不同林龄光皮桦林土壤养分含量与酶活性相关关系

为探索不同林龄光皮桦(Betula luminifera)林土壤养分管理和养分循环,以广西壮族自治区西北部的雅长林场3、7、13年生的光皮桦林土壤为研究对象,在0~20cm和20~40cm土层中,分析不同林龄土壤养分特征、土壤酶活性特征及土壤养分和土壤酶活性的相关关系。结果表明,在0~20cm土层中,不同林龄光皮桦林养分含量和酶活性均高于20~40cm土层;随着林龄的增加,除土壤全磷含量和蔗糖酶活性外,其他指标均先下降后上升,在13年生达到最大;光皮桦林在速生期(7年生)土壤养分含量和酶活性明显下降。研究表明,土壤酶活性与土壤养分含量关系密切,其中,过氧化氢酶、脲酶活性与土壤中的氨氮、速效钾和速效磷呈极显著正相关,而全磷含量与这4种酶活性的相关性较小。综上,林龄对光皮桦林土壤养分和酶活性变化产生了显著的影响,随着林分生长对土壤养分摄取量增加,会导致土壤肥力下降。提出在光皮桦幼林阶段有必要通过施肥措施增加氮、磷、钾元素的输入,以满足光皮桦林速生阶段对土壤养分的需求,加快林木生长。

不同坡位亮叶桦群落乔灌层物种多样性及土壤养分研究

以贵州省桂花国有林场为研究区,采用样方法调查不同坡位(上坡、中坡、下坡)的亮叶桦群落植被及测定土壤养分含量,分析不同坡位乔灌层物种多样性及土壤养分变化特征。结果表明:(1)桂花国有林场亮叶桦群落物种共有27科34属38种,乔木层主要树种为亮叶桦(Betula luminifera)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)和木姜子(Litseapungens),其中亮叶桦为主要优势树种,重要值在下坡位高达51.938;灌木层主要树种为番薯(Ipomoea batatas)、野蔷薇(Rosa multiflora)和木犀(Osmanthus fragrans);物种数及α多样性指数整体呈下坡位依次高于中坡位、上坡位;(2)双因素方差分析结果显示,土壤养分含量主要受不同坡位的影响,土壤有机质随坡位的上升而减少,并随着土壤层次的加深而下降,土壤速效养分含量多集中在下坡位;(3)全磷含量与物种数、物种多样性指数之间存在极显著或显著相关,碱解氮与物种数、优势度指数和多样性指数呈极显著相关。

光皮桦菌材林造林苗木质量调查分析

为高效营建光皮桦菌材林提供理论依据,抽样调查在黔西市培育的光皮桦苗木生长表现及造林初步成效。结果表明:5月上旬采种、6月上旬撒播,7月底前移植到无纺布容器中,年终苗木平均地径0.51 cm、苗高74.3 cm,合格苗率达100%;8—9月中旬移植到无纺布容器中,苗木平均地径0.31 cm、苗高27.2 cm,合格苗率达90%。0.5 a生光皮桦容器合格苗出圃规格为地径>0.25 cm,苗高>18 cm;培育裸根苗营造光皮桦菌材林,可有效降低苗木及造林成本。

广西光皮桦林的分类和演替

光皮桦林是常绿阔叶林或山地常绿落叶阔叶混交林遭受砍伐后，在保护较好的情况下自然恢复起来的一种演替系列群落，属亚热带落叶阔叶林的一种类型。本文通过群落分类研究，划分出３个群丛纲和１１个群丛。从这些群丛的外貌、结构和种类成分的变化，可确定其演替的趋向和所处阶段，是合理经营管理它的科学依据。

杉木-光皮桦混交林对微生物量碳氮与酶活性的影响

以杉木—光皮桦混交林、杉木（Cunninghamia lanceolata）和光皮桦（Betula luminifera）纯林3种营造模式作为研究对象,分别对不同土层（0~5、〉5~20、〉20~40 cm）的土壤微生物生物量（SMBC、SMBN）的生态分布特征以及有机质、有效氮、土壤酶活性（酸性磷酸酶（ACP）、脲酶（URE）、蔗糖酶（INV）和过氧化氢酶（CAT））进行相关分析。结果表明：相同土层条件下,杉木—光皮桦混交林下土壤有机质、有效氮、SMBC、SMBN、ACP、URE及INV的酶活性均显著高于杉木、光皮桦纯林,然CAT活性略高;随着土层加深,各林下土壤有机质、有效氮、SMBC、SMBN、ACP、URE和INV均呈明显下降趋势。相关分析表明,不同林地和土层的土壤有机质、有效氮、微生物碳氮、土壤酶活性之间均存在正相关关系。混交模式下的林地土壤生物量、有机质、有效氮以及酶活性均高于杉木纯林模式,土壤生物学性质更加完善。

杉木光皮桦混交林效益的研究

对桂西北杉木光皮桦混交林和杉木纯林的对比研究表明 ,35年生杉桦混交林的立木蓄积量为 4 4 1 0 87m3·hm- 2 ,比杉木纯林高 3 6%。混交林枯枝落叶层现存量及其N ,P ,K ,Ca ,Mg等元素的质量浓度分别为 13 18t·hm- 2 ,158 3,6 1,16 5,86 3和 32 3kg·hm- 2 ,分别比杉木纯林高 9 7% ,76.7% ,69.4 % ,96.4 % ,83.2 % ,17.0 %。混交林地 ( 0～ 10 0cm)土壤容重为 0 81～ 1 2 2g·hm- 3,比杉木纯林低 1 0 %～ 8 0 % ,而土壤孔隙度 ,通气度和持水量分别比杉木纯林高 2 0 %～ 3 9%。土壤有机质、全氮、水解氮、有效磷和速效钾分别比杉木纯林高5 5%～ 4 9 8%。

喀斯特森林林分环境对光皮桦幼树生物量的影响

采用幂函数生物量模型,对喀斯特森林不同林分环境中136株2～9年生光皮桦幼树的地上部分、树干、枝和叶生物量的分配关系进行研究,得出了林缘木生物量地上部分、干、枝、叶的估测模型,模型的拟合优度均在0.90以上。对比分析表明地径模型最客观反映林木生物量变化规律,该模型适用的地径范围为0.4～8.0cm。

杉木光皮桦纯林及混交林生物量

从林分生长、生物量、空间分布格局及土壤养分等方面 ,对营造于福建南平的 5年生杉木与光皮桦混交林及其纯林进行了研究。结果表明 :杉木与光皮桦混交林及光皮桦纯林具有较高的林分生产力 ,光皮桦纯林和杉木光皮桦混交林生物量分别比杉木纯林大 86 44%和30 87%。杉木与光皮桦混交林不仅有利于维护地力 ,促进杉木生长 ,而且还形成较好的林分结构 ,杉木光皮桦带状混交模式是值得推广的杉阔造林模式。图 2表 3参

光皮桦SSR分子标记体系的建立

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)-硅珠法提取光皮桦Betula luminifera嫩叶DNA,利用近缘种日本白桦B.platyphylla var.japonica和欧洲白桦B.pendula的引物,建立光皮桦简单重复序列标记(SSR)反应体系。在体系建立过程中,采用单因素法分别对影响聚合酶链式反应(PCR)反应的因素进行分析。结果表明:在20μL反应体系中,模板DNA用量、Mg2+浓度、脱氧核糖核苷酸(dNTPs)浓度、引物浓度、Taq DNA聚合酶用量分别为60ng,1.500mmol·L-1,0.175mmol·L-1,2.500mmol·L-1,1.0×16.67nkat时结果最好;引物退火温度比日本白桦扩增时提高1℃时效果佳。PCR扩增产物经聚丙烯酰胺凝胶电泳后随机挑取其中3对引物扩增的多态性片段进行克隆测序,对引物的通用性做进一步检验,序列经比对后得到的与原物种序列相似度(max ident值)均在95.0%以上。可见,近缘种日本白桦和欧洲白桦的SSR引物可以在光皮桦上应用。

喀斯特城市亮叶桦意杨混交林生态系统生物量及生产力研究

采用现场实测的方法,对喀斯特城市贵阳市的亮叶桦+意杨人工林生态系统不同层次生物量、林分生产力进行了研究。结果表明:10年生亮叶桦和意杨单株生物量分别为9.54kg和7.03kg;林分中乔木层生物量为4.03t.hm-2,地上部分生物量为3.42t.hm-2,占乔木层总生物量的84.9%;林分生产力为0.988t.hm-2a-1,以树叶生产力最高,为0.65t.hm-2a-1,占林分总生产力的65.8%;林下灌木层生物量为6 052.1t.hm-2,以毛栗生物量最高,为2 551.84t.hm-2,占灌木层生物量的42.16%;草本层生物量为4 109.98t.hm-2,以蕨最多,生物量为2 347.43t.hm-2,占草本层生物量的57.1%;死地被物层生物量为2 509.87t.hm-2,以未分解层生物量1 124.80t.hm-2最高,占死地被物层生物量的44.8%。研究结果可为喀斯特城市森林改善生态环境、碳平衡计算及森林可持续经营提供科学依据。

光皮桦EST-SSR PCR反应体系的优化

为获得稳定的聚合酶链式反应(PCR)产物,采用正交设计L25(56)对光皮桦Betula luminifera表达序列标签-简单重复序列聚合酶链式反应(EST-SSR PCR)反应体系中的5个因素:DNA模板浓度,引物浓度,镁离子(Mg2+)浓度,三磷酸碱基脱氧核苷酸(dNTPs)浓度和DNA聚合酶量进行优化,每个因素设计5个水平。优化试验结果表明:光皮桦EST-SSR最佳PCR反应体系:4.0 mg.L-1DNA模板,0.500μmol.L-1引物,1.250 mmol.L-1Mg2+,0.250mmol.L-1dNTPs,0.072 5×16.67 mkat.L-1rTaq酶。通过梯度PCR试验筛选得到相应引物的最佳退火温度。对优化出的EST-SSR PCR反应体系进行稳定性检测,结果均能获得稳定、清晰可辨的DNA谱带。

光皮桦BlFTL基因的克隆和表达模式

通过反转录-聚合酶链式反应（RT-PCR）结合如cDNA末端快速克隆（RACE）技术从光皮桦Betula luminifera中克隆到1个FT类似基因,命名为BlFTL。该基因cDNA全长为924 bp（GenBank登录号：JQ951966）,包含1个525bp的开放阅读框（116~640 bp）,编码1个含174个氨基酸的蛋白,且具有FT蛋白典型的磷脂酰乙醇胺结合蛋白（PEBP）结构域。与已有部分植物中FT蛋白同源比对结果显示,BlFTL与无花果Ficus carica中FcFT序列相似性最高,达到了94%。4月为光皮桦开花期,雌花中BlFTL基因的表达量最高,茎和叶片中表达量很低。比较正常开花和不开花无性系植株嫩茎和叶片在不同时间BlFTL基因的表达情况,结果表明：BlFTL在不开花无性系植株中基本不表达,而正常开花植株中,BlFTL主要在雌花序和混合芽形成的8月以后表达。

光皮桦成花相关MADS-box基因BlMADS1的克隆与表达

MADS-box家族基因广泛分布于植物中,在花发育过程中起着重要调控作用。采用同源克隆结合c DNA末端快速扩增技术(RACE)在光皮桦Betula luminifera中克隆到1个MADS-box基因,命名为Bl MADS1。该基因可能存在2个不同的转录本Bl MADS1S和Bl MADS1L:前者为1 150 bp,编码254个氨基酸,具有MADS-box基因的典型结构,与欧洲白桦Betula pendula的同源基因相似性最高(97%);后者长1 312 bp,但仅含有690 bp的开放阅读框(ORF),编码229个氨基酸,缺失MADS-box蛋白的C端。这种缺失可能由内含子可变剪切造成。同源比对和系统进化分析表明:Bl MADS1属于AP1/SQUA亚家族的AGL79这一分支。定量聚合酶链式反应(PCR)表达分析表明:Bl MADS1基因在根、茎、叶和花器官中均有表达,但Bl MADS1S和Bl MADS1L这2个转录本表达模式存在差异。雄花序发育过程中,Bl MADS1的2个转录本的表达峰值均在萌动雄花序时期;而在雌花序发育过程中,Bl MADS1L和Bl MADS1S表达水平的峰值分别出现在初生雌花芽和萌动雌花序。

间伐强度对光皮桦天然次生林天然更新及植物多样性的影响

为了研究不同间伐强度对光皮桦天然次生林更新特征的影响,在光皮桦天然次生林中,设置3种间伐强度(间伐强度10%为弱度,间伐强度20%为中度,间伐强度30%为强度)和对照(未间伐)试验,3 a后调查林下植物多样性及光皮桦幼苗更新情况的变化。结果表明:间伐3 a后,调查到林下灌木和草本层维管植物46种,隶属27科41属;随着间伐强度的增大,林下灌草层植物呈现耐阴(或中性)植物向阳性(或喜光)植物变化的趋势;中度和强度间伐样地,灌草层的物种丰富度指数、香浓-威纳(Shannon-Wiener)指数均显著高于对照样地(P<0.05),并且随着抚育间伐强度的增加而逐渐增大;间伐强度对灌木层辛普森(Simpson)指数和草本层皮卢(Pielou)均匀度指数的影响不显著(P>0.05)。不同间伐强度,光皮桦更新幼苗数量和高度差异较大,强度间伐更新幼苗总株数比对照提高了20.7%;随着间伐强度的增大,高度级较大的幼苗株数比重逐渐增大。林窗数量和林窗面积均随着间伐强度的增大而增加;林窗数量、面积和高度分别与灌草层的物种丰富度指数、香浓-威纳指数和皮卢均匀度指数相关。抚育间伐显著提高了林下植被的多样性,促进了林下幼苗的生长,因此,适当采取强度间伐能够提高光皮桦天然次生林灌草多样性和幼苗更新数量。

喀斯特城市森林微量元素生物循环的研究

采用现场实例和实验分析法,对喀斯特地区贵阳市10年生亮叶桦+意杨林、33年生麻栎林中Cu、Zn、Mn、Ni、Co、Pb、Cd、Fe元素的含量、积累和分布、生物循环进行了研究。结果表明:2种林分土壤pH值为4.49～5.03,为酸性土壤,微量元素含量Fe最高,Mn次之,Cd最低;林木中微量元素以Mn最高,为195.41～646.67 mg.kg-1;林木组织器官叶中含Cu量最高,为52.04～75.38 mg.kg-1;根中含Fe量最高,为24.22～70.09 mg.kg-1;林木对土壤中Cu的富集能力最强,富集系数为2.68～6.71;2种林分微量元素的生物循环积累量为18.22～589.60 kg.hm-2,存留量为1.822～17.870 kg.hm-2a-1,归还量为0.621～1.942 kg.hm-2a-1,吸收量为2.442～19.813 kg.hm-2a-1,利用系数为0.034～0.134,循环系数为0.098～0.254。

贵州西部光皮桦天然次生林生物量和净生产力的研究

2009年,对贵州西部水城县玉舍林场光皮桦天然次生林的生物量和净生产力的研究表明:林分林分平均生物量为48.14 t/hm2,各层次的生物量分配顺序为乔木层(70.98%)>灌木层(13.27%)>枯落物层(12.05%)>草本层(3.70%),乔木层占有绝对优势,但灌木层、草本层所占比例还较大,光皮桦对林地地力和空间的利用还不够充分;植被层生物量占了林分生物量的87.95%,地上部分和地下部分分别占了林分生物量的85.79%和12.91%,比值较为合理;乔木层平均生物量为34.17 t/hm2,表现为干(52.61%)>枝(29.26%)>根(14.99%)>叶(3.14%);不同径阶生物量所占比例以中径阶最大(70.44%),林分径阶结构不合理,应加强管理,以促进林木生长;林分净生产力平均为7.34 t.hm-2 a-1,其乔木层净生产力为4.49 t.hm-2 a-1,占了林分净生产力的61.17%,表现出了较高的生产力,但林下植被层净生产力还较高,占了38.83%,光皮桦对林地的利用还不够充分,应加强管理,进行林分结构改造,提高林分乔木层的净生产力。

贵州西部光皮桦天然次生林碳素积累及分配特征

以贵州西部光皮桦天然次生林为对象,采用野外调查与实验室分析相结合的方法,对其碳素含量、碳密度及分配特征进行了研究。结果表明：光皮桦林生态系统碳素含量表现为乔木层（495.27 g/kg）〉灌木层（487.10g/kg）〉草本层（456.57 g/kg）〉枯落物层（431.57 g/kg）〉0-80 cm的土壤层（36.31 g/kg）,且差异极显著,植被层平均碳素含量为483.55 g/kg;乔木不同器官碳素含量表现为干〉枝〉叶〉根,且干和枝均表现为径阶越大,碳素含量越高;灌、草层均表现为地上〉地下,土壤碳素含量随土层深度的增加而减少。生态系统碳密度为224.67 t/hm2,表现为0-80 cm的土壤层（201.3 t/hm2）〉乔木层（17.22 t/hm2）〉灌木层（3.14 t/hm2）〉枯落物层（2.49 t/hm2）〉草本层（0.82 t/hm2）,分别占生态系统碳密度的89.60%、7.53%、1.40%、1.11%和0.36%;植被层碳密度为21.18 t/hm2,只占生态系统碳密度的9.29%;土壤表层（0-20 cm）碳密度为76.7 t/hm2,占土壤层（0-80 cm）碳密度的38.08%,显著高于其他各层,有较强的表聚性。光皮桦天然次生林碳净固定量为3.58 t/（hm2·a）,相当于固定13.12 t/（hm2·a）的CO2,说明光皮桦天然次生林是大气CO2重要的汇。

黔西北地区光皮桦次生林主要群落类型初步研究

按照典型抽样方法,调查了贵州西北部地区28个光皮桦天然次生林样地,根据样地乔木、灌木树种优势种、亚优势种的构成情况进行群落的初步分类。结果表明,该地区光皮桦次生林主要有光皮桦纯林、川榛—光皮桦林、光皮桦响叶杨混交林、光皮桦杉木混交林和光皮桦马尾松混交林5种类型。各类型林分光皮桦的密度较大,树高和胸径生长多处于中等至偏低水平,蓄积量生长则处于偏低至很低水平,绝大多数达不到用材林的生长指标和经济价值。现有光皮桦天然次生林的保护和利用目标,宜以水土保持林为主。如要培育生产力水平较高、经济价值较大的光皮桦用材林,应当选择立地条件较好的造林地,采用人工植苗造林的方式。

抚育间伐对光皮桦次生林生长的影响

对分布于贵州省织金县茶店乡的7年生光皮桦次生林进行抚育间伐试验。结果表明:抚育间伐对林分胸径、树高和单株材积生长具有不同程度的影响:强度间伐的影响均达到显著程度,中度间伐的影响对胸径、树高生长未达到显著水平,对单株材积生长达到显著程度。试验林分的蓄积量总体上呈逐渐上升趋势,强度间伐林分的蓄积量最高,中度间伐林分次之,对照林分最低。间伐之后10年,强度间伐林分的平均胸径、树高、单株材积和蓄积量,比对照林分分别高31.3%、28.2%、116.5%和44.7%,中度间伐林分比对照林分分别高10.0%、9.3%、30.8%和23.3%。在试验地区中等立地条件下,对林龄为7年、密度达7 630株/hm2以上的光皮桦次生林,进行适宜强度的抚育间伐是十分必要的。如要将其培育成为建筑、家具、坑木等用材林,按株数计算的间伐强度以不低于50%为宜。

贵州西部光皮桦天然次生林生物循环特征

以贵州西部林龄10 a的光皮桦天然次生林为研究对象,对林分养分元素积累与分配及生物循环特征进行了研究,结果表明:光皮桦天然次生林各组分营养元素含量总的序列是草本层>树叶>凋落物层>灌木层>枝>根>干,乔木层中各元素含量为N>K>P;营养元素(N、P、K)总积累量为512.04 kg/hm^2,乔木层、林下层植被、凋落物层分别占46.12%、32.66%和21.22%,乔木层养分积累量较低;养分年吸收量、归还量、留存量分别为94.52、74.80、19.72 kg/(hm^2·a),循环系数、利用系数和周转时间分别为0.79、0.40和3.16 a,循环速率依次为N>K>P。该林分循环速率快,周转期短,利于土壤肥力维持,利于林地生产力的发展,在生产实践中合理经营和管理光皮桦林分,对森林生态系统的营养循环及维持和改善林地土壤肥力有着积极的意义。