松栎柱锈菌春孢子总黄酮提取及抗氧化活性

为了确定松栎柱锈菌春孢子总黄酮超声辅助提取的最佳工艺条件,探索并评价松栎柱锈菌春孢子总黄酮的体外抗氧化活性,使用乙醇溶液提取总黄酮,采用亚硝酸钠-硝酸铝法测定该菌春孢子总黄酮芦丁当量。在单因素探索试验的基础上,通过响应面优化法得出最佳提取工艺条件。采用抗坏血酸(Vc)做阳性对照,对所得松栎柱锈菌春孢子总黄酮进行总抗氧化能力、总还原力以及清除二苯代苦味酰基(DPPH·)、清除羟基自由基(·OH)、清除超氧阴离子(O_2^-·)活性的测定与评价。研究结果表明:1)松栎柱锈菌春孢子总黄酮最优提取工艺条件:提取温度65℃,料液比1∶120,提取时间38 min,提取液乙醇体积分数60%,在该提取条件下总黄酮得率为1.382%,与预测值1.416%相差2.46%。2)松栎柱锈菌春孢子总黄酮具有较高的抗氧化能力,其总抗氧化能力与Vc相当。3)该菌春孢子总黄酮还原力高于Vc,量效关系比Vc更明显。4)该菌春孢子总黄酮与Vc对DPPH·的半抑制率(IC_(50))分别为0.049 2和0.033 5 mg/m L,对DPPH·清除能力低于Vc但是量效关系明显。5)该菌春孢子总黄酮对·OH清除作用显著,IC_(50)仅为0.012 9 mg/m L,质量浓度为0.023 5 mg/m L时清除率就能达到84.94%,清除能力远强于Vc。6)尚未查清该菌春孢子总黄酮提取液中对黄嘌呤酶氧化法的干扰因素,无法得知对O_2^-·的清除能力。利用响应面法得到了可靠的提取工艺,通过对比评价试验表明,该菌春孢子总黄酮具有很好的体外抗氧化活性,为锈菌开发利用和转变森林有害生物防治理念提供科学依据。

火干扰对兴安落叶松森林土壤微生物群落的影响

以大兴安岭地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林土壤微生物为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFAs)法研究不同火烧强度和火后恢复时间对土壤微生物群落的影响。结果表明:(1)火烧强度、火后恢复时间及它们的交互作用对兴安落叶松林土壤微生物群落生物量和结构均具有显著(P<0.05)影响;(2)随着火烧强度的增大,土壤微生物总PLFAs质量摩尔浓度、细菌PLFAs质量摩尔浓度及其相对丰度、真菌PLFAs质量摩尔浓度、放线菌PLFAs质量摩尔浓度、丛枝菌根真菌PLFAs质量摩尔浓度及其相对丰度、细菌和真菌比值均呈减小趋势,而放线菌和真菌PLFAs相对丰度、革兰氏阳性细菌和阴性细菌比值均呈增大趋势;(3)随着火后恢复时间的延长,土壤微生物总PLFAs质量摩尔浓度,细菌、真菌和丛枝菌根真菌PLFAs质量摩尔浓度在高火烧强度表现出增大的趋势;(4)与对照相比,低火烧强度在部分火后恢复时间内促进了微生物的生长,而中火烧和高火烧强度则抑制了微生物的生长。不同火后恢复时间和火烧强度下的土壤养分的变化是引起土壤微生物群落生物量和结构改变的原因之一,研究火干扰对土壤微生物的影响时,应考虑火烧强度和火后恢复时间的综合作用。

蒙古栎叶中乙烯与松栎柱锈菌春孢子器成熟的关系

对大兴安岭樟子松瘤锈病(Cronartium quercuum)的调查和室内试验的结果表明:蒙古栎(Quercus mongolica)叶子释放的乙烯,与松栎柱锈菌(Cronartium guercuum)春孢子器的成熟和春孢子萌发关系密切。春孢子器在有蒙古栎生长的林分可提前一周左右成熟。在10天生的蒙古栎叶汁(乙烯质量摩尔浓度193.596 nmol·g-1)+2%琼脂培养基上,春孢子萌发率最高,其次为5天生的蒙古栎叶汁(乙烯质量摩尔浓度993.168 nmol·g-1)+2%琼脂培养基,萌发率最低的是不加蒙古栎叶汁的对照。蒙古栎叶子发育到第5天,乙烯质量摩尔浓度最高,以后递减并趋于稳定。

松杨栅锈菌担孢子萌发的数学模型研究

由松杨栅锈菌Melampsora larici-populina Kleb.引起的落叶松—青杨叶锈病是一种广泛分布于苗圃和造林地的林木叶部病害,严重影响苗木的成活率。本研究根据线性拟合求出离散点间满足的相互关系,用最小二乘法求一个形如y=a+bx2的经验公式,使它与观测数据拟合,得到担孢子萌发模型:f(x)=a1x2+a2x+a3,为该病的流行病学、预测预报研究提供科学依据。

化感作用在林业有害生物防治中的研究现状与发展前景

化感作用早已在生物界成为研究热点,大多是研究植物和植物之间的化感作用,应用在林业有害生物防治方面的研究报道较少。化感作用为合理、高效防治林业有害生物提供了理论指导和实践依据,在林业有害生物防治实践中很有应用潜力。该文在对生物间化感作用综述的基础上,阐明了化感物质对防治林业有害生物的潜力及发展前景。

松栎柱锈菌春孢子多糖体外抗氧化活性

为了研究松栎柱锈菌(Cronartium orientale S.Kaneko)春孢子多糖的体外抗氧化活性,制备了该菌破壁春孢子精制多糖,并对所得春孢子多糖进行了总抗氧化能力、总还原力以及清除二苯代苦味酰基(DPPH·)、清除羟基自由基(·OH)、清除超氧阴离子(O_2^())的活性进行了测定。体外抗氧化活性分析结果表明:松栎柱锈菌春孢子多糖具有较强的总抗氧化能力;虽然该菌多糖不具有清除多数氧自由基母体(O_2^())的作用,也不具有清除人工合成自由基DPPH·的作用,但是其能够有效清除对机体破坏力最强的自由基·OH。这表明本文获得的松栎柱锈菌春孢子多糖具有对自由基选择性清除的能力,对其他自由基研究者具有参考价值,可为该菌的开发利用提供参考,也能够为森林有害生物开发利用提供理论依据。

纤维素高效降解真菌的筛选及其降解森林地表可燃物的效果

【目的】筛选纤维素的降解真菌,探究其对森林地表可燃物的分解效果,以期利用纤维素高效降解真菌促进降解森林地表可燃物,从而降低森林火灾风险。【方法】采集东北林业大学帽儿山实验林场的兴安落叶松、胡桃楸、水曲柳和云杉人工林内的可燃物,采用孟加拉红培养基进行真菌的分离培养,采用刚果红染色法,根据测定菌株的纤维素分解指数筛选高活性纤维素酶菌株,对其进行形态学及分子鉴定;以阔叶、针叶与针阔混交可燃物碎块为分解基质,接入高活性纤维素酶菌株菌液,恒温培养80天,定期取样测定综纤维素含量,分析纤维素分解过程并筛选出对森林地表可燃物中纤维素降解效果最好的菌株;结合扫描电镜超微结构观察结果进行验证。选取筛选出的纤维素高效降解真菌菌株,制取菌饼并接入麦芽浸粉培养基中,恒温振荡培养5天,得到的菌悬液作为单一菌剂,2菌种菌悬液等体积混合为混合菌剂,分低、中、高剂量喷洒到不同样地中装有胡桃楸、兴安落叶松以及胡桃楸-兴安落叶松混交可燃物的凋落物袋内,每月采集凋落物袋测定综纤维素质量分数,分析不同菌剂对可燃物中综纤维素降解效果。【结果】根据孟加拉红氯霉素培养基筛选出的15株真菌在CMC-Na培养基上产生的水解圈大小,筛选出8株高活性纤维素酶菌株,菌株B2(枝细枝孢)的纤维素分解指数最大;根据地表可燃物样品中的纤维素降解结果,菌株A4(紧密帚枝霉)对3种可燃物基质中综纤维素的降解能力最强,其次是菌株A2(肉色隔孢伏革菌);根据扫描电镜观察结果,菌株A4的菌丝可以黏附在叶片表面并侵入叶片组织,通过分泌纤维素酶降解叶片中的综纤维素;不同剂量使可燃物基质综纤维素降解率由大到小呈现大剂量、中剂量、小剂量的规律,且施加菌剂的3种基质综纤维素降解率均高于对照;施加菌剂的3种可燃物基质综纤维素降解率由大到小均表现为:菌剂C(混合菌剂)>菌剂B(菌株A4)>菌剂A(菌株A2)。【结论】菌株A4为室内降解试验筛选出的高效纤维素降解真菌,在野外对地表可燃物中综纤维素也表现出较强降解能力,且与菌株A2构建的混合菌剂对可燃物中综纤维素降解效果更佳,可在后续研究中摸索其最佳产酶条件,以实现林区地表可燃物更大程度上的降解。

木质素降解真菌的筛选及其对森林地表可燃物的降解效果

【目的】筛选帽儿山人工林地表可燃物中的木质素降解真菌,探究木质素降解菌对不同森林地表可燃物的分解效果,以期找到能够有效降解森林可燃物的真菌菌种,为应用生物降解方法降低森林地表可燃物载量从而降低森林火灾发生概率与森林火险指数提供理论依据和基础数据。【方法】采集东北林业大学帽儿山实验林场尖砬沟森林培育实验站的落叶松、胡桃楸、水曲柳纯林与胡桃楸-落叶松、水曲柳-落叶松混交林内的凋落叶,采用添加抗生素的麦芽浸粉(MEA)培养基进行真菌的分离培养,之后采用愈创木酚平板显色法进行初筛,根据测定菌株的显色情况及菌落圈与显色圈比值筛选高活性木质素降解酶菌株,复筛利用苯胺蓝平板脱色法对菌株木质素氧化酶系进行定性测定,对2次筛选获得的菌株进行形态学及分子鉴定,然后以胡桃楸、水曲柳、落叶松3种可燃物样品作为分解基质,接入木质素降解菌单一及混合菌液,于28℃恒温培养7 d,分别测定经培养后基质中的木质素含量,分析木质素分解规律。【结果】由MEA培养基筛选出的9株真菌有5株在PDA-愈创木酚培养基上发生了显色反应,且菌株B6和Y3的R/r <1,即该2株菌能优先降解木质素;苯胺蓝平板脱色试验结果显示菌株B6和Y3均可使培养基蓝色褪去,即均具有LiP与MnP酶活性;经形态学及分子鉴定,菌株B6为白囊耙齿菌Irpex lacteus,菌株Y3为桦褶孔菌Lenzites betulinus;地表可燃物样品降解试验结果显示,经单一菌液与两者混合菌液培养后,样品中木质素含量均有下降,且经混合菌液处理后的3种可燃物基质表现出相对较好的降解效果;3种基质降解率从高到低依次为水曲柳>胡桃楸>落叶松;菌种Y3对木质素的降解效果较菌种B6好。【结论】混合菌液对可燃物中木质素的分解能力较单一菌液强;菌株B6和Y3之间无拮抗作用,混合后产生协同效应,使木质素降解酶系活力提高,从而可提高木质素降解率;菌种Y3降解能力强于B6;可燃物样品中木质素降解效果因基质不同而存在差异,阔叶可燃物比针叶可燃物易分解。经筛选出的木质素降解菌能有效降解可燃物中的木质素,可在一定程度上减少森林地表可燃物载量,从而降低森林火灾风险。

兴安落叶松林火烧迹地地表枯落物燃烧性变化

【目的】揭示地表枯落物燃烧性影响因素、层间关系及其变化趋势,为北方森林火烧迹地燃烧性评估及其生态恢复提供数据支撑。【方法】选取大兴安岭塔河林场不同过火年份兴安落叶松天然林火烧迹地,研究地表枯落物(未分解层和半分解层)理化性质(灰分含量、脂肪含量、热值)和酶含量(纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶)2类指标,采用单因素方差分析比较各恢复期枯落物燃烧性和酶含量的差异显著性,采用皮尔森相关性和冗余分析探究各因子的相关关系,采用配对样本t检验比较各层燃烧性和酶含量时间变化趋势,采用线性回归方程拟合粗脂肪、灰分含量与热值耦合模型并采用直线斜率显著性检验验证层间斜率一致性。【结果】1)枯落物层燃烧性随恢复时间不断提升,在恢复后期粗脂肪含量和高位热值均显著高于对照组而灰分含量显著低于对照组;半分解层各指标变化较明显。此外枯落物纤维素酶含量>半纤维素酶含量>木质素酶含量,三者在火后恢复期均呈下降趋势。2)坡向、坡位是枯落物层燃烧性的重要影响因素,在阴坡和坡底枯落物层粗脂肪含量和高位热值较高,灰分含量则与之相反。3)各时期粗脂肪含量、高位热值未分解层显著高于半分解层;灰分含量未分解层显著低于半分解层,二者显著正相关;未分解层去灰分热值、半纤维素酶、木质素酶、纤维素酶含量高于半分解层;未分解层纤维素酶含量与半分解层显著正相关。4)枯落物粗脂肪-热值和灰分-热值存在极显著线性关系,半分解层粗脂肪-热值线性模型斜率显著高于未分解层,两层灰分-热值模型斜率相同。【结论】火烧迹地地表枯落物燃烧性在火后16~27年恢复并超过原生境。未分解层燃烧性强于半分解层,层间差异随恢复时长增加而减小。地形因子对地表枯落物燃烧性产生显著影响,在探究与评估森林燃烧性时要因地制宜,综合考量。纤维素酶含量可影响地表枯落物灰分、粗脂肪和热值。地表枯落物灰分含量和高位热值线性模型为y=21.225-0.207 x(y为高位热值,x为灰分含量,P<0.001,R^(2)=0.908)拟合优度良好,在进一步验证后可作为参考为快速估计地表可燃物热值和燃烧性、林火发生预测预报增添新途径。

大兴安岭沟塘草甸地表可燃物载量快速测定方法

以黑龙江省大兴安岭地区沟塘草甸为研究对象,利用2016—2017年防火期野外调查数据,将可燃物载量作为独立因子,与林分相关性显著的因子进行回归分析,构建地表可燃物载量估测模型,估测地表可燃物载量分布。结果表明:(1)从2016年秋季防火期到次年春季防火期,地表可燃物的平均高度、平均含水率、平均鲜质量和平均干质量都呈下降趋势。(2)春季防火期和秋季防火期,地表可燃物的干质量和鲜质量均与可燃物高度呈正相关,可燃物含水率随高度的增加呈下降趋势。(3)春季防火期可燃物载量估测模型拟合平均精度为56.25%,相关系数0.764 0;秋季防火期模型拟合平均精度为77.41%,相关系数0.849 8,经过检验,模型的自变量与因变量具有显著差异。以地表可燃物高度为变量,构建地表可燃物载量一元线性回归模型,可为可燃物载量快速测定。

黑河地区红松人工林根朽病对其主干燃烧性的影响

为了解森林病害对森林燃烧性的影响,选择研究红松根朽病与其发病部位燃烧性的关系,致力于从森林病害角度来判断病害对森林燃烧性的影响。对黑河市孙吴县患红松根朽病的红松人工林的主干发病部位的燃烧性进行测定和试验分析。利用锥形量热仪法对比患重度红松根朽病、患轻微根朽病与健康红松的树根部(a)、树基部(b)及树干部(c)的各燃烧性指标差异,通过比较引燃时间、热释放速率、热释放总量、质量损失等指标,从而得出红松根朽病对其发病部位燃烧性的影响。在患病部位相同的条件下,患重度根朽病的红松的燃烧性强于未患病及轻微患病的红松,轻微患病与未患病红松的燃烧性差异不显著。从患病部位上看,树根部的燃烧性强于树基部与树干部,且与根朽病发病部位的严重程度相吻合。红松根朽病对其发病部位的燃烧性有促进作用,且随着患病程度的增强,燃烧性也会随之增强。

模拟地表火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮的影响

燃烧剩余物是火烧迹地土壤表面必然存在的残留物,可以通过降水过程以及地表径流释放其所含有的矿物质和有机质至土壤生态系统,从而在一定时间内持续地对火后生态系统恢复过程造成影响。但不同火行为下,相同的可燃物所产生的燃烧剩余物可能具有不同的生态学功能,为了认知火行为对燃烧剩余物的影响,进一步了解二者对火烧迹地生态恢复过程中养分循环和能量流动的潜在影响,探究了火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征的影响。以红松人工林地表可燃物为实验材料,通过设置不同坡度和含水率为火行为的驱动因子,进行了森林可燃物床层地表上坡火和下坡火的室内模拟燃烧实验。用独立样本T检验、单因素方差分析、多因素方差分析探究了火环境对燃烧剩余物水溶性碳氮和火行为的影响,用基于距离的冗余分析(db-RDA)探究了火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征的影响。上坡火实验组的燃烧剩余物水溶性碳氮含量明显高于下坡火实验组(P<0.01);5°实验组中,燃烧剩余物的水溶性碳含量随着可燃物预设含水率的升高而升高(P<0.05)。进一步的数据分析发现火行为与燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征关系密切,火焰宽度是影响燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征最显著的火行为因素,与水溶性碳氮及水溶性碳氮比的相关系数分别为-0.515,-0.317,-0.550(P<0.01)。火焰高度、燃烧效率与燃烧剩余物水溶性碳氮含量呈负相关,火线强度与燃烧剩余物水溶性碳氮比呈负相关,持续燃烧时间与燃烧剩余物水溶性碳氮含量呈正相关(P<0.05)。红松人工林地表可燃物燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征显著的受到火行为的直接影响和火环境的间接影响。火干扰可以通过影响燃烧剩余物特性对火烧迹地生态恢复过程造成持续性的潜在影响。

落叶松-青杨叶锈病菌担孢子萌发规律

研究了落叶松-青杨叶锈病菌(Melampsora larici-populina)担孢子在不同温度和不同光照条件下的萌发规律。结果表明:担孢子在10℃以下时不萌发,20℃时担孢子的萌发率最高,平均可达83.42%,25、30℃时萌发的担孢子芽管扭曲。担孢子必须经过冷冻才能获得萌发能力,担孢子芽管在黑暗中生长最好。

松栎柱锈菌春孢子显微计数方法的筛选

为了选出松栎柱锈菌(Cronartium guercuum)春孢子破壁前的显微计数的最佳方法。通过对4种孢子计数方法的比较,筛选出了适宜的预处理方法和计数方法。结果表明:100 m L水中加入15 g无水硫酸锌(Zn SO4)制成的硫酸锌溶液与无水乙醇(C2H5OH)体积比为5∶1时对松栎柱锈菌春孢子分散效果最好。方法三最适合用于该菌锈孢子显微计数。

兴安落叶松火烧迹地林褥层碳氮化学计量特征

【目的】林褥层是主要的森林地被可燃物,是林火干扰北方森林生态系统进程的物质基础。养分循环和能量流动属于森林火烧迹地生态恢复的核心内容,探寻火烧迹地林褥层碳、氮化学计量特征与时间、空间因子间的关系,能够为研究火干扰对森林生态系统碳氮循环的影响提供理论依据。【方法】以不同过火年份兴安落叶松火烧迹地和未过火兴安落叶松林样地的林褥层(未分解凋落物层、半分解凋落物层)作为研究对象,测定样品全碳、全氮、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳含量。采用单因素方差分析(ANOVA)比较林褥层碳、氮化学计量特征在不同恢复时长、不同空间特征上的显著差异性;用皮尔森相关性表明林褥层碳含量、氮含量和碳氮比与各因子之间的相关程度;用因子分析法综合分析不同因子对林褥层碳氮化学计量比的影响程度。【结果】随恢复时长增加,未分解层碳、氮含量和C/N呈先升高再降低的趋势,半分解层与之相反。随着海拔升高,未分解层碳含量和C/N、半分解层碳含量呈现上升趋势,半分解层C/N呈先降低再升高的趋势。未分解层碳含量和C/N平坡显著高于缓坡(P<0.05),氮含量平坡略低于缓坡(P>0.05)。半分解层碳含量和氮含量缓坡略高于平坡,C/N平坡略高于缓坡。环境因子对未分解层碳氮比影响大小顺序为经度>纬度>铵态氮含量>氮含量>碳含量>坡度>坡向>pH,对半分解层碳氮比影响大小顺序为经度>碳含量>坡向>海拔>氮含量>pH>硝态氮含量。【结论】恢复时长和空间因子均是兴安落叶松火烧迹地林褥层碳含量、氮含量和碳氮化学计量比的影响因子。部分空间因子如坡度、坡向对兴安落叶松火烧迹地林褥层碳含量、氮含量和碳氮化学计量比具有显著影响。时间因子和空间因子可通过改变兴安落叶松火烧迹地林褥层的分解速率进而对其所在的火顶极森林生态系统的碳、氮循环过程产生一定影响。

森林燃烧剩余物研究进展

林火作为陆地生态系统最活跃的生态因子,是生物地球化学循环的关键驱动因素。研究森林燃烧剩余物属性及其生态学功能,有助于深入理解地球生物圈对林火干扰的响应过程,对科学制定植被经营、林火管理措施也具有重要的理论意义。文中综述森林燃烧剩余物的国内外研究进程,阐述燃烧剩余物的主要成分,介绍林火对燃烧剩余物关键地球化学特征的已知影响,并从环境因素和生物因素方面总结燃烧剩余物在火烧迹地生态恢复过程中的重要性,指出目前研究存在的主要问题及未来的研究方向。

兴安落叶松火烧迹地林褥层可溶性有机质的时间变化特征

探索林褥层可溶性有机质在火后随恢复时间的变化特征,能够更全面地认知林褥层在火顶极生态系统中的作用,有助于我们认知火干扰对陆地生态系统产生持久影响的机制。以不同过火年份兴安落叶松火烧迹地和未过火样地的林褥层(未分解凋落物层、半分解凋落物层和苔藓层)为对象,使用水浸提法提取其可溶性有机质(DOM),测定其在未过火和火后各时期可溶性有机碳(DOC)含量、可溶性有机质的紫外-可见光光谱参数和荧光光谱参数等指标,分析比较林褥层在各时期相同指标间的差异。火干扰导致未分解层DOC含量、半分解层和苔藓层的紫外-可见吸光度、HIXb、苔藓层a(355)在恢复初期和恢复中期持续下降,在恢复后期回升。未分解层a(355)、紫外-可见吸光度、SUVA254、HIXb、半分解层DOC含量在恢复初期下降,在恢复中期和后期持续回升。苔藓层DOC含量在恢复中期下降,在恢复后期回升。半分解层SUVA254在恢复初期显著升高,在恢复中期回落。未分解层SUVA280在恢复初期和中期持续升高,在恢复后期回落,半分解层和苔藓层SUVA280、苔藓层SUVA254在火后持续降低,降幅逐渐减缓。过火前后各层FI以及半分解层a(355)无明显变化。火烧迹地林褥层未分解层分解速率高于半分解层,其随恢复时长的变化趋势均为先降低再升高。火干扰对兴安落叶松林褥层DOM多种特征产生显著影响。随恢复时间的增加,兴安落叶松火烧迹地林褥层DOC含量、腐殖化程度、芳香化程度、不饱和共轭双键数目、半分解层和苔藓层DOM平均相对分子量均表现出先降低再升高的趋势,未分解层DOM平均相对分子量表现出先升高再降低的趋势。未分解层DOC含量、a(355)、HIXb、FI、SUVA254和SUVA280随生态恢复变化趋势与半分解层不同,其中,未分解层SUVA254和SUVA280变化趋势与半分解层相反。本研究未发现火干扰对兴安落叶松林褥层DOM来源及自生源特征有明显影响。未分解层受恢复时长影响较大,半分解层受恢复时长影响适中,苔藓层受恢复时长影响较小。