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2017年  39卷  第4期

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林学
吉林省中东部森林分布区水曲柳分布及其生态特征
范春楠, 郑金萍, 韩士杰, 郭忠玲, 王丽丽, 周振钊
2017, 39(4): 1-11. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160378
摘要:
研究基于水曲柳在我国温带阔叶混交林区的生态地位、经济价值和资源几近枯竭的不争事实,以吉林省中东部森林分布区为对象,旨在通过水曲柳在不同群落中的数量特征、区域差异和生态特征分析等,为该物种的保育及可持续经营等提供科学依据。研究采用标准地法,均匀设置并调查了面积为30 m×30 m的样地509块,通过对不同森林群落和市/区尺度的水曲柳种群(D1.3≥5 cm)蓄积、密度和幼树更新的分别统计、比对,获得其资源分异特征,同时分析了水曲柳资源状况与经度、纬度、海拔和水热条件的关系。结果表明:除少数以水曲柳为优势的纯林和阔叶混交林外,水曲柳种群数量在红松针阔混交林、云冷杉针阔混交林和优势种不明显的阔叶混交林中相对较高;而在人工林、白桦林、杨树林和蒙古栎林等群落则较低。不同森林群落的水曲柳幼树整体呈进展型,但幼树密度与水曲柳种群数量的关系并不显著,整体表现在水曲柳种群数量较低的人工林类型组中相对较高,在种源充足的水曲柳林和以水曲柳为优势的阔叶混交林中相对较低。利用Acrgis软件绘制了吉林省中东部林区水曲柳的市/区分布图,通过聚类分析得出和龙市、桦甸市、通化县、靖宇县、抚松县和安图县为水曲柳的现存丰富区,敦化市、舒兰市、丰满区和蛟河市为水曲柳的潜在分布区;其余25个市/区为水曲柳的资源匮乏区。水曲柳种群蓄积和蓄积比随经度、海拔的增加均呈明显的单峰型变化,但随纬度的变化规律不明显。相关分析结果表明:水曲柳种群数量的空间分布受降水因子的影响小,但与温差变化和冬季低温显著相关。
银杏生物量分配格局及异速生长模型
刘坤, 曹林, 汪贵斌, 曹福亮
2017, 39(4): 12-20. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160374
摘要:
以苏北地区银杏人工林为研究对象,选取13株进行整株挖掘,分析不同器官生物量的分配格局,以及地上和地下生物量之间的关系;再分别以胸径(D)、树高(H)、D2HDaHb为自变量建立银杏各器官生物量模型,选择调整决定系数(Radj2)、残差平方和(SSE)、平均偏差(ME)、平均绝对偏差(MAE)和平均相对误差(MPE)作为选择最优模型的检验指标,根据检验结果筛选出各器官的最优模型。结果表明:13株银杏的整株生物量变化范围为28.50~320.27 kg,树干生物量占总生物量的49.4%~56.6%,树枝生物量占总生物量的12.1%~18.9%,树叶生物量占总生物量的3.8%~5.5%,根生物量占总生物量的26%;地上部分生物量与地下生物量线性方程的斜率为0.35,具有显著的线性相关性(P<0.01);枝和叶生物量都集中于树冠中部,树冠上层和下层的枝、叶生物量明显低于树冠中层生物量(P<0.05),上层和下层生物量之间差异不显著(P>0.05),70%根生物量集中0~1.0 m的土层;枝水平上,基于基径和枝长的枝生物量模型解释量超过95%;在各器官生物量最优模型选择上,以D为自变量的W=aDb的叶、枝、地上部分生物量模型要优于其他模型;树干、根和全株生物量则是以W=aDbHc模型最优。银杏各器官生物量表现为干>根>枝>叶,枝和叶生物量垂直分配上,中冠层占最大比例;基于树高和胸径的相对生长模型可以实现对银杏各器官生物量的准确拟合,银杏生物量及碳储量的有效估算。
原始云冷杉、红松林树木生长对氮沉降的响应
王建宇, 王庆贵, 闫国永, 姜思领, 刘博奇, 邢亚娟
2017, 39(4): 21-28. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160106
摘要:
本文通过野外控制试验,设置4个梯度的施氮处理,分别为对照(CK,不加氮)、低氮(TL,5 g/(m2·a))、中氮(TM,10 g/(m2·a))、高氮(TH,15 g/(m2·a)),研究云冷杉红松林主要树种的径生长对氮沉降增加的响应。结果表明,枫桦径生长随氮添加梯度的增加出现了先促进后抑制的趋势;臭冷杉和红松径生长随氮添加梯度的增加而受到抑制,其中臭冷杉表现出明显的衰退现象甚至死亡;花楷槭则表现出较为复杂的响应,可能与该树种对不同梯度氮添加的响应机制不同有关。同时还发现,各处理、各树种的胸径大小与径生长量存在相关性,可能与树种年龄及其所处的生态位相关。研究表明,氮沉降改变树木生长速率和死亡率,可能影响地上生态系统碳库和整个生态系统碳循环。
长期施氮和降水减少对长白山阔叶红松林凋落物量的影响
谷越, 王芳, 陈鹏狮, 张军辉, 韩士杰, 张雪, 陈志杰, 岳琳艳
2017, 39(4): 29-37. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160171
摘要:
为了解持续氮沉降和降水减少条件下森林群落凋落物的量变化及其时间动态,以长白山阔叶红松林为研究对象,利用收集器法于2015年生长季(6—10月)对长期氮添加和降水控制实验平台3种不同处理样地(对照、施氮和减水施氮)内的凋落物进行了研究。主要分为红松叶、蒙古栎叶、其他树种叶、花果皮屑、枝5部分。本研究将凋落系数作为衡量林分生产凋落物能力的大小,比较各处理间凋落物的“净”差异。结果显示:各处理样地生长季内叶凋落量所占比重较大,可达到79%~81%,而枝和花果皮屑所占比重为19%~21%;凋落节律呈单峰型,凋落量峰值主要集中在9—10月份,降水减少会使其他树种凋落物的凋落期提前;不同组分凋落物对氮水控制响应不同,氮添加显著降低红松叶凋落物产量,降雨减少显著提高了总叶凋落物产量,减水施氮显著提高了其他树种叶凋落产量,而氮水控制对蒙古栎、枝和花果皮凋落物产量影响不显著;氮添加会抑制针叶树种的凋落物量,促进阔叶树种的凋落量,降水减少会促进各组分凋落物量。
切根贴膜对农田防护林杨树叶片解剖特征及光合生理特性的影响
陈曦, 辛颖, 赵雨森
2017, 39(4): 38-45. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160406
摘要:
以黑龙江省黑土区农田防护林为研究对象,以不切根贴膜为对照,研究距树干0.5、1、2 m切根贴膜处理对杨树光合生理特性、气孔特征及叶绿体超微结构的影响。结果表明:切根贴膜1个月后的杨树净光合速率与对照相比显著降低,下降幅度随着断根强度的加大而增加;切根贴膜3个月后,杨树净光合速率基本恢复到对照水平。切根贴膜处理后的杨树净光合速率下降时伴随着气孔阻力的升高和胞间CO2浓度的下降,表明杨树净光合速率的下降主要是由气孔限制因子引起的。切根贴膜1个月后的杨树叶片上下表皮气孔密度与对照相比均明显降低,之后不断增加,下表皮气孔密度在切根贴膜2个月后已明显高于对照。切根贴膜1个月后杨树叶绿体超微结构受到明显影响,随着断根强度的加大,叶绿体发生膨胀,有明显质壁分离现象,叶绿体片层模糊,淀粉粒体积变小,数量减少,嗜锇颗粒数量大量增加;切根贴膜3个月后的杨树叶片叶绿体超微结构得到了较好的恢复,距树干1、2 m切根贴膜处理的叶绿体中淀粉粒的数量和体积有明显增加现象。杨树因切根贴膜而导致的叶片结构与功能的损伤是可逆的,杨树通过改变自身的光合生理特性来适应切根贴膜所导致的水分胁迫,叶片气孔形态及叶绿体超微结构都发生了适应性变化,这种变化与断根强度相关。综合分析,距树干0.5、1、2 m处切根贴膜是可行的。
欧美杨对不同粒径氧化锌颗粒物的吸附与吸收能力
张罡, 安海龙, 史军娜, 刘超, 田菊, 郭惠红, 夏新莉, 尹伟伦
2017, 39(4): 46-54. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160376
摘要:
为揭示植物叶片对大气颗粒物的滞纳效应,本研究首次采用氧化锌(ZnO)纳米颗粒物模拟PM2.5等颗粒物在欧美杨DN-2叶片表面的沉降、附着和滞留过程,利用水洗法和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分别测定叶片表面和组织内的ZnO含量,通过扫描电子显微镜对叶表形貌进行观察和附着颗粒物数量统计,定量研究欧美杨对不同粒径颗粒物的吸附和吸收能力及其光合生理的响应特征。结果表明:粒径约为30 nm(NPs)、100 nm(BPs)和1 μm(MPs)的3种ZnO气溶胶处理16 d后,欧美杨叶片表面对MPs的吸附质量最大,高达653.03 mg/g,显著高于NPs。而通过Image J软件统计叶表面颗粒物的数量发现,NPs处理下叶面附着颗粒物数量最多,BPs次之,MPs最少,说明颗粒物的粒径越小,分布在叶片表面的数量越多,但其在叶面附着质量较低。此外,通过对植物叶表形貌观察发现,颗粒物对气孔和角质层产生了负面影响,气孔轮廓不清晰,角质层皱折不规则。在模拟颗粒物环境中,欧美杨对粒径小于1 μm颗粒物均有一定量的吸收。与吸附质量不同,欧美杨叶片对NPs的吸收量显著高于BPs和MPs,在处理16 d后高达1.17 mg/g,分别是BPs和MPs的2.59和2.89倍,这表明粒径越小的颗粒物越容易被植物吸收进入体内。NPs、BPs和MPs处理16 d后,欧美杨叶片净光合速率(Pn)分别降低了22%、44%和19%,这是由气孔和非气孔因素共同导致的。
大兴安岭南段马鹿日活动节律的季节变化研究
陈琛, 胡磊, 陈照娟, 姜秀丽, 乌力吉, 王晓玲, 鲍伟东
2017, 39(4): 55-62. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160390
摘要:
为探明马鹿日活动节律的季节性变化特点,利用自动红外相机技术,于2011年9月至2012年8月在内蒙古赛罕乌拉国家级自然保护区对该地区的马鹿进行了调查研究。结果发现:马鹿日活动节律存在显著的季节性变化(χ2= 7.905,P=0.048),秋冬两季的活动强度最强,春夏两季的活动强度类似;春夏两季,日活动强度在林缘开阔地生境和林间生境中不存在显著差异(Z=-0.210,P=0.834)。马鹿出现晨昏活动两个高峰时段(春季05:00、19:00,夏季00:00、20:00),繁殖需求、食物资源和气候条件可能是造成这一变化的主要原因。在上述两种生境中的活动强度不存在显著差异,说明在本研究区域内马鹿的活动很少受到生境结构变化的影响。本研究结果有助于监测保护区内马鹿的种群对不同生境的季节性选择情况,为保护区更为有效地管理野生动物提供数据支持。
园艺学
春黄菊族部分植物CYC2d同源基因的分离与功能初步分析
黄笛, 孙明, 袁存权, 程堂仁, 王佳, 张启翔
2017, 39(4): 63-71. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170003
摘要:
CYC同源基因作为控制花瓣对称性形成的关键基因,在菊科头状花序中主要调控着舌状花(两侧对称)的生长发育。菊科植物中舌状花的有或无及其分子调控机制和演化过程一直备受关注。本研究从花型不同的川甘亚菊、戈壁短舌菊和神农香菊中分别同源克隆了转录因子基因CYC2d。3个序列与菊花CmCYC2d基因氨基酸序列的比对结果显示其同源性均超过90%,且均含有保守的TCP和R结构域。半定量RT-qPCR结果显示,CYC2d在地被菊品种‘毛香玉’幼嫩花序中的表达量最高,而在川甘亚菊和戈壁短舌菊中的表达量非常微弱。因此,进一步通过实时荧光定量检测了CmCYC2d在‘毛香玉’6个发育时期舌状花和管状花中的表达情况,结果表明, CmCYC2d各个时期管状花中的表达量均很低,而在相应时期舌状花中的表达均很丰富。在不同花型的杂交F1代优株中,CmCYC2d也主要在不同位置的舌状花中高表达。通过农杆菌转化重组质粒pSUPER1300-CmCYC2d-GFP在烟草表皮细胞瞬时表达,亚细胞定位结果显示其定位于表皮细胞核。分别在野生型拟南芥和tcp1突变体(SALK-022364)中过表达CmCYC2d基因的结果表明,转基因阳性株系的营养生长受到抑制,花期延迟,花瓣大小和排列均发生了变化,使原本辐射对称的花瓣呈现两侧对称的趋势。从研究结果可知, 转录因子基因CmCYC2d对菊花舌状花的发育有重要调控作用。本研究为菊科舌状花演化的分子调控机制研究奠定了基础。
芍药属组内组间杂交及部分后代核型分析与SSR鉴定
刘建鑫, 杨柳慧, 魏冬霞, 于晓南
2017, 39(4): 72-78. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160181
摘要:
以芍药品种‘朱砂判’为母本,分别与6个芍药组品种和4个牡丹组品种进行杂交,并综合利用核型分析和SSR分子标记法对部分杂交后代进行杂种鉴定,筛选出亲和性较好的远缘杂交组合,并确定杂交后代早期鉴定方法,为芍药属新品种培育提供参考。结果表明:1)芍药组内近缘杂交亲和性好,平均结实率均在5粒/朵以上;芍药组内远缘杂交亲和性较差,但仍有一定结实;芍药组间远缘杂交表现出不亲和性,仅杂交组合‘朱砂判’בDao Da Chen’有较少结实。2)核型分析表明:组内远缘杂交后代ZC4、ZC5、ZC6、ZC7为三倍体(2n=3x=15);从50对芍药SSR引物中筛选出7对多态性引物进行扩增,结果显示杂交后代ZC4、ZC5、ZC6、ZC7含有父母本特异性条带,结合核型分析证明ZC4、ZC5、ZC6、ZC7为真杂种。以上结果表明:组内远缘杂交中‘朱砂判’与‘Garden Peace’、‘Pink Teacup’、‘Cream Delight’杂交均有一定结实,组间远缘杂交中‘朱砂判’בDao Da Chen’可打破杂交不亲和性;SSR分子标记技术可用于芍药属植物杂交后代的早期鉴定。
茉莉酸甲酯对神农香菊毛状体及其分泌物的影响
高文杰, 王想, 何淼, 周蕴薇
2017, 39(4): 79-85. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160293
摘要:
用不同体积分数和不同处理时间的茉莉酸甲酯喷洒神农香菊,对其叶片表皮毛密度及其分泌物的变化进行测定。结果表明:随着茉莉酸甲酯体积分数和处理时间的增加,神农香菊叶片正面和背面T-形非腺毛和头状腺毛的密度呈先增加后减少的趋势,且叶尖部位比叶中和叶基变化明显。分泌物中萜烯类的相对含量随着茉莉酸甲酯体积分数和处理时间的增加而增加,以4-亚甲基-1-(1-甲基乙基)双环[3.1.0]2-己烯和石竹烯变化最明显,苯类和醇类在相对含量达到最高后即下降;在茉莉酸甲酯体积分数为0.5%(24 h)或48 h(0.25%)处理下,对/间伞花烃、香树烯的含量开始下降,α-人参烯、马榄烯、愈创木烯和cis-桧萜醇则降为0。这表明茉莉酸甲酯能够诱导神农香菊叶片表皮毛及其分泌物,并在体积分数为0.25%、处理时间为24 h时的诱导效果最佳。
林业工程
基于多特征融合的花卉种类识别研究
吴笑鑫, 高良, 闫民, 赵方
2017, 39(4): 86-93. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160367
摘要:
花卉种类识别作为植物自动分类识别的重要分支,有着很高的研究和应用价值。针对当前花卉特征描述存在的局限和花卉识别准确率较低的实际情况,以花卉图像为研究对象,首先对复杂背景图像采用基于显著性检测的Grab Cut分割算法进行预处理,得到单一背景图像;然后在提取花卉图像花冠(所有花瓣)颜色和形状特征的基础上,创新性地提取花蕊区域的颜色和形状所包含的特征信息,并将提取到的18个特征融合成单一特征向量。以支持向量机(SVM)算法为基础构建分类器,通过实验确定核函数与最佳参数;对360幅自建花卉样本库(24个种类,每个种类15幅)进行训练和测试,其中240幅作为训练样本,120幅作为测试样本,并与基于不同特征组合的识别方法进行比较。结果表明:本文提出的基于多特征融合的识别方法具有较高的识别准确率,识别率可以达到92.50%。对通用花卉样本库Oxford 17 flower进行训练与测试,选取其中340幅作为训练样本,170幅作为测试样本,取得了较好的识别效果,验证了本文方法的有效性。
橡子壳色素抗氧化活性研究
张亚亭, 李德海, 包怡红
2017, 39(4): 94-100. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160281
摘要:
本研究以常见的抗氧化剂Vc为对照,对橡子壳色素主要成分和体内外抗氧化活性进行了研究分析。结果表明,橡子壳色素中含丰富的多酚类和黄酮类物质,其中总多酚含量达到27.8%,总黄酮含量8.6%。体外抗氧化实验结果表明,橡子壳色素对DPPH·的清除能力和对Fe3+的还原能力均与其质量浓度呈正相关,其中对DPPH·清除率的半数有效剂量(IC50=10 μg/mL)大于Vc组(IC50=5 μg/mL),当橡子壳色素质量浓度在40 μg/mL时达到了Vc的清除能力;当橡子壳色素质量浓度为1 mg/mL时,橡子壳色素还原能力(A710 nm为0.98)接近Vc的还原能力(A710 nm为1.17)。体内抗氧化实验采用对除空白组外的各组实施60Coγ照射进行氧化损伤实验,分析各组的抗氧化能力。结果表明,模型组小鼠体质量和各器官质量与空白组相比显著下降(P<0.05),并且辐照的各组小鼠都出现了食欲不振、精神萎靡等不良现象,表明氧化应激模型建立成功;橡子壳色素组的小鼠器官质量显著高于模型组(P<0.05),低于空白组但无显著差异(P>0.05),该结果表明橡子壳色素对经60Coγ射线照射的小鼠器官有一定的修复作用。实验小鼠血清中的抗氧化性相关酶以及氧化产物的测定结果进一步表明,橡子壳色素低、中、高剂量组均能显著提高小鼠血清中SOD和CAT的活性,并且显著降低MAD含量(P<0.05),其中100 mg/(kg·d)剂量组橡子壳色素的作用效果最好,与同质量浓度Vc作用效果相当。橡子壳色素具有较好的体内和体外抗氧化活性,并且体内100 mg/(kg·d)剂量的橡子壳色素与同剂量下Vc的抗氧化效果相当,作为天然抗氧剂具有较好的应用前景。
一种速生材榫接合节点增强方法
胡文刚, 白珏, 关惠元
2017, 39(4): 101-107. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160400
摘要:
提出了一种基于硬木镶嵌的速生材榫接合节点增强方法。以速生杨木椭圆榫接合的T型构件为例,在杨木横向构件榫孔处嵌入材质较硬的榉木,并通过榉木椭圆插入榫将其与杨木竖向构件接合。首先,通过创新的测量方式对榉木在杨木横向构件中镶嵌的最佳配合参量进行了研究;然后,对榉木椭圆插入榫与杨木竖向构件接合的最佳配合参量进行了研究;最后,保持榫接合构件尺寸不变,采用最佳配合参量进行组装,探讨了榉木以不同纹理方向镶嵌时对椭圆榫接合节点抗拔力的影响,并将其与未经镶嵌的杨木整体式椭圆榫接合T型构件以及榉木整体式椭圆榫接合T型构件进行了对比分析。实验得出:榉木整体式椭圆榫接合(Ⅳ型节点)抗拔力为5 027 n,榉木顺纹镶嵌椭圆插入榫接合(Ⅲ型节点)抗拔力为4 242 n,榉木横纹镶嵌椭圆插入榫接合(Ⅱ型节点)抗拔力为3 775 n,杨木整体式椭圆榫接合(Ⅰ型节点)抗拔力为3 123 n,也就是抗拔力Ⅳ型节点>Ⅲ型节点>Ⅱ型节点>Ⅰ型节点。由实验结果可以得出如下结论:Ⅲ型节点的抗拔力比Ⅱ型节点提高了约12.4%,说明榉木镶嵌的纹理方向对节点强度有明显影响,且顺纹进行镶嵌效果更佳;Ⅲ型节点的抗拔力比Ⅰ型节点提高了约35.8%(约为1 119 n),说明在速生材榫接合构件中以顺纹方向嵌入硬质木材可以大幅增加节点抗拔力,进而为速生材直接应用于实木榫接合家具中提供了新方法。
割灌机作业噪声及其对园林工人脑波的影响
李博, 李树森, 李滨
2017, 39(4): 108-114. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160377
摘要:
对18名园林工人操作背负式割灌机和侧挂式割灌机作业的噪声声级进行实地测量,得出了园林工人在使用打草绳、2齿刀具、4齿刀具和40齿刀具进行割灌作业时每个工作日的噪声暴露剂量。根据园林工人的作业习惯,对两种割灌机使用不同刀具切割不同植株的作业噪声分别进行检测记录,得出了两种割灌机在怠速空转、低速作业和高速作业状态中的声级和频率。对暴露在割灌机噪声下的园林工人进行脑电测量,对比脑电α和β波频带的平均功率谱密度比值R,分析了噪声对园林工人心理负荷的影响,对园林绿化部门提出了噪声控制的建议措施。
研究方法摇
用毛细管电泳-质谱(CE-MS)内标法检测杜仲中绿原酸
王午豪, 齐芪, 李赟, 盖颖
2017, 39(4): 115-119. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160030
摘要:
杜仲作为一种传统的中药材,其药用成分主要为次级代谢产物绿原酸,是很多种中草药的重要活性成分,广泛存在于杜仲叶片和忍冬科植物的干燥花蕾或初开的花朵中。本研究提供了一种高效准确的从植物样本中检测绿原酸的方法。该方法使用萘乙酸作为内标物提高定量的精确性,减少系统误差,并通过毛细管电泳联用质谱定性提高检测的灵敏度。毛细管电泳联用质谱仪建立萘乙酸标准品与绿原酸标准品的标准曲线,其中萘乙酸与绿原酸的标准曲线相关性系数分别为0.999 4和0.999 1,均大于0.999 0,说明仪器方法及毛细管电泳参数与质谱参数可靠。绿原酸标准品分别以杜仲与金银花植物粉末作为基质,其添加回收率分别为93.61%和97.43%,说明提取方法的提取效率较高。为验证方法的适用性,运用本方法检测分析得出杜仲植物粉末中绿原酸含量为0.92%,金银花植物粉末中绿原酸含量为1.31%。