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2021年  第38卷  第4期

浙江建德典型天然次生林群落主要乔木树种空间分布格局及种间关系
詹小豪, 王旭航, 叶诺楠, 吴初平, 袁位高, 伊力塔
2021, 38(4): 659-670. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200586
[摘要](831) [HTML] (121) [PDF](69)
摘要:
  目的  探究天然次生林群落主要乔木树种空间分布格局及种间关系,为区域次生林群落的恢复、改造及抚育经营提供科学依据。  方法  于浙江建德典型的天然常绿阔叶次生林、松阔混交次生林和松林次生林3类群落中分别设置面积为1 hm2 (100 m×100 m)的样地,在每木调查基础上,运用Pianka生态位重叠指数、点格局分析方法、方差比率法(VR)、χ2检验和Spearman秩相关系数对各群落乔木层主要树种进行空间分布格局和种间关系的分析。  结果  ①样地中各次生林群落主要树种在所有尺度上呈现聚集分布;②在0~25.0 m尺度内,各群落空间关联性以不显著相关关系为主,负相关种对数多于正相关种对数;③各群落主要树种种间总体关联性及χ2检验种间联结性均以不显著的正联结为主,Spearman秩相关分析显示种对间以不显著相关关系为主,与主要树种空间关联性分析结果及生态位重叠程度较吻合。  结论  样地中各群落乔木层主要树种在各自分布格局中独立性相对较强,物种间虽存在比较相似的环境资源需求,但种间联结关系比较松散,群落演替尚未进入成熟期。图7表4参37
浙江建德楠木天然林群落种间联结动态
吴丹婷, 吴初平, 盛卫星, 焦洁洁, 江波, 朱锦茹, 袁位高
2021, 38(4): 671-681. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200565
[摘要](893) [HTML] (187) [PDF](40)
摘要:
  目的  以浙江省建德市寿昌林场绿荷塘林区内楠木优势程度不同的天然林作为研究对象,进行种间关系的分析,揭示楠木在天然林群落发育和演替过程中种间关联性动态变化规律。  方法  分别在2015和2019年,对2个楠木优势程度不同的天然林样地进行调查,基于2×2联列表,通过χ2检验、联结系数、共同出现百分率,研究调查样地内楠木在不同林分条件下,乔木层、灌木层、草本层的种间联结性。  结果  2015和2019年,天然楠木优势林样地乔木层总体种间关联性均呈显著正联结,灌木层和草本层种间总体关联性趋向于负联结;天然楠木伴生林乔木层、灌木层、草本层种间总体关联性趋向于负联结。在这2种天然林中,楠木在乔木层与其他树种之间的联结相对独立,在灌木层和草本层的种间竞争较为激烈,且均有楠木在垂直方向上表现出林分断层现象。  结论  在天然林中,将楠木作为目标树种进行管理与保护时,可采用间伐、择伐等抚育方法,保留与楠木有显著正关联的树种,伐除负关联的树种,缓和种间矛盾;疏伐上层高大乔木,增加林窗,以满足林分更新层对光照的需求,保护其更新层,以形成完整的垂直结构。图7表4参22
浙江省天然针阔混交林非空间结构分布特征与生产力相关性
郭建辉, 韦新良, 朱锦迪, 杨晶晶, 张继艳
2021, 38(4): 682-691. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200442
[摘要](737) [HTML] (131) [PDF](39)
摘要:
  目的  研究浙江省针阔混交林非空间结构分布特征与生产力的相关性,为提升浙江省针阔混交林经营水平和森林质量提供理论依据和技术支持。  方法  以1999、2004、2009年共3期森林资源连续清查数据中的天然针阔混交林样地和样木数据为研究材料,提取胸径、树高、材积和针叶树种的非空间结构因子与单位面积蓄积量,对各时期的非空间结构分布形态进行函数建模,探究变化特征。采用生物量换算因子连续函数法进行生物量和生产力的估算,再进行非空间结构与生产力的偏相关分析。  结果  各时期森林非空间结构因子在形态上存在规律性的分布特征。非空间结构因子与生产力间呈正相关趋势。1999−2009年,浙江省针阔混交林针叶树种比例逐期上升,生产力第1期(1.39 t·hm−2·a−1)高于第2期(1.15 t·hm−2·a−1)。胸径、树高、单株材积均值呈近似正态分布。  结论  在针阔混交林的经营管理中,为保证林分处于高生产力的状态,要优先考虑针阔混交的比例。针叶树种比例应维持在50%以上,针叶树种比例偏低的混交林要进行人为干预。胸径若低于10.00 cm要加强抚育,高于12.00 cm应及时进行采伐。单株材积均值应维持在0.040~0.070 m3·株−1,树高在7.00~10.00 m。图6表5参34
不同生长阶段尾巨桉人工林土壤-微生物化学计量特征
竹万宽, 许宇星, 王志超, 杜阿朋
2021, 38(4): 692-702. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200536
[摘要](560) [HTML] (145) [PDF](44)
摘要:
  目的  研究幼龄林、成熟林和过熟林阶段尾巨桉Eucalyptus urophylla × E. grandis人工林土壤化学性质及土壤微生物化学计量特征,以丰富桉树林生态系统生态化学计量学领域的基础研究。  方法  以雷州半岛3个处于不同生长阶段的尾巨桉人工林为研究对象,测定0~20、20~40和40~60 cm土层土壤化学性质及土壤微生物碳、氮、磷质量分数,分析土壤及微生物化学计量关系特征。  结果  尾巨桉人工林土壤有机碳、全氮、全磷和土壤微生物碳、氮、磷质量分数均值均以过熟林最高,分别为20.15、1.47、0.88 g·kg−1和583.09、55.20、28.03 mg·kg−1,不同生长阶段差异性特征并不一致。土壤有机碳、全氮、全磷和土壤微生物碳、氮、磷质量分数的垂直变化呈现“表层聚集性”特征,不同生长阶段的土层间差异性元素类别表现不一。成熟林土壤碳氮比(Csoil/Nsoil)和碳磷比(Csoil/Psoil)均值分别为10.52和19.25,显著低于幼龄林和过熟林(P<0.05);过熟林氮磷比(Nsoil/Psoil)均值为1.67,显著低于幼龄林和成熟林(P<0.05)。过熟林土壤微生物碳磷比(Cmic/Pmic)、氮磷比(Nmic/Pmic)均值分别为21.25、2.00,均显著低于其他2个阶段(P<0.05)。不同生长阶段土壤微生物碳与土壤有机碳比值(Cmic/Csoil)无显著差异,土壤微生物氮与土壤全氮比(Nmic/Nsoil)和土壤微生物磷与土壤全磷比(Pmic/Psoil)均为过熟林显著低于其他阶段(P<0.05)。冗余分析表明:幼龄林、成熟林和过熟林土壤微生物的首要影响因子分别为Csoil、Csoil/Psoil和Nsoil  结论  尾巨桉人工林土壤微生物生物量在过熟林阶段最高,土壤微生物生物量与土壤化学性质关系密切,林分不同生长阶段土壤微生物受土壤影响的指标和程度具有差异性,生长后期应注重养分有效性对土壤微生物生长繁殖的影响。图4表2参54
杉木林土壤温室气体排放对毛竹入侵及采伐的短期响应
张庆晓, 陈珺, 朱向涛, 王楠, 白尚斌
2021, 38(4): 703-711. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200542
[摘要](972) [HTML] (202) [PDF](34)
摘要:
  目的  探讨毛竹Phyllostachys edulis入侵及采伐对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤温室气体排放及理化性质的影响,为科学管控毛竹入侵现象提供理论依据。  方法  采用静态箱-气相色谱法对毛竹纯林(毛竹林)、采伐入侵毛竹后的杉木释放林(释放林)、毛竹-杉木混交林(混交林)和杉木纯林(杉木林)土壤温室气体通量进行短期原位监测。  结果  毛竹的入侵及采伐均增加了土壤二氧化碳(CO2)排放通量,毛竹林、释放林、混交林和杉木林排放通量分别为827.55、485.09、374.33和300.44 mg·m−2·h−1;氧化亚氮(N2O)排放通量分别为120.86、98.03、82.89和70.23 µg·m−2·h−1;土壤甲烷(CH4)吸收通量分别为155.38、145.77、135.26和119.62 µg·m−2·h−1。土壤温度从大到小依次为混交林(19.77 ℃)、释放林(18.72 ℃)、毛竹林(18.49 ℃)、杉木林(18.32 ℃),土壤含水率依次为释放林(27.32%)、杉木林(23.04%)、毛竹林(18.67%)、混交林(16.36%)。相关性分析表明:4种林分土壤CO2、N2O 排放通量和CH4 吸收通量均与土壤温湿度呈极显著正相关(P<0.01),且具有一致动态变化规律;与土壤无机氮[铵态氮(\begin{document}${ {\rm{NH}}^{+}_{4}\text{-}{\rm{N}}} $\end{document})、硝态氮(\begin{document}${ {\rm{NO}}^{-}_{3}\text{-}{\rm{N}}} $\end{document})]呈正相关;与土壤微生物生物量碳(MBC)呈负相关。  结论  毛竹入侵及采伐均导致杉木林土壤温室气体排放通量总量增加,对区域大气环境造成负面影响;土壤温度、土壤含水率是影响3种温室气体排放的主要土壤指标,是引起不同林分间温室气体排放差异的主要原因。表5参50
海口市热力景观时空格局与分异特征
李玉杰, 卢娟, 陈思佳, 付晖
2021, 38(4): 712-722. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200648
[摘要](579) [HTML] (124) [PDF](27)
摘要:
  目的  了解海口市热力景观的时空演变特征,缓解快速城市化引起的城市热环境问题。  方法  以2000、2005、2010、2015和2019年共5期Landsat遥感影像为数据源,采用单窗算法反演地表温度研究热环境时空演变;基于地理信息系统(GIS)平台,结合地统计学和景观格局指数法定量分析城市热岛时空分异特征。  结果  热岛强度等级面积曲线符合正态分布特征,其中较弱冷岛、弱冷岛和弱热岛斑块始终占主导格局;热岛等级中心集中区由西海岸分别向江东新区和西南老城方向扩散转移。温度剖面分析可知:中心城区始终是“高原”区,工业区、美兰机场区域多“高峰”值,大面积水域、林地处通常出现“谷”值。2000−2010年高温区扩张快,热岛斑块不断缩小,大型斑块逐渐分解,斑块形状愈加复杂,热岛效应不断增强;2010−2019年扩张慢,热岛斑块不断扩张,小版块逐渐连接成片,斑块形状变化趋于平稳,热岛效应不断减弱。研究期间,同类别热力斑块连通性始终较高。  结论  海口热力景观演变与城市不同发展阶段相对应,基于等级理论的热力景观格局指数分析,有助理解热力景观的时空演变趋势,为生态可持续城市发展规划提供理论依据。图7表3参20
水网平原地区耕地破碎化时空变化研究
李文灏, 沈俊
2021, 38(4): 723-729. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200682
[摘要](620) [HTML] (150) [PDF](27)
摘要:
  目的  耕地破碎化是影响中国农业生产效率和规模化经营的重要因素,研究其时空分布以及变化趋势对于地区的农业发展、提高耕地保护水平具有重要的实践意义。  方法  以浙江省嘉兴市为研究对象,计算了2009−2018年嘉兴市7个县级单位的耕地破碎化综合指数,从时间和空间两方面分析各县(市、区)耕地破碎化变化趋势和时空演变特征,并就其变化的驱动因素进行了理论分析。  结果  空间上,嘉兴市耕地破碎化呈现由中部向南北逐渐递减的趋势。在时间上,2009年各县(市、区)耕地破碎度综合指数的变异系数为0.040,变异系数逐渐增加至2014年的0.057。2012年嘉兴市开始大规模推进农村土地综合整治,改变了各县(市、区)耕地破碎化空间差异,2018年各县(市、区)耕地破碎化综合指数的变异系数下降至0.041,同时也减小了各县(市、区)耕地破碎化的空间差异。  结论  需进一步推进农村土地综合整治,创新完善整治模式,并将耕地的破碎化治理及耕地连片建设纳入耕地保护考核目标内容,以制度降低耕地破碎化程度。图2表2参21
基于Google Earth Engine与机器学习的黄土梯田动态监测
李万源, 田佳, 马琴, 金学娟, 杨泽康, 杨鹏辉
2021, 38(4): 730-736. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200673
[摘要](915) [HTML] (155) [PDF](206)
摘要:
  目的   梯田是黄土高原最重要的水土保持措施和农业生产措施,高效、准确地获取长时间序列黄土梯田分布信息,对黄土高原的水土保持监测和评价十分重要。   方法   在Google Earth Engine(GEE)的支持下,以宁夏回族自治区固原市为研究区,使用遥感影像监督识别技术,对比随机森林(RF)、决策树(CART)、支持向量机(SVM)等3种机器学习算法的识别精度,探讨LandTrendr算法在长时间序列动态监测中的优化应用,最终获取固原市近30 a梯田分布信息。   结果   ①3种算法识别精度从大至小依次为随机森林、决策树、支持向量机。②使用随机森林算法识别梯田,基于样点检验总体精度达94.10%,Kappa系数达0.87,基于实地斑块检验总体精度达93.33%,Kappa系数达0.80。③ LandTrendr算法能有效校正时间序列中的错误值。④ 1988-2019年,固原市梯田面积减少了45.90%。⑤固原市西部的梯田使用时间较东部更长。   结论   采用本研究方法在GEE云平台可以高效、准确地遥感监测长时序、大尺度的黄土梯田。固原市近30 a梯田农业比例逐渐下降,促进了生态环境持续向好发展。图4表3参22
杭州市临安区4种绿地内细颗粒物中重金属污染特征
张天然, 郑文革, 章银柯, 黄芳, 李晓璐, 袁楚阳, 于慧, 晏海, 邵锋
2021, 38(4): 737-745. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200558
[摘要](979) [HTML] (122) [PDF](164)
摘要:
  目的  分析城市绿地内细颗粒物(PM2.5)中重金属质量浓度的时空变化规律及其影响因素,可为科学规划城市绿地、改善人居环境质量提供依据。  方法  在杭州市临安区选取居住绿地、商业绿地、广场绿地和公共绿地等4种类型绿地作为研究对象,采用智能中流量TSP采样器采集空气中的PM2.5,通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)检测样品中重金属的组成及质量浓度,分析其来源。  结果  4种绿地内重金属总质量浓度平均值为冬季[(950.13±90.15) ng·m−3]大于春季[(843.55±80.70) ng·m−3],春、冬季重金属总质量浓度平均值从大到小依次为商业绿地[(1 023.18±94.10) ng·m−3]、居住绿地[(942.20±89.20) ng·m−3]、广场绿地[(861.85±84.05) ng·m−3]、公共绿地[(760.18±80.48) ng·m−3]。绿地内的重金属主要来自复合源(自然源、道路扬尘、汽车尾气和工业污染)、以燃煤为主的工业源和交通源等。  结论  合理增加绿地面积,可有效减轻城市重金属污染,在商业绿地周边控制车流量、推广新能源汽车能显著降低重金属质量浓度。图6表2参41
普者黑流域表层水和沉积物中重金属污染特征及风险评价
彭博, 刘鹏, 王妍, 张叶飞, 杨波
2021, 38(4): 746-755. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200547
[摘要](717) [HTML] (192) [PDF](30)
摘要:
  目的  普者黑流域拥有独特的自然景观和特殊的岩溶湖泊生态系统,研究其湖泊沉积物中重金属分布特征及生态风险评价对该区域湖泊水环境保护及污染防治具有重要意义。  方法  采用地累积指数和潜在生态风险指数分析了流域内表层水及沉积物中6类重金属:砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)和镍(Ni)水平,并对重金属生态风险进行评价及源头追溯。  结果  ①普者黑流域表层水中重金属质量浓度远低于《地表水环境质量标准》Ⅰ类标准限值。②沉积物中重金属的平均质量分数均高于其对应的背景值(Cr除外)。③沉淀物重金属质量分数平均值从大到小依次为Mn、Zn、Cu、Cr、Ni、As,分别是各自背景值的1.68、1.33、3.33、0.96、1.01和1.59倍。其中Cr污染程度最低,有96.6%的采样点为清洁水平;As偏中度污染,是Mn的1.8倍;Mn的清洁水平和轻度污染相当。④单项重金属生态风险指数从大到小依次为As、Cu、Ni、Cr、Mn、Zn,潜在生态风险指数值均小于40,风险较低。  结论  As和Cu是普者黑流域污染范围最大、程度最高的2类重金属,Cr、Ni和Zn大多为无污染;潜在生态风险评价发现:平均生态风险指数为31.7,As和Cu贡献率最大,所有重金属均处于低生态风险;从空间分布来看,流域下段国家湿地公园及3条入湖河流是各类重金属主要汇集区域。图6表7参40
酸碱度对山地农村沟渠底泥营养盐动态迁移的影响
龚云辉, 刘云根, 杨思林, 王妍, 王玉莹, 杜鹏睿
2021, 38(4): 756-764. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200709
[摘要](431) [HTML] (90) [PDF](159)
摘要:
  目的  酸碱度是影响沟渠底泥营养盐迁移释放的关键性因子。探究不同pH条件下山地农村沟渠底泥营养盐释放迁移的动态变化,为农村生态环境治理提供理论依据。  方法  采集滇池流域典型山地农村沟渠底泥,通过室内模拟实验测定未灭菌与灭菌处理下不同pH (5.5、7.5、9.5、11.5)条件的底泥、上覆水中营养盐含量,估算底泥-水界面营养盐释放通量。  结果  底泥中总氮质量分数随着pH升高而减少,未灭菌组强碱性(pH 11.5)和酸性(pH 5.5)条件下总氮释放通量分别是对照(pH 7.5)的8和4倍,灭菌组均为对照的2倍。上覆水中溶解性总磷质量浓度和释放通量随pH升高而增加,未灭菌组强碱性(pH 11.5)和弱碱性(pH 9.5)条件下溶解性总磷释放通量分别是对照的12和4倍,灭菌组分别是对照的30和15倍;未灭菌组溶解性总磷释放通量高于灭菌组。冗余分析表明:酸性条件促进底泥中钙结合态磷(Ca-P)的释放,碱性(pH≥9.5)条件促进总氮、总磷和铁铝结合态磷(Fe/Al-P)的释放,中性(pH 7.5)条件对底泥中氮/磷释放影响较小。  结论  碱性(pH≥9.5)和酸性显著促进山地农村沟渠底泥中氮磷营养盐释放,中性条件下释放量最小。底泥灭菌处理降低了不同pH下的微生物活性,阻碍山地农村沟渠底泥中氮磷向上覆水体迁移释放。图6表1参36
猪粪水热炭对土壤有机碳矿化及土壤性质的影响
张曾, 宋成芳, 单胜道, 郑华宝, 张成
2021, 38(4): 765-773. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200651
[摘要](600) [HTML] (156) [PDF](29)
摘要:
  目的  评价猪粪水热炭对土壤有机碳矿化、pH、电导率及营养成分的影响,为猪粪水热炭的实际应用提供理论依据。  方法  以猪粪为原料在180 ℃和1 h炭化条件下制备水热炭,将质量百分率为0(对照)、1%、2%和4%的水热炭与土壤混合进行培养试验。  结果  猪粪水热炭可提升土壤矿化速率、土壤矿化潜力及土壤有机碳周转速率。当添加量为4%时,土壤累积矿化量增加了1.52倍。培养过程中土壤的pH由7.17降至6.67~6.98,总体变化趋势为先降后升。碱解氮与速效磷含量分别在第10天和第15天降至最低后回升。土壤电导率及营养成分随水热炭添加量增加而增加,当添加量为4%时土壤电导率和总有机碳、水溶性有机碳、速效氮、有效磷、速效钾质量分数分别提升了58.9%、54.3%、146.4%、27.4%、591.2%和88.6%。  结论  猪粪水热炭在加速土壤有机碳矿化的同时能显著提升土壤养分含量,是一种较为合适的土壤改良剂。图6表3参40
竹炭与有机肥配施对土壤肥力及紫甘蓝生长的影响
陈丽美, 李小英, 李俊龙, 梁智, 史亮涛
2021, 38(4): 774-783. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200723
[摘要](514) [HTML] (87) [PDF](21)
摘要:
  目的  探讨竹炭与有机肥配施对元谋坝区燥红壤土壤肥力及紫甘蓝Brassica oleracea var. capitata f. rubra生长的影响,为生物质炭在蔬菜生产中的合理施用以及改良燥红壤提供依据。  方法  设置3个竹炭(B)质量分数水平(4%、6%、8%),3个有机肥(F)用量水平(5、10、20 t·hm−2),采用3×3完全方案设计,加空白处理(对照)共10个处理。在9−12月每月底测定1次叶片光合特性,于12月底紫甘蓝收获后,采集0~20 cm土层土壤测定土壤养分质量分数,同时测定紫甘蓝产量和品质。  结果  竹炭与有机肥配施提高了土壤pH和有机质、全磷、有效磷、全钾和速效钾质量分数,同时提高了紫甘蓝光合特性和产量及品质,且各处理间差异显著(P<0.05)。与对照相比,pH以B8F10处理最高,提高了0.9个单位;有机质和全钾质量分数以B4F10处理最高,分别提高了107.93%和46.06%;全磷以B8F5处理最高,提高了58.67%;有效磷以B6F20处理最高,提高了157.44%;速效钾以B8F20最高,提高了226.60%。与对照相比,除B8F5处理外,竹炭与有机肥配施对紫甘蓝叶片各时期净光合速率均值提高了1.14%~23.54%;不同处理下紫甘蓝叶片各时期蒸腾速率和胞间二氧化碳摩尔分数均值分别提高了3.01%~43.52%和2.33%~9.11%;除B4F5处理外,紫甘蓝叶片各时期气孔导度均值较对照处理提高了2.33%~39.54%。增产效果、可溶性蛋白质和花青素质量分数均以B6F10处理最高。  结论  竹炭与有机肥配施为紫甘蓝生长持续供应养分,促进紫甘蓝生长,提高了紫甘蓝产量和品质,最佳配比为有机肥10 t·hm−2和竹炭6%配合施用。图4表2参34
不同施肥对稻-菜种植模式氮磷吸收及径流流失的影响
张崑, 徐坚, 鲁长根, 邵建均, 蔡广越, 张艳, 吴家森
2021, 38(4): 784-791. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200593
[摘要](433) [HTML] (121) [PDF](160)
摘要:
  目的  探讨不同肥料对作物养分吸收及农田氮磷流失的影响。  方法  利用水稻Oryza sativa -白菜Brassica pekinensis 轮作田间小区试验, 设置不施肥(ck)、纯化肥(FP)、半替代有机肥(50%有机肥替代,CM)、炭基肥(CC)4个处理,研究不同处理下水稻和白菜产量,作物氮磷吸收量和氮磷径流损失量的变化。  结果  与ck相比,施肥条件下水稻产量显著增加了33.5%~42.5%(P<0.05),白菜产量显著增加了26.0%~31.8%(P<0.05),水稻氮吸收量显著提高了41.9%~57.4%(P<0.05),磷吸收量显著提高了22.8%~41.7%(P<0.05),但3种施肥间没有显著差异。与ck相比,3种施肥条件下白菜氮吸收量提高了33.8%~53.6%,CM处理显著高于其他(P<0.05),磷吸收量提高了163.5%~267.8%,增幅从大到小依次为FP、CM、CC、ck,不同处理间差异显著(P<0.05)。稻季3种施肥处理的氮磷径流流失量为13.49~15.32和2.19~2.61 kg·hm−2,径流率为3.5%~4.2%和2.0%~2.4%,菜季氮磷流失量为6.33~6.82和0.35~0.44 kg·hm−2,径流率为1.3%~1.6%和0.1%~0.4%,不同施肥处理间差异不显著(P>0.05)。  结论  相同养分当量情况下,纯化肥、半替代有机肥、炭基肥对稻菜种植模式氮磷养分吸收及径流流失无影响。图3表4参25
毛竹GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析
阮诗雨, 张智俊, 陈家璐, 马瑞芳, 朱丰晓, 刘笑雨
2021, 38(4): 792-801. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544
[摘要](917) [HTML] (168) [PDF](60)
摘要:
  目的  探究毛竹Phyllostachys edulis GRF基因家族的性质、结构特点以及在不同组织中的表达水平,为进一步研究GRF在毛竹生长发育中的分子作用机制奠定基础。  方法  采用生物信息学方法,对毛竹全基因组和转录组信息进行分析,筛选出13个毛竹GRF基因家族成员,并对GRF基因家族的理化性质、进化、基因结构、保守结构域、启动子、基因家族表达模式及三级结构进行分析。  结果  毛竹GRF基因家族成员按照其在scaffold上分布的位置,分别被命名为PeGRF01~PeGRF13;将含有3个内含子的PeGRF04和PeGRF12归为非ε组,其余为ε组。毛竹各GRF基因家族成员理化性质存在一定的差异,但是其结构域相对保守,均含有14/3/3结构域。毛竹GRF家族启动子区含有大量与光响应、低温响应、激素调控等相关的顺式作用元件。毛竹GRF存在基因复制扩增的现象,与水稻Oryza sativa的共线性关系明显高于拟南芥Arabidopsis thaliana。毛竹GRF在不同组织器官中均有表达,各家族成员的表达量存在差异;在毛竹花和根组织中的表达量略高于叶和鞭,同时家族成员间的表达量也存在一定差异。GRF蛋白质由2个单体构成,每个单体由9个α-螺旋构成,整体结构呈“W”型。  结论  毛竹GRF基因家族具有典型的14/3/3结构域,可能参与根、鞭、叶、花序及笋芽的生长发育过程。图6表1参39
牡丹响应高温胁迫的转录组分析及PsHSP基因表达
郝力慧, 董彬, 朱绍华, 马进
2021, 38(4): 802-811. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200529
[摘要](870) [HTML] (143) [PDF](46)
摘要:
  目的  夏季高温可导致牡丹Paeonia suffruticosa生长受限,花期缩短,观赏品质降低。研究牡丹耐热基因对牡丹热胁迫的分子机制。  方法  以牡丹品种‘羽红’‘Yuhong’为材料,对高温(40 ℃)和对照(25 ℃)处理后的叶片进行转录组测序,分析响应高温表达的差异基因;同时利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证差异基因,并对热激蛋白基因HSPs进行时空表达分析。  结果  测序共获得45.97 Gb数据,与对照组(25 ℃)相比,高温处理后4 220个基因上调表达,3 453个基因下调表达。通过基因本体(GO)分析发现,这些差异基因主要富集于代谢等生物学过程、细胞和膜结构等细胞成分以及结合和催化活性等分子功能条目;另外,通过全基因组及代谢途径数据库(KEGG)分析发现,碳代谢途径的差异基因数量最多。对牡丹热激蛋白PsHSP基因定量分析发现,PsHSP基因随着高温处理时间呈上升表达趋势,24 h达到最高,之后便呈现下降趋势。  结论  高温显著影响牡丹的代谢和生物合成等过程,进而影响牡丹的生长和发育。PsHSP基因可在短期内迅速响应高温胁迫并参与牡丹的耐热调控。图 4表6参34
梅花2个PmWRKY2基因克隆及在逆境胁迫下的表达模式
王楠楠, 董彬, 杨丽媛, 赵宏波
2021, 38(4): 812-819. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200706
[摘要](467) [HTML] (109) [PDF](25)
摘要:
  目的  低温是影响梅花Prunus mume栽培应用的重要环境因素。WRKY基因是一类主要存在于植物中的转录因子,参与响应非生物胁迫等过程。了解梅花WRKY基因对非生物和脱落酸(ABA)胁迫的响应,对梅花定向育种具有重要的意义。  方法  以梅花‘骨红朱砂’Prunus mume ‘Guhong Zhusha’为材料,通过反转录PCR(RT-PCR)克隆获得了2个WRKY2转录因子,命名为PmWRKY2-1和PmWRKY2-2;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析PmWRKY2-1和PmWRKY2-2基因在低温和干旱下的表达模式。  结果  PmWRKY2-1和PmWRKY2-2的编码区长度分别为2 223和2 220 bp,分别编码740和739个氨基酸,包含2个WRKY结构域和C2H2型锌指结构;PmWRKY2-1与PmWRKY2-2亲缘关系较远,但两者与蔷薇科Rosaceae植物欧洲甜樱桃P. avium、桃P. persica、李P. dulcis的亲缘关系较近。qRT-PCR结果显示:在低温和干旱处理下,PmWRKY2-1与PmWRKY2-2都能被诱导;脱落酸(ABA)处理后,PmWRKY2-1与PmWRKY2-2的表达显著降低。  结论  PmWRKY2-1与PmWRKY2-2可能参与调控梅花低温和干旱响应,并可能受到ABA的调控。图6表1参28
观赏辣椒杂种优势及重要性状遗传规律分析
林子翔, 马啸威, 吴建国, 朱祝军, 祝彪
2021, 38(4): 820-827. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200745
[摘要](941) [HTML] (153) [PDF](27)
摘要:
  目的  探索观赏辣椒杂种优势以及观赏性状遗传规律,促进观赏辣椒新品种培育以及优良性状的保留。  方法  以簇生椒Capsicum annuum ‘Salsa XP Red’卵圆形叶片自交系(P15)与单生椒C. annuum ‘Salsa Deep Orange’披针形叶片自交系(P6)为亲本,配置正交组合P6×P15,反交组合P15×P6,并构建F2群体,研究观赏辣椒果实着生方式、叶形和株型性状的遗传规律。  结果  P6和P15的叶片大小、株高、侧枝数等指标均存在显著差异(P<0.05)。正反交观赏辣椒F1组合均在株高、株幅和叶片尺寸等性状上表现较高的杂种优势。在正反交的F2群体中,方差最大的5个农艺性状从大到小依次为叶长、单株结果数、叶柄长、株幅、株高,且正反交群体的株型与叶形各性状间存在极显著相关性(P<0.01)。卡方检验表明:正反交F2代群体质量性状分离比结果中,果实簇生性状对单生性状、有限生长对无限生长均为单基因隐性遗传;开展型株型对直立型株型、披针形叶对卵圆形叶均由双基因控制,且具有隐性上位作用。  结论  观赏辣椒杂交亲本与F1代组合在单株结果数、分枝级数等5个性状上存在显著差异,其中株型变异系数最小,单果果实品质与单株果数变异系数较大,叶长和单株结果数性状的单株间差异最显著。对观赏辣椒重要性状遗传规律分析表明:果实着生方式簇生对单生、有限生长对无限生长是单基因控制隐性遗传性状。图2表8参22
6个彩叶桂品种对低温胁迫的生理响应及抗寒性评价
李呈呈, 吴其超, 马燕, 栗雨昊, 臧德奎
2021, 38(4): 828-836. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200606
[摘要](543) [HTML] (138) [PDF](166)
摘要:
  目的   研究6个彩叶桂Osmanthus fragrans品种对低温胁迫的生理响应,并进行抗寒性评价,以利于彩叶桂的推广和应用。   方法   以6个彩叶桂品种离体叶片为材料,进行人工低温胁迫,共设0、−4、−8、−12、−16、−20、−24、−28 ℃共8个温度梯度,测定其相对电导率、丙二醛质量摩尔浓度、可溶性糖质量分数、可溶性蛋白质质量分数、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性等6项生理指标,结合隶属函数法,探讨几种彩叶桂对低温胁迫的响应,进行抗寒性评价。   结果   不同低温胁迫下6个彩叶桂品种的相对电导率的变化均为“S”型曲线,Logisitic回归分析可知:‘傲霜’‘Aoshuang’、‘冬荣’‘Dongrong’半致死温度较低,分别为−12.95、−11.80 ℃;‘银碧双辉’‘Yinbi Shuanghui’最高,为−8.15 ℃。低温胁迫下,彩叶桂叶片丙二醛质量摩尔浓度随温度降低,总体上呈先增加后减少再增加的变化规律,并且各品种的变化幅度有所不同。随温度的降低,各品种可溶性糖、可溶性蛋白质质量分数总体上均为先升后降,但增加幅度和拐点温度并不相同。‘罗彩1号’ ‘Luocai No.1’、‘傲霜’超氧化物歧化酶活性表现出“上升—下降—再上升—再下降”的趋势,其余品种超氧化物歧酶活性变化均呈先升后降的趋势。不同品种过氧化物酶活性的变化趋势不尽相同,‘永福幻彩’ ‘Yongfu Huancai’、‘银碧双辉’大致呈现先上升后下降的趋势,‘罗彩1号’、‘罗彩2号’‘Luocai No.2’、‘傲霜’、‘冬荣’过氧化物酶活性呈“下降—上升—下降”的趋势。抗寒性评价可知:6个品种抗寒能力从强到弱依次为‘傲霜’、‘冬荣’、‘罗彩2号’、‘罗彩1号’、‘永福幻彩’、‘银碧双辉’。   结论   低温胁迫条件下,6个彩叶桂品种叶片生理生化指标均发生了明显的变化,综合来看,‘傲霜’‘冬荣’‘罗彩2号’这3个品种较能适应北方气候。图6表2参35
黄檀属珍稀树种未来适宜区变化预测
陈禹衡, 陆双飞, 毛岭峰
2021, 38(4): 837-845. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200522
[摘要](700) [HTML] (152) [PDF](40)
摘要:
  目的  黄檀属Dalbergia树种具有很高的经济价值,但物种野外种群受到了严重的破坏。随着气候变化的加剧,该属物种分布存在着较高的不确定性,迫切需要深入认识这些物种未来分布的趋势,以便更好地进行保护。  方法  利用最大墒(MaxEnt)模型,基于当前气候环境,对列入中国生物多样性红色名录的7种黄檀属珍稀乔木树种在中国的适宜分布区进行了预测,并对未来不同气候情景下其分布区的变化进行了分析。  结果  年平均温度、等温性、气温季节变动系数、最热季降水量、最干月降水量、最干季降水量、土壤碳酸盐含量与坡度是影响7种黄檀属珍稀乔木适宜区分布模拟的关键环境因子。黄檀属珍稀乔木除黄檀D. hupeana外均将在未来获得更大的适宜分布区。黄檀的适宜分布区面积与最适分布区面积则均有所减小,其中适宜分布区面积将减小30.8%,最适分布区则将缩小49.3%。  结论  由于分布区存在差异,同属不同物种的未来分布对气候变化的响应不同,未来的保护工作应当集中在黄檀等适宜分布区缩小的物种上。表3参39
松材线虫侵染对马尾松苗不同部位内生细菌菌群结构的影响
尹诗恒, 张绍勇, 刘骕骦, 吴酬飞, 王俊伟, 李阳, 张立钦
2021, 38(4): 846-853. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200562
[摘要](661) [HTML] (199) [PDF](28)
摘要:
  目的  探究松材线虫Bursaphelenchus xylophilus侵染下松干、松针与根系部位内生细菌菌群的结构变化,可充分挖掘马尾松Pinus massoniana内生细菌资源。  方法  采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)及高通量测序技术,对松材线虫侵染下3年生马尾松不同部位内生细菌的结构多样性进行分析。  结果  ①马尾松不同部位内生细菌菌群结构存在较大差异,菌群多样性从大到小依次为松干、松针、根系。②松干部位部分细菌属在侵染15 d时丰度明显增加,但苗木表面并不表现任何症状。③马尾松体内共检测到内生细菌442属,分属35门49纲110目210科。其中松干与松针部位的甲基杆菌属Methylobacterium、假平胞菌属Sphingomonas、薄层菌属Hymenobacter、泛菌属Pantoea、假单胞菌属Sphingomonas与短小杆菌属Curtobacterium在侵染过程中相对丰度变化较大。  结论  松材线虫侵染下,马尾松根部基本不受影响,但松干部位内生细菌菌群结构变化极显著,其次是松针。部分内生细菌可能对松材线虫病具有潜在生防效果,有助于后期生防菌株的挖掘。在侵染高峰期实时监测干部内生细菌菌群结构变化,有助于松材线虫病的早期诊断。图5表1参25
毛竹材不同部位纤维形态及部分物理性能差异
李荣荣, 贺楚君, 彭博, 王传贵
2021, 38(4): 854-860. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200649
[摘要](490) [HTML] (115) [PDF](40)
摘要:
  目的  探明毛竹Phyllostachys edulis竹青、竹黄及竹肉不同部位的纤维形态、力学性能以及干缩性能等差异,为毛竹材高效利用提供基础数据。  方法  通过纤维离析与显微观察、力学性能与尺寸稳定性测试,分析比较毛竹材不同部位性能差异。  结果  毛竹材竹黄、竹肉与竹青不同部位中,纤维长度和宽度以及纤维占比差异极显著(P<0.01)。竹青和竹黄的纤维长宽比较为接近,且极显著小于竹肉(P<0.01)。竹青密布维管束,对毛竹材抗弯强度、弹性模量贡献最为大,其次为竹肉和竹黄。就顺纹抗压强度而言,从大到小依次为竹青、竹黄、竹肉。竹材横向干缩性明显大于纵向,全干干缩率从大到小依次为径向、弦向、纵向。竹材不同部位中,径向和弦向气干干缩率的大小关系略有差异。  结论  毛竹材不同部位性能差异明显,竹黄抗压力学性能优于竹肉,可将竹黄保留用于制备新型竹木复合材料,有助于提高竹材利用率。图2表5参37
文献综述
基于CiteSpace的全球竹林碳汇研究回顾及展望
敖贵艳, 刘强, 吴伟光, 曹先磊
2021, 38(4): 861-870. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200501
[摘要](880) [HTML] (212) [PDF](54)
摘要:
随着全球气候变暖问题日益严重,竹林碳汇研究已经逐渐演化为碳汇相关研究领域的重要分支之一。本研究借助CiteSpace软件,对自《京都议定书》签订以来,Web of Science核心合集数据库中研究竹林碳汇的文献进行了回顾和梳理,结果表明:①竹林碳汇研究处于快速发展期,该领域正受到越来越多学者的密切关注;②发文作者之间合作紧密,核心作者发文能力较强,并且已经基本形成核心作者群,核心发文机构地域集聚性明显,对该领域贡献巨大;③现有研究主要集中于探讨竹林碳储量、竹林固碳能力、经营模式、竹制品碳储量、竹林增汇和增收效应等方面,主要观点包括竹林有着较高的碳储量、竹林固碳能力明显高于其他树林、经营模式对竹林固碳能力具有显著影响、竹制品具有较大的替代减排潜力、竹林具备增加森林碳汇和增加农户收益的双重功效等;④关键词的变迁与通过竹林碳汇应对全球气候变化,以及促进竹林可持续经营密切关联。未来应该扩大竹林碳汇领域的影响力,加强现实问题的对策类研究,以挖掘竹林碳汇减排和增收的双重效应。图2表2参39
研究简报
浙西南地区黄甜竹地上部营养元素质量分数及分配特性
宋艳冬, 潘心禾, 杨杰, 施拥军
2021, 38(4): 871-877. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200646
[摘要](523) [HTML] (99) [PDF](10)
摘要:
  目的  研究浙西南地区不同年龄黄甜竹Acidosasa edulis地上部营养元素质量分数及分配特性,为黄甜竹林地土壤养分管理和资源开发利用提供依据。  方法  采用全收获法计算生物量,测定不同年龄(1~3 a)和不同地上部位(叶、枝、秆)的植株样品中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)和锌(Zn)等9种营养元素。  结果  ①黄甜竹地上部营养元素质量分数最高为叶(48.73 g·kg−1),其次为枝(17.61 g·kg−1),秆中最低(16.30 g·kg−1);叶中各营养元素从高到低依次为N、K、Ca、Mg、P、Mn、Fe、Zn、Cu,枝中为N、K、Ca、P、Mn、Mg、Fe、Zn、Cu,秆中为N、K、P、Ca、Mg、P、Mn、Fe、Zn、Cu。各部位营养元素质量分数受竹龄影响不同,其中枝受竹龄影响最大,秆次之,叶最小。②营养元素积累量秆中最大(687.38 kg·hm−2),其次是叶(333.01 kg·hm−2),枝中最小(166.29 kg·hm−2)。不同营养元素的积累量从大到小依次为N、K、Ca、P、Mg、Mn、Fe、Zn、Cu。③不同部位营养元素分配率不同,总体表现为秆中最高(57.92%),其次是叶(28.06%),枝中最低(14.01%)。  结论  黄甜竹中N元素积累量最高,表明黄甜竹有较强的氮吸收能力,生产上要适时补充氮肥。竹叶中营养元素全面,有较高的开发利用价值。图1表3参29
松材线虫脂滴4种染色方法的比较
黄林玲, 周湘, 胡加付, 林海萍, 郭恺
2021, 38(4): 878-882. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200674
[摘要](675) [HTML] (157) [PDF](49)
摘要:
  目的  从4种脂滴染色方法中筛选最适合松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的脂滴染色方法。  方法  采用苏丹黑B染色、尼罗红染色、油红O染色和后置油红O染色等4种染色方法来固定和表征松材线虫体内脂滴的分布,对染色后的线虫进行显微观察和拍摄,并用ImageJ软件对皮下和肠道内染色的脂滴像素进行统计。  结果  4种脂滴染色方法对松材线虫的脂滴都有一定的染色效果。显微拍照后观察脂滴与ImageJ软件图像处理后像素强度比较结果显示:苏丹黑B染色脂滴像素为200.00×1017 m2,尼罗红染色脂滴像素41.64×1012 m2,油红O染色脂滴像素52.12×1017 m2,后置油红O染色脂滴像素83.85×1017 m2。苏丹黑B染色脂滴平均像素强度最高,尼罗红染色脂滴平均像素强度最低,而后置油红O法染色脂滴经计算转换产生了与原始图像一致的表征,实现单个脂滴的良好分离。  结论  综合染色方法的简易、染色时间的长短和染色后的效果,改良后的后置油红O法是最佳的松材线虫脂滴染色方法,能清晰显示脂滴大小及分布。图4表1参17