整合生物量及碳汇的帽儿山地区兴安落叶松31年生种源选择

林木遗传改良的主要目的是选育生产力大的良种,但是随着木材市场和全球气候变化,林业生产更加关注生物量和碳汇功能。对帽儿山31年生兴安落叶松生物量和碳储量的分配模式,以及同生长性状相关性、异俗生长模型和遗传力进行分析,并初步选择了生物量和碳储量大的优良种源。兴安落叶松树干(含树皮)生物量、碳储量分别占地上部分总体的74.17%、62.50%,伐倒木、立木材积同生物量呈极显著相关,碳质量分数从大到小依次为:树叶、树皮、树枝、树干,胸径处碳质量分数与总体平均碳质量分数相关系数为0.615,显著水平为0.058。对于生物量估算各类异速生长模型中,Y=aDbHc和Y=aDb两种模型较适宜兴安落叶松的生物量估算。两个模型对树干生物量和地上部分生物量预测误差小于5%,预测准确性较好。将实验林数据带入Y=aDb模型中,生物量与碳储量种源遗传力约为0.36,最优种源为友好林业局,生物量和碳储量分别比整体平均值高40.38%、43.92%,比最差中央站种源高130.66%和130.44%。

长白落叶松纸浆材优良家系多性状联合选择研究

采用胸径木芯与伐倒木取样方法,对24年生长白落叶松优树子代测定林14个处理的生长性状、木芯材质性状、解析木材质性状及其制浆造纸特性进行了研究,结果表明:生长性状、木芯基本密度、木芯管胞性状均存在丰富的变异;家系间生长性状差异极显著;木芯基本密度、木芯管胞性状差异显著,家系遗传力在0.56 0.80之间;解析木基本密度、早材微纤丝角、管胞长度、早材壁腔比、木质素、阿拉伯糖含量、抗张强度、撕裂度等差异极显著,家系遗传力在0.64 0.86之间;晚材率、管胞长宽比、综纤维素含量等差异显著,家系遗传力在0.51 0.61,家系水平的材性改良潜力较大。生长性状与木芯管胞长度呈极显著正相关,与木芯基本密度、管胞长宽比相关不显著;木芯基本密度、管胞长度、管胞宽度以及管胞长宽比与解析木相应性状呈极显著正相关关系,且回归模型较为理想,可以利用胸径木芯各性状值预测其单株值,间接选择和评价纸浆材优良家系。通过生长性状、木芯基本密度和木芯管胞长宽比综合分析选出166、169为优良家系,根据解析木生长、材质以及纸张物理性状选出的优良家系与其结果一致。优良家系材积、木芯基本密度和木芯管胞长宽比的遗传增益(超过对照)分别为48.34%(38.80%)、14.01%(3.63%)和19.89%(6.42%)。

基于松科树种EST序列的落叶松SSR引物开发

登陆NCBI的dbEST数据库搜索松科树种EST序列,应用SSRIT软件在线搜索EST-SSR,用Primer3设计EST-SSR引物。选用日本落叶松(L.leptolepis)×兴安落叶松(L.gmelinii)及其145个F1为检测植株,对所开发EST-SSR引物进行扩增,并以丙烯酰胺凝胶检测扩增产物,以获得适合落叶松的SSR引物,以期用于该家系的图谱构建及QTL定位的研究。NCBI数据库搜索松科EST序列40608条,使用SSRIT检测得到SSR位点1011个,频率为2.49%。使用primer 3设计EST-SSR引物132对。SSRs以二核苷酸重复最为常见,重复基元11种,重复数量5598个,占全部重复基元比例达到83.79%;其次为三核苷酸,重复基元40种,重复数量1067,占全部重复单元的比例为15.97%;四核苷酸为3种重复基元,重复数量16,所占比例为1.95%。经扩增检测125对EST-SSR引物在日×兴亲本及F中获得扩增产物,占94.7%。

长白落叶松家系碳含量遗传变异与高固碳家系选择

以黑龙江省林口县青山林场24年生长白落叶松(Larix olgensis)自由授粉家系子代测定林为研究对象,对生长、材性、树干生物量、碳储量等性状进行了遗传变异分析、相关分析,以估算遗传力与遗传增益,筛选出生长优良、固碳能力强的家系。结果显示:材积、树干生物量、碳储量存在较大变异,变异系数分别为24.9%、25.8%、27.8%;家系遗传力分别为0.671、0.639、0.634,受中等强度的遗传控制;材性性状与含碳率变异相对较小,其中,木材密度为8.65%、含碳率为2.58%。相关分析结果显示,碳储量与生长性状、主干生物量呈极显著正相关。通过方差分析与Duncan法多重比较,最终选择出73-46、73-49、73-11、73-14这4个家系为高固碳能力家系。4个家系单株碳储量平均值为29.06 kg,高出家系总平均值57.05%,高出对照CK与种长混分别为130.46%、58.33%,高出碳储量最小的73-45家系190.86%。以现有试验林为标准,若选择73-14家系,则每公顷固碳量比试验林高70.88%,比利用碳储量最小的73-45家系造林每公顷固碳量高出2.16倍。

日本落叶松碳储量家系遗传变异及优良家系选择研究

以黑龙江省林口县青山林场日本落叶松种子园21年生自由授粉子代测定林30个处理为材料,测定了树高、胸径、材积、木材密度、含碳量,估算了生物量与碳储量,分析了各性状的变异系数、相关系数、遗传力及遗传增益,筛选出生长与碳汇功能兼优的家系。结果表明,树高、胸径、材积、生物量和碳储量在家系间都存在较大的变异,其变异系数分别是16.4%、23.7%、51.9%、50.0%和32.0%,木材密度和含碳量在家系间变异相对较小,变异系数分别是8.2%和3.5%。树高、胸径、材积、木材密度、生物量及碳储量在家系间有极显著或显著差异,家系遗传力分别为0.708、0.538、0.524、0.382、0.567和0.526,含碳量在家系间差异不显著,树高、胸径、材积、生物量和碳储量受较高强度的遗传控制,基本密度遗传力稍低。含碳量与树高呈不显著负相关,与胸径、材积、木材密度为不显著正相关;碳储量与树高、胸径、材积、木材密度及生物量呈显著正相关,相关系数分别为0.628、0.959、0.978、0.214和0.996,与含碳量呈不显著正相关;生物量与树高、胸径、材积及木材密度呈显著正相关,与含碳量呈不显著正相关。生物量和碳储量较大的家系都为日73-8、日73-14、日73-19,在10%的入选率下,生物量和碳储量的遗传增益分别是38.4%和34.2%。家系日73-8、日73-14、日73-19作为优良家系,其材积、木材密度、生物量和碳储量的平均值分别高出对照130.8%,4.6%,138.3%和137.1%;分别高出所有家系均值49.2%,0.6%,45.8%和47.4%。用这3个优良家系营造林分的碳储量为1.30×105 kg.hm-2,比家系均值高47.4%,比用白刀山、大海林、小北湖优良林分、种长混和母日混对照造林每公顷碳储量分别高252.4%、203.0%、142.0%、86.9%和66.7%。

兴安落叶松基本群体与育种群体RAPD多样性分析

利用随机扩增多态性DNA(RAPD)分子标记并结合表型性状对来自乌伊岭、甘河、库都尔、嫩江、莫尔道嘎、阿尔山等6个兴安落叶松Larix gmelinii基本群体的270个样本进行遗传多样性分析。从450个RAPD引物中筛选出23个条带清晰、多态性高的引物,共检测出186个条带,其中182个为多态性条带,多态位点百分率为97.85%,各群体多态位点百分率(PPB)为87.10%～94.09%,所有群体的基因多样度指数(Ht)为0.374 3,群体内基因多样性(Hs)为0.322 6,群体间遗传多样性为0.051 7,86.19%的遗传变异存在于群体内,13.81%的遗传变异存在于群体之间,Shannon指数平均值为0.482 1,Nei′s指数平均值为0.322 6;通过对6个群体聚类分析,以0.09的遗传距离可将6个群体聚为3个类群,为小兴安岭分布区、大兴安岭西北部分布区、大兴安岭南部分布区,遗传距离与地理距离存在显著正相关;兴安落叶松4个群体的生长性状表明,树高、胸径、材积遗传变异系数分别为10.25%～20.78%,14.93%～28.37%,35.03%～74.36%,存在着丰富的变异。同兴安落叶松育种群体的遗传变异比较,多态位点百分率、等位变异标记数、Nei′s指数、Shannon指数分别高出5.32%,1.13%,4.94%,5.68%,群体总遗传变异高出8.78%,表明兴安落叶松基本群体的遗传变异水平、遗传多样性均高于育种群体,基本群体在群体间的遗传分化要高于育种群体,两者都证实遗传变异主要存在于群体内。

长白落叶松高固碳种源选择研究

以东北林业大学帽儿山试验林场31年生长白落叶松种源试验林为研究对象。首先对林木碳储量研究中非破坏性取样方法进行探究,通过对比树干1.3 m处木芯样品含碳率与树干平均含碳率数据,发现二者存在较强的线性关系,利用回归分析计算出直线方程y=0.908 2x+4.379 4,R2=0.842 5,方程拟合程度达到理想水平,利用1.3 m处木芯样品含碳率推算树干平均含碳率方法可行。对不同种源长白落叶松的生长、材性、含碳率、干材生物量、碳储量等性状进行测定,结合方差分析、多重比较、相关分析等数理统计方法,最终筛选出生长优良,固碳能力强的种源。结果显示:干材生物量与碳储量存在较丰富的变异,平均变异系数分别为21.33%和21.30%。相关分析结果显示,碳储量与生长性状、干材生物量呈极显著正相关,与综纤维素含量和木质素含量相关不显著。通过方差分析与Duncan法多重比较,最终选择出小北湖与白刀山两个种源为高固碳能力种源。小北湖与白刀山种源单株干材碳储量分别为74.38 kg和69.27 kg,二者平均值高出总平均值27.83%,比对照CK高出54.45%。以现有试验林为标准,若选择小北湖种源,则每公顷固碳27 297.46 kg,比利用碳储量最小的露水河种源造林每公顷固碳量高47.85%。

北江流域5种林分类型土壤重金属含量变异性研究

探究北江流域不同林分类型的土壤重金属含量特征和重金属污染情况,为北江流域林地土壤重金属污染评价提供理论依据。以北江流域5种林分类型[桉树(Eucalyptus robusta)、竹(Bambusoideae)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(Pinus elliotti)]的土壤为研究对象,分析0~40 cm土层土壤中铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、汞(Hg)元素含量,同时采用单因子指数法、内梅罗综合指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法,评价各林分类型土壤重金属污染及其潜在生态风险。结果表明:(1)各林分土壤重金属含量均以Zn最高、Hg最低。(2)土壤重金属Cr、Ni、Cu、Zn元素两两之间存在极显著相关性,此外土壤重金属含量还受土壤pH、全氮(TN)、全磷(TP)、有机碳(OC)的影响,其中以TP影响最为显著。(3)5种林分土壤重金属污染评价结果大多表现为清洁或安全状态,仅地累积指数评价结果中,竹林土壤中Hg元素为轻度至中等污染;Hg元素的潜在生态风险水平为中等,其余重金属元素为轻微生态风险。本研究发现,北江流域林地土壤环境质量较好,大部分地区土壤重金属污染评价结果为清洁或无污染,可为北江流域林地土壤污染防控和区域生态保护提供基础数据和理论支持。

杂种落叶松F_2代自由授粉家系纸浆材遗传变异及多性状联合选择

对17年生7个杂种落叶松自由授粉家系和3个对照子代测定林(共10个处理)的生长和材性性状进行遗传变异分析、相关分析、综合指数评价与选择。结果表明:生长与材性性状家系间、家系内均存在较大的变异,除单位面积管胞数量外,其他性状晚材的变异系数均大于早材;材积、管胞长宽比和树脂道比量变异系数较大(26.2%～85.3%)。基本密度、早材微纤丝角、管胞比量变异系数较小(1.4%～8.1%)。方差分析表明:处理间综纤维素含量,早、晚材微纤丝角,管胞长宽比,晚材径向直径、胞壁率、壁腔比,管胞比量差异显著;材积、管胞长、弦向直径、早材和晚材单位面积管胞数量差异极显著,家系遗传力为59.3%～92.7%,家系水平的材性改良潜力较大。材积与综纤维素含量成极显著正相关,与早材和晚材微纤丝角、弦向直径、晚材壁腔比和管胞比量成正相关,与管胞长宽比和晚材单位面积管胞数量成负相关;基本密度与材积成微弱的负相关,与综纤维素含量成显著的负相关,与管胞长宽比、早材微纤丝角、晚材单位面积管胞数量成正相关;综纤维素含量与管胞长宽比和晚材单位面积管胞数量成负相关;管胞长宽比与晚材壁腔比成极显著负相关;晚材微纤丝角与管胞比量成显著的正相关。对生长和材性进行综合评价,选出I3,I4,I93个比较理想的多性状指数方程。适合作纸浆林培育的家系为兴7×日77-2、日5×长77-3和日3×兴9。入选率30%时,各性状家系遗传增益分别为:材积34.7%,综纤维素含量7.5%,晚材壁腔比11.0%,晚材胞壁率6.2%,管胞长宽比4.5%,晚材微纤丝角3.2%,管胞比量0.3%。

落叶松杂种与亲本ISSR鉴别技术

以兴安落叶松(Larix gmelini)、长白落叶松(Larix olgensis)和日本落叶松(Larix Kaempferi)及其杂种子代当年生嫩叶为研究材料,采用ISSR分子标记技术对落叶松亲本与杂种进行了鉴别。结果表明:用ISSR16和IS-SR19号引物扩增的特异条带能够分别鉴别兴安落叶松×长白落叶松杂交种和日本落叶松×长白落叶松杂交种;亲本之一相同的家系间,在已知其相同亲本时,通过特异条带可以计算出另一亲本的可能性;正反交家系间能够扩增出差异率在80%以上的目的条带。在0.4的遗传距离上可以将参试家系划分成4类,即:日本落叶松×兴安落叶松、日本落叶松×长白落叶松、兴安落叶松×长白落叶松和兴安落叶松×日本落叶松4种杂交组合,与分子标记鉴别结果相互印证。

农业政策调整下黑龙江省春小麦生产面临的机遇和挑战

为提高黑龙江省春小麦的种植面积,回顾了黑龙江省小麦生产的历史状况和各个阶段面临的问题,结合当前黑龙江省所属"镰刀弯"非玉米种植适宜区、林业系统所属退耕还林区在农业结构调整面临的问题,分析了恢复春小麦生产所面临的机遇和挑战,结合国家"十三五"期间农业政策,建议黑龙江省在农业结构调整过程中应充分重视恢复和发展春小麦生产。

胡桃楸种源家系变异与选择

通过研究青山林场15年生胡桃楸3种源、45个家系试验林,分析种源及家系的变异情况,并对其进行初步选择。总体树高的变异系数为35.60%～45.35%,平均值为40.98%,胸径变异系数为25.58%～28.77%,平均值为27.70%,树高变异较胸径变异大,其中宝龙店种源的变异最大,牡丹峰种源的变异最小,牡丹峰种源生长性状与其他种源相比差异显著且保存率最高,为优良种源。从45个家系中初步选出DC1、DC3、DC4、DC5、DC7、DC10、DC13、DC14、LQ7九个优良家系,入选率为20%,树高、胸径遗传增益分别为13.33%和17.02%,入选家系的树高、胸径的平均值分别为4.18m、3.69cm,分别超过树高、胸径平均值的24.40%、16.40%。若只对牡丹峰种源内优良家系进行选择,DC1、DC3、DC4、DC10、DC13、DC14树高、胸径较大,与其他家系差异显著,为优良家系,胸径遗传增益为15.58%。

云浮市森林土壤养分垂直分布模型的构建

土壤养分是土壤肥力的重要指标,了解森林土壤养分垂直分布状况可为林业土壤科学施肥提供依据。研究对云浮市森林土壤构建从上到下分5层的人工神经网络模型,通过对候选的模型输入参数进行筛选获得最优组合,并生产空间分布图。结果表明,所建模型对土壤养分预测能力不同,其中碱解氮、全钾较好,有机质、速效钾、全磷一般,速效磷、全氮相对较差。筛选出的最优模型输入组合显示,地形位置指数、坡度、泥沙输移比、坡向对土壤养分的预测能力最强,水流长度、潜在太阳辐射次之,水流流向、土壤地形因素、垂直坡位相对较差,且同一参数对不同土壤养分指标的预测能力不同;最优模型生产的土壤养分图更详细的反应土壤养分的空间分布。

韶关市花岗岩地区森林土壤重金属污染评价

探究韶关市花岗岩地区森林土壤重金属的含量分布特征并对其污染程度进行评价,探讨花岗岩地区森林土壤重金属含量的主要影响因素。以韶关市花岗岩地区森林土壤为研究对象,测定223个样地的铬、铜、铅、汞4种重金属元素含量,利用单项、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对研究区森林土壤重金属的污染程度和潜在生态风险进行评价,利用非参数单样本检验分析和相关性分析找出主要影响因素。4种元素的单项污染指数均小于1,污染等级为非污染;内梅罗综合污染指数小于0.7,污染等级为清洁;综合潜在生态风险指数小于150,潜在生态风险等级为轻微。森林土壤重金属受母质层(80—100 cm)、土壤养分这两种因素的影响,尤其受土壤养分影响最为显著。土壤有机碳可络合重金属,全氮、全磷会影响植被生长,植被通过吸附土壤中的重金属,从而影响森林土壤中重金属的含量。其次,土壤母质层也会影响森林土壤重金属的含量,尤其是铬、汞元素,受成土母质控制。该研究为花岗岩区森林土壤重金属含量分布特征及污染评价方法奠定了基础,也为花岗岩区森林土壤污染防控和区域生态安全保护提供了建议和意见。

江门市3种亚热带林分类型土壤碳氮磷储量分布特征

探究不同林分类型林地土壤C、N、P含量及储量的分布特征对评价森林生态系统养分循环具有重要意义,研究以江门市3种亚热带森林类型(天然阔叶林、人工阔叶林和人工针叶林)林地土壤为对象,对不同土层土壤的C、N、P含量和储量进行分析。结果表明,不同林分类型土壤养分含量及储量存在显著差异,各土层土壤C、N、P含量表现为:天然阔叶林>人工阔叶林>人工针叶林;土壤C、N含量的变化趋势为随土层增加而降低。3种林分类型的土壤养分储量在不同土层表现不一致,就总储量而言,天然阔叶林显著高于两种人工林分类型,P储量在底层80~100 cm土层土壤无显著差异。天然林较人工林而言,具有更良好的土壤养分循环累积机制,阔叶林较针叶林而言,受P限制的影响较弱。

粤北地区森林土壤重金属含量特征及生态风险评价——以曲江区为例

以曲江区森林土壤为研究对象,分析0~20 cm土层土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg的含量,并采用单因子指数法、内梅罗综合指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属含量进行污染评价和生态风险评价。结果表明,8种重金属元素的单因子指数均小于1,污染等级为无污染;内梅罗综合指数小于0.7,综合污染等级为安全状态;单一重金属潜在生态风险指数表现为Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb元素为轻度风险,Cd元素为中度风险,Hg元素为强度风险;综合潜在生态风险等级为中等生态风险。总的来说,研究区存在一定程度的潜在生态风险,应加强重金属污染源的控制,减少重金属进入土壤,降低重金属污染风险。

河源市紫金县森林土壤重金属分布特征及污染评价

为了解紫金县森林土壤重金属分布及污染状况,选取河源市紫金县内30个林分,测定其森林土壤0~100 cm共5层土壤的重金属(砷、铅、铜、镍、镉)含量,分析5层土壤混合后的各重金属元素间相关性,采用单因子污染指数法及内梅罗综合污染指数法评价5层土壤混合后的重金属污染程度。结果表明:紫金县森林土壤砷含量超过污染风险值,铅、铜、镍、镉含量未达风险值,砷含量与铜含量极显著正相关,铅含量与镉含量极显著正相关,铜含量与镉含量显著正相关;砷的单因子污染指数超过1,属轻度污染,内梅罗综合污染指数为1.439,属轻度污染等级。

韩江流域森林土壤有机碳养分特征及分布格局

森林土壤有机碳在维持全球生态系统碳平衡中发挥重要作用。研究通过实地调查韩江流域森林土壤,分析土壤样点数据,获取土壤有机碳养分特征及分布格局。结果表明:韩江流域不同土层有机碳含量均值处于9.121~17.702 g/kg之间,不同土层由表层至深层,有机碳含量逐渐降低;空间分布上,在靠近韩江水系平缓区域,森林土壤有机碳含量相对较低,远离水系的高海拔地区森林土壤有机碳含量相对较高。

基于全球数据库的森林土壤呼吸模型研究

森林土壤呼吸在陆地生态系统的碳平衡中发挥了重要作用,准确估算森林土壤呼吸量对于了解陆地碳平衡的变化至关重要。这项研究以全球气候数据、全球森林土壤呼吸数据库为基础数据,通过开发人工神经网络(ANN)模型建立由年平均气温(MAT)、年平均降水(MAP)、森林类型驱动的土壤呼吸模型,预测全球森林土壤呼吸变化。模型估算的结果表明,从1960年到2017年,全球森林平均年土壤呼吸量为40.10±0.48 PgCyr",全球森林土壤对全球土壤呼吸的贡献在40.9%-49.8%之间。人工神经网络模型预测的准确度达到0.63,进一步改善了全球森林土壤呼吸模型预测的精度。

广东省清远市针阔混交林地土壤氮元素含量空间分布特征

研究在清远市针阔混交林地进行0~80 cm土壤采样,分析测试土壤TN含量,运用Arc GIS技术,揭示清远市针阔混交林地土壤TN的空间分布格局特征。结果表明:清远市针阔混交林地土壤D1,0~20 cm土壤层TN含量为0.28~4.07 g/kg,平均值为1.31 g/kg;D2土壤层TN含量为0.26~3.86 g/kg,平均值为1.20 g/kg;D3土壤层TN含量为0.27~4.41 g/kg,平均值为1.13 g/kg;D4土壤层TN含量为0.29~3.96 g/kg,平均值为1.16 g/kg。土壤氮元素含量在垂直空间上的分布格局分析结果表明,氮元素含量在D1土壤层最高,在D1~D3土壤层随着土壤深度的增加,氮元素含量逐渐下降,D4土壤层有略微的上升趋势。清远市针阔混交林地土壤TN含量在水平空间分布上有较大的差异,高值区域主要分布在清远市针阔混交林地的中部、东部,还有部分零散分布。北部、东南部区域的TN含量最低,整个清远市针阔混交林地土壤TN含量呈中部高,四周低的分布特征。