土壤因子对立地生产力的影响定量研究进展

地位指数法是目前应用最广泛的评价立地生产力的方法,但对它与土壤因子的关系研究得较少。将土壤因子定量引入基于地位指数的生长模型,可直观地反映土壤对树木生长的影响。文中对国内外基于地位指数表达的立地生产力与土壤因子的关系研究所涉及的模型和方法进行了总结归纳,以期为立地生产力评价和土壤管理提供借鉴。     

人工老化过程中柔枝松种子丙二醛(MDA)含量变化研究

通过柔枝松(Pinus flexilis James.)种子丙二醛(MDA)含量变化实验,研究种子在老化过程中MDA含量的变化情况,以进一步掌握不同种源种子的生活力.结果表明:在发芽过程中,5个柔枝松种源种子丙二醛(MDA)含量发生明显的变化.正常种子胚乳中含量呈下降趋势,而在胚根中则相反;经过人工老化处理,丙二醛(M DA)含量明显增加,以种源Rs和Rg增加较多.通过实验判断柔枝松种源Rsd和Rsi种子的品质较好,膜脂受损程度较小.同时也为国内林木种子活力的研究提供借鉴.     

基于自适应滤波算法的树木年轮测量方法

为提高树木年轮测量仪的测量精度,提出了一种自适应低通滤波算法对年轮测量仪的直流电机电流信号进行滤波处理。普通低通滤波算法滤波系数固定,当树木年轮宽度发生变化时,既可能保留了部分噪声信号,又可能滤去部分有效的树木年轮信号,因此降低了年轮测量仪的测量精度。自适应低通滤波算法的滤波系数可随滤波器输入值和输出值的变化自动进行调整,提高了噪声滤除效果,减少了有效信号损失。使用自主研发的年轮测量仪测量了大、中、小3种径阶的60个落叶松圆盘,记录直流电机原始电流信号,分别采用自适应低通滤波算法和普通低通滤波算法对原始电流进行滤波处理,根据滤波后的电流波形图,预估圆盘年龄,并计算2种滤波算法的年轮识别正确率。结果表明,自适应低通滤波器年轮识别正确率的平均值为89. 66%,普通低通滤波器年轮识别正确率的平均值为75. 84%;当平均年轮宽度变窄时,自适应低通滤波器的年轮识别正确率从95. 61%下降到82. 02%,下降了13. 59个百分点,而普通低通滤波器的年轮识别正确率从86. 37%下降到62. 30%,下降了24. 07个百分点。表明自适应低通滤波器年轮识别正确率高,自适应能力强,年轮识别精度稳定。     

北京怀柔水库流域土地利用变化及其驱动力研究

使用1990~2005年3期遥感影像数据作为信息源,通过GIS手段,分析怀柔水库流域近15年土地利用变化特征,利用主成分分析法,综合社会经济统计数据,定量分析怀柔水库流域土地利用变化的驱动力。分析表明:流域内阔叶林、针叶林、混交林的面积所占比例呈上升趋势,灌木林面积下降趋势明显,农田面积总体变化不大;土地利用变化和经济发展程度密切相关,与人口因素关联度不高。     

基于不同方法测定土壤酸性磷酸酶活性的比较

土壤酸性磷酸酶与有机磷的矿化及植物的磷素营养关系最为密切。目前国内学者在测定酸性磷酸酶活性时主要参照关松荫《土壤酶及其研究法》中以磷酸苯二钠为基质的测定方法,而国外学者主要参照Dick《Methods of Soil Enzymology》中以对硝基苯磷酸二钠为基质的测定方法(PNPP)。但是,在以磷酸苯二钠为基质测定生成物的过程中,常出现显色程度不明显的问题;另外,采用不同基质测定酸性磷酸酶活性也造成了测定方法选择的困难。为合理选择土壤酸性磷酸酶活性的测定方法,本研究选用酸性、中性和碱性土壤各10个土样,分别采用以磷酸苯二钠为基质,且在显色阶段分别加入pH5.0醋酸盐缓冲液(DPP 1)和pH9.4硼酸盐缓冲液(DPP 2)的方法,以及PNPP方法测定土壤酸性磷酸酶活性。同时也研究了不同pH缓冲液和苯酚浓度对生成物显色反应的影响。结果表明:以磷酸苯二钠为基质、在显色反应阶段加入pH≤6的缓冲液时,苯酚和2,6-二溴苯醌氯亚胺不显色;当加入pH≥8的缓冲液时,两者之间显色且苯酚浓度和吸光值的Pearson相关系数极显著。这说明pH低是导致高苯酚浓度和2,6-二溴苯醌氯亚胺显色效果差的一个主要原因。此外,采用PNPP方法测定时,在酸性、中性和碱性土壤中,10个样本酸性磷酸酶活性的变异系数分别较DPP 2增加了70.04%、42.44%和21.17%;极差分别是DPP 2的27.18倍、26.85倍和39.43倍。总之,如果选用磷酸苯二钠为基质测定土壤酸性磷酸酶活性,应在显色阶段加入碱性硼酸盐缓冲液;选用对硝基苯磷酸二钠为基质,是更为简单和灵敏的方法。     

气候变化对黄河中上游地区潜在蒸散影响的估算

采用Penman—Monteith公式计算潜在蒸散,分析1961-2010年黄河中上游地区气候因子的变化趋势,并用偏微分方法定量分析各气候因子变化对潜在蒸散的影响。结果显示：1）近50年来黄河中上游地区气温显著升高（α〈0．01）,风速和日照时间显著减少（α〈0．01）。半干旱区面积不断扩大,气候总体呈暖干变化趋势。2）潜在蒸散对实际水汽压变化最敏感,其次为最高气温、风速和日照时间,对最低气温变化最不敏感。夏季潜在蒸散对日最高气温最敏感,其他季节对实际水汽压最敏感。3）风速对年潜在蒸散变化贡献最大,其次为气温和日照时间,实际水汽压贡献最小。春夏秋冬对潜在蒸散变化贡献最大的气候因子依次为风速、日照时间、气温。温度升高、湿度减少埘潜在蒸散的正影响已被风速、辐射下降的负影响所抵消。综合考虑各气候因子对潜在蒸散的作用有助于加深对气候变化影响机制的认识,并为气候变化适应对策研究提供科学依据。     

不同遮荫处理对翠云草叶色变化的影响

本研究以半年生翠云草盆栽为试验材料,研究不同遮荫处理对翠云草叶色变化的影响。试验设置全光照R0(透光率100%NS)、一层遮荫R1(38%NS)、二层遮荫R2(20%NS)、三层遮荫R3(16%NS)和四层遮荫R4(10%NS)共5个处理。处理3个月后,比较叶片中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、叶绿素a/b、类胡萝卜素、花色素苷、苯丙氨酸解氨酶及可溶性糖含量变化。结果显示,叶绿素含量在3层遮荫处理下最高,叶片表现出特殊的蓝绿色;全光照下,叶绿素含量和花色素苷含量均最低,而类胡萝卜素含量最高,说明叶片受到强光胁迫,是类胡萝卜素而不是花色素苷取代了那部分被破坏的叶绿素,因此叶片表现出红色。方差分析表明,不同遮荫处理对翠云草叶片中叶绿素含量影响极显著,对花色素苷含量影响显著,而对类胡萝卜素含量影响不显著。掌握翠云草叶色在不同遮荫条件下的变化规律,有助于在园林中根据景观需要进行合理配置,创造别具特色的园林植物景观。     

基于Hadoop的区域土壤侵蚀强度计算GIS设计与实验

在开源分布式计算框架Hadoop的基础上,选择大凌河流域为研究区,构建降雨侵蚀力、土壤可侵蚀性、坡长等土壤侵蚀因子栅格数据分布式存储策略,利用MapReduce编程模式设计实现通用水土流失方程RUSLE的算法程序进行土壤侵蚀强度计算,并扩展Geoserver的栅格文件读取功能,增大对HDFS栅格文件的读取支持,实现土壤侵蚀强度计算结果的快速发布。结果表明,该系统可实现大数据量、高分辨率土壤侵蚀因子栅格数据的区域土壤侵蚀强度快速计算,可较好满足区域土壤侵蚀预测预报的时效性要求;程序运行过程中计算任务本地化效果明显,显著降低了计算过程中的网络传输压力,网络使用率约22%,且系统性能可通过增加计算节点进一步提升。本研究可为大数据量、高分辨率栅格数据下区域土壤侵蚀强度计算及发布GIS设计开发提供指导,为大凌河流域土壤侵蚀监测提供科学依据。     

青杄转录因子基因PwNF-YB8的克隆与功能分析

【目的】NUCLEAR FACTOR Y(NF-Y)转录因子在真核生物中广泛存在,通常由NF-YA、NF-YB和NFYC 3个亚基形成异源三聚体,来结合下游靶基因启动子中的CCAAT顺式作用元件,进而调控植物的生长发育进程,并参与植物非生物逆境胁迫过程。本研究对青杄中PwNF-YB8基因的表达特性及功能进行分析,揭示其参与的生理过程及对非生物逆境胁迫的响应。【方法】根据实验室前期EST测序及RNA-seq转录组数据分析结果获得青杄NF-Ys家族基因序列,克隆得到PwNF-YB8的cDNA序列,并对其编码蛋白进行序列特征和进化树分析。采用qRT-PCR分析PwNF-YB8在不同组织和花粉萌发过程中的表达特性,以及高温、盐胁迫、甘露醇、ABA处理后的表达变化。亚细胞定位揭示PwNF-YB8在细胞中发挥功能的场所。通过酵母双杂交试验、双分子荧光互补试验分别检测PwNF-YB8的转录激活活性以及与PwHAP5的互作情况。农杆菌介导花序侵染法转化野生型拟南芥(WT),获得纯合的PwNF-YB8过表达株系。利用CRISPR/Cas 9技术获得其同源基因AtNF-YB8的突变体。甘露醇和盐处理后测定野生型(WT)、空载体(VC)、突变体株系(nfyb8-cas9#1/12)和过表达株系(L4、L5)的萌发率、幼苗根长,分析比较不同株系对于渗透胁迫和盐胁迫的耐受能力。【结果】PwNF-YB8基因的开放阅读框为489 bp,编码162个氨基酸,具有典型的NF-YB保守结构域,并且与白云杉同源基因具有较近的亲缘关系。SqRT-PCR和qRT-PCR结果表明在青杄的根、茎、针叶和花粉中均能检测到PwNF-YB8的表达,其在花粉中的表达量最高。亚细胞定位试验结果显示,PwNF-YB8定位于细胞核、细胞质中。酵母自激活试验显示PwNF-YB8自身无转录激活活性。进一步对青杄幼苗进行高温(42℃)、盐胁迫、甘露醇和脱落酸处理后发现,PwNF-YB8对干旱和盐2种非生物逆境处理明显响应。PwNF-YB8参与了花粉萌发过程,在花粉萌发36 h时表达量最高。酵母双杂交和双分子荧光互补试验证明PwNF-YB8能够与NF-YC亚基中的PwHAP5互作,可能共同参与花粉管发育调控。甘露醇或盐处理下,异源过表达PwNF-YB8基因的拟南芥种子萌发率与野生型差异不显著,但其根长表现出一定的生长优势。【结论】青杄PwNF-YB8能够与PwHAP5互作,参与花粉萌发和花粉管生长过程,并在干旱、盐胁迫响应中发挥作用。     

平泉油松建筑材林立地类型划分及立地质量评价

【目的】对河北省平泉市油松人工林进行立地类型划分和立地质量评价,并将立地质量分级,以期筛选出适合培育油松建筑材林的林地。【方法】以河北平泉油松人工林为研究对象,基于92块固定样地数据和42株解析木数据,采用主导因子分析法筛选主导因子,并划分立地类型。采用相对优势高法编制立地指数表,根据立地指数表进行立地质量评价。选取林龄、密度一致,立地质量不同的9块样地,伐取优势木,分析油松木材物理力学性质。【结果】由平泉油松人工林立地类型分布图可知,中土层油松人工林最多,占油松人工林总面积的65.5%,薄土层次之,占油松人工林总面积的27.9%,厚土层最少,占油松人工林总面积的6.6%;阴坡油松人工林分布较多,占油松人工林总面积的76.6%,阳坡分布较少,占油松人工林总面积的23.4%。由立地指数分布图知,立地指数为9、10的地块占地面积14 277.665 hm~2,占总面积的28.1%;立地指数为6、7、8的地块占地面积33 648.51 hm~2,占总面积的66.1%;立地指数为4、5的地块占地面积2 973.63 hm~2,仅占总面积的5.8%。【结论】河北平泉地区立地质量处于中等偏上水平,适合培育油松建筑材林,黄土梁子镇和柳溪满族乡为最佳地点。