抗绕实蝇沙棘无性系的筛选及相关化学物质和酶活性分析

【目的】筛选抗绕实蝇的沙棘无性系植株,分析不同抗、感植株间相关生化物质种类和含量的差异,为进一步研究抗性机制提供理论基础。【方法】首先通过林间调查和室内生测试验,筛选抗性植株,然后以抗、感沙棘无性系为材料,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MC)和高效液相色谱(HPLC)等,在成虫羽化前和产卵盛期检测抗、感无性系植株相关化学物质含量和酶活性。【结果】1)通过林间调查果实受害率及开展沙棘绕实蝇产卵选择性试验,筛选出抗沙棘绕实蝇的沙棘无性系。2)在产卵盛期,抗虫无性系果实和叶片中总酚含量、可溶性蛋白质和脯氨酸含量均显著高于敏感无性系,在果实中分别高出101.34%、50.21%和20.12%,叶片中分别高出121.22%、30.43%和40.68%。3)抗、感无性系果实的挥发性物质种类及含量在2种无性系植株间具有显著差异,其中,抗虫无性系的酯类物质种类及含量显著低于敏感无性系,而醇类物质含量明显高于敏感无性系。4)抗虫无性系果实和叶片中非挥发性物质山奈酚含量明显高于敏感无性系,分别高出29.40%和40.80%;果实中异鼠李素含量较敏感无性系高出43.20%,而在叶片中的含量较敏感无性系低41.34%。5)产卵盛期,抗虫无性系果实中过氧化物酶(POD)、几丁质酶(Chi)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性较敏感无性系分别高出98.21%、25.03%和20.10%,在叶片中POD和PAL则分别高出33.40%和36.30%。【结论】抗、感无性系果实、叶片中化学物质及酶活性均存在较大差异,由此推测,沙棘体内抗虫相关化学物质和酶活性与其抗沙棘绕实蝇的能力密切相关。结果初步揭示沙棘抗虫无性系的生理生化特征,为进一步研究沙棘抗虫性机制及开展抗虫性育种提供依据。     

库姆塔格沙漠东南部胡杨液流变化及其对环境因子的响应

于2018年4月?10月(春季4月、夏季7月、秋季9月)利用PS-TDP8树木茎流监测系统对库姆塔格沙漠东南部胡杨(Populus euphratica)的液流速率变化进行监测,采用相关分析及逐步回归法分析气象因子(太阳总辐射、空气温度、风速、空气相对湿度)对胡杨液流的影响。结果表明:胡杨茎干液流日变化趋势呈几字“宽峰型”;夏季液流的启动时间最早,液流启动在06:00,秋季液流启动时间最晚,不同季节夜间存在较高液流(10.994~26.035 cm·h^?1);树干液流速率与太阳总辐射、空气温度、风速、饱和水气压差呈正相关关系,与空气湿度呈负相关关系;影响春季、秋季胡杨液流速率的主要气象因子是太阳总辐射和空气温度,夏季为太阳总辐射和空气相对湿度;不同季节胡杨液流速率与空气温度、空气相对湿度、风速、饱和水气压差的日变化响应呈顺时针环状,与太阳辐射响应呈逆时针环状;不同季节胡杨液流速率对气象因子的响应规律存在差异。这表明胡杨为了保持水分平衡应对水分亏缺的策略不同,在一定条件下(极端干旱)通过气孔调节降低水分损失。研究结果对于明确干旱沙漠环境中胡杨水分传输对环境因子的响应规律及更深入地认识胡杨适应干旱环境的水分利用策略具有重要意义。     

磴口县引种胡杨的生长规律及其评价

胡杨是优良的绿化树种和荒漠地区主要造林树种,多年来许多地方引种栽培,但成林不多。为探究内蒙古磴口县引种胡杨的生长状况,采用树干解析和模型模拟方法研究了引种胡杨的树高、胸径和材积等生长规律,以此对磴口县乃至巴彦淖尔盟胡杨引种工作进行客观评价。结果表明,磴口县的胡杨长势良好,树高、胸径和材积等呈现慢-快-慢的"S"型曲线。树高速生期早于胸径与材积,树干形数随年龄增加逐渐减小。比较发现,引种胡杨第16年后树高开始超过额济纳天然胡杨的平均树高,但胸径小于额济纳同龄天然胡杨。引种胡杨的材积速生期多出现在第10年以后,较天然胡杨出现时间至少晚5a,其成熟期也晚于额济纳天然胡杨。研究认为磴口县乃至巴彦淖尔盟的气候环境适合胡杨生长,其生长状态优于额济纳天然林。     

人工模拟增雨对油蒿种子形态性状和比叶面积的影响

【目的】研究油蒿的种子大小和比叶面积对不同增雨处理的响应,探明两者之间的关系,以期揭示油蒿植物功能性状对降水量变化的响应机制和演变趋势。【方法】根据内蒙古磴口县多年平均降水量,在植物生长季5—9月设计4个增雨梯度(25%,50%,75%和100%),对天然油蒿灌丛进行增雨试验,利用Winseedle种子和针叶图象分析软件系统,对比了油蒿种子表型形态特征和比叶面积对降水增多的响应,同时通过相关分析研究了油蒿种子大小与比叶面积的关系。【结果】不同增雨量对油蒿种子长度、宽度、体积、表面积及千粒重均有显著影响,在100%增雨处理下种子各性状指标达到最小值,其中种子宽度、体积、表面积与增雨量呈极显著负相关(P<0.01)。种子长度和千粒重与增雨量呈显著负相关(P<0.05),种子长宽比与增雨量的相关性不显著(P>0.05)。不同增雨量对油蒿比叶面积的影响差异性显著(P<0.05),且随着雨量的增加,比叶面积不断增大。种子大小与比叶面积呈负相关关系,但均未达到显著水平(P>0.05)。【结论】降水增加后油蒿种子会先增加后减小来适应环境变化,通过油蒿种子、比叶面积两大植物功能性状组合对增雨量处理响应的研究体现了荒漠植物应对未来气候变化的生存策略和适应机制。     

沙棘绕实蝇成虫饲养研究

沙棘Hippophae rhamnoides是干旱半干旱地区重要的水土保持和经济树种,沙棘绕实蝇Rhagoletis batava obseuriosa是沙棘果实的主要害虫。为了解成虫生活习性和为试验提供试虫,对沙棘绕实蝇成虫的饲养方法进行了研究。以蔗糖和酵母为主配制不同配比的饲料进行饲喂,观察成虫寿命和怀卵量的差异。结果显示,以蔗糖∶酵母浸粉=3∶1的配比饲养成虫,成虫的寿命最长,雌虫平均寿命为(13.19±0.72)d,雄虫平均寿命为(14.87±0.83)d;怀卵量也最大,8日龄雌虫的平均怀卵量为(57.12±6.51)粒。对该配比饲料饲养的成虫开展了生命期望表和不同日龄怀卵量的研究,表明沙棘绕实蝇成虫可以在推荐配比的人工饲料饲喂条件下获得较长的寿命和较高的生殖力。     

绍兴淡水湿地森林土壤水氘同位素对降水的响应

【目的】以浙江省绍兴市汤浦水库库区3种淡水湿地森林(阔叶林、针阔混交林、针叶林)为研究对象,分析不同量级降水后其土壤水氘同位素的时空变化规律,定量阐明降水对各层土壤水的贡献率,为揭示降水在该淡水湿地森林生态系统水循环中的分配规律提供科学依据。【方法】利用稳定同位素技术研究3类淡水湿地森林土壤水氘同位素值在3次不同量级降水后的动态变化,分析比较土壤水与其潜在水源(大气降水、浅层地下水等)的氘同位素值(δD),判断林中土壤水来源;运用二元线性混合模型计算不同量级降水对这3种湿地森林中枯枝落叶层及各层土壤水的贡献率。【结果】绍兴汤浦水库库区淡水湿地森林中的土壤水δD在3次不同量级降水后均介于大气降水δD和浅层地下水δD之间,表明该库区土壤水主要来源于降水和浅层地下水;小雨(7.5 mm)后,3个林地0～60 cm土层土壤水δD值较雨前对照略有升高,而60～100 cm深层土壤水δD值变化很小,表明7.5 mm降水可入渗补给到0～60 cm土层;中雨(14.5 mm)后第1天,阔叶林、针阔混交林和针叶林0～100 cm土层土壤水δD均值分别降低了9.5‰±4.0‰,9.3‰±4.1‰和7.0‰±2.6‰,中雨后9天内,3个林地各层土壤水δD值随采样天数的增加逐渐升高并接近雨前对照,表明降水δD对土壤δD的影响逐渐减小;大雨(35.0 mm)后第1天,3个林地枯枝落叶水和表层(0～20 cm)土壤水δD值接近降水δD值;不同量级降水对3个林地枯枝落叶水的贡献率最大,0～20 cm表层土壤水次之,随着采样天数增加,降水对各层土壤水的贡献率皆呈现减小的趋势;降水事件(不同量级降水)是影响雨后土壤水δD以及该次降水对土壤水贡献率的主要因子。【结论】浙江绍兴汤浦水库库区不同类型淡水湿地森林中枯枝落叶层水δD对降水δD的响应最显著,0～20 cm表层土壤水δD的响应次之;单次降水量越大,降水对各层土壤水的影响越明显,贡献率也越大,大雨(降水量20 mm)影响各层土壤水的时间超过9天;该地区淡水湿地森林对小雨(降水量≤10 mm)和中雨(10 mm降水量≤20 mm)在土壤剖面的入渗具有一定的调控作用,且降水在针阔混交林土壤中存留时间最长,针叶林最短,可见,浙江绍兴汤浦水库混交林(阔叶林和针阔混交林)对小雨及中雨的调控作用略优于纯林(针叶林)。建议今后在长三角地区进行人工淡水湿地森林植被恢复和构建时应考虑多树种混交种植。     

荒漠植物白刺对模拟增雨的光合响应机制

【目的】研究不同增雨条件下白刺叶片的光合作用和叶绿素荧光特性,从光合生理角度探讨白刺对增雨的响应机制。【方法】以乌兰布和沙漠东缘地区典型荒漠植物白刺为研究对象,设置不同的增雨梯度(增加年均降水量的0,25%,50%,75%和100%),对自然生长的白刺沙包进行人工模拟增雨,利用 Li－6400xt便携式光合测定系统分析仪(USA,LI-COR)测定不同增雨条件下白刺叶片净光合速率(Pn)日动态变化、光响应曲线、CO2响应曲线以及叶绿素荧光参数,并根据 Pn 日变化曲线和响应曲线计算叶片日光合总量(∑Pn )以及各光合生理参数。【结果】1)75%和100%增雨对日均 Pn 和∑Pn 影响显著,日均 Pn 比 CK分别高32.74%和37.64%,∑Pn 比 CK 分别高32.01%和38.43%,说明增雨使白刺光合能力增强,日光合产物的积累增加。2)增雨使白刺表观量子效率( AQY)和光饱和点( LSP)升高,25%,50%,75%和100%增雨的 AQY 比 CK 分别高17.24%,31.03%,37.93%和24.14%,LSP比 CK分别高14.6%,6.0%,3.0%,26.1%,说明白刺叶片利用弱光的能力增强,对强光的利用范围增加,光能转化效率提高,有利于光合作用的高效进行。3)随着增雨量的增加,羧化效率(CE)呈现出逐渐增加的趋势,其中,100%增雨的 CE比 CK高5.73%;增雨使 CO2饱和点( CSP)升高,50%,75%和100%增雨的 CSP 显著高于 CK,分别比 CK高23.67%,28.35%和29.13%,说明白刺叶片 RuBP羧化酶和光合碳循环酶的活性增强,对高CO2浓度的利用范围增加。4)增雨使白刺叶片的原初光化学量子效率( Fv/Fm )、实际光化学量子效率(ФPSⅡ)、电子传递速率( ETR)和光化学猝灭系数( qP )提高,说明增雨有利于白刺叶片PSⅡ反应中心活性增强、开放比例提高,有利于叶片把所捕获的光能转化为生物化学能,并将更多的光能用于推动光合电子传递。【结论】白刺能够调节光合机构的功能、改变自身生理特性、增强对环境资源的利用能力来适应增雨的变化。     

干扰格局下额济纳绿洲胡杨林生态用水机理研究

[目的]探讨干扰格局下额济纳天然胡杨林生态用水的机理。[方法]分别在额济纳绿洲七道桥、二道桥和戈壁滩设立试验点,根据不同地形、不同林型、不同林龄等设固定样地,用土钻取不同土层深度的土样,用CMP管状土壤水分仪测量不同深度土壤含水量,研究干扰格局下胡杨林生态用水机理。[结果]随着土壤深度的增加,土壤含水量逐渐增加,且不同深度内不同样地的变化趋势都不同;小径级胡杨林与大径级胡杨林土壤含水量相对较高,而中径级胡杨林的土壤含水量相对较低;苦豆子-胡杨林土壤含水量明显高于沙枣-胡杨林土壤含水量;土壤含水量随时间有逐年下降的趋势,全球气候变化影响下,胡杨的生存环境越来越严峻。[结论]该研究为今后额济纳绿洲胡杨林的恢复与保护以及该区域的可持续发展提供了科学依据。     

新疆杨与北抗杨抗光肩星天牛特性的比较

【目的】研究北抗杨与当前西北干旱区绿洲防护林主栽树种新疆杨的抗虫性差异,为在西北绿洲区推广北抗杨提供参考。【方法】1999年中国林业科学研究院林业研究所韩一凡课题组提供北抗杨家系6个优选无性系(16-4、16-8、16-17、16-18、16-22、16-27)。2003―2011年向内蒙古巴彦淖尔市磴口县城区投放北抗杨家系6个优选无性系、新疆杨等共18个杨树品种,进行多品种抗性比选以及观察纯林抗性小区试验,共104株,面积2.72 hm2;2013年在临河区、磴口县、杭锦后旗各投放1 000株北抗杨,以新疆杨为对照树种,开展疫区扩大试验。解剖被害木内光肩星天牛虫道,分析新疆杨和北抗杨上光肩星天牛产卵、孵化、幼虫取食、发育的差异;调查疫区扩大试验林光肩星天牛产卵和羽化情况,分析新疆杨和北抗杨纯林中虫口演进趋势的差异。【结果】新疆杨树皮对光肩星天牛成虫产卵具有较强的选择抗性;光肩星天牛小幼虫很少取食新疆杨的形成层和韧皮部,主要靠取食木质部完成发育。因此,新疆杨树皮破损小、容易愈合,而木质部受害严重,光肩星天牛成虫羽化率达25.8%。北抗杨树皮对光肩星天牛成虫产卵的选择抗性较弱;光肩星天牛小幼虫先取食北抗杨的形成层和韧皮部,造成树皮掌状凹陷,产卵刻槽愈合后形成较大的瘢痕,对树皮外观损伤较大;但北抗杨形成层、韧皮部、木质部对光肩星天牛从小幼虫到成虫羽化出孔各个阶段的发育均表现出很强的抗性,最后成虫的羽化率仅为0.25%。【结论】新疆杨具有较强的选择抗性和耐害性,但发育抗性弱,在无人为干预的情况下纯林虫口密度累进增大,抗性不能持久,危害多年后出现枯梢,木质部虫道密布,木材利用价值降低。北抗杨选择抗性较弱,但发育抗性很强,纯林抗性持久稳定,在无人为干预的情况下被害木木质部内虫道很少,木材被害轻,因而木材的利用价值高。北抗杨推广造林时可根据性别、干形和速生性的需求选择不同无性系,如以快速绿化为目标,可选用速生性最好的16-27无性系(即北抗杨1号,雄性);农田防护林可选干形好、高生长最大的16-4无性系(雌性);兼顾干形和不飞絮,可选16-8无性系(雄性)。     

沙棘绕实蝇的生物学习性

[目的]沙棘绕实蝇严重危害沙棘果实,使沙棘种植地蒙受巨大经济损失。研究其生物学习性,可以为有效监测和控制沙棘绕实蝇提供理论指导。[方法]通过室内人工饲养和野外观察,研究沙棘绕实蝇的羽化、交尾、产卵、化蛹等生物学习性和野外发生动态。[结果]沙棘绕实蝇成虫在野外从6月中旬至8月上旬均可见到,发生量受天气影响较大;成虫主要集中在6:00—10:00羽化,羽化量占当日羽化量的81.3%,羽化高峰出现在8:00—9:00;化蛹时间主要集中在凌晨0:00—6:00,尤其是3:00—6:00钻出果实化蛹的幼虫数量较多,与其它时间段有明显差异;交尾时间主要集中在白天光照比较强的时间段,一天当中有两次交尾高峰,分别出现在12:00—13:00和16:00—17:00,交尾平均持续时长为239±11.86 min;沙棘绕实蝇产卵期沙棘果长径6.65±0.28 mm,宽径5.47±0.40 mm,一果只产一卵。[结论]沙棘绕实蝇在内蒙古磴口地区一年发生一代,幼虫钻蛀果实,蛹隐藏在地下,成虫期较短,防治工作应集中在成虫期进行。