自然群体小叶杨叶绿素荧光表型变异分析

【目的】通过对我国小叶杨叶绿素荧光表型的分析,多角度展示小叶杨叶绿素荧光表型的多样性,为相关的光合遗传机制的探究奠定基础。【方法】针对我国小叶杨叶绿素荧光参数的表型数据,通过聚类分析、表型可塑性和变异系数计算、动态拟合等方法来探究其变化规律。【结果】(1)在静态光照强度下(同一光强)对小叶杨4类荧光表型进行k均值聚类,最优聚类数目受光照强度影响显著。不同类别下,所研究的经过光系统Ⅱ的电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际的光量子产量(Yield)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)4个叶绿素荧光参数具有显著差异。(2)4个小叶杨荧光参数的表型可塑性指数和变异系数的计算结果显示:所选小叶杨群体在可变环境下具有丰富的表型可塑性,随光照强度的逐渐增强,ETR、Yield、qP的表型可塑性呈现出先减后增再减的整体变化趋势,而qN的表型可塑性整体呈下降趋势,这可能与各表型内部的遗传控制有关,也反映了不同表型对梯度光强的不同响应程度;ETR、Yield、qP的变异系数随光照强度的增加呈现出先下降后上升的趋势。qN的变异系数随光照强度的增加而逐渐减小,当光照强度达最大值时,所有类别样本的变异系数均小于0.1。(3)梯度光照强度下,小叶杨叶绿素荧光表型经聚类后可划分为2个大类,经生长方程拟合后可发现,不同类别样本的表型变异速率和最大(最小)值差别明显。【结论】小叶杨叶绿素荧光表型变异丰富,受光照强度的影响显著。通过聚类分析、表型可塑性及变异系数计算和生长方程拟合等方法可以有效地探究小叶杨叶绿素荧光表型的变化规律,为小叶杨遗传分析、光合作用机制挖掘奠定了基础,对小叶杨的培育提供了科学指导。

坝上地区退化小叶杨树干液流特征及对环境因子的响应

【目的】探究华北坝上地区退化和未退化小叶杨蒸腾耗水规律,合理配置生态用水,为小叶杨退化林的修复与重建提供理论参考。【方法】选取未退化、退化小叶杨为研究对象,利用热扩散探针(TDP)测定树干液流量,同时监测气象因子,研究两种小叶杨在不同天气下树干液流特征及其对环境因子的响应机制,分析生长旺季(7、8、9月)两种小叶杨树干液流与蒸腾量。【结果】(1)在不同天气条件下,退化和未退化小叶杨晴天树干液流速率大于雨天与阴天,晴天时两者差距最大,且未退化小叶杨树干液流的启动时间总是早于退化小叶杨;(2)生长季内两种小叶杨树干液流速率差异显著,未退化小叶杨蒸腾耗水量是退化小叶杨的3倍;(3)大气温度和光合有效辐射是影响小叶杨树干液流最主要的环境因子,未退化小叶杨对环境因子响应更敏感。【结论】退化小叶杨较低的蒸腾量难以维持正常生理所需,导致生理衰退,对环境因子变化的敏感性增加,进一步削弱了其应对未来干旱事件的能力。建议对已经发生退化的杨树林分进行更新改造。

库布齐沙漠小叶杨和新疆杨树干液流速率对环境因子的响应

采用热扩散探针法,于2021年5—10月对库布齐沙漠小叶杨(Populus simonii)和新疆杨(Populus alba var.pyramidalis)树干液流进行观测,在生长季同步监测其气象因子、土壤水分等指标,分析小时、日和月尺度下树干液流对环境因子(空气温度、相对湿度、饱和水汽压差、太阳辐射、风速、土壤含水量、降雨量)的响应关系。研究结果如下:(1)新疆杨总耗水量(1059.43 kg)高于小叶杨(947.30 kg)。(2)小时尺度上,小叶杨和新疆杨液流速率均与空气温度、相对湿度、饱和水汽压差、太阳辐射、风速、土壤含水量和降雨量等7个环境因子呈极显著相关;日尺度上,两树种液流速率均与空气温度、相对湿度、饱和水汽压差、太阳辐射、风速和土壤含水量等6个环境因子呈极显著相关;月尺度上,小叶杨液流速率与饱和水汽压差、太阳辐射和土壤含水量呈极显著相关,新疆杨液流速率与空气温度、饱和水汽压差和太阳辐射呈极显著相关。(3)建立时间尺度树干液流与环境因子的关系,小时尺度上,小叶杨入选因子依次为空气温度、土壤含水量、饱和水汽压差和太阳辐射,新疆杨入选因子包括太阳辐射、空气温度等7个因子,树干液流的解释率分别为74.9%、75.6%;日尺度上,小叶杨入选因子依次为土壤含水量、空气温度和风速,新疆杨入选因子包括太阳辐射、空气温度、土壤含水量和风速,树干液流的解释率分别为84.3%、80.9%;月尺度上,太阳辐射和风速是小叶杨液流速率的主要影响因子,2个因子可以共同解释小叶杨液流速率变化的99.5%,饱和水汽压差对新疆杨液流速率的影响最大,单独能够解释新疆杨液流速率变化的91.8%。(4)在较小时间尺度上(小时),液流适宜采用仪器直接测定,在大时间尺度上(日、月)可监测环境因子来估算出2个树种的蒸腾耗水量。

朔州市小叶杨防护林带间植被多样性与土壤理化性质的相关性分析

以朔州市作为试验研究地点,分析小叶杨防护林带间植被多样性和土壤理化性质相关性。方法于小叶杨防护林划分3组不同带间距,分别为5 m、10 m和15 m带间距,测定其不同带间距植被多样性和其土壤理化性质,分析二者相关性。结果:①植被多样性:带间距大小对小叶杨防护林植被多样性有显著影响,植被天然状态下,植被多样性、群落稳定性表现为15 m带间距>10 m>5 m(P<0.05);②土壤理化性质:随着带间距的增加,土壤理化性质(有机碳、全氮、速效磷和速效钾)表现为15 m>10 m>5 m(P<0.05),而土壤容重与其相反,表现为15 m<10 m<5 m(P<0.05);③相关性:植被多样性与土壤理化性质为相辅相成的关系,其中土壤容重与物种多样性指数呈显著负相关,有机碳、全氮、速效磷土壤理化性质与物种多样性指数呈显著正相关,速效磷相关性不显著。经试验研究结果表明,在小叶杨防护林中,适当增加防护林带间距有助于提升植被多样性,增强群落稳定性,改良土壤理化性质,以15 m效果最佳。

低氮胁迫下外源色氨酸对小叶杨生长和氮代谢酶活性的影响

研究外源色氨酸对低氮下小叶杨生长和氮代谢的影响规律,可为生产中利用色氨酸缓解氮胁迫提供理论依据。以小叶杨扦插苗为试验材料,设置正常供氮(N1)、低氮(N2)、低氮+30 mg·L^(-1)色氨酸(N3)、低氮+65 mg·L^(-1)色氨酸(N4)、低氮+100 mg·L^(-1)色氨酸(N5)共5个处理,研究不同浓度色氨酸对低氮胁迫下小叶杨生长和氮代谢的影响。结果表明:低氮胁迫显著降低了小叶杨株高,与N4相比,N2、N3的株高分别提高了49.28%、28.16%,N5与N4对株高的影响处于同一水平;与N1相比N2会显著降低小叶杨硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、亚硝酸还原酶活性,与N2相比N4会显著提高各氮代谢酶活性,N2与N3处理各氮代谢酶活性处于同一水平,N4与N5之间无显著差异;低氮胁迫降低了小叶杨游离氨基酸含量,N4可显著提高低氮胁迫下小叶杨叶片内游离氨基酸含量。65 mg·L^(-1)的色氨酸是促进低氮胁迫下小叶杨生长和提高氮代谢能力的适宜浓度。

硝酸铵钙对加拿大杨和小叶杨扦插苗生长和碳氮代谢的影响

通过研究硝酸铵钙施用量对加拿大杨和小叶杨扦插苗生长和碳氮代谢的影响规律,可以为其育苗中科学施用硝酸铵钙提供依据。试验在田间条件下,以当年生扦插苗为试材,硝酸铵钙施用量分别设置为0、2.0、4.5、7.0、9.5 g/株分析比较了各处理苗木生长及碳氮代谢相关指标。结果显示:加拿大杨和小叶杨7.0 g/株处理株高分别较0 g/株(CK)提高了39.22%、32.91%,地径分别提高了75.22%、39.95%,根干物质积累量分别提高了27.98%、17.75%,茎干物质积累量分别提高了36.24%、33.11%,叶干物质积累量分别提高了28.58%、44.60%;7.0 g/株处理与CK相比显著提高了两种杨树木质部和树皮内总碳和总氮含量,9.5 g/株与7.0 g/株处理差异不显著;7.0 g/株与4.5 g/株处理相比显著提高了两种杨树树皮内淀粉和NSC含量,木质部差异不显著;2.0 g/株与CK相比不能显著提高两种杨树总碳、总氮、淀粉和NSC含量。综合分析认为,两种杨树扦插苗硝酸铵钙的适宜施用量为7.0 g/株。

基于探地雷达途径的小叶杨粗根空间分布特征研究

根系研究一直是生态学领域一项极具挑战性的工作,传统研究方法具有多种局限性,因此应用非侵入式方法开展根系研究具有重要实践意义。以黄河漫滩地生长的不同胸径大小(45~104.5 cm)小叶杨共40株为研究对象,应用探地雷达(GPR)技术测定粗根(粗度≥1 cm的根系)空间分布情况,并对1~2、2~3 cm和>3 cm 3个径级粗根进行分类统计,综合研究小叶杨粗根空间分布特征。结果表明,1)在垂直方向0~80 cm范围内,粗根密度以20~40 cm处最大,为8.17 roots/m,其中径级2~3 cm粗根密度占比由23.7%增加至47.2%。2)在水平方向5 m范围内,粗根密度逐渐下降,在1 m处密度值最大,为5.24 roots/m,其中径级1~2 cm粗根密度占比在2 m处最低,为49%,而径级2~3 cm和>3 cm在2 m处最高,分别为34%、17%。3)粗根密度随着胸径径级的增加由15.34 roots/m增加至28.16 roots/m,但不同胸径水平下各径级粗根密度特征存在明显差异,径级1~2 cm的粗根是差异存在的主要原因(P=0.000)。4)粗根密度主要受到胸径和冠幅的影响,此外,在水平方向3~5 m范围和垂直方向20~40 cm处的粗根密度对胸径、冠幅和树高响应更敏感。研究结果表明,探地雷达可以有效实现对粗根空间分布及树体根径大小估算研究,并在以后的根系研究中有重要应用价值。

小叶杨与樟子松混交林结构特征分析

以奈曼沙漠化研究站内立地条件基本一致的小叶杨与樟子松混交林作为实验样地,运用空间结构参数的一元分布及三元分布分析小叶杨–樟子松混交林的空间结构特征,运用Ripley’s K函数分析小叶杨与樟子松混交林的空间分布格局与种间关联性。结果表明:樟子松的株数主要集中在12 cm径级,小叶杨的株数主要集中在6 cm径级。小叶杨–樟子松混交林的角尺度2/3为随机分布,1/3为聚集分布;大小比数分布频率较为均匀,主要为中庸分布;混交度较小,主要为弱度混交与中度混交之间。当M和U保持不变时,随着W的增加,小叶杨–樟子松混交林的相对频率以W=0.5为中轴呈现正态分布;当W和M保持不变时,小叶杨–樟子松混交林的U分布状况在范围[0, 0.25]>[0.75, 1]。在0~25 m空间尺度上,小叶杨、樟子松种群主要为随机分布和聚集分布,其中随机分布的情况占大多数,小叶杨和樟子松间主要为不相关性。小叶杨–樟子松混交林是一种人工和天然相结合的混交林,水平分布格局为随机分布,大小比数为中庸分布,混交程度为中度混交,且小叶杨与樟子松的种间关联性相互竞争较弱,所以合理地调整与优化林分的空间结构可以使演替朝着理想的方向发展。

辽宁小叶杨单板的均匀漂白和染色技术研究

木材因其天然色调和花纹广受人们喜爱,但只有少数硬木优质树种才具备明显和美观的纹理,这类优质木材经过大量砍伐,供应量减少,价格偏高;为了提高木材利用率,探寻优质树种的代替品,对杨木这类常见木材进行染色,从而获得类似珍惜树种的实木纹理,已成为用做家具表面装饰材料的重要手段。以辽宁地区小叶杨单板为研究对象,将刨切后得到的单板从厚度中间剖开,根据染色处理后单板的内外漂白和染色效果,得出辽宁小叶杨单板内外均匀漂白和染色的最佳工艺条件。

小叶杨的形态特征及栽培技术

小叶杨在涵养水源、保持水土及园林庭院绿化等方面具有较高的应用价值。本文在介绍小叶杨形态特征和生物学特性的基础上,详细阐述了其育苗及造林技术,以期为小叶杨栽培提供参考。

小叶杨仿高档木材深度染色工艺

以辽宁省境内小叶杨为研究对象,将小叶杨锯材用酸性染料进行染色,采用冷热交替法工艺,提高染料在小叶杨内部的渗透深度,通过测量色差等表色参数,对染料渗透部位的染色效果进行分析评价,进而探索使染色小叶杨的内部各部位着色效果趋向一致的匀染技术,最终得到小叶杨仿高档木材深度染色的最佳工艺。

公路绿化植物油松(Pinus tabulaeformis)和小叶杨(Populus simonii)对重金属元素的吸收与积累

对内蒙古西部公路绿化植物油松(Pinustabulaeformis)、小叶杨(Populussimonii)及其根际土壤中重金属元素(Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr)和类金属元素(As和Se)含量以及根际土壤重金属(Cu、Zn、Pb、Ni和Cr)形态、土壤pH值进行了测定。对比分析了公路沿线不同绿化植物及其不同器官对重金属元素的吸收与积累特征。结果表明:绿化植物根际土壤对重金属元素的吸附及污染程度以Cd为最高。随原子序数的递增,小叶杨和油松两种植物的根部和茎叶两种营养器官中重金属的含量均表现出“N”字形变动趋势。而且重金属元素在不同植物不同器官中的含量具有Zn>Cu>Ni,Cr,As,Pb>Cd>Hg的基本规律。小叶杨茎叶对重金属元素Cr、Ni和Pb的富集能力较根部为强,油松茎叶对重金属元素Cr、Ni、Cu和Pb的富集能力较根部为强。绿化植物根际土壤重金属元素有效态占总量百分比的大小序列为Zn>Pb>Ni、Cr>Cu,与重金属元素在不同植物不同器官中的含量大小序列Zn>Cu>Ni、Cr、As、Pb>Cd>Hg并非趋于一致。公路绿化植物对根际土壤中重金属元素的吸收和积累与重金属元素有效态所占的比例有关。

坡位对小叶杨人工林生长及土壤养分空间差异的影响

选择毛乌素地区东北部梁地上3种类型的小叶杨人工林，研究了坡位对其生长和土壤养分空间差异的影响。结果表明：整体上，坡位对小叶杨和沙柳的生长均有显著影响。小叶杨人工林植被生长均表现为：坡底〉坡顶≥坡中，小叶杨和柠条的混交林比其他两个林型生长好。小叶杨人工林土壤有机质含量在坡底部位多数土层中含量较高，在0．57％～1．09％之间，坡中和坡顶部位含量较小，分别在0．36％～1．07％和0．32％～0．82％之间，这与植被生长较好密切相关；土壤有机质含量在不同坡位均呈波动式减少的趋势，0～10cm土层中含量均最大，在0．63％～1．09％之间。坡中部位各土层中的速效N、速效P和速效K含量较高，分别在18．82～66．63mg／kg，24．07～90．06mg／kg和51．94～190．24mg／kg，这与坡中植被生长较差有关；而坡底和坡顶较小，速效N、速效P和速效K在不同坡位垂直变化趋势差异较大。另外，小叶杨和柠条混交林的土壤平均养分含量均较高，土壤有机质0．81％，速效N33．84mg／kg，速效P49．03mg／kg，速效K104．14mg／kg。

黄土高原丘陵区不同生境小叶杨人工林物种多样性及其群落稳定性分析

通过样地调查,对黄土高原丘陵沟壑区处于阴坡、半阴坡、半阳坡、阳坡4种生境条件下,经过30年发育的小叶杨人工林物种多样性,群落结构动态和土壤水分养分效应进行了系统研究,结果表明:(1)不同生境小叶杨人工林总体上物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均呈现出阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡的趋势,且林内物种多样性指数表现为:草本层>灌木层;(2)不同生境条件下的小叶杨人工林年龄结构分析表明,尽管阴坡小叶杨长势相对较好,但更新幼苗数量相当有限,很难实现种群的自我更新,不适合作为人工林培育;(3)土壤含水量和养分因坡向不同而呈现出明显的差异,尽管阴坡和半阴坡的水分、养分条件相对较好,但也出现了枯梢、病虫害等衰老特征,因此阴坡、半阴坡的生境对小叶杨来说也不合适.未来应该对现有林地在保护的前提下,间伐衰老个体,补植和引入乡土物种,进行天然化培育.

黄土高原丘陵沟壑区小叶杨沙棘混交林研究

对黄土高原丘陵沟壑区小叶杨（Ｐｏｐｕｌｕｓ ｓｉｍｏｎｉｉ）、沙棘（Ｈｉｐｐｏｐｈａｅ ｒｈａｍｎｏｉｄｅｓ）混交 林和小叶杨纯林生物量进行了研究，同时应用Ｍｉａｍｉ模型和Ｔｈｏｒｎｔｈｗａｉｔｅ Ｍｅｍｏｒｉａｌ模型对 林分气候生产潜力进行了分析。结果表明，小叶杨、沙棘混交林与小叶杨纯林相比，混交林能够 显著提高林分生物量和生产力，能有效地利用当地气候资源，小叶杨与沙棘混交林林分生物量 为４０．４４２ｔ／ｈｍ２，小叶杨纯林的生物量为２０．７１０ｔ／ｈｍ２，混交林是纯林的１．９５倍；小叶杨、沙 棘混交林的生产力比纯林小叶杨生产力提高了４０．９％。小叶杨、沙棘混交林是适于黄土丘陵 区发展的混交林类型。

我国东北及华北地区小叶杨形态及生理性状遗传多样性研究

以东北和华北地区5个种源的小叶杨为材料,分别对17个表型及生理性状进行了比较分析。结果表明:小叶杨各性状在种源间和种源内均存在广泛的遗传变异;平均表型分化系数(VST)为47.11%,种源内变异大于种源间变异;小叶杨群体各性状变异呈梯度变化规律,高海拔的种源表现为苗高、叶大,而低海拔的种源表现则相反;利用种源间欧氏距离进行UPGMA聚类,结果显示,5个小叶杨种源可以划分为3类。研究结果将为天然小叶杨遗传资源的保存和利用提供理论依据。

黄土丘陵区人工小叶杨生长空间差异及其土壤水分效应

小叶杨是黄土高原主要水土保持树种之一,但营造坡位和方式的不同,其生长的空间差异显著。研究表明,坡下部小叶杨平均地径、胸径、枝下高和冠幅等参数都明显优于坡中部和上部,以沟谷地带的小叶杨生长为基点,则坡下部、中部和上部的小叶杨的树高和胸径生长潜力分别为沟谷地带小叶杨的77.53%、34.88%、31.88%和75.59%、39.51%、33.36%;小叶杨(+沙棘)混交林,其林分的平均树高、地径、胸径及冠幅等生长参数都明显高于纯小叶杨林,混交小叶杨林比纯小叶杨林有更好的稳定性。小叶杨林地土壤水分变化规律:坡下>坡中>坡上,随坡位升高,其差值逐步增大;混交比纯林模式对深层土壤水分的消耗更大;在100～500cm土层的小叶杨林地普遍存在低于凋萎湿度的土壤干层,即使通过雨季降水的补充也难以恢复。

晋西北小叶杨林水分生态的研究

１９９３年生长季（５～１０月）小叶杨的平均蒸腾强度为０．０７６８ｇ·ｇ－１·ｈ－１。蒸腾强度日进程呈现早、晚低，中午高的单峰曲线。并与光照、气温和用对湿度间均具有二次抛物线关系。蒸腾强度季节变化与土壤含水量、光照、气温和相对湿度间的关系则均不明显。小叶杨在生长季的蒸腾耗水量为４０．７ｍｍ，其林分总蒸散量为２９６．１ｍｍ，各占同期降水量２３４．８ｍｍ的１７．３％和１２６％。在生长季降水量仅为多年同期平均量５９．７％的情况下，林地土壤水分收支亏缺量达１０７．６ｍｍ。

小叶杨Δ~1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)基因克隆及在杂种落叶松中的转化

以小叶杨为材料构建了干旱胁迫和正常生长条件下的cDNA文库,以特异性引物从中扩增出一条1 850bp大小的DNA片段,经序列分析证实该片段编码Δ1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)。将该片段构建入植物表达载体pBI121中,在落叶松杂交育种中利用花粉管通道法将带有该P5CS基因的植物表达质粒转化入杂种落叶松,收获球果取出种子,提取转化种子发芽长出幼芽的DNA,特异性PCR扩增和Southern,Western Blotting检测证实落叶松中已导入P5CS基因。

青海小叶杨物候变化及其对气候变化的响应

以青海省4个农气观测站的小叶杨物候期及气候资料，分析了小叶杨物候期变化及其对气候变化的响应。结果表明：小叶杨呈现出近10多年来树木绿叶期延长的趋势，但物候的早晚存在着明显的地域性差异；小叶杨物候对气温变化的反应比较敏感，上年9月至当年4月的平均气温升高1℃，小叶杨平均叶芽开放期提早5d，展叶普期提早4d，开花始期提早4d；上年9月至当年6月的平均气温升高1℃，平均种子成熟提早3d左右；上年9月至当年8月的平均气温升高1℃，平均叶全变色期约推迟4—5d，树木绿叶期延长12d；但小叶杨物候对降水的响应不明显，对日照时数变化的响应各地不一。