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2017年  39卷  第5期

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林学
塔里木河下游植被空间分布特征及其用水策略
易小波, 邵明安, 袁国富, 杜涛, 朱绪超
2017, 39(5): 1-8. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160314
摘要:
采用点位监测和取样测定的方法对塔里木河下游植被空间分布和影响因素进行了研究。定点监测选取了柽柳样地和胡杨样地各一个,取样测定选取了16个断面共计67个样点。结果表明:地下水位和植被盖度随着离河道距离增加分别呈显著性对数和指数下降关系。不同质地土壤的持水性有显著差异,粉壤土的田间持水量(0.32 g/g)为沙土田间持水量(0.10 g/g)的3倍以上,前者的有效含水量约为后者的1.6倍。植被盖度受地下水位和土壤含水量的共同影响。胡杨和柽柳均具有适应极端干旱环境的能力,但二者的用水策略不同。胡杨根系可以直接吸收地下水和土壤水,且在生长季有明显的水力提升现象;柽柳根系主要吸收地下水和近地下水位饱和土壤水。
银灰杨花粉母细胞减数分裂与微管骨架变化
李燕杰, 田梦迪, 刘燕, 张媛, 张平冬
2017, 39(5): 9-16. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160417
摘要:
减数分裂是植物有性生殖过程中配子形成的必要阶段,是生殖生物学研究领域的热点。本文以银灰杨雄花枝为研究材料,运用醋酸洋红染色法和间接免疫荧光技术,开展银灰杨花粉母细胞减数分裂及其微管骨架动态变化研究。结果表明:1)银灰杨花药颜色变化可作为初步判别其花粉母细胞减数分裂时期的形态学标记,花粉母细胞从减数分裂细线期发育至四分体时期,花药颜色从嫩绿色,经由黄绿色、微红色、浅红色、鲜红色转为深红色。2)银灰杨花粉母细胞减数分裂末期Ⅰ可观察到与着丝粒微管紧密相连的落后染色体,由于染色体两侧着丝粒微管的均衡牵引而致使其停滞于细胞板中央,不移向两极而被遗弃,造成配子染色体的不平衡,可能是导致银灰杨花粉部分败育的机制。3)银灰杨的胞质分裂属于典型的连续型胞质分裂类型,受辐射状微管系统的调节,从细胞周沿向心扩展,直至细胞质完全分离。4)银灰杨花粉中存在天然2n花粉,其发生可能与减数分裂中期Ⅱ的平行纺锤体和三极纺锤体有关。本研究首次报道了银灰杨花药颜色变化与其花粉母细胞减数分裂进程的关系,从新的角度阐释了银灰杨落后染色体的形成原因及其花粉败育机制,并探索了银灰杨天然2n花粉的发生机理,为银灰杨遗传改良策略的制定奠定了基础。
毛白杨杂种三倍体的2n雌配子形成途径鉴定
旻昱, 康宁, 索玉静, 田菊, 康向阳
2017, 39(5): 17-24. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170001
摘要:
由于受杨树大孢子母细胞减数分裂不同步性影响,通过施加理化处理诱导杨树大孢子染色体加倍授粉杂交获得的三倍体,可能既包括来源于第一次减数分裂核复原形成的2n雌配子(FDR),也有来源于第二次减数分裂核复原形成的2n雌配子(SDR),难以进行表型鉴别,而通过分子标记分析可以实现不同类型2n雌配子的区分。本研究以通过高温诱导毛白杨大孢子染色体加倍所获得的87株三倍体及其亲本为材料,从母本杂合且与父本有差异的SSR多态性引物中,筛选出5对适宜于2n配子诱导途径来源鉴定的重组率较低的SSR分子标记。在此基础上,利用这5对低重组率SSR分子标记,开展毛白杨杂种三倍体的2n雌配子诱导途径来源分析。结果表明,不同毛白杨杂种三倍体的2n雌配子相应简单重复序列区域的等位基因配置不同,利用筛选出的5对低重组率SSR标记可以实现毛白杨杂种三倍体的2n雌配子诱导途径鉴定,其中35株三倍体来源于FDR型2n配子,另52株来源于SDR型2n配子。此外,选用5个位于高重组率位点的SSR引物进行检测分析,结果验证了随机挑选的SSR引物用于鉴别结果是不完全可靠的,只有挑选低重组率的SSR位点才可能准确鉴定2n配子来源。开展毛白杨杂种三倍体的2n配子诱导途径鉴定研究,对于FDR、SDR不同形成途径的2n配子传递亲本杂合性分析,以及毛白杨三倍体育种策略制定等具有重要意义。
不同地形校正方法对刺槐林遥感提取的影响
刘时城, 温仲明, 陶宇, 朱朵菊, 张静, 曾鸿文
2017, 39(5): 25-33. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160309
摘要:
刺槐是黄土丘陵区生态环境建设的主要乔木树种之一,而地形阴影是影响刺槐林遥感提取精度的重要因素。为研究不同地形校正方法对刺槐林分布信息提取的影响,以黄土丘陵区安塞县的刺槐人工林为例, 使用Cosine、SCS、Minnaert、C、SCS+C 5种校正方法对该地区2015年7月份的Landsat8 OLI影像进行地形校正,并采用基于样本、面向对象提取的方法对人工刺槐林的分布信息进行提取。最后对地形校正前后的影像进行视觉比较和回归分析,并对提取结果进行精度评估,从而比较不同地形校正方法对刺槐人工林分布信息提取的影响。结果表明:1) 5种地形校正方法削弱了遥感影像上地形阴影的视觉效果, 其中Cosine、SCS校正存在过度校正的现象。2) 5种地形校正方法使得各波段辐射亮度值的均值和方差较之前发生变化,且SCS+C校正符合预期效果。3) Minnaert、SCS+C及C校正降低了太阳入射角的余弦值cosi与影像各波段的辐射亮度值间的回归直线斜率m的绝对值及相关系数r的绝对值, Cosine、SCS校正使两参数在部分波段上变大。4) 5种地形校正方法都不同程度地降低刺槐提取的漏分误差,但Cosine校正后用户精度降低了2.47%;Minnaert、SCS+C及C校正均提高了用户者精度和生产者精度,以C校正的精度最高, 生产者精度提高了16.66%,用户精度提高了2.82%。5) 5种地形校正方法均提高了Kappa系数值,以C校正最高,Kappa系数值为0.76。本研究说明刺槐林遥感提取有必要进行地形校正,且应结合研究区的情况选择地形校正方法,这为黄土丘陵区刺槐信息提取时合适地形校正方法的选取提供了重要的依据。
基于MODIS数据的内蒙古地形因子对火灾分布的影响分析
贾旭, 高永, 魏宝成, 杨光, 党晓宏, 任昱, 梁超
2017, 39(5): 34-40. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170006
摘要:
了解火灾与地形因子的关系是深入研究火灾空间分布格局、火灾风险科学管理的重要前提。本研究基于MOD14A1/MYD14A1热异常产品数据集提取内蒙古2000—2015年的火点信息,结合研究区DEM数据,提取相关地形因子,并在此基础上分析区域尺度背景下的地形因子与火灾分布关系。结果表明:1)采用均值变点分析法,确定内蒙古地形起伏度的最佳统计单元为0.52 km2;2)火灾分布在地形因子的作用下表现出一定的地形梯度性。火点个数随高程的升高呈现先增大后减小的变化趋势,而火点个数随坡度和地形起伏度的增大呈现逐渐下降的趋势;3)火点分布最多的高程、坡度、地形起伏度区间分别为80~700 m、0°~7°、1~70 m,火灾多发生在高程低、地形平坦、起伏小的地区,这类区域一般人类活动频繁,为火灾的发生提供了机会;4)在火点分布最多的地形区间内,不同土地利用类型上的火点个数分布排序为草地>耕地>林地>其他类型。
疏伐对北京西山油松林可燃物特征及潜在火行为影响
宋洁, 朱敏, 刘晓东, 任云卯, 王奇峰, 金莹杉
2017, 39(5): 41-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160353
摘要:
本研究在北京西山林场选择不同疏伐强度油松林,疏伐强度分别是未疏伐林分(CK)、低强度疏伐15%(L)、中强度疏伐35%(M)、高强度疏伐50%(H)。通过野外样地调查和室内试验,研究不同疏伐强度对林分可燃物载量及分布特征影响;应用BehavePlus林火软件,研究不同林分潜在火行为特征。结果表明:1)油松林地表可燃物载量随疏伐强度加大而增加,即H>M>L>CK;2)各林分可燃物负荷量垂直分布均以0~2 m层最大,随着高度的增加呈现减少的趋势;3)不同疏伐强度对林分潜在火行为指标(火蔓延速率、火线强度、火焰高度及单位面积发热量)影响显著,趋势为L>CK>M>H。研究结果可为研究地区的森林可燃物管理提供科学依据。
白榆无性系生长特性及离子分布对NaCl胁迫的响应
苏丹, 殷小琳, 董智, 慕德宇, 张晓晓, 贾淑友
2017, 39(5): 48-57. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160279
摘要:
白榆是滨海盐碱地最重要的潜在造林树种,以白榆无性系EC7和EC51为实验材料,采用盆栽实验的方法,研究5种NaCl浓度(0、50、85、120、155 mmol/L)下2个无性系生长状况及Na+、Cl-和K+在各器官的积累特点,以期探索白榆无性系各器官离子分布与积累特征及其对NaCl的响应,比较2个无性系的耐盐性,为白榆无性系在滨海盐碱地的引种栽培提供理论基础。结果显示:1)盐胁迫条件下,白榆无性系叶片黄化、干枯等盐害症状会随着浓度的增大而加重,在155 mmol/L的高盐浓度胁迫下,EC7植株死亡而EC51无死亡现象,且在相同NaCl浓度下EC7的盐害症状较EC51严重;NaCl胁迫明显抑制了白榆无性系生物量的积累,地上部位的抑制现象更加明显,在大于50 mmol/L的盐浓度胁迫下EC7各部分的生物量显著减少(P < 0.05),EC51的生物量变化更加稳定,适应性更强。2) EC7和EC51各器官Na+和Cl-含量随着盐浓度的增加而增加,Na+的分布特点为根>茎>叶。Cl-的分布特点为根>叶>茎。在大于85 mmol/L的盐浓度胁迫下,EC51各器官的Na+含量增加幅度较EC7小;EC51根中的Cl-积累较叶中多,而EC7在叶中积累较多。EC51的离子分配模式减少了盐害离子在光合器官的积累。Cl-含量在茎中最少,由此推断,茎器官可能只是一种传输通道。3) K+在各器官的含量与对照相比显著降低,EC7的降幅较大,在根和叶中尤为明显,EC51在大于85 mmol/L的盐浓度下K+含量变化较稳定,且EC51各器官中K+含量均高于EC7。EC51在茎和叶中K+/ Na+离子比值高于同浓度下EC7,表明EC51更能适应盐胁迫的高渗环境。研究表明,白榆无性系EC7和EC51均有一定的耐盐能力,能够在小于85 mmol/L的环境中良好生长,在盐浓度大于85 mmol/L的胁迫条件下,EC51较EC7有更强的适盐能力。
长白山木本植物性别系统及其生态关联性
王熊, 王戈戎, 夏富才, 倪成才, 孙越, 刘宝东, 高伟, 周海城
2017, 39(5): 58-64. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160404
摘要:
植物性别系统影响生态系统组成及种群进化,同时受多种生态因子影响。为了分析长白山木本植物性别系统分布及其生态关联性,本文调查了长白山不同海拔木本植物206种,对其花部特征、果实类型、生活型、传粉特征进行了详细观察与记录。运用卡方检验和多元Logistic回归的方法分析了上述特征与植物性别系统之间的关联性,对比了长白山与其他植物群落木本植物的性别系统的组成,探讨了影响木本植物性别系统组成的因素及其繁殖策略。研究结果表明,长白山木本植物性别系统中51.9%为雌雄同体、18.5%为雌雄同株、29.6%为雌雄异株,随着海拔高度的增加,雌雄同株和雌雄异株的比例增大,雌雄同体植物比例明显高于北美洲温带森林;灌木与雌雄同体植物显著相关,乔木与雌雄同株和雌雄异株植物显著相关;白色大型单花、两侧对称、虫媒传粉、肉果等特征与雌雄同体显著相关,黄绿色小花组成的花序、辐射对称、风媒或泛化传粉方式、干果等特征与雌雄同株与雌雄异株显著相关。长白山木本植物繁育系统组成与植物种系发生有关,又体现了与昆虫多样性变化的协同进化关系。
道路干扰指数在森林景观保护中的应用研究
孙乡楠, 杨华, 李世明, 张恒, 尚旭阳, 张永福
2017, 39(5): 65-72. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160349
摘要:
道路的不断扩张对所在区域周边景观的干扰效应日趋明显。在森林功能区划时,需要充分考虑道路的干扰因素以避免造成不必要的景观破碎化风险。本研究从景观层面切入,在对研究区道路系统进行属性分级后,利用空间道路干扰指数作为定量化手段评价道路对森林景观的潜在影响;以北京市十三陵林场的森林经理调查数据为主要数据源,对该指数进行测试应用并探讨十三陵风景区潜在道路干扰的空间分布。结果表明:本研究所使用的道路干扰指数能够反映研究区内的道路干扰情况,针叶林地区受潜在干扰威胁最为严重(归一化指数平均值为41.87);主要优势树种白皮松受潜在干扰威胁最大(65.92),需要重点监测;进行Spearman秩相关检验后发现,在构成道路干扰指数的3个二级指数中,最近干扰(N)对最终指数的影响最为显著(0.99)。空间道路干扰指数是一个快速有效的定量化工具,便于森林经营管理者在景观尺度上评价道路干扰情况,迅速发现区域内道路干扰的高威胁地带,有目的性地对森林景观加以保护。
夏季3种生境森林内空气颗粒物变化特征
段文军, 王成, 张昶, 宋阳, 郝泽周, 徐心慧, 金一博, 王子研
2017, 39(5): 73-81. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160358
摘要:
研究不同生境类型城市森林内空气颗粒物的变化特征及其影响因素,为休闲保健型城市森林的营造提供理论依据。于2015年夏季对深圳园山山麓(SL)、河谷(HG)和山脊(SJ)3种典型生境类型城市森林内的空气颗粒物(TSP、PM10、PM2.5、PM1)进行昼夜24h监测,并同步观测气象因子,分析3种森林内颗粒物质量浓度的变化规律及影响因素。结果表明:1)深圳园山3种生境城市森林内TSP、PM10质量浓度日均值都达到二类环境功能区质量要求,其中HG、SJ的TSP质量浓度甚至达到一类环境功能区质量要求(120μg/m3);PM2.5质量浓度日均值都达到一类环境功能区质量要求(35μg/m3)。2)不同生境林地内各粒径颗粒物质量浓度存在差异,4种粒径颗粒物日均质量浓度在SJ均为最低(分别为85.51、58.82、14.29、5.13μg/m3);TSP、PM10质量浓度在SL最高(分别为162.19、95.39μg/m3);PM2.5、PM1质量浓度在HG最高(分别为21.76、8.29μg/m3)。3)3种林地内4种粒径颗粒物质量浓度总体表现为白天低、夜间高的特点,高峰出现在01:00—07:00,低谷出现于11:00—15:00。4)3种林地间相对湿度、风速、气压等气象因子存在差异;林内4种粒径颗粒物质量浓度与温度、风速表现为显著负相关,与相对湿度呈显著正相关,颗粒物质量浓度变化受多种气象因子共同影响。基于上述研究认为,深圳园山3种生境类型城市森林均为人们提供了一个相对健康的森林游憩环境,人们在11:00—15:00进行森林游憩最为适宜。
高羊茅草地地表径流系数影响因素研究
魏小燕, 毕华兴, 霍云梅, 肖聪颖, 杨晓琪
2017, 39(5): 82-88. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305
摘要:
高羊茅作为我国北方典型冷季型城市草坪草,具有调蓄雨水的作用。为了进一步深入研究北方高羊茅草地的降雨径流,本文采用人工模拟降雨试验,研究了高羊茅草地在不同覆盖度(60%和90%)及不同雨强(30、60和90mm/h)条件下的径流系数变化过程及其与影响因子之间的关系,并用裸地作为对照,得出高羊茅草地在不同试验条件下的径流系数削减率。研究结果表明:1)高羊茅草地初始产流时间随雨强增加逐渐提前,随着覆盖度的增加逐渐延长,同时,雨强越大初始产流时间提前幅度越小,覆盖度越大草地延缓初始产流时间的效果越明显;2)裸地和高羊茅草地的径流系数随降雨时间变化规律相似,均随降雨时间的延长先迅速增加后逐渐变缓,经过拟合裸地及高羊茅草地的径流系数与降雨时间均呈对数关系;3)高羊茅草地地表径流系数随着覆盖度的增加而降低,随着雨强的增加而增加,且覆盖度越低雨强对径流系数的影响越显著,反之则越不显著;4)高羊茅草地对径流系数的削减能力有限,随着雨强的增加两种覆盖度草地径流系数削减率越相近,在雨强为30、60和90mm/h时两种覆盖度草地径流系数削减率分别相差25%、24%和23%;5)建立试验条件下高羊茅草地径流系数与降雨强度、覆盖度、降雨时间的回归方程,经过验证,方程可用于试验条件下高羊茅草地径流系数的预测。
改良剂对盐碱土的改良效应及垂柳生长的影响
宋沙沙, 苟宇波, 何欣燕, 程艳霞
2017, 39(5): 89-97. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160207
摘要:
盐碱地作为生态建设和农林牧业可持续发展的重要限制因素,土壤盐碱化及其治理一直是多方关注的问题。为了研究出一种适合西北地区盐碱地治理的低成本长效治理技术,本文以脱硫石膏、糠醛渣和牛粪作为改良剂,配合暗沟排盐、树坑垫层防止返盐等技术,以垂柳为试验材料,通过对不同处理施加不同量的改良剂,测定了pH、电导率和光谱参数。结果表明:1)与对照相比,施加改良剂后盐碱地的pH和电导率明显下降,改良效果显著。2)从植物的光谱指数来看,施用改良剂后比对照能够明显改善植物的生长状况,其中处理1(脱硫石膏、糠醛渣和牛粪的平施量分别是60、40、80 kg/区;坑施量分别是6.5、4.5、9 kg/坑)效果最显著。3)通过对不同处理根际土与远根土对比发现,经改良剂处理后根际土壤电导率和pH均比远根土降低,说明种植垂柳能够强化改良剂的效果。
不同生境土壤跳虫及地表节肢动物群落结构和多样性特征
何振, 赵琴, 李迪强, 李密, 谷志容
2017, 39(5): 98-108. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170045
摘要:
为探明天然次生林和人工油茶林土壤节肢动物多样性特征及其变化规律,基于Tullgren干漏斗法和罐诱法对八大公山亮叶水青冈林、枫香林、光皮桦林、栲树林和耒阳市南京乡半垦复油茶幼林、全垦复油茶幼林、全垦复油茶成林、未垦复油茶成林8种生境的土壤跳虫和地表节肢动物群落结构及多样性特征进行研究。Tullgren干漏斗法共分离出土壤跳虫1 830头,隶属4目10科19属;罐诱地表节肢动物12目24科34属1 136头。分析结果表明:天然次生林土壤跳虫的多样性显著高于人工油茶林,多样化的地表植被和凋落物有利于提高土壤跳虫的多样性,但对地表节肢动物没有显著影响;而油茶人工林不同垦复方式对跳虫群落和地表节肢动物结构及多样性均影响显著,适当垦复对于增加土壤动物的多样性具有积极作用。
林业工程
牛蒡叶活性成分快速提取及对木腐菌抑制效果
荣宾宾, 徐国祺, 王立海
2017, 39(5): 109-116. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170010
摘要:
研究了牛蒡叶中抑制木腐菌活性成分的快速提取工艺及其提取物对木材腐朽菌的抑制性能。在以彩绒革盖菌为提取物抑菌效果指示菌的提取预实验以及以提取率为指标的单因素实验基础上,采用响应曲面法对牛蒡叶中活性成分进行优化提取,确定最优提取方式和对木材腐朽菌(彩绒革盖菌和密粘褶菌)的抑制能力,并通过Accela U-HPLC高速液相色谱系统分离和鉴定优化条件下提取物中的活性成分。结果表明:在预实验中,酸性水提取物的抑菌效果要优于其他方式;经过响应曲面四因素三水平优化后,在液料比30 mL/g、提取温度52 ℃、提取时间77 min和溶剂pH值2.0条件下,理论提取率达到45.81%,经验证此条件下的平均提取率为44.86%,与模型理论值差异为-2.08%;此条件下的提取物,比预实验中采用酸性水方式获得的提取物抑制白腐菌的效果提高了16.47%;在此条件下获取的提取物,经U-HPLC-MS分离并鉴定出12种具有抑菌活性的成分,分别为有机酸类(奎宁酸、原儿茶酸、异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C、二聚绿原酸、绿原酸、4, 5-二咖啡酰奎尼酸)、黄酮类(牛蒡酮-a)、苷类(芦丁、5′-Propanediolmatairesinoside)、萜类(β-桉叶醇)。经验证,响应曲面优化后得到的提取物对彩绒革盖菌和密粘褶菌均具有良好的广谱抑菌能力,其对两种菌的最低抑菌质量分数分别为1.88%和2.31%。
离子液体[BMIM]Cl与H5PV2Mo10O40双效催化降解麦草碱木质素的研究
刘晓乐, 任世学, 侯莲霞, 李淑君
2017, 39(5): 117-124. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160399
摘要:
采用常规合成法制备了杂多酸H5PV2Mo10O40,并通过FT-IR、XRD、SEM对其进行表征。研究了[BMIM]Cl单催化与{H5PV2Mo10O40+[BMIM]Cl}双效催化体系中,反应时间、温度以及H5PV2Mo10O40用量对麦草碱木质素降解的影响,并初步探讨了木质素的降解机理。结果表明:H5PV2Mo10O40中P、V、Mo相对原子质量满足1:2:10关系,并具有典型的Keggin结构;木质素降解反应中,仅离子液体[BMIM]Cl降解木质素的最佳条件为140 ℃下反应3 h,降解后固体产物中总羟基由3.49 mol/kg增加到10.92 mol/kg,液体产物中有香草醛与丁香醛生成,分别占2.00%和2.15%;{H5PV2Mo10O40+[BMIM]Cl}双效催化体系中,最佳反应条件为加入20%的H5PV2Mo10O40 120 ℃下反应6 h,降解后固体产物中总羟基由3.49 mol/kg增加到14.12 mol/kg,摩尔质量由7.691 kg/mol降为1.589 kg/mol;液体产物中无丁香醛生成,香草醛占6.97%。初步认为:当单独[BMIM]Cl催化木质素时,H+首先进攻木质素中β-O-4键上的氧原子,正电荷转移到β位,然后水分子中氧原子向带有正电荷的β位进攻,从而催化剂的H+被消除,最后实现了β-O-4键水解断裂,生成愈创木酚,进而侧链发生氧化生成香草醛与丁香醛;当添加H5PV2Mo10O40时,[PV2Mo10O40]5-中的VO2+由V(V)→V(IV),故使模型化合物得以单电子的氧化,使木质素脱甲氧基,由紫丁香基木质素转变成愈创木基木质素,液体产物中无丁香醛生成,且香草醛质量分数升高。