基于CT扫描的多枝柽柳年轮生长参数测量及验证

利用多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)茎秆CT扫描图像,构建年轮三维解剖模型,获取年轮生长速率(TRGR)和年木材材积量(ATV)等生长参数。结果对树木长势评估、干旱区年轮水文响应和气候响应、林业碳汇计量等研究领域具有参考价值。研究通过对多枝柽柳茎秆CT扫描和平板扫描,分别获得其茎秆CT和平板二维横切扫描图。使用Python深度学习方法,获得CT年轮U-net语义分割模型。结合前期研究已构建的平板扫描年轮图像U-net语义分割模型,研究分别获取两种轮盘扫描图像年轮早材区域。轮盘扫描及语义分割后的结果经图像处理、GIS配准赋坐标后,借助GIS编辑和测量工具,完成多枝柽柳年轮周长、基部断面积生长增量、TRGR及ATV指标的计算。利用CT图像提取的年轮线状CAD图,根据CT切片顺序和间隔,在Sketchup 3D软件中重构多枝柽柳年轮三维解剖图,立体刻画年轮结构特征。研究测量结果通过成对样本t检验,Pearson相关系数检验和Bland-Altman定量一致性分析,评价多枝柽柳CT和平板扫描图年轮测量结果的一致性,检验CT扫描图年轮参数的提取准确性。研究结果表明基于CT图像测量的TRGR指标和平板扫描测量结果一致。成对样本t检验TRGR序列定量均值比较的P值均大于0.05,表明两种来源所得测量结果间无统计学差异。Pearson相关系数为0.9984(P<0.0001),表明两种测量结果间具有强相关性。Bland-Altman定量一致性分析,两种测量途径中有95.625%的样本差异位于一致性界限内,表明两种方法测量的结果具有一致性。基于CT图像通过GIS测量所得的多枝柽柳年轮生长参数经验证,结果准确。研究构建的CT图像年轮生长参数测量方法,可推广到农业和林业各类树木年轮参数的测量。研究结果对树木年轮无损测量技术的发展,未来树木年木材材积量的测算,以及利用年轮研究水文响应和气候响应具有参考价值。

不同浓度IBA对3种柽柳嫩枝扦插效果的影响

柽柳属(Tamarix)植物具较强的固沙、抗旱和耐盐碱性,本研究以细穗柽柳(Tamarix lepto‐stachya)、柽柳(Tamarix chinensis)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)3种柽柳为研究对象,选择其当年生半木质化枝条为插穗,通过开展不同浓度的吲哚丁酸(IBA)处理试验,利用隶属函数法对3种柽柳扦插成活率、平均新枝长及苗高等指标进行综合评价,研究IBA浓度对3种柽柳扦插效果的影响,为柽柳扦插繁育提供参考。结果表明:不同浓度IBA处理后3种柽柳扦插成活率、平均新枝长、苗高均存在显著差异(P<0.05),其中成活率为多枝柽柳(68.75%)>细穗柽柳(63.89%)>柽柳(36.09%),平均新枝长及苗高均以柽柳最高,为14.12 cm和17.04 cm。3种柽柳嫩枝扦插所适用的IBA浓度存在差异,细穗柽柳、多枝柽柳采用500 mg.L^(-1)处理,即可达到较好的综合扦插效果,而柽柳需采用1000 mg.L^(-1)。

基于多元统计法的柽柳枝叶中游离氨基酸品质评价研究

【目的】探明和评价柽柳枝叶中游离氨基酸质量状况,并筛选出优良种质资源。【方法】以12份柽柳嫩枝叶为材料,采用高效液相色谱检测其氨基酸组分,通过描述性统计分析、相关性分析、主成分分析和隶属函数值分析等多种统计学方法评价柽柳游离氨基酸质量。【结果】12份柽柳嫩枝叶中均至少含有17种游离氨基酸,且含有7种必需氨基酸,总氨基酸含量803.21~1769.06 mg/kg,平均含量为1196.24 mg/kg。其中必需氨基酸含量143.42~361.61 mg/kg,平均含量为226.60 mg/kg;甜味氨基酸含量为481.08~1279.89 mg/kg,平均值为715.39 mg/kg;苦味氨基酸含量范围为117.41~341.62 mg/kg,平均值为181.38 mg/kg;鲜味氨基酸含量为159.90~374.71 mg/kg,平均值为242.06 mg/kg;芳香族氨基酸含量为22.83~118.58 mg/kg,平均值为48.93 mg/kg;药用氨基酸含量为315.34~634.78 mg/kg,平均值为472.81 mg/kg,支链氨基酸含量为49.40~107.90 mg/kg,平均值为68.51 mg/kg。相关性分析显示,有33对氨基酸指标间呈极显著相关(P<0.01),17对指标间呈显著相关(P<0.05)。主成分分析显示,前6个主成分累计贡献率为90.382%。通过隶属函数值法对12份柽柳氨基酸质量进行综合评价,排名前4位的为长穗柽柳、甘肃柽柳、多枝柽柳和甘蒙柽柳(甘肃),后4位的为山川柽柳2、中国柽柳、多花柽柳和细穗柽柳,其他居中。【结论】利用主成分和隶属函数法可以评价不同柽柳间游离氨基酸的综合质量,其中长穗柽柳、甘肃柽柳、多枝柽柳、甘蒙柽柳(甘肃)等为较优良的种质资源。

兰州市金塔柽柳育苗造林技术

自2019年起,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略,加快黄河流域造林绿化成为生态修复及综合治理的重要组成部分。兰州市地处黄河中上游,干旱缺水问题突出,要高质量实施造林绿化工程,必须选用适宜的抗旱树种。近年来,兰州市林业部门已引进抗干旱、耐盐碱能力极强的红花彩色金塔柽柳,在兰州不同区域、不同地类进行造林试验,均取得了良好的造林绿化效果和生态景观效果。为加快这一树种的大面积推广,本文以黄河流域生态修复工程为基础,总结了金塔柽柳在兰州市的育苗造林技术,以期为相关工作人员提供参考。

甘蒙柽柳径向生长对环境变化的响应

甘蒙柽柳(Tamarix austromongolica)具有极强的环境适应性,是干旱半干旱地区重要的防风固沙植被。生长在即将建成的羊曲水电站淹没区的乔木状柽柳林移植保护问题曾引发关注。该研究运用气候年轮学方法,分析了研究区环境变化特征、被移植甘蒙柽柳的生长状况及二者之间的关系及其在时间上的稳定性。研究发现该地区气候呈“暖湿化”趋势,径流数据在1990年后呈显著增加趋势,被移植甘蒙柽柳生长状况良好。前一年12月、当年7月、当年8月、当年9月降水对甘蒙柽柳径向生长有促进作用,当年3月、当年5月降水起抑制作用;当年8月气温对甘蒙柽柳径向生长起抑制作用,当年9月气温起促进作用;径流对柽柳径向生长起促进作用;甘蒙柽柳径向生长与环境关系在时间上不稳定。

古浪县沙区柽柳植苗造林及人工平茬复壮技术研究

柽柳作为古浪县的乡土树种,在造林中被广泛应用。本文对古浪县八道沟民调渠沿线柽柳在春、秋两季采用3种不同旱作植苗造林技术的成活率、保存率以及有关生长量进行统计分析,结果显示:古浪沙区柽柳治沙造林时间选择秋季为佳,采用前期设置草方格固定沙丘,然后进行落水栽植的造林技术,柽柳的保存率及生长势最好;在沙漠腹地及交通不便的地区建议采用泥浆蘸根技术。对民调渠沿线7年生柽柳林在不同时间进行平茬,通过对4个生长量指标进行分析,发现在古浪沙区对柽柳进行平茬,可以达到复壮目的,且最佳平茬时间为12月中旬,最佳平茬高度为30~35 cm。

柽柳属植物研究进展

柽柳属植物是柽柳科4个属之一,在我国共有20种,主要分布于西北地区,在西南部分省份和华北地区也有分布,在新疆维吾尔自治区的分布最为广泛。柽柳属植物为灌木或小半灌木,具有耐盐碱、耐干旱等优良的生理学特性,对荒漠、半荒漠地区水土保持和气候改善具有重要的生态价值。此外,柽柳属植物还具有较高的经济价值和药用价值。

柽柳再生和转化体系的建立及瞬时转化TcSYP121基因功能分析

【目的】建立柽柳再生及遗传转化体系并分析瞬时转化柳树突触融合蛋白(TcSYP121)基因功能,为筛选柽柳分子抗性育种候选基因及盐碱土的改良和生态修复提供理论参考。【方法】通过单因素筛选最佳外植体、消毒处理、各阶段(初代、分化、增殖和生根)的培养基类型及激素浓度建立柽柳再生体系;通过正交试验分析影响转化体系的4个因素(预培养时间、侵染时间、共培养时间和农杆菌浓度);通过PCR扩增及电泳结果验证柽柳转化体系;瞬时转化TcSYP121基因获得过表达植株(OE)和病毒诱导的基因沉默植株(VI),进行表型观测、植物超氧阴离子染色液(NBT)和二氨基联苯胺法(DAB)染色并测定盐腺直径和盐腺密度、叶绿素含量、超氧化物酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性及TcSYP121基因相对表达量,分析TcSYP121基因的功能。【结果】最优外植体为柽柳嫩茎段,最适宜次氯酸钠(NaClO)消毒浓度为5%,最佳消毒时间为5 min,最适合的初代培养基为MS培养基,最佳分化培养基为MS+1.0mg/L6-BA+0.1mg/LNAA,最佳增殖培养基为MS+1.5mg/L6-BA+0.1mg/LIBA,最佳生根培养基是1/2MS+0.5mg/L IBA。转化体系中正交试验结果为最佳预培养时间是2 d,最佳侵染时间是5 min,最佳共培养时间是2 d,最佳农杆菌浓度OD600为0.8,抗生素头孢霉素(Cef)浓度为300 mg/L,卡那霉素(Kan)筛选压为30 mg/L。PCR扩增及电泳结果显示,利用该遗传转化体系可获得阳性转基因植株。瞬时转化TcSYP121基因柽柳的耐盐功能分析结果显示,在盐胁迫下,VI和对照(CK)柽柳中叶绿素含量显著下降(P<0.05),而OE下降不显著(P>0.05);OE柽柳SOD和POD活性均高于VI与CK,且OE中Tc SYP121基因的相对表达量高于CK和VI。【结论】建立了柽柳的再生体系和遗传转化体系,通过对柽柳进行瞬时转化获得过表达和沉默表达柽柳,证实TcSYP121基因能够提高柽柳耐盐性。

柽柳离体无性繁殖研究

本研究以柽柳嫩茎为材料,分析不同植物生长物质对柽柳不定芽诱导以及生根的影响,结果表明,在MS+1.00 mg/L 6-BA+0.01 mg/L NAA培养基中不定芽诱导率最高,且较为健壮;1/2 MS为不定芽生根最适培养基。基于试验研究,建立了柽柳高频离体无性繁殖体系,为柽柳的规模化种植以及优良品种的选育提供参考。

古浪县荒漠地区红柳育苗与造林技术

古浪县地处祁连山水源涵养区与北方防沙带建设区,保护好祁连山生态环境对保障国家生态安全、构筑国家西部生态安全屏障具有十分重要的战略意义。为大力提升古浪县生态系统的质量和稳定性,筑牢国家西部生态安全屏障,需全面提升林木种苗质量,确保古浪县林业重点工程种苗供应和造林成效。红柳属古浪县乡土树种,具有抗旱、抗寒、耐沙埋、易繁殖等特点,为提升林业工程苗木质量及保障能力、推进古浪县林草重点工程及项目顺利实施,掌握红柳的育苗及造林技术非常重要。本文系统总结了红柳的育苗及造林技术,旨在为今后半干旱地区红柳造林工作提供一定的理论依据和参考。

四翅滨藜和多枝柽柳对土壤干旱的响应差异

在干旱区防护林建设中,选择抗逆性和适应力强的植物树种是关键。通过模拟不同干旱梯度的盆栽控水试验来比较塔里木盆地引种植物四翅滨藜和乡土植物多枝柽柳对干旱胁迫生态适应性差异。结果表明:(1)随着干旱程度增加,四翅滨藜和多枝柽柳叶片含水量均逐渐降低,保水力、脯氨酸含量、相对电导率逐渐增大。四翅滨藜和多枝柽柳的可溶性糖含量、丙二醛含量分别在轻度、重度干旱下达最大值,多枝柽柳的增幅更大。(2)四翅滨藜和多枝柽柳POD活性逐渐增大,重度干旱下,多枝柽柳较对照增加的百分比约为四翅滨藜的3倍;在中度干旱下SOD活性最大,多枝柽柳较对照增加的百分比约为四翅滨藜的5倍。多枝柽柳2种酶活性变化均大于四翅滨藜。(3)四翅滨藜和多枝柽柳叶绿素含量均为:轻度干旱>对照>中度干旱>重度干旱,多枝柽柳的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度均逐渐降低,轻度干旱对四翅滨藜叶绿素和光合能力有略微促进作用。(4)相关性和主成分分析结果显示,干旱胁迫下多枝柽柳各性状间的联系更紧密,四翅滨藜不易改变性状和性状之间的联系,相对保守。四翅滨藜受到干旱胁迫的影响较小,其干旱适应性略强于多枝柽柳。

多枝柽柳年轮生长速率测量及TRGR指标优势分析

灌木对生境和气候变化具有高度敏感性,其年轮资料在认识区域环境演变过程、全球气候变化和环境保护中具有重要作用。灌木植株在生长过程中受遗传和极端环境的影响,年轮常出现偏心和不规则生长,这使得专业年轮分析软件测量的年轮宽度数据难以准确反映其整体径向生长信息。为探讨适合于寒旱区灌木年轮学研究的年轮测量指标和测量方法,研究以该区域荒漠常见植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)为研究对象,通过U-net深度学习方法,获得年轮提取训练模型,自动获取扫描轮盘各年早材区域。轮盘扫描及语义分割后的图像经GIS配准赋坐标、ENVI图像处理后,借助GIS编辑和测量工具,完成多枝柽柳各年年轮生长速率(Tree-ring growth rate,TRGR)、年轮宽度(Tree-ring width,TRW)和树木基部断面积生长增量(Basal area increment,BAI)的测量;研究基于Timesat Savitzky-Golay(S-G)滤波时间序列拟合,获取点样尺度归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)季节曲线峰值、季节开始时的增长速率、大季节积分和季节结束时的值等7个关键参数。将多枝柽柳TRGR、TRW和BAI测量结果与NDVI季节曲线关键参数进行相关性分析,检验TRGR指标的合理性,分析指标优势。结果表明:测量的多枝柽柳TRGR指标与点样尺度NDVI关键参数间存在高度正相关,最高相关系数达0.98。TRGR指标不仅能够反映多枝柽柳年轮整体径向生长情况,而且可以有效去除年轮指标中的胸径趋势,突显指标环境趋势,有利于解决树木年轮学中指标去趋势难的问题。TRGR与TRW和BAI指标相比优势明显,可以作为灌木年轮学研究的新代用指标。研究结果为多枝柽柳年轮信息重构NDVI或反之提供了有利证据。研究构建的年轮测量方法相比于专业年轮分析系统具有更为多样的测量手段。研究结果可推动寒旱区灌木年轮学发展。

中国柽柳微扦插繁殖技术体系

为探索柽柳微扦插繁殖的最佳条件,采用中国柽柳的幼嫩茎段作为外植体材料,通过正交试验和完全随机区组试验筛选最佳中国柽柳微扦插繁殖技术体系。结果表明:正交试验中培养基类型对生根率的影响最大,激素种类和激素质量浓度对生根率的影响次之,且后二者基本相当。IBA激素效果最好,1/4MS与1/2MS生根率差异不显著,生根率最高的处理为1/4MS+IBA 0.4 mg/L,生根率为87.50%。进一步通过1/2MS+IBA单因素完全随机区组试验和1/4MS+IBA单因素完全随机区组试验进行验证,生根率最高的处理为1/4MS+IBA 0.4 mg/L,生根率为85.60%。因此,中国柽柳微扦插繁殖最适培养基为1/4MS+IBA 0.4 mg/L。

沙生柽柳地理种群的抗旱性综合评价及抗旱指标筛选

沙生柽柳(TamarixtaklamakanensisM.T.Liu)为我国特有物种,被认为是我国荒漠地区流动沙丘上最抗旱的固沙造林树种。对沙生柽柳地理种群进行抗旱性综合评价,全面分析其抗旱能力,能为筛选优质的抗旱种质资源,进行抗旱育种奠定基础。本研究选取分布于塔克拉玛干沙漠腹地的6个沙生柽柳地理种群,测定其与抗旱相关的13项生理生化指标,利用隶属函数法对不同地理种群的抗旱性进行综合评价。研究结果表明,不同沙生柽柳地理种群综合抗旱性排序为种群4>种群3>种群2>种群1>种群6>种群5.灰色关联度法分析表明,叶绿素a含量可作为首要的抗旱性鉴定指标;叶绿素总含量、丙二醛MDA、脯氨酸PRO、硝酸还原酶、超氧化物酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD、总抗氧化能力、BCA法蛋白含量、可溶性糖可作为重要的抗旱性鉴定指标。沙生柽柳抗旱生理特性主要受地下水影响,土壤水分条件越差,抗旱性越强。沙生柽柳抗旱指标相互制约、相互依赖、共同调节沙生柽柳的内在抗旱机制,使其通过多种途径来抵御和适应干旱环境。

额济纳绿洲不同土壤水盐条件多枝柽柳对胡杨种群分布的影响

【目的】生态输水工程实施后,胡杨种群得到了一定的恢复,但恢复效果远不如与其生态位高度重叠的多枝柽柳显著。本研究拟探讨不同土壤水盐环境下,胡杨种群的适应优势是否受到多枝柽柳伴生的影响,以期为胡杨林的保护管理和绿洲生态输水方案制定提供科学参考。【方法】本研究以西北干旱区河岸林群落的关键建群种胡杨和多枝柽柳为研究对象,选取目前野外常见的两种土壤水盐生境(相对高水高盐和水盐适中),分析两个物种种群空间分布及其与水盐的相互关系。【结果】(1)在相对高水高盐的环境中,胡杨种群呈现衰退趋势,幼龄木极少且更新受限,而多枝柽柳则表现稳定状态。水盐适中的环境中,胡杨种群结构稳定,各龄级相差不大,多枝柽柳种群则表现为增长趋势。(2)不同土壤水盐条件下,两个物种主要以聚集分布为主以抵抗不良环境的胁迫,胡杨幼苗的生长还会受多枝柽柳伴生抑制。(3)不同的土壤水盐条件会造成两物种多度的差异。多枝柽柳与胡杨种群个体数的比值均与盐分呈正相关,但在盐分含量不高时,随水分的增加,多枝柽柳种群个体数量减少,胡杨种群个体数量则增多。【结论】本研究结果进一步验证:除环境过滤作用外,多枝柽柳的竞争也是目前胡杨在演替过程中表现出衰退现象的一个重要因素。在高盐环境中多枝柽柳会逐渐取代胡杨,水分条件的改善可以减缓这种趋势的发生。

武威市柽柳引种、选育试验

以中国柽柳(Tamarix chinensis Lour.)为对照,选取2个本地品种和4个引进品种,共计7个品种展开扦插育苗试验和引种造林试验。结果表明,中国柽柳、东柽1号、东柽2号和甘蒙柽柳的育苗成活率均在90%以上;东柽1号、东柽2号、中国柽柳的造林成活率和移栽3年后的造林保存率较高。采用综合坐标法进行分析,综合性状表现为东柽1号>东柽2号>中国柽柳>甘蒙柽柳>多花柽柳>短穗柽柳>紫枝柽柳。栽种柽柳时应当优先考虑本土树种,其环境适应能力强,存活率较高,长势更好;如果为了增加物种多样性,必须引进新品种,优先选择甘蒙柽柳、多花柽柳,可以取得比较理想的栽种效益。

两种柽柳品种对干旱及盐胁迫的适应性分析

为明晰柽柳对干旱和盐胁迫适应性。本研究以多花柽柳和柽柳扦插幼苗为试验材料,进行干旱和盐胁迫适应性研究。结果表明:随着干旱胁迫的加剧,两种柽柳可溶性糖含量、丙二醛和叶绿素含量整体上均呈现上升趋势,而随着NaCl浓度增加,可溶性糖含量和叶绿素含量整体上呈先上升而后下降趋势,丙二醛呈现上升趋势,综合评价得出,多花柽柳植物耐旱和耐盐性强于柽柳。

松柏柽柳扦插育苗技术探讨

松柏柽柳为小乔木,因叶互生极似柏树而得名,具有耐盐碱、耐干旱、耐贫瘠、耐水湿、耐寒冷、抗风蚀沙埋等特性。介绍了松柏柽柳扦插育苗试验过程,总结出了松柏柽柳快速繁育的关键技术。

盐胁迫对中国柽柳幼苗生理特性的影响

以中国柽柳(Tamarix chinensis Lour.)插穗为研究材料,在装有不同土壤盐分梯度(0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%、2.4%)的盆钵中进行扦插试验,测定柽柳扦插成活率、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性及丙二醛(MDA)含量等指标,研究分析柽柳扦插成活率及幼苗生理特性对盐分胁迫的响应特征。结果表明:(1)柽柳扦插成活率随盐胁迫增强逐渐降低,适合扦插繁殖的土壤含盐量低于0.8%;土壤含盐量超过0.8%后,扦插成活率太低,不适合柽柳进行扦插繁殖。(2)柽柳可通过提高叶绿素含量来适应盐胁迫,随着盐胁迫增强,柽柳扦插幼苗叶片中叶绿素含量先升高后降低,但过高的盐胁迫会破坏叶绿素的合成。(3)柽柳扦插幼苗叶片SOD和POD活性随盐胁迫增强先升高后降低,通过提高SOD和POD活性来清除细胞内多余的活性氧自由基,但活性氧自由基积累过多时,膜脂过氧化作用会破坏细胞膜的稳定性,导致抗氧化酶活性降低。(4)柽柳扦插幼苗叶片MDA含量随盐胁迫的增强先升高后降低。在土壤含盐量0.4%—1.2%范围内,MDA含量虽高于CK,但各盐分处理之间差异不显著。在含盐量为1.6%时,叶片细胞受到膜脂过氧化作用加强,MDA含量显著升高,但含盐量为2.0%时,MDA含量降低。

光合有效辐射与地下水位变化对柽柳属荒漠灌木群落碳平衡的影响

全球气候变化和人类活动的加剧,正导致古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠地区的地下水位发生显著改变。大气污染导致该地区太阳辐射减少。以盐生荒漠建群种多枝柽柳(Tamarix ramosissima)为研究对象,选择地下水位在2.9?4.5m波动的典型原始生境,观测了生长期内光合有效辐射和地下水位变化时的光合作用、蒸腾作用和叶水势等生理活动的季节变化,调查了根系分布特征;并利用涡度相关系统测定了生态系统碳水通量,估算群落碳同化能力、蒸腾耗水量与叶面积指数的季节变化,旨在揭示光合有效辐射和地下水位等环境因素对柽柳属(Tamarix)荒漠灌木群落光合作用的影响。研究结果表明:降水造成的潜土层水分状况变化对多枝柽柳的碳平衡没有显著影响。深根系与气孔调节是多枝柽柳碳平衡适应荒漠环境水分状况的两个关键机制。特殊的气孔行为体现了多枝柽柳以高水分消耗为代价将其碳获取最大化的适应对策;多枝柽柳生理与群落尺度的水分平衡和碳获取均依赖于深根系获取的稳定地下水源,缓和的地下水位波动将不会扰动其现有的碳/水平衡,地下水位剧烈下降将危及多枝柽柳的生存。此外,光合有效辐射是另一个主要影响因素,与群落碳获取呈显著正相关关系。群落碳同化能力的季节变化是光合有效辐射和地下水位共同影响下光合作用物候学特征的体现。过度开采地下水和直接破坏原生植被的行为,将会严重地干扰多枝柽柳群落的生存,进而破坏该区域现有的生态水文过程。