天目山毛竹竞争空间格局的动态分析

毛竹Phyllostachys edulis具有速生和异龄纯林结构特征,导致毛竹林内竞争十分激烈。现有研究较少关注毛竹林内个体竞争依赖距离尺度的空间异质性及其动态。以浙江天目山国家级自然保护区内毛竹为研究对象,利用2009-2015年固定样地连续调查数据,采用Hegyi竞争指数、半方差函数、Moran's I指数、经验贝叶斯克里金插值等分析方法,研究毛竹竞争空间格局特征及其动态变化。结果表明:①毛竹各年竞争指数空间分布均呈现全局一般正向自相关（P < 0.001）,竞争强度相近的竹子相邻分布。②毛竹竞争指数由结构性因素产生强烈空间变异。③受微地形影响,毛竹竞争指数空间格局变异存在各向异性,而极端气候干扰会降低竞争的空间异质性,竞争指数空间格局变异趋于各向同性。④毛竹竞争变程大年长而小年短,平均变程4.306 m,可作为毛竹竞争单元半径及调控毛竹个体竞争关系的距离尺度。⑤毛竹从小年到大年时竞争加剧,从大年到小年时竞争缓和。     

福建三元地区毛竹林均匀性研究

以福建三元地区毛竹林为研究对象,利用均匀度和角尺度两个指标,并结合毛竹的年龄,对该地区毛竹林的均匀性进行了研究。结果表明：1）在均匀度方面,毛竹林均匀度具有尺度效应,各尺度下的均匀度大小相差悬殊,其在大尺度上分布相对均匀,而在小尺度上分布极不均匀;从年龄角度分析毛竹的均匀度,各度毛竹的均匀度相关性不显著。2）在角尺度方面,毛竹等各树种在样地1、4、5、6内为团状分布或不均匀分布,在样地2、3、7、8内为均匀分布;从年龄方面来分析毛竹的角尺度,各度毛竹角尺度之间的相关性都未达到显著性水平,分析结果与均匀度基本一致。     

近30a安吉县毛竹林动态遥感监测及碳储量变化

通过最大似然分类法从不同时期陆地资源卫星Landsat-5 TM影像中提取毛竹Phyllostachys pubescens林信息,利用变化幅度和动态度2个指标对浙江省安吉县近30 a毛竹林面积时空动态特征进行了监测、评价与分析,并初步估算了各时期竹林地上总碳储量变化情况。结果表明：①各个时期影像分类总体精度和毛竹林信息提取的精度比较好,其中总体分类精度都在85%以上,而毛竹林Kappa系数为0.80~0.95。遥感估算的毛竹林面积与森林资源清查结果相吻合,两者决定系数（R2）达到0.981;②1986-2008年期间,除昆铜乡毛竹林面积呈负增长外（变化幅度为-8.49%）,其他各乡镇的毛竹林面积呈上升趋势,变化幅度为14%~86%,以孝丰镇增长幅度最大,天荒坪镇增长幅度最小;③针叶林、阔叶林以及农业用地的变化对毛竹林总面积增加的贡献最大;④根据毛竹林动态监测结果和毛竹林地上碳密度（20.297 Mg.hm-2）估算得到1986,1991,1998,2004和2008年5个时期安吉县竹林地上碳储总量分别为1.106,1.213,1.327,1.413和1.466 Tg,呈逐渐增加趋势。图2表4参31     

浙江省竹林生态区划研究

以生态学原理为指导，按照生态区划的基本原则与方法，并结合区划对象的基本特征，采用定量分析与定性分析相结合的办法，对浙江省竹类植物适生区域进行了划分。区划的基本手段为聚类，即选择影响竹类植物生长与分布的因子组成指标体系，并划分为生态类与经济类两大类指标，经相关性分析筛选之后，对所需指标数据进行标准化处理。然后分别以生态类与经济类指标作为指标变量，以浙江省69个市（县）作为样本总体进行样本聚类，依次划分出类与亚类，经分析调整后依次划分出6个竹林生态区与4个生态亚区，分别为：浙东北低山丘陵平原竹林生态区（平原竹林生态亚区、低山丘陵竹林生态亚区），浙西北山地竹林生态区，浙中低山丘陵盆地竹林生态区，浙西南低山盆地竹林生态区，浙东南沿海低山丘陵平原竹林生态区（平原竹林生态亚区、低山丘陵竹林生态亚区）和浙东沿海半岛岛屿竹林生态区。图1表3参17     

不同经营类型毛竹林营养元素的空间分布

对不同经营类型毛竹Phyllostachys pubescens氮、磷、钾、钙、镁等5种营养元素的质量分数和林地土壤的样品进行分析.结果表明:氮、磷、钾、钙、镁等5种营养元素在不同经营类型毛竹的不同器官中质量分数大小均表现为叶＞枝＞秆;在叶中各营养元素质量分数大小顺序为:氮＞钾＞镁＞钙＞磷;在枝中为:钾＞氮＞镁＞磷＞钙;在秆中为:钾＞氮＞镁＞钙＞磷.毛竹叶、枝、秆中部分营养元素质量分数与土壤养分质量分数的相关性达显著或极显著水平.在集约经营下,毛竹林地上部分5种营养元素贮藏总量为519.60 kg·hm-2,粗放经营下为422.44 kg·hm-2.表4参13     

竹阔混交林中阔叶树对毛竹生长的影响及竞争关系

竹阔混交林是一种优良的竹类农用林业模式。以人为干扰较少的竹阔混交林为研究对象,对竹阔混交林中毛竹Phyllostachys pubescens空间分布以及阔叶树对毛竹生长影响及竞争进行了定量分析研究。结果表明:①阔叶树对周围不同环形带内毛竹立竹数以及新竹分布有较大的影响。阔叶树周围单位面积内毛竹立竹数随距离增加而快速增加,由1.5 m内平均0.27株.m-2增至5.7 m内平均0.42株.m-2。从立竹数而言,阔叶树对周围毛竹的影响范围最大可达6.0 m。②随距阔叶树基干距离的增加,新竹平均胸径迅速增加。阔叶树对毛竹胸径影响的最大范围可达到7.0 m,且7.0 m内新竹平均胸径为10.4 cm的情况比较稳定。③在竹阔混交林中,毛竹种内和种间竞争强度均有随径级增大而增加的趋势。混交林林分总竞争强度较大,毛竹种内竞争也强,但阔叶树对周围毛竹的竞争强度都非常小,约占20.3%。表6参11     

集约经营毛竹林土壤养分空间变异特征初探

利用地统计学方法初步分析了浙江省安吉县河干村经过20 a集约经营的毛竹Phyllostachys pubescens林土壤养分变异情况。结果表明：①安吉县河干村毛竹林土壤中pH值、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质属于中等变异。②在本研究采样尺度下,土壤中碱解氮和速效钾的变异主要受自然因素的影响,但全氮和有机质的变异受到随机性因素和结构性因素共同影响。③土壤养分的分数维值（D）大小排列顺序为碱解氮（D＝1.969）＞速效钾（D＝1.958）＞有机质（D＝1.798）＞全氮（D＝1.787）。表3参11     

浙江省森林凋落物碳密度空间分布的影响因素

基于浙江省森林资源清查固定样地信息数据和森林监测中心2010年6-9月采集的森林凋落物碳密度数据,探讨浙江省森林凋落物碳密度空间分布的影响因素。研究表明：浙江省森林凋落物碳密度空间分布在全省大尺度范围和不同地级市的县域小尺度范围都存在差异。浙江省森林凋落物碳密度随着海拔的升高而增大,但局部地势较低地区森林凋落物碳密度很高;生物量覆盖度和地上腐殖质层厚度两者与森林凋落物碳密度无相关关系,而土壤有机碳密度和凋落物氮密度两者与凋落物碳密度具有极显著的正相关关系;优势树种对于凋落物量积累有很大影响,栎类为主的落叶乔木凋落物碳密度较高,经济林则最低。     

利用MODIS数据估测毛竹林总初级生产力

通过集成中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星影像数据与地面通量台站的观测数据,基于遥感的植被光合模型(VPM),估测了浙江省安吉县山川乡2011年的毛竹Phyllostachys edulis林总初级生产力(PGP)。研究表明:VPM模型估测的PGP(PGPVPM)在季节变化趋势上和通量站点数据获得的PGP(PGPobs)保持一致,VPM模型估算的2011年毛竹林总初级生产力为1 848.54 g·m-2,通量塔数据获得的2011年毛竹林总初级生产力为1 899.69 g·m-2,相对误差为2.69%。在全年累积总量上接近,但是估测值和观测值之间仍然存在一定的差异,尤其是在生长季节,PGPVPM的值要高于PGPobs;VPM模型估测的PGP和通量塔数据获取的PGP之间的决定系数为0.747,相关系数为0.864;且时间序列的增强植被指数(IEV)比PGP的相关关系强于归一化植被指数(INDV)与PGP的关系。研究表明:VPM对于站点和区域尺度的毛竹林生态系统PGP的模拟具有很大的潜力。     

浙江省毛竹秆形结构特征

  目的  解析秆形结构因子之间的关系及其主导因子,并以竹节所处高度与竹高的比值(即相对高,取值为0~1)代替实际高,分析秆形结构因子及其依赖于相对高的分布规律,可以辅助判断毛竹Phyllostachys edulis生长发育状况。  方法  在浙江省不同区域共选择10个县市(区)设置毛竹林调查样地,测量样竹的竹节数、竹节长和中央直径等秆形结构因子,用抛物线和直线拟合秆形结构因子依赖于相对高在竹秆上的分布规律,通过相关性分析解析秆形结构因子之间的关系,应用因子分析解析秆形结构因子中的主要因子。  结果  毛竹竹节数集中在53~67节,符合正态分布,95%置信水平下毛竹竹节数平均数的置信区间为(58.1, 60.4);竹节长和竹节中央直径依赖于相对高分布分别具有抛物线和直线分布特征。竹秆高度每增加10%,竹节中央直径约下降10%。随着径阶的增大,最长竹节长有逐渐增大的趋势,但最长竹节的相对高没有明显差异,均为0.47~0.52;胸径与竹节数、1/2高节长、最长竹节长和胸高竹节长呈极显著正相关(P＜0.01),与胸高节号呈极显著负相关(P＜0.01)。  结论  稳定性和差异性并存是毛竹秆形结构因子的主要特点。不同径阶毛竹最长竹节的相对高没有明显差异,均约在1/2竹高处;竹子越粗壮,节数越多,1/2高节长越长,胸高以下平均竹节长越长;壁厚因子、1/2高节长、竹节数和胸高处秆形因子是反映毛竹秆形结构的主要因子。图6表6参28     

毛竹林空间结构与更替动态的关系

以浙江天目山国家级自然保护区内的毛竹Phyllostachys edulis林为研究对象,根据2010,2012和2014年各大年毛竹林标准地数据,选择最近邻竹株数、角尺度、大小比和竞争指数等4个空间结构指数做主成分分析,分析毛竹林空间结构与更替动态的关系。结果表明:各空间结构因子对新竹生长影响重要性排序为最近邻竹株数>大小比数>竞争指数>角尺度,对毛竹死亡影响重要性排序为最近邻竹株数>大小比数>竞争指数>角尺度;新竹更容易在最近邻竹株数 < 4株或最近邻竹株数>7株的区域内发笋生长,老竹更容易在最近邻竹株数>7株的区域死亡;毛竹活竹、新竹和死竹均呈现聚集分布,三者在角尺度上无显著差异（P>0.05）;毛竹林整体处于中庸状态,新竹主要处于亚优势状态,而死竹主要处于劣势状态,三者在大小比数上存在极显著差异（P < 0.01）;就平均竞争指数而言,死竹平均竞争指数最大,新竹最小。说明竹子生长状况对毛竹更替有重要影响。     

毛竹林皆伐和剩余物保留对土壤质量的影响

  目的  毛竹Phyllostachys edulis林生态修复是当前中国亚热带地区面临的一个难题。了解毛竹林皆伐和剩余物保留后迹地土壤的自然恢复状况可为毛竹林生态修复提供指导。  方法  在毛竹林皆伐迹地设置了保留采伐剩余物(UR)、清理采伐剩余物(CR)和未采伐毛竹林地作为对照(ck)等3个处理。5 a后,通过土壤调查与测定,分析比较不同处理土壤指标变化,运用模糊判别和主成分分析,定量评价毛竹林皆伐后土壤自然恢复效果。  结果  ①CR、UR处理土壤容重分别比ck降低31%和14% (P＜0.05),土壤总孔隙度、毛管持水量、田间持水量和饱和持水量均高于ck;UR处理土壤的持水力整体优于CR处理。②CR、UR处理土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾质量分数均高于ck,各指标增加幅度为117%~123%;有效磷则表现为CR处理极显著(P＜0.01)低于UR和ck;由于保留了毛竹林皆伐后采伐剩余物,UR处理土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮、有效磷显著高于CR处理33%~99% (P＜0.05);③CR、UR处理土壤脲酶、β-葡萄糖苷酶和过氧化物酶活性高于ck;UR处理土壤3种胞外酶活性均高于CR处理46%~98%。④综合评价结果表明:土壤质量得到较好恢复,毛竹林皆伐后恢复迹地土壤综合得分从高到低依次为采伐剩余物保留样区、采伐剩余物清理样区、毛竹林样区。  结论  毛竹林皆伐后的土壤经过5 a自然恢复,与毛竹林林地土壤相比得到较快修复,毛竹林皆伐后保留采伐剩余物更有利于土壤修复。图1表4参23     

毛竹林分可视化研究

毛竹Phyllostachys edulis林是一种具有较高经济效益和生态效益的特殊森林类型,科学经营管理毛竹林不仅能有效地保护生态环境,而且对发挥毛竹林的经济效益具有十分重要的现实意义。如何提高毛竹林经营管理的技术水平一直是经营者关注的焦点。采用集成OnyxTREE BAMBOO,3ds Max和ArcGIS等种软件,重点将前者的三维建模功能和后者的三维显示功能相结合,实现毛竹林分的三维可视化,旨在为毛竹林科学经营管理提供新的技术方法。选择浙江省天目山国家级自然保护区内的毛竹林为研究对象,建立100 m × 100 m固定标准地,用全站仪测定每株毛竹的基部三维坐标（x,y,z）,调查毛竹的胸径、竹高、枝下高和冠幅等因子。根据调查数据,基于OnyxTREE BAMBOO和3ds Max软件,对不同生长状态的毛竹进行三维建模,再导入ArcGIS,在ArcScene中与数字高程模型（DEM）叠加,最终实现毛竹林分的三维可视化。研究取得较好的可视化效果,观察者既可以俯瞰整片竹林,掌握竹林整体状况,也可以深入竹林内部,直观了解毛竹的具体生长状态,如毛竹的死活、弯直、折断、倒伏等,以及地表的起伏状况。单击任一株毛竹,还可以很方便地查看其相关信息包括毛竹的竹高、胸径、冠幅、枝下高、坐标等。此外,借助ArcScene的漫游功能,可以实现竹林内部实时漫游观察,可以设定漫游路径,实现固定路径漫游,以及将漫游动画保存为视频格式进行输出。研究探索出了一套完整的毛竹林可视化技术方法,此方法可操作性强,应用于毛竹林可视化经营管理,不仅可以真实反映毛竹林分的当前生长状况,还可以直观展现竹林采伐或自然干扰后的林分状况,为进一步研究毛竹林动态变化的可视化奠定了基础。     

毛竹PePsbS1基因的分子特征及其原核表达

PsbS蛋白在植物非光化学淬灭(NPQ)中发挥着重要作用。采用同源比对方法从毛竹(Phyllostachys edulis)全长cDNA文库中得到1个PsbS同源基因序列(FP091683),命名为PePsbS1。该基因全长1 069 bp,具有多种光应答元件和参与光应答的顺式作用元件。PePsbS1的开放阅读框为807 bp,编码一个268 aa的蛋白。蛋白结构分析表明,该蛋白由转导肽(53 aa)和成熟蛋白(215 aa)组成,成熟蛋白包含1个叶绿素a/b结合蛋白功能域、4个跨膜区;疏水性分析表明该蛋白组成氨基酸以疏水性氨基酸为主,占42.5%;Blastp分析发现该蛋白与玉米的一致性最高,达80.3%。构建含有PePsbS1编码成熟蛋白序列的原核表达载体pET23a-PePsbS1-mature,转化大肠杆菌,经IPTG诱导表达后进行SDS-PAGE电泳分析。结果表明,分离纯化获得目的蛋白的分子量约为28 kD,与预测PePsbS1编码成熟蛋白的大小相符。这将有助于对竹子PsbS蛋白结构与功能的深入研究。     

毛竹实生苗不同代分蘖茎秆的解剖结构比较

研究毛竹实生苗不同代分蘖苗不同部位茎秆的解剖结构,试图更全面地了解竹类植物茎秆解剖结构的变化规律,丰富竹类植物茎秆解剖结构。结果表明,各代分蘖苗的表皮微形态并无明显差别;秆中、下部组织比量以及秆基本形态指标（秆壁厚、直径、筒腔径、筒壁腔比）的变化随分蘖代数有明显规律性,且在同一分蘖苗不同部位秆中,也有明显规律性;秆内层和外层维管束差异较大,秆内层维管束有明显变化规律,秆外层变化规律不明显。表明竹类植物幼态和成熟态中维管束形态不完全一致;髓环细胞功能可能与贮藏有关,且其石化程度可能与竹类植物年龄有关;另外某些分蘖苗秆上部结构与节部解剖结构相近。     

毛竹快速生长期的叶绿素荧光参数特征

为了探讨毛竹Phyllostachys edulis在快速生长期（前期、中期、后期）叶片的叶绿素荧光特征,在浙江农林大学毛竹生理生态监测定位站利用PAM-2100型叶绿素荧光仪,在毛竹快速生长期测定叶片的叶绿素荧光参数并对其荧光特性进行综合评价。结果表明:毛竹叶片的叶绿素荧光参数在毛竹快速生长的前期、中期、后期变化显著。在不同生长期中,同一年龄的毛竹的光系统Ⅱ（PSⅡ）实际光化学量子产量（Y_ield）,PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）,PSⅡ潜在光化学效率（F_v /F_o）均表现为前期 < 中期 < 后期,差异达到显著水平（P < 0.05）。其中F_v/F_m变化范围为0.672~0.773,F_v /F_o变化范围为2.068~3.231。在毛竹快速生长的前期和中期低于正常水平。非光化学猝灭系数（q_NP）表现为中期 < 后期 < 前期,差异达显著水平（P < 0.05）。在毛竹快速生长的不同时期,毛竹叶片q_NP均呈现明显的日变化。综合比较表明,随着毛竹的快速生长,毛竹叶片光合作用能力呈上升趋势。     

不同介质对毛竹润胀效果的影响

以毛竹Phyllostachys edulis为研究对象,采用不同浓度无水碳酸钠（Na₂CO₃）,氢氧化钠（NaOH）,氯化锌（ZnCl₂）水溶液（结合硝酸蒸煮）及去离子水对毛竹材进行润胀处理,以体积、面积变化率作为润胀效果的影响指标,观察毛竹宏观、微观构造的变化,探究在不同水溶液中毛竹材的润胀效果。结果表明:氢氧化钠水溶液与碳酸钠水溶液对毛竹的润胀效果较好;润胀效果随水溶液浓度的变化而变化,氢氧化钠水溶液浓度越低,润胀效果越好,而碳酸钠水溶液则相反,其中0.5 mol·L-1氢氧化钠水溶液和1.0 mol·L-1碳酸钠水溶液对毛竹的润胀效果最佳,体积增大率分别为9.69%和10.57%;直接使用氯化锌水溶液对毛竹进行润胀,润胀效果较差,但低浓度硝酸水溶液预处理可提高氯化锌水溶液对毛竹的润胀效果,其中500 g·L-1氯化锌水溶液浸泡后（100 g·L-1硝酸水溶液预处理）体积增大率为7.98%。同时,通过对润胀前后毛竹横切面不同区域面积的计算,显示在润胀过程中,纤维鞘区域面积变化幅度明显大于薄壁细胞区域面积变化幅度,说明毛竹润胀后体积变化的因素主要来源于纤维鞘分布面积的变化。     

毛竹长末端重复序列反转录转座子的全基因组特征及进化分析

  目的   研究毛竹Phyllostachys edulis基因组中的长末端重复序列反转录转座子(long terminal repeat retrotransposons, LTR-REs)的特征,为今后利用LTR反转录转座子对毛竹基因组的功能和对竹种资源遗传多样性的研究奠定基础。   方法   通过生物信息学方法,利用LTRharvest和RepeatMakser软件对第2版毛竹基因组中的LTR反转录转座子进行全面注释与分类,并对得到的LTR反转录转座子的分布特征、进化特性和插入时间进行分析。   结果   在毛竹基因组中共注释得到1 014 565个LTR反转录转座子,1 562个家族,占毛竹基因组的54.97%。其中solo LTR反转录转座子与完整LTR反转录转座子(S/F)的比例较高(约1.77∶1.00),表明在毛竹LTR反转录转座子中可能发生了相对较高频率的非法重组和不平衡重组。毛竹LTR反转录转座子分为Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族,Tork、Reftrofit、Sire、Oryco、Del、Reina、Crm、Tat、Galadriel、Athila等10个谱系。毛竹LTR反转录转座子的Ty1-copia和Ty3-gypsy超家族对PBS位点的偏好性呈相反趋势,较长的LTR反转录转座子具有更长的LTR序列,结构也更加完整。毛竹LTR反转录转座子的插入时间主要集中在0~2.0 Ma,且还处于不断缓慢增长的状态。   结论   第2版毛竹基因组的高质量组装,能更好地注释和分析毛竹基因组中的LTR反转录转座子。基于结构预测的LTRharvest法,能更精准地预测毛竹LTR反转录转座子。不同谱系的毛竹LTR反转录转座子在进化过程中具有不同的分化和扩增活性。毛竹LTR反转录转座子总体上处于不断扩增状态,这是导致毛竹基因组较大的主要原因之一。图3表3参52     

浙江省杉木林生产力地理分异特性

杉木Cunninghamia lanceolata林是浙江省主要的森林类型之一。为科学合理地开展杉木经营管理,提高森林生态系统质量和效益,以1994-2009年浙江省森林资源连续清查数据为基础,采用生物量换算因子连续函数法计算森林生产力,以平均划分的原则将经度、纬度和海拔3个维度分别划分成几个半度带称之为梯度带,用最小显著差法分别计算差异显著性,分析杉木林生产力的地理分异特性及规律。结果表明:浙江省杉木林生产力在经度方向上差异显著(P < 0.05),第Ⅰ和第Ⅱ梯度带上的生产力明显高于其他梯度带上的生产力且其他梯度带间的生产力差异不显著(P>0.05);在沿纬度方向上差异不显著,但各梯度带上的生产力波动规律一致;在海拔方向上差异不显著(P>0.05),但随时间推移第Ⅴ梯度带的生产力明显高于其他梯度带上的生产力。总体上,浙江省杉木林生产力在经度方向上存在明显分异现象,在纬度和海拔2个地理维度上无明显分异现象,但随时间推移有分异趋势,分异现象逐渐明显。浙江省杉木林在118°~119°E之间培育可能会具有更高的生产力。