杉木层状压缩的形成及其密度分布特征

实木层状压缩技术是以实体木材的定向定位压缩为目标,以最小的材积损耗,最大限度地提高木材力学性能的一种新型木材压缩方法。通过水热分布调控以及外力加载的协同作用,在调控压缩层的形成位置、厚度和多层压缩的基础上,分析压缩木材密度分布特征,研究层状压缩技术对于人工林杉木(Cunninghamia lanceolata)的适用性及其层状压缩形成的特点。结果表明:预热时间控制在0.5~30 min之间时,获得压缩层位置不同的层状压缩杉木。随着预热时间的增加,压缩层由表层逐渐向中心(厚度方向)移动,压缩层密度达到0.583 g/cm^(3)及以上;通过调控压缩量,获得压缩层厚度为3.00~8.07 mm的4种厚度的表层压缩杉木,压缩层密度提高率比木材整体密度提高率平均高28.7%;将表层压缩和中心层压缩工艺并用,实现形成3个压缩层的多层压缩。扫描电镜观察结果表明,无论压缩层形成于表层还是中心层,压缩层与未压缩层界线出现在早材区域或早晚材交界处,压缩层的早材细胞发生细胞壁屈曲变形,至细胞腔几乎完全消失,而晚材细胞壁及细胞腔仅发生微变形或不变形。依据压缩前后木材密度分布曲线及特征值计算结果,杉木压缩层部位的早材密度提高率最大值可以达到210.6%。

杉木2代种子园种子品质性状分析

为探讨杉木种子园种子品质特征,对江西崇义省级杉木良种基地的杉木2代种子园混系种子净度、千粒质量、优良度、纵径、横径等进行比较试验。结果表明,该种子园种子净度均值为96.20%,符合Ι级杉木种子对净度不低于95%的要求。种子千粒重均值为6.7488g,变异系数Vi为0.0734,均值的代表性程度较大。种子优良度均值为39.33%,变异系数Vi为0.2165,种子优良度的离散程度较大。种子纵径均值为5.97mm,变异系数Vi为0.0437,种子横径均值为4.27mm,变异系数Vi为0.0223。种子纵横径比均值为1.40,种子纵径与种子纵横径比之间的正相关性极显著。

基于经验模态分解和小波包能量熵的杉木加载过程中细观损伤监测与识别

【目的】细观损伤是承载木材断裂的主要原因之一。木材的多孔层状结构使其损伤过程变得复杂,针对单一信号处理方法较难充分挖掘木材断裂声发射信号中的细观损伤信息,造成识别信息不充分、不完备的问题。本研究提出通过经验模态分解(EMD)和小波包能量熵结合的信号处理方法,通过声发射无损检测手段,识别杉木加载过程中的细观损伤类型。【方法】以杉木为研究对象,进行单轴压缩、双悬臂梁和顺纹拉伸3种单一损伤试验,并对其进行加载过程中声发射信号的采集、监测与分析。通过小波包阈值法消除损伤试验中采集的声发射信号噪声,经由EMD和相关系数计算,分离出最能体现杉木细观损伤特征的本征模态(IMF)分量,并对IMF分量进行基于傅里叶变换的峰值频率分析和小波包能量熵分析,提取杉木细观损伤的特征。【结果】(1)EMD和小波包能量熵结合的信号处理方法能够判断杉木加载过程中声发射信号对应的细观损伤类型与构成。(2)杉木不同细观损伤类型的声发射信号对应不同的小波包能量熵区间:胞壁屈曲与塌溃(0.69~0.99)、层间开裂(1.57~1.78)、纤维束断裂(1.92~2.27)。(3)宏观断口观察和电镜显微分析验证了该方法的准确性。【结论】经验模态分解–小波包能量熵法避免了声发射信号模态堆叠的影响,并解决了木材细观损伤复杂且难以识别的问题,为杉木木材断裂的早期诊断方法提供了理论支撑。

中龄林修枝对杉木林生长和材种结构的影响

为培育杉木大径级无节柱材,探讨修枝对杉木人工林生长和材种结构的影响,选择17年生中龄林,设置修枝与不修枝处理试验,20 a后调查中龄林修枝处理对杉木人工林生长和材种结构影响。结果表明:修枝后的前两年,修枝处理显著提高了杉木人工林的胸径年生长量(P<0.05),对树高、林分蓄积量年生长量没有显著影响,随后修枝处理对杉木人工林生长的影响逐渐减弱。中龄林修枝处理20 a对杉木人工林的胸径、树高、林分蓄积量和总生物量均没有显著影响,但显著提高了杉木人工林干生物量分配比例(P<0.05),显著降低了叶生物量分配比例(P<0.05)。中龄林修枝处理20 a显著提高了杉木人工林大径材出材率(P<0.05),有利于杉木人工林大径无节柱材培育。

混交对杉木和山杜英混交林生长、结构和生产力的影响

为探究杉木(Cunninghamia lanceolata)与山杜英(Elaeocarpus sylvestris)的混交效应,以景德镇枫树山林场20年生杉木纯林、山杜英纯林和杉木-山杜英混交林为研究对象,每种林分类型设置3种坡位(上坡、中坡和下坡),分析树种混交对林分生长的影响,并分别探究混交效应对立地条件和生境因子的响应。结果表明:混交林蓄积较预期蓄积增加5%,表现略微增产;混交林中杉木蓄积较杉木纯林增加15%,混交林中山杜英蓄积较山杜英纯林减少13%。相对于纯林,两树种直径分布特征对混交的响应呈相反趋势,混交林中杉木直径分布峰值向高阶移动,而混交林中山杜英直径分布峰值向低阶移动。混交林及其纯林粗根直径-胸径的异速生长分析表明,混交林中杉木生长侧重于树干生长,而山杜英生长侧重于根系生长;无论林型和树种,坡位由上到下,林木生长会侧重于树干生长。杉木-山杜英混交效应与地位指数呈显著负相关(P<0.05),土壤有效磷是混交林生长的主要限制因子。杉木与山杜英混交可促进林分生长,且混交林对较差立地条件有更好的适应性。

杉木高世代杂交子代生长与木材性状遗传分析

为揭示杉木高世代杂交子代生长与材性性状的遗传效应,选择优良的杂交组合,利用设置在浙江省开化县林场的4×5双因素交叉设计的杉木高世代杂交子代测定林,研究8年生杉木的生长性状、木材基本密度和树干碳含量,估算各性状一般配合力(GCA)/特殊配合力(SCA)效应值及相对重要性,分析遗传控制方式及性状间的相关性。结果表明:杉木树高、胸径、单株材积、木材基本密度、树干碳含量在杂交组合间均差异显著(P<0.05),含碳率在组合间差异不显著。父母本配合力分析显示,树高、胸径、单株材积、树干碳含量的母本效应均大于父本效应,C25-3母本效应最大,B109-3父本效应最大;杂交组合各性状均以加性基因效应控制为主,杉木高世代育种工作仍需注重亲本的选配。性状间相关性分析表明,树干碳含量与生长性状呈显著正相关,按10%的入选率,联合选择出3211和3215两个速生高固碳的杂交组合,单株材积较对照(CK)增加30.91%以上,树干碳含量较CK增加26.95%以上,而木材基本密度与生长性状呈弱相关或负相关,筛选出3218和3216两个木材性状优良的杂交组合,木材基本密度较CK增加2.17%以上。

不同遮荫处理对杉木幼苗生长及土壤碳氮代谢酶活性的影响

遮荫是苗木培育的关键措施,它可以通过影响根系向土壤释放分泌物的量改变土壤碳氮酶活性,进而影响土壤碳氮循环过程。然而,有关遮荫对土壤碳氮酶活性的影响及其与苗木生长之间的关系如何,研究较为缺乏。以杉木1年生幼苗“洋061”为研究对象,设置五个不同遮荫处理:不遮荫(CK)光强1157.82μmol m^(-2)s^(-1)、30%遮荫(T1)光强856.31μmol m^(-2)s^(-1)、55%遮荫(T2)光强542.68μmol m^(-2)s^(-1)、70%遮荫(T3)光强382.08μmol m^(-2)s^(-1)、85%遮荫(T4)光强219.56μmol m^(-2)s^(-1),比较不同遮荫处理对杉木幼苗生长、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和土壤碳氮代谢酶活性的影响。结果表明:(1)杉木苗高、不同器官生物量、根冠比和苗木质量指数均随光强减弱呈先升后降的趋势,除苗高和根冠比分别在T3和T1时最大,其余指标均在T2时最大,而地径则随光强的减弱逐渐变小;(2)土壤SOC含量对遮荫响应存在差异,T3处理下SOC含量显著低于CK,而在T4时显著高于CK,遮荫不同程度降低土壤TN含量,但不同处理间不存在显著差异;(3)土壤碳氮代谢酶对不同遮荫处理的响应存在一定的差异。与CK相比,不同遮荫处理显著改变土壤酶活性,其中土壤纤维素酶(S-CL)、土壤蔗糖酶(S-SC)、土壤酸性转化酶(S-AI)、土壤木质素过氧化物酶(S-LiP)活性在T4处理时最高;土壤过氧化氢酶(S-CAT)、土壤β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(S-NAG)、土壤几丁质酶(S-C)则在T3达到最大值;土壤多酚氧化酶(S-PPO)活性在T1处理下最大;T2遮荫强度时,土壤淀粉酶(S-AL)、土壤亚硝酸转化酶(S-NiR)活性最高;但遮荫还不同程度的降低了土壤脲酶(S-UE)、土壤硝酸转化酶(S-NR)活性。冗余分析发现,土壤酶活性对SOC、TN的解释度高达76.61%,表明S-LiP、S-AL、S-AI、S-PPO、S-CL与SOC具有较强的正相关关系,S-UE、S-NR对TN影响较大。综上所述,30%—55%遮荫即光照强度为542.68—856.31μmol m^(-2)s^(-1)是较适宜杉木幼苗生长的光照条件,这与该处理下提高土壤碳氮酶活性进而改善碳氮养分循环密切相关。

指数施肥对杉木容器育苗基质真菌群落及功能类群的影响

【目的】进一步探索杉木幼苗基质真菌群落对指数施肥的整体响应特征。【方法】以杉木无性系“洋061”轻型容器育苗基质为研究对象,通过设置4个浓度梯度的施肥处理(EF1,40 mg/株;EF2,80 mg/株;EF3,120 mg/株;EF4,160 mg/株),对照组不施肥,基于(Illumina MiSeq)高通量测序与FUNGuild真菌功能预测技术,研究不同指数施肥梯度对杉木苗基质理化性质、真菌群落结构及功能类群的影响。【结果】短期指数施肥对基质对真菌多样性没有影响,但能显著提高丰富度指数。粗孢孔目(Trechisporales)肉座菌目(Hypocreales)、粪壳目(Sordariales)、Chaetosphaeriales和被孢霉目(Mortierellales)分别是伞菌纲、粪壳菌纲、被孢霉纲三大优势真菌纲下的优势种群。指数施肥显著提高了肉座菌目相对丰度,显著降低了粪壳目、被孢霉目相对丰度。基质真菌营养类型以腐生型为主,木质腐生真菌为优势功能类群,指数施肥后病理腐生共生过渡型、腐生共生过渡型、植物病原真菌相对丰度显著减少,从枝菌根真菌相对丰度显著增加。RDA分析结果表明,AP、TK和TN是影响基质真菌群落结构与功能类群的主要环境因子。指数施肥显著增加了基质中AP、TN含量,推测指数施肥可能会促进对N、P敏感的真菌类群繁殖,这部分真菌属于腐生营养型与共生营养型,随着施肥量增加,腐生营养性真菌类群逐渐占据主导地位,反而抑制了共生营养型真菌类群生长。【结论】指数施肥能有效提高基质养分有效性,调控真菌优势群落结构,增加共生与腐生型真菌比例,降低病菌含量,为杉木幼苗生长发育提供良好条件。

将乐国有林场杉木径向生长及其对气候的响应

【目的】杉木是我国南方特有的用材树种,其具有良好的绿化效果,同时也具有较高的经济价值。本文主要对不同时间尺度上杉木径向生长动态及其与气候因子的关系展开研究,为科学经营研究区杉木提供参考依据。【方法】本研究利用径向生长测量仪对福建省将乐国有林场杉木进行了为期4年(2017年7月—2021年6月)的连续监测,对其径向生长量进行分析,确定生长季,同时进行偏相关分析及滑动相关分析探究温度、湿度、降水量等气候因子对杉木径向生长的影响。【结果】(1)杉木具有周期性的日径向改变,主要体现在3个阶段(第1个阶段是收缩、第2个阶段是恢复、第3个阶段是增长);杉木径向变化的季节动态经历了低谷期、上升期和稳定期;杉木的径向变化年际间存在差异,但径增长的时间序列和累积变化趋势基本是一致的。(2)拟合并分析杉木累积径向生长曲线可以确定福建将乐杉木的生长季为每年2—9月。(3)平均相对湿度、降水量、最低温度和平均温度是主要的影响因子,且杉木净增量与降水量具有显著正相关的关系,温度在适宜杉木径向生长的范围内越高越利于生长,但高于或低于这个范围均会起抑制作用;滑动相关分析结果表明随着生长季时间的变化,相关系数呈现先增加后减少的趋势。【结论】杉木径向生长与相对湿度、降水量、温度等气候因子有密切联系,因此研究杉木的径向变化特征和对气候因子的响应,为更好地规划目标树种的生存策略提供了重要的技术路径和参考模型。

杉木无性系与实生苗木材物理力学性能差异研究

为揭示杉木无性系与实生苗木材物理力学性能的差异,以26年生杉木无性系和实生苗人工林木材为研究对象,对其不同圆周方位(南北向)、不同高度位置的主要物理力学性能进行测定,考察木材强度品质系数,综合评定杉木无性系和实生苗木材的材质等级。结果表明:除冲击韧性外,杉木无性系木材的密度、干缩率、差异干缩、湿胀率(全干−气干)、硬度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和横纹抗压强度均高于实生苗木材;圆周方位对杉木无性系与实生苗木材物理力学强度影响不显著;树高对杉木无性系木材气干密度、吸水率,实生苗木材基本密度、气干密度、吸水率、横纹抗压强度、硬度影响极显著,对无性系木材基本密度、全干密度、体积湿胀率,实生苗木材全干密度、体积湿胀率影响显著,对2种木材其他物理力学强度影响不显著;2种木材的气干密度、端面硬度、横纹抗压强度和顺纹抗压强度随树高增加呈现先降低后升高的趋势;除干缩性外,2种木材各物理力学性质指标均在国产材中属低等级;2种杉木木材综合品质系数较高,均为高等级材。

铁心杉种群结构与动态特征

【目的】杉木是南方生长最快的主要树种之一,而铁心杉是心材比例高、具有防腐的特殊性质的杉木新品种,但其野生种群分布范围窄。研究铁心杉种群结构与动态特征,可以为铁心杉种群的恢复以及种质资源的培育提供理论基础。【方法】以湖南小溪国家级自然保护区小溪乡的铁心杉天然林为研究对象,通过实地调查以胸径代替龄级,制作年龄结构图;以静态生命表制作存活、死亡和消失率曲线;以生存函数估计值制作生存函数曲线;计算了种群动态变化指数;预测了种群数量的时间序列。【结果】1)铁心杉种群的龄级结构属于不规则金字塔形,种群有一定的更新能力,第Ⅰ龄级储备丰富,但幼龄阶段死亡率高,铁心杉种群存活曲线趋Deevey-Ⅲ型;2)铁心杉种群在整个龄级中的死亡率和消失率曲线走向一致,在第XIII龄级出现最大值,而第Ⅰ龄级次之,因此铁心杉种群的更新和结构受到了空间资源的限制;3)经过生存分析,发现铁心杉的生存能力相对较差,在早期阶段会出现剧烈的下降,中期保持稳定,后期则会出现衰退;4)时间序列分析显示,整个铁心杉种群向中、高龄级集中,低龄的缺失会导致种群衰退。【结论】应尽快确定铁心杉的生态学地位,并采取就地保护以确保种群的更新;同时建议通过组织培养、引种栽培来保护铁心杉种质资源,扩大其分布范围。

土壤磷添加对速生期杉木叶片性状和磷组分分配的影响研究

[目的]选取亚热带地区10年生杉木人工林,探究其叶片性状对土壤P添加的响应以及叶片磷组分随P添加的分配模式变化,为提高杉木人工林生产力提供一定的科学依据。[方法]选定3块样地,在每块样地设置6个处理,每个处理随机施P量分别为0(CK)、60(P1)、120(P2)、180(P3)、240(P4)、300(P5)kg·hm^(−2)·a^(−1),进行为期3年的模拟P沉降控制实验。研究了比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶氮(N)、叶磷(P)、N/P、叶片最大净光合速率(A_(max))、光合氮磷利用效率(PNUE、PPUE)和核酸磷(nucleic acids)、脂质磷(phospholipids)、代谢磷(metabolic)、残渣磷(residual)、无机磷(Pi)的响应及其相关性。[结果]与CK相比较,P2、P3处理下SLA增加了37.9%、25.7%,LDMC减少了9.4%、12.5%;不同梯度土壤P添加下叶N含量无显著差异,但叶P含量比CK增加29.4%~49.4%,N/P相对CK减少18.2%~27.3%;P3处理下PNUE、PPUE和A_(max)均达到最大值,相对CK分别增加174.9%、116.4%、125.9%;除P2、P3处理外,叶片磷组分更倾向于增加核酸磷比例,P3处理主要偏向于增加代谢磷分配,而且代谢磷和PNUE呈现正相关也表明其是叶片净光合速率提高的重要因素。[结论]P3处理下的A_(max)最高,显著提高了PNUE和PPUE,可以有效缓解杉木的P限制状况,促进了杉木的生长发育。

基于种实表型性状和SSR标记的杉木2代种子园遗传多样性分析

【目的】从表型和分子2个角度评估江西信丰县国家杉木良种基地杉木2代种子园的遗传多样性,明确种子园的遗传背景,为后期种子园的改良(去劣疏伐)、重建(亲本选择与配置)等提供依据,同时为开展杂交育种提供遗传信息。【方法】以江西信丰杉木2代种子园内51个建园无性系为研究对象,通过分析8个种实表型性状掌握种子园不同无性系间种实性状的差异,同时利用SSR标记从DNA水平进行遗传多样性评估。【结果】供试51个无性系在种实表型性状和DNA水平上均存在明显的变异和较丰富的遗传多样性。8个表型性状变异系数为10.53%~37.04%,其中球果和种子的平均变异系数分别为18.99%和14.01%,种子的变异系数较小,表明种子的稳定性要比球果的高;种实性状的Shannon-Weaver多样性信息指数平均为2.060,表明种实性状的多样性较丰富。在DNA水平,14个SSR标记在51个无性系中共扩增出68个等位位点,平均Shannon’s信息指数、平均Nei’s遗传多样性指数、平均观测杂合度和平均期望杂合度分别为0.925、0.506、0.486和0.511,表明信丰杉木2代种子园遗传多样性较丰富。基于种实表型性状和SSR标记均可将51个无性系分为两大类群,但两者的具体聚类结果存在较大差异,Mantel检验显示种实性状与SSR标记之间不存在相关性(r=0.064,P=0.870>0.05)。【结论】信丰杉木2代种子园遗传多样性较丰富,具有再选择空间和改良潜力。

中龄林修枝对杉木林林下植被和土壤肥力的影响

【目的】探讨中龄林修枝对杉木人工林林下植被和土壤肥力的影响,为杉木人工林无节材培育提供依据。【方法】2003年选择17年生杉木中龄林,设计修枝与不修枝对比试验,对修枝20 a的样地与不修枝样地进行林下植被发育和土壤肥力调查。【结果】修枝(处理)杉木人工林林下植被生物量是不修枝(对照)的1.21倍,表明修枝可显著提高杉木林林下植被生物量;修枝对林下植被物种多样性指数无显著影响。修枝(处理)杉木人工林土壤理化性质指标与不修枝(对照)的差异不显著;但修枝(处理)对林地土壤pH值及细菌、真菌的组成有显著影响,降低了土壤pH值,显著提高土壤细菌、真菌的丰富度和多样性指数。修枝(处理)对林地土壤真菌的群落组成有显著影响,对土壤细菌群落组成没有影响。相关性分析结果表明,林地土壤有机质含量与杉木人工林林下植被物种多样性呈显著正相关。【结论】中龄林修枝可显著提高杉木林林下植被生物量,对植被物种多样性指数和土壤肥力均没有显著影响,但显著提高土壤细菌、真菌的丰富度和多样性指数。

茫荡山杉木天然种群结构与生态位特征

【目的】了解杉木在天然林中的种群结构及其生态位特征,为杉木近自然经营提供依据。【方法】以茫荡山国家级自然保护区内有杉木分布的天然林为研究对象,设立3200 m^(2)的样地,进行样地内乔木、灌木及草本种类和数量的全面调查,绘制杉木种群径级结构,计算种群结构动态变化指数,编制静态生命表,对2、4、6、8个龄级时间后的杉木种群进行时间序列预测,计算生态位宽度及杉木与其他物种的生态位重叠指数。【结果】杉木天然种群幼苗能够正常更新,但Ⅱ、Ⅲ龄级个体数量较少。随着龄级的增加,杉木种群的个体数量先增加后减少,年龄结构呈纺锤型分布,总体呈现衰退趋势。杉木种群中死亡率为负的龄级较多,整体表现出波动趋势。杉木种群的生命期望随龄级增加呈下降趋势。经过2、4、6、8个龄级时间后,杉木种群中小龄级个体数量略微下降,大龄级个体数量略微增加。杉木种群的相对优势度、相对密度、相对频度和重要值均处于群落前列,属群落建群种。不同杉木种群的生态位宽度值较大,与其他物种的生态位重叠指数也较高,说明其对环境资源的竞争激烈。【结论】在茫荡山天然林中,杉木幼苗能够正常更新,但存活率较低。杉木对群落环境资源的利用并没有明显的优势,杉木种群总体呈衰退趋势。

罗田垂枝杉子代生长性状遗传变异及早期选择

罗田垂枝杉独特的形态特征使其成为林木理想的株型,具有较高经济利用价值和较大的推广应用前景,但其子代测定工作不够完善,各性状的遗传参数未知,这不利于垂枝杉的遗传改良工作。本研究分析杉木遗传变异规律,从而进行优良家系的早期选择,以期为垂枝杉种质资源的保护和选择育种提供理论依据。以罗田垂枝杉子代测定林为研究对象,比较分析不同家系间3年生、4年生林木树高、胸径的生长差异及其遗传规律,并展开优良家系的早期选择。结果显示:子代测定林3年生平均树高、胸径分别为3.11 m和4.07 cm,4年生平均树高、胸径分别为4.16 m和5.35 cm。各家系间生长性状在3年生和4年生时均存在极显著差异(P<0.01);表型变异系数为26.24%~41.83%,遗传变异系数为5.37%~9.15%,单株遗传力为0.3052~0.4318,家系遗传力为0.6099~0.7021,均受到中强程度的遗传控制。不同来源家系中,垂枝杉半同胞家系的生长性状均表现较好,且均为最大值。按照15%的入选率选出5个优良家系,分别为1-17、1-21、1-20、2-3和3-6,其入选均值分别为3.43 m(3年生树高)、4.74 cm(3年生胸径)、4.64 m(4年生树高)和6.20 cm(4年生胸径),平均遗传增益分别为6.71%、10.25%、7.92%和11.13%,选择效果明显,选育出的优良家系可以为垂枝杉种质资源的保护和选择育种提供极佳的种质材料。

修枝对杉木节子发育和无节材比例的影响

为揭示修枝对杉木木材节子发育和无节材比例的影响规律,以9年生杉木人工林为研究对象,采用随机区组设计,设置修枝和不修枝试验处理,在修枝9 a后进行修枝对杉木木材节子发育和无节材比例的影响研究。采用平均标准木法砍伐修枝和不修枝杉木标准木各9株,分别采用锯板法、旋切法和横纵剖结合法进行修枝和不修枝杉木标准木加工处理和各指标测定,分析修枝与不修枝的杉木木材节子发育和无节材比例的差异。结果表明:修枝能显著减少杉木木材节子的体积,采用锯板法和旋切法测定的修枝杉木节子体积分别比不修枝减少48.70%和34.44%。修枝对杉木不同高度木段节子体积的影响存在差异,其中修枝对0~2 m木段节子体积影响最大。修枝能显著提高杉木人工林木材的无节材比例,采用锯板法和旋切法测定的修枝杉木无节材比例分别比不修枝杉木提高0.23%和0.26%。采用不同方法进行杉木修枝效果指标的测定存在较大差异,其中,锯板法测定操作相对方便,是可供生产上应用的表征人工林修枝效果较好的方法。

氮磷钾配施对杉木幼苗生长和光合特性的影响

为研究不同氮(N)、磷(P)、钾(K)配比施肥对杉木幼苗生长、光合生理、根系形态和养分积累的影响,筛选出适合杉木幼苗生长的养分配比,为杉木苗期的养分管理提供理论依据,以1年生杉木幼苗‘洋061’为材料,采用{3,3}单纯形-重心设计,设置不同N、P、K配比,即T1(6∶3∶1)、T2(2∶7∶1)、T3(2∶3∶5)、T4(4∶5∶1)、T5(4∶3∶3)、T6(2∶5∶3)和T7(1∶1.3∶0.7),并以不施肥处理(CK)为对照,研究杉木幼苗生长、光合特性、根系形态和养分积累对不同施肥配比响应的差异。在此基础上,采用隶属函数法筛选出适合杉木幼苗生长的N、P、K配比。结果表明:1)与CK相比,不同配比施肥均能不同程度促进杉木苗高、地径、生物量和根平均直径的生长,除T4和T5外不同配比施肥下杉木根系总根长、总根表面积和总根体积均高于CK。2)配比施肥不同程度促进光合色素的积累,其中在T5(4∶3∶3)、T7(1∶1.3∶0.7)条件下叶片叶绿素a/b值和光合色素含量达到最大。此外,氮磷钾配施处理不同程度提高幼苗根、茎、叶中养分元素含量。3)与CK相比,不同配比施肥均不同程度提高叶片净光合速率和水分利用效率,降低叶片蒸腾速率和气孔导度;同时还不同程度提高杉木叶片最大荧光、可变荧光、PSⅡ潜在光化学效率、光化学猝灭系数和PSⅡ最大光化学效率(T2除外)。4)隶属函数法分析结果表明,T5处理(4∶3∶3)下其隶属值最大。综上所述,T5处理(4∶3∶3)是本试验条件下适宜‘洋061’生长的N、P、K配比,在上述条件下可以获得满意的生长效果。

杉木人工林林分叶面积动态变化规律

叶面积与树木生长密切相关,是量化树木潜在生产能力的重要因子,其动态变化直接驱动林木生长的变化,但目前学者们对于林分叶面积动态变化规律却持有不同的观点。以亚热带不同气候区杉木人工林为研究对象,基于54个样地,共144株解析木的数据,采用6种生长方程通过非线性混合效应模型分别构建杉木单木叶面积模型和林分密度模型,将二者相乘得到林分叶面积动态变化模型,进而探究其动态变化规律。结果表明,以样地作为随机效应因子,考虑Logistic方程a参数上的随机效应,同时不考虑异方差结构的混合模型(样地水平)作为单木叶面积的最优模型;以地区作为随机效应因子,考虑Logistic方程a参数上的随机效应,同时不考虑异方差结构的混合模型(总体平均水平)作为林分密度的最优模型;林分叶面积动态变化呈单峰形式,幼龄阶段增长较快,达到峰值后迅速下降,之后下降幅度减少。本研究在考虑林分自然稀疏的前提下从生长模型的角度证明了杉木林分叶面积动态变化呈单峰型,而非达到顶峰后保持不变,同时也表明林分叶面积达到顶峰后下降是由于林分密度的降低引起的。研究结果对于合理经营不同气候梯度的杉木人工林具有重要意义。

硼对铝胁迫下杉木生长、生理和光合特性的影响

为了研究硼对铝胁迫下杉木生长、生理和光合特性的影响,揭示硼介导的杉木耐铝调控机制,为进一步利用养分管理手段减轻杉木铝毒害提供参考,以3月龄幼苗为材料,共设置4个处理,对照(CK)、缺硼(-B)、缺硼加铝(-B+Al)和加硼加铝(+B+Al),分析不同处理间杉木生长、叶片光合和抗性生理指标的差异。结果表明:(1)与CK相比,胁迫处理均能显著抑制苗高生长,苗高降幅介于31.83%~55.56%之间,而且铝胁迫下,加硼(+B+Al)能显著缓解缺硼(-B+Al)引起的苗高生长、叶片丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_(2)O_(2))和光合色素含量下降;与-B+Al处理相比,+B+Al处理的苗高、MDA、H_(2)O_(2)、叶绿素和类胡萝卜素含量分别增加48.02%、24.18%、16.39%、17.16%和17.78%。(2)与CK相比,不同胁迫处理显著提高叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性,其活性大小均表现为:+B+Al>-B+Al>-B>CK,增幅分别介于17.10%~128.87%、15.19%~152.10%、37.39%~412.11%和44.07%~271.66%之间。(3)杉木叶片净光合速率、水分利用效率、最大荧光、可变荧光、PSⅡ潜在光化学活性、PSⅡ最大光化学效率、光化学淬灭系数和实际最大量子产额在不同胁迫处理下较CK均出现不同程度下降,降幅分别介于51.06%~59.50%、2.43%~16.71%、7.07%~20.45%、7.80%~29.93%、27.16%~54.07%、2.53%~13.53%、4.66%~12.61%和4.25%~13.77%之间,而且-B+Al处理的降幅显著大于+B+Al处理。可见在铝胁迫下,与缺硼相比,外源加硼处理通过提高叶片抗氧化酶活性,降低叶片H_(2)O_(2)和MDA的积累,减轻H_(2)O_(2)诱导的叶片氧化损伤和光合色素的下降,提高叶片光合效率和光能利用率,促进碳同化产物合成,从而缓解铝胁迫引起的对生长的抑制。