西天山森林小气候梯度特征

为了揭示林内的小气候特征及森林对小气候变化的响应。利用梯度系统采集西天山森林的空气温度、空气湿度、风速、土壤温度、土壤含水量等气象要素的观测数据,对这些气象因子在不同高度.上的差异状况进行对比分析。结果表明:40~70 m高度的空气温湿度差别不大,近地面1.5m空气温度显著低于其他梯度.空气湿度显著高于其他梯度,同时发现空气湿度和气温在日变化上呈负相关。土壤温度的日较差和年较差随着深度增加而逐渐变小。在日变化上土壤温度与空气温度之间有明显滞后性。土壤含水量无明显日变化月度变化各梯度未形成规律性变化特征。从风速角度看,风速变化总体上与高度呈正相关,近地面1.5m有所不同。林冠对太阳辐射的阻挡作用明显,林下温度低.水分蒸发量小,空气较为湿润。深层土壤受外部因素影响小,温度变化相对平稳。森林对风力阻挡作用明显,但近地面1.5 m风速影响因素较为复杂,有待进一步研究。     

小兴安岭地区退化林修复经营技术

通过对小兴安岭地区2种退化林地类型的实地调查,分析可知该地区退化林是由于过伐后缺乏人工经营形成的天然次生林,恢复策略主要为人工更新、人工促进天然更新以及天然更新相结合,其中以人工更新为主.红松针叶林更新演替退化类型适宜造林树种为红松(Pinus koraiensis),造林株行距为3 m×3 m;云杉针阔混交林更新演替...     

修枝措施和造林密度对杂交相思人工幼林生长的影响

设计了2个试验因素:3种造林密度和2种修枝措施,研究其对杂交相思(Acacia mangium×A.auriculiformis)人工幼林生长的影响。对修枝措施进行单因素方差分析,修枝对高密度(1 667株/hm~2)杂交相思幼林的生长有一定的促进作用;对中密度(1 600株/hm~2)的无显著影响;而对低密度(1 111株/hm~2)的则有一定的抑制作用。对造林密度和修枝措施进行双因素方差分析,2个因素间存在交互作用,高密度+修枝为最佳处理组合,即为杂交相思人工幼林最佳的初期栽培模式。     

外源NO供体SNP浸种对盐胁迫下紫薇楸幼苗生长的影响

以紫薇楸(Catalpa bignonioides)种子为材料,用不同浓度一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)浸种得到幼苗,采用NaCl琼脂法研究外源NO对不同浓度盐胁迫下紫薇楸幼苗生长的影响。结果表明:SNP浸种不能缓解NaCl对紫薇楸幼苗高生长、发根数量的抑制作用,但SNP浸种可不同程度地缓解NaCl对紫薇楸幼苗根系生长、生物量积累产生的抑制作用,且与SNP浸种浓度与NaCl胁迫程度有关,SNP浸种也可不同程度提高紫薇楸耐盐比率。     

杉木正交异向蠕变行为的时温等效性

【目的】探究时温等效原理在杉木正交异向蠕变行为中的适用性及其特点。【方法】以含水率约0.6%的杉木木材为研究对象,采用动态热机械分析仪DMA 2980,在30～150℃范围内,基于一系列20 min蠕变试验分别获得3个应力水平和不同恒定温度水平下杉木轴向、径向和弦向的蠕变曲线。将其他温度下的蠕变曲线通过水平移动因子平移并叠合连接至参考温度(本研究中为30℃)曲线,生成一定时间范围内的蠕变主曲线。分析形成主曲线相邻分曲线叠合处的应变量以及应变量斜率是否相同,判定主曲线是否光滑。利用最小二乘拟合法,运用WLF方程和Arrhenius方程对水平移动因子与温度的关系曲线进行拟合。【结果】蠕变应变量随应力水平或温度水平增大而增加;不同方向试样的应变量之间存在明显差异:轴向试样的应变量显著低于横向(弦向和径向)试样,弦向试样的应变量约为径向试样的2倍;叠合生成主曲线时,径向和弦向试样仅使用水平移动因子即可生成光滑的蠕变主曲线,主曲线跨越的时间由103s延长至107s;轴向试样仅通过水平移动因子无法生成光滑的蠕变主曲线,经垂直移动因子修正后的各轴向蠕变曲线能够叠合出光滑的主曲线,与未经垂直移动因子修正的蠕变主曲线相比,其跨越的时间由约105s降低至约104.5 s;三方向试样水平移动因子与温度关系曲线在30～150℃内满足WLF方程,标准误差小于13.41%。【结论】时温等效原理在30～150℃范围内描述木材正交异向蠕变行为是适用的;轴向试样蠕变行为时温等效的构建需通过水平移动因子和垂直移动因子的共同作用,而径向和弦向试样仅使用水平移动因子即可使得时温等效原理适用;三方向试样蠕变主曲线水平移动因子与温度的关系曲线均满足WLF方程。     

基于角尺度的随机体在森林稳定性维持中的作用

【目的】探讨基于空间结构的森林稳定性维持机制,提出森林"随机体-稳定性"假说,为改善我国人工林稳定性提供科学参考。【方法】以我国不同气候带典型天然林为研究对象,利用林分空间结构参数——角尺度精细解译林木点格局,根据参照树及其最近4株相邻木构成的结构单元中相邻木的分布形式定义结构体,分析典型天然林结构体类型构成,揭示稳定性高的天然林普适性结构规律。【结果】天然林中的林木主要由随机木组成,其林木株数频率达55%,断面积占比高达50%以上;随机木构成天然林的主体,既与天然林地域分布和森林类型无关,也与天然林树种组成和格局类型无关。【结论】随机木是天然林稳定的基石,其在天然林中的主体构成是促使森林稳定性的关键。林分中随机体的架构形式使得随机木具有两面受光的邻体微环境,相较于均匀体,其中心木受相邻木的竞争压力更小,而相较于聚集体,随机木的相邻木之间挤压程度则更小,随机木及其邻体(随机体)相对来说承受的生存压力较小,在自然演替过程中能够获得更大的存活几率;随机体数量越多,森林群落越稳定。     

以玉米为例探究单子叶植物重力响应及维管结构的变化

【目的】重力对植物生长发育、形态建成、生理代谢等生物学过程发挥着重大作用,重力条件改变会诱导植物发生一系列生长与定向的变化。大部分木本植物在响应重力条件改变时,形成层活动会不均衡增加从而形成偏心生长的应力木,木质部结构和细胞壁成分发生明显变化。单子叶植物一般没有形成层,不能进行径向次生生长,且维管束多为散生。为了探究单子叶植物对重力的响应过程和结构变化,本文以玉米为研究对象,分析其响应重力的动态过程和形态结构变化;并通过与木本植物进行比较,揭示它们重力响应的差异。为进一步研究单子叶植物(如竹子等)及其他林木的重力反应提供一定借鉴。【方法】以玉米B73自交系为试验材料,待幼苗发育至10叶期,将试验植株水平放倒,对照植株保持直立。利用延时拍摄记录玉米重力响应过程的动态变化及变化的时间节点。通过组织切片观察和特异染色,分析发生重力响应的茎节产生的结构及细胞壁成分的变化。【结果】以第1片旗叶着生的节作为第1茎节,从下往上依次标记茎节。重力改变后玉米的响应过程及变化如下:1)响应过程:玉米从顶端向下依次感应重力作用。植株放倒10 h后开始响应重力,在之后的20 h内,植株从顶端到第4茎节先后向上弯起,直至植株与水平面呈90°角到达终止状态。2)形态变化:多次重复试验显示只有第4、5、6茎节发生明显的形态变化,在靠近节的近地侧部位出现不同程度的组织膨大。通过纵切观察,3个茎节膨大部位的组织和内部导管呈向上弯曲的状态。对照植株相应茎节并未发生改变。3)维管束结构变化:与对照相比,近地侧维管束的细胞数量增多并呈纺锤形,细胞壁极显著变薄且没有明显的导管组织;远地侧维管束的细胞数量和细胞壁厚度因生长状态不同而变化不一。第4茎节变化最显著。4)维管束细胞壁成分变化:分别用木质素特异染料间苯三酚和纤维素染料卡尔科弗卢尔荧光增白剂(calcofluor white)对试验组和对照组的横切切片进行染色,结果显示:近地侧维管束细胞壁的木质素含量较少,而纤维素含量比对照增多;远地侧维管束细胞壁成分与对照相比没有明显变化。【结论】玉米在重力条件改变后迅速调整茎节延伸方向,与对照相比茎节近地侧维管束细胞数量显著增多、细胞壁变薄、木质素减少而纤维素增多。由此推测玉米受重力影响后,通过调整居间分生组织活动,产生类似应拉木、压缩木的组织,但又与二者有所区别。这可为研究重力响应下木本植物维管组织分化(木材形成)的调控提供一定基础。     

可燃物处理对大兴安岭地区主要林型火行为的影响

【目的】模拟研究不同强度的可燃物处理对大兴安岭地区典型森林的火行为影响,为开展可燃物管理提供科学依据。【方法】在2019年火险期,分别对大兴安岭地区兴安落叶松林、白桦林、兴安落叶松白桦混交林等天然林和兴安落叶松与樟子松人工林进行可燃物调查和清理。每种林型分别设置3块样地(20 m×20 m),每块样地再分别设置4块小样地(10 m×10 m)。对每块样地进行林分结构调查,然后对4块小样地分别进行可燃物处理,包括割除枯死灌木和草本、清理枯枝和地表凋落物等。按可燃物处理程度分为未处理、低、中和高强度处理4个等级。低强度处理后林内无易燃及枯死灌草、地表无大型可燃物(10 h),可燃物梯最小高度为3 m,中强度处理后倒木、灌木及小乔木全部清除,高强度处理后地表存留可燃物不会支持火的持续燃烧和蔓延。调查可燃物处理后的可燃物空间分布。利用可燃物特征分类系统(FCCS)分别模拟各林分在火险期内一般天气情景和干旱情景下的火行为。一般天气情景下,模型输出的指数包括地表火蔓延速度、火焰高度和火强度指标;干旱情景下,模型输出指数为潜在地表火(火强度、火焰高度和蔓延速度)及潜在树冠火行为(树冠火发生指数、蔓延指数和蔓延速度指数)。【结果】模拟结果显示,低强度可燃物处理后,兴安落叶松天然林和人工林地表火蔓延速度分别降低51.6%和42.8%,火焰高度分别降低33.6%和39.4%,平均火强度分别降低22.8%和34%;而兴安落叶松白桦天然混交林、白桦林和樟子松人工林的火行为变化不明显。中强度可燃物处理后,兴安落叶松白桦混交林、白桦林、兴安落叶松天然林、兴安落叶松人工林和樟子松人工林的地表火蔓延速度分别降低29.4%、37.1%、79.1%、83.3%和19.7%,火焰高度分别降低33.3%、29.8%、67.2%、69.7%和38.1%。高强度可燃物处理后,兴安落叶松天然林、兴安落叶松人工林、兴安落叶松白桦天然混交林、白桦林和樟子松人工林平均蔓延速度分别降低95.3%、97.6%、85.7%、88.9%和77.6%,平均火焰高度分别降低93.1%、93.9%、92.6%、87.6%和87.3%。干旱情景下,5种林型地表火行为指标随着可燃物处理强度的增大而明显降低(P0.01),白桦林无树冠火发生,其他4种林型树冠火发生可能性及蔓延速度随可燃物处理强度的增大而明显降低(P0.01)。【结论】在一般天气情景和干旱情景下,中强度可燃物处理后,兴安落叶松白桦混交林、白桦林、兴安落叶松天然林和樟子松人工林的地表火蔓延速度均低于1 m·min~(-1),火焰高度低于1 m,兴安落叶松人工林的地表火蔓延速度和火焰高度分别低于人工0.1 m·min~(-1)和0.1m;各林型地表火焰高度低,蔓延速度慢,易于直接扑灭;兴安落叶松白桦混交林和樟子松人工的树冠火发生降幅超过20%,兴安落叶松天然林和人工林地表火蔓延速度减少40%以上,树冠火发生可能降低30%。而高强度可燃物处理后,会影响森林结构及其功能,因此,针对当前主要林型进行中强度的可燃物清理,清理地表未分解的枯落物和易燃灌木草本以及树冠下空间易燃可燃物,就可以有效降低地表火蔓延速度和避免树冠火发生。     

白蜡窄吉丁对高温高湿的耐受性

【目的】明确白蜡窄吉丁对高湿热环境的耐受能力,为预测白蜡窄吉丁在我国南方高温高湿地区定殖的可能性提供科学依据。【方法】室内设置极端温湿度环境,测定不同条件下白蜡窄吉丁雌雄成虫的生存率、雌虫成熟虫卵量以及新鲜卵粒的孵化情况。【结果】1)白蜡窄吉丁雌雄成虫对恒定高温高湿环境均具有较强耐受性。相对湿度为80%时,雌雄成虫可在38℃下存活3天以上,恒温41℃时雄虫的存活率在第三天开始下降,而雌虫则在恒温42℃才开始死亡。白蜡窄吉丁雄虫对高温高湿的耐受能力较雌虫弱,恒温43℃以上时雌虫可存活24 h,而雄虫在12 h内全部死亡。2)白蜡窄吉丁雌虫在相对湿度80%,温度28℃、38～43℃下均有卵发育成熟。与28℃对照相比,38和41℃下白蜡窄吉丁雌虫成熟虫卵量明显增多,当环境温度超过41℃时成熟虫卵量随温度升高而下降,44℃时卵无法发育成熟。3)相对湿度为80%时,卵粒易被霉菌感染,28和38℃时仍有部分卵粒孵化,41℃以上则无法正常孵化。与28℃相比,高温高湿环境下卵的孵化率显著降低。【结论】白蜡窄吉丁对高温高湿具备较强耐受性,被传播到中部或南部一些地区后具有正常生存并建立种群的可能性。     

日本落叶松木质部发育相关基因筛选及其共表达网络构建

【目的】鉴定日本落叶松木质部发育相关基因,构建核心基因与木质部发育相关基因的共表达网络,为后期开展日本落叶松木材形成相关研究提供参考。【方法】对日本落叶松木质部、韧皮部和针叶3个组织进行二代和三代转录组测序,利用R软件的DEseq2包筛选木质部相对韧皮部和木质部相对针叶的差异表达基因,通过整合2组差异基因获得木质部特异表达基因,借助GO、KEGG及BLASTN等生物信息学分析手段探索基因功能,利用WGCNA分析构建木质部特异表达基因共表达网络。【结果】共获得2 596个木质部特异的高表达和低表达基因;GO分析结果显示这些基因在代谢过程、细胞过程、定位膜、细胞、细胞组件、催化活性、位点结合和转运活性等分类中显著富集; KEGG分析结果显示这些基因在淀粉和蔗糖代谢、类黄酮生物合成和代谢途径通路中显著富集,在苯丙烷代谢途径及淀粉和蔗糖代谢途径中分别富集到38个和196个基因;鉴定出木材形成相关基因,包括木质素合成相关基因PAL4、CCR1、C4H、HCT、COMT1、PER12、PER52、CYP98A3、LAC12和LAC17等,纤维素和半纤维素合成相关基因DEC、CEL1、Csl、CTL2和SPS3等; 2 596个木质部特异的高表达和低表达基因经WGCNA分析后筛选出与木质部发育相关基因关联度较高的17个核心基因。【结论】筛选的日本落叶松木质部发育相关基因参与半乳甘露聚糖合成、木葡聚糖合成、纤维素微纤丝形成、细胞壁纤维素合成、次生细胞壁形成过程、纤维伸长过程、调控合成木质素的碳代谢流、木质素生物合成及降解、木质素单体聚合、木质素单体甲基化和细胞程序化死亡等木材形成相关生物学过程;在共表达网络中筛选出的17个核心基因可作为今后研究的重点来探索其在木材形成过程中的具体功能。