林分密度对杉木人工林下物种多样性和土壤养分的影响

为研究不同林分密度对杉木人工林下物种多样性和土壤养分的影响,以38 a生5种密度杉木人工林为研究对象,调查林下植被,测定土壤理化性质及酶活性,对物种多样性指数和土壤指标进行单因素方差、相关性及主成分分析。结果显示:杉木人工林下物种种类多达121种,灌木层以杜茎山(Maesa japonica)为主,草本层以双盖蕨(Diplazium)、黑足鳞毛蕨(Dryopteris fuscipes)等蕨类为主。灌木层和草本层物种多样性各指数大多在初植密度为5 000 hm~(–2)时最高。不同土层间各种土壤养分变化趋势基本一致,不同密度间土壤养分变化趋势不同,更多的土壤养分在高密度或低密度林)分下达到最大。除了p H、有机碳以及纤维素酶外,其他土壤养分受林分密度变化响应均显著(P0.05)。0～20 cm土层的土壤养分与草本层物种多样性关系更为密切,而20～40 cm土层的土壤养分与灌木层物种多样性关系更为密切。p H、全氮、碱解氮、有效磷与灌草层多样性指数的相关性最为密切。主成分分析综合得分显示,初植密度为6 667 hm~(–2)时最高(1.17),第二为3 333 hm~(–2)(0.93),其次为5 000 hm~(–2)(0.28)、1 667 hm~(–2)(0.12)和10 000 hm~(–2)(–2.49),得分前两名显著大于其他得分。以上结果表明,初植密度在5 000 hm~(–2)更有利于林下物种多样性的稳定,但不利于土壤养分的累积;密度过低或过高皆不利于土壤理化性质和植物多样性的发展,特别是密度过高时,对林地伤害巨大;基于土壤理化性质和植物多样性的主成分分析结果出现"驼峰模式",杉木人工林初植密度6 667 hm~(–2)和3 333 hm~(–2)更适合土壤理化性质和植物多样性的发展。     

不同番茄品种对番茄黄化曲叶病毒的抗病性分析

【目的】番茄黄化曲叶病毒病 (Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV) 是一种影响全世界番茄生产的病害,培育抗病品种是最有效、经济和持久的防控手段。目前生产上应用的抗病品种繁多,但存在对TYLVC不同抗性基因的抗性水平研究甚少、了解不够全面的问题。为了解带有不同抗性基因的番茄品种对番茄黄化曲叶病毒病的抗性,对北京市农林科学院蔬菜中心培育的番茄品种抗病性进行检测,并利用半定量RT-PCR方法分析抗病基因和抗病蛋白的表达水平。【方法】选取携带有Ty3a/Ty3a的番茄材料秋光285（Ty3a 纯合）、棚137×246（Ty3a 杂合）,携带Ty1+Ty3a纯合的秋光120、携带Ty1+Ty3a杂合的秋光81和感病对照M82为试验材料,观察番茄植株自然条件下发病情况。通过调查发病率和病情指数,考查这些番茄品种的抗病性,并利用RT-PCR方法分析抗病基因Ty1和Ty3a以及病程相关蛋白葡聚糖酶和几丁质酶基因的表达水平。【结果】携带抗性基因的杂合体、纯合体抗病性差异不明显,含有两个抗性基因和含有单一抗病基因品种的抗病性稍有差异,但差异不显著。半定量RT-PCR结果显示不同番茄品种在感染TYLCV后,体内抗性基因表达量随着发病时间的增加,Ty-3a和Ty-1的表达量逐渐增强。Ty-3a在4个番茄品种中表达水平由弱到强依次为秋光285（Ty-3a纯合）、棚137×246（Ty-3a杂合）、秋光120（Ty-1+Ty-3a纯合）和秋光81（Ty-1+Ty-3a杂合）,Ty-1在秋光81中的表达显著高于在秋光120中的表达。同时,植株体内葡聚糖酶和几丁质酶基因表达量均比对照显著增加,并随着发病时间的增加逐渐增强。在发病20 d和30 d后,携带Ty-1+Ty-3a杂合的秋光81的葡聚糖酶基因表达显著强于其他几个品种。【结论】几个番茄材料对TYLCV的抗性由弱到强依次为秋光285（Ty3a 纯合）、棚137×246（Ty3a杂合）、秋光120（Ty1+Ty3a纯合）和秋光81（Ty1+Ty3a杂合）。不同番茄抗病品种感染TYLCV后,体内抗性基因表达量随发病时间增加而增强,葡聚糖酶和几丁质酶基因表达量均比感病对照显著增加,表明番茄抗病品种在感染TYLCV后的抗病性除了与抗性基因的表达有关外,同时也与抗病相关蛋白表达增强有关。     

小链霉菌Yn168抗病毒活性组分的分离及其稳定性研究

为进一步了解小链霉菌Yn168代谢产物中抗病毒活性物质的化学本质,为其作用机理的研究和产品开发提供依据,对该小链霉菌产生的抗病毒物质的活性组分进行了分离纯化及稳定性研究。经过乙酸乙酯萃取、三氯乙酸沉淀、Sephadex G-75柱层析、聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),证明小链霉菌Yn168发酵液中的活性成分为2个组分的蛋白质Ⅰ168和Ⅱ168,分子量分别为34,22 k Da。稳定性研究表明,抗病毒蛋白在温度超过60℃、p H值小于6或大于8以及紫外线照射时间超过8 h的条件下,抗病毒活性均明显下降。所以,该小链霉菌的抗病毒活性成分为2个组分的小分子蛋白质,适于在较低温度、酸碱度接近中性及避光条件下保存和使用。     

杉木人工林土壤溶磷细菌筛选及培养条件优化

[目的 ]从红壤区杉木人工林土壤中,筛选出具有高效溶磷能力的菌株及优化其培养条件。[方法 ]通过Pikovskava(PVK)无机磷培养基分离、筛选溶磷细菌,通过生理生化试验16SrDNA基因序列分析对溶磷能力强的菌株进行鉴定;采用单因素试验,比较菌株在不同培养时间、培养初始pH、培养温度、接种量、碳源、氮源、磷源条件下的溶磷能力;采用正交试验进行菌株培养条件优化。[结果 ]筛选出13株具有溶磷能力的细菌,其中P5的溶磷能力最强,在PVK培养基中溶解磷含量为196.61 mg·L~(-1)。根据其生理生化特性和16SrDNA基因序列分析,该细菌鉴定为Burkholderia ubonensis。单因素试验表明菌株较耐高温,耐低pH,正交试验结果显示P5溶磷效果最佳培养基组合和培养条件为2.0%(w/v)蔗糖,0.2%(w/v)氯化铵,初始p H为5.5,培养温度为30℃。在最佳条件下培养基有效磷含量为268.69 mg·L~(-1),约为PVK培养基的1.4倍。[结论 ]菌株P5耐高温、低pH,溶磷能力较强,在微生物肥料的开发利用及在环境胁迫土壤中具有应用潜力。     

历山典型植被土壤碳代谢指纹特征与差异

【目的】研究不同海拔典型森林土壤中土壤微生物碳代谢特征与差异。【方法】在山西省历山选取了7种典型植物群落,即亚高山草甸(C1),华山松纯林(C2),红桦、榆树、五角枫、辽东栎阔叶混交林(C3),榆树、核桃楸、青皮椴、辽东栎阔叶混交林(C4),白桦、青皮椴、核桃楸、华北落叶松、油松针阔混交林(C5),白皮松、油松针叶混交林(C6)、油松纯林(C7)作为实验样地。采用BIOLOG技术,研究其碳代谢指纹的特征与差异。【结果】结果表明:反映微生物活性的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)的大小顺序为C5> C1> C4> C3> C6> C7> C2,且相互之间差异显著(P <0.05),即白桦、青皮椴、核桃楸、华北落叶松、油松针阔混交林土壤中微生物群落利用碳源的能力最强,华山松纯林最低;土壤微生物代谢多样性指数同样反映这一规律。【结论】1)各植被类型下土壤微生物群落对各碳源的利用的主成分分析研究结果表明,不同植被类型下土壤微生物代谢碳源程度各异。2)综合31种碳源的利用,碳水化合利用率最高,其次依次为氨基酸、羧酸类、多聚类、酚酸类,胺类碳源的利用率最小。3)土壤微生物代谢多样性与海拔梯度并无规律性关系,而与地上植物的种类和数量密切相关。     

生化黄腐酸对砂糖橘黄化病的治疗作用

生化黄腐酸是利用生物技术方法从植物源(或生物质)中制取的类似矿源黄腐酸的物质。以生化黄腐酸作为农用肥料增效剂,研究其对砂糖橘黄化病的治疗作用,以及对叶绿素含量的影响。研究结果显示,经生化黄腐酸施肥处理后,对砂糖橘黄化病有极佳的治疗作用,并且显著提高了新稍叶片叶绿素含量。     

细菌肥料对湿地松幼龄林生长及土壤性质的影响

[目的]通过研究细菌肥料对湿地松幼龄林生长及对土壤养分、微生物群落功能多样性和酶活性的影响,为细菌肥料对湿地松土壤改良的应用提供参考,以期在促进湿地松生长及改良土壤的同时保持良好的生态环境。[方法]2016年7月在江西省分宜县山下林场采用随机区组设计,设置3个区组,3个处理,分别为细菌肥料处理、基质对照处理及不添加任何肥料的空白对照处理。2017年11月测量湿地松的株高和地径,采用5点取样法采集土壤样品,测定土壤密度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量、有机质、有效磷、速效钾、水解性氮以及过氧化氢酶、磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性,用Biolog-ECO板分析微生物群落功能多样性。[结果]细菌肥料显著促进了湿地松幼苗株高和地径的增长,空白对照、基质对照处理和细菌肥料处理地径的相对增长量分别为98.27%、105.53%和123.09%,株高的相对增长量分别为55.69%、66.56%和85.18%,细菌肥料处理和基质对照处理均降低了土壤密度,增加了土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度以及最大持水量,改善了土壤物理性质,但细菌肥料处理的作用更显著。细菌肥料和基质对照均提高了湿地松土壤的有机质、有效磷、水解性氮以及速效钾含量,但细菌肥料处理与空白对照处理之间在4种养分含量上均存在显著性差异,而基质对照与空白对照之间只在有机质含量上存在显著性差异。细菌肥料处理显著提高了土壤磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶以及脲酶活性,细菌肥料还使土壤微生物群落代谢活性、对6类碳源(碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类、酚酸类和胺类)的利用能力以及土壤微生物群落的Shannon多样性指数(H)、Simpson优势度指数(D)、Pielou均匀度指数(J)和丰富度指数(S)显著提高,基质对照也促进了上述指标的升高,但效果并不显著。[结论]细菌肥料处理和基质对照处理均可以促进湿地松幼苗的生长,提高湿地松土壤有机质、有效磷、速效钾以及水解性氮的含量,同时使土壤过氧化氢酶、磷酸酶、蔗糖酶以及脲酶活性升高,提高土壤微生物多样性、均匀度、丰富度以及优势度指数,提高了微生物对单一碳源的利用能力以及代谢活性,但细菌肥料的作用效果更为显著,基质对照的作用效果并不显著。     

林业废弃物基质配方特性及其对柚木生长的影响

为促进林业废弃物资源化利用,减少草炭的开采,以林业废弃物为育苗基质主要原料,对柚木Tectona grandis进行育苗试验,探讨林业废弃物替代草炭作为柚木育苗基质的可行性。试验以木纤维、锯末、椰糠和沤制树皮为主要基质原料,分别与辅料草炭、黄心土、珍珠岩、蛭石（VC）和火烧土（BS）以不同的体积比混合配制成16种不同配方基质,并以柚木常用基质黄心土为主要基质原料的配方T₁[V（黄心土）:V（锯末）:V（火烧土）=6:3:1]作为对照,分别研究了不同基质的特性及其对柚木幼苗生长和生理状况的影响,采用隶属函数值法对各基质的育苗效果进行综合评价,筛选出适宜柚木幼苗生长的最佳基质配方。结果表明:16种林业废弃物基质的各项指标间均有差异,其中部分指标间差异显著（P＜0.05）。16种林业废弃物配方基质的容重、总孔隙度和毛管孔隙度分别为0.1~0.8 g·cm-3,35.87%~63.35%和24.78%~53.05%,pH值为5.29~7.43。其中以林业废弃物为主料配方基质的碱解氮、有效磷、速效钾质量分数和电导率通气孔隙度均高于或显著（P＜0.05）高于对照（T₁）,容重显著（P＜0.05）低于T₁。在不同基质中,柚木幼苗的各指标均存在一定差异,其中T₁₀[V（木纤维）:V（草炭）:V（珍珠岩）:V（蛭石）=5:3:1:1],T₁₁[V（椰糠）:V（木纤维）:V（草炭）=3:4:3],T₁₂[V（椰糠）:V（木纤维）:V（草炭）=3:3:4]配方基质中柚木幼苗的苗高增长量、地径增长量、主根长、单株侧根数、单株叶面积、单株茎叶干质量、单株根干质量、苗木品质指数、总叶绿素质量分数均较高,显著（P＜0.05）高于对照组的对应指标,表现出明显的生长优势。综合评价结果显示:柚木在T₁₀,T₁₁,T₁₂配方基质中的生长品质综合评价指数分别为0.42,0.42,0.56,均显著（P＜0.05）高于对照组的0.22。为减少草炭使用量,建议将T₁₁和T₁₀作为柚木最佳育苗基质配方。     

杉木人工林土壤微生物对林分密度的响应

  目的  为研究不同密度杉木Cunninghamia lanceolata人工林土壤微生物对碳源的利用情况及土壤理化性质与微生物多样性的相关关系。  方法  运用Biolog微平板技术，对江西大岗山5种不同密度38年生杉木人工林（密度分别为1 667、3 333、5 000、6 667和10 000株·hm-2，造林前3 a抚育，后基本无人工干扰）土壤微生物的功能多样性进行研究，探讨了土壤微生物碳代谢对林分密度的响应及土壤理化性质与微生物碳代谢的关系。  结果  在杉木存活密度为2 600~4 600株·hm-2时，反映土壤微生物代谢功能多样性的平均颜色变化率较高。该密度范围下土壤微生物多样性高，适合有机质的分解和养分的转化与积累；不同密度杉木人工林土壤微生物对6种碳源的利用量不同，密度在2 600~4 600株·hm-2时，土壤微生物利用的主要碳源为糖类，其次为羧酸类和氨基酸类，但密度小于或超出这一范围时，土壤微生物对羧酸类的利用大于对糖类的利用；主成分分析结果显示:α-D-乳糖对土壤微生物的利用贡献最大，是杉木人工林中利用最多的物质；相关性分析结果显示:全氮和碱解氮与微生物多样性显著相关（P < 0.05），是微生物利用碳源的决定性因素。  结论  综合考虑微生物碳代谢与土壤理化性质，符合杉木人工林可持续发展要求的理想林分密度为2 600株·hm-2。