[目的]探究土沉香树干填充CO2诱导结香过程与抗逆防御反应,阐明外源CO2诱导下树体结香效应及生理防御机制.[方法]以11年生土沉香为试验材料,采用随机区组设计,设置4个处理,即每隔7天(T1)和15天(T2)充气1次、树干打孔(CK1)和不作任何处理(CK2),持续处理3个月.充气开始后第30、60、90、120、150天钻取木芯,测定过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量.处理结束后7和10个月取样观察木质部细胞内含物变化,测定结香范围及醇溶性提取物和沉香四醇含量.[结果]1)土沉香树干填充CO2可加速木质部射线薄壁细胞和导管内淀粉的转化,侵填体随诱导时间增长而增多;T1处理结束后10个月时,射线薄壁细胞和导管被完全堵塞;2)与CK1和CK2相比,CO2处理下木质部变色范围增大,其中T1处理变色范围最大,纵向变色长度26.45 cm、横向变色宽度4.17 cm、径向变色深度9.87 cm;3)随诱导时间增长,T1和T2处理结香区的醇溶性提取物和沉香四醇含量逐渐升高,且均显著高于CK1和CK2;4)T1处理第60天POD、CAT活性达到峰值后缓慢下降,但第150天POD活性仍高于CK2,CAT活性与CK2无显著差异;第90天SOD活性下降,而后缓慢上升;MDA含量先下降后升高,第90天达到最低值,且明显低于CK2;第150天时,SOD活性、MDA含量与CK2无显著差异.[结论]1)外源CO2可显著促进木质部射线薄壁细胞内淀粉的转化,增大导管和射线薄壁细胞内侵填体堵塞面积;2)外源CO2可诱导土沉香木质部变色,随诱导时间增长,树干木质部纵向、横向和径向变色长度增长,纵向变色面积增加;3)外源CO2可诱导土沉香形成沉香块且质地细腻,最优处理10个月时的醇溶性提取物含量达21.27％,沉香四醇含量达0.29％,分别是CK1的1.42和2.11倍;4)外源CO2可在短期内诱导POD、CAT抗氧化酶活性升高,降低MDA含量,激活土沉香树体的抗逆防御反应.
[目的]利用标准规格不同树种木条的分解,并结合土壤养分循环相关酶活性变化探讨生物炭和有机肥对杨树人工林地土壤质量的影响.[方法]在裂区试验设计中,分别以有机肥(M:0、3、9t·hm-2)和生物炭(B:0、2.5、10t·hm-2)为主区和副区因素对三倍体毛白杨人工林砂壤土进行处理(共计9个土壤处理:M0B0、M0B2.5、M0B10、M3B0、M3B2.5、M3B10、M9B0、M9B2.5、M9B10).将3个树种[三倍体毛白杨(以下简称"毛白杨")、美洲山杨、火炬松]木条按照2种放置方式(水平放置于林地表面、垂直插入20 cm土壤内)安置在林地内.土壤处理2年后,测定土壤酸性磷酸酶、纤维素酶、α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、N-乙酰基-β-D-葡萄糖苷酶和芳基硫酸酯酶活性;木条分解2.5年后,测定其分解(密度损失)和含水量.[结果]M9B10处理显著提高了土壤含水量(尤其在雨季).对于土壤酶活性,9 t hm-2有机肥显著提高了 土壤酸性磷酸酶活性;M3B10、M9B0和M9B2.5提高了土壤α-葡萄糖苷酶活性;M0B10、M3B2.5和M9B2.5显著提高了土壤β-葡萄糖苷酶活性;M3B2.5、M9B0、M9B2.5和M9B10显著提高了土壤N-乙酰基-β-D-葡萄糖苷酶活性;同时,所有土壤处理提高了芳基硫酸酯酶活性,提高幅度为62.84％～248.14％.木条分解速率因放置方式(土壤内＞表面)和木条树种(2种杨树＞火炬松)而异.在林地表面,M3B0和M9B2.5处理促进了 3个树种木条的分解,同时,M0B10、M3B2.5和M3B10处理促进了毛白杨和美洲山杨木条分解;在林地土壤内,M3B0促进了毛白杨木条分解,除M3B2.5、M3B10和M9B10外的所有处理加速了火炬松木条分解.[结论]生物炭和有机肥提高了土壤含水量和酶活性并加速了林地表面和土壤内的木质分解,可用于提高人工林地土壤质量,但有必要进行更多大田试验以根据土壤类型和气候条件制定土壤管理方案.
[目的]分析中国主要人工林木材的挥发性有机化合物(VOCs)组成及气味物质特征,为低气味木质家居产品筛选合适的木材原料,也为木质家居材料气味的治理确定处理对象、提供治理依据.[方法]采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱—质谱(GC-MS)对青杨、速生桉、杉木、马尾松和樟木5种人工林木材树皮和心边材的VOCs组成进行定性定量分析,同时根据联用的嗅闻仪表征木材各部位主要气味物质的气味类型、气味强度和嗅阈值.[结果]青杨、速生桉、杉木、马尾松和樟木5种人工林木材的VOCs组分包括萜烯类、醇类、酮类、酸类、醛类、酯类、酚类和呋喃杂环化合物.樟木和马尾松心边材以及杉木和速生桉心材均含有较多VOCs组分.樟木心边材和树皮中富含的芳樟醇和黄樟油精是樟木的独有组分;马尾松心边材中富含的α-蒎烯在樟木中也有少量存在;杉木心材中VOCs含量最高的2种组分为α-雪松烯和β-杜松烯;速生桉心材中VOCs含量最高的2种组分为δ-杜松烯和α-依兰油烯;青杨除树皮中含有少量水杨醛、苯甲醛和呋喃组分外,心边材中VOCs含量甚微.木材气味主要来源于VOCs中的萜烯类、醇类、酮类、醛类和酯类物质.芳樟醇、黄樟油精、丁香油酚和β-石竹烯是樟木的主要气味特征物质;马尾松中富含的α-蒎烯具有松香、松节油的典型香气,但是质量浓度更低的β-石竹烯的气味强度与α-蒎烯相当.杉木和速生桉中的气味物质集中在心材中,气味强度最高的是α-依兰油烯.同一种VOCs成分含量不同时,其气味特征不同.对于樟木、马尾松、杉木和速生桉木材气味的愉悦度,不同人嗅闻时存在感官差异.[结论]杉木和速生桉边材以及青杨心边材是制备低总挥发性有机化合物(TVOC)和低气味木质家居产品的最佳选择.
[目的]聚焦于探究在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下,竹材在宏观、组织和细胞等不同尺度的断裂行为,剖析外力作用下竹材断裂机制,为竹材新技术、新工艺、新产品开发提供理论依据.[方法]以毛竹为研究对象,对其施加顺纹劈裂和径向横纹压缩作用,利用场发射扫描电镜(FESEM)观察维管束和薄壁组织及导管、纤维和薄壁细胞的断裂形貌和裂纹扩展路径,结合纳米压痕仪测量纤维和薄壁细胞2类细胞壁的微观力学强度,探索竹材在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下不同尺度的断裂破坏特性.[结果]竹材在顺纹劈裂力作用下,宏观上呈顺纹劈裂破坏,断裂形貌近乎为直线状;在组织层面,维管束中纤维鞘和薄壁组织中沿顺纹劈裂,维管束中导管的细胞壁呈撕裂破坏;在细胞层面,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,有少数薄壁短细胞的细胞壁被撕裂.竹材在径向横纹压缩力作用下,宏观上呈压溃破坏,在顺纹方向形成系列不规则裂纹;在组织层面,维管束受到明显破坏,纤维鞘中形成不规则裂纹,导管的细胞壁被压溃,薄壁组织呈阶梯状分层破坏;在细胞层面,与顺纹劈裂力的破坏模式相似,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,不同的是裂纹在部分薄壁短细胞交接处会发生转向,沿径向拓展,使断裂面呈阶梯状.竹材纳米压痕结果显示,纤维和薄壁细胞的胞间层硬度和模量均低于次生细胞壁.[结论]竹材在不同外力作用下,其宏观破坏行为不同,在顺纹劈裂力作用下呈顺纹劈裂破坏,在径向横纹压缩力作用下呈压溃破坏,但在细胞层面上无论纤维还是薄壁细胞均以胞间层撕裂破坏为主.裂纹在纤维和薄壁细胞的胞间层产生,并沿细胞之间界面的横向和纵向传播,使纤维细胞剥离,纤维鞘被分散成纤维束,薄壁细胞脱落,薄壁组织分层.结合纤维和薄壁细胞壁层的微观力学性能发现,由于胞间层的微观力学强度小于细胞壁层,顺纹劈裂和径向横纹压缩作用引起的胞间层断裂及裂纹在横向和纵向的传播,能实现纤维和薄壁细胞分离.
[目的]本研究分析了银腺杨生长素受体基因PagFBL3的序列结构、组织表达特异性和亚细胞定位,并创制了过表达PagFBL3转基因杨树,探讨其对茎次生生长的影响,为进一步阐明生长素受体在茎次生生长中的作用机制提供帮助.[方法]利用生物信息学方法及相关软件分析系统进化关系、序列相似性及生化特征;克隆并鉴定了银腺杨PagFBL3基因,利用实时荧光定量PCR技术,分析该基因在根、幼叶、成熟叶、幼茎、维管形成层、木质部和韧皮部中的表达;利用Gateway技术,构建融合表达载体35S::PagFBL3-GFP,通过瞬时转化烟草叶片表皮分析PagFBL3的亚细胞定位;同时,将PagFBL3编码区序列重组进入pMDC32载体,构建植物过表达载体35S::PagFBL3,利用农杆菌介导法创制转基因银腺杨,通过表型观察和组织切片分析过表达PagFBL3基因对转基因杨树茎部生长发育的影响.[结果]PagFBL3基因可编码571个氨基酸残基,其编码蛋白定位于细胞核.PagFBL3基因在根、茎和叶中均有表达,并在成熟叶和次生茎中表达量较高.基于抗性筛选和分子水平鉴定,创制了 11个过表达PagFBL3 转基因杨树株系,选择两个表达量较高的转基因株系进行功能分析.与非转基因植株相比,过量表达PagFBL3基因促进转基因杨树木质部发育,显著增加了转基因杨树的木质部宽度,提高了转基因杨树的径向生长,地径分别增加6.7％和8.5％,第15节间木质部宽度分别增加17.3％和19.9％.此外,过量表达PagFBL3基因也增强了植株的高生长,株高分别增加6.3％和6.9％.[结论]PagFBL3基因主要在成熟叶和次生茎中表达并发挥作用,通过影响木质部发育,提高木质部宽度,进而参与调控杨树的径向生长,该研究为进一步揭示PagFBL3基因参与杨树茎部生长发育的分子机制提供了参考.
[目的]探究骨干枝数目和开张角度调整对香榧成花坐果的影响,为香榧幼年林树形培养、促进早实丰产提供科学依据.[方法]设置骨干枝数目和骨干枝开张角度的单因素及交互试验,调查处理及对照条件下花果发育规律,统计混合芽比例和坐果率,测定树体光照强度、内源激素含量、光合碳同化物含量、碳氮比等指标.[结果]骨干枝数目调整对香榧树体透光能力影响较大,3骨干枝(N3)和4骨干枝(N4)处理显著增加了树体中层和下层的光照强度,有利于提高光能利用率,明显促进香榧成花坐果;开张角度60°(A60°)处理显著降低了香榧混合芽中生长素(IAA)、赤霉素(GA1和GA3)含量,提高了 ABA/IAA、ABA/GA1+3,CTKs/IAA以及CTKs/GA1+3比值,明显增加了混合芽中光合碳同化物蔗糖、淀粉等含量和C/N比,显著提高了树体混合芽比例;骨干枝数目和骨干枝开张角度的交互处理有效提高了树体的光照强度和净光合速率,3骨干枝60°(N3-A60°)和4骨干枝60°(N4-A60°)处理下中层光照强度达到25 000～27 000 lux,下层光照强度达到11 000～14 000 lux,光合速率分别达到9.07和9.70 μmol CO2·m-2s-1;此外,开张角度60°分别与3和4骨干枝交互处理还明显提高了幼果中赤霉素GAs和部分细胞分裂素的含量,显著促进了果实中蔗糖、总可溶性糖等的积累,明显提高了香榧坐果率.[结论]骨干枝数目和骨干枝开张角度调整均能促进香榧幼年林成花坐果,其中以3和4骨干枝与开张角度60°交互处理效果最佳.
树木在干旱胁迫下的死亡是一个重要的生理生态过程,不仅可以改变森林的结构和功能,还可能影响森林管理决策.在干旱胁迫条件下,树木体内水分代谢与碳代谢会出现失效现象,从而导致树木的死亡.但是在干旱胁迫环境下,树木死亡的生理机制以及干旱—复水过程中树木各个器官的生理生态响应还未探明,这一科学问题也是当前世界的前沿问题.树木的干旱致死机制至少有3种假说:水力失效、碳饥饿和生物攻击假说.水力失效假说认为在干旱胁迫环境下,树木木质部栓塞达到阈值后无法恢复水分传导从而使得树木脱水干燥死亡;碳饥饿假说认为树木在干旱胁迫环境下,气孔紧缩甚至关闭,树木不能进行光合作用产生有机物,但树木为了维持自身正常的生长发育及新陈代谢,使得树木自身可利用碳耗竭;生物攻击假说认为干旱胁迫影响生物因子的分布及生长速率等,使得树木易受到昆虫和病原体的攻击,从而导致树木的死亡.3种假说都已经被证实可以解释一部分树木死亡的现象,但是又不足以解释所有树木在干旱胁迫环境下死亡的现象,特别是非结构性碳水化合物的损耗在死亡过程中的作用仍不清楚.本文介绍干旱胁迫下的水分关系,对水力失效假说中木质部栓塞具体的生理过程进行整体阐述.然后,讨论长期干旱胁迫对树木生长发育、蒸腾作用的影响,以及由此产生的非结构性碳水化合物动态变化,探讨干旱致死过程中树木各个器官生理机制,并总结干旱—复水过程中树木的生理生态变化的研究进展.研究表明,水力失效假说仍然是干旱胁迫下树木死亡的主要假说,而树木体内非结构性有机碳的变化对树木死亡的贡献率未确定.干旱后复水能够使植物的生理功能得到恢复,可在一定程度上弥补干旱对植物造成的伤害,对树木的形态特征、生理特征都造成影响.本文还对未来树木死亡的研究方向提出建议,旨在为今后树木的合理种植经营提供建议.
[目的]分析东北地区10种主要造林树种幼龄期各组分生物量分配特征,建立并筛选单树种和全树种最优生长模型,为该地区森林生物量尤其是幼龄林生物量估算提供模型参考.[方法]在吉林省舒兰市生物多样性与生态系统功能控制试验样地内,2021年7-8月份选取长势良好的植株进行全株取样,每个树种选取15～21株个体,共计200株.测量根系、茎干、叶片各器官生物量及其分配比例,并计算地上部分以及整株生物量.以基径和树高为自变量,以根系、茎干、叶片各器官和地上部分及整株生物量为因变量,建立一元线性、多元线性、幂函数等形式的回归方程,构建单树种和全树种生物量模型,并通过决定系数、参数显著性以及赤池信息标准(AIC)等指标筛选最优模型.[结果]1)10个树种的生物量总体呈现出茎干生物量占比最高(45％)、根系生物量次之(35.5％)、叶片生物量最低(19.5％)的分配格局.随着基径增长,茎干生物量占比呈上升趋势,叶片生物量占比呈下降趋势,根系生物量占比变化不明显.2)10个树种的生物量最优模型均以幂函数形式为主,单树种生物量模型以Y=a(D2H)b和Y=aDb为最优形式;全树种生物量模型则以Y=a(D2H)b和Y=aDbHc为最优模型形式(D为基径,H为树高,a,b,c分别为方程系数).[结论]幂函数形式为生物量最优模型,其中单树种生物量模型具有更高拟合优度,适用于特定树种生物量的精确估算,而全树种生物量模型则对区域性的生物量估算具有更广泛的适用性.
[目的]研究桉树响应从枝菌根真菌和青枯菌的生长和生理特征,为应用菌根化育苗技术防控桉树青枯病提供理论支撑.[方法]以巨桉幼苗为对象,研究摩西管柄囊霉菌根化和青枯菌侵染进程对寄主生长和防御相关酶活性的影响.[结果]1)摩西管柄囊霉能与巨桉根系良好共生,菌根化桉树株高、地径、干质量、根冠比分别为非菌根化处理的2.30、4.38、2.75和1.71倍.与非菌根化处理相比,菌根化巨桉幼苗根长、根直径、根表面积、根体积、根冠比、根系和叶片中氮、磷和钾含量均显著增加(P＜0.05).2)随青枯菌侵染时间的增加,菌根化桉树叶片中的防御相关酶活性显著高于对应的非菌根化处理,过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)、β-1,3-葡聚糖酶活性在菌根化桉树组织中先升高后降低,分别在青枯菌侵染48、24、144hpi时达到峰值;菌根化桉树叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和几丁质酶活性先升高后降低,在青枯菌侵染96 hpi后达到峰值.3)接种摩西管柄囊霉对桉树青枯病的防控效果为81.67％.[结论]接种摩西管柄囊霉显著促进桉树幼苗健壮生长,受青枯菌侵染后,菌根化桉树幼苗快速和大幅度提高防御相关酶活性,增强寄主防御青枯菌的能力.
[目的]研究城市森林中的多个树种在多样化生境条件下对持续干旱的生长反应和敏感性,为快速筛选抗旱性强且能健康生长的适应性树种提供参考依据.[方法]通过测量不同生境(郁闭林、开敞林和行道树)中不同树龄(幼龄、低龄和成年)的17种树木在2005-2020年的各年年均枝长变化,计算其相对增长率(干旱年的年均枝长增长量与非干旱期相应值的比)(RAI)来评价树木枝条生长对干旱胁迫的敏感性.[结果]1)年均枝长随树龄增大而减小,郁闭林中幼龄树木和开敞林中低龄树木的年均枝长高于成年行道树.2)各树种的年均枝长与标准化降水指数呈显著性相关(r2=0.687,P＜0.01),郁闭林中的欧洲水青冈和夏栎,以及开敞林中的欧梣和夏栎的枝长生长对干旱不敏感,但各生境中有14种树木对干旱极为敏感.3)各树种的叶片膨压损失点水势的平均值与极小值呈显著相关(r2=0.549,P＜0.01),但与生长敏感性不相关.4)木质部结构与RAI(r=0.553,P＜0.01)和生长敏感性(r=0.545,P＜0.01)呈显著性相关,散孔材和半环孔材树种比环孔材树种对干旱更敏感.[结论]各树木的年均枝长受多种因子影响,年均枝长可推荐作为一种简便、快速、有效的评价树木生长活力的新方法,能反映不同树种对生境条件的敏感性和适应性,为城市林业和园林绿化相关部门筛选应对气候变化的抗逆性树种提供科学依据.
[目的]构建木材控制容积干缩模型,采用X射线法测量木材剖面密度,计算含水率分布,为科研和生产测定木材含水率及其分布提供技术支撑.[方法]将绝干前木材沿厚度方向划分控制容积,引入木材全干干缩率参数并依据木材干缩原理计算绝干后木材控制容积厚度,利用木材剖面密度确定控制容积密度,完整构建求解绝干前木材控制容积含水率计算模型.模型中绝干前木材控制容积含水率、绝干后木材控制容积厚度和密度等变量高度耦合,通过开发迭代算法并在Matlab软件中编制计算程序求解以上变量,该算法以绝干后木材实际厚度为约束条件不断修正木材全干干缩率,有效避免因全干干缩率引入值与真实值偏差带来的计算误差.同时,开展毛白杨木材对流干燥试验,利用本研究方法测算不同干燥阶段木材含水率分布,并与木材实际平均含水率(称重法)以及假设木材厚度方向均匀干缩法测算的含水率分布进行对比分析.[结果]本研究方法测算的木材平均含水率与称重法测量的木材平均含水率非常接近,二者相关系数的平方(R2)在0.999 2以上.本研究方法与均匀干缩法相比,在FSP(纤维饱和点)以上时2种方法测算的木材含水率分布一致;在FSP以下时本研究方法测算的木材含水率在试件表层相对较低、芯层相对较高,芯、表层含水率梯度较大.木材分别干燥45、69和134h时,本研究方法测算的芯、表层木材含水率差分别为22.61％、15.65％和5.58％,均匀干缩法测算的芯、表层含水率差分别为18.06％、11.51％和4.27％,2种方法的绝对偏差分别为4.55％、4.14％和1.34％,差异较明显.相比均匀干缩法,干燥时间为45、69和134h时,本研究方法测算的木材含水率分布其精度分别提高3.80％、6.00％和4.04％.[结论]本研究构建的控制容积干缩模型充分考虑含水率分布引起的非均匀干缩,可弥补均匀干缩法假设木材均匀干缩的不足,提高木材含水率分布测算精度,为木材含水率分布的动态检测提供一种有效的技术手段.
[目的]沼生栎以播种繁殖为主,但该种子对失水较敏感,具有顽拗性.本研究旨在探究沼生栎种子失水过程中水分相态的变化,探明半致死和致死含水量,为其运输、安全贮藏提供理论依据,也为其他顽拗性种子的研究提供参考.[方法]采用自然干燥法降低种子的含水量,利用核磁共振技术探求失水过程中种子内部水分相态、含量的变化,并结合种子发芽率的变化,分析各相态的水分在种子脱水中的作用.[结果]1)沼生栎种子初始含水量为38.0％,发芽率为96.00％.随着含水量的下降,种子发芽率不断下降,当含水量降至10.0％时,种子完全死亡.由拟合曲线计算得知种子的半致死含水量为17.39％.2)核磁共振波谱图表明,沼生栎种子水分质量(x)与核磁共振弛豫图谱峰面积(y)呈显著一元线性回归关系,其线性回归方程为:y=21 132x+698.05,相关系数R2=0.999 6.3)T2弛豫图谱中各峰从左至右依次为:束缚水 T21、不易流动水T22、自由水T23.4)新鲜种子中自由水比例最高,占66.39％,而束缚水和不易流动水分别占4.28％、29.07％.失水过程中各相态水的结合能力、峰面积、峰比例也在不断变化.整个失水过程中束缚水性质稳定、不易脱除;不易流动水峰顶点整体向左偏移,结合能力增强;自由水流动性较强,峰顶点向右偏移.当含水量降至25.0％时,自由水峰面积显著下降,此时不易流动水和束缚水显著增加,比例也有所上升;当含水量继续降至20.0％时,束缚水峰面积及比例持续增大,不易流动水峰面积减小;随后各相态水峰面积均有所下降.[结论]随着失水时间的延长,沼生栎种子的发芽率不断降低,运输、贮藏过程中含水量不能低于其半致死含水量17.39％.失水过程中,沼生栎种子中始终存在束缚水、不易流动水、自由水3种相态的水分,且失水对沼生栎种子质量的影响很大,种子在受到失水胁迫时,为减缓水分的散失,维持细胞膜稳定性,水分的结合能力会变强.
[目的]探讨东北鼠李雌雄异株植物对种间竞争的性别差异性响应,为解析东北鼠李在竞争胁迫下的生活史策略奠定理论依据.[方法]2009年7月在吉林蛟河建立1块23.76hm2的永久性固定监测样地,测量样地内木本植物的胸径、树高、枝下高、冠幅,记录其位置坐标,并分别于2014年7月和2019年7月进行复测.于2019年花期和果期、2020年果期在样地内选择一定数量的东北鼠李雌雄植株,对每株东北鼠李的新生枝、叶、花和果进行调查取样,计算每株的各组分生物量.通过Hegyi指数量化来自相邻异种树木的竞争强度;采用线性回归比较雌雄性别个体的营养生长和繁殖对种间竞争强度的响应差异;利用方差分析方法检验2019年果期与2020年果期东北鼠李果数和果生物量的差异.[结果]雌树的胸径大小受种间竞争显著抑制(P＜0.05),而雄树的胸径大小与竞争强度没有显著相关性.雌雄植株的繁殖都未受到竞争强度的显著影响,而雌树的新生枝及叶生物量在花期受到种间竞争显著抑制(P＜0.05).雌树在2020年果期的果数和果生物量均显著高于2019年果期(P＜0.05),其营养生物量在2020年受到种间竞争显著抑制(P＜0.05),而在2019年受种间竞争的影响不显著.[结论]东北鼠李的繁殖活动对种间竞争的响应没有性别差异,雌雄植株的繁殖均不受竞争强度影响.而营养生长对种间竞争的响应具有显著的性别差异,种间竞争对雌树的营养生长具有更多的负面影响.雌树对繁殖的投入量越大,其营养生长受种间竞争的负面影响也越大.这表明雌树繁殖投入的增加会导致种间竞争对雌树的负面影响增大.
[目的]探究不同热解条件下竹纤维细胞和薄壁细胞中主要组分的热解规律,分析热解过程对固体残余量和挥发分组成的影响,为竹材热解转化为高品质气体燃料和炭材料提供理论参考和借鉴,为开发清洁高效的梯度炭化及物理活化工艺提供技术支撑.[方法]选取3年生毛竹,利用热重—红外联用分析仪(TG-FTIR)对竹粉、水选分离出的竹纤维和薄壁细胞以及化学法分离获得的细胞壁纤维素、半纤维素和木质素在10、20和30 ℃ min-1升温速率条件下进行热解特性与气体相对含量的半定量分析.[结果]10℃·min-1、N2气氛条件下,竹粉、竹纤维细胞和薄壁细胞的主热解阶段发生在180～400 ℃之间,三者固体残余量分别为19.8％、21.3％和17.5％.竹纤维素、半纤维素和木质素的主热解阶段分别发生在250～400℃、190～365 ℃和100～500 ℃之间,纤维细胞和薄壁细胞中纤维素的固体残余量分别为9.9％和6.3％,半纤维素的固体残余量分别为20.2％和18.3％,木质素的固体残余量分别为30.4％和25.8％.热重—红外光谱分析表明,热解产生的气体主要由CO2、CO和CH4等组成.纤维素热解产物中含C=O和C—O—C等官能团化合物的相对含量最高为65.8％,半纤维素中CO2的相对含量最高为42.7％,木质素气体产物中合成气(CH4、CO)含量最高为27.6％.提高升温速率,纤维素热解产物中含C=O和C—O—C等官能团化合物和木质素中合成气的相对含量减少约5％,半纤维素中CO2含量增加近10％.[结论]1)竹粉、不同类型细胞及其三组分的热解特性各异,其中薄壁细胞-纤维素的固体残余量最低,纤维细胞-木质素的固体残余量最高;2)竹粉、竹纤维和薄壁细胞及其3种主要组分的热解气体组成类型基本相同,但相对含量存在明显差异,纤维素主要热解气体产物为含C=O、C—O—C等官能团化合物,半纤维素主要热解产物为CO2和含C=O官能团化合物,木质素主要热解产物为CO2和含C—O—C官能团化合物;3)随升温速率增加,竹粉、不同类型细胞及其3种主要组分的TG/DTG曲线整体向高温一侧移动,热解气体产物的红外吸收峰强度增加,CO和含C=O官能团化合物的相对含量有所降低.
[目的]分析 1980-2021年大兴安岭雷击火发生历史,了解该地区雷击火的时空分布规律以及 42年间的动态变化,为雷击火防控提供科学依据.[方法]基于 1980-2021年大兴安岭雷击火统计资料、研究区行政区划、DEM数字高程模型,计算得到研究区的海拔、坡向和坡度分布图及对应面积,结合研究区划图,分析雷击火的空间分布特征与动态变化趋势.[结果]1)在 1980-2021年间,大兴安岭地区共发生雷击火 1 651起,过火总面积 473 088.8 hm2.89.4%的雷击火过火面积在 100 hm2 以内.2000-2021年雷击火数量约为 1980-1999年的 3.5倍.95.9%的雷击火发生在 5-8月,52%的雷击火发生在 13׃00-17׃00,雷击火数量在 6月 15日春季防火期结束的几天内迅速增加.经度上,雷击火集中在 121.2°E和 122.5°E 2个中心附近;纬度上,80%的雷击火集中于 51°N—53.5°N之间.不同行政区划的雷击火密度和雷击火面积比差异显著,总体上黑龙江全面高于内蒙古.雷击火集中于坡度 4°～12°,占总数 48.9%;坡度大于4°时,雷击火数量出现随坡度升高而减少的趋势.海拔范围 600～800 m内的雷击火最多,占总数 33.2%;只有 1.3%的雷击火发生在海拔 1 200 m以上地区.西南坡雷击火最多,为 219起(13.9%);西北坡雷击火最少,为 177起(11.2%).2)有关因子与雷击火数量的Pearson相关分析表明,雷击火数量与经度(R=-0.155,P≤0.001)、坡度(R=-0.523,P≤0.001)存在极显著负相关,与对应海拔面积(R=0.336,P≤0.001)、林业局面积(R=0.559,P≤0.001)存在极显著正相关,与对应坡度面积(R=0.734,P≤0.05)存在显著正相关,与纬度、海拔、对应坡向面积不存在显著相关.3)雷击火活跃日数在1980-1985年最少(35±16.1)天,1986-1997年开始上升(77.3±58.5)天,1998-2011年达到高峰(112.1±47.9)天,2012-2021年出现回落(68.1±33.2)天.以 5年为间隔将 1980-2021年划为 8个时期后,第 3～7个 5年时期中的雷击火第一次高峰日存在逐渐前移的现象.[结论]大兴安岭的雷击火数量从 2000年开始出现明显上升,一年中 6月最多而 8月最少,一天中以 13׃00-16׃00最多而 23׃00-5׃00最少;雷击火在空间上的分布有聚集趋势,除坡向外,其他空间类型基本符合面积越大,雷击火数量越多的规律.雷击火在不同坡向分布的差异明显,主要表现为南较北多,东较西多;在1980-2021年间的 4个时期(1980-1985、1986-1997、1998-2011、2012-2021年)雷击火活跃日呈"平缓—上升—高峰—回落"的动态变化.雷击火第一次峰值日在年尺度上无明显规律,但在 5年尺度上从第 3～7个 5年期间累积提前了24天.
[目的]探究马尾松林改为茶园的土地利用/覆盖变化对土壤碳含量的影响,明确林缘形成对森林土壤碳含量的作用,为准确估算森林土壤碳储量和固碳功能提供科学依据.[方法]在武夷山国家公园选择马尾松纯林转为茶园的典型地点,研究马尾松林内不同林距(距"林—茶"接壤边缘 1、20和 50 m)及接壤茶园内 4处位置的表层土壤(0～20 cm)总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量变化及影响因素.[结果]马尾松林改为茶园 16～28年后,土壤TOC、DOC和MBC含量分别比原马尾松林下降了 57.1%、48.8%和 16.9%.在马尾松林内至林缘方向上,TOC和DOC含量呈下降趋势,而MBC含量无显著差异(P>0.1),为TOC含量均值在林距 50 m、20 m、1 m和毗邻茶园处依次为 31.08、30.67、22.26和 13.25 g·kg-1,DOC含量均值依次为 269.7、259.8、226.5和 135.5 mg·kg-1.TOC和DOC含量与解释变量(土壤理化性质、土地利用/覆被类型和林缘年龄)的逐步回归方程拟合优度好,自变量分别解释了各自变异的 87.7%和 76.6%;但MBC的拟合效果很差.其中,土地利用/覆被类型和土壤氮组分含量对TOC和DOC产生不同程度的作用;而林缘年龄仅对DOC含量产生影响.[结论]马尾松林改为茶园的土地利用/覆盖变化使土壤碳含量下降(TOC和DOC最为明显),且随离开林缘的距离增加而降低.因此,需要考虑土壤碳含量的林缘效应,以降低景观尺度的森林土壤碳库和碳汇估算中的不确定性.
[目的]中国是世界纸和纸板生产和消费第一大国,造纸是国民经济重要支柱产业.作为造纸基本原材料的木浆,自 1995年起就成为中国木质林产品中进口额第一大品类,具有进口量大、增速快、价格高的特点,需关注中国木浆进口风险,以保证造纸工业产业链供应链安全.[方法]规范和确定中国木浆消耗的进口对外依存度、中国木浆进口市场集中度、中国木浆进口国际市场占有率算法并设定其引致中国木浆进口风险的风险分区,构造中国木浆进口风险乘法指数和加法指数,科学设定其风险分区,通过比较确定中国木浆进口风险指数的合理评价方法.[结果]中国木浆消耗的进口对外依存度、中国木浆进口市场集中度、中国木浆进口国际市场占有率是引致中国木浆进口风险的核心因素.2000-2021年中国木浆消耗的进口对外依存度呈现较高水平上的波动减少中缓慢下降的趋势,2021年为62.34%,其所引致的进口风险处于高风险区,接近极高风险区;2000-2021年中国木浆进口市场集中度CR8 呈现高水平上的波动中缓慢下降的趋势,2021年为 89.69%,其所引致的进口风险处于极高风险区;2000-2021年中国木浆进口国际市场占有率呈快速上升态势,2021年为 43.28%,其所引致的进口风险处于高风险区.基于多维度的中国木浆进口风险整体评价方法宜采用因子相乘方式构造,但不管构造的是乘法指数还是加法指数,均显示中国木浆进口风险处于极高风险区.[结论]为减少中国木浆进口风险,应推进工业纸浆林建设,扩大国产木浆供给;从纸和纸板生产、消费、出口3方面,引导国内浆纸需求;以纸代浆,调整浆纸贸易产品结构;加大海外投资,优化木浆进口市场来源结构等.
[目的]基于白桦四倍体与二倍体杂交产生的子代(三倍体)测定分析结果,选出生长与材质性状兼优的杂交优势亲本及组合,为种子园的亲本选配提供理论依据.[方法]以白桦测交系交配设计获得的40个杂交组合10年生杂种试验林为研究对象,测定各杂交组合的生长、材性和保存率等性状,利用SPSS22.0、WinNCⅡ等软件对各性状进行方差、配合力及效应值分析,采用隶属函数法并结合主成分分析综合评价各性状,选择杂交优势亲本及组合.[结果]1)不同亲本杂交组合间的生长、材性和保存率等性状方差分析显示(除木材密度和保存率性状外),7个性状的组合间方差、配合力方差均达显著或极显著水平;7个性状的变异系数在6.34％～55.29％之间,广义遗传力和狭义遗传力分别在38.83％～73.72％和22.23％～68.48％之间,其中部分性状家系间变异较大、遗传能力较强.2)树高、胸径、材积、木质素含量和纤维长宽比5个性状的一般配合力(GCA)效应以及特殊配合力(SCA)效应差异均达显著或极显著水平.双亲的加性效应对胸径、材积等生长性状以及纤维素、半纤维素、纤维长宽比等材质性状具有明显影响,母本的加性效应远大于父本,且占主导地位,各性状中母本的方差分量在43.11％～94.15％之间,父本在0～4.86％之间.由特殊配合力效应分析发现,SCA仅对木质素含量和树高的控制较强,分别为52.03％和44.55％.3)根据亲本及杂交组合间各性状配合力效应值,采用隶属函数并结合主成分分析对各亲本及组合进行综合评价发现,父本F4、F7和F10为优异父本,Q19和Q103为生长或木材纤维性状的优异母本,其中Q103的材积遗传增益达8.60％.选择Q33×F1、Q103×F10、Q13×F12和Q19×F11为生长或纤维性状的优异杂交组合,其中Q33×F1和Q103×F10组合的材积遗传增益分别为16.33％和15.62％.[结论]白桦母本加性效应为本研究性状表现的主要贡献者;依据白桦三倍体家系生长、材性的各配合力效应值,最终选出优异父本3个(F4、F7和F10)、母本2个(Q19和Q103),优良杂交组合4个(Q33×F1、Q103×F10、Q13×F12 和 Q19×F11).
闪电引发的野火造成了全球范围内生态、财产和生命的重大损失.随着气候变暖以及厄尔尼诺等现象的出现,全球雷暴和闪电活动显著增加,由其引发的雷击火造成的燃烧面积也显著增加.然而,目前对闪电点火过程和机制的研究还存在很大空白.本文对雷电分布特征、影响雷电密度的因素以及我国雷暴日的规律进行总结归纳,并将其与雷击火的发生和预测相关联,探究闪电规律与雷击火发生之间的关系.闪电的发生,在时间上具有随机性和瞬时性的特点,闪电发生地域不同,其特征也不相同,闪电密度东部比西部高,南部比北部高,陆地比海洋高.森林雷击火是由地闪电流的热效应所导致,引燃与否与闪电的极性、电流强度等特征密切相关.闪电密度还受到海拔、植被分布、土壤类型、地形以及火烧迹地等因素的影响,海拔升高引起强制对流,雷击,林地、灌木和草原由于地表加热程度不同导致雷击密度也不同,而大型火烧迹地通过增强自由对流或中尺度环流引发雷击.受人类活动强烈影响的地区(如城市、采矿区和工业区)的闪电活动更多.从土壤类型来看,冲积土、过渡性红砂土和淋溶土与闪电活动的增加有关.森林大火产生的火积云也可能会引发又一场火灾.我国东经 105°以东地区的平均雷暴持续时期随纬度减小而递增.闪电引起雷击火的过程包括放电加热阶段、热反馈阶段和自燃火焰阶段 3个阶段,且气候变化会影响闪电的发生和点火概率.在未来,闪电发生次数和着火概率的增加很大程度上会导致空间和时间上火灾风险的增加.目前,闪电预测雷击火模型中往往没有严格评估闪电的发生情况,未来有必要开发一种用于检测闪电长期趋势的系统,通过卫星通信、无人机航拍、利用现有的大气电场测量系统,同时结合人工引雷、野外点火等试验手段,建立雷击火智能化预报模型,以提高我国雷击火发生概率预报的准确度,实现对雷击火的有效防控.
[目的]探究桉树非培养内生细菌的激活,为应用内生细菌防治桉树青枯病提供参考.[方法]选用恶臭假单胞杆菌WCS358r、荧光假单胞杆菌WCS374r及其嗜铁素缺失突变体JM218和Mut2,荧光假单胞杆菌WCS417r及其脂多糖缺失突变体WCS417OA-(B4)作为外源激活菌株,在限菌系统中采用尾叶桉无菌实生苗与外源菌共培养方法,外源菌作为激活因子对桉树非培养内生细菌进行激活,使植物体内非培养内生细菌恢复可培养状态,并依次利用抗利福平检测、革兰氏染色反应和分子鉴定方法对分离到的内生细菌进行鉴定.[结果]3种外源菌WCS358r、WCS374r和WCS417r分别与同源同代桉树苗共培养后,WCS358r和WCS417r处理的桉树苗中均获得被激活的细菌.WCS358r可定殖于桉树体内,且在不同部位激活出2株解淀粉芽孢杆菌;WCS417r可在桉树根、茎和叶内定殖,且在根和茎内的定殖量显著高于叶片,但不能激活桉树体内的非培养内生细菌.不同种子桉树苗经WCS358r激活后,分离到的菌株种类存在差异,分别激活出链霉菌、苏云金杆菌、解淀粉芽孢杆菌和其他芽孢杆菌,且WCS358r在根、茎内的定殖量表现为根＞茎,在叶部未发现WCS358r定殖.外源菌浓度低于107CFU·mL-1时不能激活桉树苗体内的非培养内生细菌;浓度达到109 CFU·mL-1时,桉树苗体内能够分离到被激活的解淀粉芽孢杆菌和芽孢杆菌.3种外源菌的突变体JM218、Mut2和WCS417OA-(B4)均不能定殖于桉树体内,也不能激活桉树体内的非培养内生细菌.[结论]桉树非培养内生细菌的激活受外源菌种类、浓度以及桉树苗种子的影响,外源菌的定殖情况受细菌种类影响较大,外源菌的嗜铁素和脂多糖突变体菌株分别失去野生型菌株原有的激活和定殖能力,嗜铁素是恶臭假单胞杆菌WCS358r激活桉树非培养内生细菌的关键因子,脂多糖是影响荧光假单胞杆菌WCS417r定殖的关键因子.
