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2023年  第40卷  第3期

封面
2023 年 3 期封面
2023, 40(3).
[摘要](201) [HTML] (51) [PDF](301)
摘要:
2023 年 3 期目次
2023, 40(3): 1-2.
[摘要](499) [HTML] (45) [PDF](131)
摘要:
桂花开花生物学专题(特邀主编:赵宏波)
桂花OfMYB1R47转录因子在芳香挥发物形成过程中的功能分析
岳远征, 胡宏敏, 刘家伟, 申慧敏, 施婷婷, 杨秀莲, 王良桂
2023, 40(3): 465-474. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220456
[摘要](582) [HTML] (147) [PDF](93)
摘要:
  目的  花香是桂花Osmanthus fragrans最重要的观赏性状之一,对桂花MYB-related基因家族成员OfMYB1R47在芳香挥发物形成过程中的功能进行鉴定,可为桂花花香合成的转录调控机制研究提供新的基因节点。  方法  以桂花‘日香桂’O. fragans ‘Rixianggui’和本氏烟草Nicotiana benthamiana为材料,以前期的花香转录组数据筛选出的MYB-related家族基因OfMYB1R47为目标基因。通过基因序列和系统进化树、实时荧光定量PCR (RT-qPCR)、亚细胞定位、酵母自激活、瞬时超量表达本氏烟草以及气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定挥发性代谢物质量分数,对OfMYB1R47基因的特性和功能进行分析。  结果  OfMYB1R47基因开放阅读框长度为1 485 bp,共编码494个氨基酸。系统进化树表明:与OfMYB1R47同源性最高的基因在木犀科Oleaceae的木樨榄Olea europaea subsp. europaea中;RT-qPCR分析发现:OfMYB1R47基因的表达量随着桂花花香的释放呈现先上升后下降的趋势,且在桂花花朵初花期表达量最高;亚细胞定位和酵母自激活实验表明:OfMYB1R47主要定位在细胞核,且具有自激活活性;与转化空载体的植株相比,在瞬时超量表达该基因的本氏烟草叶片中,辛醛、β-紫罗兰酮等芳香挥发性物质量分数均发生了明显改变。  结论  OfMYB1R47具有典型的转录因子特征,其表达模式与桂花花香的释放具有一定的关联性,参与调控了桂花β-紫罗兰酮等花香物质的合成,可作为桂花花香分子育种的基因资源。图7表2参39
‘潢川金桂’花瓣衰老过程中细胞程序性死亡的生理机制
贺贝, 蔡璇, 曾祥玲, 王彩云, 周媛, 邹晶晶
2023, 40(3): 475-480. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220782
[摘要](351) [HTML] (116) [PDF](63)
摘要:
  目的  探索了结实型桂花Osmanthus fragrans花瓣衰老过程中,生理生化变化,为提高桂花园林赏花价值与经济用花价值提供理论依据。  方法  以‘潢川金桂’O. fragrans ‘Huangchuan Jingui’为材料,采用蛋白质印迹法测定细胞质中细胞色素c的释放,高效液相色谱法检测腺嘌呤核苷三磷酸(ATP),气相色谱法测定内源乙烯释放,流式细胞法检测核DNA变化,以及检测桂花开放及衰老过程中超氧自由基等生理指标变化。  结果  ①桂花花瓣中超氧阴离子和过氧化氢质量摩尔浓度在初花期达到最高值,随后逐渐下降。②细胞色素c的含量在初花期开始积累至盛花期最高,在盛花末期开始减少至消失,而ATP质量分数一直呈下降趋势。③乙烯释放量从盛花末期开始逐渐上升至萎蔫期达到最大值,此时花瓣中的核物质也基本消失。④桂花花瓣中活性氧的激发、细胞色素c释放和ATP持续下降明显发生于初花期,为早期细胞程序性死亡(PCD)事件;乙烯跃变、DNA降解发生在盛花末期之后,为晚期PCD事件。  结论  线粒体功能活性下降可能是桂花花瓣早期PCD信号,内源乙烯跃变引起花瓣萎蔫失水和DNA降解可能是PCD执行的结果。图5参31
桂花OfABFs基因克隆和表达分析
洪方蕾, 陆瑶, 俞世姣, 胡芷诺, 缪云锋, 钟诗蔚, 赵宏波
2023, 40(3): 481-491. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220264
[摘要](505) [HTML] (85) [PDF](72)
摘要:
  目的  研究OfABFs基因家族成员在桂花‘堰虹桂’Osmanthus fragrans ‘Yanhonggui’不同组织和花开放进程中的表达模式,筛选参与调控花开放的关键成员。  方法  在桂花基因组数据库中筛选出相关OfABFs基因序列,克隆序列全长并对其进行生物信息学分析,通过荧光定量PCR分析OfABFs基因在‘堰虹桂’不同组织及花开放进程中的时空表达模式。  结果  筛选得到5条OfABFs基因序列。生物信息学分析得出:桂花OfABFs蛋白具有亲水性,较不稳定,无信号肽段;预测其蛋白二、三级结构具有相似的特性,无规则卷曲和α-螺旋为其结构组成的主要元件;5条OfABFs转录因子均含有bZIP转录因子家族保守结构域。亚细胞定位预测表明:5条OfABFs编码蛋白均定位在细胞核。荧光定量PCR结果表明:OfABF1、OfABF2、OfABF3、OfABF4和OfABF6在桂花中的表达具有组织特异性,其中OfABF1、OfABF4和OfABF6在花中有较高表达。OfABF1在顶壳期被转录激活,表达显著升高;铃梗期后表达水平虽呈下降趋势,但仍保持较高水平。OfABF2的表达在顶壳期到达峰值,且相对表达水平明显高于其他时期。OfABF3、OfABF4和OfABF6在花朵衰老期的相对表达量最高。  结论  OfABF1、OfABF2可能与桂花花开放进程有关,而OfABF3、OfABF4和OfABF6参与调控桂花花朵衰老的可能性较大。图10表4参32
桂花OfACOs基因家族鉴定及表达分析
张耀, 王家璇, 蔡璇, 曾祥玲, 杨洁, 陈洪国, 邹晶晶
2023, 40(3): 492-501. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220783
[摘要](458) [HTML] (94) [PDF](80)
摘要:
  目的  对桂花Osmanthus fragrans乙烯合成路径氨基环丙烷羧酸氧化酶(1-aminocyclopropane-1-carbox-ylate oxidase, ACO)基因家族进行了全基因组鉴定及表达分析,以探索参与桂花花瓣乙烯合成的关键ACO家族成员。  方法  以桂花品种‘柳叶金桂’O. fragrans‘Liuye Jingui’为参考基因组,对桂花OfACOs家族进行鉴定、进化分析、基因结构分析以及根、茎、叶、芽和不同开花阶段的表达模式分析。  结果  通过蛋白保守结构域(protein families, pfam)分析,从桂花基因组中共鉴定出了122个OfACOs成员,分布于22条染色体上;保守基序分析表明:大多数OfACOs基因同时包含 Motif 1、 Motif 2、Motif 3、Motif 4和Motif 7这5个保守基序,它们共同组成OfACOs保守结构域;共线性分析结果表明:与拟南芥Arabidopsis thaliana基因为共线性对的基因可能具有相似的功能。结合swiss-prot同源序列对比分析,筛选出27个成员作为候选研究对象,进行不同组织部位根、茎、叶、芽和不同开花阶段的转录组测序分析,结果发现:12个成员在花瓣中显著表达,其中LYG006223、LYG007706、LYG007045、LYG035696等4个成员在开花后期极显著差异上调表达。进一步对该4个成员进行荧光定量PCR验证分析,结果与转录组测序结果一致。  结论  通过OfACOs基因家族的全基因组鉴定及基因克隆分析,筛选到在开花后期显著差异上调的4个ACO家族成员可能参与桂花花瓣衰老的调控。图6参34
研究论文
蚂蚁活动对小果野芭蕉群落土壤呼吸季节动态的影响
樊宇翔, 杨波, 李艳梅, 王邵军, 张路路, 张昆凤, 解玲玲, 肖博, 王郑钧, 郭志鹏
2023, 40(3): 502-510. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220533
[摘要](292) [HTML] (61) [PDF](42)
摘要:
  目的  揭示蚂蚁活动对热带森林土壤呼吸的影响,为探索土壤动物介导“地—气”碳交换的生物学机制提供数据支撑。  方法  以西双版纳小果野芭蕉Musa acuminata群落为研究对象,设置蚂蚁巢穴与非蚁巢地2种处理,采用Li-6400-09测定土壤呼吸速率,并分析蚂蚁筑巢引起土壤温湿度、微生物生物量碳及碳氮库组分的改变对土壤呼吸动态的影响。  结果  ①蚁巢地土壤呼吸速率(7.19 μmol·m−2·s−1)是非蚁巢地(5.24 μmol·m−2·s−1)的1.37倍;②蚁巢地与非蚁巢地土壤呼吸均呈单峰型季节波动,其中最大值出现在9月(10.64,7.90 μmol·m−2·s−1);③蚁巢地不同土层土壤温度与微生物生物量碳变化对土壤呼吸的平均解释率(82.32%、70.85%)均显著高于非蚁巢地(73.20%、52.50%)(P<0.05),但蚁巢地水分对土壤呼吸速率的解释率低于非蚁巢地;④蚂蚁活动增加土壤碳氮库各组分含量达5.29%~65.95%,并显著促进土壤呼吸速率;⑤主成分分析结果表明:蚁巢地土壤温湿度、微生物生物量碳、总有机碳、铵态氮变化是土壤呼吸的主控因子。  结论  蚂蚁筑巢主要改变土壤微气候及碳氮库组分含量,进而驱动热带森林土壤呼吸的季节变化。图5表2参38
滇东石漠化坡地不同恢复模式下云南松林土壤碳氮磷化学计量特征及其影响因子
梁楚欣, 范弢, 陈培云
2023, 40(3): 511-519. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220417
[摘要](279) [HTML] (50) [PDF](49)
摘要:
  目的  研究不同植被恢复模式下云南松Pinus yunnanensis林土壤碳、氮、磷化学计量特征,为喀斯特石漠化区植被恢复和土壤肥力提高提供依据。  方法  在滇东石漠化区选取云南松纯林、云南松人工混交林、云南松天然次生林为研究对象,测定各样地0~10、10~20、20~40、40~60 cm土层土壤的碳、氮、磷质量分数,计算其化学计量比并用冗余分析工具分析土壤化学计量特征的影响因子。  结果  滇东喀斯特区云南松林土壤碳、氮、磷质量分数均值分别为2.94、0.26、0.46 g·kg−1,呈低碳低氮格局。云南松天然次生林的土壤有机碳质量分数显著高于人工混交林和纯林(P<0.05),人工混交林土壤氮和磷质量分数最为丰富,土壤磷质量分数差异不显著(P>0.05);天然次生林土壤有机碳质量分数随土层加深递增,人工混交林和纯林土壤碳、氮质量分数在土层0~10 cm达最大,呈表聚性,土壤磷质量分数在云南松林不同土层中变异较小。云南松林土壤碳氮比、氮磷比和碳磷比均值分别为11.43、0.59和4.53,天然次生林土壤的碳氮比和碳磷比显著高于纯林和人工混交林(P<0.05),纯林土壤氮磷比最大,3种云南松林下土壤氮磷比小于14,凋落物氮磷比小于25,土壤氮缺乏且凋落物分解也受氮元素限制,其中天然次生林土壤氮最缺乏;人工混交林和纯林土壤碳氮比随土层加深递减,3种云南松林土壤氮磷比和碳磷比随土层加深递减。研究区土壤碳、氮、磷化学计量特征受凋落物碳氮比和土壤大团聚体、容重、孔隙度、根长密度等环境因素的影响。  结论  滇东云南松林土壤呈低碳低氮格局,主要受氮元素限制,建议云南松林恢复时用混交林代替纯林,并针对元素限制性的植被施肥。图4表3参33
土壤酶活性对不同植物连作的差异响应
颜顾浙, 方伟, 卢络天, 蒋逸捷, 张笑, 马晓敏, 邱巍, 徐秋芳
2023, 40(3): 520-530. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220494
[摘要](1018) [HTML] (130) [PDF](127)
摘要:
  目的  连作障碍给农业生产造成巨大的经济损失,而不同植物耐受连作障碍能力存在差异,特别是禾本科 Poaceae植物很少有连作障碍的研究报道。为此,从植物角度出发,分析不同植物(科)连作3季后7种土壤酶活性的变化规律,旨在探究不同植物耐连作障碍的机制。  方法  分别选择豆科Fabaceae、葫芦科Cucurbitaceae、茄科Solanaceae每科各2种以及5种禾本科植物模拟连作的盆栽试验,分别采集第1季和第3季植物收获后的根区土壤,分析土壤pH,有效氮、磷,碳、氮、磷循环相关酶活性。  结果  不同植物3季连作后土壤pH呈下降趋势,第1季和第3季玉米Zea mays pH始终最高,而西瓜Citrullus lanatus最低。土壤有效氮、磷质量分数明显增加,大部分植物土壤第3季时有效氮、磷质量分数均在500 mg·kg−1以上。第1季植物土壤酶活性没有呈现差异规律,第3季非禾本科植物土壤α-葡萄糖苷酶(AG)高于禾本植物,而纤维二糖水解酶(CB)正好相反。不同科植物之间、甚至同科的2种植物之间土壤酶变化规律并不一致。比较明确的规律是:第1季和第3季,黍亚科Panicinae植物(玉米和高粱Sorghum bicolor)土壤酸性磷酸酶(PHOS)活性均最高,第3季禾本科植物土壤β-木糖苷酶(XYL)活性显著高于(P<0.05)非禾本科植物,而早熟禾亚科Pooideae植物(二穗短柄草Brachypodium distachyon、小麦Triticum aestivum、黑麦草Lolium perenne)土壤又普遍高于黍亚科植物。土壤酶总体呈动态增加趋势,其中CB、PHOS和亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性分别为早熟禾亚科、葫芦科和黍亚科增幅最大;同属禾本科的黍亚科和早熟禾亚科植物土壤PHOS活性分别呈下降和上升的相反趋势。  结论  禾本科植物土壤PHOS和XYL活性较高,其他酶活性并没有表现出明显的同科变化规律。图5表2参35
矿物调理剂对丘陵红壤天目小香薯产量和酶生态化学计量特征的影响
于金珠, 吴辰晨, 姬浩楠, 李松昊, 邬奇峰, 秦华, 陈俊辉
2023, 40(3): 531-539. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220487
[摘要](276) [HTML] (63) [PDF](57)
摘要:
  目的  采用田间小区试验研究施用矿物调理剂对天目小香薯Ipomoea batatas产量、土壤微生物生物量、酶活性及生态化学计量特征的短期影响,探明影响土壤微生物养分限制的主要因素,为改善南方丘陵红壤肥力提供理论依据。  方法  设置空白对照(ck),以白云石、钾长石为主要原料制备的矿物调理剂3 (W1)和6 t·hm−2(W2) 2个处理。于天目小香薯收获期测定产量和地上部生物量、土壤化学性质及碳、氮、磷循环相关酶活性。  结果  与ck相比,矿物调理剂显著降低了土壤交换性酸(P<0.05),且W2处理显著提高了土壤pH、碱解氮和有效磷质量分数(P<0.05),但对天目小香薯产量无显著影响。相比ck,W1处理显著提高了土壤微生物生物量氮(MBN)质量分数91.1%(P<0.05),W2处理提高了微生物生物量碳(MBC)质量分数67.1%(P<0.05),且两者均显著提高了微生物生物量氮磷比(MBN/MBP) (P<0.05),分别提高了148.2%和131.8%。相比ck,W1和W2处理均显著降低了酸性磷酸酶活性(P<0.05),分别降低了31.9%和45.4%,且W2处理显著降低了亮氨酸氨基肽酶活性(52.4%,P<0.05)。但两者对β-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)无显著影响。土壤酶生态化学计量特征分析发现:W2处理显著提高了酶化学计量的向量长度(19.7%,P<0.05),显著降低了向量角度(10.5%,P<0.05),表明施用高量矿物调理剂提高了MBC限制,而缓解了MBP限制。冗余分析表明:土壤pH、碱解氮、MBC、MBN是影响土壤酶活性及其化学计量特征的主要因子。  结论  施用矿物调理剂短期内可有效降低土壤酸度,增加速效养分含量,缓解土壤微生物磷限制,从而有助于降低南方丘陵红壤磷限制对作物生长的影响。图3表2参32
有机肥和炭基肥替代化肥对甘薯坡耕地径流氮磷损失的影响
陈佳寅, 黄程鹏, 郑梦琦, 李子鸿, 王佳雨, 姜培坤
2023, 40(3): 540-549. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220360
[摘要](309) [HTML] (79) [PDF](40)
摘要:
  目的  探讨施用有机肥和炭基肥对甘薯Ipomoea batatas坡耕地土壤氮磷径流流失量及形态的影响,探索径流养分流失量和土壤化学性质之间的关系  方法  采用随机区组设计,共设置4种施肥处理:不施肥、常规化肥、50%质量分数有机肥+50%质量分数化肥(有机肥50%替代)、炭基肥,在5个时间点测定甘薯坡耕地径流及土壤中不同形态氮磷质量浓度及质量分数,计算氮磷流失量与流失系数。  结果  径流总氮、颗粒态氮、硝态氮和铵态氮质量浓度存在峰值效应,不同径流的产流中有机肥50%替代和炭基肥效应不同。与常规化肥处理相比,有机肥50%替代和炭基肥分别减少了每年总氮径流流失量的 48.1%和 39.6%,而总磷则降低了 26.1%和 32.7%。有机肥50%替代和炭基肥处理改变了径流氮磷形态组成,减少了肥料径流流失系数。总氮(R2=0.49)和总磷(R2=0.48)径流流失量与土壤硝态氮呈显著正相关(P<0.05)。土壤有效磷分别能解释总氮和总磷径流流失量的60%和41%。  结论  有机肥50%替代和炭基肥是减少坡耕地养分径流损失的有效措施,有机肥50%替代更适合用于减少甘薯坡耕地径流氮流失,而炭基肥更适用于减少径流磷流失。图7表2参33
雷州半岛尾巨桉人工林水分利用来源的旱雨季差异
王志超, 许宇星, 竹万宽, 杜阿朋
2023, 40(3): 550-559. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220481
[摘要](277) [HTML] (62) [PDF](55)
摘要:
  目的  探讨桉树人工林适应季节性干旱的水分利用来源策略,为桉树产业的可持续经营管理和水资源高效利用提供数据支持。  方法  以雷州半岛分布面积最大的尾巨桉Eucalyptus urophylla×E. grandis为研究对象,通过测定旱雨季典型月份尾巨桉木质部水、各土层土壤水和地下水的氢稳定同位素值(δD)和氧稳定同位素值(δ18O),并利用贝叶斯混合模型(MixSIAR)量化尾巨桉旱雨季对各土层土壤水或地下水的利用比例,深入探讨了尾巨桉旱雨季水分利用来源的差异。  结果  当地大气降水存在明显的蒸发富集现象,且其δ18O呈明显的雨季偏负,旱季偏正的季节变化规律;各月土壤含水量均随深度的加深而增加最后趋于稳定,旱季土壤含水量显著(P<0.05)小于雨季,且越接近地表差异越大。尾巨桉在雨季主要利用0~40和40~100 cm土层的土壤水,利用比例分别为28.0%和24.3%,而旱季主要利用150~200 cm土层的土壤水和地下水,利用比例分别为29.9%和22.6%。旱季大量降水后,土壤水分尤其是浅层土壤水得到大量补充,尾巨桉对0~40和40~100 cm土层土壤水的利用比例分别提高了111.4%和10.3%,对100~150、150~200 cm土层土壤水和地下水的利用比例分别降低了3.1%、40.1%和15.9%。  结论  尾巨桉面对环境可利用水资源的变化,具有灵活多变的水分利用来源策略,这表明尾巨桉对季节性干旱具有较强的适应能力。图5表1参44
气候变化背景下中国樟子松潜在分布预测
张世林, 高润红, 高明龙, 韩淑敏, 张文英, 赵静
2023, 40(3): 560-568. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220451
[摘要](317) [HTML] (51) [PDF](49)
摘要:
  目的  预测不同气候条件下樟子松Pinus sylvestris var. mongolica在中国的潜在分布及迁移,确定影响樟子松分布的主要环境变量,为樟子松合理引种与保护提供理论依据。  方法  根据200个樟子松分布点和20个环境变量,利用R语言中ENMeval数据包优化最大熵模型(MaxEnt)并利用ArcGIS空间分析技术对当前气候条件下樟子松在中国潜在分布进行模拟,通过Pearson相关分析和方差膨胀因子分析结合预建模结果对环境因子的筛选,综合Jackknife检验和相关系数,分析樟子松主导限制因子,预测樟子松从当前到未来时期(2050s和2100s)的3种气候情景(SSP126、SSP245和SSP585)下适生区变化趋势。  结果  MaxEnt模型受训者工作特征曲线都大于0.94,说明模型精度较高,能较好预测樟子松潜在分布;影响樟子松分布的主导因子为最冷季度平均气温、降水量季节性变化、最冷月最低气温、温度季节变动系数、最干季度平均气温和最热月最高气温,累计贡献率为92.9%;当前气候条件下,樟子松的适宜分布区主要位于中国大兴安岭地区,总适宜区面积占中国总面积的6.72%;未来时期不同气候条件下樟子松潜在分布区面积减少,质心向西北高纬度和西南降水量充沛地区迁移。  结论  以年为单位的温度和降水是樟子松分布的主要影响因子,当前樟子松的适生区主要在中国大兴安岭地区,未来樟子松分布区有向现有分布区的西北和西南地区迁移的趋势。图1表7参29
晋西黄土区不同林分类型和密度条件下林下灌草组成及多样性特征
云慧雅, 毕华兴, 焦振寰, 王宁, 崔艳红, 赵丹阳, 王珊珊, 兰道云, 刘泽晖
2023, 40(3): 569-578. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220433
[摘要](270) [HTML] (49) [PDF](37)
摘要:
  目的  研究晋西黄土区刺槐Robinia pseudoacacia人工林、油松Pinus tabulaeformis人工林、刺槐-油松人工混交林、山杨Populus davidiana-栎类Quercus spp.天然次生林的植物组成及植物多样性指标,探讨不同林分类型、不同密度条件下灌草植物多样性,为晋西黄土区植被建设和功能提升提供理论基础。  方法  通过野外调查,对低密度(800~1 200株·hm−2)、中密度(1 200~1 600株·hm−2)、高密度(1 600~2 000株·hm−2)条件下22~25年生的4种林分林下灌草植物组成与植物多样性进行分析。  结果  ①4种林分灌草植物共87种,隶属36科69属,其中灌木植物46种,隶属22科36属,草本植物41种,隶属17科33属。4种林分林下灌木和草本植物种数均在中密度时最多,表现为山杨-栎类天然次生林最多,油松人工林最少,刺槐-油松人工混交林的灌木层植物种数处于较高水平,刺槐人工林草本层植物种数较刺槐-油松人工混交林丰富。②4种林分灌草植物随林分密度增大呈现由阳生向中生、阴生植物过渡的变化规律。主要优势灌木分别为黄刺玫Rosa xanthine、连翘Forsythia suspensa,主要优势草本是薹草Carex spp.、沿阶草Ophiopogon bodinieri。③不同林分类型灌木层和草本层植物多样性指数存在一定差异,山杨-栎类天然次生林和刺槐-油松人工混交林在中密度时的植物多样性优于人工纯林,且随林分密度增大,灌木层和草本层植物多样性指数整体上呈现先增大后减小的变化趋势。  结论  研究区山杨-栎类天然次生林和刺槐-油松人工混交林在中密度时植物组成复杂且具有较高的植物多样性。建议通过人工抚育调整林分密度,并向中密度刺槐-油松人工混交林或近自然林进行改造,为黄刺玫、连翘等灌木植物及薹草、沿阶草等草本植物建立良好生长条件,同时保护研究区的山杨-栎类天然次生林,以促进植被恢复,强化其水土保持功能。图1表4参26
基于长时序卫星遥感的云南省生态质量评价与演变特征
张诗文, 李成荣, 王妍, 武杨
2023, 40(3): 579-588. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220439
[摘要](452) [HTML] (54) [PDF](54)
摘要:
  目的  探析云南省自20世纪90年代以来的生态质量变化,可为进一步保护和建设西南生态安全屏障提供支持。  方法  基于遥感生态指数(IRSEI)和空间自相关分析,从时间和空间2个维度对云南省的生态质量变化规律及特征进行研究。  结果  ①从时间尺度上看,云南省1990—2020年遥感生态指数整体变化为“W”型,呈现先减小、小幅回升后再减小、后又持续增加的变化趋势,并于2000和2010年2次跌至最低水平,30 a间遥感生态指数降低了0.038,线性拟合斜率为−0.008;②从空间尺度上看,云南省7个区域遥感生态指数在1995和2005年区域整体变异程度较小,普遍属于稳定和变异较小的变化等级,在2000和2010年区域整体波动性较大,滇西、滇西北在1990年与省内其他地区相比波动性较大,变异系数分别为0.115、0.171;③在县域尺度上,云南省1990—2020年遥感生态指数空间自相关程度呈下降并趋缓的变化趋势,高值聚类主要由滇东北、滇东南以及滇南地区转移到了滇西、滇西北以及滇西南地区,低值聚类则逐渐转移到了滇东北、滇东南、滇南以及滇中地区,特别是石漠化分布区。  结论  云南省生态质量整体在逐步改善,特别是2010年以后,但仍有提升空间,尤其应重点关注岩溶石漠化及气象灾害对生态质量的影响。图4表1参39
3种栎属树种单木生长模型及树皮厚度模型研究
谭灿灿, 聂稳, 刘逸夫, 王亚, 董遥, 黄睿智, 刘建锋, 史胜青, 常二梅, 赵秀莲, 江泽平, 贾子瑞
2023, 40(3): 589-597. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220455
[摘要](430) [HTML] (64) [PDF](71)
摘要:
  目的  通过构建栎属Quercus单木生长模型,分析栎树生长特征,为栎属植物质量精准提升、结构优化与合理经营提供依据。  方法  汇总整理栎属3个树种(槲栎Q. aliena、麻栎Q. acutissima、栓皮栎Q. variabilis)解析木各阶段生长量信息,分析栎树单木树高、材积、胸径生长特征;选取4个理论生长方程、1个经验方程及3个胸径处树皮厚度方程拟合并检验栎树单木的树高、材积、胸径与树皮厚度,优选出适应性最强、稳定性最高的模型。  结果  ①各栎树单木生长过程符合一般林木生长规律:在前40~50 a树高与胸径生长速度较快,之后随着平均生长量和连年生长量的降低逐渐减小;材积各生长量始终保持随树龄的增大而增加的趋势。②栎树模型拟合结果为:树高拟合最优模型多为逻辑斯蒂(Logistic)模型,材积拟合最优模型多为坎派兹(Compertz)模型,胸径拟合最优模型多为修正威布尔(Weibull modified)模型。③气候对栎树生长影响的结果表明:气候差异导致山西省和河南省槲栎生长发生明显差异。④树皮厚度拟合最优模型为双对数模型和二元一次线性模型。  结论  树高模型对栎树生长拟合效果最佳,实际意义较强;槲栎对气候敏感性较强。图5表4参23
浙江九龙山常绿阔叶林不同物种的径级结构及空间关联
刘菊莲, 韦博良, 吴雁南, 郑英茂, 刘金亮, 倪健, 于明坚, 郑子洪
2023, 40(3): 598-607. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220521
[摘要](264) [HTML] (51) [PDF](44)
摘要:
  目的  不同植物物种或类群(优势种、常见种、偶见种与稀有种)往往具有不同的生态学特性。通过对不同物种或类群的径级结构和空间格局进行研究,有助于揭示物种共存机制。  方法  基于浙江九龙山国家级自然保护区1 hm2常绿阔叶林长期监测样地,通过点格局分析等方法,对24种植物和不同类群的径级结构以及空间关联性进行分析。  结果  ①15种植物以及常见种、偶见种和稀有种为小径级个体居多的“L”型分布,3种植物为单柱型分布,3种植物为间歇型分布,3种植物和优势种的径级结构为近似正态分布;②多数物种(21/24)或类群以聚集分布格局为主,并受到生境异质性的影响;③优势种与偶见种、稀有种均呈负的空间关联,常见种与其他类群以正的空间关联为主,24种植物对其他类群也以正的空间关联为主。  结论  群落中多数物种和类群受到生境异质性的影响,同时生态位分化减弱了物种或类群之间的竞争,在其共存中发挥着重要作用,群落暂时处于一个稳定的状态。图3表3参33
台州市乔木林树种结构变化模拟与预测
任典挺, 张军, 金鑫, 李萍, 王懿祥, 葛宏立, 陶吉兴
2023, 40(3): 608-616. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220341
[摘要](300) [HTML] (44) [PDF](31)
摘要:
  目的  阐明浙江省台州市乔木林1994—2019年25 a间3个树种组(松类、杉类和阔叶类)之间的结构变化规律以及未来可能的变化趋势,为今后森林结构调控提供依据。  方法  基于6期台州市森林资源连续清查固定样地数据,建立非线性方程组自约束树种结构模型,模拟25 a来3个树种组的株数比例和材积比例变化规律,并预测其变化趋势。  结果  ①台州市松类受松材线虫Bursaphelenchus xylophilus病以及自然演替中的不利因素影响其比例持续降低,杉类的比例在1999—2004年达到最大值后缓慢下降,阔叶类比例呈现持续快速稳定增加的趋势;②经预测,松类、杉类和阔叶类各树种组林木株数占乔木林总株数的比例将分别从2019年的14.00%、24.90%和61.20%趋向于极限4.09%、7.02%和88.89%,占乔木林总材积的比例将从2019年的24.60%、29.70%和45.70%趋向于极限10.07%、11.94%和77.99%。  结论  整体上,台州市过去25 a间乔木林资源总量持续增加,树种结构“针减阔增”,朝着结构更合理的顶级植被群落方向演替。松类和杉类的比例虽然在下降,但最终会稳定在一定的比例而不会消亡。本研究提出的非线性方程组自约束树种结构模型对乔木林的株数比例和材积比例模拟具有较好的适应性,对变化趋势的预测具有较好的合理性。图2表7参26
基于地理栅格变量与机器学习的松材线虫病扩散风险分析
刘婷婷, 杨晋帆, 周汝良, 刘琳
2023, 40(3): 617-626. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220470
[摘要](268) [HTML] (52) [PDF](38)
摘要:
  目的  松材线虫Bursaphelenchus xylophilus病是威胁中国森林生态系统安全最为严重的病害。本研究利用地理栅格模型及地图代数运算来模拟和表达驱动变量,构建松材线虫病测报系统,并以县域与地理栅格单元双尺度形成空间连续化测报。  方法  集成对松材线虫病扩散传播有影响的地形地貌、气象、寄主、人类活动和土地利用等地理栅格空间数据集,基于随机森林和支持向量机的机器学习方法构建模型,将测报得出的扩散风险概率与松科Pinaceae植物易感性叠加进行感染概率地图代数运算,基于地理栅格表达分析松材线虫病在中国范围内扩散的风险等级。  结果  ①随机森林模型预测精度为83.95%,支持向量机模型预测精度为77.97%。②海拔、年均最低降水量、年均降水量、年均低温对模型构建的贡献率分别为0.151、0.303、0.258、0.194,是影响松材线虫病发生的主要因素;人类活动变量的贡献率为0.194,是影响扩散的决定性变量。③潜在扩散区位于人类活动密集的低海拔地区、道路通达的林区、城市城镇分布区和人工林分布区。其中,极高风险分布地区主要位于华东地区的浙江、江西、福建,华南地区的广西、广东,华中地区的湖南。  结论  利用空间模拟与机器学习方法构建了松材线虫病空间化测报模型,将松材线虫病的扩散风险测报到地理栅格单元,可为中国林草灾害精准监测提供方法借鉴,对中国松材线虫病的疫情防控攻坚行动具有重要指导意义。图2表7参36
大蒜油微乳液的制备及抑藻性能
黄杨, 郭明, 王义平, 叶碧欢, 陈友吾, 王为宇
2023, 40(3): 627-635. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220336
[摘要](270) [HTML] (70) [PDF](30)
摘要:
  目的  将大蒜油加工制备成大蒜油微乳液,以期提高大蒜油的稳定性,并开发新型植物源灭藻剂。  方法  运用相转变法和拟三元图探讨表面活性剂和助表面活性剂种类以及质量比(Km)对大蒜油微乳液体系形成的影响并进行正交实验。考察了以最优条件制备的大蒜油微乳液在不同温度、不同pH以及5 000和10 000 r·min−1离心条件下的稳定性,并进行了大蒜油微乳液抑藻实验。  结果  最佳制备条件为25 ℃、以吐温80 (Tween 80)为表面活性剂,乙醇和正丁醇为助表面活性剂,三者质量比为1∶1∶1,混合表面活性剂与大蒜油质量比为4∶6。所得微乳液为黄色澄清透明状液体并伴有淡蓝色光泽,有效粒径为20.1 nm,多分散系数为0.144。320 mg·L−1大蒜油微乳液的抑藻率为82.54%。  结论  成功制备的水包油型大蒜油微乳液,稳定性良好,粒径大小合适,抑藻效果明显,有望制备成新型的灭藻剂。图9表3参31
水生观赏植物不同种植组合对富营养化水体的净化效果
迟明宏, 刘敏, 徐迎春, 金奇江, 王小文, 王彦杰
2023, 40(3): 636-647. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220446
[摘要](341) [HTML] (45) [PDF](36)
摘要:
  目的  以适应性较强的挺水、浮水、沉水等观赏植物为试材,研究不同组合的水生观赏植物对不同质量浓度富营养化水体的净化效果。  方法  从2020年4月下旬开始,以挺水植物千屈菜Lythrum salicaria、黄菖蒲Iris pseudacorus、水葱Scirpus validus,浮水植物荇菜Nymphoides peltatum、睡莲 Nymphaea tetragon,沉水植物金鱼藻Ceratophyllum demersum进行不同种植组合处理,比较这些组合处理植物在低、中、高3种不同质量浓度(3种实验水体的总磷、总氮、氨态氮、化学需氧量分别为:2.00、0.20、0.67、20.00 mg·L−1;10.00、1.00、3.34、50.00 mg·L−1;20.00、2.00、6.67、100.00 mg·L−1)的富营养化水体中的生长情况以及去除总磷、总氮、氨氮及降低化学需氧量等的水体净化效果。  结果  ①总体来看,水葱在低质量浓度富营养化水体中长势较好,而千屈菜、黄菖蒲在中、高质量浓度处理下比低质量浓度处理下长势好;荇菜长势快,优于睡莲,但可能会影响组合配植植物的生长,而金鱼藻在与荇菜组合时长势弱于与睡莲组合。②总磷去除效果:在低质量浓度处理中,水葱+睡莲+金鱼藻组在前期对富营养水体总磷去除能力较强,去除率达47.57%;黄菖蒲+睡莲+金鱼藻的组合在后期净化效果最好,35 d时最高总磷去除率达74.59%;高质量浓度处理中,黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组与水葱+睡莲+金鱼藻均有较好的去除效果。③总氮去除效果:在低质量浓度处理中,水葱所在的2个植物组合去除效果较好,总氮去除率均在30.00%以上;中质量浓度处理中,水葱+睡莲+金鱼藻组效果较好;黄菖蒲+睡莲+金鱼藻在低、中、高3种质量浓度处理中都有不错的净化效果。④氨氮去除效果:在低质量浓度处理中,水葱+荇菜+金鱼藻组去除氨氮效果最好,去除率达14.03%;中质量浓度处理中,千屈菜+睡莲+金鱼藻组净化效果最好,最高去除率达4.09%;高质量浓度处理中,黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组和水葱+睡莲+金鱼藻组综合净化效果最好。⑤化学需氧量去除效果:在低质量浓度处理中,水葱+睡莲+金鱼藻组去除化学需氧量综合净化效果最好,去除率达108.33%;黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组在低、中、高3种质量浓度处理下都有良好的净化效果,去除率分别为115.00%、46.00%、41.50%。  结论  结合各组合的景观应用价值分析,最终得出黄菖蒲+睡莲+金鱼藻组在不同质量浓度富营养化水体中均有良好的净化效果,且具有较高的景观应用价值,是最佳的种植组合。图4表6参25
毛竹根系、新鲜枝叶、凋落物及土壤浸提液对浙贝母的化感作用
吴海平, 叶根华, 李伟成
2023, 40(3): 648-657. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220471
[摘要](246) [HTML] (41) [PDF](32)
摘要:
  目的  探讨毛竹Phyllostachys edulis根系、新鲜枝叶、凋落物及土壤浸提液对浙贝母Fritillaria thunbergii的化感作用,筛选毛竹-药用植物复合经营体系的适生经济物种。  方法  选择药用植物浙贝母作为目标植物,开展不同质量浓度(0.005、0.010、0.020、0.050和0.100 kg·L−1)毛竹(根系、新鲜枝叶、凋落物和0~20 cm土壤浸提液)的化感作用试验。  结果  ①根系浸提液对浙贝母的生长性状(株高、生物量和叶面积)、光合色素(叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b)和药效成分的影响表现为“低促高抑”的效应。②新鲜枝叶、凋落物和土壤浸提液对浙贝母生长性状、光合色素和药效成分表现为促进作用,提高了叶面积的同时亦可提升直射光和漫射光的吸收能力,有利于浙贝母在弱光环境下生长;浙贝母最大净光合速率、光饱和点在这3种浸提液处理下,随着浸提液质量浓度增加表现为先升高后下降,同时增加了表观量子效率,降低了光补偿点,表明毛竹浸提液改变了浙贝母对光能的利用率和光强吸收范围。③根系浸提液对浙贝母的化感综合效应最强,土壤浸提液最弱。④高质量浓度根系浸提液处理时,浙贝母丙二醛质量摩尔浓度增加,表明浙贝母受到一定的环境胁迫。  结论  浙贝母可适应除高质量浓度根系浸提液外的其他浸提液浇灌,且可提升生物量和药效成分。建议开展整地作业,清理毛竹林死根鞭,有利于浙贝母的优质生长。图1表5参20
基于SRAP标记的不同产区黄精的遗传多样性
李亚萍, 戴惠明, 姜武, 陈家栋, 段晓婧, 陶正明
2023, 40(3): 658-664. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220436
[摘要](331) [HTML] (77) [PDF](31)
摘要:
  目的  研究不同产区黄精Polygonatum spp.的遗传多样性,为其资源保护及品种选育提供更多理论依据。  方法  使用相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记技术,分析来自华东(浙江、福建、安徽、江西)、西北(河北、陕西)、华中(湖南)、西南(四川、贵州、云南)等4个居群的47份黄精种质资源的遗传多样性。  结果  对88对SRAP引物进行筛选,有7对可用于黄精种质资源的SRAP-PCR分析,共得到159条扩增条带,其中多态性条带140条。物种水平上,多态性比率为88.05%,有效等位基因数(Ne)为1.600 6,Nei’s基因多样性指数(H)为0.204 1,Shannon 信息指数(I)为0.308 0;居群水平上,多态性比率为42.14%~86.16%,HI分别为0.188 1~0.259 1和0.238 2~0.399 4;4个居群的基因分化系数(Gst)为0.194 1,表明有80.59%的遗传变异在种群内进行,基因流(Nm)为2.075 4,表明居群间存在一定的基因流动;从非加权组平均法(UPGMA)聚类结果可知:当相似系数为0.66时,47份样品分成4组,Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ类的均为华东地区浙江种质资源,当相似系数为0.68时,Ⅱ类分成2支。西南与西北聚为一类,浙江庆元黄精聚类结果复杂,表明地理位置差异与亲缘关系远近没有特定关系。整体上华东居群遗传多样性丰富,而庆元黄精种质遗传多样性最丰富。  结论  黄精遗传多样性水平较高,居群间存在一定的基因交流,可为黄精新品种选育工作提供参考。图3表4参22
不同组织及干旱胁迫下黄薇内参基因的筛选与验证
赵雨, 林琳, 王群, 张国哲, 王杰, 尚林雪, 洪思丹, 马清清, 顾翠花
2023, 40(3): 665-672. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220342
[摘要](283) [HTML] (55) [PDF](32)
摘要:
  目的  为黄薇Heimia myrtifolia不同组织及不同干旱胁迫下基因表达分析筛选最适内参基因。  方法  选取黄薇盛花期的根、茎、叶、花,以及5种不同干旱处理的叶片作为实验材料,借助RT-qPCR技术对黄薇转录组数据筛选的9个候选内参基因进行分析,并利用软件geNorm、BestKeeper、NormFinder和RefFinder综合评价候选基因的表达稳定性。最后选取2个与胁迫相关的基因CSLDSOD,对所选内参基因进行验证。  结果  geNorm、BestKeeper和NormFinder分析得出的候选内参基因排序存在一定差异。利用RefFinder对上述3个软件的结果综合分析得出:在不同组织中,最稳定的内参基因为GAPDH,最不稳定的内参基因为TUA;在干旱胁迫中,最稳定的内参基因为GAPDH,最不稳定的内参基因为TUB。在全部样本中,最稳定的内参基因为GAPDH,最不稳定的内参基因为18S RNA。对不同组织和干旱胁迫下的CSLDSOD基因表达模式进行验证表明:上述2个基因与筛选所得内参基因的表达量和变化趋势均较为一致。  结论  在不同组织和干旱处理后,GAPDH是最适合黄薇基因表达的内参基因。图4表4参33
不同日龄湖羊羔羊瘤胃上皮细菌的差异
纪雯雯, 云燕, 王翀, 茅慧玲
2023, 40(3): 673-679. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220482
[摘要](288) [HTML] (55) [PDF](24)
摘要:
  目的  比较不同日龄湖羊Ovis aries羔羊瘤胃上皮细菌多样性及菌群组成差异,为幼龄反刍动物早期断奶提供理论依据。  方法  选用10只出生体质量相近的初生湖羊羔羊,分别于日龄30 d (D30)和45 d (D45)各屠宰5只以获得瘤胃上皮组织,对其进行测序及微生物多样性分析。  结果  D45组羔羊瘤胃上皮细菌的操作分类单元(OTU)个数显著多于D30组羔羊(P<0.05),Chao1指数D45组有增加的趋势(P=0.07)。与D45组相比,D30组羔羊瘤胃细菌弯曲杆菌属Campylobacter和肠单胞菌Intestinimonas的相对丰度显著降低(P<0.05),拟杆菌属Bacteroides和小杆菌属Dialister的相对丰度有降低的趋势(P=0.083);而萨顿氏菌属Suttonella、脱硫弧菌属Desulfobulbus和单胞菌属Brachymonas的相对丰度显著增加(P<0.05),琥珀酸菌属Succiniclasticum有增加的趋势(P=0.083)。相关性分析发现:萨顿氏菌属与瘤胃挥发性脂肪酸含量呈正相关(P<0.05),拟杆菌属、琥珀酸菌属、瘤胃球菌属Ruminococcus和奇异菌属Atopobium与瘤胃乳头长度呈负相关(P<0.01),琥珀酸菌属与瘤胃乳头宽度呈正相关(P<0.01)。  结论  不同日龄羔羊的瘤胃上皮细菌定植存在差异,这些菌群参与瘤胃挥发性脂肪酸代谢及瘤胃乳头发育。图7表2参32
白斑综合征病毒(WSSV)灭活制剂对克氏原螯虾抗WSSV的研究
裘杰珂, 赖勇勇, 许英蕾, 朱斐
2023, 40(3): 680-684. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220459
[摘要](303) [HTML] (121) [PDF](36)
摘要:
  目的  研究经双乙烯亚胺(BEI)灭活的白斑综合征病毒(WSSV)灭活制剂保护克氏原螯虾Procambarus clarkii抗WSSV感染的效果,以期为白斑综合征的防治提供有效的免疫方法。  方法  应用BEI对WSSV和WSSV超声破碎液进行灭活,通过口服和注射分别对克氏原螯虾进行免疫,再对其进行抗WSSV感染的效果研究。  结果  WSSV在BEI处理24 h可以被完全灭活,通过口服途径用灭活制剂免疫克氏原螯虾7 d后攻毒,克氏原螯虾死亡率显著下降,且口服免疫的效果要好于注射免疫。  结论  经BEI灭活24 h的WSSV灭活制剂对克氏原螯虾是安全的,口服免疫后可以显著降低克氏原螯虾感染白斑综合征病毒的死亡率。图2表3参19
文献综述
城市绿地土壤研究文献的CiteSpace可视化分析
包婕, 江峰, 马嘉伟, 徐彦, 马瑗蕊, 陈楚文, 叶正钱, 柳丹
2023, 40(3): 685-694. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210624
[摘要](392) [HTML] (261) [PDF](113)
摘要:
  目的  城市绿地土壤的质量直接关系到城市生态效益及各项功能的发挥。分析中外城市绿地土壤研究文献,梳理与总结中国城市绿地土壤研究重点及未来发展方向。  方法  检索中国知网(China National Knowledge Infrastructure)和科学网(Web of Science)核心数据库中2012—2021年关于城市绿地土壤的研究文献,利用CiteSpace从发文量、国家及机构分布、代表人物及热点内容、研究重点内容、研究发展趋势及前沿等方面,阐明该研究领域的重点内容及动态发展。  结果  近10年城市绿地土壤研究领域共发表中英文文献1107篇,其中中国发文总量最多,且主要集中在中国科学院。国内研究内容主要为土壤质量,研究热点从土壤肥力质量到土壤污染,再到土壤改良修复。国外研究内容主要是城市绿地土壤的生态系统服务功能,研究热点从解决城市生态环境问题到提出绿地维护管理策略,再到提升城市生态环境效益。研究前沿集中在重金属污染和城市绿地生态系统。  结论  城市绿地土壤中英文文献的研究重点不同,中文文献更关注城市绿地土壤质量,这与国家政策、城市发展、生态环境保护等有关。而英文更关注城市绿地生态系统,这可能与气候变化、绿色基础设施建设、生态环境效益等有关。图3表5参58