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林业科技信息简报2019年第11期

[作者:科管处情报中心  来源:网络采编  时间:2019-11-20  阅读:6745次][字体:字体颜色]

 

 

林业科技信息简报

 

11 

 

(总第224)

 

 

新疆林科院科管处情报中心                                                      201911

森林生态

          中国灌木生态系统的干旱化趋势

          及其对植被生长的影响

大量研究表明,21 世纪全球气温将持续升高,干旱将不断加剧,具有超强抗旱能力的灌木在未来的区域乃至全球生态系统过程中将会发挥越来越重要的作用。灌木在我国有着广泛的分布,其总面积超过了我国陆地面积的 20%。本研究旨在通过计算中国灌木生态系统的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration IndexSPEI) 来分析其干旱变化趋势及其对灌木生态系统植被生长的影响结果显示,中国灌木生态系统的SPEI 19612013 年间总体上呈显著地下降趋势,但其趋势在1992 年发生了显著变化,这表明中国灌木生态系统正在持续地干旱化并且在最近二十几年干旱化加剧。我们还分析了不同灌木生态系统 EVI ( Enhanced Vegetation IndexEVI ) SPEI 变化的响应,结果显示不同的灌木生态系统类型对SPEI 变化的响应不同。夏季,高寒荒漠灌木半灌木、温带荒漠灌木半灌木和温带落叶灌木 EVI  SPEI 变化显著正相关,而亚高山常绿灌木和亚热带常绿灌木 EVI 则与 SPEI 的变化显著负相关。温带落叶灌木 EVI 与春季 SPEI 变化显著正相关,但却与秋季和冬季的 SPEI 显著负相关。此外,亚热带常绿灌木 EVI 还与春季 SPEI 变化显著正相关。从空间上来看,北方的灌木生态系统比南方的灌木生态系统对干旱的变化更加敏感,同时,南方湿润地区的灌木在生态系统尺度也体现了较强的抗旱能力。在全球持续干旱化的大背景下,研究灌木生态系统 EVI 对干旱变化的响应将有助于对区域生态系统过程变化的理解。

《生态学报》2019.3

土壤学

                        温度、水分及有机物料对苹果园土壤有机碳转化和

                   微生物群落多样性的影响

土壤有机质(Soil Organic MatterSOM)是土壤中以 CN 元素为主的各种有机化合物的总称,土壤微生物在其矿质化和腐殖化过程中起重要调控作用 ,在一定程度上反映土壤肥力与质量变化。清耕果园耕作模式及干旱少雨、高温等不利环境条件往往限制着果园土壤中有机物的输入与转化,导致 SOM 含量缓慢降低。本研究旨在通过不同温度、水分及有机物料组合处理,研究其对苹果园土壤 SOC 转化和微生物群落结构多样性的影响,为提出符合果园自然气候条件的土壤管理制度,稳步提高果园土壤肥力提供理论依据。

通过室内培养的方法,研究了不同温度(15 ℃25 、变温)、水分(40%60%80%田间持水量)及有机物料(未添加、秸秆、秸秆 + 尿素)处理对苹果园土壤有机质含量及微生物活性、多样性指数、对碳源利用能力变化规律的影响。结果表明:正交试验中(2012 年)果园土壤培养 150 d 时水分对有机质(SOM)含量影响效应达显著水平,且大于温度。培养 90 d 温度对土壤微生物香浓指数影响效应大于水分,对优势度指数影响效应小于水分。温度对土壤微生物利用碳水化合物类(90 d150 d)、氨基酸类(90 d150 d)、胺类(15 d90 d150 d)碳源能力影响效应大于水分。秸秆对土壤有机质(45 d90 d150 d)、胡敏酸及富里酸含量有显著影响(P < 0.05)。优势组合验证处理(2013 年)表明,在 25 + 60%田间持水量(WHC)条件下果园土壤培养 15 ~60 d 更利于土壤有机质的积累。在 15 + 60% WHC 条件下果园土壤培养 45 d 时土壤微生物活性较强,且微生物群落结构相对丰富,在该时期果园土壤中微生物在 60%WHC 条件下对碳水化合类、氨基酸类、羧酸类及胺类碳源利用能力较强。

《土壤通报》2018.8

病虫害防治

                   遥感技术在森林病虫害监测研究中的应用

在国外 20 世纪 30 年代,森林虫害遥感监测就已被应用到森林害虫的观测试验中。森林害虫的动态监测,可以通过3 种途径来实现针对害虫行为进行监测、针对害虫危害状进行监测、针对害虫生境进行监测。

1 针对害虫行为进行监测

雷达是利用电磁波探测目标的一种主动式传感器,具有全天候、全天时的探测能力,对冰、雪、森林、土壤具有一定的穿透能力。在不同波段,不同物质的光谱有很大的差异。由于昆虫一般不会感觉到雷达波的存在,所以雷达最先应用于昆虫学研究中。雷达遥感技术主要应用于迁飞性害虫的监测,如舞毒蛾、非洲粘虫(Spodope, tera exempta)、棉铃虫(Helicoverpa armigera)、稻飞虱(Nilaparvata lugens)、草地蝗(Parapleurus alliaceus)和沙漠蝗(Schistocerca gregaria)等。

国外对雷达技术的研究较早,在雷达昆虫迁飞上的应用和发展也比较快。1949 年首次在美国证实,通过雷达遥感设备可以检测出昆虫的动态。1954 年在英国,通过雷达首次检测到蝗群。随后印度、美国、加拿大、澳大利亚等一系列发达国家,利用雷达技术来观测、监测昆虫(如蝗虫、蛾类、蜜蜂、蚜虫等)的迁飞活动、行为现象及时空分布,揭示了大气结构和运动是如何影响昆虫迁飞。目前,国外已经开展了对迁飞性鳞翅目昆虫、澳大利亚疫蝗(Chortoicetes terminifera) Helicoverpa punctigera 虫源区迁飞活动的连续监测

我国在应用雷达遥感监测昆虫迁飞活动研究起步较晚。1984 年对草地螟(Loxostege sticticalis)的迁飞进 测,之 ( Pseudalatia unipuncta)、马尾松毛虫(Dendrolimus punctatus)、稻飞虱(Nilaparvata lugens)、稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)、甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)和棉铃虫(Helicoverpa armigera)等进行了研究,包括昆虫迁飞的发生期、发生量及分布区预测,以及迁飞时间、数量、速度和高度等方面的研究。

2 针对害虫危害状进行监测

雷达遥感仅能监测昆虫的迁飞,却无法识别其危害特征,具有很大的局限性。航空遥感技术的应用与发展,弥补了雷达的不足。在国外 20 世纪 50年代,航空遥感就已经得到应用,起初是为了评估森林虫害导致的失叶现象。到 20 世纪 60 年代,利用航空影像可以监测柑橘园的根腐病,探索和研究健康叶片和受感染病树叶片之间的光谱差异。研究者应用彩色红外航空影像数据,对德克萨斯州中部的橡树枯萎病的感染程度进行了研究,评估了芬兰云杉林的失叶量,并取得了明显效果。在航空遥感影像方面,我国开展的相关研究也较多,特别是对马尾松毛虫(Dendrolimus punctatus)和松材线虫的危害开展了监测和危险性评估,通过影像数据判别其危害后针叶的损失量、灾害的发生点等。

3 针对害虫生境进行监测

航天遥感是以卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船为平台,搭载传感器进行探测的空间探测技术,具有宏观、综合、动态以及快速观察的特点。卫星遥感具有强大的数据获取能力,与地理信息系统结合起来,将更加有利于人们对害虫的生存环境(寄主植物分布、降雨量和气温等)进行长期的、系统的、动态的监测  

早在 20 世纪 70 年代,就已出现利用航天遥感影像对病虫害开展监测的研究,主要是通过目视解译的方法,解译光学增强的 MSS 图像,但限于空间/光谱分辨率低、通道波段少,不能很好地反映出由病虫害引起的林冠形状及颜色的变化特征。随着科技的进步,越来越多高分辨率、多波段的传感器被发射,数据的质量得到了提高,为森林病虫害的监测奠定了基础。

在国外,通过分析解译 TM 影像数据,对发生在美国新罕布什尔州和佛蒙特州的云杉森林灾害开展了监测研究工作,研究发现,地面样地调查的森林灾害情况分别与 TM5/TM4  TM7/TM4 的结果有相关性,这个结果适用于森林灾害的定量研究。目前,国外森林病虫害遥感监测工作主要是针对由食叶害虫引起的树体大面积失叶、变色和枯死展开。同时,对于钻蛀性害虫也开展了一些研究工作,如鞘翅目小蠹虫等,利用影像数据区分健康与受害森林的范围,结合高分辨率遥感影像,融合模糊子集理论和 GIS 综合分析,判定虫害发生的主要干扰区域,同时对其种群动态进行监测。

1978 年,我国利用航天遥感技术对腾冲地区的松叶蜂(Diprion sp)灾害开始了监测,测定了健康木与虫害木的光谱特征。利用 NOAA/AVHRR 数据,对吉林省大兴安岭地区林区危害严重的落叶松松毛虫(Dendrolimus superans)的灾害信息进行提取,对森林灾害的发生进行监测,但是无法开展广泛的、进一步的实践研究工作。直到 21 世纪 90 年代,戴昌达等人利用 TM 影像,在安徽省全椒县孤山国营林场开展了松毛虫灾害的研究工作,利用垂直植被指数(PVI)辨别出(0%10%30%100%)无、轻、重三级灾害程度。1989 年,刘志明等人利用气象卫星 AVHRR 数据,对大兴安岭发生的落叶松毛虫灾害进行动态监测,运用比值植被指数(RVI)分析法与实地虫灾调查相结合的方法,可以得到不同灾害程度下,RVU 临界值的变化,判对率可达 70%以上,与同期 TM 图像解译结果进行统计分析,其相关系数可达0.91 武红敢等人经研究发现,TM5/TM4 适用于在叶面积指数低的森林病虫害监测中,而TM4/TM3 则更适合于叶面积指数高的植被遥感监测,比值指数(TM7/TM4) 可以用来估算马尾松(Pinus massoniana)林叶的生物量,据此方法,可以有效地对马尾松林危害进行监测。此外,高光谱数据的大量应用,也推动了森林病虫害早期监测的不断发展。徐华潮等人通过测定松材线虫自然侵染后黑松(Pinus thunbergii)和马尾松不同受害阶段的光谱曲线,分析其光谱参数、光谱特征以及叶绿素的相应变化,结果表明,高光谱遥感技术可以实现松材线虫病的早期监测,这为森林病虫害早期监测预警提供了基础。

《山西林业科技》2018.4

油料作物

                         我国6种主要木本油料作物的研究进展

1 我国木本油料作物资源概况

我国地域辽阔、地形复杂且气候多样, 自然条件优越,木本油料作物种类繁多, 资源丰富。本文综述6种极具开发潜力的木本油料作物油茶、核桃、文冠果、油用牡丹、星油藤和元宝枫。

油茶在中国已有2300多年的栽培历史。油茶喜光,好温暖湿润的气候, 不耐严寒。全球茶油总产量的95%以上来自我国。我国广为栽培的油茶有13个种。在良种选育方面, 截至2009年,通过国家或省级审()定的油茶良种达174个,其中通过国家级审()定的良种54, 省级审()定的良种120个。这些优良品种为实现各地区油茶高产、优质和稳产发挥了重要作用。目前, 中国油茶面积为3.7×10 6 hm2 , 油茶籽年产量为1.8×10 6 t茶油产量为4.5×105 t。其中湖南省油茶种植面积、茶油产量和产值均居全国首位。此外,土壤养分和气象因子都会影响油茶产量。

核桃是我国重要的经济树种之一, 种质资源丰富。法国人将核桃油作为沙拉调和油, 日本人将其作为高级食用保健油。原产我国并作为核桃育种资源的主要有以下5种:核桃(J.regia)、铁核桃(J. sigillata)、核桃楸(J. mandshuria)、河北核桃(J. hopenesis)和黑核桃(J. nigra) 。国内主要品种资源有新疆薄壳核桃的实生后代或杂交后代,如辽核系列和中林系列等;其次是云南的泡核桃和北方的绵核桃品种群。目前,我国核桃总栽培面积达5.5×10 6  hm2 ,总产量为, 2.7<, FONT face=宋体>×10 6 t, 其中我国核桃四大产区西南区、大西北区、东部沿海区和中部地区的产量分别占43.3%33.5%15.0%8.2%

文冠果耐贫瘠、耐寒及耐旱能力强, 在我国北方大面积种植, 是很有发展前途的木本油料和水土保持树种, 有较高的食用、药用、观赏和生态价值。作为中国特有的木本油料植物, 文冠果有“北方油茶”之称。此外, 文冠果油可以作为生物质能源, 用其制成生物柴油的转化率为95% “十五”期间, 中国林业科学研究院林业研究所首次在全国近20个省开展文冠果种质资源分布调查, 综合筛选出小球果、扁球果及平顶球果3个球果优良类型, 并发现文冠果树体形状对球果产量影响显著, 其中以开心型产量最高, 其次为圆头型, 疏散型和灌木型球果产量最低。栽植密度为1200·hm-220年生文冠果盛果期每公顷产量超过6000 kg, 种仁产量为3138 kg, 产油量为1961 kg 

    油用牡丹是多年生木本作物, 具有重要的观赏、药用和油用价值。中国野生牡丹有9种。目前, 我国油用牡丹种植面积超过6.7×10 4  hm 2 , 主要推广凤丹系列和紫斑牡丹系列品种。油用牡丹适生范围广, 可在林下栽培, 具有重要的生态和经济价值。

星油藤, 又名印加果、南美油藤、印加花生、美藤果, 是多年生木质藤本植物。现在其原产地秘鲁、我国云南、老挝和泰国等地有较大面积的栽培。星油藤种植当年即可开花结果, 一般种子产量达1500kg·hm-2 , 种子含油率为40% - 60%

元宝枫是我国特有的树种, 其天然林散生在高山森林或分布在我国边缘的荒漠地区, 多年来一直作为观叶植物并在固沙绿化等方面发挥重要的生态、经济和社会效益。由于长期采伐和人为破坏, 元宝枫种群数量锐减, 分布零散, 种群受到严重威胁, 目前已作为近危种列入《中国物种红色名录》, 种质资源亟待保护。20113, 国家卫生部正式批准元宝枫籽油为新资源食品,这将促进元宝枫籽油生产快速发展。如果按照高标准和高起点建园, 选用5 - 6年生优良树种定植并加强管理, 3年进入初果期, 单株产量可达3 - 5 kg, 产油量达750 kg·hm-2 以上。随着树体发育, 产果量不断增加, 进入中果期的单株产量在10 kg以上, 产油量可达2250 kg·hm-2

2 主要木本油料作物的脂肪酸组成

食用油中的脂肪酸主要包括饱和脂肪酸(saturated fatty acid, SFA)、单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid, MUFA)和多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA)SFA是指无碳-碳双键(C=C)的脂肪酸,MUFA是碳链中只含1个碳-碳双键的脂肪酸,如油酸(oleic acid, OA), 具有调节血脂和降低胆固醇等生理作用(Kris-Etherton et al., 1999), 但其所含人体必需脂肪酸的种类较少。PUFA为碳链中含有2个或2个以上碳-碳双键的脂肪酸,PUFA含有人体自身不能合成、必须从食物中摄取的必需脂肪酸, 对于维持人体健康及调节身体机能有重要作用, 具有较高的医疗保健价值。

在这些油料作物中, 油茶籽油中OA含量最高。核桃、文冠果和元宝枫等木本油料作物均能合成大量的OALA。牡丹油和星油藤油与常规食用大豆油及菜籽油相比, ALA含量较高达81.9%

《植物学报》2018.1

组织培养

                           我国观赏植物组织培养育种研究进展

观赏植物组织培养,就是通过无菌操作分离观赏植物体的一部分,如花、茎尖、茎段、叶、幼胚等,并配合一定的营养、生长调节物质,通过严格控制温度、光照等因素,使其迅速生长,能够缩短其生长周期,获得大量遗传性状一致的幼苗,又称植物克隆育苗技术Plant Gene Cloning。观赏植物组织培养对新品种的选育,或者利用现代种质资源及野生种质资源进行常规的杂交、倍性、辐射及基因工程育种具有重要意义,得到了广泛应用。

    现在除了常规方法外,在现代花卉新品种的选育中,植物组织培养技术参与辅助培育或直接培育的新品种所占比例超过 80%,主要是通过倍性育种、细胞育种、原生质体育种、胚挽救技术等来实现的。本文对 10a 来这 4 个方面的研究成果进行讨论。

1 单倍体育种

单倍体育种是利用植物组织培养技术诱导产生单倍体植株,再通过某种手段使染色体组加倍,从而使植物恢复正常染色体数,具有高速、高效、基因型一次纯合等优点,现已作为一种崭新的育种手段开始应用。单倍体获得途径包括花粉培养、花药培养、胚培养、子房培养等。花药、花粉培养是在离体情况下培养成单倍体植株最常用的技术,是得到大量单倍体最有效的方法,可缩短育种年限,提高选择效率,在很多观赏植物上已经获得成功植株。诱导花粉植株频率低或不能诱导出花粉植株的种类,可通过培养未授精子房诱导单倍体植株。子房的人工培养,可有效解决受精后的发育障碍,使大量远缘杂交胚继续发育成正常种子以加快育种进程,缩短育种周期,同时可获得大量的远缘杂交后代,创造新种质。

花药是植物雄性生殖器官,由 2 种不同倍性的细胞组成,药壁和药隔组织为二倍体细胞,雄性生殖细胞(花粉粒)为单倍体细胞。花药和花粉培养是改变花粉原来的发育途径,诱导花粉分裂增殖,形成愈伤组织,经过再分化,发育成单倍体植株。

我国的花药培养育种研究始于 1972 年,到现在为止,至少 20 个以上的花粉植株是我国学者首先完成的,居于世界领先地位。近 10 年来,我国观赏植物的花粉培养主要是对花粉最佳萌发条件进行研究。

2 多倍体育种

多倍体在自然界广泛存在,具有植株巨型化、抗逆性增强、营养成分含量增加等特点,被广泛应用于育种研究中。被子植物的胚乳是双受精的产物,属于三倍体,通过被子植物的胚乳离体培养可以获得三倍体植株,三倍体品种具有产量高、观赏性强及不结实等优势而备受育种工作者的关注。而将三倍体植株通过染色体加倍,可以获得六倍体植株,以解决三倍体不结实的问题,并用于培育多倍

体新品种。

多倍体生物一旦形成,它和原来的物种就发生生殖隔离,因而成了新种。与组织培养相结合的多倍体诱导技术已经成为当今多倍体诱导的主要手段,能够使人工诱导多倍体的成功率大大提高,获得大量材料,提高诱导成功率,及时分离嵌合体。在组培上常用现代生物技术诱导多倍体,材料一般是种子、幼苗、生长点、茎尖、愈伤组织、胚状体、悬浮细胞系、小孢子、原生质体或单细胞等,诱变材料选取植株或组织分裂最旺盛的时期和部位。诱变剂种类一般选用秋水仙素或除草剂,或添加辅助剂,包括二甲基亚砜(DMSO)、甘油等。诱导方法主要有 3 种,即组织培养结合化学诱变、胚乳培养、原生质体融合。虽然经过处理后能够得到大量多倍体,但是同时也得到大量的非整倍体和嵌合体,需要做后期鉴定。

3 原生质体育种与体细胞杂交育种

植物原生质体(protoplast)是指除去细胞壁的,由质膜包裹的裸露“细胞”,因为没有细胞壁的束缚,无论亲缘关系如何,都具有彼此融合的能力,实现远缘的植物细胞质融合,体细胞杂交,是在离体条件下将同一物种或不同物种的原生质体融合,培养并获得再生植株。

融合方式常用的有对称融合和不对称融合两种。植物的原生质体培养及其体细胞杂交是创造新物种、克服不亲和性的有效手段,可以利用其进行遗传转化,可以实现抗病性、抗逆性、细胞质雄性不育和优良品质特性的有效转移。叶片、下胚轴、胚性愈伤组织、花粉等都是原生质体的良好来源,再生途径通常有 3 条:①经细胞团发育形成愈伤组织,再分化成芽长成植株。②直接形成胚状体,再发育成植株。③先形成愈伤组织,再由愈伤组织分化形成胚状体,最后发育成植株。

4 胚挽救技术

植物远缘杂交受精后,由于生理原因造成植物难以播种成苗或胚在发育早期阶段败育、退化,可在胚未完全败育前进行杂种胚的离体培养,用培养基来提供胚成长过程中需要的各类营养,从而使胚能够正常生长并且发展成幼苗,这种方法称之为胚挽救技术。此技术可以克服生殖隔离障碍,成功获得远缘杂种植株,大大提高了成功率。胚挽救方式主要有子房切片培养、胚培养、胚珠培养等 3 种方式,杂种胚培养成功的关键,一是筛选适宜的培养基,二是选择培养的适宜时期。现在主要研究不同胚救方式、不同胚拯救时间、不同杂交组合对胚挽救结果的影响,在百合上发现通过胚培养方式进行胚拯救获得的萌发率、愈伤形成率和成苗率均要高于胚珠培养,母本在石蒜属植物育种中的选择很关键,杂交自然结实率越高的组合胚拯救成功率越高。

《河北林业科技》2017.12

实用技术

             不同留果量与摘心长度对欧李生长结果的影响

欧李( Cerasus humilis ( Bge ) Sok )是櫻桃属矮生櫻桃亚属中的一种野生落叶小灌木果树,果实因含钙量高又称“钙果”、“钙王”。其树体非常矮小,大多为0.50.7 m 左右,到目前是世界上植株最矮小的本木果树。其根系极其庞大,是典型的深根性植物气植株丛生或单生,无明显主枝,一年生枝的基部一般会形成35 个基生芽,次年发出新梢,开花、结果后下垂形成新的基生芽。果实颜色有红色、黄色、紫色等多种,一般在711月成熟。果实还富含各种营养,其中 CaFe 含量在已知的水果中是最高的。欧李也具有很高的药用价值,种仁、根均可药用。除鲜食外,还可作为原材料进行加工。此外,欧李适应性强,抗干旱,在干旱条件下生长良好,具有耐盐碱、耐贫瘠、耐寒的特征,可以有效的减少水土流失、防风固沙。

为了提高欧李果实品质及促进植株生长,给欧李栽培生产提高技术指导,以欧李“燕山1 号” 为试材,从试验站欧李实生树中选取503540 cm 的结果母枝进行标记挂牌。从 5 月做处理,试验设计以下9 个处理和1个对照:处理1,每一节位留 1个果所有新梢长到5 cm 时摘心;处理2,每一节位 1个果所有新梢长到10 cm 时摘心;处理3,每一节位留1个果所有新梢长到15 cm 时摘心;处理4每一节位留2 个果所有新梢长到5 cm 时摘心;处理5,每一节位留2个果所有新梢长到10 cm 时摘心;处理6每一节位留2 个果所有新梢长到15 cm 时摘心;处理 7,每一节位留3 个果所有新梢长到5 cm 时摘心;处理8,每一节位留3 个果所有新梢长到10cm 时摘心;处理9,每一节位留3 个果所有新梢长到15 cm 时摘心;对照(不疏果不摘心)。给结果母枝不同程度的留果量和植株新梢不同程度的摘心处理,测定了植株生长指标:结果母枝地径和心径生长量、新梢生长量、新梢叶片叶绿素含量;果实品质指标:果实生长量、单果重、可溶性固形物含量、可滴定酸含量及糖酸比。结果表明:留2  5,留3  5,留3  10,显著抑制了欧李结果母枝的生长量。5 cm 摘心显著降低了新梢的生长量。留3  5 显著降低了新梢叶片内的叶绿素含量。留 1  15有助于增长速度和提高单果重,留3 5 抑制果实生长速度和降低单果重,但是相对于对照而言,差异均不显著。留2  5、和留3 10均显著降低李果实中可滴定酸的含量,而可溶性固形物含量及糖酸比均无显著性差异。

《河北果树》2019.1

 

 

 

 

 

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