模拟氮沉降对杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(N 60 kg/(hm2.a))、N2(N 120 kg/(hm2.a))和N3(N 240 kg/(hm2.a))等4个氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究了外加氮源对土壤酶活性及群落功能多样性的影响。相同氮沉降处理下,参与土壤碳循环的6种主要酶(蔗糖酶、纤维素酶、淀粉酶、β-葡糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶)活性、土壤微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数均随土层加深而降低。氮沉降对纤维素酶和多酚氧化酶具有促进作用,而对淀粉酶和过氧化物酶表现出一定的抑制作用;中?低氮沉降(N1、N2)对蔗糖酶无影响,而对β-葡糖苷酶具有促进作用,高氮沉降(N3)促进了蔗糖酶活性,但抑制了β-葡糖苷酶活性。各土层中,低氮处理(N1)促进了微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数的增加,而中?高氮处理(N2、N3)则呈抑制作用。主成分分析表明,土壤微生物群落利用的主要碳源为碳水化合物和羧酸,不同氮沉降处理碳源利用类型存在差异。因此,氮沉降促进了表层土壤纤维素酶、多酚氧化酶和蔗糖酶的活性,但在一定程度上抑制了淀粉酶、过氧化物酶和β-葡糖苷酶活性;氮沉降增加改变了杉木人工林土壤微生物群落的功能多样性。

抚育间伐强度对杉木林生长的影响

为探究不同间伐强度对杉木林生长的影响,以广西桂北地区为研究地点,以杉木的树高、胸径、材积和生物量为研究对象,考察不同间伐强度下杉木林树高、胸径、材积和生物量的生长情况。结果表明:20%、30%、40%3个间伐强度均对杉木树高、胸径、材积和生物量的增长有显著影响,30%间伐强度下杉木树高、胸径、材积和生物量的增长最明显,树高、胸径和材积较抚育前分别提高了6.50%、11.84%、23.34%,根部、叶部、枝部和整株的生物量较抚育前分别提高了19.53%、17.82%、16.54%、27.69%。指出了杉木林间伐抚育过程中,选择30%的间伐强度有利于杉木林的生长。本研究为杉木林的科学间伐抚育提供了理论依据。

保山杉木硫酸盐化学法制浆性能研究

通过测定保山杉木化学组分,并采用硫酸盐法蒸煮制浆,测定纸浆性能,全面评价杉木的制浆造纸性能。结果表明,杉木纤维长度与思茅松相当,细小纤维含量更低,杉木浆抄纸的耐破指数、二氯甲烷抽出物、抗张指数略高于思茅松,但撕裂指数、透气度较低。杉木树皮的成浆性能差,得率低,制浆的可行性低。综合分析,杉木的制浆性能略劣于思茅松,可作为造纸用材。

不同施肥方式对杉木木荷混交林的影响

为探究不同施肥方式对混交造林的影响,以江西省赣州市南康区大山脑国有林场作为杉木木荷混交林试验地,进行梯度施肥实验,分别设置复合肥梯度为100、200、300 g/株和不施肥对照(CK)。结果表明:各个梯度施肥方式均显著促进了杉木和木荷高度和地径的增长,造林8个月后,100 g/株施肥方式杉木高度最高为47.1 cm,地径最大为9.1 mm,相对对照(CK)分别增长33.4%、18.2%;200 g/株施肥方式木荷高度最高为99.6 cm,地径最大为13.1 mm,相对对照(CK)分别增长28.8%、21.3%。从培育成本考虑,以施肥量100 g/株为最佳。

不同种源杉木苗造林早期生长对比分析

为研究5个不同种源杉木苗造林生长差异,设置融江河流域实生苗为对照(CK),在融安县西山林场开展造林试验。初期调查结果表明:红心杉造林1年成活率最高,为94.5%,最低的是贝江1.5,为84.0%;造林后3年保存率最高的是西山1.5,为92.0%,最小的是CK,为81.0%。6个参试的种源4年生的平均树高、平均胸径、平均材积间差异达显著水平,平均树高大小依次为西山1.5>贝江1.5>咸水2>糠杉>红心杉>CK;平均胸径大小依次为贝江1.5>西山1.5>咸水2>糠杉>红心杉>CK;平均材积大小依次为贝江1.5>西山1.5>咸水2>糠杉>红心杉>CK;平均冠幅差差异不显著。综合各生长性状指标,西山1.5、贝江1.5在试验当地表现最优,适宜广西北部推广栽植。

氮沉降对杉木人工林土壤有机碳矿化和土壤酶活性的影响

为探讨氮沉降对亚热带森林土壤有机碳矿化及土壤酶活性的影响规律,在杉木人工林中开展了野外模拟N沉降试验。试验设计为4种处理,分别为N0(对照)、N1(60 kg N.hm-.2a-1)、N2(120 kg N.hm-.2a-1)和N3(240 kg N.hm-.2a-1),每处理重复3次。通过28 d的培养后发现,各土层有机碳日均矿化量随培养时间的延长呈下降趋势,而有机碳累计矿化量则逐步增加。不同氮沉降处理下各土层有机碳累计矿化量总体趋势表现为:随着氮沉降量的增加而降低,日均矿化量降低幅度以N1最大,其次是N0和N2,N3降幅最小。相同N沉降处理下,参与土壤碳循环的6种主要酶(蔗糖酶、纤维素酶、淀粉酶、β-葡糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶)活性、土壤有机碳日均矿化量和有机碳累计矿化量均随土层加深而降低。氮沉降对6种土壤酶活性的影响存在差异,对纤维素酶和多酚氧化酶具有促进作用,而对淀粉酶和过氧化物酶表现出一定的抑制作用;中-低氮沉降(N1、N2)对蔗糖酶无影响,而对β-葡糖苷酶具有促进作用,高氮沉降(N3)促进了蔗糖酶活性,但抑制了β-葡糖苷酶活性。表层土壤中,土壤有机碳累积矿化量与土壤纤维素酶、β-葡糖苷酶、过氧化物酶活性呈显著正相关。因此,氮沉降促进了表层土壤纤维素酶、多酚氧化酶和蔗糖酶的活性,但在一定程度上抑制了淀粉酶和过氧化物酶,对土壤有机碳矿化也表现出明显的抑制作用。

腐解3个月后杉木枯枝落叶及腐殖土中的化感成分对杉木种子的化感效应

对腐解3个月后杉木〔Cunninghamia lanceolata(Lamb.) Hook.〕枯枝落叶及腐殖土中的化感成分进行了提取分离,并用杉木种子进行了生物检测。结果表明,与对照相比,杉木枯枝落叶中的极性和弱极性化感成分以及腐殖土中的弱极性化感成分对杉木种子的绝对发芽率、绝对发芽势、胚根长和胚轴长均有一定的抑制作用,但对幼苗干质量的抑制作用不明显。随浓度的提高,杉木枯枝落叶中的弱极性化感成分对杉木种子的绝对发芽势和胚轴长的抑制作用明显提高,极性化感成分对胚根长的抑制作用不断减小。随腐殖土中弱极性化感成分浓度的提高,对杉木种子绝对发芽率的抑制作用增加;腐殖土中的极性化感成分对杉木种子的绝对发芽率、绝对发芽势及胚轴长的抑制作用均随着浓度的升高而逐渐增强。

杉木人工林不同经营模式树冠的分形特征

对杉木纯林、杉木拟赤杨混交林、杉木观光木混交林的不同树种冠幅的分形维数进行计算和比较 .结果表明 :杉木观光木混交林中杉木种群冠幅分形维数 >杉木拟赤杨混交林中杉木种群冠幅分形维数 >杉木纯林冠幅分形维数 ;杉木观光木混交林中观光木种群冠幅分形维数 >杉木拟赤杨混交林中拟赤杨种群冠幅分形维数 .说明杉木混交林种间竞争小 ,而杉木种内竞争激烈 ,同时杉木同观光木之间的种间竞争小于杉木同拟赤杨之间的种间竞争 .图 4表 2参

腐解6个月后杉木枯枝落叶及腐殖土中的化感成分对杉木种子的化感效应

对腐解6个月后杉木〔Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.〕枯枝落叶及腐殖土中的化感成分进行了提取分离及生物检测。结果表明,枯枝落叶及腐殖土中的极性和弱极性化感成分对杉木种子的绝对发芽率、绝对发芽势、胚根长和胚轴长均有一定的抑制作用。随浓度的提高,枯枝落叶中的弱极性化感成分对绝对发芽率、胚轴长及幼苗干质量的抑制作用及极性化感成分对绝对发芽势、胚轴长的抑制作用均逐渐增强;腐殖土中的弱极性化感成分对绝对发芽率、绝对发芽势、胚根长及胚轴长的抑制作用及极性化感成分对胚轴长的抑制作用也逐渐增强。枯枝落叶中的化感成分对绝对发芽率、绝对发芽势及幼苗干质量的抑制效应高于腐殖土中的化感成分。

杉木EST-SSR与基因组SSR引物开发

利用已经公布的杉木444条EST序列和未公布的杉木基因组文库中1 142条基因序列,进行引物开发效率的比较。去冗余后,利用MISA搜索SSR位点,分别得到109个和39个含有SSR的位点。杉木EST序列中SSR分布密度为964.58个/Mbp,基因组中平均每Mbp出现1 037.24个SSR。在两个独立来源的数据库序列中,六核苷酸重复均为最多的重复类型,且AT-rich的重复类型占较大比例。AGC/CTG是杉木EST序列和基因组库中最多的三碱基重复,通过Primer 3.0分别设计出SSR引物95对和37对。为考察设计引物在杉木不同种源(群体)中的有效性,取12个种源(个体)的优良个体,利用随机抽取的10个EST-SSR和8个gSSR(基因组SSR)进行引物筛选,结果表明:EST-SSR和gSSR各有4对引物在12个种源(个体)中表现出明显的多态性,多态率分别为40%和50%。8对多态性的SSR引物共扩增出25个多态性等位位点,平均每个引物产生3.125个多态性等位位点,平均有效的等位位点为2.399 5,PIC平均值为0.519 1;Hot平均为0.307 4。其中gSSR标记在检测群体间存在较大的分化,4个gSSR比4个EST-SSR扩增出更多的等位位点数、平均等位位点数,以及更大的PIC值。

基质配比、容器规格和缓释肥量对杉木容器育苗的影响

以杉木1年生容器苗为试验材料,采用基质配比、缓释肥量和容器规格三因素析因实验设计,研究各因素及其互作效应对杉木容器苗生长和养分浓度的影响,并运用隶属函数法对各处理组合的育苗效果进行综合评价。结果表明:3个主因素中,缓释肥量对苗木生长和营养指标影响最大,对绝大多数生长指标和营养指标的影响达到显著水平;基质配比其次,容器规格最小,两者仅对大多数生长指标有显著影响,而对营养指标几乎无影响。双因素互作效应中,缓释肥量×基质配比互作效应最大,对所有营养指标和除根冠比外的生长指标均有显著影响;缓释肥量×容器规格互作效应其次,对所有营养指标和部分生长指标具有显著影响;容器规格×基质配比互作效应最小,仅对部分生长指标具有显著影响。三因素互作效应对多数生长指标和少数营养指标具有显著影响。隶属函数综合评价表明:缓释肥施用量为3.5 kg/m^3、容器规格为4.5 cm×10.0 cm、V(泥炭)∶V(稻壳)∶V(木屑)=7∶1.5∶1.5组合的平均隶属函数值最大为0.753 8,其营养指标的平均隶属函数值0.762 2在所有组合中最大,生长指标的平均隶属函数值0.745 3在所有组合中排名第2位,该组综合表现为所有组合中育苗效果最好的组合。

杉木人工林下杉木、楠木和木荷叶凋落物分解特征及营养元素含量变化的动态分析

采用网袋法,对0-360 d内杉木〔Cunninghamia lanceolata（Lamb.） Hook.〕、楠木〔Phoebe bournei（Hemsl.）Yang〕和木荷（Schima superbaGardn.et Champ.）叶凋落物在杉木人工林下的分解特征及营养元素（N、P、K和C）含量的变化动态进行了比较分析。结果显示,经过360 d的分解,杉木、楠木和木荷叶凋落物的干质量损失率分别为40.6%、42.0%和51.6%,平均腐解率分别为0.001 3、0.001 6和0.002 0 d-1,叶凋落物的分解半衰期分别为537、482和372 d。在整个分解过程中,3个树种叶凋落物中P含量总体上均呈波动且缓慢的上升趋势;K含量在分解过程前期均急剧下降,然后随分解时间的延长变化趋缓;N含量变化差异较大,随分解时间的延长,杉木叶凋落物中N含量呈缓慢上升趋势,另外2个树种叶凋落物中N含量总体上呈先下降后上升的变化趋势;C含量基本上呈前期上升、中期下降、后期又略有上升的趋势,而C/N比则呈前期略上升而后期逐渐下降的趋势。3个树种叶凋落物分解过程中N、P、K和C的释放率及其动态变化也存在一定差异。3个树种叶凋落物中K的释放率均较高、变化趋势较接近,且均处于净释放状态;杉木叶凋落物中N、P和C的释放率总体上低于另2个树种,且木荷叶凋落物中N、P和C基本均处于单调净释放状态,而杉木叶凋落物中N、P和C以及楠木叶凋落物中P和C在分解过程前期均略呈净富集状态,之后N和C基本上呈净释放状态、P则呈波动式净释放状态。结果表明,在杉木人工林下,阔叶树种（楠木和木荷）叶凋落物比针叶树种（杉木）叶凋落物易分解,且阔叶树种叶凋落物中的营养元素也较易释放。

阿魏酸和肉桂酸对杉木种子发芽的效应

The germination experiment of Chinese\|fir 〔\%Cunninghamia lanceolata \%(Lamb. ) Hook.〕 seeds treated by ferulic acid and cinnamic acid of different concentrations (0.2, 0.4 and 0.8 mg/L) with bioassay of allelopathy was carried out. The result showed that the seed germination was inhibited by ferulic acid and cinnamic acid, and the inhibition is more obvious in higher concentration than that in lower concentration.

杉木林分蓄积生长的密度及立地效应

采用3参数Weibull生长方程,对15块杉木密度试验林26年连续观测数据进行分析,计算了林分材积年平均生长量(MAI,包括净材积年平均生长量(MAInet),总材积年平均生长量(MAIgross));利用相关分析及逐步回归分析,研究了林分净材积(Vnet)和总材积(Vgross=Vnet+枯死木材积累积(∑Vm))年平均生长量的峰值及峰值林龄与初植密度、立地质量的关系。结果表明:(1)MAInet峰值与立地指数呈显著正相关,而受林分密度影响很小,其在立地指数级22 m的样地内平均值比立地指数级12 m的样地增加了8.33 m3·hm-2·a-1;MAIgross峰值与立地质量及林分初植密度均呈正相关(r=0.813 5,p=0.000 4;r=0.926 1,p=0.000 0);(2)MAInet峰值林龄主要受初植密度的影响,初植密度太大或太小对MAInet峰值林龄有显著影响,E密度(1 m×1 m)样地的MAInet峰值林龄平均值比A密度(2 m×3 m)样地的小3.88年,而中间密度的MAInet峰值林龄变化不明显。

杉木愈伤组织的继代增殖与植株再生

通过建立杉木愈伤组织增殖和植株再生体系,旨在为杉木体细胞杂交和遗传转化等基因工程研究提供高效受体系统。以杉木子叶、下胚轴诱导的愈伤组织为材料,研究了不同激素组合及浓度、培养条件对愈伤组织的继代及植株再生的影响。结果表明:不同激素组合及浓度对愈伤组织的继代有显著影响,2,4-D有利于降低继代过程中的褐化现象,NAA、KT有利于愈伤组织的继代增殖。DCR+6-BA 1.5 mg·L^(-1)+KT 1.0 mg·L^(-1)+NAA 1.0 mg·L^(-1)和DCR+6-BA 2.0 mg·L^(-1)+KT1.5 mg·L^(-1)+NAA 1.5 mg·L^(-1)是愈伤组织继代增殖的最佳培养基。暗培养和800 lx光照强度是愈伤组织继代的最佳培养条件。愈伤组织在继代30~45 d期间内需转移至新培养基。愈伤组织在MS+6-BA 0.5 mg·L^(-1)+KT 1.5 mg·L^(-1)再生芽诱导率最高,诱导率为80%。经过一次继代的愈伤组织比未经过继代的单个再生芽数多,平均可达3~4个。再生苗在1/2MS+IBA 1.0 mg·L^(-1)培养基中生根率高达89.5%。

杨树和杉木茎段组织的冰冻切片技术研究

以木本植物中的模式树种杨树和杉木茎段为试验材料，分别用多聚甲醛、丙酮和卡诺固定液，研究了这两个树种的冰冻切片技术体系。结果表明，液氮冷冻法对幼嫩的组织（如组培苗）有较好的保护作用。多聚甲醛固定液可以较好地保存细胞的形态结构，冰冻切片较完整。丙酮和卡诺固定液加10％蔗糖保护之后效果更好，切片完整且可以进一步用于核酸提取。卡诺氏固定液固定后，杉木和杨树组培苗的蔗糖保护剂适宜质量分数为10％，液氮冷冻时间为50～90s。脱水步骤可以使冰冻切片更清晰完整。而田间植株木质化程度较高的茎段组织则需要甘油软化辅助处理，即可获得清晰的冰冻切片．

模拟氮沉降对杉木人工林土壤可溶性有机碳和微生物量碳的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(60kg N/hm2.a)、N2(120kg N/hm2.a)和N3(240kg N/hm2.a)4种氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究外加氮源对土壤可溶性有机碳及微生物量碳的影响及与土壤酶活性的关系。相同N沉降处理下,土壤有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳均随土层加深而降低。氮沉降对土壤有机碳具有促进作用,中-低氮沉降(N1、N2)增加幅度大,高氮沉降(N3)增加幅度小。低氮(N1)处理促进土壤微生物生物量C增加,而中、高氮(N2、N3)则抑制;各氮沉降处理土壤可溶性有机碳含量从高到低的顺序为:N3、N2>N1>N0。40-60cm土壤微生物量碳与蔗糖酶、纤维素酶呈极显著正相关关系,与淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶呈极显著负相关关系;除40-60cm土层的β-葡糖苷酶外,各层土壤可溶性有机碳与土壤蔗糖酶、纤维素酶和β-葡糖苷酶活性呈极显著正相关关系,与淀粉酶、多酚氧化酶和过氧化物酶呈极显著负相关关系。因此,氮沉降增加将会对土壤碳累积与分解过程产生较大的影响。

中亚热带不同林龄杉木人工林径级结构与林下物种多样性分析

采用典型抽样法,以位于中亚热带的福建省将乐县的杉木〔Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.〕人工林为研究对象,对10、15、20、25、30和40 a林分的径级结构、林下植被组成以及物种多样性变化进行调查和分析。结果表明：不同林龄杉木人工林的径级结构均呈正态分布,均在接近平均胸径的径级上植株数量最多;径级和密度间的关系可以用3参数的Gaussian函数表征;不同林龄间胸径差异显著。杉木人工林林下分布有45科80属97种植物,其中灌木层69种、草本层28种,物种丰富,但不同林龄的林分内各种类的重要值差异较大,且不同林龄的林分间优势种、共有种和独有种均明显不同。随林龄的增加,林下灌木层和草本层的物种组成、丰富度指数（R0）、Simpson多样性指数（D）和Shannon-Wiener多样性指数（H＇）、Pielou均匀度指数（Jsw）和Alatalo均匀度指数（Ea）均有明显变化。10 a林分的林下物种数量最少（18种）,而20 a林分的林下物种数量最多（40种）。林下灌木层的D和H＇值分别为0.827-0.923和1.956-2.917,且随林龄的增加均呈“上升—下降—平稳”的变化趋势;灌木层的Jsw和Ea值分别为0.876-0.959和0.686-0.890,随林龄增加均呈“降低—升高—降低—升高”的变化趋势,且均在20 a林分中最小、在25 a林分中最大。林下草本层的D和H＇值分别为0.639-0.898和1.274-2.435,并随林龄增加均呈波动的变化趋势;草本层的Jsw和Ea值分别为0.775-0.949和0.663-0.896,随林龄增加均呈“降低—升高—降低—升高—降低”的变化趋势,且均在15 a林分中最小、在10 a林分中最大。总体上看,林龄对杉木人工林林下灌木层和草本层的物种丰富度指数和多样性指数以及草本层的均匀度指数均有显著影响。根据研究结果,建议在杉木人工林的经营过程中对林下物种进行合理配置,并进行合理间伐,以促进林下植被的生长发育。

氮沉降对杉木林土壤有效氮和磷含量的影响

为探究长期氮沉降对土壤有效氮和磷含量的影响,以亚热带杉木人工林为研究对象,研究10 a氮沉降对杉木人工林土壤有效氮、磷含量的影响,并探讨干、湿季土壤有效氮、磷含量对氮沉降的响应动态。试验分为对照(0 kg·hm-2·a-1)、低氮(60 kg·hm-2·a-1)、中氮(120 kg·hm-2·a-1)、高氮(240 kg·hm-2·a-1)4种处理模拟氮沉降试验,结果表明,随着施氮量的增加,土壤铵态氮、硝态氮和有效氮含量呈上升趋势,并且铵态氮和硝态氮表现出明显的季节动态。土壤p H值和NH4+-N/NO3--N值随着施氮量增加而降低,有效磷的含量在中氮处理中最高,N/P值均在一个较高的水平范围。

广西杉木主产区连栽杉木林地土壤肥力综合评价

利用空间换时间方法,选择p H值、有机质、全N含量等15个土壤理化性质指标作为评价指标,采用主成分分析方法综合评价广西主产区1、2代杉木幼林土壤肥力,旨在为广西连栽杉木人工林的可持续经营提供数据支持,为其它森林土壤肥力评价提供参考。结果表明:土壤大、中量元素含量是土壤肥力的决定性因素。广西杉木主产区不同代数的养分规律大致表现为:2代林0-20 cm>1代林0-20 cm>2代林20-40 cm>1代林20-40 cm。广西不同产区杉木林地土壤肥力规律:桂北>桂东>桂中,从各主产区看,F值为负值占总试验个数(12个)的41.66%。说明广西部分杉木林地土壤肥力较低,对于该部分的林地要重视科学合理施肥。广西连栽杉木土壤肥力综合评价指数F值在(-2.048)-2.676之间,2代杉木幼林的土壤肥力高于1代幼林,这可能是炼山和采伐剩余物归还于林等经营措施共同作用下的短期效应。可见采取有效的培肥沃土的森林经营措施,可一定程度上防止连栽林地土壤退化。