毛竹林立地与结构的关系及其对生物量的影响

  目的  研究立地因子和结构因子中影响毛竹Phyllostachys edulis林生物量的主导因子,并解析主导因子之间的关系及其对毛竹林生物量的影响。  方法  在浙江省10个县(市)选择少受人为干扰的毛竹林,设置52个样地,通过随机森林筛选出影响毛竹林生物量的主导因子,在此基础上构造结构方程模型,分析各主导因子对毛竹林生物量的直接、间接和总影响。  结果  立竹度、林分平均胸径和竞争指数是林分结构因子中影响毛竹林生物量的主导因子。土层厚度和海拔高度是立地因子中影响毛竹林生物量的主导因子。结构方程模型分析结果表明:模型中所预设的路径能够被接受,也能较好体现所采集的数据。立竹度、林分平均胸径、竞争指数和土层厚度的总影响为正,对毛竹林生物量有正影响。海拔的总影响为负,对毛竹林生物量有负影响。林分平均胸径对毛竹林生物量的总影响最大,为0.739。立竹度对毛竹林生物量的直接影响大于间接影响。土层厚度对毛竹林生物量的间接影响最大,达0.492。立地因子中,土层厚度对毛竹林生物量的总影响大于海拔高度。海拔高度、土层厚度和竞争指数对毛竹林的间接影响大于直接影响。  结论  毛竹林的主要构件因子立竹度和林分平均胸径与毛竹林生物量的关系最为密切。海拔高度、土层厚度和竞争指数主要通过影响毛竹林的构件因子,间接影响毛竹林生物量。在毛竹林经营中,应当综合考虑立地因子、非空间结构和空间结构及其相互关系对毛竹林生物量的影响,在充分利用立地潜力的基础上,调控毛竹林结构,提高毛竹林生产力。图3表3参40     

坡向坡位对毛竹林生物量与碳储量的影响

 利用双因素方差分析法研究坡向、坡位对毛竹Phyllostachy edulis林生物量与碳储量的影响。结果表明：①坡向、坡位对毛竹生物量、竹林生态系统碳储量及其空间分配均有一定程度的影响,坡位影响比坡向更显著。具体地,坡向对植被碳储量影响显著（P＜0.05）,对土壤碳储量和生态系统碳储量影响较显著（P＜0.10）,坡位对植被碳储量影响极显著（P＜0.01）,对土壤碳储量和生态系统碳储量影响显著（P＜0.05）,但两者交互作用不显著;②不同水平上的指标均值分析显示,毛竹林生态系统碳储量阳坡大于阴坡、中下坡大于上坡。其中阳坡下坡的林分密度（3 817株·hm^－2）和林分生物量（48.705 t·hm^－2）均值最大,阳坡中坡的土壤有机质质量分数（22.500 g·kg^－1）,土壤碳储量（107.273 t·hm^－2）和生态系统碳储量（156.111 t·hm^－2）均值最大,平均胸径和土壤容重均值变化不明显;③在毛竹林生态系统碳储量组成方面,18个样地生态系统碳储量均值为（101.352 ± 14.980） t·hm^－2（变异系数为14.78%）,其中植被占20.24%,土壤占79.76%。图3表4参19     

林木更替流向结构的权利分析

利用Markov模型可以计算在特属的时间间隔从一个空间到另一个空间的更替概率项的矩阵。本文通过对相应这些矩阵的流图进行系统分析,Mason算法使得拓扑地蕴涵在群落系统中的更替势变得明晰起来。在文献工作基础上,引进更替的主动势和被动势的一个良好的配对,进一步探讨了演替趋势预测的可靠性。     

毛竹林下固氮植物资源及其经济价值分析

为了解毛竹Phyllostachys edulis林下固氮植物资源,在浙江、福建等毛竹主要分布区采用踏查法调查了毛竹林下固氮植物,并参考了毛竹林下植物资源的相关研究结果。结果表明:毛竹林下固氮植物共有4科23属41种,其中豆科Leguminosae植物占绝大多数,占比达85.37%,而且以蝶形花亚科Papilionoideae种类为主,占比为75.61%,胡颓子科Elaeagnaceae,大戟科Euphorbiaceae和杨梅科Myricaceae等非豆科植物分布较少;毛竹林下固氮植物有乔木、灌木、草本和藤本类型,其中灌木20种,乔木7种,草本5种,藤本9种,并且有旱生、中生、湿生3种生态类型,以中生为主;毛竹林下所调查的41种固氮植物均有药用价值,23种还有食用价值,10种可用作饲料,7种可用作肥料。毛竹林下固氮植物按入药部位分,其种类数量总体上为根>茎>全株>叶>花>果实>种子。研究结果从毛竹林下固氮植物的生活型、生态型、经济价值、药用部位等方面进行分析,为今后毛竹与林下固氮植物的生态高效复合经营模式构建提供理论基础。     

毛竹林地上生物量与胸径的分形关系

竹林是中国亚热带地区的特殊林分,具有巨大的生物量和碳储量,在区域生态系统中占有重要的地位。以毛竹Phyllostachys edulis为例,利用分形理论研究了毛竹地上生物量与胸径的分形关系。研究结果表明:毛竹地上生物量与胸径存在分形特征,在生物量空间分布和累积上符合自相似特性,分形维数越大,生物量空间增加越快,且按指数函数规律增长,空间增长率为1.047 9;在年龄动态方面,分形维数定量描述了不同度数毛竹生物量在空间上动态平衡关系,1度、2度和3度毛竹地上生物量在空间分布和累积上没有差异,基本上遵循分形维数为1.93的规律,接近按2维数方式的变化。图3表1参19     

毛竹林生态系统植硅体的分布及其影响因素

在浙江省临安市青山、安吉县船坝、新昌县巧英和新昌县大市聚等4个地点选取毛竹Phyllostachys edulis竹叶及林地土壤,运用微波消解及Walkley-Black方法,研究不同岩性土壤上发育的同一竹龄毛竹竹叶和同一岩性土壤上发育的不同竹龄毛竹竹叶中植硅体的产生和分布规律,为毛竹林植硅体碳汇调控提供科学参考。结果表明:①毛竹竹叶中植硅体质量分数为50.8~99.1 g·kg-1,基本上是由上部到下部递减,在不同岩性间的差异表现为花岗岩>花岗闪长岩>玄武岩>页岩。②毛竹竹叶中植硅体的产生通量变化范围为154.9~605.9 kg·hm-2·a-1,在不同岩性间的差异表现为花岗岩>花岗闪长岩>玄武岩>页岩。③若按目前全国毛竹林面积3.3×106hm2,植硅体产生通量209.5~420.2 kg·hm-2·a-1以及植硅体中碳含量(3±1)%计算,那么中国毛竹林通过叶植硅体约可以固定二氧化碳(76.1~152.5)×106kg·a-1。     

不同管理措施毛竹林节肢动物群落的时序动态

通过对毛竹林节肢动物群落1 a的定位系统调查,比较和分析了长期垦复施肥、垦复、劈草、撂荒和化学除草等5种典型管理措施下的群落多样性、害虫与天敌功能群以及叶部主要害虫种群的时序动态。结果表明:以撂荒为对照,其他各管理措施影响群落林下层类群的重要阶段均为11月到次年2月,表现为降低了其丰富度和物种多样性,减少了其植食性害虫和捕食性天敌的个体数;影响竹冠层类群的重要阶段为10-12月份,表现为增加了其物种多样性和减少了其植食性害虫和寄生性天敌的个体数。长期撂荒和垦复林中毛竹害螨在10-12月份的种群数量较高,长期劈草、撂荒和化学除草林中蠕须盾蚧在4-8月份的种群数量较高,长期垦复、垦复施肥和劈草林中刚竹毒蛾在8月份的种群数量较高。     

毛竹林分结构与毛竹枯梢病的关系

据福建省 2 32块毛竹枯梢病 ( Ceratosphaeria phyllostachydis Zhang)林分病情样地调查分析 ,表明病害发生发展与林分结构关系密切 .并由 96块有代表性的样地推导出毛竹枯梢病感病指数与林分结构中的林龄、胸径、整齐度、均匀度、林分组成以及当年新竹占各度竹比例等因子的数学模型为 :Y=43.5 2 64- 1 6.3338C11- 1 1 .6346C12 - 8.1 5 4 6C2 1- 3.8438C2 2 - 8.40 96C3 1-3.7837C3 2 - 5 .5 81 5 C41- 3.774C42 - 0 .1 1 1 1 C51+ 1 .432 8C52 - 2 .1 5 1 9C61- 2 .6970 C62 ,其偏相关系数为 :0 .75 97、 0 .4668、 0 .5 4 78、 0 .2 780、 0 .1 5 2 9、 0 .2 2 4 2 ,复相关系数为 0 .91 66.用此模型对福建省 1 989～ 1 997年设置的 5 6块样地的应用判别准确率为 70 .3% .提出该病害林分病情辅助测报技术和以改善林分结构为主的防治技术     

新造毛竹林林分结构年际演替规律及影响因子

结合竹类植物在浙西红壤丘陵的规模化应用,采用固定样地长期连续观测的调查方法研究新造毛竹Phyllostachys pubescens林林分结构演替规律及影响因子.研究表明,新造毛竹林立竹度和立竹胸径是林分结构年际变化的主导因子,立竹枝下高是从属因子;造林后第1～5年竹林地下鞭系主要分布于10～20 cm土壤区段,随着造林年限的延长,20～30 cm土层区间为主要分布区;鞭径随造林年限逐年增粗,第4年趋于稳定.平均鞭节长相对稳定;活侧芽数与总鞭长和平均鞭节长极显著相关,随造林年限总体呈线性增加趋势;立地类型、造林模式、抚育措施、母竹质量和初植密度是竹林林分结构状况的主要影响因子.建议在发展毛竹资源时采用混交造林模式并增加初植密度.图2表6参11     

浙江省近自然毛竹林空间结构特征

  目的  研究浙江省不同地区毛竹Phyllostachys edulis林空间结构特征及其差异性。  方法  以浙江省不同地区近自然生长的毛竹林为研究对象,共设置54个样地,采用聚集指数、竞争指数和年龄隔离度3个空间结构指数。  结果  浙江省不同地区毛竹林竞争指数为2.88~8.81,其中余姚地区最大,庆元地区最小;年龄隔离度为0.30~0.84,其中黄岩地区最大,武义地区最小;聚集指数为0.73~1.24,其中宁海地区最大,余姚地区最小。浙江省不同地区毛竹林年龄隔离度和聚集指数没有显著差异,而不同地区间竞争指数存在显著差异（P < 0.05）。  结论  浙江省毛竹林空间分布格局以聚集分布为主。空间结构指数存在一定的区域变化趋势,从北到南竞争指数逐渐减小。     

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。     

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。     

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GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析

  目的  探究毛竹Phyllostachys edulis GRF基因家族的性质、结构特点以及在不同组织中的表达水平,为进一步研究GRF在毛竹生长发育中的分子作用机制奠定基础。  方法  采用生物信息学方法,对毛竹全基因组和转录组信息进行分析,筛选出13个毛竹GRF基因家族成员,并对GRF基因家族的理化性质、进化、基因结构、保守结构域、启动子、基因家族表达模式及三级结构进行分析。  结果  毛竹GRF基因家族成员按照其在scaffold上分布的位置,分别被命名为PeGRF01~PeGRF13;将含有3个内含子的PeGRF04和PeGRF12归为非ε组,其余为ε组。毛竹各GRF基因家族成员理化性质存在一定的差异,但是其结构域相对保守,均含有14/3/3结构域。毛竹GRF家族启动子区含有大量与光响应、低温响应、激素调控等相关的顺式作用元件。毛竹GRF存在基因复制扩增的现象,与水稻Oryza sativa的共线性关系明显高于拟南芥Arabidopsis thaliana。毛竹GRF在不同组织器官中均有表达,各家族成员的表达量存在差异;在毛竹花和根组织中的表达量略高于叶和鞭,同时家族成员间的表达量也存在一定差异。GRF蛋白质由2个单体构成,每个单体由9个α-螺旋构成,整体结构呈“W”型。  结论  毛竹GRF基因家族具有典型的14/3/3结构域,可能参与根、鞭、叶、花序及笋芽的生长发育过程。图6表1参39     

厚竹孕笋成竹过程中内源激素动态变化

为了揭示厚竹Phyllostachys edulis ‘Pachyloen’在孕笋成竹过程中内源激素的分布特征和动态变化,探索内源激素对厚竹孕笋成竹的调控作用,采用酶联免疫吸附法（ELISA）,分别测定潜伏芽（鞭芽）、笋芽、冬笋、春笋和新竹中的吲哚-3-乙酸（IAA）,赤霉素（GA₃）,玉米素核苷（ZR）和脱落酸（ABA）质量分数,并分析差异性。结果表明:厚竹中IAA和ABA质量分数显著高于GA₃和ZR。笋芽膨大期同种内源激素及内源激素总量在潜伏芽、笋芽和冬笋之间差异不显著。竹笋快速生长期,春笋笋箨中的IAA和ZR显著高于潜伏芽,IAA,ABA和ZR显著高于笋肉,笋肉中ABA显著低于潜伏芽。新竹长成后,竹枝和竹叶中内源激素质量分数表现为ABA > IAA > ZR > GA₃,而竹秆和蔸根中则为IAA > ABA > ZR > GA₃。孕笋成竹过程中,不同内源激素及其比值的动态变化不同,其中孕笋过程中IAA,ABA和GA₃,ZR/IAA,ZR/GA₃和GA₃/IAA变化显著,成竹过程中IAA,ABA,ZR/ABA,ZR/IAA,GA₃/IAA和ZR/GA₃变化显著。内源激素的种类、质量分数及相互间的协调或拮抗作用对厚竹的孕笋成竹具有重要的促进或调控功能。     

毛竹Phyllostachys edulis retrotransposon 7（PHRE7）转座子的克隆与鉴定

长末端重复序列（LTR）反转录转座子广泛存在于植物基因组中,本质是一段可移动的脱氧核糖核酸（DNA）序列。大多数LTR反转录转座子在外界环境变化下能够被激活转录,对环境变化做出响应。为研究毛竹基因组中的LTR反转录转座子的转录活性及在非生物环境胁迫下表达量的具体变化,克隆和鉴定了1个毛竹Phyllostachys edulis反转录转座子PHRE7。该转座子全长为6 073 bp,属于Ty1-copia家族中的Tork分支,LTR序列相似性为96.7%,插入时间为126.923万a前。对毛竹实生苗分别进行辐照（30,50,70 Gy）,甲基化抑制剂（50,100,150 μmol·L-1）,高温（42℃）,低温（4℃）,高盐（0.1,0.2,0.3 mol·L-1）等5种不同胁迫处理,通过定量荧光聚合酶链式反应（PCR）检测,PHRE7在INT,RT和RH等3个结构域中的表达量仅在辐照及0.2~0.3 mol·L-1高盐处理下随处理强度的上升而下降,其余所有处理（甲基化抑制剂、高温、低温、高盐0.1~0.2 mol·L-1）的表达量都随处理强度呈上升趋势。这些结果表明:PHRE7转座子是一个具有转录活性的LTR反转录转座子,且外界非生物环境胁迫对其表达模式有较大影响,表明PHRE7转座子能够响应外界环境变化。     

毛竹植硅体微观形态及稳定性的扫描电镜初探

为了揭示竹子植硅体表面形态和结构,探究植硅体在缓冲液浸泡后形态是否稳定,以毛竹Phyllostachys edulis叶片为研究材料,采用微波消解法、湿灰化法和干灰化法,提取毛竹叶片中的植硅体。对提取的植硅体经镀金膜处理,用扫描电子显微镜（SU-8000 Hitachi）观测。结果表明:毛竹植硅体具有多种形态。微波消解法提取的毛竹植体长为12~14 μm,宽为7~10 μm,植硅体呈现长鞍形（竹节形）,图像细节清晰,植硅体形态完整;湿灰化法和干灰化法提取的毛竹植硅体呈哑铃形,长约为12 μm,连接处宽度约为4 μm,两端的宽度约8 μm,并且用湿灰化法提取的毛竹植硅体还可见微小突起。微波消解法是提取毛竹植硅体比较理想的方法。微波消解法提取的植硅体在pH 10的硼酸缓冲液中浸泡15 d后的微观形态可见:植硅体外表已出现溶蚀坑,表面变粗糙,可见硅质颗粒,呈现为聚集分布。说明植硅体表面已被破坏,呈现不稳定状态。