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太行山南麓核桃-菘蓝/决明复合系统种间水分关系
何春霞, 陈平, 张劲松, 孟平, 孙守家, 高峻
摘要:
目的 旨在通过研究不同果药复合模式的种间水分竞争/互惠关系,为太行山南麓低丘山区高效果农复合模式筛选提供理论依据。 方法 采用稳定碳同位素方法,结合热扩散探针等技术,研究核桃-菘蓝/决明复合系统的水分利用效率(WUE)、耗水量和土壤含水量等,以期量化其种间水分关系。 结果 复合系统的土壤含水量比单作核桃和单作作物地块的均有较大提高,单作核桃的土壤含水量也高于单作作物。菘蓝的WUE均随着其生长逐渐减小,而决明的WUE则是2012年随生长增大、2013年减少。单作核桃、单作菘蓝/决明的耗水量均高于间作核桃、间作菘蓝/决明,其中,在2012年和2013年,单作核桃的耗水量分别是间作核桃的1.11、1.07倍,单作菘蓝的耗水量分别是间作菘蓝的1.83、1.96倍,单作决明的耗水量分别是间作决明的2.26、2.60倍。在复合系统中,核桃的耗水量在2012年与药材相当,2013年则高于药材。核桃树行中间处菘蓝和决明的总耗水量均显著高于其他位置(除了2013年菘蓝及决明开花期分别略低于其他位置处)。在2012年,间作系统的总收入分别是单作核桃和单作药材的1.47、1.24倍,在2013年为1.24、1.49倍。 结论 核桃药材复合系统提高了土壤含水量,降低了总耗水量;复合系统的产量土地当量比达到1.9左右,比单作系统明显提高。虽然复合系统的核桃产量比单作核桃有所减少,但加上药材收入后,总收入为单作系统的1.2倍以上,增加了经济收益。因此,核桃-菘蓝/决明复合系统适合在该区推广。
东北主要天然次生林干扰与演替规律
周超凡, 张会儒, 卢军, 张晓红
摘要:
对东北地区兴安落叶松林、阔叶红松林和山地云冷杉林三大地带性顶级群落衍生出的主要次生林的生态演替过程规律,以及干扰在次生林演替过程中的作用影响进行了综述。结果显示人为干扰对次生林演替的作用有利有弊,但大部分的自然干扰不利于次生林进展演替,利用好采伐、补植和火烧等人为干扰可以有效地促进次生林的演替进程,次生林演替全周期经营和复杂的自然干扰对东北次生林演替的作用机制是未来进一步的研究重点。
我国3种针叶林的材积源生物量模型研建
曾伟生
摘要:
目的 林分水平的生物量模型或数表,是森林资源调查监测的必备计量工具。研建3种针叶林的材积源生物量模型,既是方法学探索,也为生产实践提供参考成果。 方法 基于我国3种主要针叶林(落叶松、油松、杉木)的3000个固定样地的实测数据,分别利用普通回归估计、加权回归估计和分段建模方法,建立了林分水平的材积源生物量模型,并与已发表的相关模型进行了比较。 结果 建立的3种针叶林的加权回归生物量模型,其确定系数R2在0.912~0.937之间,平均预估误差MPE在0.93%~1.58%之间,总体相对误差TRE在 ± 2.0%以内,独立样本检验的TRE在 ± 2.6%以内;分段建模生物量模型,其确定系数R2在0.915~0.953之间,平均预估误差MPE在0.81%~1.55%之间,总体相对误差TRE在 ± 0.3%以内,独立样本检验的TRE在 ± 1.3%以内。用本研究数据对已发表的3种针叶林的生物量模型进行适用性检验,其总体相对误差TRE分别达到11.62%、-25.19%和-6.26%,按不同生物量等级的估计误差更大,甚至出现系统偏差,严重超出了允许误差范围。 结论 林分每公顷生物量与蓄积量呈线性相关;建立林分生物量模型,应当采用加权回归方法,并保证样本数量足够且结构合理;当一个模型难以准确估计各个等级的生物量时,可以采用分段建模方法。本研究所建3种针叶林的材积源生物量模型,预估精度高,可以在实践中推广应用。
基于无人机LiDAR的杉木树冠上部外轮廓模拟与可视化研究
徐志扬, 刘浩栋, 陈永富, 陈巧, 李华玉, 王娟
摘要:
目的 基于无人机激光雷达(LiDAR)点云数据提取杉木树冠上部结构参数(树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长),并进行树冠上部外轮廓模拟与可视化,为树种识别提供树木冠形特征。 方法 利用LASTools开源工具从激光雷达点云数据生成无孔洞的冠层高度模型,使用LiDAR360软件,采用局部最大值法检测树冠顶点,基于CHM种子点对点云进行单木分割,并在ArcGIS下手动选取杉木单株点云样本,用Python编程对“欠分割”样本进行单木纯化(之后全部编程方式自动化处理);提取纯化后单株样本的树冠上部结构参数(树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长),再对单木点云按照一定高度间隔进行分层切片,使用宽度百分位数法提取单木树冠上部的相对着枝深度、枝条长度作为模型变量,以相对着枝深度分层分别建模与验证样本按照3倍标准差法剔除异常外轮廓点,选取二次多项式、幂函数和指数函数3个基础模型进行模型拟合与验证,最后采用最优拟合模型进行样地尺度的三维可视化。 结果 无人机激光雷达综合单木检测率为79.63%,结合实测参数与提取结果进行相关分析,树高线性回归R2为0.890 5,冠幅线性回归R2为0.845 6;二次抛物线、幂函数和对数函数拟合R2分别为0.807 0、0.817 0、0.806 0,幂函数对杉木树冠上部外轮廓的拟合效果更优。 结论 在高林分密度条件下,单木点云的有效提取纯化对客观描绘树冠形状非常重要;基于无人机激光雷达拟合的杉木树冠上部外轮廓反映了杉木的树冠上部形态,可为杉木的树种识别提供参考。
基于分位数回归的杉木人工林地位级划分方法研究
张博, 陈科屹, 周来, Sajjad Saeed, 张雅馨, 孙玉军
摘要:
目的 优化地位级划分策略的效率并提高立地质量分级的准确性,提出基于分位数回归模型的地位级模型和立地质量评价方法。 方法 分别采用标准差调整法和分位数回归方法分级并评价了福建省三明市将乐国有林场418个杉木纯林样地的立地质量,并将结果进行比较。具体为:以林分树高生长量趋于稳定和杉木达到成熟龄为标准确定基准年龄(A0)。采用标准差调整法并按标准年龄时树高值和地位级距构建地位级曲线簇,并划分了8个地位级。采用分位数回归法以导向曲线为基础,根据数据分布特点,指定8个分位点(0.01,0.05,0.15,0.30,0.70,0.85,0.95,0.99)构建分位数回归模型,并以分位数曲线划分地位级。 结果 根据林分平均高与各分级曲线树高预测值的差值平方和(或差值绝对值)最小的原则,分位数回归模型在林地地位级划分方面虽与传统方法无显著差异,却显著提高了划分效率,并准确地实现了对杉木人工纯林地位级的评价。 结论 分位数回归模型可描述、分类、预测和验证林分生长与地位级之间的关联性,基于导向生长模型的分位数回归曲线簇能够更直观地反映出不同地位级下杉木树高的变化规律,从而全面准确地预测杉木人工林的生产力水平。
江苏省天福国家湿地公园鸟类栖息地植物群落特征对鸻鹬类水鸟的影响研究
邵君学, 胡昕欣, 李欣, 周婷婷, 冯育青, 刘宁, 周敏军, 谢冬
摘要:
目的 研究栖息地植物群落特征的季度变化规律,探讨其对鸻鹬类水鸟群落的影响机制,为鸟类栖息地管理提供科学依据。 方法 2019/07—2020/07期间,在天福国家湿地公园鸟类栖息地,利用样方法和样线法分别获取植物群落特征数据和鸻鹬类水鸟群落数据,通过转换变量,构建回归模型。通过主成分分析和聚类分析对鸻鹬类水鸟进行鸟类集团划分。 结果 统计分析发现:(1)天福国家湿地公园共记录到草本植物30科72属77种,鸻鹬类水鸟18种230只;(2)植物群落高度和植被覆盖度的比值与鸻鹬类水鸟个体总数和鸟类个体总数的比值呈显著正相关;(3)不同性状的鸻鹬类对植物群落特征的季度变化响应程度有差异,通过主成分分析和聚类分析将鸻鹬类水鸟划分成4个鸟类集团,其中集团4即中翼长、中嘴裂长、中跗跖长的鸻鹬类水鸟受植物群落特征的季度变化影响大于其他鸻鹬类鸟类集团。(4)目前天福国家湿地公园保护管理中心未进行区分不同植物群落而采取有差别的管理措施,属于无区别化干扰。 结论 天福国家湿地公园鸟类栖息地植物群落特征对鸻鹬类水鸟群落特征有显著影响,且对不同鸻鹬类鸟类集团的影响机制具有差异性;研究区无区别化的栖息地管理措施须结合植被群落演替规律及不同性状鸻鹬类水鸟的生境需求而精准改进,建议针对不同鸻鹬类鸟类集团的差异性生境需求,精准管理不同的植物群落特征,同时增加不同类别的栖息地管理措施。
中国沙棘和云南沙棘的遗传分化及遗传多样性
王天翼, 徐悦, 王罗云, 张建国, 曾艳飞
摘要:
目的 探究中国沙棘和云南沙棘的遗传分化,明确二者分布区的地理边界,并评估其遗传多样性情况。 方法 利用18个简单重复序列(SSR)标记对32个中国沙棘和云南沙棘种群进行遗传变异检测,结合形态学和地理分布,利用系统发育分析和遗传结构分析鉴定种群分组情况,计算种群间遗传分化系数(FST),开展分子方差分析,计算遗传多样性参数(等位基因数(NA)、有效等位基因数(NE)、观测杂合度(HO)、期望杂合度(HE)和近交系数(FIS))。 结果 中国沙棘的遗传多样性高于云南沙棘,中国沙棘种群间的遗传分化系数低于云南沙棘。AMOVA分析显示:种群间遗传变异所占比例中国沙棘(25.5%)低于云南沙棘(36.7%),表明来自不同地理种群的中国沙棘分化程度低、遗传变异更多的来源于种群内不同个体间。系统发育树分析显示:中国沙棘个体主要聚为一大支,而云南沙棘存在多个差异较大的分支,中国沙棘和四川地区的云南沙棘关系很近。遗传结构分析将所有中国沙棘和云南沙棘个体分为2组,2亚种间邻近种群存在杂交,尤其是位于四川北部的红原、松潘种群。 结论 中国沙棘相较于云南沙棘有更高的遗传多样性和较低的种群间分化;推测2亚种的分布边界位于四川北部的红原县、松潘县地区一带。
5个园林树种滞尘能力与叶表形态及颗粒物粒径的关系
李海梅, 党宁, 禹靓倩, 张涵丹, 陈光才
摘要:
目的 研究园林树种叶片滞尘能力与叶表结构及颗粒物特征的关系,为筛选优良园林绿化树种、提高植被的滞尘效应提供科学依据。 方法 以杭州市富阳区5个常见园林绿化树种(红花檵木、海桐、红叶石楠、桂花和香樟)为研究对象,分别在工业区、交通区和清洁区进行采样,采用质量差值法测定植物对不同粒径颗粒物的滞留能力,利用扫描电镜及能谱仪观测植物叶表面结构、颗粒物形貌特征及所含元素,分析叶片表面结构、颗粒物形态、粒径大小与植株滞尘能力的相互关系。 结果 在工业区中绿化树种对总颗粒物的滞留量大小为:红花檵木(7.36 g·m−2) > 桂花(6.53 g·m−2) > 海桐(6.44 g·m−2) > 红叶石楠(4.28 g·m−2) > 香樟(2.59 g·m−2),交通区和清洁区也呈现同样的规律。不同功能区绿化树种对PM10的总滞留量达11.34 g·m−2,不同树种的滞留能力依次为红花檵木、海桐、红叶石楠、桂花和香樟。不同功能区内绿化树种对颗粒物的滞留量呈现工业区 > 交通区 > 清洁区的趋势;植物叶片滞留的颗粒物形态可分为规则和不规则两类,常见球形、椭圆形、蓬松状聚合体、链状聚合体、不规则块状、不规则片状等。 结论 各功能区内,均以红花檵木的滞尘量最大,香樟的滞尘量最小;叶片滞留颗粒物中粗颗粒物占比大于细颗粒物;叶片滞留的颗粒物多为烟尘集合体和矿物颗粒。
浙江苍南沿浦湾秋茄人工林早期生长特征研究
来洪运, 王咏雪, 章翊涵, 梁海, 俞松立, 章凯, 张丽源, 水柏年
摘要:
目的 比较福建九龙江、云宵和广东深圳3个种源7个样地秋茄的生长差异,凝练种苗采购和宜林地选择技术。 方法 基于7个样地的数据,采用方差分析、多重比较及回归分析研究秋茄株高与地径、叶片数量之间的关系。 结果 7个样地的秋茄生长存在一定的差异,向陆林区样地A的秋茄平均株高、地径和叶片数比向海样地D的大,非潮沟边样地C的秋茄较比邻潮沟中间样地B的生长好,互花米草区样地E的秋茄比向陆样地A的生长差;秋茄株高与地径、叶片的二元线性回归模型为Y = −2.941+26.785X1 + 0.047X2R2=0.872,P < 0.01),二元非线性回归模型为Y = −356.815 + 26.396X1 + 340.407X20.01MS = 0.875,P < 0.01);株高与地径的一元线性回归模型为Y = −48.961 + 89.203X1 − 23.88X12 + 2.548X13R2=0.941,P < 0.01),一元非线性模型为Y = 289.888X1/(X1 + 8.913)(MS = 3.626,P < 0.01);福建云霄种源秋茄比九龙江和广东深圳的更适宜引种在沿浦湾。 结论 秋茄宜林地应选在水动力较弱的滩涂区,潮沟边缘栽种前应适当改造生境,以减小潮流的冲击;互花米草区需在清除后较长时间方可栽种秋茄;向海林区边缘造林时应采取措施减小潮水和藤壶等污损生物的胁迫影响;种苗采购应选择与拟栽种区气候较接近的种源地。
采伐强度对杉阔混交人工林细根生物量及形态特征影响
巫志龙, 周成军, 周新年, 刘富万, 陈文, 蓝建华
摘要:
目的 比较杉阔混交人工林在不同采伐强度下细根生物量及形态特征的差异,探究林木细根生长与采伐强度的关系,以期为区域杉阔混交人工林科学经营提供基础数据和理论参考。 方法 以闽北杉阔混交人工林为研究对象,2011年8月实施4种不同采伐强度(按蓄积量计算分别为中度择伐34.6%、强度择伐48.6%、极强度择伐67.6%和皆伐100%)试验,并与未采伐对照;经自然恢复5 a后,采用根钻法分2层(0~10、10~20 cm)获取乔木树种活细根(≤ 2 mm),分析采伐强度对0~20 cm土层细根总生物量及形态特征的影响。 结果 中度和强度择伐细根总生物量分别为225.31、257.96 g·m−2,与未采伐(219.35 g·m−2)差异不显著(P > 0.05),极强度择伐和皆伐分别比未采伐显著降低了47.0%和66.3%( P < 0.05);各种强度的择伐下细根比根长和比表面积与未采伐无显著差异(P > 0.05),皆伐比未采伐分别显著增大了41.5%和71.2%(P < 0.05);细根根长密度和根表面积密度随采伐强度增大而变化的规律与细根总生物量的变化规律一致,极强度择伐比未采伐分别显著降低了51.9%和46.9%(P < 0.05),皆伐比未采伐分别显著降低了54.9%和49.2%(P < 0.05)。 结论 杉阔混交人工林不同采伐强度5 a后,中度和强度择伐仍能维持林木细根生物量和吸收水分与养分能力,而极强度择伐和皆伐都出现显著降低;从有效维持和促进林木细根生长的角度,建议类似林分适宜采伐强度不超过强度择伐。
基于硝态氮或铵态氮条件下杨树根尖miRNAs特征分析
阚东旭, 逯岩, 吴江婷, 陈昕, 石文广, 周婧
摘要:
目的 通过小RNAs高通量测序技术,在硝态氮或铵态氮处理下,对杨树根尖差异表达miRNAs及其靶基因调控机制进行了研究,分析和描述了杨树根尖生长和形态特征的规律,为进一步筛选和鉴定硝态氮或铵态氮吸收利用效率高的林木新品种提供依据。 方法 以灰杨水培苗根尖为研究对象,应用高通量测序技术进行小RNA文库构建,获得miRNAs表达谱,鉴定差异表达miRNAs,同时利用降解组测序技术鉴定miRNAs靶基因,并对差异表达靶基因进行功能注释以及代谢通路富集等分析。最后通过联合分析,阐明不同氮形态处理下,灰杨根尖miRNA-靶基因调控网络。 结果 从2种不同氮形态处理杨树根尖miRNAs文库中鉴定出523个已知miRNAs和42个新miRNAs,其中,有96个miRNAs显著差异表达。与硝态氮处理相比,铵态氮处理下有44个miRNAs上调表达,52个下调表达,其中,vvi-MIR399d-p3_1ss13GA上调倍数最大,新的miRNA PC-5p-35885_222下调最显著。对miRNAs靶基因进行KEGG通路富集分析表明,部分显著差异表达靶基因参与杨树根尖氮响应,从而影响杨树根尖生长发育和形态特征。利用RT-qPCR对7组随机挑选的miRNA-靶基因进行验证,结果与测序数据一致,说明测序结果可靠。 结论 miRNAs及其靶基因在不同氮形态处理后对杨树根尖氮响应起着重要的调控作用,从而使硝态氮处理下的灰杨根长比铵态氮处理的几乎长1倍。
中山杉406ThSHR3基因的克隆、表达及蛋白互作研究
宣磊, 王芝权, 殷云龙, 华建峰
摘要:
目的 本研究在前期中山杉(Taxodium hybrid‘Zhongshanshan’)不定根转录组及蛋白组研究的基础上,克隆获得中山杉ThSHR3SHORT-ROOT 3)基因,对其进行表达特性检测及相关功能分析,为深入研究ThSHR3基因在中山杉不定根发育过程中的调控机理提供理论基础。 方法 以中山杉406扦插苗不定根为材料,利用RACE技术克隆获得ThSHR3基因全长,并对其进行生物信息学分析。采用半定量PCR和荧光定量PCR分别对ThSHR3进行表达特性检测。通过原生质体瞬时表达检测ThSHR3蛋白的亚细胞定位情况,进一步使用双分子荧光互补(BiFC)技术验证ThSHR3的蛋白互作情况。 结果 ThSHR3基因的全长为2 019 bp,其中,开放阅读框(ORF)为1 446 bp,共编码482个氨基酸残基。ThSHR3蛋白C端较保守,具有LHRI、VHIID、LHRII、PFYRE和SAW等几个典型的蛋白结构域。系统进化分析表明:ThSHR3属于GRAS转录因子家族中的SHR亚家族。ThSHR3基因在中山杉不定根发育过程中呈逐渐上升的表达模式。原生质体瞬时表达实验表明:ThSHR3蛋白定位于细胞核。BiFC实验证明:ThSHR3蛋白和GRAS家族另一成员ThSCR蛋白存在着明显互作。 结论 中山杉ThSHR3和不定根发育密切相关,且在中山杉不定根的发育过程中发挥着重要作用。
山西省中国沙棘天然种群优树表型变异研究
郭学斌
摘要:
目的 为揭示山西省中国沙棘天然种群优树表型变异规律及其与生态因子的关系,为沙棘遗传资源收集、保存和品种创制提供技术支撑。 方法 以山西省中国沙棘天然种群分布区为研究对象,调查了11个中国沙棘天然种群110个优良单株的10个表型性状指标,采用方差分析和变异系数研究种群优树间的表型变异;应用相关分析揭示表型性状间及其与生态因子间的相关性;运用主成分分析和聚类分析进行了种群优树分类。 结果 中国沙棘10个表型性状在不同种群优树间呈显著(p < 0.05)或极显著(p < 0.01)差异,中国沙棘天然种群优树表型性状的平均变异系数为5.23% ~ 37.42%。中国沙棘果实横径与果实纵径、百果质量、种子千粒质量、当年枝长均呈极显著(p < 0.01)正相关,与果形指数、结实密度呈极显著(p < 0.01)负相关;种子千粒质量与果实横径、果实纵径、百果质量呈极显著(p < 0.01)正相关;果形指数、果柄长、当年枝长与纬度因子呈极显著(p < 0.01)负相关;果实横径、果实纵径、百果质量、种子千粒质量、当年枝长与海拔因子呈极显著(p < 0.01)正相关。主成分分析结果表明:隰县种群优树的综合得分最高,五寨种群优树的综合得分最低。利用种群间欧式距离进行聚类分析,将11个中国沙棘天然种群优树分为4类,揭示了山西省中国沙棘优树表型性状未形成连续变异规律,具有随机变异的特点。 结论 山西省中国沙棘天然种群优树间存在丰富的表型变异。隰县种群优树的综合性状表现最好,可参考作为中国沙棘优良种质资源收集的重点区域。
薄壳山核桃品种亲缘关系分析与指纹图谱构建
何旭东, 郑纪伟, 田雪瑶, 教忠意, 窦全琴
摘要:
目的 基于荧光SSR标记结合高通量毛细管电泳技术,建立一种快速、高效、稳定、准确的薄壳山核桃基因分型体系,用以分析各品种间亲缘关系并构建指纹图谱,旨在为薄壳山核桃品种鉴定与新品种保护提供理论依据,也为薄壳山核桃种质资源评价、品种选育与推广提供有益参考。 方法 选取薄壳山核桃及其近缘种54对SSR引物进行初筛,最终确定10对标记合成荧光引物用于后续分析。基于毛细管电泳技术对25个薄壳山核桃品种进行基因分型,利用软件统计位点数据并计算各个位点的等位基因数(A)和多态信息含量(PIC)。利用SSR标记间的相互组合构建薄壳山核桃不同品种的指纹图谱。通过等位片段的转化对薄壳山核桃品种进行聚类,并分析其亲缘关系。 结果 10对荧光SSR标记共扩增出68条等位片段,平均为6.8个;位点Cc19最多,有12个等位基因,位点BFU-Jr19最少,有3个等位基因。多态信息含量(PIC)变化范围为0.2910~0.8435(平均为0.5883)。优选的4对核心引物Cc19、PM-GA31、PM-CIN4和PM-GA41组合能完全区分25个薄壳山核桃品种。25个品种遗传相似系数在0.62~0.99之间,并聚类成2个大的类群,部分亲缘关系较近的品种聚类在一起,部分品种聚类不能与遗传背景完全对应。 结论 与传统的显性标记及聚丙烯酰胺凝胶电泳分型技术相比,荧光SSR标记结合毛细管电泳技术构建薄壳山核桃品种指纹图谱切实可行,通量大且速度快,结果稳定可靠,通过标记组合可有效的对不同品种进行区分。在品种亲缘关系分析中,建议增加杂交亲本数量,并在全基因组范围内选取一定数量效率更高的标记,以便最大程度地揭示薄壳山核桃品种间亲缘关系的真实水平。