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2025年第6期

• 森林全周期经营:基于不同演替理论和经营目标的计划模式及应用价值

  陆元昌,雷相东,谢阳生,刘宪钊,周超凡,芮飞燕,马进

  随着我国社会迈入生态文明发展新阶段,林业事业被赋予了更高层次的使命与要求,森林全周期经营成为林业工作者践行生态文明思想的基本要求。全周期经营需要以森林发育演替理论为依据,以人类对生态系统的功能需求为导向,规划从森林形成到成熟的全过程经营和管理,其目标与模式设计直接影响到林业的生态、经济和社会效益。本研究基于文献分析、理论模式比较和多学科视角整合,系统梳理不同自然条件和经营目标下全周期设计模式的理论基础、影响机制、划分指标、实现路径和应用价值,提出基于森林生态系统发育演替规律的5种全周期经营模式,并重点阐述各模式的理论依据、基本概念、阶段划分方法和应用条件。研究明确了在经营目标的引导下,将对象、方法、指标与处理等系统过程要素有机集成为“完整森林经营工艺过程” 的关键技术特征及其对现代林业发展的价值。在此基础上,提出适应气候变化与自然保护政策约束的多功能森林生态系统经营的全周期设计架构和优化策略,为推进人与自然和谐共生的林业实践和协同发展提供理论支撑与技术路径。

• 基于坡度分级的旺业甸林场森林蓄积量反演

  高佳乐,蒋馥根,龙依,陈帅,孙华

  【目的】通过构建多源遥感数据集并考虑不同坡度分级的地形校正对于估测的影响,以提升森林蓄积量反演精度,为地形复杂区域的森林蓄积量遥感估算提供参考。【方法】基于Sentinel-2和GF-6遥感影像,结合旺业甸林场野外实测数据,构建多个传统非参数模型和集成学习模型对内蒙古赤峰旺业甸林场森林蓄积量进行反演。为降低地形波动对反演的影响,分别利用Teillet、VECA和SCS+C方法通过坡度分级对影像进行地形校正以提高森林蓄积量反演精度。利用Boruta法和SRF法对不同数据源特征变量进行筛选。【结果】集成学习算法的估测效果整体优于传统非参数模型,其中随机森林模型在所有模型中表现最佳。与单一数据源构建的随机森林模型相比,联合Sentinel-2和GF-6数据源后森林蓄积量反演效果有所提升,基于Boruta法的联合数据源较单一Sentinet和GF-6数据源模型均方根误差(RMSE)分别降低了7.41%和9.61%。经过基于坡度分级的地形校正后,模型RMSE降低了18.48%,森林蓄积量空间分布与旺业甸林场实际情况一致性较高。【结论】以Sentinel-2和GF-6为数据源,构建的集成学习算法可更有效地对森林蓄积量进行估测,基于坡度分级的地形校正有效提高了森林蓄积量估测精度。

• 基于易测林木因子的林下太阳散射辐射模拟

  杜昕,董雪,谷会岩,李玉博,陈祥伟

  【目的】利用易测林木因子模拟林下辐射方法体系中林下散射辐射测度指数尺度化加权散射荫蔽度与加权进界邻体散射荫蔽度的模拟准确性,以及这两种指数相对于开敞度的性能优劣,寻求基于简单、易测林木因子合理、准确估算林下任意点位辐射模型的方法。【方法】基于阔叶红松林(Pinus koraiensis)林分调查信息建立林分体素模型,模拟均质环境背景下林分内部样地与非均质环境背景下包含林缘样地的林下散射透射率,将其作为林下散射辐射测度指数模拟准确性的评价基准。分别以爬山算法对尺度化加权散射荫蔽度中的局域尺度圆半径、背景尺度圆半径及加权进界邻体散射荫蔽度中的局域临界值、背景临界值进行参数寻优。进一步评价3种散射辐射测度指数的性能优劣。【结果】均质环境背景下,尺度化加权散射荫蔽度在局域尺度圆半径为5.401 m、加权进界邻体散射荫蔽度在局域临界值为2.800时拟合林下散射透射率最优,此时开敞度、尺度化加权散射荫蔽度、加权进界邻体散射荫蔽度与林下散射透射率间的Pearson、Spearman相关系数分别为0.397与0.425、-0.716与-0.692、-0.730与-0.694,线性回归决定系数分别为0.158、0.514及0.533;相较于开敞度,2种林下散射辐射测度指数对林下散射透射率的方差解释率分别提升了237.3%与225.3%。非均质环境背景下,保持局域尺度圆半径及局域临界值与均质环境背景相同时,尺度化加权散射荫蔽度的背景尺度圆半径为15.521 m及加权进界邻体散射荫蔽度的背景临界值为0.875时拟合林下散射透射率最优,此时,尺度化加权散射荫蔽度、加权进界邻体散射荫蔽度与林下散射透射率间的Pearson、Spearman相关系数分别为-0.930与-0.719、-0.927与-0.820,线性回归决定系数分别为0.866与0.860。【结论】两种林下散射辐射成分测度指数在合理的参数选择下能较好地模拟林下散射辐射,并解释较小尺度内林木结构特征差异与较大尺度环境背景差异对林下散射辐射的影响,二者对林下散射辐射的模拟精度优于开敞度方法。在以林木因子模拟林下散射辐射时,需将大尺度环境背景的差异性纳入考量;同时,研究样点周围邻体林木分布的均匀性是模拟林下散射辐射时的重要影响因素。

• 基于遥感数据量化黄河三角洲刺槐林的边缘效应

  刘思思,王红,车纯广,王鑫

  【目的】边缘效应是指在不同生态系统交界处,由于生态因子的差异及相互作用,引发系统内某些组分显著变化的现象。这一效应广泛存在于森林、湿地、草原等生态系统中。研究森林边缘效应对生态保护、营林管理、气候变化应对和碳储量计算具有重要意义。【方法】以黄河三角洲刺槐人工林为研究对象,利用UAV-LiDAR和Sentinel-2遥感数据,分别提取7个结构指标和3个生理指标,量化分析人工林三维结构和生态功能的边缘效应,并探讨不同边缘类型的边缘效应特点。【结果】①边缘效应对刺槐人工林分结构产生了负面影响。边缘区域的林分树高降低1~5 m、覆盖度减少7%~53%、叶面积指数(LAI)下降10%~77%,林分密度下降6%~52%,同时其冠幅面积和体积也减小。②边缘效应对森林生态功能也产生了负面影响,如削弱了植被的光合作用,其吸收的光合有效辐射(FAPAR)降低8%~50%,叶绿素含量下降9%~72%,冠层含水量也下降8%~50%。③不同边缘类型的影响范围不一样,河流边缘的影响范围可达150 m,而道路边缘影响强度较小,范围约为30 m。【结论】边缘效应对黄河三角洲滨海防护林的植被结构和生态系统功能产生了多维度影响。本研究有助于滨海防护林管理和生态保护,帮助应对气候变化与区域环境退化。

• 杨桦天然次生林各阶段林分结构差异性分析及经营迫切性评价

  杨陈,孙鹤嘉,郭忠诚,刘强

  【目的】森林结构决定其功能,天然次生林是由原始林受干扰后形成的1种退化森林生态系统。本研究探究杨桦天然次生林的结构特征,并阐明其驱动因素,为促进天然次生林质量提升和生态功能恢复提供依据。【方法】对比分析不同发育阶段杨桦天然次生林林分空间结构参数和综合评价指数(FSS)的差异性,基于经营迫切性评价体系评估围场县境内杨桦天然次生林各发育阶段的经营迫切性等级。【结果】①随着杨桦天然次生林的发育,FSS逐步提高,经过抚育的林分FSS平均提高0.13。②未抚育杨桦天然次生林发育前期的林分经营迫切性评价指数均在0.60以上,林分远离健康稳定森林的特征,必须经营;发育中期,林分经营迫切性评价指数为0.40,十分需要经营;发育后期,林分经营迫切性评价指数为0.30,可适度经营。③经过抚育后的杨桦天然次生林,在各发育阶段的林分经营迫切性评价指数均低于抚育前,且基于8指标体系的经营迫切性指数普遍低于11指标体系的计算结果。【结论】随着杨桦天然次生林林分发育阶段的推进,林分结构逐渐优化、经营迫切性显著降低。研究结果可为集成围场地区杨桦天然次生林经营技术体系奠定基础。

• 红松人工林多目标经营模型

  李爽,蒋博,金星姬,PUKKALATimo

  【目的】以下层伐为约束条件,通过优化不同立地指数下红松(Pinus koraiensis)人工林的经营措施和构建经营模型,指导红松人工林的多目标经营并制订黑龙江省红松人工林多目标经营方案,提高我国人工林多目标经营水平。【方法】利用多属性效用函数构建以林分木材产量(WP)、大径材产量(LLP)和球果产量(CY)同时最大为经营目标的多目标方程WP、LLP、CY,3个经营目标的权重分别为:0.25、0.25、0.50。组合林分生长模拟器和差分进化算法,优化求解黑龙江省41块红松人工幼龄林样地的最佳采伐措施。以林分变量作为预测变量,构建采伐时林分密度、不同径阶的采伐强度(由logistic函数参数描述,该参数指示间伐强度为50%时的林分平均胸径)、主伐时林分平均胸径3个模型。【结果】最佳间伐时林分密度与平均胸径呈明显负相关,与立地指数呈正相关;logistic函数参数与平均胸径和立地指数呈正相关;主伐时林分平均胸径与立地指数呈正相关,与林分密度呈负相关。采伐时林分密度、采伐强度、主伐时林分平均胸径3个模型的校正后决定系数 ( R a 2)分别为0.930、0.798和0.965,平均偏差(ME)分别为2.000 株/hm2、-0.015和0.128 cm,平均绝对误差(MAE)分别为91.000 株/hm2、1.238和0.165 cm。【结论】采伐时林分密度与地位指数呈正相关,与平均胸径呈负相关;间伐时林分平均胸径随地位指数的增加而增加;主伐时立地较差的林分比立地较好的林分平均胸径更小。

• 3种松材线虫病预防注干剂在马尾松树体内残留动态及防病效果

  孙国宏,张婉君,叶建仁,程浩,胡贤秀

  【目的】探究不同注干剂的残存期和持效期,系统评估5%(质量分数,下同)甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油及1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂在松树体内的输导分布、残留动态,为松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)病的科学防控提供技术支撑。【方法】以马尾松(Pinus massoniana)为对象,通过在松树不同部位分层取样,结合液相色谱-质谱法(LC-MS),定量分析药剂在树体内的输导分布与残留动态;在注干后对松树进行松材线虫接种,并设计二次接种以模拟线虫持续侵染,观察并统计松树的发病情况,评估药剂的持续防病效果。【结果】3种注干药剂注干后,都可以输导至马尾松的各个部位,其中主干最多,枝梢略少。在树体内残留总体上可以维持3 a左右,但还是以注药第1年残留最高,第2年次之,第3年进一步衰减。相比之下,5%甲维盐的输导效率和残留量最高,胸径为12 cm的马尾松注药3 a后离注干点1 m处残留含量(质量分数,下同)仍达24.609 mg/kg,3 a后2次接种防治效果仍然可达37.50%;5%阿维菌素因亲脂性强、降解快,3 a后顶枝残留量未检出,2次接种防治效果仅为12.50%;1%甲维盐-9%吡虫啉抑制线虫能力不足,发病最早。同种药剂高剂量(60 mL)注药可以有效提升残留量,胸径为15 cm的马尾松注射60 mL 5%甲维盐1 a后离注干点1 m处的残留含量(质量分数,下同)达33.900 mg/kg,远高于注射30 mL 5%甲维盐的2.405 mg/kg。在注射方式上,微孔注射与自流式在注射1和2 a时并不存在明显差异,均对残留分布影响较小。【结论】3种注干药剂在注干后,可以输导至树体的各个部位。相比之下,5%甲维盐输导效率和残留量更高,是长效防控松材线虫病的优选药剂。3种药剂在注干后均可以较长时间预防松材线虫病,注干1或2 a后的残留量高且防治效果良好,注干3 a后防治效果明显下降。

• 防治松材线虫高效复配制剂的药效分析

  张娇,叶建仁,陈婷婷,程浩

  【目的】研究一种自制新型复配杀线虫剂3%(质量分数,下同)氟吡菌酰胺-5%甲维盐微乳剂,探究其对松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)的毒力活性及其在防治松材线虫病方面的潜力,为研发出更加高效且具备快速输导能力的药剂提供参考。【方法】采用浸虫法测定这种新型复配微乳剂(3%氟吡菌酰胺-5%甲维盐微乳剂)以及另外两种市售常用药剂(5%甲维盐微乳剂和5%阿维菌素乳油)的杀线效果;以这3种药剂的两种亚致死浓度(LC10和LC30)处理松材线虫来检测其对线虫繁殖能力的抑制效果;在林间将这3种药剂进行树干注射,观察药剂的可吸收性,以及被树体成功吸收药剂对马尾松造成的敏感性状况;在注药90 d后采集注干松树的枝干样本,检测分析药剂在树体内的输导分布动态;并在注药后100 d对处理马尾松进行人工接种松材线虫,观察统计各药剂对松材线虫病的防治效果。【结果】3%氟吡菌酰胺-5%甲维盐自配微乳剂、5%甲维盐微乳剂、5%阿维菌素乳油处理松材线虫24 h后,测定的致死中浓度(LC50)数值分别为2.644 0、27.678 4、42.891 1 mg/L。3 种供试药剂中,3%氟吡菌酰胺-5%甲维盐微乳剂的杀线能力最强,并且经过低浓度药剂处理过的松材线虫的种群繁殖数量均显著低于对照组。3种药剂注干7 d后,自制复配药剂和5%阿维菌素乳油能够被树体完全吸收,5%甲维盐微乳剂难以被吸收。各药剂注射180 d后,自制复配药剂对树体造成的敏感性情况轻微,注药点的木质部产生轻微的变色情况,5%阿维菌素乳油对树体造成的敏感性严重,注药点的木质部产生了严重的变色情况。在注药90 d后,在树体顶部能够检测到所有药剂的残留。在注干点以下0.5 m位置,复配3%氟吡菌酰胺-5%甲维盐微乳剂中氟吡菌酰胺残留含量(质量分数,下同)达到最高,为0.13 mg/kg,甲维盐残留含量0.07 mg/kg,5%阿维菌素残留含量0.1 mg/kg。2种药剂残留含量均在注干点以上0.5 m位置达到最高,此部位复配药剂中的氟吡菌酰胺的残留含量为55.65 mg/kg,残留含量显著高于其余药物。并且从整体看,复配药剂中的氟吡菌酰胺在树体内的残留含量高于甲维盐的残留含量以及5%阿维菌素乳油。于当年7月中旬接种松材线虫,在接种270 d后注射过药剂的马尾松均保持健康,而未经药剂处理的马尾松在接种后100 d出现感染迹象,表明所有药剂都能有效预防松材线虫病的发生。【结论】毒力效果分析表明,新型自制复配药剂对松材线虫具有较强的毒力作用,在林间对马尾松进行注射后,其可吸收性良好,马尾松对其敏感性轻微,并且在松树体内有良好的输导效果。同时,能够预防松材线虫的感染,具备良好的防效,可继续开展配方的优化以及林间的大面积应用。

• 马尾松感染松材线虫后的早期诊断指标筛选

  郑哲,李越,陈凤毛,李敏,王梦瑶,王立超

  【目的】利用受不同线虫侵染的马尾松(Pinus massoniana)茎干部位代谢组,筛选出适合用于松材线虫病(pine wilt disease,PWD)早期诊断的代谢物指标,以有效提高对松材线虫病的防控。【方法】选择3种具有不同致病力的线虫:强毒力松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)虫株FCBX,强毒力拟松材线虫(Bursaphelenchus mucronatus)虫株BM7,无毒力拟松材线虫(Bursaphelenchus mucronatus)虫株FCBM,均于南京林业大学森林病理实验室分离和培养。将其接种至生长状态相似的4年生马尾松,以验证其对马尾松的毒力,空白对照(CK)接种无菌水。利用超高效液相色谱和串联质谱(ultra-high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS)测定接种3 d后马尾松茎干部位的代谢组分,利用主成分分析对代谢组进行质控,通过代谢物表达量差异P值和投影重要性(variable importance projection, VIP)值相结合的方法筛选出在松材线虫接种后特异性表达的代谢产物,并利用高效液相色谱仪(ultra-performance liquid chromatography, UPLC)对筛选出的特异性代谢物进行靶向检测和验证。【结果】马尾松茎干部位检测代谢产物的结果可靠,3种线虫对马尾松的毒力有明显差异。 7-脱氢胆固醇(7-dehydrocholesterol)是在接种不同线虫的马尾松代谢比较组中共同的代谢物,利用高效液相色谱法测定其在马尾松接种不同线虫3、7、21 d后的含量,该物质只在接种强毒力松材线虫株FCBX处理组中可以检测到,含量(质量分数)分别为4.09、66.77、28.8 μg/g,在无菌水对照处理组(CK)以及接种强毒力和无毒力两种拟松材线虫株BM7、FCBM处理组中无法检测到7-脱氢胆固醇的存在。【结论】在马尾松代谢组中筛选出的7-脱氢胆固醇,是马尾松被松材线虫早期侵染后的一种特异性代谢物,该特异性可以将松材线虫侵染与其他不同种线虫侵染的马尾松区分开,因此检测7-脱氢胆固醇含量可以用于松材线虫病的早期诊断。

• 松材线虫媒介云杉花墨天牛两种捕捉方法野外试验

  朱哲伟,孙凡,曹传旺,刘艳涛,霍启发,徐业钦

  【目的】云杉花墨天牛(Monochamus saltuarius)是东北地区松材线虫 (Bursaphelenchus xylophilus) 病传播的媒介昆虫,考察不同捕捉方法对其成虫的野外捕捉效果,为控制松材线虫的传播提供参考。【方法】在黑龙江省尚志市东北林业大学帽儿山试验林场,同时用信息素诱捕和树干式捕捉器进行云杉花墨天牛野外捕捉试验,比较2种方法捕捉云杉花墨天牛的种类、健全率及天牛的雌雄比例,并依据云杉花墨天牛雌虫卵巢发育状态判断成虫是否进行了营养补充;信息素诱捕采用针对松墨天牛开发的诱芯中捷四方、F8及针对云杉花墨天牛开发的诱芯ZL-1,比较3种诱芯对云杉花墨天牛的野外诱捕效果。【结果】2种方法捕捉天牛种类略有差异,其中云杉花墨天牛都是数量最多的种类,并且雌雄比例基本相同,但树干式捕捉器诱捕天牛的健全率高于信息素诱捕;信息素诱捕的云杉花墨天牛雌虫卵巢发育均达到4级,表明雌虫已经进行了取食补充营养,树干式捕捉器7月之前捕获的雌虫卵巢发育均为1级,表明这个时期捕捉的雌虫刚出孔且未取食补充营养;F8诱芯野外诱捕云杉花墨天牛的活性略低于中捷四方和ZL-1 诱芯,但3种诱芯对雌雄两性的引诱活性没有差异。【结论】云杉花墨天牛是试验所在地区墨天牛的优势物种,作为松材线虫的传播媒介,需要密切关注其种群动态。信息素诱捕持效期长,适合进行云杉花墨天牛种群监控,但信息素诱集的个体已经取食补充营养,因此不能有效地控制松材线虫的传播;树干式捕捉器可以捕捉树干上刚出孔的云杉花墨天牛成虫,即可以在成虫取食补充营养和传播松材线虫之前将其捕获,适合未来开发成为控制松材线虫传播的手段;另外,树干式捕捉器捕捉天牛的健全率高,也适用于科研用活虫的采集。

• 注干施用3种药剂防治松材线虫病研究

  向帆,刘玉琢,叶建仁,张婉君

  【目的】确定不同药剂注干后在松树体内的输导残留情况及防病效果,筛选出持效性强、防治效果好的树干注射剂,为树干注射预防松材线虫病提供基础数据。【方法】采用浸虫法测定5%(体积分数,下同)甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂等3种药剂对松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)的室内毒杀效果;将3种药剂以亚致死浓度LC20喷洒至灰葡萄孢(Botrytis cinerea)上,以无菌水为对照,接种松材线虫来检测其对线虫取食繁殖的影响;在林间用3种药剂进行树干注射,分析注干1 a和660 d后药剂在马尾松体内输导残留情况。于注干后次年6月对注干马尾松进行二次人工接种松材线虫,观察统计注干1 a后对松材线虫病的防病效果。【结果】5%甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂3种药剂处理线虫24 h后的致死中浓度(LC50)分别为10.879 8、57.008 7、93.693 9 mg/L。在喷洒了亚致死浓度LC20药剂的灰葡萄孢上接种线虫,3种药剂均能显著抑制线虫的取食速率,还能显著降低线虫的种群数量(分别为333、466和500条/皿,对照为47 766条/皿),其差异显著。在3种药剂注干1 a后,均由注药点位置往上输导,除5%阿维菌素乳油外,其他两种均能在顶梢检测到药剂的存在,其中5%甲维盐可溶性液剂残留含量(质量分数)为0.006 3 mg/kg;复配药剂中吡虫啉残留含量(质量分数)最高,为0.213 0 mg/kg;甲维盐残留含量(质量分数)为0.082 3 mg/kg。甲维盐与复配药剂中的吡虫啉分别在注干点以上2.0 m与0.5 m处存在药量的蓄积,含量远远高出其他部位,其残留含量(质量分数)分别为12.863 6、128.395 2 mg/kg。注干660 d后,树体内各药剂残留含量较上年有所减少,但各药剂均在顶梢能检测到残留,其中复配药剂总残留含量(质量分数)最高为0.125 1 mg/kg,甲维盐残留含量(质量分数)为0.074 1 mg/kg,阿维菌素残留含量(质量分数)为0.012 4 mg/kg。与注干1 a时的结果相比,随着高度的增加,甲维盐可溶性液剂与复配药剂不再出现某个部位药残量最高的情况,而是残留含量逐渐减少。对注干450 d后的松树人工接种松材线虫,枝条接种75 d后调查,在5%甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂注干的松树上,防病效果均为100%。继续观察发现,5%阿维菌素乳油的预防效果明显更好。【结论】5%甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂等3种药剂对松材线虫不仅具有较强的毒杀能力,而且注干后在松树体内具有良好的输导性和持久性。同时,在预防松材线虫感染方面,都在注干第2年仍然具有较好的预防性效果。在本试验的3种药剂中,又以5%阿维菌素乳油有更好的林间防效,可在林区内进行大面积推广和应用。

• 小果白刺bHLH基因家族鉴定与表达分析

  张建军,吴京乡,方昊,朱礼明,成铁龙

  【目的】基本螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子在植物的生长、代谢和对生物/非生物胁迫的响应等过程中发挥着重要作用。进行小果白刺(Nitraria sibirica)bHLH全基因组鉴定与生物信息学分析,可为后续bHLH基因克隆和进一步生物学功能研究提供参考。【方法】用生物信息学和分子生物学方法,在全基因组水平对小果白刺bHLH基因家族进行系统进化分析并利用转录组数据及定量qRT-PCR分析小果白刺bHLH基因家族对盐胁迫的响应。【结果】基于小果白刺基因组数据共鉴定出88个bHLH转录因子,不均匀地分布在12条染色体上,并有2对串联重复基因,根据系统进化树可将其划分为16亚群;顺式作用元件分析显示,88个bHLH转录因子含有多种与环境和胁迫相关的顺式作用元件;基因表达模式分析表明,小果白刺bHLHs在盐胁迫过程中响应程度不一,qRT-PCR结果显示6个bHLH基因在不同组织中表达特异性显著;盐胁迫下,bHLH1、bHLH24、bHLH70、bHLH73在叶中表达显著上调,而bHLH2、bHLH30在叶中的表达下调;在根中这6个基因表现出相同的表达模式,均显著上调;在茎中除了bHLH2有下调表达外,其他5个基因均为上调表达。【结论】鉴定出88个小果白刺bHLH转录因子,其基因结构和结构域较保守,染色体上有2对串联重复基因;盐胁迫处理后,小果白刺bHLH基因家族成员发生响应,在根、茎和叶中均有表达,可能与该家族成员具有抗盐功能有关。该研究为进一步阐明小果白刺bHLH转录因子家族基因的功能奠定基础。

• 浙江主要白豆杉天然居群遗传多样性和遗传结构差异分析

  曹森,高凯,刘玲娟,方万力,何雪凯,周志春

  【目的】研究白豆杉(Pseudotaxus chienii)天然居群遗传多样性与群体遗传结构,为开展针对国家重点保护植物白豆杉的遗传保育和种群恢复研究提供参考。【方法】选择浙江省凤阳山自然保护区和衢州市天脊龙门山系的6个白豆杉天然居群共133样株为研究材料,通过SSR分子标记技术开展遗传多样性与群体遗传结构差异分析。【结果】6个居群白豆杉的树高和胸径性状均存在显著差异,其中FYS2居群的白豆杉长势最优。用14对多态性良好的SSR位点对133白豆杉样株进行基因分型,共检测到102个等位位点,各位点的有效等位基因数(Ne)、Shannon's多样性指数(I)和多态信息含量(PIC)平均值分别为4.69、1.61和0.86,各居群的观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、近交系数(Fis)和固定系数(F)平均值分别为0.34、0.73、0.54和0.58,表明白豆杉居群遗传多样性水平较高,但居群内存在中等程度的杂合子缺失,近交现象明显。遗传结构差异分析结果将白豆杉样本分为2个亚群,主坐标系分析和UPGMA聚类分析同样支持这一划分结果。【结论】浙江白豆杉天然居群遗传多样性水平较高,居群间遗传多样性差异显著,分布相近的白豆杉天然居群聚类为同一个亚群,地理变异是白豆杉居群遗传结构差异的主要影响因素。

• 红树莓果实发育过程中抗氧化物质含量变化及相关基因表达特性分析

  张姗姗,吴雅琼,黄鑫,吴文龙,闾连飞,李维林

  【目的】红树莓(Rubus idaeus)富含多种营养成分,其中,总酚、类黄酮和维生素C(VC)等天然抗氧化活性物质备受关注。为更有效开发利用该资源,本研究拟对红树莓不同发育阶段的外观品质、抗氧化物含量变化及抗氧化酶相关基因表达规律进行系统研究。【方法】以优良红树莓栽培品种‘秋福'(‘Autumn Bliss')为试材,运用蒽酮比色法、氢氧化钠滴定法、羟胺法和qRT-PCR等方法对其不同发育阶段果实的外观、品质、抗氧化指标和抗氧化酶活性进行测定,对其抗氧化酶基因的表达特性进行分析,并对各指标进行相关性和主成分分析。【结果】红树莓果实的质量和横纵径随着果实的成熟而逐渐增加,果实亮度则逐渐降低,饱和度的变化趋势为先增加后减少。随着红树莓果实的逐渐成熟,糖酸比呈现逐渐升高的趋势,在35 DAF(开花后天数)时达到最高,为5.91。总酚、类黄酮和维生素C(VC)含量在红树莓果实发育过程中整体呈下降趋势,青果时期含量最高,与总抗氧化能力呈正相关;花色苷含量呈上升趋势,成熟期达到最高,质量分数为802.42 μg/g。此外,果实的抗氧化酶中POD活性(62.58 U/g)和GSH质量分数(1.01 mg/g)均在青果时最高,与总抗氧化能力呈极显著正相关;而SOD活性、MDA含量和 O 2 -产生速率则在成熟时最高,与总抗氧化能力呈负相关。SOD活性相关基因RuSOD1和RuSOD2在果实发育中的表达量整体呈上升趋势,RuSODCP.2表达量前期也呈上升趋势,成熟阶段略有下降,RuFSD的表达量整体变化幅度不大,与SOD活性均呈正相关;POD活性的相关基因RuPOD表达量逐渐下降,RuPER5在7~14 DAF时期表达量下降,14~35DAF时期上升,RuPER25则是7~21 DAF时期表达量上升,21~35 DAF时期下降,而RuPROX6表达量逐渐上升,RuPER17表达量变化并不显著,POD活性与RuPOD、RuPER5、RuPER17和RuPER25表达量均呈正相关,而与RuPROX6呈负相关。【结论】红树莓青果时期抗氧化能力最强,其中总酚、类黄酮、POD和GSH是主要的抗氧化物成分,研究结果将为后续深入探讨红树莓果实抗氧化物质的变化规律及作用机制奠定基础。

• 火炬松半同胞家系针叶儿茶素类含量遗传评估

  孙继梦,贾宗源,罗洁贤,宁华珙,吕欣欣,黄少伟,刘天颐

  【目的】对火炬松(Pinus taeda)儿茶素类含量在家系间和家系内的遗传变异进行评估,根据遗传变异特性确定优良家系和优良单株,为高儿茶素类火炬松人工林的培育与良种选育提供材料与理论参考。【方法】以54个家系864单株的火炬松针叶为材料,用近红外预测模型测定样品的儿茶素与表儿茶素含量,用ASReml V4软件对针叶儿茶素类含量进行遗传评估。根据育种值排名选择入选家系和单株,预测遗传增益。【结果】火炬松儿茶素和表儿茶素含量在家系间和家系与区组互作效应均达到极显著水平,具有较大的选择潜力。其中儿茶素与表儿茶素的家系平均遗传力为0.376±0.131和0.292±0.147,单株遗传力为0.172±0.091和0.124±0.084,家系内遗传力为0.146±0.080和0.104±0.073。本研究采用3种方法筛选优良单株:①通过育种值排名直接筛选出的单株儿茶素育种值为2.034 2~2.886 4,表儿茶素育种值为2.409 4~3.268 0;②在育种值排名的基础上控制家系入选率筛选出的优良单株,儿茶素育种值为1.793 1~2.886 4,表儿茶素育种值为2.262 8~3.268 0;③通过配合选择筛选,儿茶素遗传增益为1.390 9~2.886 4,表儿茶素遗传增益为1.665 6~3.267 9。【结论】将儿茶素类含量作为生长性状之外的另一选育目标,选育出的优良家系与单株既可作为火炬松高世代遗传改良的基因资源,又可作为高儿茶素类含量火炬松人工林的繁殖材料。

• 油杉半同胞子代遗传变异与优良家系选择

  高楠,汤行昊,何文广,林华章,吴益数,余孟杨,肖祥希

  【目的】评估福建大田28个8年生油杉(Keteleeria fortunei)半同胞家系子代林生长性状的遗传变异,筛选优良家系并估算其遗传增益,用于油杉优良种质的选育及其推广应用。【方法】测定28个油杉半同胞家系子代林的胸径、树高和单株材积等关键生长性状,计算遗传参数(遗传力),通过方差分析检验家系间性状差异的显著性,并采用系统聚类分析法对家系进行类型划分(优良型、中间型、较差型)。【结果】供试油杉家系间生长性状存在丰富变异,胸径、树高、单株材积的平均值分别为8.45 cm、6.21 m、0.022 8 m3,变异系数范围分别为4.96%~43.03%、1.93%~33.44%、9.16%~97.70%。方差分析表明家系间在胸径、树高和单株材积上均存在极显著差异(P<0.01)。树高、胸径和单株材积的家系遗传力分别为0.690 1、0.665 9和0.636 8,表明这些性状受中等至较强的遗传控制。系统聚类将28个家系划分为优良型、中间型和较差型3类。其中,优良型家系的平均胸径、树高和单株材积分别达10.00 cm、7.04 m和0.032 3 m3,较全部家系平均值分别高出18.35%、13.35%和41.68%,较对照群体分别高出21.71%、26.22%和48.23%。在优良型家系中,7、16、4、6、14号家系的平均遗传增益均超过15%,被确定为优良家系。【结论】油杉半同胞家系生长性状存在丰富的遗传变异和极显著的家系间差异,具有较大的遗传改良潜力。筛选出7、16、4、6、14号共5个优良家系,其生长性状显著优于群体平均值及对照,且遗传增益高,可作为油杉良种材料进行申报并推广应用。

• 水肥耦合对S86三倍体毛白杨人工林碳储量的影响

  朱静伟,贾黎明,古丽米热·依力哈木,曲冠博,孙一鸣,续可心,周欧,王亚飞

  【目的】探讨华北黄泛平原沙地不同水肥耦合处理下杨树(Populus spp.)人工林生态系统碳储量及其分配格局变化,为提高杨树人工林固碳增汇能力以及优化杨树人工林经营管理技术等提供科学依据。【方法】以山东高唐旧城国有林场6 a不同水肥耦合处理下S86三倍体毛白杨(P. tomentosa)人工林为研究对象,设置3个灌溉水平(滴头正下方20 cm处土壤水势分别达到-20、-33和-45 kPa时灌溉,即W1、W2、W3)、4个施氮水平[施用量为120、190、260和0 kg/(hm2·a),即N1、N2、N3、N4]和对照(CK)共13个不同水肥耦合的处理。采用收获法以部分乔木层生物量建立生物量回归方程,并对乔木层生物量进行估算;采用收获法获得灌草层与凋落物层生物量,采集(0, 20]、(20, 40]、(40, 60]、(60,100] cm层土壤样品;测定植物与土壤碳含量,并根据碳含量与生物量估算碳密度与碳储量;估算灌溉施肥下森林经营碳消耗,得到生态系统净碳储量。【结果】经过6 a的水肥耦合处理,W1N1处理的乔木层碳储量显著大于CK处理(P<0.05),为51.58 t/hm2;灌草层碳储量占整个生态系统碳储量的0.15%~0.22%;凋落物层碳储量占生态系统碳储量的0.37%~0.46%,水肥耦合处理对凋落物层碳储量无显著影响;土壤有机碳储量在不同处理间差异显著(P<0.05),其中W1N3处理下最高(75.28 t/hm2)、CK处理下最低(54.74 t/hm2);W1N1(116.61 t/hm2)、W1N2(116.58 t/hm2)、W1N3(121.63 t/hm2)处理的系统碳储量均显著大于CK处理(P<0.05)。乔木层与土壤层碳储量之和占比超过99%,表明在杨树人工林生态系统中,乔木层与土壤层是最大的碳库。去除林业碳消耗后的生态系统净碳储量在W2N1、W2N2、W2N3与W3N3处理下相较CK处理有所减少,但仍显著大于CK处理。【结论】在华北平原沙地水肥耦合处理下,高水灌溉与任何施肥处理耦合均可显著促进杨树人工林生态系统碳储量与净碳储量的增多,对杨树人工林碳储量影响最大,有利于生态系统碳储量快速且稳定积累;建议促进华北平原沙地毛白杨人工林优化水肥管理技术及参数为灌溉阈值为-20 kPa下的施氮肥处理。

• 不同光照条件下顶花板凳果的光合特性变化及耐阴性评价

  杨欣蕊,王庆,李倩,岳明,赵雪艳,白晶茹,李艳

  【目的】探究遮阴强度对顶花板凳果(Pachysandra terminalis)的形态特征、生理指标、光合参数,以及叶绿素荧光参数等方面的影响,为顶花板凳果在园林领域中的应用提供理论依据。【方法】以顶花板凳果为试验材料,设置全光照(对照组,CK)、遮阴度30%、65%、85% 4种光照条件,对其形态特征、生理指标、光合参数以及叶绿素荧光参数等进行测定,通过主成分分析和隶属函数法对顶花板凳果耐阴性进行综合评价。【结果】随着遮阴强度的增加,顶花板凳果总叶绿素含量、最大光化学量子产量、PSⅡ活性、电子传输效率,以及光化学淬灭系数均呈增加的趋势;而叶片厚度、叶面积、冠幅、比叶面积、叶片含水率,以及相对电导率则呈现先增大后减小的趋势。各遮阴处理组中,叶长、叶宽、初始荧光,以及非光化学猝灭系数均显著低于对照组。在遮阴度65%条件下,表观量子效率达到最大值,最大净光合速率显著高于其他处理组,光补偿点达到最小值,且此时光饱和点较对照组显著增大。【结论】顶花板凳果是一种耐阴性良好的植物,轻度遮阴可以促进其生长发育,遮阴度为65%较为适宜。

• 银杏无性系木材密度、主要化学成分和管胞形态的研究及综合评价

  李雄杰,高钿惠,巢锦一,王叶乔,涂颢川,郑婧婧,汪贵斌,余鹏飞

  【目的】阐明银杏无性系材性差异,筛选材质优良的无性系,以期为银杏优良材用无性系选育、木材加工利用及定向培育提供理论依据。【方法】以江苏省邳州市银杏种质资源圃的22个银杏无性系为材料,分析木材基本密度、主要化学成分、管胞形态特性等11个材性指标变异规律,采用隶属函数法和布雷金多性状综合评价法进行木材材质评价,筛选优良材用无性系。【结果】除管胞长宽比外,其余10项材性性状在各银杏无性系间呈极显著差异(P<0.01)。各材性性状变异系数变化范围为9.21%~23.81%,重复力为0.316~0.988。相关性分析表明,木材密度与纤维素和木质素质量分数呈极显著正相关(P<0.01),管胞长度、宽度及腔径三者间呈极显著正相关(P<0.01)。根据隶属函数法,排名前二的是无性系37和23;基于布雷金多性状综合评价法,以10%为入选率,筛选出无性系37和23,其材性性状遗传增益变化范围为-10.13%~10.03%。2种评价方法筛选结果一致,无性系37和23基本密度较大,管胞长度较长、长宽比较大、纤维素质量分数较高、木质素质量分数较低、壁腔比较小,符合优质纤维材的标准。【结论】基本密度很大程度受遗传控制,具有较大选择潜力;综合评价结果初步认定无性系37和23为优良无性系,其纤维长度较长、木质素质量分数较低,可作为优质纤维用材无性系在生产实践中推广利用。

• 砧穗组合对青钱柳嫁接苗生长及叶片次生代谢物的影响

  郭旭辰,孙操稳,许润,尚旭岚,方升佐

  【目的】探究不同砧穗组合对青钱柳嫁接苗成活率、生长和次生代谢产物等方面的影响,分析不同砧穗组合青钱柳嫁接苗嫁接完全成活后相关生长指标及叶片有效成分的差异,为青钱柳嫁接苗的科学繁育提供理论支撑。【方法】2023年春季,在南京溧水区南京林业大学白马实验基地以湖北五峰(WF)、广西金钟山(JZS)、陕西略阳(LY)种源青钱柳1年生苗为砧木,以青钱柳2年根1年干无性系LS3、LC4、CR4为接穗进行枝接,测定嫁接苗成活率等生长指标,将叶片烘干粉碎制成提取液,以芦丁为标准品测黄酮含量,以香草醛-冰醋酸比色法测三萜含量,使用福林酚法测多酚含量。【结果】不同青钱柳砧穗组合嫁接苗成活率差异极其显著,WF-CR4和JZS-CR4组合成活率达80%,而以LC4为接穗的嫁接组合成活率仅为30%,不同砧木的嫁接苗成活率差异不显著;不同砧木的嫁接苗各项生长指标均差异显著,其中LY-LC4组合的接穗生长6个月长度最高达106.13 cm,WF-LC4组合的仅为38.56 cm,各接穗在组合间生长指标无显著差异;不同砧穗组合嫁接苗叶片三萜、多酚含量无显著差异,不同接穗组合的黄酮含量差异显著,LC4为接穗的叶片黄酮含量(质量分数)较高,LY-LC4组合的叶片黄酮含量(质量分数)高达19.50 mg/g,JZS-LS3的仅为11.69 mg/g。【结论】青钱柳接穗差异对嫁接苗成活率影响显著,CR4为接穗时嫁接成活率较高;砧木差异对嫁接苗生长状况影响显著,广西略阳(LY)为砧木的嫁接苗生长最旺盛;青钱柳叶片黄酮含量与接穗差异显著相关。以JZS-CR4、WF-CR4组合成活率最高,达80%,是繁育高含量三萜、多酚等叶用林的优良组合。

• 磷酸二氢钾处理对娜塔栎叶色变化的影响

  高亚楠,向娥,张雪雨,杜恬恬,黄涛,朱铭玮,段雨,孙李勇,李淑娴

  【目的】探究不同时期喷施不同浓度磷酸二氢钾(KH2PO4)对娜塔栎(Quercus texana)叶片呈色的影响,阐明磷、钾元素与叶色变化的关系,为娜塔栎在长江流域的景观应用提供理论依据与技术支撑。【方法】以6年生娜塔栎实生苗为试材,在不同时期对其叶面喷施不同浓度的KH2PO4溶液。采用色差仪测定叶片L*、a*、b*色差空间参数(CIE),计算明亮度(ΔL*)、红度值(Δa*)、黄度值(Δb*);同步测定叶绿素、花色素苷及可溶性糖含量,综合分析生理指标与叶色的关联性。【结果】① 8月30日喷施0.4% KH2PO4处理的叶片娜塔栎叶片ΔL*(明亮度)提升最高;8月30日喷施0.6% KH2PO4处理的叶片Δb*(黄度)增加最高;9月15日喷施0.4%KH2PO4处理的叶片Δa*(红度)增幅最大。② 随生育期推进,叶绿素含量持续下降,花色素苷含量及花色素苷含量与叶绿素含量比值(K值)整体上升,可溶性糖含量呈先升后降趋势。③ 指标相关性分析表明:b*值与L*值呈显著正相关(P<0.05),a*值与花色素苷含量呈显著正相关(P<0.05),花色素苷含量与叶绿素含量呈负相关,花色素苷/叶绿素比值与叶绿素含量呈显著负相关(P<0.05),花色素苷含量与可溶性糖含量呈极显著正相关(P<0.01)。④ 主成分分析提取2个主成分,累计贡献率79.8%,其中PC1贡献率52.6%。基于隶属函数法综合评价显示,9月15日喷施0.8% KH2PO4处理的综合效果最优(D值最高)。【结论】通过生理指标与叶色参数的关联分析,确定9月15日叶面喷施0.8% KH2PO4为最佳处理方案,可显著提升娜塔栎秋季叶色表现。

• 基于风洞试验的树木风致响应特征数值模拟研究

  郝艳峰,李政,胡桂清

  【目的】研究不同来流风下树木的风致响应特性,分析树叶数量和湍流度剖面对树枝和树干加速度概率分布特征和树干加速度极值的影响,为防护林的维护和管理提供参考。【方法】基于满足主要相似要求的树木缩尺气弹模型,设计8种不同树叶数量的树冠形态,参照工程科学数据集ESDU 85020中的全尺寸理论风场,在风洞中构建能够覆盖平坦、开阔和城郊地貌的4类风场,通过测量风速、树枝和树干加速度,开展树木风致加速度概率分布特征及极值研究。【结果】以基于对应80%累积概率的偏度和峰度值作为关键点,确定树干加速度高斯分布的判别准则。树干加速度概率分布多数符合高斯分布特征,树枝加速度概率分布不符合高斯分布特征。树枝加速度对应80%累积概率的偏度和峰度值随湍流度的增加而显著增加。通过对比广义极值理论Gumbel法、广义Pareto法、峰值因子法3种计算方法,广义Pareto法对树干顺风向加速度极值的拟合效果最好。二次多项式可以较好地拟合树干顺风向极限加速度与平均风速的关系,树干顺风向极限加速度随平均风速的增加而增加,随湍流度的增加而增加。【结论】基于树木气弹模型风洞试验研究,得到了能够反映全尺寸下树枝和树干加速度的概率分布特征和极值特征。

• 影响中国刺柏属8种地理分布格局的主导因子

  王爱君,路东晔,贺嵘,黄海广,宁静,韩若霜,张国盛,贺玉娇

  【目的】树种的地理分布特征反映了气候趋势,同时气候变化也反作用于树种分布,它们之间的相互关系可为研究树种地理分布和起源,制定保护策略提供理论依据。【方法】以位于3级地理阶梯天然分布的刺柏属(Juniperus)8种为研究对象,通过对222个样点的气候、海拔数据进行方差、变异系数分析,以及线性回归、主成分与线性判别分析,比较和确定限制刺柏树种地理分布格局形成的主导因子。【结果】年均气温、昼夜温差月均值、等温性、极端最高温、年温度变化范围、年均降水量、降水量季节性变化、最冷季降水量、海拔、干旱指数在8种分布区间存在显著差异(P<0.001);其中等温性、年温度变化范围、年均降水量、海拔、干旱指数的方差来自树种间,剩余5个因子的方差主要来自树种内。昼夜温差月均值、等温性、极端最高温、年温度变化范围、降水量季节性变化的变异系数在20%左右,限制性强。经纬度与等温性、极端最高温、年温度变化范围、降水量季节性变化、海拔显著相关,其中与等温性、海拔因子为负相关。年温度变化范围、等温性、降水量季节性变化、极端最高温、海拔是驱动刺柏属8种地理分布差异的主要因子,并且温度载荷大于降水量。8种分布格局大致分为兴安圆柏(J. sabina var. davurica)、杜松(J. rigida)、叉子圆柏(J. sabina)、新疆方枝柏(J. pseudosabina)分布于干冷区,祁连圆柏(J. przewalskii)、大果圆柏(J. tibetica)、方枝柏(J. saltuaria)、滇藏方枝柏(J. indica)分布于暖湿区。【结论】温度(等温性、极端最高温、年温度变化范围)、水分(降水量季节性变化)和海拔共同作用驱动着刺柏属8种的地理分布,并且温度影响大于水分影响,海拔因子重新调整了相同经纬度地区的水热状况。本研究表明刺柏属树种喜生于冷湿环境,体现出其泛北极植物区系的特征;提出了刺柏属8种适宜分布区的温度、水分和海拔高度的均值与范围,可为今后异地栽种提供理论参考。

• 南阳市独山矿山周围土壤重金属污染评价及其源解析

  陈俊涵,李岩,孙浩翔,吴清漪,缪依凡,胡瑞雪,李柠,程新宇,魏家祥

  【目的】明晰南阳市独山矿山周围城市和农田土壤重金属的空间分布特征、污染状况及其来源。【方法】以南阳13个县(区)为研究区进行设点采样,对样本中Cr、Ni、Cu、Cd、Pb和Mn含量进行检测。运用反距离空间插值法探讨其分布特征,采用单项污染指数、内梅罗综合指数和潜在生态风险指数进行重金属生态风险评价,基于Monte Carlo耦合模拟进行人体健康风险评价。同时通过绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型对重金属进行源解析。【结果】①研究区土壤中Cr、Ni、Cu、Cd、Pb和Mn含量均高于背景值,各重金属空间分布存在差异性。②土壤单项污染指数和内梅罗综合指数评价结果显示,Cd污染最为严重,表层土壤样本整体处于Cd中度及以上污染水平。潜在生态风险指数评价结果显示采样点综合潜在生态风险指数仅有4%处于极高生态风险。③健康风险评价显示重金属对成人和儿童的非致癌风险在阈值范围内较为安全, Cr、Ni、Cu和Cd这4种重金属对成人和儿童综合致癌风险不显著。④通过APCS-MLR受体模型进行推测得到Cr、Ni、Cu和Mn源为土壤母质,Cd和Pb为工业和交通混合源。【结论】南阳市矿山周围土壤重金属在生态和人体健康方面都存在一定程度的污染和影响,需要采取有效措施防范其污染风险。

• 基于GSH-CuNCs的环境残留氧氟沙星快速检测法

  戴晶,蒋文萍,王安琪,杨瑾,徐尔曼,杨益禾,李威,李胎花

  【目的】寻找一种可以简单快速检测液样中残留氧氟沙星(OFL)的方法,扩大铜纳米簇的应用领域,也为便携式试纸或试盒的开发提供新的理论基础。【方法】以谷胱甘肽(GSH)为稳定剂,利用一锅法合成具有良好水溶性和优异光学性质的铜纳米簇(CuNCs)。在酸性体系中,当激发波长为340 nm时,GSH-CuNCs和OFL分别在425和510 nm处有最大发射峰;检测体系中出现OFL时,510 nm处发射峰的荧光增强,425 nm处略有降低。利用该体系在510和425 nm处荧光强度比值的变化,构建了一种简单、快速、灵敏和选择性好的比率型荧光探针用于环境中残留OFL的检测。【结果】在最优检测条件下,体系的ΔF510/F425值与OFL在残留浓度0.005~10.000 μmol/L范围内线性关系良好,检出限(LOD)为1.5 nmol/L(信噪比S/N=3)。该荧光探针可以用于实际水体和牛奶中OFL的检测,加标回收率为93.6%~103.3%,相对标准偏差(RSD)均低于10%。【结论】本方法具有成本较低、操作简便、迅速、灵敏度高和选择性好等优点,可以实现快速灵敏地检测实际样品中残留的OFL,具有良好的实用性。

• 城市公园中6个常见竹种的滞尘效应评价

  王锐涵,张青萍

  【目的】城市化进程的不断推进加剧了人与自然的疏离,城市园林因而成为居民最为便捷可达的康养空间。本研究旨在比较城市公园中常见观赏竹种的滞尘效应,为其在园林康养功能开发与应用设计方面提供科学依据。【方法】以城市公园中6种常见观赏竹为研究对象,依据植株大小设置样方,每种竹随机选定3株齐地面砍伐以测定个体形态参数(高度、地径、鲜质量)。使用激光叶面积仪测定每株100片随机单叶的面积。在连续降雨结束7 d后,随机采集各竹种叶片100片,采用降尘分析(重量法)测定其含尘量,并利用扫描电镜观察叶表面微结构特征。【结果】6个竹种个体形态参数(高度、地径、鲜质量)以毛竹 (Phyllostachys edulis) 为最高,紫竹 (Phyllostachys nigra) 和孝顺竹 (Bambusa multiplex) 次之,凤尾竹 (Bambusa multiplex cv. Fernleaf) 与阔叶箬竹 (Indocalamus latifolius) 再次,菲白竹 (Pleioblastus fortunei) 最小。叶面积指数以孝顺竹最高,毛竹、菲白竹、凤尾竹、紫竹次之,阔叶箬竹最低。叶片平衡滞尘量显示,菲白竹与阔叶箬竹的吸附能力相对较高,分别约为8.7 g/m2和 8.2 g/m2;孝顺竹、毛竹、凤尾竹和紫竹的平衡滞尘量则介于6.2~7.3 g/m2之间。扫描电镜观察表明,6个竹种叶片背面均存在明显的点状与纹理状突起物,平行分布形成沟槽;其中阔叶箬竹沟槽最为宽大,菲白竹与孝顺竹次之,紫竹与凤尾竹相对较窄。【结论】综合考量竹种的个体形态特征及实际栽植密度,在单位林地面积上,阔叶箬竹的实际滞尘量最高(达77.43 g/m2),其次为孝顺竹、凤尾竹和紫竹,毛竹较低,菲白竹最低(仅3.69 g/m2)。

• 基于高光谱的不同林分冠层可燃物水分特征研究

  张水锋,张金池,张阳,郑怀兵,顾哲衍,刘鑫

  【目的】林分冠层可燃物水分参数在森林植物生理状态与火灾风险评估中发挥着重要的作用,本研究主要探讨了利用野外高光谱探测数据估算植被冠层可燃物水分特征参数的方法,为快速无损地获取植被冠层水分特征信息以评估森林可燃物火险提供新的途径。【方法】针对马尾松(Pinus massoniana)、火炬松(Pinus taeda)、香樟(Camphora officinarum)和石楠(Photinia serratifolia)共4种林分的冠层样本,通过野外采样测定和室内实验获取了样本叶片的光谱反射数据、叶面积、鲜质量和干质量,以及林分样本的叶面积指数(LAI)等数据,并分别对LAI和水分特征变量[可燃物含水率(FMC)、等效水厚度(EWT)、冠层水平可燃物含水率(FMCC)和冠层水平等效水厚度(EWTC)]及其相关性进行了分析。采用偏最小二乘回归法(PLSR)和人工神经网络(ANN)法对水分特征参数FMCC和EWTC进行预测估算。【结果】4种林分的FMCC和EWTC汇总样本的估算和验证过程表明,PLSR方法的决定系数均大于ANN法,而均方根误差(RMSE)则均小于ANN法。在4种不同类型林分冠层可燃物的水分特征变量EWTC与FMCC值估算中,采用PLSR方法分析的R2均值为0.73,RMSEcv均值为0.22,马尾松表现最优(EWTC的R2=0.80,RMSECV为0.02;FMCC的R2=0.74,RMSECV为0.19);而采用ANN法的 R C V 2均值为0.76,RMSECV均值为0.20,采用ANN-2作为输入的马尾松FMCC估算 ( R C V 2=0.91,RMSECV为0.12)和火炬松的EWTC值估算 ( R C V 2=0.90,RMSECV为0.01)表现最优。【结论】EWTC与FMCC均可从反射光谱中获得较为准确的估算,FMCC作为一种基于质量的变量,通过PLSR和ANN法均可获得高于基于面积的变量EWTC的估算精度。在决定光谱发射率方面,植物质量可能比植物面积发挥更大的作用,即可燃物的质量因素对光谱反射率水分特征反演的影响更大,叶片面积影响则相对较小。总体来看,野外探测的林分冠层高光谱数据用于估算可燃物水分特征参数的效果较好,可辅助森林可燃物火险预测预报和风险等级评估。

• 瓦雷兹芽孢杆菌FZB42中DUF1453家族蛋白CcdC的生物信息学分析及对菌株生长发育的影响

  李美橘,沈紫竹,官陈郧,樊奔,赵银娟

  【目的】瓦雷兹芽孢杆菌(Bacillus velezensis) FZB42中的未知蛋白CcdC含有一个未知结构和功能的DUF1453结构域。利用生物信息学方法预测CcdC的生物学特性,并通过构建ccdC敲除株,研究CcdC蛋白的功能,为揭示DUF1453的结构和功能提供基础。【方法】利用生物信息学在线软件预测CcdC蛋白质的氨基酸组成及理化性质、疏水性、跨膜区、亚细胞定位等,并对不同细菌中的CcdC蛋白进行系统进化树分析。构建瓦雷兹芽孢杆菌FZB42的ccdC敲除株,比较野生型FZB42与ccdC敲除株在LB液体及固体培养基上的生长情况和DSM培养基中的芽孢形成情况。【结果】CcdC蛋白由160个氨基酸组成,它是一个位于细胞膜上且无信号肽的碱性、稳定、疏水的跨膜蛋白,存在3个丝氨酸磷酸化位点,其中第7位最有可能发生磷酸化。二级结构分析显示,CcdC蛋白主要以α-螺旋为主;三级结构分析显示,现有数据库中不存在与CcdC结构相似的蛋白质。通过菌落PCR,确定ccdC敲除株构建成功。比较FZB42与ccdC敲除株在生长和芽孢形成上的差异,发现ccdC基因的缺失影响了细菌生长和芽孢形成。【结论】生物信息学分析初步确定CcdC是一个膜蛋白,磷酸化位点的预测表明其可能参与信号传递功能,相互作用网络推测CcdC蛋白可能与生长发育有关。通过构建敲除菌株,明确了ccdC基因的缺失会影响细菌的生长发育,为后续探究DUF1453结构域的生物学功能和CcdC对瓦雷兹芽孢杆菌FZB42的生长发育调控奠定了基础。

• 罗汉松叶枯病菌(病原:罗汉松拟盘多毛孢)的生物学特性及其抑制药剂筛选

  刘宇茜,谈家金,赵梦婷,丁齐,戴惠忠,李春涛

  【目的】系统地研究罗汉松(Podocarpus macrophyllus)叶枯病病原物——罗汉松拟盘多毛孢(Pestalotiopsis podocarpi)的生物学特性并进行室内抑制药剂筛选,为该病害有效防控提供参考。【方法】在不同营养条件、温度、pH、光照处理下通过玻片萌发法测定罗汉松拟盘多毛孢孢子的萌发率,以分析其生物学特性。采用含毒介质生长速率法和玻片萌发法对75%(质量分数,下同)百菌清、50%多菌灵、80%代森锰锌、70%甲基托布津等4种药剂进行室内筛选,分别测定了不同药剂在不同浓度下对罗汉松拟盘多毛孢菌丝生长和孢子萌发的抑制作用。通过拟合毒力回归方程计算有效浓度(EC50),筛选得到有效药剂。【结果】寄主植物叶煎汁对病菌孢子萌发具有促进作用,最适浓度(体积分数)为10%;病菌孢子在15~35 ℃均能萌发,最适温度为25 ℃;在pH 6~9时萌发率可达50%以上,以pH为7时萌发率最高;病菌孢子对光照不敏感,光暗交替处理孢子萌发率略高于其他处理。多菌灵对罗汉松拟盘多毛孢菌丝生长抑制效果最好,其有效浓度(EC50)为0.048 9 mg/L;甲基托布津效果次之,EC50为0.850 5 mg/L;而代森锰锌和百菌清的效果较差。代森锰锌对病菌孢子萌发的抑制效果最好,EC50为0.257 3 mg/L。甲基托布津、百菌清和多菌灵的抑制效果依次降低。【结论】适宜病原罗汉松拟盘多毛孢孢子萌发的罗汉松煎汁浓度(体积分数)为10%,最适生长温度和pH分别为25 ℃和7。可选用多菌灵和代森锰锌作为防治罗汉松叶枯病的潜在药剂,但其林间防效还需进一步研究。

• 丛枝菌根真菌诱导巨桉磷饥饿响应基因的挖掘

  韦伟,唐明,陈辉,谢贤安,黄心铷,卫宏健

  【目的】低磷胁迫是限制巨桉生长发育的主要因素之一。丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌与巨桉(Eucalyptus grandis)共生可以促进磷营养吸收。研究不同磷浓度胁迫下,接种AM真菌的巨桉中磷饥饿响应基因SPX和PHR的表达水平,以探究低磷条件下AM真菌对巨桉磷饥饿响应基因表达的影响。【方法】在不同供磷水平(3、30、100、300 μmol/L NaH2PO4)下对巨桉幼苗接种AM真菌异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis),测定植株生长指标和基因表达水平,筛选AM真菌诱导的巨桉磷饥饿响应途径关键基因PHR和SPX。【结果】接种AM真菌后,极低磷(3 μmol/L)和低磷(30 μmol/L)处理的巨桉幼苗菌根定殖率为82.61%和67.53%,显著高于中磷(100 μmol/L)和高磷(300 μmol/L)处理的38.60%和38.64%,株高、根长、生物量也显著提高。采用生物信息学方法从巨桉基因组中筛选出2个PHR基因和6个SPX基因,接种AM真菌的巨桉幼苗EgPHR2表达水平比未接种幼苗分别上升273.64%(30 μmol/L)、294.67%(100 μmol/L)和698.15%(300 μmol/L),EgSPX2表达水平分别上升2 517.15%(30 μmol/L)、606.40%(100 μmol/L)和923.13%(300 μmol/L)。【结论】EgPHR2和EgSPX2表现出较强的菌根特异性,在菌根中高度表达,说明EgPHR2和EgSPX2的表达与AM真菌在巨桉幼苗根内的定殖密切相关,且EgPHR2在高磷条件下表达水平更高,EgSPX2在低磷条件下表达水平更高。

• 林业碳汇市场化交易机制研究

  彭红军,刘奕辰,吴祎扬,徐笑,窦逗

  国际林业碳汇市场推动了各国在森林保护和恢复方面的合作,为林地经营者提供了新的盈利模式和经济增长点。深入了解国际林业碳汇市场化交易机制,可以为中国构建高效、公平、可持续发展的林业碳汇市场化交易机制提供宝贵的实践经验与理论基础,对中国林业碳汇市场发展产生有效助力。本研究通过文献综述、案例分析从国际市场框架、市场准入机制、市场供求机制、市场价格形成机制4个方面梳理国内外林业碳汇市场化交易机制,总结国际林业碳汇市场的经验与启示。从市场化交易角度概括中国林业碳汇市场化交易机制的影响因素,包括交易产品体系有待丰富、缺乏统一的市场标准、市场准入门槛加重我国碳汇指标流失风险、缺乏持续有效的市场需求、缺乏市场化的价格形成机制。提出构建中国林业碳汇市场化交易机制的政策建议,包括构建可持续发展的林业碳汇市场框架;建立多元化的市场标准体系;完善数字化信息共享机制;鼓励金融创新,健全林业碳汇金融体系;优化市场准入机制,强化市场供给保障;统筹强制与自愿市场,提振市场需求。

• 互花米草入侵与治理对滨海盐沼湿地鸟类栖息地影响的研究进展

  朱怡,吴永波,薛建辉

  生物入侵是导致全球生物多样性丧失和生态系统功能退化的重要原因,其中互花米草(Spartina alterniflora)是对我国滨海地区影响最大的入侵植物之一,对湿地生态系统结构、功能和鸟类栖息地等产生显著的负面影响。笔者收集了国内外关于互花米草入侵对滨海盐沼湿地鸟类栖息地影响的相关文献,综述了互花米草入侵过程及治理对滨海盐沼湿地鸟类栖息地可用性、食物可得性和生存成本等产生的生态效应。主要结论如下:①互花米草入侵初期,通过有性和无性生殖两种方式在湿地内快速扩张并形成稳定群落,侵占原生植物生存空间;互花米草的干扰导致底栖动物和昆虫(鸟类食源)群落稳定性降低,群落结构被改变,进而影响鸟类栖息环境。②当互花米草形成大面积单优种群落时,密集的植株进一步改变原生植物的群落结构和功能,阻断鸟类的觅食路径,导致鸟类栖息地可用性降低。此外,底栖动物和昆虫的群落结构及食性受互花米草入侵的影响发生改变,鸟类食源被进一步干扰。大多数鸟类在选择栖息地时回避互花米草,仅有少部分鸟类对互花米草产生适应。③互花米草被治理后,鸟类栖息空间逐渐恢复。治理对本土鸟类有利,但对已适应互花米草的鸟类可能带来不利影响。总结认为,目前关于互花米草入侵对鸟类栖息地要素影响的研究已趋于成熟,现阶段互花米草治理工程正在大范围实施,治理工程对鸟类栖息地影响的研究正在成为热点,未来可从不同迁徙习性的鸟类生境可用性等方面监测互花米草治理工程实施后的变化,充实互花米草入侵及治理对滨海盐沼湿地鸟类栖息地影响的研究内容,为滨海盐沼湿地鸟类生物多样性保护提供依据。

• 皂荚新品种‘帅荚3号'

  韩丽君,陈思,郝向春,周帅,任达

  【目的】皂荚是多功能生态经济树种,在医药、食品和日化等方面有着广泛的应用前景,选育皂荚新品种有利于推动皂荚产业发展。【方法】从皂荚自然分布的优良个体中选择出以产荚果为主的优良单株。通过资源调查筛选出特异单株并进行嫁接繁育,观察其特异性、一致性、稳定性。【结果】皂荚新品种‘帅荚3号'是从山西省临汾市洪洞县柴家垣村选育的以产荚果为主的新品种。其特点是萌芽期比普通品种迟7~10 d,成熟期比普通品种晚15 d左右;荚果大且成串,略弯,深褐色,单果平均长、宽、厚为 36.2、3.6、1.1 cm,单果平均质量为45.16 g,出籽率为23.8%;种子深褐嵌黄色斑块。【结论】该新品种主要采用嫁接方式进行繁育。喜光、耐旱、耐瘠薄,适应性广,适宜在山西中南部地区栽培。