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2024年 第41卷  第1期

封面
2024 年 1 期封面
2024, 41(1)
摘要:
目录
2024 年 1 期目录
2024, 41(1): 1-2.
摘要:
森林土壤碳氮循环专题(特邀主编:李永夫)
秸秆及其生物质炭输入对毛竹林土壤氨氧化微生物与氮循环相关酶活性的影响
潘丽霞, 姜振辉, 张雯怡, 周家树, 刘娟, 蔡延江, 李永夫
2024, 41(1): 1-11.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230388
摘要:
  目的  探讨不同外源碳(玉米Zea mays秸秆及其生物质炭)输入对亚热带毛竹Phyllostachys edulis林土壤氨氧化微生物和氮循环相关酶活性的影响,以揭示其对土壤硝化作用的生物学机制。  方法  以亚热带毛竹林为研究对象,设置3个处理:对照(不施用)、施用玉米秸秆(5 t·hm−2)和施用玉米秸秆生物质炭(5 t·hm−2),进行为期1 a的野外试验。于试验的第3个月和第12个月采集土壤样品,利用荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)及高通量测序技术分析不同处理下毛竹林土壤氨氧化微生物群落结构特征、酶活性与总硝化速率的变化规律。  结果  与对照相比,秸秆及其生物质炭处理显著改变了土壤氨氧化细菌(AOB)丰度和群落结构(P<0.05),而对氨氧化古菌(AOA)丰度和群落结构无显著影响;秸秆处理显著提高土壤氨氧化细菌丰度及其优势菌属亚硝化螺菌属Nitrosospira的相对丰度、蛋白酶活性和脲酶活性以及总硝化速率,而生物质炭处理则使其显著降低(P<0.05)。相关性分析表明:氨氧化细菌丰度及其优势菌属亚硝化螺菌属的相对丰度、蛋白酶活性和脲酶活性与铵态氮(NH4 +-N)、硝态氮(NO3 -N)、水溶性有机氮(WSON)和土壤总硝化速率呈正相关(P<0.05)。冗余分析表明:土壤NH4 +-N、NO3 -N、微生物生物量氮(MBN)和水溶性有机氮质量分数对氨氧化细菌群落结构存在显著影响(P<0.05)。  结论  秸秆生物质炭输入通过降低土壤NH4 +-N、NO3 -N和水溶性有机氮质量分数,从而降低土壤氨氧化细菌丰度及其优势菌相对丰度,削弱氮循环相关酶活性,进而抑制土壤硝化作用。与秸秆直接输入相比,秸秆生物质炭有利于减少毛竹林土壤氧化亚氮气体排放以及土壤氮素损失。图6表1参57
红壤侵蚀区不同植被恢复模式土壤碳储量特征及其影响因素
李鹏, 刘晓君, 刘苑秋, 陶凌剑, 付小斌, 毛梦蕾, 李文琴, 汪晨
2024, 41(1): 12-21.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230408
摘要:
  目的  探讨江西红壤侵蚀区植被恢复过程中不同植被恢复模式的土壤碳储量特征,为揭示植被恢复对土壤碳汇的影响机制和江西红壤侵蚀区生态修复及碳库管理提供科学支撑。  方法  以经过27 a植被恢复与重建后的6种人工植被恢复模式(马尾松Pinus massoniana纯林、湿地松P. elliottii纯林、木荷Schima superba纯林、湿地松-木荷混交林、马尾松补植木荷林、湿地松补植木荷林)为研究对象,以未加人工干扰的自然恢复地为对照,比较不同植被恢复模式土壤有机碳质量分数、储量的变化特征,并分析其影响因素。  结果  ①相较于对照,在0~20 cm土层中,6种人工植被恢复模式土壤有机碳质量分数均有显著增加(P<0.05);在20~30 cm土层中,除了马尾松纯林和湿地松纯林外,其余4种人工植被恢复模式土壤有机碳质量分数均显著高于对照(P<0.05);在30~40 cm土层中,仅有木荷纯林和湿地松-木荷混交林的土壤有机碳质量分数显著高于对照(P<0.05)。②研究区7种植被恢复模式的土壤有机碳质量分数均表现出较强的表聚效应,但不同植被恢复模式土层间差异不同,其中木荷纯林最大,0~10 cm土层土壤有机碳质量分数与30~40 cm土层相差33.26 g·kg−1,对照最小,仅相差4.90 g·kg−1。③土壤有机碳密度变化规律与质量分数变化规律基本一致,均是植被因子与土壤理化性状共同作用的结果。植被因子中凋落物氮质量分数与土壤有机碳密度的相关系数最大(r=0.322,P<0.01),土壤理化性状中土壤有机碳质量分数与土壤有机碳密度的相关系数最大(r=0.932,P<0.01)。④土壤有机碳储量从高到低依次表现为木荷纯林、湿地松-木荷混交林、马尾松补植木荷林、湿地松补植木荷林、湿地松纯林、马尾松纯林,与对照相比,分别增加了50.12、42.73、38.20、33.03、26.93和20.85 Mg·hm−2,最大提升了2.46倍,最小提升了1.02倍。  结论  人工植被恢复与重建在红壤侵蚀区效果显著,在研究区今后的建设中可继续推广,以促进植物群落恢复,提高和维持土壤碳库的稳定。图4表2参40
间伐对秦岭松栎混交林土壤异养呼吸的影响
曹立, 王维枫, 马雪红, 王祥福, 李玉, 李丽, 于水强
2024, 41(1): 22-29.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230193
摘要:
  目的  研究间伐对秦岭松栎混交林土壤异养呼吸的影响,可深入了解该地区间伐对森林土壤异养呼吸造成的碳损失情况,为研究区森林经营碳汇提供科学依据。  方法  以秦岭松栎混交林为研究对象,对未间伐样地(ck)、间伐4 a、间伐12 a的样地采用静态箱-气相色谱法监测生长季土壤异养呼吸速率的月变化,并计算各处理异养呼吸的温度敏感性(Q10)。  结果  ①相比ck,间伐4 a、间伐12 a的样地土壤微生物生物量碳均显著下降(P<0.05),土壤pH均显著上升(P<0.05),土壤总有机碳质量分数在间伐4 a的样地中显著下降(P<0.05)。间伐12 a样地的理化指标相比间伐4 a的样地更接近ck。②生长季土壤异养呼吸呈现“双峰型”变化规律,峰值分别出现在6和10月。异养呼吸累计通量在间伐后略有上升但不显著,不同样地从大到小依次为间伐12 a、间伐4 a、ck。③土壤温度与异养呼吸呈极显著指数正相关(P<0.001);间伐后Q10降低,不同样地Q10从大到小依次为ck、间伐12 a、间伐4 a。  结论  土壤温度是影响松栎混交林异养呼吸的关键因素。间伐没有导致秦岭松栎混交林异养呼吸通量显著增大。图3表2参34
研究论文
浙江省丽水市亚热带森林景观格局对森林碳密度的影响
王剑武, 季碧勇, 王铮屹, 朱程昊
2024, 41(1): 30-40.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230205
摘要:
  目的  定量分析浙江省丽水市亚热带森林景观格局对森林碳密度的影响,为开展森林经营、生态保护修复以提高亚热带森林碳汇功能提供理论依据。  方法  基于省级固定样地数据,使用生物量模型和含碳率测算样地的森林碳密度,再通过普通Kriging插值形成区域森林碳密度分布图,并分析森林碳密度的空间自相关特征。选取5项景观格局指标和3项自然因素,利用多尺度地理加权回归(MGWR)模型探讨森林景观格局对森林碳密度的影响,并分析影响结果的空间非平稳性。  结果  2012—2019年,丽水市森林平均碳密度从23.19 t·hm−2上升到31.96 t·hm−2,且空间分布呈显著的正空间自相关性。森林景观格局显著影响森林碳密度,并表现不同尺度效应,影响程度在空间上也存在差异。景观蔓延度和斑块密度对森林碳密度驱动力较大,而景观最大斑块指数的驱动力较小。  结论  森林景观格局对森林碳密度的影响表现较为明显的空间异质性,应地制宜制定森林经营管理政策,实施自然演替和人工干预相结合的生态系统保护修复工程。图3表4参42
内蒙古罕山次生林北段森林死亡梯度下植物多样性特征
赵鹏武, 管立娟, 周梅, 舒洋, 乌艺恒, 陈佳佳
2024, 41(1): 41-48.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230204
摘要:
  目的  青山保护区是内蒙古罕山次生林北段的典型区域,了解内蒙古罕山次生林北段森林死亡梯度下植物多样性特征,为科学保护和利用森林自生植物群落,探索更适宜森林发展的植物群落提供依据。  方法  以青山保护区山杨Populus davidiana次生林为研究对象,采用样地调查法对不同死亡梯度林下植物组成进行调查,使用生物多样性指数和群落相似系数对植物组成及多样性的差异进行分析。  结果  内蒙古罕山次生林区北段不同死亡梯度下样地植物有45种,其中,乔木9种,灌木5种,草本31种,样地内的植物物种数从大到小依次为轻度死亡样地、重度死亡样地、中度死亡样地。不同样地内的Simpson和Shannon-Wiener指数从大到小依次为轻度死亡林分、重度死亡林分、中度死亡林分。中度死亡样地的丰富度指数和Pielou均匀度指数最高。通过主坐标分析(PCoA)发现轻度死亡样地内的群落差异最大。Sorensen群落相似系数(SI)为55%~61%,不同死亡梯度林分内共有种为13种,乔木层和灌木层对SI的差异影响并不大,草本多样性的降低效益明显,导致不同死亡梯度林分SI差异变大。总体而言,随着山杨死亡程度的增加植被组成差异性也不断增加。  结论  森林死亡导致植物多样性总体趋于降低,森林大量死亡抑制了草本植物多样性,但是促进了乔木和灌木的更新。研究区山杨优势度出现衰退,林内更新能否形成混交林有待进一步研究。图4表3参26
基于无人机多光谱影像的云南松林蓄积量估测模型
邓再春, 张超, 朱夏力, 范金明, 钱慧, 李成荣
2024, 41(1): 49-56.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230263
摘要:
  目的  无人机多光谱遥感影像较可见光影像具有更丰富的光谱信息,在森林蓄积量估测中具有较大潜力。以无人机载多光谱遥感影像为主要数据源,探索森林蓄积量的遥感估测模型,以克服传统地面调查工作量大、耗时长、成本高等弊端。  方法  以滇中地区典型天然云南松Pinus yunnanensis纯林为研究对象,利用无人机多光谱影像提取单波段反射率、各类植被指数、纹理特征等,计算各特征变量的标准地均值;筛选与云南松林蓄积量相关性显著的特征变量,采用多元线性、随机森林、支持向量机建立云南松林蓄积量估测模型,以决定系数(R2)、平均绝对误差(EMA)、均方根误差(ERMS)、平均相对误差(EMR)评价模型精度。  结果  ① 3种模型中,随机森林的精度最高(R2=0.89,EMA=4.69 m3·hm−2ERMS=5.45 m3·hm−2EMR=14.5%),其次为支持向量机(R2=0.74,EMA=5.27 m3·hm−2ERMS=8.31 m3·hm−2EMR=13.1%),最低为多元线性回归模型(R2=0.35,EMA=10.12 m3·hm−2ERMS=12.85 m3·hm−2EMR=28.1%);3种模型在测试集上的估测精度均有所降低,随机森林的模型表现最好,支持向量机次之,多元线性最差。② 3种模型在云南松林蓄积量估测中均存在一定的低值高估和高值低估现象。③ 基于无人机多光谱影像估测云南松林蓄积量,纹理特征仍是不可忽视的重要因子。  结论  基于无人机多光谱影像,在不进行单木分割的情景下,提取标准地的单波段反射率、植被指数、纹理特征均值,筛选适用于蓄积量估算的变量构建估测模型。通过对3种模型进行精度评价,随机森林为云南松林蓄积量估测的最佳模型。图2表5参27
基于相对湿润指数的浙江省茶叶气象干旱特征分析
鹿翔, 韩芙蓉, 高昕瑜, 舒素芳, 陆德彪, 金志凤
2024, 41(1): 57-66.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220724
摘要:
  目的  研究浙江省茶叶气象干旱的演变规律,为茶叶安全生产优化布局提供科学依据。  方法  利用浙江省68个地面气象观测站50 a (1971—2020年)的逐日气温、降水量、日照时数等数据,基于相对湿润指数、正交经验函数和小波分析法等分析浙江省茶叶气象干旱的时空分布规律。  结果  浙江省茶叶生产夏季干旱的强度和发生频率高于秋季,且均呈现西高东低的分布,中西部尤其金衢盆地的干旱强度和频率为全省最强,浙北地区次之,沿海地区最小。茶叶夏季干旱站次比呈逐年下降的趋势,秋季则呈现先升后降的趋势,2000年以后夏秋两季出现极端大范围茶叶气象干旱的年份增多。茶叶夏季和秋季干旱强度的正交经验函数第一模态表现为全省变化一致性,第二模态中沿海局部地区和内陆呈反相位变化,夏秋两季干旱强度的主模态时间序列分别存在2~6、2~4、6~10 a的振荡周期。  结论  浙江省在夏季和秋季出现茶叶气象干旱的频率在下降,但出现极端干旱的概率在增加,应重点加强茶叶主产区干旱监测预警能力建设,提升防旱抗旱能力。图8表1参26
抗松材线虫病马尾松种质资源遗传多样性分析及核心种质构建
邓莉丽, 刘青华, 周志春, 高凯, 骆定会
2024, 41(1): 67-78.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230333
摘要:
  目的  对来自安徽省林业科学研究院和异地保存在浙江省临海市林业技术推广和场圃旅游服务总站的114份抗松材线虫Bursaphelenchus xylophilus病马尾松Pinus massoniana种质进行遗传多样性与群体结构分析,构建抗性马尾松核心种质库。  方法  对114份抗性马尾松种质进行检测,使用分子生物学软件计算遗传多样性参数,并进行主坐标(PCoA)和群体结构分析。利用M策略和随机取样策略分别构建核心种质,分析不同核心种质的的遗传多样性参数,确定最适合的构建方法。  结果  114份抗性马尾松种质共检测到115个等位基因,平均有效等位基因数(Ne)为5.54,平均Shannon’s多样性指数(I)为1.51,平均多态信息含量(PIC)为0.90,结果表明其具有较高的遗传多样性水平。群体结构分析将114份抗性马尾松种质分为4个亚群,主坐标分析结果与上述基本一致。根据遗传多样性参数和抽样数量综合考虑,M策略构建的核心种质能以最小的种质数保留原有种质最大的遗传多样性,为最佳的取样策略。利用该策略得到了72份核心种质,其保留了原有种质100%的等位基因数,NeI、期望杂合度(He)、PIC等遗传参数的保留率分别为95.67%、94.96%、98.12%和100.00%,将构建的核心种质与原有种质进行t检验、PCoA分析和UPGMA聚类分析,结果表明两者间的遗传多样性无显著差异。  结论  114份抗性马尾松种质遗传多样性水平较高,构建的72份抗性马尾松核心种质,去除了遗传冗余,有利于抗性马尾松种质资源的有效保护和科学利用,可为优异基因发掘和新品种选育提供参考。图7表8参37
核桃铵态氮转运蛋白基因JrAMT2的功能分析
凡婷婷, 张佳琦, 刘会君, 王凤敏, 马宇航, 吴宇伟, 胡恒康, 黄有军, 李岩, 王克涛, 黄坚钦, 张启香
2024, 41(1): 79-91.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230296
摘要:
  目的  研究高效利用氮素基因铵态氮转运蛋白基因JrAMT2,对核桃Juglans regia的品种改良、快速生长及产量形成有重要意义。  方法  以核桃JrAMT2过表达幼苗为实验材料,对JrAMT2基因进行生物信息学分析。通过基因表达量和表型测定对核桃JrAMT2过表达植株生长发育、氮素吸收、叶绿素质量分数、叶绿素荧光进行理化分析。  结果  JrAMT2基因在核桃JrAMT2过表达植株中稳定表达。与野生型相比,核桃JrAMT2过表达株系的株高、节间长、生物量等生长参数显著提高(P<0.05),核桃幼苗的株高、节间长增加,最高可增加68.2%和50.3%,植株地上部分、地下部分生物量显著增加,地上部分最高可增加56.26% (鲜质量)和56.26% (干质量),地下部分最高可增加344.38% (鲜质量)和354.33% (干质量);核桃JrAMT2过表达株系地下部分对铵态氮及硝态氮的吸收显著提高(P<0.05),最高可提高114.1%和70.3%,其中JrAMT2基因介导了铵态氮从地下部分到地上部分的运输,地上部分铵态氮质量分数显著增加(P<0.05),最高可增加59.1%;核桃JrAMT2过表达植株叶绿体表面积与单层细胞表面积比率、叶绿素质量分数显著增加(P<0.05),最高可增加22.94%和74.3%;对叶绿素荧光参数分析,核桃JrAMT2过表达植株叶片放氧复活体活性、量子产额、电子传递效率均显著提高(P<0.05)。  结论  核桃JrAMT2基因在核桃幼苗生长发育、氮素吸收和光合作用中均有积极显著调控的作用,为进一步研究核桃快速繁育提供一定的理论依据,且为筛选优良品种奠定一定基础。图9表2参41
‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组特征及密码子使用偏好性分析
洪森荣, 张牧彤, 徐子林, 张钦荣, 罗雨欣, 田文慧, 王心雨
2024, 41(1): 92-103.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230169
摘要:
  目的  分析‘怀玉山’高山马铃薯Solanum tuberosum var. cormosus ‘Huaiyushan’叶绿体基因组特征及密码子使用偏好性,为开展‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组密码子优化、叶绿体基因组改造,探索物种进化和增加外源基因表达等研究提供参考依据和理论基础。  方法  采用高通量测序技术对‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组进行测序,并利用生物信息学分析软件对组装和注释后的叶绿体基因组进行结构、基因组成及密码子偏好性分析。  结果  ‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组大小为155 296 bp,为经典的4段式结构。大单拷贝区(LSC)、小单拷贝区(SSC)和反向重复区(IR)长度分别为85 737、18 373、25 593 bp,总鸟嘌呤和胞嘧啶所占的比例(GC比例)为37.88%,共注释出133个基因,包含87个编码区(CDS)基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因和1个假基因。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组中共检测到38个简单重复序列位点(SSR位点,36个单碱基重复和2个双碱基重复)和32个长重复序列(16个正向重复和16个回文重复)。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组核苷酸多样性为0~0.139 27,高变区主要分布在大单拷贝区和小单拷贝区,大单拷贝区trnL-UAA-trnF-GAAcemArps12-exon1-clpP1、clpP1基因变异率最高,小单拷贝区rpl32-trnL-UAGycf1基因变异率最高。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组87个CDS基因的平均有效密码子数(ENC)为47.29,ENC>45的基因有60个,密码子偏性较弱。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组密码子偏好以A、U结尾,使用偏性很大程度上受自然选择的影响,而受突变压力的影响小。CGU、AAA、CUU、GUU、GGA、GUA、GGU、UCA、GCU、CCU为‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组的10个最优密码子。  结论  ‘怀玉山’高山马铃薯与马铃薯栽培种S. tuberosum‘Desiree’亲缘关系较近。图5表3参41
拟南芥磷脂酸荧光探针的构建及应用
马疏言, 郑月萍, 郑志富
2024, 41(1): 104-112.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230355
摘要:
  目的  磷脂酸(PA)是甘油脂生物合成的前体,又是参与植物生长发育调节和各种逆境响应的重要信使物质,然而目前对植物细胞中PA含量动态变化的了解十分有限。本研究试图构建一种能有效监测植物细胞PA含量变化的荧光探针,并用之测定盐碱胁迫过程中胞内PA含量的变化。  方法  将Spo20p蛋白中高度专一的PA结合域相对应的核苷酸序列与绿色荧光蛋白基因融合,经遗传转化获得携带该融合基因的转基因拟南芥Arabidopsis thaliana株系,其表达受组成型启动子UBQ10驱动,产生的融合蛋白成为专一结合PA的荧光探针。随后,运用该荧光探针监测盐碱胁迫下胞内PA含量的变化。  结果  构建获得7个不同的纯合、单插入位点转基因拟南芥株系。实时荧光定量PCR (RT-qPCR)分析显示:不同株系中融合基因的表达量存在差异。不同浓度外源PA处理试验显示:随着表达量的升高,PA探针可有效监测到2 μmol·L−1 PA处理根尖10 min后细胞中PA含量的变化;而当PA探针表达量较低时,对PA监测灵敏度显著下降,表明在一定程度上荧光探针对PA监测的灵敏度与其表达量相关联。运用PA荧光探针发现:盐碱胁迫处理根尖5 min即可诱导质膜上或胞内PA的积累,暗示PA在植物早期盐碱胁迫响应中可能产生重要作用。  结论  本研究构建了一种可对细胞内PA含量进行有效监测的荧光探针,该探针可用于监测植物盐碱胁迫早期响应过程中胞内PA水平的变化,从而为早期逆境响应研究提供新工具。图7表1参36
不同梅品种花果特性分析与评价
王爽, 董彬, 王艺光, 赵宏波
2024, 41(1): 113-123.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230213
摘要:
  目的  梅 Prunus mume是花果兼用型植物,在国内广泛应用。评价不同梅品种,为花果兼用梅品种选育以及梅果实加工利用提供依据。  方法  以梅28个品种为研究对象,测定其花部性状、结实量、果实品质指标,运用主成分分析与聚类分析法进行综合评价。  结果  28个梅品种花径为19.14~31.38 mm,花瓣数量为5~23枚,花色以白色品种占比最大。不同梅品种结实量差异较大,其中‘丽江照水’‘玉龙红翡’‘玉龙绯雪’易结实。不同梅品种果实外观品质与内在品质均存在差异。对28个品种进行主成分分析,16个指标简化为4个公因子,方差解释百分比为80.77%;综合得分表明:‘蝶羽重’‘骨里红’‘单粉垂枝’‘红颜朱砂’‘ZAFU-CZ02’‘江梅’‘丽江照水’得分较高;对28个品种进行系统聚类分析,结果表明:当欧氏距离为24时,梅品种可分为6类。综合主成分与聚类分析结果,筛选出‘单粉垂枝’‘丽江照水’‘骨里红’‘红颜朱砂’4个优良的花果兼用梅品种。  结论  不同梅品种花部性状、结实量及果实品质均存在差异。综合花部性状、结实量、果实品质可知:‘单粉垂枝’‘丽江照水’花单瓣,易结实,果实综合品质最佳,适宜作为果品加工的花果兼用梅品种;‘骨里红’‘红颜朱砂’花色艳丽,半重瓣,较易结实,适宜作为实生选种的花果兼用梅品种。图6表6参30
多花指甲兰开花特性与繁育系统研究
郑棚汭, 董春燕, 陈之光, 徐言, 葛红, 杨树华, 赵鑫, 寇亚平, 朱晋宇, 贾瑞冬, 武荣花
2024, 41(1): 124-131.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230308
摘要:
  目的  研究多花指甲兰Aerides rosea的开花特性与繁育系统,为多花指甲兰的种质资源保护提供理论依据。  方法  观察记录温室栽培条件下多花指甲兰的花部特征和开花进程,检测花粉活力与柱头可授性,估算杂交指数(OCI)及进行人工控制授粉试验。  结果  ①多花指甲兰5—7月开花,开放时有香味,单株花期约15 d,单花花期约10 d。花蕾期为开花前1~5 d,初花期为开花后1~4 d,盛花期为开花后5~6 d,末花期为开花后7~8 d,凋谢期为开花后9~10 d。②总状花序,有1~4个花序,花序较长,密生数十朵花,整株花期一致。③在花蕾期,花朵还未开放时花粉已具备活力,部分柱头具备可授性;花粉活力与柱头可授性在盛花期(开花5~6 d)达到峰值。多花指甲兰的OCI为4。④无论是否去雄、套袋,不进行人工授粉的结实率均为0,而人工自花授粉、同株异花授粉和异株异花授粉的结实率分别为 85.71%、88.00%、84.00%,均高于不进行人工授粉的植株。  结论  多花指甲兰自5月初开花至7月底结束,盛花期较短,持续约2 d。多花指甲兰不存在无融合生殖现象,是需要传粉者传粉的自交和异交混合的繁育系统。图6表3参22
PEG 6000模拟干旱胁迫对铁皮石斛幼苗生理和叶绿素荧光特性的影响
冯蕊, 周琪, 吴令上, 朱玉球, 高燕会
2024, 41(1): 132-144.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230301
摘要:
  目的  研究聚乙二醇6000(PEG 6000)模拟干旱对铁皮石斛Dendrobium candidum生理和叶绿素荧光特性的影响,为铁皮石斛的品种选育、产业化栽培和近野生栽培等提供参考。  方法  以铁皮石斛‘晶品1号’D. candidum ‘Jingpin No. 1’幼苗为实验材料,通过不同质量分数PEG 6000 (5%、10%、20%、30%)模拟干旱胁迫处理铁皮石斛幼苗,观察铁皮石斛幼苗茎段和叶片细胞结构,并检测铁皮石斛叶片过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、可溶性糖质量分数、可溶性蛋白质量分数、叶绿素质量分数及叶绿素荧光参数的动态变化。  结果  ①高质量分数PEG 6000 (20%~30%)处理后铁皮石斛茎段和叶片细胞内叶绿素质量分数减少。②PEG 6000模拟干旱胁迫处理对铁皮石斛幼苗可溶性糖和可溶性蛋白、MDA、POD和CAT有显著影响(P<0.05)。可溶性糖质量分数随着PEG 6000质量分数的增加和处理时间的延长均呈上升趋势,到第12天时达最高值;可溶性蛋白则呈下降趋势;MDA质量摩尔浓度、POD活性和CAT活性随着PEG 6000质量分数的增加呈先上升后下降的趋势,在PEG 6000为20%时达到峰值。③PEG 6000模拟干旱处理对铁皮石斛幼苗最大光化学效率(Fv/Fm)、光合效率(α)、电子传递速度(ETR)、光化学猝灭系数(qP)和非化学猝灭系数(qNP)等叶绿素荧光参数有显著的影响(P<0.05)。随着PEG 6000胁迫处理时间的延长和PEG 6000质量分数的增加,α、ETR、Fv/FmqP均呈显著下降趋势(P<0.05);而qNP则呈先上升后下降的趋势。  结论  20% PEG 6000处理12 d可用作铁皮石斛抗干旱品种的筛选,铁皮石斛幼苗可通过增加可溶性糖质量分数,减少可溶性蛋白质量分数,提高POD和CAT活性等防御酶活性抵抗和适应一定程度的干旱胁迫;铁皮石斛幼苗的最大光能转换效率降低,光合系统Ⅱ(PS Ⅱ)受到胁迫损伤,严重影响铁皮石斛幼苗的光合作用。同时,铁皮石斛幼苗通过启动qNP途径来消耗PSⅡ反应中心吸收的过剩光能,维持正常的光合作用。因此,可溶性糖和可溶性蛋白、POD和CAT以及叶绿体荧光参数均可作为铁皮石斛耐干旱的指标。图6参44
不同生物质炭浸提液对萝卜种子萌发与幼苗生长的毒害效应
胡晓飘, 韩佳琳, 夏宏蕾, 王蕾, 方朝储, 王敏艳, 张进, 单胜道
2024, 41(1): 145-153.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230227
摘要:
  目的  探究生物质炭对植物种子萌发及幼苗生长的毒副作用,以期为典型有机废弃物炭化农业应用潜力筛选及安全利用剂量提供理论依据。  方法  以厨余垃圾炭、猪粪沼渣炭、水稻秸秆炭等3种典型生物质炭为材料,设置m(炭)∶V(水)分别为1∶20、1∶50、1∶100等3个浸提处理,以去离子水为对照,研究生物质炭浸提液对萝卜Raphanus sativus种子萌发、幼苗生长发育的毒害效应。  结果  与对照相比,m(炭)∶V(水)为1∶100的生物质炭浸提液对萝卜种子萌发与幼苗生长影响不显著,m(炭)∶V(水)为1∶20、1∶50的浸提液对萝卜种子萌发有显著抑制作用(P<0.05)。m(炭)∶V(水)为1∶20时,萝卜幼苗存活率<12%。m(炭)∶V(水)为1∶50时,幼苗表观指标(鲜质量、根长、苗长)相比于对照组分别降低了29.55%~51.89%、20.77%~76.04%、37.73%~56.01%,呈显著的生长抑制效应(P<0.05),抑制作用从大到小依次为厨余垃圾炭、水稻秸秆炭、猪粪沼渣炭。浸提液的pH、无机盐总量、砷(As)、纳(Na)、钾(K)均与萝卜种子萌发、幼苗生长发育呈显著负相关(P<0.05),是抑制萝卜生长发育的主要因素。m(炭)∶V(水)为1∶50浸提液培养的萝卜幼苗根系活力降低、丙二醛提高,幼苗根系细胞膜完整性被破坏,发生脂质过氧化,表现出明显的毒害效应。  结论  厨余垃圾炭、猪粪沼渣炭和水稻秸秆炭的m(炭)∶V(水)>1∶50时,浸提液对萝卜种子萌发和幼苗期生长存在危害。图3表4参29
金属离子对黑翅土白蚁消化代谢的影响
漆梦雯, 沈毅, 羊桂英, 余婷, 李吴晗, 周琪欢, 谢晓俊, 朱娅宁, 莫建初
2024, 41(1): 154-160.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230219
摘要:
  目的  探究金属离子对黑翅土白蚁Odontotermes formosanus消化代谢过程的影响,挖掘黑翅土白蚁对含有金属离子的厨余垃圾和农林废弃物进行资源化处理的潜在价值。  方法  根据浓度梯度法,将含有不同质量分数Al3+、Ca2+、Fe3+和Mg2+的饵料供给黑翅土白蚁,确定黑翅土白蚁对饵料中金属离子的最大可取食质量分数。采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定黑翅土白蚁虫体内及其新建菌圃内的对应金属元素质量分数,明确饵料中Al3+、Ca2+、Fe3+和Mg2+对虫体内及新建菌圃内对应金属元素质量分数的影响。采用试剂盒法测定黑翅土白蚁虫体内及其新建菌圃内漆酶和纤维素酶的活性,确定饵料中Al3+、Ca2+、Fe3+和Mg2+对上述酶活性的影响。  结果  黑翅土白蚁对饵料中Al3+、Ca2+和Fe3+的最大可取食质量分数均为1.00 g·kg−1,对饵料中Mg2+的最大可取食质量分数为10.00 g·kg−1。黑翅土白蚁取食含有10.00 g·kg−1 Mg2+的饵料后,其虫体内和菌圃内都发生了Mg的富集;取食含有1.00 g·kg−1 Fe3+的饵料后,Fe仅在菌圃内富集。取食含有1.00 g·kg−1 Al3+的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的漆酶活性(P<0.05);取食含有1.00 g·kg−1 Ca2+的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的漆酶活性(P<0.05),但会显著降低纤维素酶活性(P<0.05);取食含有1.00 g·kg−1 Fe3+的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的漆酶活性和菌圃中的纤维素酶活性(P<0.05),但会显著降低菌圃中的漆酶活性和黑翅土白蚁虫体内的纤维素酶活性(P<0.05);取食含有10.00 g·kg−1 Mg2+的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的纤维素酶活性和菌圃中的漆酶活性(P<0.05),但会显著降低菌圃中的纤维素酶活性(P<0.05)。  结论  黑翅土白蚁可取食分别含有1.00 g·kg−1 Al3+、Ca2+和Fe3+的饵料和含有10.00 g·kg−1 Mg2+的饵料,1.00 g·kg−1 Al3+可以提高黑翅土白蚁和菌圃微生物对木质素的联合降解能力。黑翅土白蚁具有资源化处理厨余垃圾和农林废弃物的应用潜力。图3表1参30
单核细胞增生性李斯特氏菌tatD基因缺失对小鼠毒力和肠道菌群的影响
牛俊辉, 李琦, 毛福超, 钱满, 贾艳艳, 丁轲, 张春杰, 程相朝, 廖成水
2024, 41(1): 161-168.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220758
摘要:
  目的  探究单核细胞增生性李斯特氏菌Listeria monocytogenes tatD基因缺失对小鼠Mus musculus毒力和肠道菌群的影响,为tatD在单核细胞增生性李斯特氏菌与宿主互作中的作用及减毒疫苗研究提供参考。  方法  采用Bliss法将亲本菌株(LM10403s)、缺失菌株(LM10403sΔtatD)和互补菌株(LM10403sCΔtatD)口服感染小鼠,确定菌株对小鼠的半数致死量(LD50)。LM10403sΔtatD以1.00×105 CFU口服免疫小鼠观察其免疫保护效果。将40只6周龄雌鼠随机平均分为对照即磷酸缓冲盐溶液组(PBS)、LM10403s组、LM10403sΔtatD组和LM10403sCΔtatD组,PBS组小鼠灌胃200 μL无菌PBS,实验组分别灌胃200 μL含1.00×106 CFU的菌液。灌胃24 h后剖杀各组小鼠,收集肠道内容物,采用Illumina Hiseq测序技术测定各处理小鼠盲肠样品微生物16S rRNA V3~V4区序列,并比较分析其微生物群落结构、多样性和信号通路富集。  结果  LM10403sΔtatD的LD50为8.11×107 CFU,毒力低于LM10403s。同时LM10403sΔtatD口服免疫小鼠后对单核细胞增生性李斯特氏菌亲本菌株的攻毒能提供80%保护率。Chao1和Observed species指数显示:PBS与LM10403sΔtatD处理组差异不显著,但LM10403s组和LM10403sCΔtatD处理组相比于PBS处理组显著下降(P<0.05)。在门水平上,LM10403sΔtatD处理组的厚壁菌门Firmicutes相对丰度高于LM10403s和LM10403sCΔtatD处理组,而在属水平上,乳杆菌属Lactobacillus相对丰度高于LM10403s和LM10403sCΔtatD处理组。功能预测分析显示:LM10403s处理组在细胞过程、环境信息处理和新陈代谢等信号通路的富集程度高于LM10403sΔtatD处理组。  结论  tatD基因缺失后单核细胞增生性李斯特氏菌的毒力降低,并具有一定的免疫保护效果。tatD基因缺失菌株感染小鼠对肠道菌群失调影响减小,且有益菌增多。图6表1参21
聚乙二醇/纤维素纳米晶体复合液晶薄膜微观结构及湿度响应行为
徐蕴哲, 陈一钒, 林心怡, 方鑫烨, 吴强
2024, 41(1): 169-175.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230236
摘要:
  目的  探索聚乙二醇(PEG)对纤维素纳米晶体(CNC)液晶薄膜湿度响应的影响,阐明其响应机制,旨在为开发低成本、可重复使用和高灵敏度的PEG/CNC复合薄膜湿度传感器提供理论基础。  方法  将CNC与PEG共组装,制备了一种具有湿度响应性能的虹彩色手性向列相光子液晶薄膜,系统考察了PEG质量分数对液晶薄膜的微观结构、显色、力学性能及湿度响应的影响,在此基础上,研究了PEG/CNC复合液晶薄膜在不同湿度条件下的响应循环性能。  结果  对于纯CNC体系,CNC质量分数由3%增加到7%,CNC液晶薄膜的螺距减小,最大反射光波长由596.5 nm蓝移至511.0 nm;对于添加PEG的CNC体系,随着PEG质量分数的增加,PEG/CNC复合液晶薄膜的螺距由394.0 nm减小到244.0 nm,最大反射光波长由613.5 nm蓝移至350.5 nm,韧性先提升后下降,PEG质量分数为5%时为最佳,断裂能为31.9 J·m−2,较纯CNC薄膜提升了138%;液晶薄膜经过5次吸湿-解湿,表现出良好的湿度响应重复性,平衡波长的变化率小于0.6%。  结论  制备了一种对湿度具有敏感响应的虹彩色光子PEG/CNC复合液晶薄膜,PEG可以调控复合薄膜螺距,起到调节结构色的作用。图6参25
基于图像分割和深度学习的人造板表面缺陷检测
杨凡, 杨博凯, 李荣荣
2024, 41(1): 176-182.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230280
摘要:
  目的  针对板式家具零件表面缺陷人工检测过程存在的检测效率低、准确率低、检测结果无法数字化存储等问题,提出了一种基于图像分割和深度学习算法的饰面人造板表面缺陷的检测方法。  方法  利用工业相机采集人造板图像,构建缺陷数据集,采用全局阈值和局部动态阈值算法分割表面缺陷与图像截取,通过将ReLU6非线性激活函数替代ReLU函数,并引入倒残差结构的方法,优化MobileNetv 2深度学习网络,进行缺陷识别与分类。  结果  该方法对饰面人造板表面崩边和划痕缺陷的检测精确率分别达到了93.1%和97.5%,召回率分别为95.3%和97.6%,单张板件平均检测用时为163 ms。  结论  本研究提出的方法具有较高精度与稳定性,可解决传统人工检测方法的准确率低、效率低等问题,为家具板材表面缺陷的自动化检测提供新思路。图6表3参21
中国国家森林城市时空演变历程、特征及动因分析
林洲羽, 韩仁杰, 李健
2024, 41(1): 183-191.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230248
[摘要](137) [HTML](28) [PDF](103)
摘要:
  目的  分析219个国家森林城市时空演变的历程、特征和动因,并针对当前国家森林城市空间分布失衡提出建议,促进协同发展。  方法  从中国社会经济发展的宏观视域出发,借助历史研究法及文献分析法划分国家森林城市的发展阶段及建设观念;采用核密度估计、标准差椭圆及基尼系数分析国家森林城市的空间演变特征;采用叠置分析、矩阵分析及SPSS探索国家森林城市时空演变的影响因素。  结果  ①宏观发展阶段。此阶段可归纳为基础探索—系统规范—快速发展等 3个阶段,建设观念呈现“碎片化—一体化”“过度化—自然风”“绿起来—活起来”三大转变。②空间数量演变。建设覆盖面涵盖5个等级,数量分布与“胡焕庸线”高度吻合,即东多西少、南多北少,集聚热点由少至多。③空间态势演变。具有集聚性、方向性、联动性特征,呈现“点上突破—线上衔接—面上拓展”的联动发展模式。  结论  政策调控和观念升级为国家森林城市建设提供支持和引导;自然约束力和社会驱动力是创建高质量、低成本的国家森林城市的必要条件,决定了国家森林城市的数量分布和空间演变趋势;城市转变力紧扣群众需求为国家森林城市的提质升级提供了切入点。在动因分析基础上,提出促进国家森林城市均衡发展的对策建议。图4表4参22
多目标规划方法在森林公园功能区划中的应用
李奇伟, 张秀卿, 格日乐图, 郭欣欣, 杨崟, 吴敏军, 史久西
2024, 41(1): 192-201.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230274
摘要:
  目的  基于景观资源评价和多目标规划开展森林公园功能区划优化研究,为森林公园景观功能区划提供技术支撑。  方法  以浙江省杭州市富阳区大安顶森林公园为研究区,开展各景观单元生态恢复力、视觉敏感度和景观美景度评价,结果通过线性变换转换为重点保护、维持现状、局部调节和建设改造等4项管理对策适宜度,最终运用多目标规划法(VMP)寻找各景观单元最优管理对策。  结果  ①建立了以生态恢复力、视觉敏感度和景观美景度为核心的森林公园生态景观质量评价指标体系,应用结果显示,大安顶森林公园生态恢复力、视觉敏感度总体水平较高区域差异较大,景观美景度较高但区域差异较小;②提出了属性指标-管理对策适宜度的线性变换模型,实现多指标评价结果向公园功能区划的适宜度转换;③应用多目标规划方法,就研究区20个景观单元的管理寻找到最优方案,寻优结果与景观实际情况高度耦合;④5个多目标规划方法中,理想点法、目标规划法、模糊规划法可划为一组,功效函数法和最大最小法为另一组,2组内部规划结果基本一致,组间稍有差异,其中以模糊规划方法平衡性最好。  结论  森林公园生态景观质量评价研究所获的结果数据通过属性指标-管理对策适宜度模型转换后,应用多目标规划在全局和景观单元水平寻找到管理对策最优解,结果与实际情况高度耦合;5个常见多目标规划方法中,理想点法、目标规划法、模糊规划法表现良好,模糊规划法最优,推荐应用。图4表3参28
苏南水网地区蓝绿空间格局多情景模拟预测
丁金华, 孙琦
2024, 41(1): 202-210.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220741
摘要:
  目的  模拟预测苏南水网地区蓝绿空间格局多情景发展趋势,探究促进地区可持续发展的情景方案。  方法  以江苏省苏州市吴江南片区为例,设置自然发展、生态保护优先和城镇发展优先等3种情景,借助CA-Markov模型,对2030年蓝绿空间格局变化趋势进行多情景模拟分析,并运用形态学空间格局分析(MSPA)和景观连通性评价解读蓝绿空间景观生态结构与生态格局特征。  结果  不同发展情景下蓝绿空间规模与格局变化差异显著。自然发展和城镇发展优先情景下,蓝绿空间面积呈现加速减少趋势,分别减少了3 626.37、7 145.74 hm2。蓝绿空间核心区、孔隙等形态类型负向变化剧烈,蓝绿空间破碎度增加,连通性降低。生态保护优先情景与自然发展和城镇发展优先情景相比,蓝绿空间面积分别增加了2 904.30、6 423.67 hm2,蓝绿空间核心区等形态类型增幅明显,孔隙率显著降低,蓝绿空间破碎度降低,连通性增强。  结论  自然发展和城镇发展优先情景对水网地区蓝绿空间呈现负向影响趋势,生态保护优先情景在维持蓝绿空间面积与格局稳定,改善蓝绿空间连通性方面效果显著。图4表4参23
文献综述
高氮负荷森林生态系统对大气氮沉降降低的响应研究进展
沈芳芳, 王彬宇, 姚必达, 莫明敏, 廖迎春, 房焕英, 邹显花, 刘文飞, 袁颖红, 樊后保
2024, 41(1): 211-222.doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230380
摘要:
大气氮沉降对全球生物多样性和生态系统功能构成严重威胁。过去50多年,由于减排措施的实施,欧美国家率先出现大面积区域的氮沉降降低,中国从2010年开始趋于稳定,氮沉降的未来变化趋势可能因全球各地而异。本研究采用文献检索方法和综合分析方法,综述了国内外氮沉降恢复的方法,分析了森林生态系统土壤(酸化和溶液化学)、结构(植被-微生物多样性)与功能(生产力和碳吸存)对氮沉降降低的响应。随着氮沉降的降低,植被物种组成、土壤微生物群落和土壤过程可能恢复缓慢,而一些土壤参数(如pH、硝酸盐和铵浓度等)对氮输入减少的响应相对较快。当氮沉降降低时,可在某种程度上减轻土壤酸化,促进树木生长,但也可能因环境氮沉降速率依然很高并保持土壤酸化,林木的活力仍在恶化。植被多样性的恢复可能存在恢复障碍并在短期内难以维持富营养化的恢复,但促进了贫营养型物种的增加。森林生态系统恢复响应对减排政策存在延迟,且氮沉降增加存在遗留效应,致恢复相当缓慢,但恢复只是时间问题。因此,高氮负荷生态系统的恢复是一个长期缓慢的过程,进一步加强减排尤为重要。参94