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林业科技信息简报2016年第6期

[作者:科管处情报中心  来源:采编  时间:2016-7-7  阅读:815次][字体:字体颜色]

 

 

林业科技信息简报

 

 

6

 

 

 (总第198)

 

新疆林科院科管处情报中心                                             20166

植物生理

酚酸和氮素交互作用下欧美杨107细根形态特征

本研究试图通过模拟酚酸环境并设置氮素梯度浓度以仿生欧美杨107 (Populus×euramericana‘Neva’)人工林根际土壤环境,探究酚酸和氮素交互作用对杨树幼苗细根形态特征的影响,为阐明根-土界面性质改变对杨树根系生长的影响提供科学依据,同时为今后深入开展人工林根际过程与生产力衰退关系的研究奠定基础。

1 材料

    采集杨树(品种欧美杨1-107Populus×euramericana‘Neva’)一年生插穗,以蛭石作为基质继续培养40天以确保插穗形成根系,选取长势一致的植株用于试验。本研究为仿生杨树人工林土壤根际环境,设计3个氮素水平(缺氮(0 mmol·L-1 )、正常氮(10 mmol·L-1)、高氮(20 mmol·L-1))3个酚酸水平(0X (无酚酸)0.5X1.0XX为田间土壤酚酸含量)氮素水平设计以Hoagland营养液为基础,通过调节Ca(NO3)2·4H2OKNO3NH4NO3的量,分别形成上述3个氮素浓度梯度。其中,缺氮营养液用KC1CaCI2替代KNO3CaCO3)2维持离子平衡,保持其他元素含量一致。

2试验方法

2.1 杨树细根采集及根序划分

首先,从各处理中按照细根总数30的比例随机抽取根系,放入23蒸馏水中反复冲洗。按照Pregitzer(2002)Valenzuela Estada(2008)介绍的方法,以根系生长发育顺序区分各等级的细根,即根系分枝最先端为1级根,其生长在2级根上,2级根的母根3级根,依次类推,一直区分到5级根。把剪下的细根按照根序进行分组,依次放在盛有低温蒸馏水的培养皿中,并标记好处理号及根序号。

2.2 细根形态特征测定

用根系扫描仪(WinRHIZORegent Instruments Company,Quebec City,Canada)扫描各根序细根样品,获取细根总长度、总表面积、总体积和平均直径等形态参数。然后将扫描后的各级根序细根分别置于烘箱,于70℃烘干至恒质量,放入干燥器中冷却至室温,置于11000天平称量细根干质量。根据长度、体积和干质量分别计算细根比根长(m·g-1 )、根组织密度(g·cm-3 )等参数。

2.3 数据处理

采用SPSS 1 70软件中的Means过程,计算细根形态指标平均值和标准误差,并调用最小显著差异法(LSD)分析无酚酸环境下3个氮素水平各细根形态指标的差异显著性(a =0.05)。通过SPSSUnivariate过程对酚酸和氮素影响下各根序细根形态特征指标进行双因素方差分析,并采用Duncan新复极差法对交互效应显著性进行检验(a=0.05)。采用Canoco4.5软件的主成分分析(PCA)功能,确定细根形态变化的主分量并计算其载荷值。将各根序细根形态变化主分量与环境因子(酚酸和氮素)结合,采用Canoco 4.5软件的冗余分析(RDA)对细根形态与酚酸、氮素的相关性进行分析,确定影响细根形态的主效应。

结果表明:(1)在无酚酸(OX) 环境中,缺氮和高氮均可抑制欧美杨107细根生长,尤其对1.3级细根的影响更为显著。比根长随氮素水平升高逐渐减小,但其他细根特征并未呈现与氮素水平的线性关系。(2)0.5X1.0X酚酸梯度相比,欧美杨10712级细根直径和体积随酚酸浓度增加而显著增大p < 0.05)。酚酸和氮素对杨树细根的影响存在交互作用,l-2级细根直径、体积受酚酸的影响显著,而45级细根长度、表面积受氮素影响显著。双因素方差分析结果表明,酚酸和氮素对细根形态建成具有协同或拮抗效应。(3)主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)结果表明,在酚酸和氮素交互效应下,杨树13级、4级、5级细根之间具有显著的形态差异。第一主成分主要体现细根觅食性状特征,可解释细根形态变异的60.9的信息;第二主成分主要体现细根形态构建特征,可解释25.3的信息。杨树细根形态变化与根序高度相关,N素影响杨树细根形态的主效应较酚酸更强。因此,根际环境中酚酸累积和氮素有效性变化会影响杨树细根的形态构建和细根对水分、养分的吸收,而氮素有效性是影响杨树细根生长的重要因素,开展杨树人工林土壤养分管理是林分生产力长期维持的关键。

《植物生态学报》2015.12

4种桦树幼苗耐盐性分析与评价

桦木属(Betula Linn)植物适应性强,结实量大,生长快,在我国分布广泛,但耐盐桦树种类很少,国内报道的耐盐桦树只有生长在新疆的盐桦(Betula halophila Ching)且目前已濒临灭。

耐盐植物引种和培育是开发利用盐碱地的主要方式,具有重要的研究价值。本试验以哈萨克斯坦引进的吉尔吉斯白桦(Betula kirghisorum)、欧洲白桦(Bpendula)、毛枝桦(Bpubescens)和本地的白桦(Bplatyphflla  Suk)为对照,在不同浓度的中性盐(NaC1)和碱性盐(NaHCO3 )胁迫下,测定其生长量、光合参数及叶绿素含量,分析对比4种桦树的耐盐性,并通过综合评价进一步评选出综合指标优良的耐盐桦树单株,旨在为耐盐桦树的引种和培育提供参考。

1 试验材料与试验设计

选取自然萌发且长势一致的1年生吉尔吉斯白桦、毛枝桦、欧洲白桦和白桦盆栽幼苗(4种桦树幼苗分别来自一个半同胞家系),用NaClNaHCO分别对幼苗进行胁迫处理,采用盐分与土壤干质量之比(盐浓度=盐质量/盆土干质量× 100)设置成5个盐浓度水平,即0.0(CK)0.1 0.3 0.5 0.7 。两种盐分别在每个浓度水平重复5次,每个重复1株,每个树种共处理幼苗50株。盆下放置塑料托盘,以防止盐分渗失。加盐前5 d进行控水,以利于盐水在干燥土壤中扩散。配制盐溶液时,将盐溶入1.5 L蒸馏水中,以同样体积无盐蒸馏水作为对照,施加时一次性缓慢渗入。植物在短期内主要是渗透胁迫,只有在长期(数周或数月)胁迫下,盐浓度的增加对叶片毒害的效果才可以显现 ,因此试验需设定合理的时问周期。本试验共胁迫处理30 d,处理期间,为了尽可能模拟野外条件,每隔1 d补水1次,控制水不过量,不渗出,以防止盐析出,盆面覆盖塑料薄膜,使盆土含水量保持在35%~50 。胁迫后叶片萎蔫的植株复水4 d未恢复到正常状态则视为枯死。

2 测定指标与方法

2.1 株高和基径

盐胁迫处理0 d,测量所有参试幼苗的株高(记为H0),基径(记为D0 )。盐胁迫30 d时,分别测量其株高(记为H1 ),计算不同处理幼苗的株高增长量△H=H1 - H0;并分别测量其基径(记为D1 ),计算不同处理幼苗的基径增长量△D=D1-D0

2.2 叶片气体交换参数

采用LI-6400便携式光合测定系统(LI-CORUSA)测定叶片的光合气体交换参数。每株选取2片顶部完全伸展的功能叶片(5片和第6)、每片叶重复测定3次。

2.3 叶绿素含量

叶绿素质量分数的测定:采用SPAD502型叶绿素仪(日本)测定幼苗的叶绿素质量分数,通过测量叶片对两个波长(400500600700 nm)的吸收率,来评估当前幼苗叶片的叶绿素相对含量。选择位置基本相同的功能叶,每株测定3叶片。

3 数据统计分析

根据光合指标的测定结果计算瞬时光能利用效率(SUE)、羧化效率(CUE)

光能利用效率()SUE=PnPAE    (1)

羧化效率()CUE=PnCi          (2)

采用Microsoft Excel 2013软件进行数据整理和作图,并采用SPSS200进行数据分析。

4结果

随着盐浓度的升高,桦树幼苗的高生长和光合效率受到显著抑制,而当浓度≥0.5%时,大部分幼苗枯死。株高增长量、基径增长量、净光合速率(P )、光能利用效率(SUE)、羧化效率(CUE)、表观量子效率(AQY)及叶绿素含量之间的相关性多数达到了显著水平;最后利用因子分析法分别构建了0.1 NaC10.3 NaC10.1 NaHCO 0.3 NaHCO 胁迫处理的综合评价公式,并分别筛选出了综合性状相对优良的单株,其中NaC1胁迫下较优单株为32333435NaHCO 胁迫下较优单株为26226326435。综合比较认为,吉尔吉斯白桦对低中浓度的中性盐的抗性最强,本地对照白桦对低中浓度碱性盐的抗性最强,而吉尔吉斯白桦和毛枝桦对高浓度碱性盐抗性较强。

《植物研究》2015.6

森林经理

一种新的样地调查方法———七株木法

为了提高传统样地法森林资源调查的效率,本实验设计研究一种基于七株木法的森林资源扰动监测方法。在Voronoi图与Delaunay三角网基础上,运用高精度的免棱镜全站仪获取样地林木特征参数等数据,结合南方测绘CASS软件,提出建立空间结构单元的最优方法;在北京百花山选取有代表性实验样地5块,通过森林资源调查来分析基于七株木法的森林资源扰动监测方法的优劣性。

结果表明:每个七株木法样地的面积在0.0050.015hm2之间;七株木法解决了因传统测高仪器精度低不能获取树高生长量的难题;单独七株木在混交林、天然林获取林木特征参数中的精度稳定性低于人工林和单层林,但样地数量增加能大幅度提高其精度;准样地法林分特征数据作为真值检验七株木法,数据表明,林分平均高中误差为±0.005mm,树高生长量相对误差为1%,林分密度抽样精度区间为83% 98,林分蓄积量抽样精度在92以上。七株木法具有高效、精准、数字化等优点,利用该方法对林地持续观测,通过数据对比分析可以对森林资源扰动进行监测。

《林业资源管理》2016.1

树木学

几种常用的树木叶面积测量方法比较

叶面积是一个表征植物生长与发育状态可以度量的特性指标。此外,叶面积这一变量揭示了植物的光捕获、光合效率、呼吸、蒸腾、结实、水分平衡以及肥料效应等生理特性。因此,叶面积测量会有助于研究者去澄清植物的生长与发育善以及CO2固定等方面的生理特性。

本研究以延安市区应用频率较高的6种绿化植物为材料,首次采用一种具有较强的图像处理分析功能、操作简便的遥感图像处理软件ENVI 5.1 来计算其叶面积,并与传统的AutoCAD 和激光叶面积仪测量结果进行差异比较,同时运用Auto CAD 测量出6 种植物叶片的长度与宽度,线性回归出这6 种植物的叶面积与叶片长度与宽度乘积的方程,并验证其可靠性。

1 试验材料与仪器

在延安市区绿地中随机选择生长良好、无病虫害、整齐一致的白蜡、刺槐、紫丁香、五角枫、银杏和月季6种新鲜叶片为材料。

包括扫描仪( 爱普生Perfection V330,最大分辨率为12800dpi) ,激光叶面积测量仪( YMJ B,浙江托普仪器有限公司生产,1000mm ×160 mm,分辨率1 mm2 ) ,计算机( 安装有AutoCAD2007ENVI5.1 等软件)

2 叶面积测量方法

2.1 激光叶面积仪测量法

该方法是一种常用的野外快速测定活体叶片叶面积的方法。大量的预试验表明,该方法测定的叶面积误差较大、精度不高。启动仪器,将待测叶片放入到探头仓内,按下“面积”按钮即可完成对叶片面积的测量,数据可以自动保存在仪器的内存中,可通过数据线导出。

2.2  AutoCAD 测量法

运行AutoCAD2007 软件,以“光栅图像参照”的方式插入扫描出的植物图像,新建一个图层,用多段线绘图工具沿叶片边缘描绘1 周,最后输入“C ( 闭合) ,然后在命令栏输入“aa (面积) ,选择“o (对象) ,在刚才描绘的叶片边缘多边形上任意一处点击,命令栏就会出现以mm2 为单位的叶片面积值。

2.3 ENVI 测量法

利用扫描仪获得植物叶片数字图片,运用ENVI软件菜单中的“File/ Open Image File”打开图片,在“Available Bands List( 波段列表) 上点击鼠标右键,再左键选择“Quick Stats…”,得到植物叶片图像的像素值、像素点的统计数据,选择除背景值255 之外的像素数值的点数和,即为所测叶片图像的像素点数。运用叶面积= 叶片像素数×( 24.5 /分辨率)2[公式(1) ]计算出叶片面积。

2.4 数据处理与模型评价

数据整理采用Excel2013,统计分析采用SASv8.02,作图采用sigmaplot12.5。拟合的叶面积( Y) 与叶片长宽乘积( X) 模型采用平均相对残差(ε’) 与精度( p) 进行评价。

3 结论

通过统计比较发现,激光叶面积仪测量结果平均偏大,精度最低;AutoCADENVI在测量结果上差异不显著,但在精度上Auto CAD高于ENVIAutoCAD测量叶片面积的平均耗时为139.6 s,是ENVI方法的3~4倍。通过AutoCAD测量方法测定以上6种树木叶片的长度、宽度和叶面积,并拟合出6种树木的叶面积线性方程,相关系数与决定系数均达到极显著水平。

本研究所选的6种植物叶片在叶缘形状上有一定的代表性。白蜡代表叶缘具整齐锯齿先端尖的长卵形叶,国槐代表卵状长圆形全缘叶,紫丁香代表叶宽大于叶长、叶尖锐尖的全缘肾形叶,五角枫代表掌状裂叶,银杏代表扇形叶,月季代表边缘锐锯齿、卵状长圆形叶。本研究中得出的叶片面积与叶片长宽乘积的线性回归方程决定系数均较高。这与宿庆连及张秀玲的结论“叶面积和叶片长宽乘积的相关系数最高”一致。

采用6种植物的叶面积回归方程可以通过在实地测定活体植物的叶片长度与宽度来间接求算叶片面积,既减少植物损伤,又节约经济成本。但是,同一种植物的叶片形态会因植物的品种和生态型不同在叶面积上表现出较大的差异,因此选用回归方程时要考虑到植物品种和生态型的差异以及叶片长宽乘积的取值范围

《中国城市林业》2016.2

森林碳汇

 

吉林省森林植被固碳现状与速率

本文以吉林省森林植被为研究对象通过区域森林的普遍调查和典型调查以及林下植被的生物量收获和植被含碳率测定结合吉林省2009年和2014年森林清查数据利用生物量转换因子连续函数法估算了区域森林植被的碳库状况和固碳速率。研究结果对于全面理解吉林省森林植被碳库地位,诠释我国温带森林碳收支的不确定性和全球大气中CO2浓度持续升高等问题,以及面向碳汇功能的森林经营管理等具有重要的意义。

1 研究方法

样地设置采用普遍调查和典型调查相结合的方法,既考虑样地分布的全面性、均匀性、可行性,又依据吉林省各类林分的面积和蓄积比率,兼顾林分类型、林龄和演替过程等。研究期间共计设置并调查了561块面积为30 m × 30 m的样地。

具体的调查方法为:首先利用森林罗盘围取样地边界,记录样地的地理坐标、海拔、坡向、坡度、坡位、郁闭度以及人为干扰程度,再利用网格法将样地划分为5 m × 5 m的小样方36个,并以每个小样方为单位进行乔木树种的每木检尺,记录树种、胸径、树高等;同时在样地内均匀布设面积为5 m × 5m1 m × 1 m的小样方各10个, 调查灌木和草本植物的种类、平均高度、株数和盖度等。  

为获得不同森林群落灌木和草本植物生物量,考虑到野外工作时间、经费等因素,选取区域和群落类型有代表性的样地共计288块。在样地内分别均匀设置2 m × 2 m的小样方和1 m × 1 m的小样方各10个,在常规调查的同时,采用全收获法对灌木和草本植物进行采集,并以每个收获样方为单位,进行分选、烘干、称质量,统计各样地灌木和草本植物生物量。

为尽量准确地估算森林植被碳储量,我们还采集了不同植物的各器官样品, 用于含碳率测定。具体方法为:乔木树种含碳率测定样品的采集选取代表性样地的优势树种,按每树种的叶、枝、干、根4种器官分别取样;灌木和草本植物含碳率测定样品在各样地的生物量收获样品中分取。调查期间共采集乔木树种20种,各器官样品444个; 灌木植物根、枝、叶样品1755个;草本植物地上和地下样品1170个。

2数据统计

测算植被生物量、植被含碳率、植被碳储量、固碳速率等。

3 研究结果表明

林下植被的生物量在不同林分和同类林分中存在较大的差异,整体不足乔木层生物量的3%,灌木植物的生物量略高于草本植物和幼树。不同林分类型的乔木含碳率介于45.80%52.97%之间,整体表现为针叶林高于阔叶林;灌木和草本植物分别为39.79%47.25%40%左右。吉林省森林植被碳转换系数以0.470.48更为准确,若以0.500.45作为植被的碳转换系数计算碳储量,会造成±5.26%的偏差。吉林省森林植被不仅维持着较高的碳库水平,而且极具碳汇能力;2009年和2014年碳储量分别为471.29 Tg C505.76 Tg C,累计碳增量34.47Tg C,平均每年碳增量6.89 Tg C·a–1; 碳密度由64.58 t·hm–2增至66.68 t·hm–2平均增加2.10 t·hm–2 ,固碳速率0.92 t·hm–2·a–1

森林植被碳储量的增长主体是蒙古栎(Quercus mongolica)林和阔叶混交林, 合计碳增量占总体的90.34%。受植被发育引起的生物量增长、林分龄组晋级以及森林经营所引起的面积变化影响,各龄组植被碳增量为幼龄林 > 过熟林 > 近熟林 > 中龄林, 成熟林表现为负增长;固碳速率为过熟林>幼龄林 > 近熟林 >中龄林 > 成熟林。森林植被碳储量和碳密度的市/区分布整体表现为自东向西明显的降低变化;碳增量以东北和中东部地区较高,西部地区较低;固碳速率整体以南部的通化地区和白山地区相对较高,中部的吉林地区和东部的延边地区次之, 西部的白城地区、松原地区等地呈负增长。

《植物生态学报》2016.4

标本制作

植物原色浸制标本制作新方法

浸制标本能较长时间保持原植物的形态、色泽,可完好展示植物的花、果、叶细微的形态差异。但由于植物体内含有的化学成分复杂,其化学变化规律难以掌握,给研究原色植物浸制标本的制作方法带来了很大的困难。

1 材料及方法

本试验采用多色浸制保存液新配方和常规红色保存液、黄色保存液相对照的方法确定新配方的保存效果。

1.1 新多色保存液及常规保存液配制

新多色保存液( AB ) A ( 固定液 ) 95%乙醇50 mL +醋酸铜50 g +新鲜的大蒜汁100 mL +氯化钠 10 g + 甘油 50 mL + 硼酸 10 g + 蒸馏水至2000 mLB ( 保存液) :亚硫酸 75 mL + 甘油18 mL +蒸馏水至 2000 mL。常规红色保存液( ab) a 液:福尔马林 20 mL + 硼酸 15 g + 蒸馏水至2000 mLb : 福尔马林50 mL +甘油25 mL +蒸馏水至2 000 mL 常规黄色保存液: 亚硫酸100 mL +95%乙醇100 mL +蒸馏水至2000 mL

1.2 标本制作

1) 将采集到的新鲜植物材料剪去烂叶、残花、病叶及干枝。尽可能保留较好的花朵部分。分成3 份,每1 份都包含所采集到的红、黄、白 3 种颜色的花以及枝叶部分。

2) 标本在浸制前进行洗涤和消毒,杀死附着在标本上的微生物、虫卵或幼虫等 由于植物花朵较轻,浸泡时要保证与容器中的药液充分接触。

3) 固定与保色 ( 1 ) 将经以上处理的植物材料取1 份置于多色保存液的 A 液中浸制 12 24 h,取出材料,用蒸馏水冲洗干净后浸入 B 液中,用凡士林将标本缸盖子封严,再放到干燥避光处进行永久保存。( 2 ) 取经预处理的植物材料 1 份置于常规红色保存液 a 液中使其充分浸泡 24 h,不发生浑浊再浸入 b 液中,然后用凡士林封口作永久保存。( 3 ) 取经预处理的植物材料 1 份,将其浸入常规黄色保存液中,然后用凡士林将标本缸密封,放在干燥避光处保存。

2 结果与分析

标本的质量标准:标本放置半年以上,保存效果分为 3 个等级: ( + ) : 植物的花或枝叶经过长期的浸泡仍旧保持原有色泽,形态也较为逼真,立体感很好。( * ):植物的花或枝叶经过一段时间的浸制色泽尚存,但是褪色较为明显,形态不太逼真,立体感也与原植物有较大差别。差( - ) :植物的花或枝叶经过一段时间的浸泡原有色泽已经基本丧失,形态虽然存在,但已经没有真实感。

2.1 红花或红果植物在不同保存液中的效果对比

对浸制在 AB 液和常规红色保存液中的 6 种红花(或果) 植物进行观察比较,参照浸制标本制作水平等级,对浸制在2 种保存液中的红花(或果) 植物作出评价。

通过比较分析可得出:在 AB 液中植物的红色花朵和果实都保存较为优良, 而且绿色叶也能保持不变,标本的整体形态非常逼真;常规的红色保存液中植物的红色花朵或果实保存较为良好,但绿色部分因为缺绿而使植物标本的整体形态失真。

2.2 黄色植物在不同保存液中的效果对比

对浸制在多色保存液和常规黄色保存液中的6种黄花植物进行观察比较, 参照浸制标本制作水平等级,对浸制在2 种保存液中的黄花植物作出评价。

通过比较分析可得出:在 AB 液中植物的黄色花朵保存较为优良,而且绿色花梗或者小枝都能固定保持绿色不变,因此标本的整体形态看起来相当逼真; 在常规的黄色保存液中植物的黄色花朵保存较为良好,但绿色花梗部分因为缺绿而变成褐色,使植物标本的整体形态失真。

2.3 白花植物在不同保存液中的效果对比

对浸制在 AB 液和常规红、黄色保存液中的 6种白花植物进行观察比较, 参照浸制标本制作水平等级,对浸制在3 种保存液中的白花植物作出评价。

通过比较分析可得出:在 AB 液中植物的白色花朵保存较为优良,而且与花朵颜色形成鲜明对比的绿色枝叶或花梗也能保持绿色不变,但在 2 种常规保存液中植物的白色花朵保存较差,绿色部分也严重失绿,整体形态严重失真。

3

相对于常规保存液,多色 AB 保存液对浸制其中的大部分植物不但能保持红、黄、白3 色花朵的颜色鲜艳,而且对绿叶枝条颜色的保存也较为优良相对于以往植物标本保存加入有毒物质甲醛,本研究中用大蒜汁代替,更为清洁安全, 是一种值得推广的植物原色浸制标本制作新方法。但对于大蒜汁的添加量及预处理时间有待进一步研究,同时是否还可用其他植物汁液代替甲醛也是一个值得探索的方向。

《西南林业大学学报》2011.6

 

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