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林业科技信息简报2016年第7月

[作者:科管处情报中吣  来源:采编  时间:2016-7-26  阅读:1012次][字体:字体颜色]
 

 

 

林业科技信息简报

 

 

7

 

 (总第199)

 

新疆林科院科管处情报中心                                          20167

林业新闻

 

北京林业大学全面解析林木非编码小RNA

  

京林业大学张德强团队在前期创制林木基因标记辅助育种理论体系的基础上,首次系统开展了林木非编码小RNA功能进化与等位变异的联合解析工作,并取得系列进展。

据了解,林木的很多重要经济性状的形成不仅受编码蛋白的基因调控,还受非编码RNA等调控因子的作用。但先前的研究大多针对前者,而非编码RNA的进化地位、功能作用及等位变异机制等未能得到全面解析。

 张德强团队的研究揭示了杨树特有非编码小RNA基因组的稳定性、群体适应性以及功能进化规律,阐明了杨树群体非编码小RNA及其靶基因等位变异位点的分布、影响及互作机制,建立了非编码小RNA及其靶基因在木质纤维品质形成途径的上位性互作网络,并发掘了与木材品质显著关联的非编码基因内SNP标记组合。该成果为全面解析非编码小RNA的起源进化、功能以及在林木分子辅助育种中的应用提供了全新的理论与策略。

中国科学报 2016.07.21

植物生理

盐生环境下3种荒漠植物叶凋落物分解动态特征

新疆塔里木盆地属于极端干旱区,自然条件较为恶劣,诸如温差大、降水量小、光照时间长、土壤盐碱度高,造成荒漠河岸植物群落异质性较大,生境类型多样,逐渐形成仅以胡杨( Populuseuphratica Oliv) 、柽柳( Tamarixchinensis Lour) 为主的乔木、灌木群落。凋落物作为养分的基本载体是生态系统的组成部分和森林土壤物质转化的基础,是植物和微生物所需养分的主要来源,对增加土壤肥力,改善树木营养和提高森林生产力,保持生态系统平衡,有着极为重要的作用。本试验以胡杨、多枝柽柳、胀果甘草( Glycyrrhiza inflate Batalin) 3 种荒漠优势种为研究对象,分析 3 种植物叶凋落物在盐碱生境条件下质量损失率、分解速率以及养分释放变化规律,揭示 3 种植物凋落物分解的差异性,为了解干旱区荒漠植被物质循环提供理论参考。

1   凋落物质量损失率变化

3 种植物叶质量损失率变化趋势,叶凋落物随分解时间的延长质量损失率逐渐增大,其质量损失率变化趋势符合线性分解模型,凋落物质量月动态损失量由大到小均为胀果甘草、胡杨、多枝柽柳。

2  凋落物分解特征及分解过程模型

根据Olson 模拟3 种植物群落叶凋落物的分解残留率随时间的指数回归方程,再估算各凋落物分解的半衰期( 凋落物分解一半所需要的时间) t0.5和分解95%时所需要时间t0.95。根据凋落物分解 390d 的分解模型可知,3种植物叶凋落物分解系数 k 介于0.12830.5108,胀果甘草分解系数最大为0.5108,多枝柽柳分解系数最小,为0.12833种植物叶分解50%所需的时间分别为胀果甘草1.4a、胡杨2.9a、多枝柽柳5.4a,分解95%所需的时间由长到短排序为多枝柽柳( 23.4a) 、胡杨( 12.7a) 、胀果甘草( 5.9a)

3  3种叶凋落物养分残留量和释放率的变化

在凋落物分解过程中,不同元素表现出不同的特征,一般认为元素的迁移有淋溶-富集-释放、富集-释放和直接释放3 种模式。3种植物凋落物N 元素释放过程表现为先降后升的趋势,符合释放-富集模式。

4  土壤温湿度变化与分解速率的关系

3 种植物叶凋落物分解随着土壤温度和土壤含水率的增加而增加,分解速率最大值出现在温度最高的 6 月份,但高分解率的持续时间不同,这说明凋落物分解除了受温度影响外,还受到土壤含水率的影响。

5  结果表明:经过 390 d的分解,胡杨、多枝柽柳、胀果甘草叶凋落物质量损失率随时间延长而逐渐增大,质量损失率分别为20.97%12.04%40.30%。胡杨、多枝柽柳、胀果甘草分解系数依次为0.23530.12830.5108,其叶分解50% 所需时间分别为2.95.41.4 a,分解95%所需时间分别为12.723.45.96 a。胡杨、多枝柽柳、胀果甘草叶凋落物N元素释放率分别为51.23%24.03%51.44%,均符合富集-释放模式;P元素释放率分别为39.87%25.04%43.60%K元素释放率分别为42.75%31.45%57.35%3种植物叶凋落物分解速率与土壤温度、湿度相关性较强,对其分解过程有显著 (P < 0.05)影响。 

《东北林业大学学报》2016.5

森林生物

林窗生态学研究进展

林窗是一种中小尺度干扰,由林冠层乔木的死亡或移除等原因造成林冠层上形成不连续的林中空隙,对森林更新、结构优化、功能提高,特别是应对全球气候变化能力的提高有重要作用,林窗按成因分为天然和人工林窗,按其影响特征分为林冠林窗、扩展林窗、地下根林窗。在某些较为特殊的森林生态系统中,不宜采用间伐等干扰方式进行经营,因此人工林窗成为加速同龄人工纯林、更新缓慢的老龄林及次生林结构优化的重要干扰措施。

本文总结了林窗的形成与基本特征,林窗对森林生境条件、植物群落、动物群落和微生物群落的影响的最新研究成果,阐述了林窗生态学研究的现状和存在的问题,指出将来的研究重点,以期为今后的林窗理论研究和森林经营实践提供参考。

1 林窗的形成与基本特征

林窗特征研究主要集中在林窗的形状、大小及分布上。近年来,涌现了形成木组成、重复林窗形成率、林窗填充特征等新的研究内容。天然林窗以小林窗为主,东南欧的无梗花栎( Quercus petraea) 欧洲山毛榉( Fagus sylvatica) 混交林中,84%以上的林窗由林窗形成木经多次干扰后形成。Weber ( 2014) 对美国东部栎属( Quercus) 松属( Pinus) 混交林中60 个林窗的研究表明,林窗形成木中56% 是松属植物,44%是硬叶树种,山脊部位存在更高的林窗形成率。暖温带、寒温带和亚高山森林中重复林窗每年形成率分别为0.081%0.088%0.193%,且以小林窗为主,相同面积林窗的个数随林窗尺度呈幂函数分布,重复林窗通常分布在老林窗边缘,树木高生长快速持久,边缘木林冠高度变化剧烈。

林窗形成后继续扩展或接受填充,林窗的填充方式主要有物种更新填充和边缘木侧向生长填充。北温带阿拉斯加东南部沿海森林中,林窗大量填充出现在林窗形成后的2080 年。阳性树种是林窗的主要填充者,具体树种因林分类型和演替阶段而异,在东南欧的无梗花栎-欧洲山毛榉混交林林窗中91% 的填充树种为欧洲山毛榉( Petritan et al.,2013) 。另外,随纬度升高,林窗填充时间延长。

林窗的形状和大小影响光照及其利用率,从而引起其他环境因子变化。从水平角度看,林窗呈近椭圆形;从立体角度看,扩展林窗上部呈圆锥体,下部呈椭圆柱形。

近年来,多数学者认为用D/H 即林窗长轴长度与边缘木高度的比值来表示林窗大小更具生态学意义,因为边缘木高度对林窗的发展及其环境因子影响很大。Zhu ( 2015) 研究表明,温带森林扩展林窗的D/H 应为0.493.49,并对林窗大小作了规范,小林窗D/H 0. 491.0,中林窗为 1.02.0,大林窗为 2.03.5

2 林窗对森林小气候的影响

林窗对森林内的光、温及水分的影响研究较为全面,但对风和气流的研究鲜见。林窗形成后,地表空气湿度一般会降低,但土壤水分随季节、位置、林窗尺度的不同变化较大。在东北混交林中,雨季时林窗内表层土水分含量高于下层和林下表层土,干季相反,且干季林窗内土壤水分的水平异质性大于雨季,林下土壤水分在干湿季则差异不大。

风速和风向影响种子传播、植物形态和林窗的扩张与填充等。林窗内风速比林下高达3 倍,并随林窗尺度非线性增加,风速最大值分别出现在小林窗边缘,大林窗中心附近。

3 林窗对细根和枯落物分解的影响

云杉( Picea aspoerata) 细根分解速率在川西亚高山林窗中显著( P 0.05) 高于林下,且在大林窗中( 150 m2 ) 显著( P 0. 05) 高于小林窗( 50 m2 )。欧洲山毛榉林中林窗加速了枯落物的分解,小林窗( 220 m2 ) 作用更显著,并且林窗形成23 年后仍具促进作用,但在第1 年作用不大。林窗对高山森林中枯落物分解的影响因季节和位置而异。

4 林窗对土壤养分和碳动态的影响

林窗对土壤养分的影响不仅因养分类型和形态而异,还与林窗尺度、季节、位置有关。林窗促使表层土全氮( TN) 含量增加,全磷( TP) 含量降低,表层土和腐殖层的铵态氮( NH4+- N) 分别减少或显著增加,硝态氮( NO3- N) 趋势与NH4+- N相反;欧洲榉林林窗中土壤硝化作用、净氮矿化作用增强,并在生长季高出林下2 倍。阴阳坡相同土层的NH4+- NNO3- N 和有效磷( AP) 含量表现为小林窗( 90 m2 ) 大林窗( 290 m2) 林下。各尺度林窗表层土NH4+- N含量季节动态趋于一致,大林窗中AN、速效钾( AK) 含量春季最高,夏季最低,AP 含量呈现多峰变化;总之,经过季节性冻融期,小林窗和林下土壤AN 和(WSON)含量更高;在川西云杉人工林林窗中土壤AN 比林下高,生长季整个土层N03-N 含量在林窗中心最高,非生长季在林缘最高,而( NH4+- N 在林下最高。

林窗对不同形态碳储量及其转化过程的影响因林窗位置、尺度而异。黄龙山阴阳坡人工林窗的枯落物和腐殖质干质量皆大于林下,并随着林窗尺度增大而不断增加,但欧洲山毛榉林林窗中落叶量小于林下,两者的差距随林窗年龄增大而缩小。

5 林窗对物种组成、更新及多样性的影响

伊朗北部东方山毛榉( Fagus orientalis) 林中,林窗形成后阳性植物显著增多,不同生活型、异龄树种广泛混合,贯穿林窗的整个阶段,但小林窗中仍以长寿和耐荫物种为主。

林窗有利于树种更新,米亚罗人工云杉林林窗中心和边缘的幼苗萌发数量较多,死亡率较低,种子库发展为地上植被的最佳林窗面积为150500 m2。林窗对幼苗更新和植物多样性的影响因其土壤类型、地形条件、成因和植物组成而异。

6 林窗对保留木释压、生长和死亡的影响

加拿大西部老龄林中,林窗产生后,随光照增多、养分竞争减小,保留木和附近林下植物生长得到释放,其半径和生长速度优先释放,距离林窗中心越远,林冠层树木释放的时间长度和程度越小,且距离对释放的影响在林窗北部比南部大。美国西北部花旗松成熟林中,林窗边缘林冠上下两层的树木直径生长率分别比对照高39%111%,但树木生长对林窗尺度响应较缓慢,林窗边缘林冠层树木的死亡率与对照林冠层之间没有差异,但其林下层比对照高,又比林窗附近低,在林窗边缘- 林窗附近- 对照这个梯度上,林窗对林下层树木死亡率的影响由消极向积极转变。

7 林窗对植物生物量分配的影响

林窗对生物量分配的影响与林窗位置、尺度、年龄和树种及其构件类型有关。林窗中幼苗生物量( AGB) 随林窗尺度增大而增大,在林窗形成12 年后,林窗中AGB 仍高于林下。欧洲赤松( Pinus sylvestris) 林窗中幼苗将更多的生物量分配给地上部分,氮增加对生物量分配的影响比光大。阴坡大林窗( 290 m2 ) 中幼苗根系生长优于小林窗( 90 m2 ) ,且随着幼苗年龄的增加更显著,但阳坡则相反。

8 林窗对动物群落的影响

林窗对飞行动物的组成、多样性、活动等的影响,因林窗内位置、季节和林窗尺度与年龄而异。林窗是鸟类利用生境的一个斑块,伊朗北部落叶林林窗中大山雀( Parus major) 、茶腹䴓( Parus ater) 、煤山雀( Sitta europaea) 、苍头燕雀( Fringilla coelebs) 、红额金翅雀( Carduelis carduelis) 等鸟类多度极显著高于林下( P = 0. 003) ,丰富度显著( P = 0.014) 高于林下,并在林窗边缘和林冠层最高。阿根廷多雨密林区的新林窗在干季时的鸟类数量与林下相近,老林窗则全年皆以林下食果和食虫鸟类为主,木栖鸟稀少,导致老林窗更新率较低。鸟类的活动与林窗小气候因子关系并不大,主要是受到因环境异质性提高所致的植物丰富度、开花结实量和昆虫数量种类提高的影响。

9 林窗对微生物群落的影响

米亚罗云杉林的林窗显著提高各季节土壤表层和亚表层的微生物量碳( MBC) 、氮( MBN) 含量,小林窗的促进作用更大 (周义贵等,2014) ,在意大利的黑松( Pinus thunbergii) 林中,小林窗中土壤MBCMBN 和微生物量磷( MBP) 含量也更高,但高天雷等( 2014) 发现川西的云杉林中土壤MBC MBN 含量与林窗尺度( 50100 150 m2 ) 正相关( P 0. 05) Arunachalam ( 2000)发现,印度东北部湿润森林林窗中微生物量低于林下。在川西高山各尺度林窗中,土壤MBN 含量在初融期最低,初冻期最高,林窗中土壤微生物量秋季最多,雨季较少。

《林业科学》2016.4

森林生态

 

        森林生物量估测进展

森林AGB是整个森林生态系统运行的能量基础和营养物质来源,是研究生物生产力净第一性生产力碳循环以及全球变化的基础因此,在森林经营监测和评价等过程中,准确获取森林AGB数据具有十足的意义

1 森林生物量估测方法

对于森林AGB 的研究,可以采用传统测量方法以及遥感监测手段传统的测量方法有实测法和材积模型估测法,这些方法具有较高的精确度,以此得到的数据可以用作反演模型的构建及数据验证与之相比,逐渐强大的遥感技术所特有的快速准确对森林无破坏性并能进行宏观监测的优势,使得遥感成为获取森林地上生物量的主要途径

目前,森林AGB 的估测方法大致分类如下:传统地面实测法基于遥感经验模型的AGB 估测法和基于遥感机理模型的AGB 估测法本文将深入分析这3 种方法的优缺点,并结合国内外的研究现状预测森林生物量估测的发展趋势

2 传统地面实测法

传统的地面实测方法,对样地进行高密度的调查,以此掌握森林调查数据的情况(如胸径垂直结构郁闭度林分高度和林分密度之类) ,创建出树种单木异速生长方程,以此获得不同尺度的森林地上生物量林分尺度或样地尺度的实测一般采用收获方法,而更大尺度的实测方法则采用蓄积量转换方法

Brown等利用AGB 扩展因子法( BEFM) ,并结合主要森林类型蓄积量资料,估测得到全球范围的森林AGB与实际调查的资料相比较而言,热带非郁闭森林估测误差相当大,这表示把林分AGB与木材材积的转换因子( BEF) 取作常数并不符合实际情况,因此不可以将其作为精确地估测较大尺度的森林AGB的方法为弥补将BEF选为常数的缺陷,Brown 等将BEF 与林分材积(x) 的关系表示如下:

BEF = ax b ( ab 为常数)

然而依然存在一定的问题,即各分量模型与总量模型并不相容,所以不适合以此估测区域尺度的AGB

为了改善该情况,不同地方的专家都开始了研究方精云等利用地面调查获得的数据,运用一次导数关系式进行BEF 的推定,命名CBEF,计算公式为:

BEF = a + b /x ( 其中ab 为常数,代表特定的森林类型或森林组)

与之类似的结果表示,该方程适用于所有森林类型,实用性较为广泛,适合于将森林样地调查转化为区域推算的尺度因为传统方法是基于测量数据的,该方法必须对森林进行大规模调查,与此同时受限于测量的精度以及尺度,很难实时追踪到大尺度森林生态系统的动态变化,实现大规模的AGB 估算很难由于上述缺点,遥感技术更加为人所重视

3 基于遥感经验模型的AGB 估测法

随着卫星影像空间和光谱分辨率的逐渐提升,遥感技术开始成功用于大区域森林制图灾害监测等方面,大范围AGB 估测和长期动态变化研究,更是因此更易获取

本文着重探讨基于遥感经验模型的AGB 估测法,以及该方法近年来取得的进展此外,还分析了利用各种数据反演方法的优缺点

3.1 利用单一遥感数据源进行AGB 估测

光学遥感数据可以根据研究范围分辨率等的需求来进行选择: 低分辨率的MODISNOAA/AVHRRASTE,中等分辨率的Landsat TMETM,高分辨率的SPOTIKONOS

低分辨率光学遥感影像常用来研究全球大陆或者国家区域的大尺度森林生物量

中等分辨率光学遥感数据如TMETM 能够通过网络免费下载,相对容易得到此外,其空间分辨率提高到30m,更有利于森林生态系统的林种群落信息的提取

高分辨率光学遥感影像可以充分利用空间特征纹理植被指数信息以及光谱信息反映更详细的森林遥感信息与国外相比,国内关于利用高分影像估测AGB 的研究不是很多光学遥感数据凭借丰富的光谱信息,大量地应用于森林AGB 的估测中,但是其信号只能与森林冠层的叶发生作用,获取的仅是植被水平方向上的信息,垂直方向上能获取的内容较为有限,因其无法与枝干发生作用,而枝干是AGB 的主体此外,光学遥感对于生物量高的地区敏感性不强,容易达到饱和点

3.2 利用多源遥感数据估测AGB

遥感数据源的发展已经不容小觑,整合多种数据源的特点来提升AGB 的估算精度,各国的专家采用数学方法和技术工具融合多种传感器各种波段的数据进行研究

4 基于遥感机理模型的AGB估测法

比起经验模型,机理模型的估测结果更准确,因为其着重于生态系统内部各种作用的过程使用基于遥感机理模型的方法估测森林生物量首先要得到NPP生物量与NPP意义并不相同,然而却密不可分

《林业调查规划》2015.6

实用技术

 

修剪技术在花灌木花期调控中的应用

花灌木指以赏花为主的灌木及小型乔木类植物,种类、品种丰富、应用广泛, 主要作为骨架花材用于园林空间的构建,已成为城市园林绿化及庭园美化中不可缺少的景观要素之一。

1花灌木花芽分化的类型与修剪

不同花灌木开始花芽分化的时间以及完成花芽分化所需的时间长短是不同的,随花灌木种类和品种、生态条件、栽培技术的不同而变化甚大。依据花灌木花芽分化的时期及年限周期内分化的次数可归纳为以下4种,一般根据花芽分化期确定适宜的修剪期和适当的修剪方法。

1.1夏秋分化型   花芽分化一年一次,6~9月进行。这类花灌木多数在秋末花芽已具备各种花器,但是性细胞的形成必须经过一段时间的低温刺激,因此要到第2年早春或春夏才能开花。如苹果属、木兰属、李属、连翘属、锦带花属、梨属、丁香属等花灌木,它们的花芽是在前一年的枝条上形成,次年春天开放,即早春先开花后长叶或花叶同放。

故一般修剪是在花凋谢后,即5~6月进行。此期修剪以剪除残花为主,若花后不及时剪除残花,植株就会结果,消耗大量养分,影响花芽分化,导致来年花少或花小。同时在花后叶芽开始膨大时,每一健壮枝条留3~5个芽剪去顶端,以促进多发新枝,翌年开花繁盛。此外,花后修剪过晚,也会造成花芽大量形成消耗树体过多养分,使树势减弱,进而影响开花的质量和数量。

1.2 当年一次分化、一次开花型   一些当年夏秋季开花的花灌木,如紫薇、木槿木芙蓉、珍珠梅、玫瑰、枸杞等,是在当年枝梢顶端分化花芽并开花的。这类花灌木的修剪宜在休眠期进行,修剪以短截为主促发新枝,增加花的密度。对主干不明显的紫薇、木槿、珍珠梅每丛保留其基部3~4条1~2年生主枝,疏掉3~4条老主枝,以保持主枝更新并使年年有花。

1.3 多次分化型   指那些一年中能多次发枝,每次枝顶均能成花的花灌木,如茉莉、月季、倒挂金钟等。只要营养充足、生境适宜,它们一年中多次分化花芽,多次开花。生长季每次花谢后,应立即进行修剪。

1.4 不定期分化型   每年只分化一次花芽,无确定时期,只要达到一定叶面积就能成花和开花,如叶子花。一般于早春或花后修剪,花后应及时短截残花枝条促发形成较多新枝,为下次开花做准备。

以上不论是那种类型,修剪均应疏除树体内的过密枝、干枯枝、病虫枝、细弱枝、徒长枝等,以减少养分争夺,利于通风透光,同时减少病虫害,促进生长和孕蕾。

2 修剪对花芽分化的调节作用

良好的营养生长是花芽分化的物质基础,有一定的茎(枝)量才能有一定的花芽量。但是营养生长过旺,特别是花芽分化前营养生长不能停缓下来时,不利于花芽分化。许多花木“疯长”的结果总是花少、花小,就是营养生长太旺影响了花芽分化。此外,大量的开花结果也会影响植株同时分化花芽。原因:一是营养的竞争,二是幼果的种子产生大量抑制花芽分化的激素(如赤霉素)。

2.1 促进花芽形成   在生长期对生长着的枝梢采取摘心以及扭梢、弯枝、拉枝、环剥、环割、倒贴皮、绞缢等,均可促进花芽形成,如对生长过旺的花灌木在早春进行环割,将植株韧皮部用刀刻伤,深至木质部宽度为周长的1/4~1/3即可。 结果期疏除过量的果实,如月季花圃及时摘去月季果是促进成花的有效措施。喷施或土施抑制生长、促进花芽分化的生长调节剂,如CCC、B9嘧啶醇等;苹果属可在6月上中旬喷施多效唑,B9和乙烯利等。休眠期采取多轻短截、长留缓放的修剪方法,有缓和营养生长促进成花的作用。

2.2 抑制花芽分化   减少花芽形成数量的主要措施有在花木生长期喷施促进生长的生长调节剂,如赤霉素、24~D等;结果期多留果;休眠期采取适当重剪、 多中短截的修剪方法等。有抑制花芽分化减少成花的作用。

3 修剪对开花的影响及应用

3.1 预定花期

在适宜条件下一年中可多次开花的花灌木,通过修剪、摘心等技术可以预定花期。如月季花从修剪到开花的时间,夏季4045d,冬季5055d9月下旬修剪可于11月中旬开花,10月中旬修剪可于12月开花,不同植株分期修剪可使花期相接。

3.2 改变花期

一般在花灌木生长后期通过摘除部分老叶,可改变花期,并能延长开花时间。摘心可以在同等生长环境下,控制不同植株的开花时间,改变花期,如对生长健壮的丛生花灌木的直立枝进行摘心,可促其早开花。

3.3 调节花量

花灌木生长期摘心处理可以阻止主枝生长,促进主枝上的腋芽萌发,从而抽生出更多的花枝,所以摘心是增加花枝数量的重要手段。在花芽少的年份,冬剪时修剪量要轻尽量多留花芽,在花芽多的年份,修剪量要重些可剪去部分花芽以及配合疏花等措施,以达到调节花量,平衡树势的作用。

《林业科技通讯》2015.3

 

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