基于地空激光雷达的池杉人工林林分空间结构优化

【目的】以池杉人工林为研究对象,融合地空激光雷达点云数据,评估林分空间结构特征,为池杉人工林质量提升和可持续经营提供科学依据和理论支持。【方法】以仙女林场2块30 m×30 m池杉样地的无人机激光雷达、地基激光雷达和野外实地调查数据为数据源,融合点云数据后进行单木分割和单木参数提取,选择角尺度、大小比数、空间密度指数、开敞度、生长空间指数、生长空间竞争指数、简单竞争指数等7个参数构建综合评价模型。通过综合评价模型进行模拟采伐,选取最优采伐强度,对林分空间结构优化策略进行评估。【结果】与实测数据对比,地空激光雷达的胸径和树高的提取精度R^(2)均值分别为0.9883、0.9853,均方根误差均值分别为0.4939 cm、0.1255 m;A、B样方的林分空间结构综合指数为0.526、0.349,通过模拟采伐选取的A、B两个样方的最优采伐强度分别为总蓄积6%、8%,该采伐强度能够在不过量采伐基础上,使林分空间结构综合指数分别上升0.067、0.132,有效地改善林分内树木的生长环境和降低资源竞争压力。【结论】利用地空激光雷达融合可高效实现林分结构信息的数字化、精细化,克服单一激光雷达和传统人工存在的局限性,对于人工林资源调查与监测具有重要的实际意义;利用综合评价模型对池杉人工林的空间结构进行综合评估和模拟采伐可以指导林分空间结构优化,为林分改造与森林质量提升提供科学依据和实践参考。

离子抑制-反相高效液相快速测定池杉、落羽杉根系中有机酸

目的:建立用离子抑制-反相高效液相色谱快速测定池杉、落羽杉根系中 L-苹果酸、莽草酸含量。方法:采用 Agilent1100 DAD 检测器,Hypersll ODS2 5 μm(4.6mm×150mm)柱,HClO_4(pH=2.5)溶液为流动相,柱温30℃时于214 nm 波长处以外标法测定。结果:L-苹果酸、莽草酸分别在7.16×10^(-6)mol·L^(-1)2.24×10^(-2)mol·L^(-1)和1.27×10^(-7)mol·L^(-1)～2.06×10^(-4)mol·L^(-1)范围内,浓度与峰面积有良好的线性关系(r=1.0000和r=0.9999)。检测限分别为2.42×10^(-8)mol·L^(-1)和1.16×10^(-9)mol·L^(-1)(S/N=3)。结论:该法简便、快速、有效、重现性好,首次用于实际池杉、落羽杉根系中 L-苹果酸、莽草酸的测定,取得了很好的结果。

模拟淹水对池杉和栓皮栎光合生理生态过程的影响

池杉(Taxodium ascendens)和栓皮栎(Quercus variabilis)是我国亚热带河岸带和库塘消落区常见的植物,对于河岸带和库塘消落区的水土保持和水源涵养具有十分重要的作用。研究通过测定二者的最大净光合速率、光饱和曲线、二氧化碳饱和曲线、根/茎/叶的可溶性糖含量、叶片的比叶重(leafmass perunitarea,LMA)和根系活力等指标研究了模拟淹水(50d)对两年生栓皮栎和池杉树苗生理生态过程的影响。在淹水过程中,栓皮栎的最大净光合速率不断下降,到试验结束时淹水处理的最大净光合速率降低为对照的9%,而且处理与对照差异极显著;而在整个淹水过程中池杉则在处理和对照间没有显著差异。淹水胁迫下:(1)淹水导致栓皮栎表观量子效率(φ)不断下降,淹水第6天降为对照的59.9%左右(P<0.001),第26天降为对照的40.9%左右(P<0.001),而26d的淹水对池杉的光饱和曲线却影响不大;(2)淹水导致栓皮栎羧化效率(CE)的不断下降,在正常生长条件下栓皮栎的CE为(0.331±0.075)μmolm-2s-1Pa-1。淹水第10天栓皮栎的CE下降到对照的22.1%,淹水第30天降到对照的16.8%,且差异均显著(P<0.001)。淹水对池杉的二氧化碳饱和曲线没有造成显著影响;(3)淹水导致两个种的根/茎/叶可溶性糖含量呈现动态变化。50d的淹水导致栓皮栎叶片可溶性糖含量相比于对照略有上升,茎和根可溶性糖含量显著上升。而池杉根/茎/叶可溶性糖含量对照和处理之间差异不显著;(4)淹水导致栓皮栎的比叶重持续升高,池杉的与对照没有显著差异;(5)淹水导致栓皮栎的根系活力持续下降,池杉则开始时下降后又升高,这可能与池杉在淹水过程中产生了有利于吸收氧气的不定根,而栓皮栎没有产生不定根有关。以上实验结果说明相对池杉,栓皮栎应属于对淹水较敏感的树种。短期淹水(1～10d)导致栓皮栎光合速率下降的生理生态原因应该至少包括表观量子效率和羧化效率下降两个原因。而长期淹水条件下,叶片碳水化合物的积累(LMA升高)导致的负反馈效应也可能是光合速率下降的原因之一。

池杉在三峡水库消落带生态修复中的适应性

冬季淹没和夏季干旱的交替作用会导致三峡水库消落带生态系统质量下降.为了探索有效的生态系统修复方式,选用池杉树种开展了消落带林泽工程试验,并采用统计分析和RDA(冗余分析)排序对水淹胁迫下池杉的生长响应进行了研究.结果表明:种植在海拔169 m以上的池杉经历两轮冬季淹水后成活率约为84.52%;树高、冠幅和枝叶密度平均变化量较小,分别为0.10 m、0.04 m和-0.11%,而胸径和枝下高变化明显,平均改变量分别为0.78 cm和-0.64 m;树高、胸径、冠幅和枝叶密度等指标变化率在没顶和部分淹水情况下存在显著差异.部分淹水时,池杉对水淹胁迫的适应能力较强,随着淹水深度的增加,各生长指标变化量均呈下降趋势,部分植株有枯梢,没顶和部分淹水情况下枯梢率分别为43.56%和11.76%.RDA结果表明,水力条件和初始生长特征共同对淹水后池杉生长变化产生影响,二者对池杉生长指标变化的总体解释率为31.20%,独立解释率分别为11.90%、14.40%,共同解释率为4.90%.池杉作为适应三峡水库消落带水位变动的本土耐淹树种,其经历水淹后的生长变化不仅与水位变动有关,同时也与其淹水前的生长状态有关.研究结果有助于三峡水库消落带类似生态修复工程的进一步深入开展.

模拟三峡库区淹水对植物生长及生理生化方面的影响

以池杉Taxodium ascendens Brongn.和乌桕Sapium sebiferum(Linn.)Roxb.当年实生幼苗为材料,通过人为控水进行淹水胁迫,设置了对照组CK和水淹组,测定了两树种生长及生理生化等方面的指标.结果表明:淹水胁迫结束后,两树种水淹组幼苗主根长、主(粗)根数、地径、株高和株质量都显著(p<0.05)低于对照组,而乌桕在长期淹水胁迫后各生长指标(株质量除外)比池杉降低的程度更大.两树种叶绿素和类胡萝卜素的质量分数也发生了显著变化,到试验结束时,池杉幼苗叶绿素和类胡萝卜素的质量分数分别比对照组降低41.28%和35.38%;而乌桕幼苗比对照组降低68.10%和59.19%.随着淹水胁迫时间的延长,叶片丙二醛(MDA)质量分数呈上升趋势,超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先降后升趋势,而过氧化物酶(POD)活性则一直低于对照水平.

池杉叶片和球果挥发油化学成分分析及抗细菌活性

【目的】分析和鉴定池杉Taxodium ascendens叶片和球果挥发油的化学组成,测定挥发油对7种供试细菌的抑制活性。【方法】采用水蒸气蒸馏法分别提取池杉叶片和球果中的挥发油,通过GC-MS对提取得到的挥发油进行化学成分分析,采用滤纸片扩散法测定挥发油对供试细菌的抑制活性。【结果】池杉叶片和球果中挥发油的得率分别为0.211%和0.657%。从池杉叶片挥发油中鉴定出21种成分,占挥发性成分总量的90.410%,主要成分为(1R)-α-蒎烯(70.149%)、α-松油醇(7.072%)、4-蒈烯(2.025%)和β-蒎烯(2.012%);从池杉球果挥发油中鉴定出13种成分,占挥发性成分总量的95.285%,主要成分为(1R)-α-蒎烯(78.609%)、铁锈罗汉柏醇(4.276%)、4-蒈烯(3.355%)、柠檬烯(2.324%)和β-萜品烯(2.179%)。池杉叶片和球果挥发油中相同的成分只有4种,分别是(1R)-α-蒎烯、4-蒈烯、柠檬烯和冰片。池杉球果挥发油对根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens的抑制活性最强,抑菌圈直径为(34.5±2.3)mm,而池杉叶片挥发油对溶血葡萄球菌Staphylococcus haemolyticus的抑制活性最强,抑菌圈直径为(16.0±1.2)mm。【结论】池杉球果中挥发油的含量高于其叶片,二者的主要成分均为(1R)-α-蒎烯,池杉球果挥发油的抗细菌活性明显强于叶片挥发油。

3种杉科植物挥发性有机化合物成分

为了探究水杉(Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng)、池杉(Taxodium ascendens Brongn.)和落羽杉(T.distichum(Linn.)Rich.)挥发性有机化合物(VOCs)的差异,从植物挥发性有机化合物角度为其园林配置提供理论依据,试验采用动态顶空气体循环采集法和热脱附气质联用技术(TDS-GC-MS)对3种杉科植物挥发物进行成分分析。结果表明:萜烯类化合物是3种杉科植物挥发性有机化合物的主要成分。其中从水杉中鉴定出26种成分,主要为β-蒎烯(相对峰面积50.41%),水芹烯(13.42%),柠檬烯(6.96%),3-蒈烯(4.92%)和α-蒎烯(3.77%);从池杉中鉴定出37种成分,主要为β-蒎烯(40.18%),水芹烯(12.01%),柠檬烯(8.10%),石竹烯(5.77%)和顺-3-己烯醇(5.30%);从落羽杉中鉴定出28种成分,主要为β-蒎烯(42.97%),柠檬烯(30.53%),水芹烯(6.54%),莰烯(3.44%)和石竹烯(2.46%)。

间歇性淹水对池杉木材物理力学性质影响的研究

本文研究了间歇性淹水对池杉木材物理力学性质的影响。结果表明：间歇性淹水使池杉木材的年轮宽度、晚材率、干缩率、基本密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、冲击韧性下降；使差异干缩增加。经Ｔ－检验，在００５水平下，除年轮宽度、差异干缩外，皆显著。

模拟三峡库区消落带土壤水分变化条件下落羽杉与池杉幼苗的光合特性比较

模拟三峡库区消落带土壤水分变化特征设置常规生长水分条件(CK组,土壤含水量为田间持水量的60%～63%)、轻度干旱水分胁迫(T1组,土壤含水量为田间持水量的47%～50%)、土壤水饱和(T2组,土壤表面一直处于潮湿状态)以及水淹(T3组,苗木根部淹水超过土壤表面1 cm)4个不同处理组,对落羽杉和池杉当年实生幼苗的光合特性以及生理生态适应机制进行对比研究.研究发现在T2和T3组,落羽杉幼苗的光合色素含量显著低于池杉幼苗.在CK组,2树种幼苗净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、水分利用效率WUE、表观光能利用效率LUEapp和表观CO2利用效率CUEapp的平均值均无显著差异.但是在T2组,落羽杉幼苗的Pn、LUEapp和CUEapp平均值显著低于池杉幼苗的平均值,与之在T3组的Gs平均值显著大于池杉幼苗形成鲜明对比.在T1组,2种植物的Pn、LUEapp和CUEapp平均值显著低于其他3种水分条件下的值.池杉幼苗在T1组仍然保持着与CK组一致的Tr和Gs平均值,与落羽杉幼苗在T1组的Tr和Gs平均值显著低于CK组形成对比.研究结果表明,落羽杉和池杉均具有耐水湿性特点,均可考虑列为三峡库区消落带防护林体系建设树种.但池杉树种的耐旱与耐水湿特性优于落羽杉,最适宜于在土壤饱和水环境中生长.

池杉的化学成分研究

目的研究杉科植物池杉的化学成分。方法运用硅胶、凝胶柱色谱进行分离纯化,根据波谱数据进行结构鉴定。结果从池杉的枝叶中分离得到14个化合物。通过核磁共振谱、质谱等波谱分析手段鉴定了其中6个化合物的结构,分别为:四氢-2,4-二(4-羟基苯基)-2H-吡喃-3,5-二醇[tetrahydro-2,4-bis(4-hydroxyphenyl)-2H-pyran-3,5-diol,Ⅰ]、3,5-二(4-羟基苯基)-4-戊烯-1,2-二醇[3,5-bis(4-hydroxyphenyl)-4-pentene-1,2-diol,Ⅱ]、3,5,7,3′,5′-五羟基黄烷[3,5,7,3′,5′-pentahydroxyflavan,Ⅲ]、4-(2,3-二氢-3-羟甲基-5-(3-羟丙基)-7-甲氧基苯并呋喃-2基)-2-甲氧基苯酚[4-(2,3-dihydro-3-hydroxymethyl-5-(3-hydroxypropyl)-7-methoxybenzofuran-2-yl)-2-methoxyphenol,Ⅳ]、2-(3,4-二甲氧基苯氧基)-四氢-6-羟甲基-2H-吡喃-3,4,5-三醇[2-(3,4-dimethoxyphenoxy)-tetrahydro-6-(hydroxymethyl)-2H-pyran-3,4,5-triol,Ⅴ]、2,5-二氢-3,5-二(4-羟基苯基)-2-呋喃甲醇[2,5-dihydro-3,5-bis(4-hydroxyphenyl)-2-furanmethanol,Ⅵ]。结论化合物为新化合物,命名为池杉吡喃醇(ascendenpyranol),其他化合物均为首次从该植物中分离得到。

浸水深度对池杉树干形态结构及生长的影响

以武汉市南湖沿岸华中农业大学校区内的池杉林为研究对象,对不同浸水深度条件下池杉的形态结构及生长状况进行了研究。结果表明:不同水分条件对池杉的树高、胸径、枝下高、干形、树干基部形态及生长过程均产生明显的影响。浸水对池杉的生长及其形态结构影响很大。

不同水分条件下池杉幼苗根系的苹果酸、莽草酸含量及生物量

模拟三峡库区消落带土壤淹水变化特征,设置常规生长水分条件(CK)、轻度干旱水分胁迫(T1)、土壤水饱和(T2)以及水淹(T3)4个处理组,研究池杉当年实生幼苗根系的苹果酸、莽草酸含量以及生物量变化(均以干质量计)。结果表明:T1、T2和T3这3组池杉幼苗主根的苹果酸、莽草酸含量以及生物量均未与CK组达到显著性差异;T2和T3组侧根苹果酸平均含量分别显著高出CK组1.7和2.2倍,总根苹果酸平均含量显著高于CK组0.8和1.5倍;T1组的侧根、总根苹果酸平均含量与CK组均未达到显著差异;与侧根苹果酸的变化类似,T2和T3组侧根莽草酸平均含量分别高出CK组0.4和1.1倍,这与T1组低于CK组0.5倍形成鲜明对比;T2和T3组总根莽草酸平均含量虽也分别高出CK组,但并未与之达到显著差异的程度,与T1组总根莽草酸含量显著低于CK组0.3倍形成鲜明对比;T2和T3组主根、侧根和总根生物量分别均未与CK组达到显著差异,但T1组的侧根、总根生物量却显著高于CK组。相关性分析表明:池杉总根苹果酸与莽草酸含量表现出极显著的正相关(P<0.01);总根莽草酸含量与总根生物量之间则表现出显著的负相关性(P<0.05)。

中山杉与池杉、落羽杉和水杉对比造林的调查和评价

用中山杉３０２、４０１、３０１和“三杉”（池杉、落羽杉、水杉）在江苏北部盐碱地进行多点对比造林，并在造林后６～８、１０和１３年分别进行调查和分析，结果表明：在土壤ｐＨ８．０～９．５，含盐量＜０２％的立地条件下，中山杉３０２综合生长表现最优，４０１次之，３０１、落羽杉、水杉表现中等，池杉表现最差，由此可见，３０２和４０１可作为常规“三杉”造林的更新树种或在低洼碱土和轻盐碱土速生丰产林基地建设中加以发展。

池杉林网凋落物特征的研究

通过对池杉(Taxodiumascendens)林网凋落量及凋落物干质量损失率的测定,对池杉林网凋落物特征进行了研究.结果表明:(1)池杉林网年凋落量5年生比4年生时,有比较明显的增大;10年生时,凋落量达4708 5kg/hm2.(2)池杉林网月凋落量具有明显的季节变化规律,凋落过程呈现出双峰的W型变化,一年中出现2个高峰,第1个高峰期出现于冬季的12月和次年1月,其凋落量占年凋落总量的43 9%～45 8%;另一个高峰期出现在夏季的6～9月,其凋落量占年凋落总量的32 0%～45 8%.(3)池杉林网凋落物年干质量损失率为57 48%,年分解速率为1 0706,理论分解期(残留1%)为4 477年,10年生池杉林网凋落物现存量为7049 1kg/hm2.

落羽杉与池杉幼苗对多种胁迫环境的响应及其对三峡库区库岸防护林营建的启示(英文)

落羽杉与池杉适应和耐受水淹环境已被广泛认可,然而干旱、盐碱、污染与病虫害将很容易影响3年生以下幼苗的生长与发育。在三峡库区库岸带多种胁迫环境条件下,选择3年生或者更大更健壮的落羽杉与池杉营造库岸林较为理想。3年生或者更大更健壮的落羽杉与池杉与年龄偏小的幼苗相比抵抗多种逆境胁迫的能力会更强。在三峡库区盐碱地环境条件下,选择落羽杉与墨西哥落羽杉杂交种中山杉302,以及池杉与墨西哥落羽杉杂交种中山杉401作为造林树种较为适宜。总体来讲,落羽杉与池杉是三峡库区库岸造林的优良候选树种。然而,大量开展落羽杉与池杉对深淹胁迫、多种胁迫因子叠加条件下的生理生态响应研究仍然是必需的。

水杉、池杉、落羽杉人工林的生长规律

对江汉平原水杉、池杉和落羽杉人工林的生长规律进行了研究。结果表明:水杉、池杉和落羽杉的胸径生长前期较快,连年生长量和平均生长量总体上均呈先升后降的趋势,总生长量在12年生以前比较接近,12年生之后落羽杉最大,池杉次之,水杉最小。树高生长也是早期较快,平均生长量均随树龄增加总体上呈下降趋势,且总生长量没有明显差别。材积在24年生以前一直处于较快生长状态,且与树龄的相关关系较强,落羽杉材积的平均、连年、总生长量均最大,其次为池杉,水杉最小。水杉、池杉和落羽杉的干形通直圆满,材积生长率和形数均随树龄的增加而逐渐减小。

千岛湖消落带水位变化对池杉人工林生长的影响

1992年2月用3年生池杉（Taxodiumascendens）大苗在海拔102.3~103.5m的浙江省淳安县界首林场坡积土消落带人工造林，2016年3月在固定样地对池杉生长情况进行调查。结果表明，造林保存率达81.0%，平均树高11.36m，5株优势木平均高14.86m，最高达15.5m，平均活枝下高3.04m，平均胸径25.95cm，最大胸径37.0cm，平均冠幅24.42m2，树冠浓荫密闭，成为了一片水上森林。1992-2015年千岛湖水位统计显示，种植后的前4a曾遭受没顶水淹，后期每年树干承受浸水深度5m，4m，3m，2m，1m分别为4d，15d，26d，58d，平均151d的树干水淹，214d露出水面。每年立地经受干与湿两个较为极端的交替控制，池杉仍能良好生长，说明池杉完全适应千岛湖海拔102.3~103.5m消落带的生长。

高水位条件下池杉根系的生态适应机制和膝根的呼吸特性

池杉(Taxodium ascendens)属于典型的耐水树种,掌握其根系对淹水环境的生态适应机制对于研究林木耐水机理十分重要。通过对江苏省里下河低湿地17年生池杉在高水位(6～10月淹水,全年平均地下水位-5cm)、中水位(8～9月淹水,全年平均地下水位-18cm)和低水位(常年不淹水,全年平均地下水位-41cm)条件下的根系进行调查,结果表明,池杉在高水位条件下形成细长的气生根,气生根依附于树干北侧或潜伏于树干外表皮内侧和纵裂的树皮缝隙中;中水位池杉能形成直径(7.9±2.2)cm、高(7.7±2.7)cm的膝根,每株立木拥有膝根数(5.8±1.7)个;低水位池杉也能形成膝根,但个体小、数量少。林木地下和地上生物量均呈现出明显的高水位<中水位<低水位的趋势,但是地下/地上生物量的比值却呈相反趋势,表明池杉耐水性虽然很强,长期处于较高水位时生长会明显受抑,尤其是地上生物量生长受抑更显著。高、中和低水位池杉的地径/胸径之比分别是2.66±0.11、2.08±0.10和1.75±0.08,说明水位较高的环境能促进树干基部的相对粗生长。长期淹水导致地下根的容重降低,但是气生根和膝根的容重却明显大于地下根。高、中水位池杉细根的Fe和Mn浓度显著高于低水位,其中Fe的浓度相差10倍以上,但是叶的Fe、Mn浓度在不同水位之间没有显著差异。膝根的呼吸具有明显的季节差异,8月和9月平均每个膝根的呼吸速率为2.1～2.5mgCO2·h–1,6月和11月为0.7～0.9mgCO2·h–1,3月为0.4mgCO2·h–1;膝根吸收O2的摩尔数是释放CO2摩尔数的4.6倍,说明膝根吸收的O2除了供自身呼吸,大部分是提供给地下根利用。池杉之所以具有较强的耐水性,与其在缺氧环境中能形成气生根和膝根、树干基部膨大和根系容重降低等有利于改善根系通气条件的生态适应机制密切相关。

杨桐不同立体经营模式比较研究

对杨桐Adinandra millettii与池杉Taxodium ascendens，杨桐与湿地松Pinus elliottii，杨桐与金钱松风eudolarix amabilis，杨桐与毛竹Phyllostachys pubescens等4种立体经营组合进行调查研究。结果表明：造林时间、立地条件对杨桐造林成活率有明显的影响。造林时，立地条件应选择土层深厚，水分条件较好的中、下坡位为宜，避免选择低洼积水地段，造林季节选择2月中下旬为宜。立地条件及上层林木郁闭度对杨桐的生长及叶片品质有显著影响，土层深厚、湿润和上层林木郁闭度0．5～0．6的环境条件有利于杨桐的生长和叶片品质的提高。4种立体经营模式中，以杨桐与池杉模式为最好，杨桐与金钱松模式次之，杨桐与湿地松及杨桐与毛竹模式较差。