素受体在茎次生生长中的作用机制提供帮助。方法: 利用生物信息学方法及相关软件分析系统进化关系、序列相似性及生化特征;克隆并鉴定了银腺杨PagFBL3基因,利用实时荧光定量PCR技术,分析该基因在根、幼叶、成熟叶、幼茎、维管形成层、木质部和韧皮部中的表达;利用Gateway技术,构建融合表达载体35S::PagFBL3-GFP,通过瞬时转化烟草叶片表皮分析PagFBL3的亚细胞定位;同时,将PagFBL3编码区序列重组进入pMDC32载体,构建植物过表达载体35S::PagFBL3,利用农杆菌介导法创制转基因银腺杨,通过表型观察和组织切片分析过表达PagFBL3基因对转基因杨树茎部生长发育的影响。结果: PagFBL3基因可编码571个氨基酸残基,其编码蛋白定位于细胞核。PagFBL3基因在根、茎和叶中均有表达,并在成熟叶和次生茎中表达量较高。基于抗性筛选和分子水平鉴定,创制了11个过表达PagFBL3转基因杨树株系,选择两个表达量较高的转基因株系进行功能分析。与非转基因植株相比,过量表达PagFBL3基因促进转基因杨树木质部发育,显著增加了转基因杨树的木质部宽度,提高了转基因杨树的径向生长,地径分别增加6.7%和8.5%,第15节间木质部宽度分别增加17.3%和19.9%。此外,过量表达PagFBL3基因也增强了植株的高生长,株高分别增加6.3%和6.9%。结论: PagFBL3基因主要在成熟叶和次生茎中表达并发挥作用,通过影响木质部发育,提高木质部宽度,进而参与调控杨树的径向生长,该研究为进一步揭示PagFBL3基因参与杨树茎部生长发育的分子机制提供了参考。

桉树生长和防御相关酶对摩西管柄囊霉和青枯菌的响应
黄迪,陈园,钟泺龙,梁家俊,王正木,陈祖静
林业科学. 2023, 59(11):  68-75.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220095
摘要 ( 94 )   HTML ( 6 )   PDF (2245KB) ( 202 )  
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目的: 研究桉树响应从枝菌根真菌和青枯菌的生长和生理特征,为应用菌根化育苗技术防控桉树青枯病提供理论支撑。方法: 以巨桉幼苗为对象,研究摩西管柄囊霉菌根化和青枯菌侵染进程对寄主生长和防御相关酶活性的影响。结果: 1)摩西管柄囊霉能与巨桉根系良好共生,菌根化桉树株高、地径、干质量、根冠比分别为非菌根化处理的2.30、4.38、2.75和1.71倍。与非菌根化处理相比,菌根化巨桉幼苗根长、根直径、根表面积、根体积、根冠比、根系和叶片中氮、磷和钾含量均显著增加(P<0.05)。2)随青枯菌侵染时间的增加,菌根化桉树叶片中的防御相关酶活性显著高于对应的非菌根化处理,过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)、β-1,3-葡聚糖酶活性在菌根化桉树组织中先升高后降低,分别在青枯菌侵染48、24、144 hpi时达到峰值;菌根化桉树叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和几丁质酶活性先升高后降低,在青枯菌侵染96 hpi后达到峰值。3)接种摩西管柄囊霉对桉树青枯病的防控效果为81.67%。结论: 接种摩西管柄囊霉显著促进桉树幼苗健壮生长,受青枯菌侵染后,菌根化桉树幼苗快速和大幅度提高防御相关酶活性,增强寄主防御青枯菌的能力。

基于控制容积干缩模型的X射线法测算木材含水率分布
吕嘉莉,涂登云,胡传双,王先菊,王清文,周桥芳
林业科学. 2023, 59(11):  76-84.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220019
摘要 ( 78 )   HTML ( 5 )   PDF (1124KB) ( 184 )  
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目的: 构建木材控制容积干缩模型,采用X射线法测量木材剖面密度,计算含水率分布,为科研和生产测定木材含水率及其分布提供技术支撑。方法: 将绝干前木材沿厚度方向划分控制容积,引入木材全干干缩率参数并依据木材干缩原理计算绝干后木材控制容积厚度,利用木材剖面密度确定控制容积密度,完整构建求解绝干前木材控制容积含水率计算模型。模型中绝干前木材控制容积含水率、绝干后木材控制容积厚度和密度等变量高度耦合,通过开发迭代算法并在Matlab软件中编制计算程序求解以上变量,该算法以绝干后木材实际厚度为约束条件不断修正木材全干干缩率,有效避免因全干干缩率引入值与真实值偏差带来的计算误差。同时,开展毛白杨木材对流干燥试验,利用本研究方法测算不同干燥阶段木材含水率分布,并与木材实际平均含水率(称重法)以及假设木材厚度方向均匀干缩法测算的含水率分布进行对比分析。结果: 本研究方法测算的木材平均含水率与称重法测量的木材平均含水率非常接近,二者相关系数的平方(R2)在0.999 2以上。本研究方法与均匀干缩法相比,在FSP(纤维饱和点)以上时2种方法测算的木材含水率分布一致;在FSP以下时本研究方法测算的木材含水率在试件表层相对较低、芯层相对较高,芯、表层含水率梯度较大。木材分别干燥45、69和134 h时,本研究方法测算的芯、表层木材含水率差分别为22.61%、15.65%和5.58%,均匀干缩法测算的芯、表层含水率差分别为18.06%、11.51%和4.27%,2种方法的绝对偏差分别为4.55%、4.14%和1.34%,差异较明显。相比均匀干缩法,干燥时间为45、69和134 h时,本研究方法测算的木材含水率分布其精度分别提高3.80%、6.00%和4.04%。结论: 本研究构建的控制容积干缩模型充分考虑含水率分布引起的非均匀干缩,可弥补均匀干缩法假设木材均匀干缩的不足,提高木材含水率分布测算精度,为木材含水率分布的动态检测提供一种有效的技术手段。

基于TG-FTIR的竹材细胞壁主要组分热解特性
代琳心,王智辉,李振瑞,王佳军,刘杏娥,文甲龙,马建锋
林业科学. 2023, 59(11):  85-94.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220081
摘要 ( 75 )   HTML ( 1 )   PDF (1315KB) ( 205 )  
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目的: 探究不同热解条件下竹纤维细胞和薄壁细胞中主要组分的热解规律,分析热解过程对固体残余量和挥发分组成的影响,为竹材热解转化为高品质气体燃料和炭材料提供理论参考和借鉴,为开发清洁高效的梯度炭化及物理活化工艺提供技术支撑。方法: 选取3年生毛竹,利用热重—红外联用分析仪(TG-FTIR)对竹粉、水选分离出的竹纤维和薄壁细胞以及化学法分离获得的细胞壁纤维素、半纤维素和木质素在10、20和30 ℃·min?1升温速率条件下进行热解特性与气体相对含量的半定量分析。结果: 10 ℃·min?1、N2气氛条件下,竹粉、竹纤维细胞和薄壁细胞的主热解阶段发生在180~400 ℃之间,三者固体残余量分别为19.8%、21.3%和17.5%。竹纤维素、半纤维素和木质素的主热解阶段分别发生在250~400 ℃、190~365 ℃和100~500 ℃之间,纤维细胞和薄壁细胞中纤维素的固体残余量分别为9.9%和6.3%,半纤维素的固体残余量分别为20.2%和18.3%,木质素的固体残余量分别为30.4%和25.8%。热重—红外光谱分析表明,热解产生的气体主要由CO2、CO和CH4等组成。纤维素热解产物中含C=O和C—O—C等官能团化合物的相对含量最高为65.8%,半纤维素中CO2的相对含量最高为42.7%,木质素气体产物中合成气(CH4、CO)含量最高为27.6%。提高升温速率,纤维素热解产物中含C=O和C—O—C等官能团化合物和木质素中合成气的相对含量减少约5%,半纤维素中CO2含量增加近10%。结论: 1) 竹粉、不同类型细胞及其三组分的热解特性各异,其中薄壁细胞-纤维素的固体残余量最低,纤维细胞-木质素的固体残余量最高;2) 竹粉、竹纤维和薄壁细胞及其3种主要组分的热解气体组成类型基本相同,但相对含量存在明显差异,纤维素主要热解气体产物为含C=O、C—O—C等官能团化合物,半纤维素主要热解产物为CO2和含C=O官能团化合物,木质素主要热解产物为CO2和含C—O—C官能团化合物;3) 随升温速率增加,竹粉、不同类型细胞及其3种主要组分的TG/DTG曲线整体向高温一侧移动,热解气体产物的红外吸收峰强度增加,CO和含C=O官能团化合物的相对含量有所降低。

外源CO2诱导土沉香树体结香效应及生理响应
刘高峰,周再知,赵威威,张青青,黄桂华
林业科学. 2023, 59(11):  95-102.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210963
摘要 ( 82 )   HTML ( 4 )   PDF (2262KB) ( 232 )  
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目的: 探究土沉香树干填充CO2诱导结香过程与抗逆防御反应,阐明外源CO2诱导下树体结香效应及生理防御机制。方法: 以11年生土沉香为试验材料,采用随机区组设计,设置4个处理,即每隔7天(T1)和15天(T2)充气1次、树干打孔(CK1)和不作任何处理(CK2),持续处理3个月。充气开始后第30、60、90、120、150天钻取木芯,测定过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量。处理结束后7和10个月取样观察木质部细胞内含物变化,测定结香范围及醇溶性提取物和沉香四醇含量。结果: 1) 土沉香树干填充CO2可加速木质部射线薄壁细胞和导管内淀粉的转化,侵填体随诱导时间增长而增多;T1处理结束后10个月时,射线薄壁细胞和导管被完全堵塞;2) 与CK1和CK2相比,CO2处理下木质部变色范围增大,其中T1处理变色范围最大,纵向变色长度26.45 cm、横向变色宽度4.17 cm、径向变色深度9.87 cm;3) 随诱导时间增长,T1和T2处理结香区的醇溶性提取物和沉香四醇含量逐渐升高,且均显著高于CK1和CK2;4) T1处理第60天POD、CAT活性达到峰值后缓慢下降,但第150天POD活性仍高于CK2,CAT活性与CK2无显著差异;第90天SOD活性下降,而后缓慢上升;MDA含量先下降后升高,第90天达到最低值,且明显低于CK2;第150天时,SOD活性、MDA含量与CK2无显著差异。结论: 1) 外源CO2可显著促进木质部射线薄壁细胞内淀粉的转化,增大导管和射线薄壁细胞内侵填体堵塞面积;2) 外源CO2可诱导土沉香木质部变色,随诱导时间增长,树干木质部纵向、横向和径向变色长度增长,纵向变色面积增加; 3) 外源CO2可诱导土沉香形成沉香块且质地细腻,最优处理10个月时的醇溶性提取物含量达21.27%,沉香四醇含量达0.29%,分别是CK1的1.42和2.11倍;4) 外源CO2可在短期内诱导POD、CAT抗氧化酶活性升高,降低MDA含量,激活土沉香树体的抗逆防御反应。

中国主要人工林木材的VOCs组成及气味特征
齐丽华,邹献武,吕斌,付跃进,唐利娜,朱黎明,陈倩,刘波,李伯涛
林业科学. 2023, 59(11):  103-117.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220166
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目的: 分析中国主要人工林木材的挥发性有机化合物(VOCs)组成及气味物质特征,为低气味木质家居产品筛选合适的木材原料,也为木质家居材料气味的治理确定处理对象、提供治理依据。方法: 采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱—质谱(GC-MS)对青杨、速生桉、杉木、马尾松和樟木5种人工林木材树皮和心边材的VOCs组成进行定性定量分析,同时根据联用的嗅闻仪表征木材各部位主要气味物质的气味类型、气味强度和嗅阈值。结果: 青杨、速生桉、杉木、马尾松和樟木5种人工林木材的VOCs组分包括萜烯类、醇类、酮类、酸类、醛类、酯类、酚类和呋喃杂环化合物。樟木和马尾松心边材以及杉木和速生桉心材均含有较多VOCs组分。樟木心边材和树皮中富含的芳樟醇和黄樟油精是樟木的独有组分;马尾松心边材中富含的α-蒎烯在樟木中也有少量存在;杉木心材中VOCs含量最高的2种组分为α-雪松烯和β-杜松烯;速生桉心材中VOCs含量最高的2种组分为δ-杜松烯和α-依兰油烯;青杨除树皮中含有少量水杨醛、苯甲醛和呋喃组分外,心边材中VOCs含量甚微。木材气味主要来源于VOCs中的萜烯类、醇类、酮类、醛类和酯类物质。芳樟醇、黄樟油精、丁香油酚和β-石竹烯是樟木的主要气味特征物质;马尾松中富含的α-蒎烯具有松香、松节油的典型香气,但是质量浓度更低的β-石竹烯的气味强度与α-蒎烯相当。杉木和速生桉中的气味物质集中在心材中,气味强度最高的是α-依兰油烯。同一种VOCs成分含量不同时,其气味特征不同。对于樟木、马尾松、杉木和速生桉木材气味的愉悦度,不同人嗅闻时存在感官差异。结论: 杉木和速生桉边材以及青杨心边材是制备低总挥发性有机化合物(TVOC)和低气味木质家居产品的最佳选择。

外力作用下竹材不同尺度的断裂行为及机制
郝秀,李澍农,杨春梅,于文吉,余养伦
林业科学. 2023, 59(11):  118-123.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220116
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目的: 聚焦于探究在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下,竹材在宏观、组织和细胞等不同尺度的断裂行为,剖析外力作用下竹材断裂机制,为竹材新技术、新工艺、新产品开发提供理论依据。方法: 以毛竹为研究对象,对其施加顺纹劈裂和径向横纹压缩作用,利用场发射扫描电镜(FESEM)观察维管束和薄壁组织及导管、纤维和薄壁细胞的断裂形貌和裂纹扩展路径,结合纳米压痕仪测量纤维和薄壁细胞2类细胞壁的微观力学强度,探索竹材在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下不同尺度的断裂破坏特性。结果: 竹材在顺纹劈裂力作用下,宏观上呈顺纹劈裂破坏,断裂形貌近乎为直线状;在组织层面,维管束中纤维鞘和薄壁组织中沿顺纹劈裂,维管束中导管的细胞壁呈撕裂破坏;在细胞层面,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,有少数薄壁短细胞的细胞壁被撕裂。竹材在径向横纹压缩力作用下,宏观上呈压溃破坏,在顺纹方向形成系列不规则裂纹;在组织层面,维管束受到明显破坏,纤维鞘中形成不规则裂纹,导管的细胞壁被压溃,薄壁组织呈阶梯状分层破坏;在细胞层面,与顺纹劈裂力的破坏模式相似,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,不同的是裂纹在部分薄壁短细胞交接处会发生转向,沿径向拓展,使断裂面呈阶梯状。竹材纳米压痕结果显示,纤维和薄壁细胞的胞间层硬度和模量均低于次生细胞壁。结论: 竹材在不同外力作用下,其宏观破坏行为不同,在顺纹劈裂力作用下呈顺纹劈裂破坏,在径向横纹压缩力作用下呈压溃破坏,但在细胞层面上无论纤维还是薄壁细胞均以胞间层撕裂破坏为主。裂纹在纤维和薄壁细胞的胞间层产生,并沿细胞之间界面的横向和纵向传播,使纤维细胞剥离,纤维鞘被分散成纤维束,薄壁细胞脱落,薄壁组织分层。结合纤维和薄壁细胞壁层的微观力学性能发现,由于胞间层的微观力学强度小于细胞壁层,顺纹劈裂和径向横纹压缩作用引起的胞间层断裂及裂纹在横向和纵向的传播,能实现纤维和薄壁细胞分离。

综合评述
树木对干旱胁迫及复水的生理生态响应研究进展
游韧,邓湘雯,胡彦婷,欧阳帅,陈亮,项文化
林业科学. 2023, 59(11):  124-136.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220250
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树木在干旱胁迫下的死亡是一个重要的生理生态过程,不仅可以改变森林的结构和功能,还可能影响森林管理决策。在干旱胁迫条件下,树木体内水分代谢与碳代谢会出现失效现象,从而导致树木的死亡。但是在干旱胁迫环境下,树木死亡的生理机制以及干旱—复水过程中树木各个器官的生理生态响应还未探明,这一科学问题也是当前世界的前沿问题。树木的干旱致死机制至少有3种假说:水力失效、碳饥饿和生物攻击假说。水力失效假说认为在干旱胁迫环境下,树木木质部栓塞达到阈值后无法恢复水分传导从而使得树木脱水干燥死亡;碳饥饿假说认为树木在干旱胁迫环境下,气孔紧缩甚至关闭,树木不能进行光合作用产生有机物,但树木为了维持自身正常的生长发育及新陈代谢,使得树木自身可利用碳耗竭;生物攻击假说认为干旱胁迫影响生物因子的分布及生长速率等,使得树木易受到昆虫和病原体的攻击,从而导致树木的死亡。3种假说都已经被证实可以解释一部分树木死亡的现象,但是又不足以解释所有树木在干旱胁迫环境下死亡的现象,特别是非结构性碳水化合物的损耗在死亡过程中的作用仍不清楚。本文介绍干旱胁迫下的水分关系,对水力失效假说中木质部栓塞具体的生理过程进行整体阐述。然后,讨论长期干旱胁迫对树木生长发育、蒸腾作用的影响,以及由此产生的非结构性碳水化合物动态变化,探讨干旱致死过程中树木各个器官生理机制,并总结干旱—复水过程中树木的生理生态变化的研究进展。研究表明,水力失效假说仍然是干旱胁迫下树木死亡的主要假说,而树木体内非结构性有机碳的变化对树木死亡的贡献率未确定。干旱后复水能够使植物的生理功能得到恢复,可在一定程度上弥补干旱对植物造成的伤害, 对树木的形态特征、生理特征都造成影响。本文还对未来树木死亡的研究方向提出建议,旨在为今后树木的合理种植经营提供建议。