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林业科技信息简报2018年第9期

[作者:科管处情报中心  来源:采编  时间:2018-11-27  阅读:2397次][字体:字体颜色]
 

 

 

 

 

林业科技信息简报

 

 

 

9

 

 

 

(总第212)

 

 

新疆林科院科管处情报中心                                       201811

森林生态

中国森林冠层生物多样性监测

 

林冠作为森林与外界环境相互作用最直接和最活跃的关键生态界面, 承载了森林生物多样性的主体,在生物多样性的形成与维持以及生态系统功能过程中发挥着重要的作用, 被称为地球的“第八大洲”。同时,林冠对气候变化和人为干扰高度敏感, 在人类活动和全球气候变化加剧的背景下, 森林生态系统正面临着严重的威胁, 首当其冲的就是森林冠层。气候变化下的林冠生物多样性保护与可持续利用已成为现代生态学研究的热点问题, 受到森林生态学、气候学、环境科学等研究领域的学者越来越多的关注。据此, 中国生物多样性监测与研究网络以网络内拥有森林冠层塔吊的生物多样性监测样地为平台, 建立了林冠生物多样性监测专项网。该专项网将参照国际标准, 统一监测指标, 规范监测标准, 通过大尺度地带性森林冠层内植物(包括附生种子植物和附生孢子植物)多样性、动物多样性、微生物多样性及其动态变化的长期监测, 结合林冠小气候环境特征监测, 建立林冠小环境特征、 植物多样性、节肢动物多样性和微生物多样性等4个动态更新的数据库, 以阐明我国典型森林林冠生物多样性变化的规律, 揭示其对森林生态系统功能过程的影响和对全球变化的响应。

《生物多样性》2017.3

植物生态

 

31种木本植物开花物候与系统发育的关系

植物物候通常被认为是由环境因素,如降水、 温度和日照长度所决定, 然而环境因素是否是物候唯一的决定因素仍然存在很大争议。谱系结构表征了植物在进化上的顺序, 该发育时序是否对物候产生影响, 当前仍然未知。在调查 2016 年春季新疆乌鲁木齐市最常见的 31 种木本植物的初始开花时间、败花时间和开花持续时间的基础上,通过分析植物开花物候的分布特征、开花物候在乔灌木间的差别、以及植物谱系距离与开花物候距离间的关系,试图揭示植物的开花物候和物种谱系(进化)顺序间的关系。结果表明:(1) 新疆乌鲁木齐市 31 种木本植物的初始开花时间为 4 18 日±9d、 败花时间为 5 5 日±12d、 开花持续时间为(16±8)d(2) 乔木的初始开花时间和败花时间的标准差分别均低于灌木, 乔木开花物候相对灌木更稳定;(3) 乔木的初始开花和败花时间均显著早于灌木(P005), 但开花持续时间在两者间未有显著性差异(P0.05)(3) 31 种木本植物间的初始开花时间距离、败花时间距离和开花持续时间距离均与物种谱系距离存在显著线性回归关系(P0.05)。综上可知:乔灌木在垂直空间上的分化使得木本植物的开花物候在植物生活型间存在不同。对植物的开花物候,除已被证明的降水、温度和日照长度等环境因素的影响外,物种进化顺序也可能造成了它在植物种间、时间和空间上的变异。

《生态学报》2018.2

长柄扁桃天然种群表型变异

为揭示长柄扁桃(Amygdalus pedunculata)天然种群的表型多样性特点, 通过方差分析、相关分析、聚类分析和t检验等方法对7个天然种群14个表型性状种群间和种群内的表型变异特征和地理变异模式进行了探讨。结果表明:长柄扁桃种群内变异为 40.91%, 种群间变异为35.29%, 种群内大于种群间, 种群内变异是主要变异来源;其平均表型分化系数为45.90%, 各表型性状平均变异系数为15.59%, 変幅 9.39% ~ 31.98%,表型变异在种群内和种群间均非常丰富。年平均气温、纬度、无霜期、经度和海拔5个主要地理生态因子对长柄扁桃表型性状影响显著或极显著, 平均气温和无霜期是不同立地长柄扁桃表型差异的主要影响因子。主成分分析和聚类分析将7个种群区划为两大类, 其中山地的长柄扁桃叶多为近圆形至长圆形, 果多为近球形, 果柄较短, 果肉较厚,核多为宽卵形至圆球形;沙地的长柄扁桃叶多为长椭圆形或卵状披针形, 果为卵球形,果柄较长,果肉较薄,核近宽卵形。探讨长柄扁桃天然种群表型多样性,可为顺利开展野生资源收集、良种选育等工作提供依据。

《植物生态学报》2017.10

植物生理

 

扁桃休眠期前后结果枝内

              碳水化合物代谢特征及其与坐果的关系

   扁桃Amygdalus communis  L.又称巴旦姆,是新疆的特色干果,中国仅在新疆喀什地区规模化种植,具有很高的经济价值和营养价值,目前栽培面积超过6.67hm2 。而新疆扁桃产区低产园多,扁桃坐果率低、产量不高一直是制约其产业发展的瓶颈问题。休眠期是果树重要的物候期,体内储藏的碳水化合物是其抵御冬季逆境胁迫、维持最基本的生理代谢、花芽进一步分化和春季萌芽生长的重要物质基础。进入休眠期前各种碳水化合物的积累和相关酶活性的变化,对进入休眠期的果树及后期解除休眠后树体营养的整体状况都起着举足轻重的作用。碳水化合物的研究一直是国内外果树研究学者关注的热点,研究方向主要集中在打破休眠后碳素营养的组织间运转、休眠前期碳代谢积累、休眠期碳水化合物及相关酶相关基因表达的变化、休眠前园艺措施(断根处理)对休眠期营养物质积累的变化、休眠期碳水化合物的变化与休眠的关系等方面,但还未见休眠期碳水化合物的变化与坐果方面的研究报道。

扁桃是开花、坐果和新梢生长处于同一时期的果树,打破休眠后的花芽开花、坐果和叶芽萌发均需消耗上一年树体储存的营养来提供能量,因此推测上一年度树体营养物质储存的多少,是直接影响第二年坐果率和产量高低的因素之一。本研究连续 3 低产和高产的2个果园作为研究对象,以新疆主栽品种‘纸皮’扁桃为试材,分析在休眠期前后结果枝韧皮部和花芽中碳水化合物组分及代谢过程中的相关酶活性变化差异,同时统计2个果园当年坐果和产量情况,探讨扁桃结果枝休眠期前后碳水化合物及相关酶活性代谢变化及其对坐果、产量的影响,为低产果园改造提供理论依据。结果显示:(1)休眠期扁桃结果枝中可溶性糖的积累以蔗糖和山梨醇为主。(2)休眠期前后高产和低产果园内扁桃结果枝中的碳水化合物与其代谢相关酶(酸性转化酶、中性转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶等)活性变化趋势基本一致。(3)扁桃休眠期结果枝韧皮部和花芽中的碳水化合物含量和代谢相关酶活性基本表现为高产园大于低产园。研究表明,扁桃休眠期结果枝碳水化合物的积累以蔗糖和山梨醇为主,其含量与相关代谢酶活性密切相关,其积累水平直接影响着翌年扁桃的座果和产量。

《西北植物学报》2017.11

 

植物水分利用策略及其阈值研究进展

水分是植物生存和生长必需的营养物质,在植物的光合作用、呼吸作用以及养分运输等生理过程中都发挥着不可替代的作用,同时也是限制植物生态适应性的主要因子。研究植物水分利用的来源、去向、方式及阈值,对于判断水资源的供给条件能否满足植物长期并且稳定生长、分析在不同空间和时间中植物对环境的适应机制以及解决植被的经营与巩固、重建与恢复等方面都具有重要意义。

1 植物水分利用策略

植物吸收和利用水分的模式在一定程度上决定着生态系统对环境水分变化的响应结果。在大气-土壤-植被系统中,水分易流动性的特征致使植物水分吸收和利用的过程难以精确测定。目前,研究植物水分利用策略的方法主要有稳定同位素法、枝干液流法以及利用植物生理特征法 3 种。

稳定同位素技术手段在植物水分利用方面的研究应用已经较为成熟,水分利用的研究已经跨越了多个科属,涉及多种植物,其利用方式受到种类、生长阶段、季节等多种因素的影响;但其研究方式主要集中于单种植物的短时多次测定,尚缺少系统的宏观研究,而且由于植物生长环境的特殊复杂性,其他可能的影响因素诸如生长地区、所处群落等因素的影响机制涉及较少。另外,利用稳定同位素技术与测定植物生理参数相结合的方法,以及从植物群落和生态系统等宏观角度进行水分利用研究已经进行了初步探索,但相关实验还有待更深入的研究。

2 土壤水分对降雨的响应及其阈值

全球气候变化的一个重要方面就是区域降雨格局的变化,土壤水分是植物水分利用的重要来源之一,也是植被建设极为重要的生态限制因素。

2.1 降雨量与土壤水分

降雨量是影响土壤水分入渗补给深度的关键因素,但由于地理环境、土壤质地等差异,在不同地区其阈值明显不同。

土壤水是地表水、地下水、大气水之间相互转化的纽带,在水资源形成、转化及消耗过程中起着重要作用,成为影响植被建设的首要因素。大量研究结果对比发现,要使同一深度的土壤达到水分补给,干旱半干旱地区的降雨量要显著高于相对湿润地区降雨入渗补给是沙区土壤水主要补给来源,且沙土中水分的含量及其动态变化对土地沙漠化的发生或者逆转过程具有非常显著的作用,是土地沙漠化的主要调控者。

2.2 植被与土壤含水量

植被种类也是影响降雨入渗及土壤含水量的主要因素,植被覆盖能够显著影响土壤水分含量及分布。在腾格里沙漠,流动沙丘土壤入渗的有效降雨量为6.4 mm,而柠条锦鸡儿植被覆盖区的有效降雨量为8.2mm 。不同植被类型覆盖的土壤水分具有明显差异。

土壤水的消耗情况主要取决于植物的吸收量,而植物种类、林龄以及根部分布等内部因素均为植物对土壤水分吸收量产生差异的主要因素,但对外部环境因素如地形、气象等的研究较少,有关其外部因素对植物吸收水分影响的研究还有待进一步深入。

3 植物生理特征对水分的响应及其阈值

植物吸收水分的变化能够影响其生理特征变化,而植物各项生理指标也能够在一定程度上反映植物的水分利用状况。水分利用的有效性与降雨密切相关,降雨模式和土壤水分有效性直接影响着植物的生理过程、生长过程以及净生态系统生产力。植物通过改变叶片水势以及光合作用过程中的气孔限制和非气孔限制以及植物体内的各种酶活性等途径适应水分变化,而且不同环境下的植物水分利用策略的不同也与叶脉结构有关。

目前,关于植物生理特性对于水分的响应以及阈值方面的探索主要通过测定植物光合和蒸腾作用等一系列生理过程的相关参数,研究其参数之间以及与水分之间的变化关系,以此来确定其响应的方式及其阈值的大小。植物物种和生长环境都是影响植物生理特性变化的因子,大量研究已经证明不同植物在相同生境中对水分的响应方式及其阈值都具有差异性,但相同植物在不同环境下的生理特征对于水分的响应方式及其阈值变化的相关研究还未广泛涉及,仍有待进一步研究。

4 结论及研究展望

植被和降雨直接影响着土壤水分的分布特征,土壤水分又直接控制植物的水分利用策略。尤其是在干旱半干旱地区,降雨是植物水分利用的主要来源,深入理解植物的水分利用策略,能够帮助人们更好地恢复荒漠生态和重建荒漠植被。我国在植物水分利用方面的研究起步较晚,虽然发展迅速、进步较快,但多数实验还仅限于横向的研究,缺乏深度的纵向研究。通过对以往相关文献进行查阅和梳理,目前对于植物水分利用策略以及阈值的研究进展及其展望主要归结为以下几点:

1)对于植物水分利用策略的研究方法主要分为稳定同位素方法、枝干液流法以及利用植物生理特性法 3 大类。因稳定同位素技术具有微创、微量及精确等优点,成为目前应用较多、前景较广的方法。但由于稳定同位素在科学界仍存在争议,所以还应根据实际情况,适时结合不同方法进行实验,以减少各个环节的误差,提高结论的准确性和可信度。

2)对于植物水分利用策略已经进行了大量研究,取得了可喜的成就,但目前的实验方案多为瞬时测定,在时间尺度上尚缺乏长期的观测和总结,未形成较为系统的体系和标准。

3)植物种类、生长阶段以及所处季节都会对植物的水分利用产生影响。但同一植物在不同地区的水分利用是否有明显的差异性目前尚没有明确的实验研究结果,还有待于进一步探索和研究,应结合环境条件找出最适宜生长、对改善环境最为有效的植物种类应用于生产实践中。

4)前人在研究植物水分利用阈值时,多集中在分析植物生理指标对不同降水量的定性响应模式,而缺乏对植物水分利用过程和机理及其之间的定量关系以及与外部环境因素之间相互影响的深入研究,今后应加强这方面的探索。

《世界林业研究》2017.5

病虫害防治

 

3种内吸性杀虫剂对光肩星天牛幼虫的林间防治效果

 

光肩星天牛(Anoplophora glabripennis)是人工防护林的重要蛀干害虫,是国内和国际森林植物检疫对象。主要危害杨属(Populus)、 柳属(Salix)和槭属(Acer) 等阔叶树种。其幼虫在树干内蛀食木质部,导致树干内部千疮百孔,甚至整株枯死。其生命周期长,生存环境隐蔽,自然控制作用较弱,防治比较困难。天牛幼虫活动地点相对固定,根据树干上的新鲜排粪孔位置很容易确定其所在位置,可在树干基部输入杀虫药剂对其进行防治。利用树干输液法防治蛀干害虫见效快,且对环境相对安全、药剂损失率低,是非常可取的一种化学防治措施。此前,常用于防治天牛的杀虫药剂有氧化乐果、久效磷、甲胺磷、辛硫磷等,虽然其防治效果比较好,但这些药剂都属于有机磷农药,目前其中大部分已被禁止使用。因此,有必要研究和筛选高效低毒的新型杀虫剂。

为了筛选高效低毒杀虫药剂,防治光肩星天牛幼虫,本次试验选用的被害树种为馒头柳,采用树干输液法,选用氯虫苯甲酰胺、氟虫双酰胺和吡虫啉 3 种内吸性杀虫剂进行林间防治试验。3 种杀虫剂的质量浓度分别设为:氯虫苯甲酰胺 248 g/L, 氟虫双酰胺 0.61.22.4 g/L, 吡虫啉 2.85.611.2g/L。结果发现, 氯虫苯甲酰胺、 氟虫双酰胺和吡虫啉对幼虫的防治效果分别为 37.7%54.5%41.9%66.0% 59.1%86.4%。防治后,氯虫苯甲酰胺和氟虫双酰胺处理组的树干上无新产卵刻痕, 吡虫啉处理组的树干上,有新产卵刻痕的株数占总株数的 1/7,产卵刻痕密度为 0.57 /株;对照组树干中, 有新产卵刻痕的株数占总株数的 50%60%, 产卵刻痕密度为 2.02.2 /株。说明这 3 种杀虫剂对光肩星天成虫产卵行为具有不同程度的驱避作用。因此,这 3 种内吸性杀虫剂对光肩星天牛虫口密度的有效控制及降低其对林木的危害具有潜在价值。

《北京林业大学学报》2017.7

土壤学

 

苹果专用肥对旱地果园土壤酶活性

         以及微生物多样性的影响

黄土高原地区土层深厚、光照充足,是我国苹果的优生区域。但常年以化肥和农药为主的果园管理模式导致土壤肥力持续下降、养分失调以及有机质含量低等一系列问题,严重制约了该区苹果产业的持续健康发展。目前,越来越多的有机肥料已应用于果园施肥管理中,其在改善和提高土壤肥力、活化土壤养分、增强土壤微生物生物量和土壤酶活性方面有着不可替代的作用。有研究认为,施用畜禽废弃物在土壤氮磷面源性污染、重金属、盐胁迫、病原微生物危害等方面均存在潜在性风险。随着我国集约化畜禽养殖业快速发展,畜禽废弃物成为有机肥的主要来源,利用这些有机废弃物变污染源为养分资源,探究科学合理的有机无机肥配施比例,形成功能型或专用型生物有机肥,不仅可以达到化肥减施增效,还可改善土壤结构、构建健康的土壤生物区系,进而提高土壤的可持续利用。

土壤微生物和酶活性是土壤生态系统中最为重要和活跃的组成部分,是驱动土壤有机物质和养分转化、循环的主要动力。土壤微生物群落的组成和代谢状况是土壤质量变化最敏感的生物学指标,而施肥、土地利用、耕作等农艺措施对土壤微生物群落特性和生物化学过程的改变均有比较显著的影响。Biolog 方法可测定土壤微生物对不同碳源的利用能力和代谢差异,在一定程度上能够反映土壤碳素转化和土壤微生物代谢多样性情况,该方法由于简单、快速等优点已被广泛用于评价不同类型的土壤微生物群落多样性。

苹果专用肥是集无机肥高效性与有机肥长效性于一体的新型专用型有机肥料,能够有效地改善果园土壤状况,减少病虫害发生和农药使用量,进而提高果实的产量与品质。近年来关于苹果专用肥对果园的整体效应研究较少,仅局限于树体养分、果实产量与品质等方面,而对于果园土壤理化性质以及土壤微生物群落功能多样性的影响等方面的研究还鲜有报道。为此,本试验研究比较了施用化肥、农家肥、苹果专用生物有机肥后苹果园土壤酶活性和微生物群落功能多样性的差异,旨在探求不同肥料中小分子物质在土壤养分循环和碳库转化中的作用,从而为揭示果园土壤质量演变和建立切实可行的化肥减施增效技术提供理论依据。

10 年生旱地红富士苹果园,研究了施用等养分(N P2O5 K2O) 量的无机肥(IF)、 农家肥+无机肥(MIF)、苹果专用肥(ASF)后土壤养分、酶活性和微生物群落功能多样性的变化。结果表明,MIF ASF 处理显著提高了土壤有机质含量,分别较 IF 处理提高24.01%21.07%,而土壤全氮含量在处理间无显著性差异;IF ASF 处理下土壤有效氮、速效磷和速效钾含量均高于 MIF 处理。MIF ASF 处理均显著提高了土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,且 ASF 处理下土壤脲酶和蔗糖酶活性亦显著高于 MIF 处理,分别增加 18.97%13.69%ASF 处理的土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)、碳源利用丰富度指数(S)、物种丰富度指数(H)、优势度指数(D)均为最高;土壤微生物利用的碳源主要是糖类、多聚物类、氨基酸类和羧酸类,ASF 处理显著提高了土壤微生物对羧酸类、多酚类和胺类的利用。主成分分析结果表明,不同施肥处理改变了土壤微生物碳源利用特征出现分异,对第一主成分(PC1<, /SPAN>)影响较大的碳源主要是糖类。不同施肥对果园土壤酶活性和微生物群落功能产生了显著影响,ASF 处理更有利于提高土壤酶活性以及微生物群落功能多样性。

《生态学杂志》2017.12

自然保护区

 

自然保护区物种多样性保护价值评价方法

 

如何客观地确定自然保护区的保护优先性,为自然保护区的晋级和确定管理类型提供科学依据, 已成为当前亟待解决的问题。本研究通过对已有评价指标和方法的对比、专家咨询、评价指标量化处理, 提出了量化评价自然保护区物种多样性保护价值的方法。此评价方法包括了自然保护区野生植物、野生动物、珍稀濒危野生植物和珍稀濒危野生动物多样性保护价值指数等量化模型。同时我们应用此方法对华北暖温带区域的39个自然保护区和东北温带区域的67个自然保护区的物种多样性保护价值进行了评价。结果表明, 位于华北暖温带区域的河北南大港湿地和辽河源及北京雾灵山, 以及位于东北温带区域的黑龙江镜泊湖、大佳河和翠北湿地等省级自然保护区的物种多样性保护价值较高, 可推荐优先晋级国家级自然保护区。该物种多样性保护价值评价方法能够较好地反映自然保护区之间物种及各类群多样性保护价值的差异, 确定自然保护区保护优先序列。此外自然保护区物种多样性保护价值在不同自然保护地理区和不同类型自然保护区之间存在显著差别。

《生物多样性》2017.3

绿化建设

 

6 种植物叶片的滞尘能力与其叶面结构的关系

为研究不同绿化树种在单位叶面积上对于不同粒径颗粒物的滞留能力及叶表颗粒物粒度分布特性,分析叶表微观结构与滞尘能力的关系,以期为绿化植物选择及降低社区颗粒物污染提供依据。本实验以北京林业大学校园内社区绿化树种为研究对象,定量测量了 6 个常见树种的单位叶表面滞尘能力,并利用 Mastersizer 2000 对叶表滞留颗粒物的粒度分布特征进行分析,采用扫描电镜分析比较了各树种叶表面微观结构。结果表明:对于不同树种,在单位叶面积上所滞留颗粒物的能力方面有较大差异,滞留量由大到小依次为:油松> 金银忍冬 > 大叶黄杨 >暴马丁香 > 洋白蜡 > 元宝枫,油松的滞留颗粒物能力为元宝枫的 44 倍。在叶表颗粒物滞留粒径的分布方面,颗粒物主要粒径分布在 10 50 μm,按照平均粒径(D50)从小到大的顺序为:元宝枫 < 暴马丁香 < 大叶黄杨 < 洋白蜡 <金银忍冬 < 油松。在比表面积大小方面,植物叶面滞留颗粒物从大到小的顺序为:元宝枫> 暴马丁香 > 大叶黄杨 > 洋白蜡 > 油松 > 金银忍冬。植物叶表的滞尘能力与叶表气孔的数目及气孔是否开放无显著关系,而与植物叶表的气孔大小有关:对于气孔大的树种,滞尘能力相对较强。叶表微观性状对颗粒物滞留能力的影响排序为:分泌物> 沟状组织 > 凹槽 > 褶皱 > 条状突起。依据不同绿化树种滞尘能力,提出树种选择建议,为科学合理的选择抗颗粒物污染树种提供基础。

《北京林业大学学报》2017.6

 

·上篇文章:自治区政协副主席马雄成一行到新疆林科院调研考察工作
·下篇文章:林业科技信息简报2018年第10期
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