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2017年  39卷  第7期

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林学
沙地樟子松天然林林木大小分布特征
万盼, 刘灵, 赵中华, 王千雪, 胡艳波, 王宏翔, 惠刚盈
2017, 39(7): 1-9. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170132
摘要:
分析内蒙古红花尔基沙地樟子松天然林直径和树高的一元和二元分布特征,以期为该区樟子松天然林进行抚育经营等提供科学依据。在内蒙古呼伦贝尔沙地南段的樟子松天然林中设置2块100 m×100 m的不同密度(940和1 149株/hm2)方形固定样地,按整体和分层的方法,对样地的林分直径和树高的变化规律及两者之间的关系进行研究。结果表明:1)2块样地林木的最大、最小直径及平均直径相等;低密度林分直径分布较分散,高密度林分则分布较集中。2块样地上、下层林木的平均直径均基本相同;低密度林分上层木直径分布为正态,下层木则左偏;高密度林分上层木直径分布左偏,下层木则为正态。高密度林分的平均树高大于低密度林分,但高大林木比例较低密度林分低;高密度林分上层木平均树高也大于低密度林分,且高大林木比例也较低密度林分高;而高密度林分下层木平均树高和高大林木比例均较低密度林分高。2)低密度林分中小径级林木株数比率小于大径级林木株数比率,高密度林分中则相反;低密度林分中小径级林木的林木树高与胸径的比值大于大径级林木的林木树高与胸径的比值,高密度林分中无明显差异。2块样地上层木小径级林木株数比率均小于大径级林木株数比率,其林木的树高与胸径在大、小径级中的比值也无明显差异;低密度林分下层木中小径级株数比率大于大径级林木株数比率,高密度林分则相反;2块样地下层林木在小径级林木中的树高与胸径比值均明显大于在大径级林木中的树高与胸径比值。可见,高密度林分的平均树高均大于低密度林分;高密度林分直径分布相对集中,低密度林分直径分布分散,从而造成不同密度的天然樟子松林林分平均直径无明显差异。低密度林分中大径级林木株数的比率要比高密度林分高;密度的不同也导致了林木径向和纵向生长的差异。因此,针对密度大的樟子松天然林分应适当疏伐,降低密度,减少种内竞争;而对密度小的林分应适当进行土壤植被管理,促进林下天然更新。
塞罕坝华北落叶松人工林断面积预测模型
王冬至, 张冬燕, 张志东, 黄选瑞
2017, 39(7): 10-17. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170072
摘要:
如何实现林分水平和单木水平预测林分断面积的兼容性,并提高不同水平断面积模型的预估精度,在森林经营过程中是一个亟待解决的科学问题。本文以华北暖温带华北落叶松人工林为研究对象,运用105块连续观测的固定样地数据,首先采用Gauss-Newton算法建立林分水平和单木水平断面积生长模型;其次分别采用不同形式的逻辑斯蒂方程对单木生存概率方程进行拟合;最后将不同水平最优预测模型进行组合并建立组合方程,采用最小二乘法估计组合方程参数,以提高对不同水平断面积的预测精度。结果表明:在约束参数法中,林分密度模型、林分断面积预测模型和单木断面积模型均具有较好的预测效果,并均能解释90%以上的变异;在分解法中采用逻辑斯蒂方程来预测单木生存概率和林分密度,经检验获得的ROC曲线下面积为0.906,表明该方程可以较好地预测林木生存概率;在组合预测法中,采用不同水平的最优模型进行组合后的预测效果最佳。在预测林分密度和断面积时,组合预测方程预测精度最高,林分水平模型预测精度次之,单木水平模型预测精度最低。组合预测法能够预测不同水平下的林分密度、立木生存概率、林分断面积及单木断面积,提高了模型预测精度,为预测林分生长动态、空间结构变化及经营效果评价等提供参考依据。
胡杨bZIP转录因子PebZIP26和PebZIP33基因的克隆及功能分析
张影, 练从龙, 段卉, 路信, 夏新莉, 尹伟伦
2017, 39(7): 18-30. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170109
摘要:
bZIP(basic region/leucine zipper motif)是一类在真核生物中分布广泛的超大转录因子家族,参与调节植物的生长发育、衰老、激素调控、能量代谢、病原防御等过程。胡杨是研究抗逆分子机制的模式木本植物,但是关于胡杨的bZIP功能迄今未见研究报道。本研究从胡杨中克隆得到PebZIP26和PebZIP33两个转录因子的cDNA,经分析,分别编码439与371个氨基酸且PebZIP26与PebZIP33基因的表达受干旱、脱水及盐胁迫诱导。构建植物表达载体,利用农杆菌花序侵染法转化拟南芥,获得CaMV35S:PebZIP26和CaMV35S:PebZIP33超表达株系和空载体对照株系。在含有150 mmol/L NaCl及300 mmol/L甘露醇培养基上,PebZIP26和PebZIP33超表达株系根长均长于野生型,叶片嫩绿,无发黄萎蔫现象;另外,对盆土中的幼苗进行21 d的干旱处理和盐处理,超表达PebZIP26及PebZIP33株系耐旱耐盐性较强,表现为胁迫环境中植株营养生长较好,株高显著高于野生型(WT)及空载体对照株系,干旱复水后,植株存活率为61%及48%,显著高于WT的9%及空载体对照的12%。超表达PebZIP26及PebZIP33株系相比于WT和abf1及tga1(拟南芥同源基因ABF1及TGA1突变体)气孔关闭对外源ABA处理更加敏感,且对氧化胁迫的抗性较强。综上所述,胡杨PebZIP26和PebZIP33转录调节因子可能通过调控气孔开度和活性氧水平及根的生长正向调节植物抗旱耐盐性,进一步丰富了木本植物bZIP的基因功能认识,为遗传育种提供基因资源及理论依据。
外源BR与IAA对欧美杨耐旱性的影响
贾伏丽, 王丛鹏, 刘沙, 焦志银, 尹伟伦, 夏新莉
2017, 39(7): 31-39. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170055
摘要:
为了探究外源油菜素类固醇(brassinosteroid,BR)和IAA对杨树耐旱性的影响,本文选取3种欧美杨无性系NE19、R270、107的1年生盆栽苗木,分别喷洒10 μmol/L BR和100 mg/L IAA,并同时控制土壤含水量为20%,对其进行为期15 d的干旱处理和非干旱处理,对它们的生长和生理变化进行检测。结果表明:与无激素组相比,BR与IAA均可显著提高干旱条件下3种欧美杨无性系的净光合速率(Pn)、光化学量子产量(Fv/Fm)、叶绿素含量、叶片保水能力。BR处理NE19、R270、107的Pn比非干旱组分别提高19%、60%、85%,IAA处理分别高了35%、50%、80%;对Fv/Fm,BR处理的NE19、R270、107比对照组提高了7.7%、7.5%、10.9%,而IAA组提高了7.4%、8%、11.9%。以上结果说明外源施加BR与IAA提高了欧美杨无性系的耐旱性。统计经过激素处理后的欧美杨无性系气孔指数发现,BR处理NE19、R270、107的气孔指数分别下降12.28%、25.60%、20.31%,IAA处理分别下降13.00%、13.15%、14.48%,因此我们推测施加BR和IAA,会抑制植物气孔发育以降低干旱条件下的水分消耗;通过荧光定量PCR,检测与气孔发育6个相关基因EPF1、EPF2、EPFL9、ERECTAFAMASDD1的表达量特征,发现BR和IAA处理导致负调节气孔发育相关基因EPF1、EPF2、ERECTASDD1表达量升高,正调节气孔发育基因FAMAEPFL9表达量下降。综上所述,植物激素BR与IAA参与欧美杨气孔发育过程,在干旱条件下通过抑制气孔发育提高欧美杨抗旱性。
拟南芥黄化突变体k60的基因作图定位
戴楠, 袁光孝, 刘小敏, 高宏波
2017, 39(7): 40-45. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170085
摘要:
拟南芥黄化突变体k60是从甲基磺酸乙脂诱变的拟南芥突变体库中筛选得到的。该突变体表现为叶色发黄,生长迟缓,叶绿素含量降低。遗传分析发现其为单基因控制的隐性突变。利用遗传作图的方法将突变基因定位于拟南芥5号染色体上CH5-6.0到CH5-6.24两个分子标记之间的231 kb区间内。本项工作的研究结果为该突变基因的鉴定奠定了前期基础,并且为研究拟南芥黄化基因的功能提供了新的实验材料。
天宝岩竹阔混交林毛竹及其伴生树种生态位的研究
周亚琦, 官凤英, 范少辉, 刘广路, 夏明鹏, 涂年旺
2017, 39(7): 46-53. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170061
摘要:
研究竹阔混交林中毛竹与伴生树种间生态关系,寻找适宜混交比例,从生态位角度为竹阔混交林优化经营提供依据。采用样方法对天宝岩自然保护区的竹阔混交林进行群落调查,以不同混交比的竹阔混交林作为不同资源位,运用Levins和Shannon生态位宽度指数、生态位重叠指数、生态位相似性比例指数,分别测定并分析竹阔混交林乔木层与更新层各树种间的生态位特征。结果表明:1)Levins和Shannon生态位宽度指数反映情况一致;栲树、米锥、拟赤杨作为毛竹优势伴生树种,其重要值和生态位宽度都很大,生态适应能力强,对群落结构的变化起着重要作用。2)各树种间生态位相似性比例不高,对毛竹的生态位重叠指数也不高,除了栲树生态位重叠指数Lhi值为0.509,其余树种Lhi值均小于0.5,说明毛竹与大多数树种存在较大的生态异质性与资源利用差异性,彼此间可形成稳定的共生关系。3)整体上常绿树种较落叶树种的生态位宽度大,对毛竹的生态位重叠也相对较大,当毛竹所利用的资源不足时,也更易对其造成潜在的竞争。4)竹阔混交林混交比在15%~20%时,毛竹的密度和地上生物量最大;当混交比过大时,毛竹逐渐失去群落中的优势地位,它与阔叶树形成的共生协同关系更多转变为了竞争关系。
2种扦插护岸植物根系对土壤结构的改良效应
孙一惠, 马岚, 张栋, 夏晓平, 薛孟君, 苗新云
2017, 39(7): 54-61. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170076
摘要:
以坡面5年生金丝柳和毛白杨为研究对象,采用土柱法测定2种扦插植物的根系分布特征,并应用Le Bissonnais法中快速湿润处理测定2种扦插植物不同土层土壤水稳性团聚体稳定性和可蚀性特征,测定指标包括:>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量(R0.25)、土壤团聚体平均质量直径(MWD)和土壤可蚀性因子K值。分析坡面2种扦插植物根系分布特征及其对土壤团聚体的影响,结果表明:1)扦插植物根系集中分布在树干周围0~40 cm土层内,以>5 mm的粗根为主;2)在0~100 cm土层,根系含量、土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力均随土层深度的增大而减小;3)金丝柳根系在提高土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力方面强于毛白杨;4)扦插植物R0.25与<1 mm根系含量均呈现显著正相关关系,说明根系改善土壤团粒结构的性能主要取决于<1 mm根系含量。
3种内吸性杀虫剂对光肩星天牛幼虫的林间防治效果
王嘉冰, 徐智文, 薛羿, 刘英胜, 严善春
2017, 39(7): 62-68. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170033
摘要:
为了筛选高效低毒杀虫药剂,防治光肩星天牛幼虫,本次试验选用的被害树种为馒头柳,采用树干输液法,选用氯虫苯甲酰胺、氟虫双酰胺和吡虫啉3种内吸性杀虫剂进行林间防治试验。3种杀虫剂的质量浓度分别设为:氯虫苯甲酰胺2、4、8 g/L,氟虫双酰胺0.6、1.2、2.4 g/L,吡虫啉2.8、5.6、11.2 g/L。结果发现,氯虫苯甲酰胺、氟虫双酰胺和吡虫啉对幼虫的防治效果分别为37.7%~54.5%、41.9%~66.0%和59.1%~86.4%。防治后,氯虫苯甲酰胺和氟虫双酰胺处理组的树干上无新产卵刻痕,吡虫啉处理组的树干上,有新产卵刻痕的株数占总株数的1/7,产卵刻痕密度为0.57个/株;对照组树干中,有新产卵刻痕的株数占总株数的50%~60%,产卵刻痕密度为2.0~2.2个/株。说明这3种杀虫剂对光肩星天成虫产卵行为具有不同程度的驱避作用。因此,这3种内吸性杀虫剂对光肩星天牛虫口密度的有效控制及降低其对林木的危害具有潜在价值。
杀线虫真菌Sr18发酵液对松材线虫超微结构的影响
王修清, 王倩, 王亚萍, 冯欣, 孙建华, 孟庆恒
2017, 39(7): 69-75. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170048
摘要:
Sr18真菌是一株自主分离获得的具有广谱杀线虫活性的生防菌。为探明该菌的杀线虫作用机理,以松材线虫为靶标,借助场发射高分辨扫描电镜及透射电镜,对1/2浓度的Sr18发酵液小分子活性组分处理后的线虫及未处理的正常线虫进行了超微观察。高分辨率扫描电镜观察结果表明,小分子物质对松材线虫头部、体壁和尾部均有损伤,并观察到内容物外溢的现象。透射电镜观察结果显示,线虫表皮和体腔分离,细胞核受损严重,形状不规则,粗面内质网核糖体聚集,线粒体空泡样变,肌纤维受损。这些现象从形态结构角度证实了该发酵液小分子活性成分对线虫的损伤是整体性的毒杀作用,排除了表面触杀的机制。这为进一步揭示Sr18的杀线虫机理以及线虫生防制剂的开发提供了重要理论依据。
杨树腐烂病菌表观特征及遗传多样性分析
张俊娥, 范鑫磊, 梁英梅, 田呈明
2017, 39(7): 76-86. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160257
摘要:
为探究杨树腐烂病菌的表观特征、遗传多样性以及它们与不同寄主杨树派别和病原菌地理来源的关系,本文收集来自我国14个省份的106份杨树腐烂病标本,纯培养观察记录菌落生长状况,分析菌株培养形态多样性,并从中选取背景信息差异较大的菌株34份,采用SRAP和ISSR两种标记方法分析其遗传多样性。结果显示:杨树腐烂病菌同一菌株在不同条件下的培养性状稳定;不同菌株的培养形态差异明显,且各类别间菌株的培养性状与寄主植物、地理来源没有明显相关性。利用获得多态性良好的12对SRAP引物和20条ISSR引物分析得出群体的Nei's多样性指数为0.31(SRAP)、0.28(ISSR),各菌株间存在较大的遗传差异;并从寄主角度分析其群体遗传结构,得出群体总的遗传多样性为0.27,群体内的遗传多样性为0.23,可以解释总体多样性的87%,遗传分化系数(GST)为0.13,遗传变异主要存在于群体内。从地理角度分析得出,总的群体遗传多样性为0.28,群体内的遗传多样性为0.13,可以解释总体多样性的48%,GST为0.52,来自群体内和群体间的多样性差异相当,而地理群体间的迁移对总体的遗传分化产生了较大的影响,各群体的遗传多样性水平表现为从西到东依次降低的趋势。
氮肥对库布齐沙地柳枝稷目标产量的影响
陶梦, 王铁梅, 苏德荣, 吕世海, 陈俊翰
2017, 39(7): 87-95. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160421
摘要:
柳枝稷是一种生物量高、防风固沙效果好,具有良好发展前景的草本能源植物。为了将暖季型的柳枝稷引种到库布齐沙地,以柳枝稷品种“BL-1”为试验材料,研究了库布齐沙地柳枝稷目标产量(生物量、粗蛋白产量、中性洗涤纤维产量、酸性洗涤纤维产量)对施用尿素和硫酸铵两种氮肥的响应。硫酸铵和尿素各设置4个施氮水平0、75、150和225 kg/hm2,每个处理设置3个重复,分别于苗期、分蘖期和拔节期施入各试验小区,施入量分别为施氮量的1/5、2/5和2/5。在柳枝稷的拔节期、孕穗期、初花期分别测定其株高、茎粗、叶面积、地上生物量。结果表明:硫酸铵和尿素的施用均可以显著提高柳枝稷的产量,施用硫酸铵后,柳枝稷的产量随着施氮量的增加而呈现逐渐增加的趋势;施用尿素后,柳枝稷的产量随着施氮量的增加出现先升高后降低的动态趋势,且产量最高点出现在施氮量为150 kg/hm2时。在施氮量为75和150 kg/hm2时硫酸铵和尿素两种肥料对柳枝稷的产量的增加程度差异不显著;在施氮量为225 kg/hm2时,硫酸铵对柳枝稷的产量提高程度显著高于尿素。柳枝稷个体大小与叶面积是影响柳枝稷产量的重要因素,氮肥的施用对于柳枝稷生长的促进作用在拔节期最明显;对于柳枝稷叶面积的促进作用在孕穗期最明显;对于柳枝稷增产的促进作用在初花期最明显。硫酸铵相较于尿素更有利于促进柳枝稷的增产。
园艺学
有斑百合多倍体诱导及鉴定
张锡庆, 汪莲娟, 曹钦政, 贾桂霞
2017, 39(7): 96-102. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170028
摘要:
为了建立野生有斑百合多基因型种子离体多倍体诱导方法及快速、准确和高效的多倍体鉴定技术,本研究在离体培养条件下,以野生有斑百合预培养7 d的无菌萌动种子(2n=2x=24)为材料,用不同含量的秋水仙素溶液进行不同时间的诱变处理。以种子下胚轴明显膨大作为变异植株早期鉴定的标准,通过流式细胞仪检测细胞核DNA含量,并结合染色体计数法对诱导后的植株进行倍性鉴定,探讨在相同的种子萌动状态下,不同含量、不同浸泡时间的秋水仙素诱变效果,并初步建立了种子离体多倍体诱导和鉴定技术流程。结果表明:0.10%的秋水仙素溶液可有效地诱导野生有斑百合萌动种子的染色体加倍,其中以浸泡处理36 h的诱导效果最好,诱导率达44.43%;与二倍体植株相比,四倍体植株表现出叶片肥厚且增宽、叶色深绿、叶表面轻微褶皱、叶柄粗壮、生长缓慢等特征。研究还发现,植物外部形态变化不仅在二倍体和四倍体之间存在,而且在不同基因型的四倍体之间也存在差异。本研究利用下胚轴的膨大作为早期筛选多倍体的有效指标,同时结合直接测定细胞中DNA含量和计数染色体数可快速有效地培育出野生有斑百合同源四倍体植株。本研究建立的离体多倍体诱导流程除可应用于有斑百合种子多倍体的诱导外,也可为其他野生百合种子离体染色体加倍提供参考。
林业工程
热处理复合硅乳液浸渍杨木表面疏水性的研究
刘智, 曹金珍
2017, 39(7): 103-110. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170087
摘要:
以微、纳米二氧化硅和硅油(羟基硅油和含氢硅油)为主要原料,经高压均质制备了二氧化硅/硅油复合乳液(CSE),稀释后与催化剂混合,经真空-加压浸渍后联合180 ℃热处理改性东北青杨边材,构建疏水表面。测试并分析了改性材表面的接触角、滚动角、表面粗糙度,并采用场发射扫描电子显微镜-X射线能量色散谱仪和原子力显微镜观察改性材表面的微观形态并对细胞壁中的元素分布进行了检测。结果表明:1)2.7%CSE/热改性材的3个切面上的水分接触角和滚动角均达到了超疏水性的要求,随着CSE质量分数的进一步增加,改性材表面的疏水性呈递减趋势;2)与高质量分数的复合硅乳液相比,2.7%CSE/热改性材的3个切面的各项粗糙度与荷叶表面粗糙度最接近,单独依靠木材表面或硅树脂膜自身的粗糙度均无法模拟出与荷叶表面相似的粗糙度;3)改性材表面生成了和荷叶表面乳突相类似的新纳米、微米两级复合乳突;4)复合硅乳液中的Si元素渗入了木材细胞壁,且在木材表面有大量沉积。
一步水热合成ZnO/水热炭复合材料及其性能表征
于瑞冬, 董悦, 郭明辉
2017, 39(7): 111-116. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170014
摘要:
为了利用林业剩余物水热炭作光催化剂载体,以(CH3COO)2Zn·2H2O和氨水为起始物,以综纤维素基水热炭为基体,采用一步水热合成法制备ZnO/水热炭复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对复合材料的晶相结构、表观形貌等进行表征,并以亚甲基蓝为模型污染物测试了复合材料的光催化性能。研究结果表明:在实验条件下可以制备出ZnO/水热炭复合材料,材料中ZnO为六方纤锌矿结构,随水热炭添加量增加,ZnO尺寸有明显的减小,但当水热炭达到24.6%时,ZnO由一维取向的棒状转而呈现片状。光催化性能测试表明:ZnO/水热炭复合材料的光催化性能较纯ZnO有明显提高,其中水热炭为19.7%时,光催化性能最佳,降解效率达到83.1%。动力学分析表明:复合材料对亚甲基蓝的光催化降解过程符合一级动力学模型。