高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2020年  42卷  第6期

显示方式:
2020-06ml 目录
2020, 42(6): 1-2.
摘要:
林学
胡杨异形叶差异表达miRNA及其靶基因功能分析
曾明, 何书航, 李文海, 冯军, 赵媛媛, 郑彩霞
2020, 42(6): 1-13. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190464
摘要:
目的异形叶性是植物为适应环境在同一植株上产生多种形态成熟叶片的现象。胡杨是典型的木本异形叶植物,前人研究发现,胡杨异形叶片间展现出不同的生理特性及环境适应性。本研究拟通过对胡杨异形叶差异表达miRNA及其靶基因功能的分析,揭示胡杨叶片形态及其生理变化的分子调控机制。方法以成年胡杨披针形叶和锯齿卵圆形叶为实验材料,通过高通量测序对其miRNA的表达模式及差异表达miRNA的靶基因功能进行比较研究。结果共获得6个高质量的sRNA文库,各文库有效序列占原始序列的56% ~ 81%。通过比对,共鉴定517个已知miRNA和127个新预测miRNA,主要长度分布区间为20 ~ 22 nt,其中的389个miRNA匹配至54个已知的miRNA家族。两种形态叶片共同检出的miRNA有369个,与披针形叶片相比,锯齿卵圆形叶中7个miRNA上调表达,15个下调表达。通过靶基因预测及功能分析,发现差异表达miRNA参与调控胡杨异形叶的抗逆相关途径,如对盐胁迫的响应,磷酸肌醇代谢,角质、软木脂和蜡的生物合成,碱基切除修复和RNA降解等代谢途径。利用实时荧光定量PCR验证了5个差异表达miRNA的表达趋势与高通量测序结果一致,通过PCR检测发现差异表达miRNA与其靶基因存在一定的负调控关系。结论胡杨异形叶中miRNA表达模式存在差异。其中,调控植物生长发育的保守的miR167、miR166及调控植物抗逆性的miR172在锯齿卵圆形叶中表达量上调,参与植物逆境响应的保守的miR169、miR396在锯齿卵圆形叶中下调表达,推测差异表达miRNA引起了异形叶间形态的差异,同时使锯齿卵圆形叶对不利环境具有较强的耐受性。这与我们前期有关胡杨异形叶形态与生理特性的研究结果相一致。
过表达胡杨PeAnn1负调控拟南芥的抗旱性
武霞, 张一南, 赵楠, 张莹, 赵瑞, 李金克, 周晓阳, 陈少良
2020, 42(6): 14-25. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200031
摘要:
目的Annexins是原核生物和真核生物中普遍存在的一大类膜联蛋白家族,能够参与氧化胁迫、热胁迫、干旱胁迫和盐胁迫等许多胁迫响应过程。但在胡杨中,对膜联蛋白家族在抗逆性中的作用情况还缺乏了解。本文研究胡杨Anneixn1在植物耐受渗透胁迫和干旱中的作用。方法本研究对渗透胁迫诱导的PeAnn1基因表达进行检测,对PeAnn1进行相关生物信息学分析,与毛白杨、拟南芥、大豆和水稻膜联蛋白基因家族成员进行序列比对和系统进化树分析,以过表达PeAnn1拟南芥(PeAnn1-OE1和PeAnn1-OE2)、Annexin1突变体(atann1)和野生型拟南芥(WT)为实验材料,利用不同浓度甘露醇处理(0、150、200、250、300 mmol/L)模拟渗透胁迫,并对各株系进行土壤干旱和复水处理,测定了不同处理株系的萌发率、根长、叶绿素含量及荧光参数、过氧化氢含量、抗氧化酶活性和基因表达等指标,分析了不同基因型拟南芥的抗旱性。结果短期渗透胁迫处理诱导了胡杨叶片中PeAnn1基因的上调表达。PeAnn1基因序列与毛白杨PtAnn1相似度最高,与PtAnn1亲缘关系较近。在甘露醇培养基上,过表达PeAnn1拟南芥的生存率和根长生长受到明显的抑制,且随着甘露醇浓度的升高,差异显著(P < 0.05)。土壤干旱8 d后测得的转基因拟南芥的叶绿素SPAD值、PSⅡ最大光量子效率(Fv/Fm)、实际光合量子产量(ΦPSⅡ)和相对电子传递速率(ETR)均显著低于野生型和突变体(P < 0.05)。复水后,PeAnn1转基因拟南芥光合参数的恢复程度也较低。在渗透胁迫下,转基因植株抗氧化物酶SOD、POD、CAT的活性以及编码基因的表达量显著低于野生型和突变体,不能清除过多活性氧,导致氧化伤害。结论以上结果表明,过表达PeAnn1降低了拟南芥对水分逆境的抗性。
AtDME1基因‘84K’杨的获得及目的基因诱导表达分析
吴晓娟, 鲁俊倩, 常英英, 钟姗辰, 苏晓华, 张冰玉
2020, 42(6): 26-32. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190068
摘要:
目的DNA甲基化是一种重要的表观遗传标记,在植物生长发育、环境响应等过程中发挥重要作用。本研究将拟南芥去甲基化基因AtDME1导‘84K’杨基因组中,通过化学诱导表达实验,研究AtDME1基因在转基因杨树中的诱导表达特性,为建立杨树甲基化诱导变异体系,进而实现杨树品种改良等奠定良好基础。方法以白杨派优良品种84K杨无菌苗叶片为受体材料,采用农杆菌介导法将化学诱导启动子与AtDME1基因导入‘84K’杨;经过潮霉素筛选、常规PCR检测及DNA测序等方法对抗性植株进行鉴定。通过化学诱导剂17-β-雌二醇对随机挑选的1个转基因株系离体叶片进行诱导处理,处理时间为0、3、6、12、24、48、96、144 h,采用qRT-PCR检测处理叶片中外源基因AtDME1的表达量变化。结果本研究中,潮霉素分化筛选共获得了抗性芽224个,经生根筛选获得6株抗性植株,经分子检测证实这6株抗性植株均为转AtDME1基因植株,扩繁后分别标号为转基因AD-1 ~ 6。qRT-PCR检测结果显示,化学诱导剂17-β-雌二醇处理3 h时,目的基因AtDME1的表达量基本达到最大值,效果持续至12 h后逐渐减弱。结论化学诱导剂17-β-雌二醇能迅速有效地调控转基因杨树中AtDME1基因的表达,为进一步研究DME1基因在杨树基因组甲基化调控方面的作用机制奠定基础,也为杨树化学诱导表达特性的研究做好了铺垫。
北京油松人工林遗传结构变异及与山西山系种群差异分析
贺快快, 武文斌, 张子杰, 胡现铬, 韩方旭, 钮世辉, 李悦
2020, 42(6): 33-42. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190399
摘要:
目的本研究旨在揭示与阐明北京主要油松人工林种群的遗传多样性、遗传结构与亲缘关系,引种地对种群遗传结构及生长的影响,尝试追溯其可能的种源,为北京地区油松人工林培育与种质遗传管理提供参考。方法试验采用7对多态性高且扩增稳定的核基因组EST-SSR引物,以北京地区20世纪营造的油松人工林8个种群和皇家园林的古油松3个种群及山西省五大山系的油松种群为试验对象,分析种群遗传多样性、遗传结构和种群间的遗传距离等。结果结果表明:3类种群中,北京人工林种群间遗传结构差异最大(FST = 0.066),山西五山系群体间遗传结构差异次之(FST = 0.033),古油松种群遗传结构差异最小(FST = 0.023);北京油松人工林和古油松种群均偏离Hardy-Weinberg平衡,且呈现杂合子过剩状态,其中古油松种群杂合子过剩更多;在遗传距离0.020处北京人工林、古油松和山西五山系共16个油松种群聚为3类,各种群之间的遗传距离较近,遗传差异较小,相似程度较高;EST-SSR位点J10、J20、J42和J50在北京人工林、古油松和山西五山系中位点扩增频率差别大可用于未知种源的油松种群种源溯源。结论北京油松人工林种群较古油松种群有更丰富的遗传多样性和更大的遗传结构差异;外来种质在引入地胁迫生境下的适合度差异导致部分植株被淘汰,因此保留下来的种群遗传结构发生一定程度的改变;试验为后续北京地区油松人工林的评价、培育和种质种源管理打下了基础。
马尾松优良种源高效组培育苗技术体系构建
王胤, 姚瑞玲
2020, 42(6): 43-51. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190396
摘要:
目的马尾松是我国南方生态建设和造林用材的主要树种,受种苗良种化限制,人工林生产力水平整体不高,产业发展缓慢。因此,构建高效马尾松优良种质繁育技术体系对推动良种推广利用,加快产业发展,提升行业竞争力很有必要。方法以马尾松骨干育种资源桐棉种源为研究对象,未成熟球果合子胚为外植体,通过体胚发生技术获取成熟胚状体作为本试验供试材料,针对马尾松体胚萌发率低、芽苗活性差、生根成苗困难等技术瓶颈,系统分析了活性炭(AC)、基本培养基、植物激素对体胚萌发及萌发体胚芽苗复壮与不定根诱导的影响。结果(1)AC能显著提升成熟胚状体萌发培养效果,但过高浓度AC会导致培养效果减弱,其中以0.83 mol/L AC效果最佳。在附加AC基础上,利用高N、低NH4+/NO3比,K、Ca量适中的1/2MMS基本培养基能进一步提升萌发效果,萌发率可达94.1%。(2)0.42 mol/L AC能有效促进萌发体胚芽苗伸长,在4 μmol/L TDZ作用下,腋芽诱导效果好,有效芽增殖系数5.6/35 d,芽高9.2 cm/50 d。(3)经1.2 μmol/L NAA + 2 μmol/L PBZ处理60 d,单芽生根率达94.3%、根条数6.4,移栽3个月后成活率为95.8%。结论本研究首次通过体胚发生与器官发生途径相结合的技术构建了高效组培繁育体系,可用于马尾松优良种质的快速繁殖以及遗传转化方面的研究,为马尾松良种产业化以及进一步开展基因工程分子育种方面的研究奠定了坚实基础。
基于邻近木的林分结构多样性研究
白宇, 杨华, 温静, 王全军
2020, 42(6): 52-58. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190120
摘要:
目的林分是森林生物多样性的重要组成部分,典型多样性指数由于其复杂性或缺乏生态相关性,不能在空间尺度进行分析,因此无法反映物种和空间结构的内部变化。方法以吉林省汪清县金沟岭林场的落叶松−云冷杉混交林为例,采用相邻格子法建立了2块60 m × 60 m典型样地,对描述邻近木空间单元多样性的新指数——邻近木多样性指数进行评估。结果(1)研究区落叶松−云冷杉林直径结构曲线呈多峰的反“J”型曲线,中小径阶林木所占比例较高,大径阶林木较少,径阶株数分布连续且较为合理。(2)落叶松−云冷杉林的物种多样性和林木直径大小多样性高,树种和径阶分布较为均匀,混交程度强,水平结构变异大,林分结构复杂。(3)按3种邻近木多样性指数(物种多样性Hs、按径阶分布的结构多样性Hdcd、按直径变化的结构多样性Sdv)的分析结果与传统的Shannon多样性指数的结果保持一致,对具有相似结构的林分计算时得到了接近的指数值。结论邻近木多样性指数可以描述林分多样性及空间结构特征,并反映物种和结构多样性的空间变化,且具有明显的生态意义,可应用于林分结构调整,为森林合理经营提供理论依据。
基于零膨胀模型及混合效应模型相结合的蒙古栎林林木进界模拟研究
李春明, 李利学
2020, 42(6): 59-67. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190216
摘要:
目的林木的进界是确保森林长期维持的基本条件,而进界模型能够预测森林的发展,是量化森林生态系统未来健康和生产力的基础。方法以吉林省1995年设立的295块蒙古栎固定样地数据为例,构建基于林分因子、立地因子及气象因子的蒙古栎林林木进界模型。模型的基本形式包括泊松分布和负二项分布两种离散形式。考虑到样地中存在大量零值的问题,在这些基础模型上考虑加入零膨胀模型。为了解决模型存在的嵌套和纵向数据问题,在构建模型时把样地的随机效应考虑进去。最后利用验证数据来验证。结果林分算数平均直径和林分公顷株数是影响林木进界概率和数量最重要的影响因子,并且均与林木进界概率和数量呈反比。立地和气象因子中的各项因子对进界均没有产生明显影响。负二项分布模型由于考虑了数据过度离散问题,模拟精度要高于泊松分布;在考虑样地的随机效应后,除了标准负二项分布模型外所有模型都明显提高了模型的模拟精度;同时考虑随机效应和零膨胀的负二项分布模型,其模型的模拟效果最好,验证结果也支持此结论。结论为了确保进界的发生,在进行森林经营时,确定合理的初植和经营密度至关重要。
紫椴次生林枯立木与活立木数量及空间结构特征分析
刘月, 许丽颖, 王玉娇, 于江波, 杨立学
2020, 42(6): 68-79. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190305
摘要:
目的通过分析两种干扰模式(未择伐、择伐)下紫椴次生林中枯立木和活立木的数量及空间结构特征,探究林分生长状态、演替过程以及枯立木形成的主要原因,为紫椴次生林的生长、保护以及经营提供依据。方法分析活立木、枯立木物种组成、径级结构、高度级结构及空间结构。结果(1)在择伐林分中,紫椴和色木槭以及其他活立木占优势地位的树种在枯立木中也同样占优势地位,而未择伐林分中,紫椴在活立木和枯立木中占优势,但色木槭只在活立木中占优势,枯立木中并不多见。(2)两个林分中小径阶的活立木和枯立木均占优势,径阶结构均大致呈倒J型。两个林分活立木高度级结构大致呈左偏山峰状,而枯立木大致呈倒J型,小个体枯立木所占比例较大,因此可以分析出两个林分枯立木形成主要的原因是林木间竞争。(3)由空间结构参数三元分析可知,两个林分中呈随机分布、高度混交且占优势的活立木较多。而大多数枯立木处于随机分布、劣势状态,且周围林木均为其他树种或仅有1株为同树种。(4)通过枯立木结构参数四元分布可知,两个林分枯立木总体呈现随机分布,具有很强的种间混交,且大小分化很明显。四元分布能反映出该状态下的枯立木周围存在3 ~ 4株活立木。【结论】 以上信息进一步说明林木种间竞争是该种林分枯立木形成的主要原因。该研究分析了2种紫椴次生林活立木及枯立木空间结构及数量特征,不仅可以探究该类型次生林枯立木形成的主要原因,也为其保护和经营提供了理论依据。
北京地区8种树种枯死可燃物含水率预测模型及变化规律
詹航, 牛树奎, 王博
2020, 42(6): 80-90. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190370
摘要:
目的森林可燃物含水率对林火的发生蔓延,尤其是对森林火灾火行为影响重大,可燃物含水率预测模型在预报火灾和预测林火行为方面作用显著。方法对北京地区8种常见森林树种防火期内可燃物含水率连续测定,分析不同树种不同种类可燃物含水率与当期和前期气象因子间的关系。选择影响程度较大的当期和前期气象因子为自变量建立可燃物含水率的预测模型,并在此基础上定量分析可燃物含水率的日变化和整个防火期内的变化规律。结果不同树种可燃物含水率存在显著差异,8个树种平均可燃物含水率由大到小依次为:栓皮栎 > 槲栎 > 榆树 > 刺槐 > 五角枫 > 侧柏 > 油松 > 落叶松。不同种类可燃物含水率存在显著差异,可燃物含水率总体上表现为阔叶树大于针叶树,枯叶和枯枝1 hr大于枯枝10 hr和100 hr。枯叶和枯枝1 hr主要受当期气象因子影响,而枯枝10 hr和100 hr主要受前期气象因子影响。所建立的32个线性预测模型各检验指标显示模型拟合效果好。可燃物含水率日变化表现为夜间高白天低,夜间稳定白天变幅大,06:00—08:00达到最大值,而后急剧下降,12:00—14:00左右达到全天最低值。防火期内,可燃物含水率呈现出先上升后下降趋势,11月可燃物含水率较低,但在缓慢增加,12月至次年1月含水率较高,而3月初至4月底可燃物含水率保持很低状态。结论不同种类不同类型可燃物含水率预测模型精度较高,可为防火工作提供理论支撑,可以实践运用。北京地区3月份和日内中午时间干燥多风,温度较高,可燃物含水率达到很低的状态,森林火险等级较高,应加强管理。
结合多尺度纹理特征的高光谱影像面向对象树种分类
吴艳双, 张晓丽
2020, 42(6): 91-101. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190155
摘要:
目的基于机载高光谱影像的分类研究中,利用不同尺度纹理特征与面向对象分类相结合的方法在树种分类的研究中应用较少,并且相关研究主要针对单一树种识别而不考虑多种树种,因此对于复杂林分中的树种识别能力有待进一步研究。本研究拟探究不同尺度纹理特征结合面向对象的分类技术在树种精细分类中的应用效果。方法利用机载高光谱数据进行面向对象的树种精细分类。根据研究区内地表类型情况,采用分层分类的方法区分非林地、其他林地与有林地,对有林地进行树种的精细分类。从机载高光谱图像中提取特征变量,包括独立主成分分析ICA变换光谱特征以及空间纹理特征,分析各树种的光谱反射率及所适合的纹理尺度,依据不同尺度纹理特征进行分层分类,比较不同特征利用支持向量机SVM分类的树种分类结果。结果结合单一尺度纹理特征的分类结果总体精度为87.11%,Kappa系数为0.846;结合不同尺度纹理特征的分类总体精度为89.13%,Kappa系数为0.87,相比于仅利用光谱特征的分类精度分别提升了4.03%和6.05%。说明在面向对象的分类中,纹理特征的加入对于提升树种分类的精度具有显著效果。结合不同尺度纹理特征的树种分类精度要高于单一尺度纹理特征的分类精度,尤其在其他阔叶树种和马尾松树种的分类中,制图精度较单一纹理尺度分别提高了5.48%和6.12%。结论利用不同尺度的纹理特征分类比单一尺度纹理特征分类更具优势,提高了纹理特征在树种分类中的贡献率;综合利用机载高光谱影像的光谱特征和不同尺度纹理特征的面向对象分类方法,使得树种识别更为精细和准确。该方法对于复杂林分树种的分类是有效的,能够满足机载高光谱影像树种精细识别的应用需求。
基于可见光植被指数的乌海市矿山排土场坡面植被覆盖信息提取研究
李鹏飞, 郭小平, 顾清敏, 张昕, 冯昶栋, 郭光
2020, 42(6): 102-112. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190252
摘要:
目的利用可见光植被指数快速准确获取矿山排土场坡面植被盖度,为乌海矿区排土场坡面植被调查提供有效方法。方法选取乌海市典型矿山排土场,通过样方调查法、无人机遥感及可见光植被指数计算筛选适于研究区排土场坡面植被提取的可见光植被指数,并估算其植被盖度,试为排土场坡面植被盖度提取提供新方法。结果结果表明:(1)不同可见光植被指数提取植被效果存在一定差异,其中绿红比值指数(RGRI)和绿蓝比值指数(BGRI)的灰度图中越暗的部分代表植被指数越大,而其他常见可见光植被指数是越亮的部分代表植被指数越大。(2)研究区中不同可见光植被指数灰度图像特征值基本分布在[− 1,1]范围内,由蓝、绿波段构建的归一化绿蓝差异指数(NGBDI)和绿蓝比值指数(BGRI)的灰度图中植被与裸地像元值范围有较大重叠,即存在部分混淆。(3)常见可见光植被指数中,可见光波段差异植被指数(VDVI)可以快速准确提取研究区排土场坡面植被,通过人工目视解译及误差矩阵得到VDVI植被指数提取结果平均识别精度在93.4%,表明VDVI植被指数更加适用于乌海市矿山排土场坡面植被提取,优于其他常见可见光植被指数,利用该方法估算可得研究区坡面植被盖度约20.4%。结论可见光植被指数作为一种非监督分类方法,无需人工选择参考地物即可提取植被,可以作为矿山排土场坡面植被盖度调查的一种新方法,具有广阔的应用前景,同时研究表明VDVI植被指数在提取乌海市矿山排土场坡面植被盖度时具有较高提取精度,对指导当地矿山排土场植被恢复具有实际意义。
基于CART决策树的自然保护区植被类型分布研究
白莹, 胡淑萍
2020, 42(6): 113-122. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190269
摘要:
目的针对保护区监测需求,充分发挥GF-1 WFV影像的宽幅特点和面向对象、机器学习算法在遥感影像分类中的优势,提高保护区植被类型遥感监测的精度,为保护区管理决策提供依据。方法以甘肃省白水江国家级自然保护区为研究区,主要数据源包括GF-1 WFV多光谱数据、Landsat-8 OLI遥感数据、DEM数据、野外调查数据等。首先,对GF-1 WFV数据进行多尺度分割,将研究区划分为诸多区域性的分割对象;然后,以分割对象为基本单元,研究光谱特征、几何特征、纹理特征不同组合情况下,基于CART决策树分类的结果;最后,利用训练样本建立基于TTA的精度检验,并基于混淆矩阵对分类结果进行分析。结果在多尺度分割过程中,形状因子、紧致度分别设置为0.2和0.5时地物边界显示较好;当形状因子和紧致度固定时,研究区最佳分割尺度为40。精度检验结果表明,基于CART决策树的保护区植被类型分类结果整体精度均在83%以上,Kappa系数在0.80以上,优于最邻近分类法和支持向量机分类算法,其中基于光谱特征、几何特征、纹理特征的CART决策树分类结果精度最高,总体精度为85.18%,Kappa系数为0.832 2,优于光谱特征分类、光谱特征结合几何特征分类的方法。结论基于CART决策树算法和面向对象方法的GF-1遥感影像分类方法适用于保护区植被类型分布研究,可有效辅助保护区监测工作。
晋西黄土区退耕年限对土壤物理性质的影响
张恒硕, 查同刚, 张晓霞
2020, 42(6): 123-133. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190087
摘要:
目的为评价晋西黄土区退耕年限对土壤物理性质的影响,并为该地区水土保持林构建提供依据。方法以山西吉县蔡家川小流域的农地为对照,对晋西黄土区5种典型退耕还林林分(包括自然恢复山杨林、刺槐×侧柏人工混交林、油松×刺槐人工混交林、刺槐人工纯林和油松人工纯林)的土壤物理性质进行了连续23年的定位观测。结果(1)所有人工林土壤密度随退耕年限呈现先上升(退耕后前1 ~ 4年)后下降(退耕后4 ~ 23年间)的趋势,在10 ~ 15年下降至一个比初始值更低的值后逐渐趋于平稳;自然恢复林随退耕年限土壤密度呈不断下降趋势,最高下降幅度为11.21%(0 ~ 20 cm土层)。(2)人工林土壤总孔隙度在前10 ~ 15年呈先下降后上升的趋势,自然恢复林土壤总孔隙度随恢复年限上升趋势越来越缓慢,0 ~ 20 cm土层和20 ~ 40 cm土层累积变化率为1.4%和0.6%。(3)5种典型林分的毛管孔隙度均随退耕年限增加呈上升趋势,其中人工林内20 ~ 40 cm土壤层的毛管孔隙度变化大于0 ~ 20 cm土层,自然恢复林0 ~ 20 cm土层和20 ~ 40 cm土层的累积变化率分别为2.5%和1.5%左右。结论退耕年限对土壤物理性质影响显著(P < 0.05),4种人工林中土壤物理性质的变化主要发生在退耕后的前10 ~ 15年内,其中刺槐×侧柏混交林对土壤物理性质的改良效果更明显,建议该地区人工林恢复类型应以刺槐×侧柏混交林为主。
毛乌素沙地油蒿枯落物分解对增温的响应
牟钰, 贾昕, 郑甲佳, 黄松宇, 原媛, 白宇轩, 秦树高
2020, 42(6): 134-141. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190092
摘要:
目的明确油蒿枯落物分解速率对增温的响应,有助于理解和预测气候变化背景下毛乌素沙地典型灌丛生态系统的碳循环和养分循环。方法应用开顶箱模拟增温,以自然状态为对照,结合分解袋法,研究增温对毛乌素沙地油蒿枯落物分解的影响。结果模拟增温降低了枯落物分解速率。(1)自2017年5月起至2017年10月实验结束时,增温处理下,油蒿枝条和叶片枯落物质量残余率分别为91.07%和71.73%,而对照处理下,分别为86.08%和60.74%;(2)不同时段不同处理条件下不同种类的枯落物分解速率不同,各影响因子之间存在交互作用;(3)Olson负指数模型结果表明,在模拟增温条件下,油蒿枝、叶枯落物的分解系数k均显著低于对照处理;(4)增温对枯落物细菌多样性和群落结构没有影响。结论增温可能减缓干旱半干旱区植物枯落物分解,并且温度对枯落物分解的抑制作用与分解时间和枯落物类型有关。
林业工程
木质素高盐模板碳气凝胶制备及其电化学应用
刘家冉, 郭思勤, 赵天畅, 许凤
2020, 42(6): 142-148. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200096
摘要:
目的以工业碱木质素和甲醛为原料,在盐的制孔和稳定作用下,水热反应后直接碳化制备多孔碳气凝胶,并检测其结构、理化性质和电化学性能,探究其在超级电容器电极材料中的运用。方法将2 g工业碱木质素分别与3种盐(ZnCl2、NaCl、Na2CO3)混合均匀,各加入1.5 mL甲醛,搅拌成黏稠浆状,转移至反应釜中,160 ℃反应2 h,得到一系列的木质素碳气凝胶(LCA)前驱体,在通氮气保护的管式炉中,以3 ℃/min的升温速率升温至900 ℃,保温3 h进行碳化,自然冷却后取出并洗涤,得到LCA。通过比表面积测定(SSA)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征碳气凝胶的结构和理化性质,将其研磨粉碎后制成超级电容器电极,通过循环伏安测试、恒流充放电测试和开位电路阻抗测试进行电化学储能表征。结果以ZnCl2为模板制备的LCA最高比表面积可达711 m2/g,在SEM下能观察到凝胶状结构,XRD表明LCA以无定形碳为主。在0.2 A/g的电流密度下,比电容达到124 F/g;在10 A/g的高电流密度下,比电容维持在60 F/g,电容保持率约为48%,拥有最佳的倍率性能。结论本实验以价格低廉的工业碱木质素为原料,在盐模板下经过水热和碳化过程直接制备LCA。在ZnCl2盐模板下可以制备出高比表面积,以无定形碳为主的LCA,并拥有优良的电化学性能,可用于超级电容器电极材料。该方法绿色环保、操作简单、成本低,具有潜在的工业化利用前景。
灰黄青霉生物染色对毛竹性能影响的研究
王皓炜, 于志明, 张扬, 唐睿琳, 刘源松, 王晓倩, 黄思琪, 赵博识
2020, 42(6): 149-156. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200150
摘要:
目的竹材变色现象普遍发生,但针对其这一特质的功能性开发仍然不足。利用竹材易发生生物变色的特性,可以诱导灰黄青霉侵染毛竹来实现竹材的生物染色。方法通过真菌培养、接种与侵染、灭菌干燥等步骤制备得到灰黄青霉侵染后的毛竹;通过SEM、ATR-FTIR、表面色差测试、表面接触角测试、表面粗糙度测试、质量损失率测试、24 h吸水率测试和力学强度测试来分析灰黄青霉侵染行为对毛竹的微观形貌、化学组分、表面性能和物理力学性能的影响。结果灰黄青霉分泌的红褐色渗出液累积并渗透附着于竹材表层;灰黄青霉菌丝由维管束中的导管进入毛竹内部蔓延生长,并在毛竹内部产生色素;纤维素、木质素的降解和半纤维素的轻微降解主要发生在侵染前期;侵染行为使毛竹表面色差值不断增大,色调逐渐转变为暗红,形成独特的装饰效果,同时表面接触角变小,表面粗糙度无明显变化;侵染行为对毛竹的物理力学性能影响较小,质量损失率略有升高,24 h吸水率下降,力学性能的下降主要发生在侵染的10 ~ 20 d。结论证明了竹材生物染色在不严重影响竹材性能的同时能取得较好的染色效果,为竹材生物染色技术进一步的研究提供了基础和理论依据。