南京林业大学学报(自然科学版)杂志

南京林业大学学报(自然科学版)杂志2021年第6期

• 可再生资源型企业绿色战略的演进规律研究——以林业企业为例

  张智光

  目的 揭示可再生资源型企业各类绿色战略之间的内在演进规律,为企业绿色发展战略决策提供科学依据。方法根据绿色战略和绿色经济理论的发展,运用系统结构与功能分析方法,以林业企业为例分析各类绿色战略的系统结构与运行原理,发掘它们之间内在联系和演进规律。结果 经研究得出起步、成长和成熟3个阶段各类绿色战略及其组织结构战略的演进规律,并建立两个演进模型——起步和成长阶段绿色战略的“粗放—末端治理—资源链闭环”三层演进机理模型和成熟阶段超循环绿色战略的“资源链—生态链—价值链”三级演进机理模型。对此进行系统综合,梳理出可再生资源型企业绿色战略完整的二维演进脉络。结论 绿色战略历经了长期和复杂的演进过程,企业应合理选择渐进式或跨越式的战略发展模式;可再生资源培育是绿色战略实施的难点,应采取以资源养资源、以生态养资源、以价值养资源、以政策养资源和以科技养资源等多管齐下的举措;超循环绿色战略是面向生态文明的战略发展趋势,实施中应以资源链为基础、生态链为支撑、价值链为动力,建立起三链融合机制。

• 基于CRISPR/Cas9的毛果杨bHLH106转录因子的功能研究

  孙佳彤,国艳娇,李爽,周晨光,姜立泉,李伟

  目的 采用CRISPR/Cas9基因编辑系统创制毛果杨(Populus trichocarpa)bHLH106(Basic Helix-Loop-Helix 106)基因的突变体,分析植株的表型特征,初步揭示PtrbHLH106基因在毛果杨木材形成过程中的功能。方法 基于前期对毛果杨野生型(WT)茎干的不同细胞类型(形成层、木质部和韧皮部细胞)RNA-seq数据,克隆得到一个在形成层及木质部较高表达的bHLH基因PtrbHLH106。采用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制毛果杨PtrbHLH106的功能缺失突变体。对生长60、90、120 d的毛果杨ptrbhlh106突变体和WT植株进行表型观察;对生长120 d的植株各茎节进行石蜡切片,利用甲苯胺蓝染色观察并进行细胞统计分析。结果 获得毛果杨ptrbhlh106突变体;与WT相比,突变体植株的株高、地径无明显差异;在整个测量的生长周期中,第8茎节长度有缩短的趋势,茎节数量有增加的趋势;形成层细胞层数有增加的趋势但差异不显著,导管细胞孔径显著增大,纤维细胞数量显著减少。结论 ptrbhlh106突变体与WT植株在导管孔径和纤维细胞数量上存在差异,初步证明PtrbHLH106基因参与了调控毛果杨次生木质部的发育。

• CRISPR/Cas技术在木本植物改良中的应用

  侯静,毛金燕,翟惠,王洁,尹佟明

  木本植物育种周期长、种质资源匮乏,已成为限制木本植物种质创新的主要因素。CRISPR/Cas系统是近年来发展起来的能够实现对基因组进行精准定点编辑的技术,具有操作简单、周期短、效率高等优点,可实现基因的敲除、插入、替换等目的,从而精确地引入目标性状。目前,该技术已在多种家畜、昆虫、作物中得到了成功应用,对大量性状进行了改良,实现了种质资源的原始创新,大大缩短了育种年限。CRISPR/Cas技术的产生为木本植物的遗传改良提供了契机。笔者对CRISPR/Cas技术在杨树(Populus spp.)、苹果(Malus spp.)、柑橘(Citrus spp.)、葡萄(Vitis vinifera)、木薯(Cassava spp.)等木本植物育种中的应用进行了总结,该技术实现了T0代木本植物优良基因型的固定,在生长、材性、抗病性、抗旱性等性状上得到了明显改善,加快了木本植物育种进程,提高了育种效率。但该技术在木本植物中的应用尚处于起步阶段,还存在脱靶率高、编辑效率低、纯合突变少等问题。基于此,对CRISPR/Cas技术在木本植物中的应用前景进行了展望,以期为木本植物基因功能研究及品种改良提供有益参考。

• 基于CRISPR/Cas9的毛果杨PtrHBI1基因功能解析

  王竹雯,国艳娇,李爽,周晨光,姜立泉,李伟

  目的 利用CRISPR/Cas9系统创制毛果杨PtrHBI1功能缺失突变体,初步解析该转录因子在木材形成过程中的功能,为利用基因工程手段培育制浆造纸优良性状的林木新品种提供新思路。方法 以毛果杨(Populus trichocarpa)为研究材料,根据激光显微切割技术捕获的野生型毛果杨不同细胞类型(形成层、木质部和韧皮部)RNA-seq数据,筛选得到1个bHLH家族转录因子PtrHBI1,利用毛果杨木质部原生质体系统对该基因进行亚细胞定位分析,采用原位杂交技术分析PtrHBI1组织特异性表达,采用CRISPR/Cas9技术创制毛果杨ptrhbi1突变体。对ptrhbi1突变体进行生长表型分析,利用石蜡切片对茎段横切面的各细胞类型进行形态分析,利用Klason酸水解法检测突变体木质素含量,使用高效液相色谱测定突变体纤维素和半纤维素含量。结果 亚细胞定位显示PtrHBI1基因定位于细胞核,原位杂交结果表明PtrHBI1主要在形成层和木质部表达。通过CRISPR/Cas9创制的毛果杨ptrhbi1突变体株高显著增加,茎节数和地径在一定时期显著大于野生型。此外,突变体的导管孔径显著增大,纤维细胞数量显著减少。导管细胞的数量和形成层细胞层数与野生型无差异。木材组分分析表明,与野生型植株相比,ptrhbi1植株的纤维素含量增加,木质素总量无显著变化,紫丁香基木质素与愈创木基木质素之质量比(S/G)显著降低。结论 PtrHBI1参与调控毛果杨的生长及次生木质部发育,可能在木材形成过程起着较为重要的调控作用。

• 毛竹竹秆秆柄形态与解剖学研究

  孙开,江建平,丁雨龙,RAMAKRISHNAUMuthusamy,魏强

  目的 揭示毛竹竹秆秆柄形态学与解剖学特征。方法 利用形态统计学、滑走切片与石蜡切片技术对不同发育时期毛竹秆柄形态与解剖结构进行研究。结果 毛竹成熟笋秆柄长约3.22 cm, 基部、中部与上部直径分别约为1.2、1.4与1.9 cm,平均具有约14个芽鳞片。解剖学分析显示,毛竹秆柄为实心结构,从外到内依次分布有表皮、下皮、皮层、维管组织与基本组织。其中,下皮约7层细胞,皮层约25层细胞,秆柄横切面维管束分布数量约672个。毛竹竹秆秆柄维管束从形态上可分为6种类型,以仅具有单个后生导管的纤维帽闭合式维管束为主,其形态显著不同于毛竹竹秆与竹鞭节间典型的开放式维管束。同时薄壁细胞纵向排列不规则,且无明显的长、短细胞之分。纵切显示,秆柄木质化程度、维管束密度均为底部最高,中部次之,上部最低。对不同初生增粗生长期笋芽秆柄形态与解剖学观察发现,发育后期笋芽秆柄芽鳞片数、长度与直径均与成熟笋秆柄接近;同时发育前期笋芽秆柄已具有与成熟笋秆柄相同的芽鳞片数;但秆柄长度变化从小到大依次为发育前期笋芽<发育中期笋芽<发育后期笋芽。结论 毛竹竹秆秆柄解剖学结构显著不同于竹秆;秆柄基本结构在笋芽的发育前期已分化完成;发育前期至发育后期笋芽秆柄具有一个明显的伸长生长过程。

• 施肥对薄壳山核桃容器苗生长及养分积累的影响

  季艳红,汤文华,窦全琴,谢寅峰

  目的 为探讨施肥方式和施肥量对薄壳山核桃容器幼苗生长以及养分的影响,筛选适宜苗木生长的施肥方案。方法 以薄壳山核桃‘绍兴’子代1年生容器苗为材料,设置指数施肥(A)、常规施肥(B)和平均施肥(C)3种施肥方式,每种施肥方式设定0.5、2.0、3.5、5.0 g/株(编号依次为1、2、3、4)等4种施肥量,不施肥(CK) 为对照,共13个处理,分别测定苗高、地茎、生物量、根系及营养积累等指标,分析不同施肥方式和施肥量对薄壳山核桃容器苗生长及养分积累的影响。结果 指数施肥下,薄壳山核桃苗高、地径、生物量等指标随着施肥量的增加而逐渐增大,以施肥量5.0 g/株(处理A4)时苗木生长量最大;常规施肥和平均施肥下苗木生长指标随着施肥量的增加先升后降,均以3.5 g/株施肥量时(处理B3和C3)达到最大值,且处理C3优于B3和A4。苗木养分积累情况表明:指数施肥方式下,除P元素外,N、K元素的积累量均随着施肥量的增加而上升,表明指数施肥处理下苗木生长处于贫养;常规施肥和平均施肥方式中,随着施肥量的增加,各处理养分积累量均先上升后下降,以施肥3.5 g/株时达到最大值,其中以C3最优, B3次之。结论 本试验以平均施肥方式、施肥量为3.5 g/株有利于薄壳山核桃幼苗生长,苗高、地径、根系、生物量及养分积累等指标表现较优,苗木质量优于其他处理。

• 模拟酸雨对小黑杨幼苗生长和光合特性的影响

  张濛,续高山,滕志远,刘关君,张秀丽

  目的 研究小黑杨(Populus simonii × P. nigra)幼苗生长、生理特性和叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)活性对酸雨胁迫的响应情况,为其在酸雨沉降日趋频发的北方地区栽植提供参考。方法 以小黑杨为研究材料,对其连续喷施不同酸度[pH为2.5、4.5和7.0(CK)]的模拟酸雨,待小黑杨叶片出现明显病症时,测定其生长、叶片超微结构、抗氧化酶和光系统Ⅱ活性指标。结果 与对照相比,pH 4.5的模拟酸雨处理下小黑杨株高、茎粗、叶片数和叶面积显著增加;叶片颜色变浅绿色,但叶绿体结构紧凑,类囊体排列规则,未见淀粉粒,嗜锇滴数量略增多。而pH 2.5模拟酸雨处理的小黑杨幼苗茎粗和叶面积显著降低;叶片颜色变黄、叶尖和叶脉出现明显斑点,且细胞膜局部破损,叶绿体体积增大,类囊体间隙增大,可见少量淀粉粒,嗜锇滴数量和体积明显增加。模拟酸雨处理的小黑杨叶片中超氧阴离子 O 2 · -产生速率、过氧化氢(H2O2)含量和过氧化氢酶活性较CK显著增加,且酸度越大,增幅越大;而过氧化物酶活性和超氧化物歧化酶活性随酸度的增大表现为先升后降。其中,pH 2.5模拟酸雨处理杨树叶片的可变荧光强度(VL、VK、VJ、VI)和诱导曲线初始斜率(MO)显著高于CK,但叶绿素荧光曲线面积(Fix Area)和质体醌库的大小(Sm)显著低于CK。pH 4.5模拟酸雨处理中,仅VL和VK显著高于CK,而其他荧光参数与CK差异不显著。结论 酸雨对小黑杨生长的影响主要取决于其pH,pH 2.5模拟酸雨处理抑制小黑杨生长,并且叶片出现坏死斑点症状时,叶绿体结构异常,类囊体排列不规整,光系统Ⅱ电子传递受到抑制;而pH 4.5模拟酸雨处理促进小黑杨生长、叶片超微结构表现正常,小黑杨幼苗对pH 4.5酸雨沉降具有一定抗性。

• 湿地松针叶功能性状及其对磷添加的响应

  贾婷,宋武云,关新贤,魏智文,陈涵,易敏,熊启慧,张露

  目的 揭示湿地松人工林针叶功能性状间的关系,探讨针叶功能性状对磷添加的响应及对环境养分的适应策略。方法 以12年生湿地松人工林为研究对象,设置3个磷元素梯度(P1为25 kg/hm2, P2为50 kg/hm2, P3为100 kg/hm2)和不施磷为对照(CK)共4个处理,分析不同处理下叶长、叶面积和比叶面积等9个形态指标与针叶全氮、全磷和有机碳等养分含量的变化,探讨针叶形态指标与养分含量的相关性。结果①各处理下湿地松针叶各功能性状的变异系数为6.62%~19.77%,其中叶鞘长和比叶面积的变异系数大,均高于19%,有机碳含量变异系数最小,仅为6.61%。②与CK相比,随着施磷浓度的增加,除针叶干物质含量显著降低外(P<0.05),针叶叶面积、比叶面积及养分含量等指标均上升。③湿地松针叶的叶面积和比叶面积与全钾和全磷间存在显著正相关(P<0.05),相关系数达0.597以上,而针叶干物质含量与全磷、全钾和有机碳含量间表现出显著负相关(P<0.05),相关系数分别为-0.840、-0.639和-0.530。结论①湿地松针叶功能性状均属较弱变异,在特定环境中湿地松针叶功能性状具有较强的内稳性;②磷添加可以影响湿地松针叶的形态特征和养分储量,高浓度磷添加(P3)的效果最明显。③湿地松针叶形态建成与其养分含量相关,养分含量高促进针叶生长代谢、叶面积增加,同时加快干物质含量向其他器官转运,使针叶干物质含量减少。

• 初植密度对4个落叶松无性系生长与干形的影响

  郑颖,冯健,于世河,陆爱君,王琴,王骞春

  目的 探究落叶松优良无性系生长、干形与初植密度的关系,为落叶松无性系人工林的合理经营提供科学依据,促进落叶松良种的推广与应用。方法 以辽宁清原大孤家林场2006年营造的4个落叶松优良无性系3种初植密度(A.2.0 m×3.0 m;B.2.0 m×2.0 m;C.2.0 m×1.5 m)的试验林为研究对象,基于连年测定的树高、胸径、冠幅、树干通直度和圆满度等数据,分析遗传和密度效应对生长和干形特征的影响。结果 4个无性系的胸径、冠幅和单株材积生长量受初植密度影响显著,随密度的减小而增大,13年生时各无性系在低密度A林分比高密度C林分的胸径、单株材积和冠幅分别提高16.4%、28.8%和19.0%;而蓄积量和高径比则表现出相反的规律,蓄积量降低了29.3%。树高、树干通直度和圆满度受初植密度的影响较小。生长特征受遗传效应影响显著,在不同密度下从大到小均为无性系2>无性系1>无性系3>无性系4,在密度A林分中无性系2的胸径、冠幅、单株材积生长量和蓄积量分别比无性系4高出24.5%、21.2%、47.8%和42.8%。无性系间的生长和干形特征受密度影响不同,胸径、单株材积和高径比的分化均随着初植密度增大而加剧,而树高生长、树干通直度和圆满度在无性系间的差异较弱,无性系2在生长和干形变异上综合表现较为稳定。4个无性系在3种密度下抚育间伐起始期均不同,在密度A下无性系1、2、3、4的起始间伐期分别为7、9、11、11 a,在密度B下分别为7、9、9、11 a,在密度C下均为7 a。结论 遗传和密度效应对树木生长和干形均有显著影响,但交互作用不显著。生长比干形特征更易受到遗传和密度效应的影响,在树木生长前期遗传效应大于密度效应。遗传改良林分提早了抚育间伐期,需针对该林分制订相应的经营措施。4个无性系中无性系1和2属于速生型无性系,无性系3和4属于匀速型无性系,若培育大径材,无性系1和2适宜匹配A密度(2.0 m×3.0 m)营造人工林;若培育纸浆材,无性系2和4适宜匹配C密度(2.0 m×1.5 m)营造人工林,无性系3受造林密度影响较小,适宜匹配B密度(2.0 m×2.0 m)营造人工林。综合生长和干形特征来看,无性系2(日永8×长混4-14)由于其速生性和稳定性较好可在辽东山区大力推广造林,将能收获最大的林分蓄积量。

• 利用多树种立地形指数对林地质量进行综合评价

  李清顺,金万洲,王得军,孙景梅,李宏韬

  目的 采用青海省湟水规模化林场3种常见乔木树种桦木、杨树和青海云杉的立地形指数,通过分析其与生长域的地貌、坡向、坡度、土壤类型、土壤厚度以及年平均气温、年降雨量、年日照辐射等因子的关系,对规模化林场进行立地质量评价,构建林地质量评价综合数据库,指导林场科学造林和科学营林,发挥林地生产力和生态服务价值的目标。方法 根据建模区域范围内的一类清查数据,获取每个样地的优势高,求出该样地的立地形指数。分析立地形指数与地貌、坡向、坡度、土壤类型、土壤厚度以及年平均气温、年降雨量、年日照辐射等因子的关系,利用因子分析法选择影响立地形指数的主导因子,并建立回归模型;根据计算出的3个常见树种的立地形指数的平均值,进行聚类分析,把林地分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5个等级,并作出林地质量分布图;最后,根据分类结果进行了验证,并提出了相应的经营措施。结果 Ⅰ级林地3 409.37 hm2,占整个林地面积的1.39%;Ⅱ级林地38 765.07 hm2,占15.77%;Ⅲ级林地78 989.17 hm2,占32.14%;Ⅳ级林地77 102.74 hm2,占31.38%;Ⅴ级林地47 477.50 hm2,占19.32%。从整个分类结果来看,规模化林场林地质量等级较低,以Ⅲ、Ⅳ级林地为主;现场验证质量等级正确率为88%,正确率较高。结论 通过一类清查数据中的标准木、样木库、样地库获取优势高的方法可行;评价因子选择了地形因子、土壤因子、气象因子,多因子的引入使评价的结果更为客观,提高了评价的准确性;采用多树种立地指数进行综合评价,特别是对非林地的立地质量进行评价是一种更为有效的方法。

• 水杉赤枯病综合营林生态控制技术研究

  杨意,刘波,叶建仁,苏禄晖

  目的 水杉赤枯病为寄主主导性病害,生态调控措施是其最佳防治策略之一。营林技术是生态调控防治病害的基础性措施。探讨营林调控技术措施对水杉赤枯病防治的效果,为赤枯病的生态防治提供指导。方法 选择上海浦东新区绿带中的水杉纯林和混交林,采用间伐抽稀、人工透光疏枝、林间清理、施肥、松土、纯林改混交林等单因子营林措施分别开展调控试验,选择水杉纯林开展多因子营林措施随机区组综合调控试验,分析营林措施对赤枯病的防治效果。结果 间伐抽稀、及时清理病落叶和枯死树桩以及松土,可使赤枯病病情指数有不同程度下降;轻度修剪对降低发病指数有一定作用,中度修剪对病情指数基本没有作用,重度修剪后病情指数不降反升。仅施用氮肥会使发病率、病情指数上升,而施用磷钾肥则可明显降低发病率,同时施用氮磷钾肥后病情虽有下降但不明显。进行纯林混交改造对病情的降低可起到较为明显的作用。综合营林随机区组试验得到影响感病指数减退率的主次因素依次为林相改造>林间卫生>施肥>抚育,最优综合营林措施组合为林地清扫1次+轻修剪通风+松土深翻+除草+施过磷酸钙和氯化钾+纯林改混交。结论 合理的营林措施有助于控制水杉赤枯病的发生与危害,而综合营林措施对赤枯病具有协同生态调控作用。

• 梭梭根际根瘤菌对紫花苜蓿生长及耐盐性的影响

  陈佳,缑晶毅,赵祺,韩庆庆,李慧萍,姚丹,张金林

  目的 土壤盐渍化是降低植物生产力、制约农业发展的主要非生物胁迫因素之一,豆科植物共生固氮菌对土壤盐渍化非常敏感,因此探讨盐胁迫下荒漠植物根际根瘤菌资源对紫花苜蓿生长及耐盐性的影响,有望为豆科植物新型复合微生物菌肥的研发和增强紫花苜蓿(Medicago sativa)耐盐能力提供理论基础和优质菌种资源。方法 以从梭梭(Haloxylon ammodendron)根际分离得到的3株根瘤菌(WAW-10、WA30-5和WM30-21)为研究对象,探究0和300 mmol/L NaCl处理下3株梭梭根际根瘤菌对紫花苜蓿生长和耐盐性的影响。结果 接种3株梭梭根际根瘤菌均促进了正常条件和盐胁迫下紫花苜蓿植株的生长,叶绿素含量、根系活力、含碳量和含氮量均显著提升,尤以菌株WM30-21的综合效果最佳;各接菌处理均可诱导紫花苜蓿结瘤,尤以菌株WM30-21的效果最佳。盐胁迫下,接种3株梭梭根际根瘤菌均提高了紫花苜蓿的过氧化氢酶活性,降低了相对质膜透性和丙二醛含量,从而维持了质膜的相对完整性;并提高了紫花苜蓿叶片可溶性糖和脯氨酸含量,从而增强了渗透调节能力;还降低了紫花苜蓿植株中的Na+含量、维持K+含量的相对稳定,从而提高了钾、钠离子物质量之比(K+/Na+),其中以菌株WM30-21的效果最佳。结论 接种3株梭梭根际根瘤菌均不同程度地促进了紫花苜蓿的生长,并通过维持质膜的相对完整性、增强渗透调节能力和提高K+/Na+来增强其耐盐性,其中以菌株WM30-21效果最佳。

• 弗吉尼亚栎种子化学成分特征及其对立地土壤条件的响应

  李庆杨,王树凤,吴书天,王若辉,施翔,莫润宏,刘毅华

  目的 研究不同立地条件下弗吉尼亚栎(Quercus virginiana)种子中多个化学成分含量, 揭示弗吉尼亚栎种子化学成分特点, 以及土壤因子对其影响, 为弗吉尼亚栎的开发利用提供科学依据。方法 以弗吉尼亚栎种子为实验材料, 采用分光光度法、GC-FID、ICP-MS法等测定种子中淀粉、脂肪酸、矿质元素等, 运用方差分析比较地区间弗吉尼亚栎种子化学成分的差异, 进一步基于相关性分析法揭示不同土壤立地条件对种子成分的影响效应。结果 弗吉尼亚栎种子淀粉含量(质量分数)为56.59%~68.59%, 支链淀粉(61.74%)占比显著高于直链淀粉(38.26%),单宁含量平均为30.14 mg/mL;种子油脂含量(质量分数)最高可达11.36%, 共含有10种脂肪酸, 其中油酸是主要的不饱和脂肪酸(含量超过50%), 维生素E含量平均为358.44 mg/kg, 以γ-VE构型为主(97%); 每100 g种子中检测出的15种氨基酸总量为4 250.00~4 723.17 mg;种子中富含K、Ca、P等大量矿质元素,K的含量最高,平均达到6 460.20 mg/kg,微量元素中Na含量最高,为40.87 mg/kg;种子成分中单宁、含油率、必需氨基酸等地理有分布差异,其中单宁含量和含油率对立地土壤的响应最明显, 复相关系数分别为0.937、0.941;土壤因子中主要表现为土壤盐度的影响最广,与种子中单宁、含油率、饱和脂肪酸等多个成分都有显著的相关性。结论 弗吉尼亚栎种子含油率较其他栎树种子的高, 且富含淀粉、不饱和脂肪酸、氨基酸、矿质元素等, 具有良好的工业开发利用前景;种子中单宁等成分对不同立地土壤的响应较为显著,主要受土壤中盐度的影响。本研究结果可对弗吉尼亚栎的种植选址、多功能利用以及弗吉尼亚栎种子的精深加工提供一定的理论参考。

• 南京典型城市道路植物多样性与土壤因子的耦合关系

  徐晶园,圣倩倩,王伟希,刘聪哲,祝遵凌

  目的 植物-土壤系统的作用机制复杂,揭示城市道路绿地植物群落正向演替的限制因子,筛选配置最优的植物群落类型,为城市道路绿化景观再设计提供数据支撑,也为城市道路绿化带土壤管护提供理论指导。方法 以南京市大气污染程度排名前列的3条城市道路(江北大道、诚信大道和仙林大道)为研究对象,选取典型的植物群落进行实地勘察和土壤采样分析,根据植物的生活型划分群落类别(单层群落、双层群落、3层群落和4层群落),采用灰色关联度分析方法测算不同类型群落的物种多样性与土壤因子的耦合关系。结果 随群落层次结构的增加,城市道路绿地的植物群落物种多样性水平呈现升高趋势。4层群落的土壤含水率普遍较高;土壤有机质、土壤全氮和土壤速效钾的含量随群落层次的增加呈现增大趋势。土壤因子更易影响植物的分布,而对植物种类的影响最小;土壤全钾、土壤容重、土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷和土壤pH是植物生长的主要限制因子,平均关联系数均大于0.90,与物种多样性的关联度极强。随群落层次结构的增加,物种多样性与土壤因子的耦合度增大。结论 结构层次丰富的植物群落,其生态系统稳定性强,因此,城市道路绿化景观建设中,在考虑环境条件和交通需求的基础之上,植物群落的构建应首先推荐结构丰富的4层群落。

• 油茶林生草栽培对地表径流及氮磷流失特征的影响

  陈隆升,梅莉,陈永忠,赵泽尧,许彦明,张震,胡亚军,刘彩霞,苏以荣

  目的 研究间种草本植物对油茶林地表径流以及随径流流失的溶解态氮磷的影响,以期降低油茶林面源污染风险并改善下游水体环境,为油茶高效生态经营提供参考。方法 选取林下植被覆盖度低的5年生油茶幼林,设计3个试验处理:无间种对照、间种百喜草和间种金鸡菊,每个试验处理面积600 m2,3次重复,同时,在每个试验样地建设水平投影为16 m×7 m的标准径流监测小区,共计9个径流监测区。经过2年的生草处理后,间种百喜草和金鸡菊的油茶林下植被覆盖度从对照的31.13%分别提高到90.47%和80.40%。在此基础上,通过土壤理化性质测定、多场次的地表径流及其氮磷含量的监测,比较各处理样地的地表径流量、土壤侵蚀量、径流溶解态氮(DN)和溶解态磷(DP)流失量的变化特征,分析南方油茶幼林生草栽培对地表径流及氮磷流失的影响。结果 油茶林下间种百喜草和金鸡菊2年后,土壤有机质、全氮及全磷含量均比对照有增加趋势。2020年6—7月,在试验区共观测到5场侵蚀性降雨事件。与对照处理相比,间种百喜草和金鸡菊的处理在5场侵蚀性降雨事件中均显著降低了地表径流量和土壤侵蚀量(P<0.05)。与对照相比,间种百喜草和金鸡菊处理的地表总径流量分别减少了35.04%和33.56%,土壤累积侵蚀量分别减少了83.89%和79.85%。不同场次径流中DN和DP浓度变化趋势不一致,第1和第2场径流中DN浓度较低而DP浓度较高,第4和第5场径流中DN浓度较高而DP浓度较低。所有观测场次的径流DN和DP浓度均值超过了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中总氮、总磷Ⅴ类标准限值。与对照相比,间种百喜草能够显著降低径流中DN和DP浓度(P<0.05),减少量分别为4.67%和16.88%;而间种金鸡菊后径流DP浓度显著降低了16.88%(P<0.05),但DN浓度却增加了5.14%(P<0.05)。总体上,与对照处理相比,间种百喜草和金鸡菊分别降低了径流DN流失量26.66%和21.49%、径流DP流失量63.06%和50.57%。结论间种百喜草和金鸡菊的油茶林地显著降低了地表径流量和土壤侵蚀量,显著减少了径流溶解态氮磷流失量,相较而言,油茶幼林间种百喜草对林地地表径流及其可溶性氮磷流失的阻控效果比间种金鸡菊的好。

• 不同林龄榧树根、枝、叶的C、N、P化学计量及内稳性特征

  原雅楠,李正才,王斌,张雨洁,黄盛怡

  目的 了解不同林龄榧树根、枝、叶的生态化学计量特征和内稳性特征的变化情况,为榧树的科学管理和保护提供基础数据。 方法 以浙江省诸暨市香榧国家森林公园0~100、≥100~300、≥300~500和≥500 a共4个林龄段的实生榧树为研究对象,通过野外采集榧树植株样品(根、枝、叶)和0~20 cm层土壤样品,分析不同林龄榧树根、枝、叶的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征变化和榧树内稳性特征。结果 不同林龄榧树C、N、P含量及化学计量特征均无显著差异,根、枝、叶的C、N、P含量均以≥300~500 a的榧树表现最高,枝和叶的C、N含量以≥500 a的榧树最低,而根P含量以≥100~300 a的最低;不同林龄榧树叶的N/P(N、P质量比)均小于N限制的阈值(14);榧树根、枝、叶的C、N、P含量存在一定的变化趋势,整体上表现为叶>枝>根,叶和枝的C、P含量显著高于根的,叶N含量显著高于根和枝的,各器官N和P含量均为正相关关系,且枝中N、P相关性达到极显著水平(P <0.01);榧树根、枝、叶的化学计量特征存在差异,根和枝的C/N(C、N质量比)显著高于叶的,根的C/P(C、P质量比)显著高于枝、叶的; 内稳性指数HN/P(20.00)>HP(11.76),即内稳性以N/P大于P。结论榧树C、N、P化学计量特征随林龄增长未表现出差异,而榧树根、枝、叶的C、N、P含量及化学计量特征存在差异,并且榧树整个生长过程中均受到N素的限制,需要合理施N肥来促进榧树的生长。

• 物候变化对落叶松人工林降雨分配过程中钾和钠离子迁移的影响

  盛后财,姚月锋,蔡体久,郭娜,琚存勇

  目的 森林冠层导致的穿透雨和树干茎流中离子通量的季节变化,能够影响森林生态系统生物地球化学循环,对物候变化明显的温带落叶林的影响更为突出。探究不同物候期(展叶期、盛叶期和落叶期)森林水化学过程,深入了解森林生态系统养分元素循环过程,为温带落叶林生物地球化学循环提供基础数据。方法 以东北林业大学城市林业示范基地内落叶松人工林为研究对象,在观测样地的中心位置十字交叉布设13个直径20 cm自制雨量筒,并选择5株落叶松安装树干茎流收集器,同时在林外布置1台翻斗式雨量计和3个自制雨量筒。在前期观察期(2015年5月1日—10月31日)每次降雨事件后,对林外降雨、穿透雨和树干茎流进行观测、取样,水样过滤酸化处理后用火焰原子吸收分光光度计测定Na+和K+质量浓度,探索冠层的物候变化对降雨分配过程中Na+和K+的质量浓度和净输入量的影响。结果 整个观测期间,林外降雨中Na+、K+的质量浓度分别为0.45 和1.89 mg/L,穿透雨中分别为0.44 和2.48 mg/L,树干茎流中分别为1.98和18.63 mg/L;大气降雨中Na+质量浓度在落叶期最高,盛叶期最低,K+质量浓度则在落叶期最高,展叶期最低;各时期穿透雨中Na+和K+质量浓度大小均为落叶期>盛叶期>展叶期;树干茎流中Na+和K+质量浓度大小均为展叶期>盛叶期>落叶期;生长季内林冠对降雨中Na+的截留量为0.252 kg/hm2,其中展叶期和落叶期的截留量分别为0.143和0.193 kg/hm2,截留率分别为30.63%和48.22%,盛叶期则表现为淋溶,淋溶量为0.083 kg/hm2;生长季内降雨对林冠中K+的淋溶量为0.903 kg/hm2,其中展叶期和盛叶期的淋溶量分别为0.999和0.157 kg/hm2,落叶期则为截留,截留量为0.254 kg/hm2,截留率为20.25%。结论 大气降雨经过森林冠层后离子质量浓度发生明显改变,且不同物候期、不同离子的变化强度不同。生长季内,兴安落叶松林对Na+总体表现为截留作用,对K+总体表现为淋溶作用。即落叶松叶片的物候变化能够影响大气降雨中Na+和K+的迁移。研究结果可为进一步探明我国温带森林生态系统伴随水文过程的养分循环过程及促进可持续经营管理提供借鉴。

• 西藏东南部急尖长苞冷杉蒸腾耗水及其驱动因子分析

  李江荣,郭其强,郑维列

  目的 探讨不同径级急尖长苞冷杉个体蒸腾耗水规律,并分析其与主要气象因子的相关性,为明确西藏亚高山区林木生长规律提供重要参考。方法 应用树干液流测定系统在西藏色季拉山天然急尖长苞冷杉林内对8株不同径级急尖长苞冷杉个体进行蒸腾耗水的连续测定,并同步监测5个气象因子。结果 急尖长苞冷杉树干液流速率日变化为单峰曲线,7月、8月和9月8株样木平均液流速率分别为137.09、142.71和184.43 g/h,日活动时间为10:00—22:00,其峰值出现在16:00左右。急尖长苞冷杉树干蒸腾耗水速率与大气温度和光合有效辐射呈极显著正相关关系,与饱和水汽压差显著正相关,与大气湿度极显著负相关,与风速无关;蒸腾耗水与各因子相关系数绝对值排序为大气湿度>大气温度>光合有效辐射>饱和水汽压差。急尖长苞冷杉边材面积和日蒸腾耗水量均与胸径呈极显著的二次曲线关系,决定系数分别为0.999和0.937。结论 急尖长苞冷杉蒸腾耗水日变化呈“N”形变化,受大气温湿度和光合有效辐射等环境因子影响显著;随胸径增加,单株日蒸腾耗水量迅速升高。

• 江苏宜兴龙池山自然保护区固定样地物种组成分析

  伊贤贵,董鹏,谢春平,彭智奇,杨国栋,董京京,钟育谦,翟飞飞,王贤荣

  目的 宜溧山地是江苏植物多样性及植被保护最好的地区之一,分析江苏宜兴龙池山固定样地的物种组成及群落垂直结构等基本特征,为该区域生物多样性保护、植被恢复策略制定以及生态服务功能的评估等提供参考。方法 按照CTFS(center for tropical forest science)的建设标准,在江苏省宜兴市龙池山自然保护区建立1 hm2(100 m×100 m)的森林监测固定样地。对样地内所有胸径(DBH)≥1 cm的木本植物进行了详细定位调查,并对其挂牌标记、定位和记录,并就群落物种组成、区系特征、重要值、群落垂直结构和径级特征进行了详细分析。结果 该固定样地内DBH≥1cm的木本植物共有4 944株,隶属于40科66属87种;其中樟科、壳斗科、金缕梅科、漆树科等占有较大优势。在属的水平上,温带区系成分占总属数的51.51%,热带区系成分占45.45%,区系具有过渡性。重要值≥1.00%的物种共有25个,占重要值总和的90%以上,其中山鸡椒、檵木、枹栎和野漆树的重要值较为突出,分别为12.65%、11.00%、7.89%和7.39%。根据群落高度可划分为4层,其中乔木Ⅱ层是当前群落的主体,乔木Ⅲ层较为拥挤。群落径级结构接近倒“J”形, 表明群落更新良好。结论 样地内木本植株数量较多,物种组成丰富,具有天然次生林特征;区系成分较为复杂,具有明显的过渡特征;植被正由常绿与落叶阔叶混交林向常绿阔叶林演替;减少人为干扰和生境破坏,是促进当前群落健康发展及物种多样性的关键。

• 基于层次分析法对柳树观赏性及适应性的综合评价

  郭佳惠,教忠意,何旭东,诸葛强,周洁

  目的 对柳树落叶后枝条颜色、观赏性状、适应性、育性等进行综合评价,为观赏柳树种质资源筛选和新品种选育提供参考依据。方法 选择20个枝条颜色丰富的柳树无性系作为试验材料,根据层次分析法(AHP),设置观赏性、适应性2个目标层,在此基础上设置11个因子层,对各指标进行量化打分,确定各评价指标的权重值和赋值,初步建立基于柳树枝条皮色、树形、育性等的观赏性状和保存率、萌芽性等适应性的评价层次结构模型,以筛选出观赏性状优良、适应性好的柳树新品种。结果 因子层中各指标对总目标的权重大小排序为:主干颜色(F3)>小枝颜色(F4)>株高(F1)>雌雄花的育性(F7)>抗病性(F9)>生长保存率(F8)>干型(F2)>萌芽早晚(F10)>分枝数(F6)>分枝角度(F5)>开花早晚(F11)。主干颜色(F3)、小枝颜色(F4)、株高(F1)对柳树的观赏性贡献较大,权重值分别为0.281 3、0.193 0、0.127 7,是综合评价柳树观赏性状的主要指标。参试无性系中,宫布氏柳77、78、85、80观赏价值高,可选为红黄色系彩枝柳树品种。结论 本研究对宫布氏柳、杞柳、黄花柳、钻石柳、花叶柳、欧洲红皮柳等优良柳树无性系进行综合评价,利用层次分析法构建结构模型,筛选的优良彩枝柳树对观赏柳树的品种选育及遗传改良可提供重要参考价值。

• 基于烟气扩散特征的林区隧道火灾人群疏散模型

  王羽尘,马健霄,刘宇航,白莹佳

  目的 为保障林区隧道运营安全,提高应急疏散效率,优化林区隧道的人群疏散策略和相关配套设施,提出一种基于烟气扩散特征的林区隧道人群疏散模型。方法 建立了以范围和频率为特征的烟气扩散模型,主要应用元胞自动机中的地板场模型为基本框架,引入消光系数来反映烟气扩散对距离感知的影响,使用烟气场强来描述人群的应急疏散行为。结果 相对于传统的疏散模型,改进的疏散模型适用于林区隧道的烟气环境仿真,引入消光系数后,行人的平均疏散步长增加了71 s,且消光系数值越大,疏散时间越长;当经过100 s的时间烟气扩散频率达到6元胞/s时,才能对疏散产生一定的影响。结论 所提出的疏散模型可应用于林区隧道内发光标志等安全设施的设置,对避免人员伤亡和保护林区及其相关附属设施具有重要意义。

• 基于极化定向角补偿的思茅松林地上生物量反演

  张国飞,岳彩荣,罗洪斌,谷雷,朱泊东

  目的 极化合成孔径雷达在森林遥感监测中得到了广泛的应用。由于法拉第旋转和地物结构特性,电磁波极化定向角发生偏移,导致散射特征在机理上存在模糊性。本研究主要分析极化定向角偏移对体散射分量和地上生物量反演的影响。方法 以ALOS PALSAR全极化星载合成孔径雷达(SAR)数据为数据源,基于L波段散射特征,考虑地面与树干之间的二面角散射贡献,研究提出了一种扩展极化水云模型;基于Yamaguchi四分量分解参数和扩展极化水云模型估测思茅松林地上生物量。结果 通过酉变换来补偿极化定向角偏移后,体散射分量高估得到修正,极化定向角补偿后的体散射与实测地上生物量的回归模型较未补偿前效果更好(决定系数R2从0.214提升到0.332)。采用Yamaguchi四分量和扩展极化水云模型的地上生物量估测值和实测值有较强的相关性(R2= 0.644)和较低的均方根误差(23.11 t/hm2)。结论 SAR数据在极化分解前应进行极化定向角补偿,以减少体散射高估和二面角散射低估的问题,提高地上生物量反演精度。半经验极化扩展水云模型具有很好的估测森林地上生物量的潜力。

• 基于地面激光点云数据的单木三维重建方法

  卢军,刘宪钊,孟维亮,李红军

  目的 使用地面三维点云数据,提出一种单株树木三维网格模型重建方法,为精准获取测树因子提供技术支撑。 方法 对获取的点云进行预处理,使用k-d树构建近邻关系图,用Dijkstra算法求算出子图的根。检测出有效路径后,使用探测半径计算关键路径。计算树枝骨架,然后对初始骨架进行Bezier曲线半径平滑,得到平滑的骨架,再将骨架连接,使用半径平滑和圆柱拟合减少点云密度小造成的拟合不足的情况,能够最大限度保留树枝的细节。结果 使用3株落叶松点云数据构建了树枝树干表面网格模型,重建了树木三维结构。将树干、树枝的三维网格模型与点云匹配后,效果较好;所构建的模型能够进行细小枝条的重建,而不是模拟细枝,通过观察重建结果,一级枝的重建效果非常好,大的二级枝也能得到很好的展示;整套算法计算快速,计算时间与枝条的复杂程度、连接关系有关。结论 基于关键路径探测的方法能够很好地构建树木的三维网格模型,可以用于单株树木测树因子的精确提取。

• 1976年以来丹顶鹤在我国的分布变迁及就地保护状况

  林远锋,鲁长虎,许鹏,崔鹏,张文文

  目的 了解近40年来丹顶鹤(Grus japonensis)在我国的主要分布情况及变化,探讨我国现阶段丹顶鹤的就地保护状况,分析丹顶鹤分布变迁的可能原因,为今后丹顶鹤的保护和研究提供理论基础。方法 基于1976年《中国鸟类分布名录》中记述我国丹顶鹤的分布情况,通过文献查询、部门咨询等方式,系统搜集丹顶鹤的历史分布资料,将分布信息按照时间顺序进行分类,分析丹顶鹤繁殖地、越冬地分布的时空变化特征,比较不同时间阶段丹顶鹤保护区的就地保护成效。结果 自1976年以来,我国丹顶鹤新的分布地在多个省区逐渐增加,截至2019年,有丹顶鹤分布记录的自然保护区达119个,分布在16个省区,丹顶鹤繁殖与越冬分布界限也发生了改变。其中,丹顶鹤繁殖分布区由以往广泛分布于我国东部区域转换为现在集中分布的繁殖地所在自然保护区,丹顶鹤越冬分布区由以往长江中下游的多地分布转换为现在的三地分布,即盐城湿地珍禽国家级自然保护区、黄河三角洲国家级自然保护区、辽河口国家级自然保护区。目前,全国已建立57个丹顶鹤保护区,国家级、省级、县市级自然保护区的数量分别为30、18、9个,各占总数的52.6%、31.6%、15.8%。结论 近40年来,我国丹顶鹤种群的新分布时有报道,其分布现状已经发生了较大变化。由此推测,人为因素的干扰与自然气候的变化是导致丹顶鹤分布变迁的主要原因,自然保护区的管理、其他突发事件也共同影响着丹顶鹤的分布。

• 基于空间句法优化的南浔近代私家园林空间特征研究

  张清海,张山峰,赵晨晔

  目的 通过对南浔近代私家园林空间特征的研究,挖掘其空间布局背后造园逻辑和营造手法,以利于造园艺术的传承和创新。方法 运用空间句法量化分析的手段,优化分析方法,对南浔近代私家园林展开空间特征方面的研究。结果 小莲庄、嘉业堂藏书楼和颖园具有以下空间特征:在平面布局上均采用了水面为中心的布局形式;在空间渗透性方面,小莲庄的空间渗透性最强,嘉业堂藏书楼居中,颖园最弱;在空间序列营造方面,3园均具有由“起景、发展、高潮、结尾”组成的完整空间序列;在可达性方面,颖园可达性最佳,嘉业堂藏书楼居中,小莲庄居后。结论 南浔近代私家园林在空间营造上,极大程度传承了中国传统园林的开合对比、步移景异、抑扬顿挫等造园风格特征,又恰到好处地吸纳了西方园林开放式、中轴对称式等特征,两者浑然一体。造园的3点启示:① 将空间限定要素巧妙合理地组合排列,再结合回环曲折的小径,可达到步移景异的空间效果;② 适当增加可行层中面积较大的转折过渡空间,可以增强通行空间之间的渗透关系;而连接各节点之间的园路空间尽可能曲折狭长,以达到增强景深、以小见大的空间效果;③ 通过空间句法验证设计作品中空间序列的丰富程度,可以起到指导设计的作用。

• 合肥环城公园开放空间与游憩行为关系研究

  吴文清,许克福

  目的 探究各类开放空间与游憩行为之间的关系,提出该类型城市公园开放空间的景观提升与规划建议。方法 以合肥老城区的环城公园开放空间为研究对象,采用游憩行为观察法(SOPARC)、大数据分析、核密度估算法(KDE)、主成分分析等研究方法,从定性和定量相结合的角度把握该类城市公园开放空间与游憩行为之间的关系。结果 ①城市公园开放空间中游憩行为的需求主要来自附近居民、儿童及老人;②不同类型的开放空间与游憩行为之间的关系差异较大:绿化空间中游憩行为数量和丰富度最高;铺地空间和广场空间游憩行为发生频率较高,但类型较少;滨水空间游憩行为频率和丰富度均较低;③空间开敞度、空间绿化与铺装程度、空间可达性、空间亲水性是空间品质的主要影响因子;④大部分空间中观赏性游憩行为每百平方米密度低于3.0件,且主要集中在滨水空间;休闲性游憩行为每百平方米密度最高达10.34件;娱乐性游憩行为密度整体较低且波动趋势平缓;体育性游憩行为密度波动较大。结论 城市公园开放空间内游憩行为的类型和特征差异较大,且各类游憩行为对空间品质的偏好度不同。

• 基于生态保护加权的普达措国家公园功能分区研究

  王子芝,李玥,华世明,周俊宏,刘文斗,廖声熙

  目的 国家公园是中国最重要的自然保护地类型之一,合理的功能区划有利于更好地保护和利用自然资源,实现其多目标科学管理,对保护生物多样性和促进生态文明有着重要意义。方法 以香格里拉普达措国家公园自然生态系统的重要保护级别为主权重值,权衡农业、社区、交通、人口等因子对重要生态系统保护目标的影响,利用权重空间叠置法进行空间分析,划分国家公园功能分区,并评价其合理性。结果 ①采用基于重要生态系统保护目标权重的空间叠置法对国家公园进行功能分区,在确定生态保护目标重要性的同时权衡了公园相关利益主体的影响和需求,达到了保护和发展兼顾的目的;②根据分区结果,普达措国家公园划分为2个主要的功能分区,其中,核心保护区占总面积的53.35%,一般控制区占46.65%;核心区内重要生态系统占比高,分布集中,得到了有效保护,分区结果较为合理;③普达措的功能分区结果既能保护亚高山重要的暗针叶林生态系统,也增强了功能分区的科学性和可操作性。结论 研究结果可为国家公园建设规划和保护利用提供理论依据,为自然保护地功能分区方法提供参考与借鉴。

• 碳限额与交易下木质林产品供应链内部融资机制

  宋烨,彭红军,孙铭君

  目的 探究在碳限额与交易的背景下,营林企业能否利用木质林产品供应链内部融资缓解其融资压力、碳排放限额和折扣系数等不同因素对供应链各成员决策变量和供应链整体利润的影响。方法 通过构建Stackelberg博弈模型,研究预付款内部融资机制下供应链主体的最优策略,并在综合考虑相关研究文献及木质林产品供应链的实际情况后选取合适的数值参数,利用算例分析比较内外部融资模式下木质林产品供应链的利润情况。结果 当木材和碳汇价格折扣率在适当范围内时,内部融资机制下营林企业和制造企业的利润水平均高于外部融资机制。内部融资机制下,营林主体的碳汇林规模随着木材和碳汇价格折扣率、碳排放限额的增加而缩减,随着政府对碳汇林经营补贴的增加而扩大;制造企业的单位碳减排量随着木材和碳汇价格折扣率的增加而增加,随着碳排放限额、政府对碳汇林经营补贴的增加而降低。结论 营林主体向制造企业进行供应链内部融资不仅解决了自身的融资问题,提高了制造企业的减排水平,还改善了供应链整体的环境和经济表现。政府可发挥市场引导者的职能,推动缺乏资金的上游营林主体与肩负减排任务的下游制造企业之间的合作,推行预付款内部融资机制,从而降低整个供应链的融资成本和减排成本,达到供应链的帕累托(Pareto)最优。

• 樱花新品种‘名贵红’

  李蒙,董京京,丁明贵,王贤荣,伊贤贵

  目的 日本晚樱(Cerasus serrulata var. lannesiana),花色多样,花期较晚,具有较大开发前景。日本晚樱优良新品种的培育,对丰富和开发国产樱花品种具有重要的意义。方法 以‘阳光’C. campanulata ‘Yokou’与‘松前红绯衣’C. serrulata var. lannesiana ‘Matsumae-benihigoromei’杂交产生的种子实生苗为基础,观察与研究其花部器官的形态变化。结果 ‘名贵红’为自主选育出的具有新特征的樱花新品种,该品种具有花径中等、花粉色、有香味、半重瓣等特征。通过连续7年的品种比较试验,显示其花部特征稳定一致。结论 ‘名贵红’是优良的红色系晚花樱花品种之一,具有较高园林观赏价值。