Biogeographic Differences in Cone, Needle and Seed Morphology among Natural Picea asperata Populations in Western China

This study represents a geographical approach to morphological variation of cones, needles and seeds in natural dragon spruce （Picea asperata Mast.） populations across western China and the relationship between morphological traits and weather variation for the origins of populations. Significant differences were found for all cone, needle and seed traits among populations and trees within populations. The coefficients of variation in 2 higher latitude populations were higher than those in other populations in all traits except for needle width and seed width. Fairly high within-population variability was also detected for cone dry weight, seed dry weight and needle traits in this study. Cone length, cone width, cone dry weight, seed scale length, seed scale width and seed wing length were strongly positively intercorrelated. Seed length and seed dry weight showed a significantly positive correlation with seed wing length. And needle width showed a significant negative correlation with cone traits, seed scale length, seed wing length and seed length. The higher the annual mean temperature, the higher the average cone length. This study also revealed a negative linear dependence on latitude： the higher the latitude, the lower the population average seed length. Seed dry weight was positively and linearly related with altitude.

中幼龄粗枝云杉(Picea asperata)根系的觅食能力

于四川省理县米亚罗林区选择幼龄期及中龄期两种生长阶段粗枝云杉个体为研究对象,采用挖掘法搜集全部根系,基于根系生物量及形态指标,从觅食器官总量角度定量衡量研究对象根系的觅食能力,并结合根序分级理论,基于前五级根序生理指标对其细根内部组分觅食效率进行评价,揭示其异质性规律.结果显示,9年、12年和29年生云杉侧根总生物量分别为154.50、2 195.27、7 380.60 g,总表面积分别为3 295.38、39 564.93、179 023.54 cm2,其中细根生物量依次为27.74、188.79、1 022.89 g,总表面积分别为2 353.97、19 395.49、98 551.54 cm2.根系比根长、总氮含量同根系觅食能力存在正相关关系.随着根序的增加,云杉前五级根系比根长、总氮含量呈显著下降趋势(P=0.000),因此,一级根至五级根根系觅食能力逐渐下降,细根内部组分觅食能力存在显著异质性.其中,一级根比根长和总氮含量远远大于其他根序,是云杉细根内部觅食能力最高的部分.云杉前五级根序非结构性碳水化合物(NSC)及其组分含量较低,随根序增加无显著变化规律,各根序自身NSC储量无法成为其觅食行为的主要能量供应源.上述研究结果为植物行为学研究,乃至森林地下生态学过程研究提供了基础数据,同时进一步丰富了对树木根系结构与功能的认识.

呼和浩特树木园云杉属(Picea)引种及评估

内蒙古自治区林业科学研究院呼和浩特树木园,在长达30多年云杉属引种驯化试验中,先后从国内外引种22种,1变种,现成功引种栽植的云杉有16种,1变种,另有1种待定。其中有12种已开花结实。根据我们引种栽植多年观察试验,认为云杉类的引种潜力很大,可持续发展,前景广阔,有的种类可进行推广试验。

退化人工云杉林次生演替阶段木本植物优势种群生态位特征

【目的】以白龙江林区沙滩林场退化人工云杉林次生演替阶段的群落为对象,揭示群落组成结构与生存状态,预测群落发展趋势。【方法】以样地代表多种资源的综合状态,基于群落调查数据,以物种重要值作为生态位的计测指标,计算优势种群Levins生态位宽度和Pianka生态位重叠,并分析种间总体联结性。【结果】结果表明:次生群落乔木层共有树种11种,人工云杉大量死亡,红桦、糙皮桦与岷江冷杉的重要值与生态位宽度均远大于其他种,为该次生群落优势种;岷江冷杉在乔木、灌木层均具有最大的生态位宽度,桦木在乔木层优势明显,但在灌木层不具优势;次生群落乔木层普遍存在生态位重叠,且重叠程度大于灌木层,灌木层出现了生态位分化。乔木、灌木层物种间总体均表现为不显著正关联。【结论】研究表明,该次生群落为桦木-岷江冷杉林群落,且群落处于正向演替中期-竞争平衡阶段,各种群的优势与生态位仍处于相互适应的变化中,群落结构尚不稳定。物种重要值与生态位宽度无明确相关规律,生态位重叠与生态位宽度也无明确相关规律。生态位重叠反映着群落的稳定性,乔、灌木层共有种的优势程度与生态位宽度则反映物种的增长潜力,因此,该次生群落乔木层的稳定性大于灌木层,岷江冷杉种群具有进一步增长趋势,桦木种群更新受到限制,将逐渐被耐阴树种所取代。因此研究区次生林的经营应多为冷杉林的生长创造有利条件。

云杉育苗与人工造林技术

云杉具有良好的抗寒、抗旱性能,经济价值高,树冠优美,可用于人工造林。该文通过对云杉育苗和人工造林技术的分析,介绍了云杉在保护生态环境等方面的价值,以期为云杉育苗与人工造林技术的发展提供依据,从而全面提升我国云杉的人工造林水平。

青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地草本植物群落主要种生态位特征

特定环境下植物的生态位决定植物群落的相对稳定状态。以空间代替时间方法,采用Levins和Shannon-Wiener生态位宽度指数、Pianka和Schoener生态位重叠指数,分析青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地4个演替阶段群落的种群生态位宽度和生态位重叠程度,并划分群落特化种和泛化种。结果表明:火烧迹地不同演替阶段的草本层主要物种的Levins和Shannon-Wiener生态位宽度指数结果基本一致,同一物种在不同演替阶段的生态位宽度存在差异,生态位宽度23 a>5 a>15 a>顶级群落(Climax)。5 a群落有2个特化种2个泛化种,15 a群落有4个特化种2个泛化种,23 a群落仅有3个特化种,Climax群落有3个特化种5个泛化种。23 a群落的高生态位重叠指数的种对数占比最小,而Climax群落有着较少低生态位重叠指数的种对数;中等生态位重叠指数的种对数占总对数比值大小顺序为Climax>5 a>15 a>23 a。通过研究分析可以得出:青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林经过重度火干扰后,火烧迹地演替初期的群落(5 a)和受人为定向干扰的群落(23 a),植物生境资源丰富,各植物种的生态位宽度都相对较大、生态位重叠较小,相应地种间竞争小;演替中期(15 a),生态位重叠分离现象明显,群落中的大多数种在资源利用上具有极大的相似性,种间竞争加剧;而Climax属于顶级群落,各种的生态位宽度相对较宽,大多数植物种间生态位重叠不高,竞争较小,群落处于一个相对稳定的状态。除了Climax群落,其他各演替阶段群落所含特化种占特化种与泛化种之和比≥50%,特定的生境促使特化种的形成。适当的人为干预能够提高群落内种的生态位宽度,降低种间的生态位重叠,形成较为稳定的生态群落。

青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地植物群落演替的数量研究

[目的]分析青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地不同演替阶段植物群落物种组成和多样性变化规律,为火烧迹地植物群落的科学管理提供依据。[方法]采用空间代替时间方法,在迭山北坡,选取4个不同演替阶段的植物群落,即火后演替5年(5 a)、火后演替15年(15 a)、火后演替23年(23 a)和森林顶级群落(Climax)作为一个演替序列,采用样方法调查植物群落的物种组成,计算物种重要值、多样性指数和群落相似系数等指标,以揭示火烧迹地植物群落演替的数量特征。[结果]1)随着火烧迹地植物群落演替时间的推移,群落物种丰富度下降,个体数量逐渐减少,其中5 a群落物种丰富度最大,个体数最多(4008±298株·(400 m^(2))^(-1)),Climax的物种丰富度最小,个体数量也最少(1759±90株·(400 m^(2))^(-1));草本层5a群落、灌木层和乔木层Climax群落的Margalef指数和Shannon-Wiener指数最大。2)依据重要值,5 a、15 a、23 a和Climax 4个不同演替阶段的群落可命名为扁刺蔷薇+箭竹+密生薹草、唐古特忍冬+黑水柳+密生薹草、青海云杉-红桦+扁刺蔷薇+密生薹草群落和云杉-巴山冷杉+唐古特忍冬+密生薹草群落。3)不同演替阶段草本植物群落异质性指数5 a(0.07)<15 a(0.12)<23 a(0.19)<Climax(0.22)。4)5 a、15 a和23 a群落的多度为几何级数分布型,表明火烧迹地环境条件有利于草本植物生长,生态位确定性物种在群落构建过程中占据主要地位;而Climax群落的多度呈“S”型分布,“中间类型”物种占据了群落的绝大部分,属于演替晚期群落。5)根据β多样性的差异,可将4个不同演替阶段群落的灌木层划分为初建灌木层(5 a)和稳定灌木层(15 a,23 a,Climax),草本层划分为剧烈变化草本层(5 a和15 a)和稳定草本层(23 a和Climax)。[结论]随着植物群落演替时间越长,青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地物种丰富度呈递减趋势,群落间的相似性越加接近,群落为正向演替,演替过程为灌木林--落叶阔叶林--针叶林--云杉-巴山冷杉林。

华北落叶松林隙冠层结构和光环境与云杉幼树生长的关系

2021年5月份在承德市围场县龙头山分场道坝子营林区,以林下更新云杉(14 a)的50年生华北落叶松(Larix gmelinii var.principis-rupprechtii(Mayr)Pilger)人工林为研究对象,采用无人机(大疆精灵Phantom 4 RTK)遥感获取正摄影像,并在ArcMap 10.5中通过目视判读提取林冠林隙(23个);应用软件中的计算方法几何求算林隙面积(A g),依据面积大小将林隙分为5种类型——小林隙(A g≤30 m^(2))、较小林隙(30 m^(2)<A g≤60 m^(2))、中林隙(60 m^(2)<A g≤90 m^(2))、较大林隙(90 m^(2)<A g≤120 m^(2))、大林隙(A g>120 m^(2));采用半球摄影法获取林隙冠层结构指标(冠层开度、叶面积指数、平均叶倾角)和光环境指标(总光照指数、直射光指数、散射光指数),并人工测定林隙内人工更新的云杉(Picea asperata Mast.)幼树生长指标(胸径、树高、生物量);采用单因素方差分析法分析不同大小林隙内幼树生长指标与冠层结构指标、光环境指标的相关性,依据偏最小二乘法构建“林隙大小-冠层结构-光环境-幼树生长”的结构方程模型,分析华北落叶松林林隙冠层结构和光环境对林下人工更新云杉幼树生长的影响。结果表明:①在不同大小林隙内,云杉幼树的胸径、树高、生物量的变化表现出一致性,A g≤30 m^(2)林隙内幼树生长最差,30 m^(2)<A g≤60 m^(2)林隙内幼树生长居中,60 m^(2)<A g≤90 m^(2)、90 m^(2)<A g≤120 m^(2)、A g>120 m^(2)内幼树生长较好,且存在显著性差异(P<0.05)。②随着林隙面积的增大,冠层开度、平均叶倾角、直射光指数、散射光指数、总光照指数均随之增大,叶面积指数随之减少,且同一指标在相邻大小的林隙间差异不显著。③林隙大小直接影响冠层结构(直接影响系数为0.838),间接影响光环境(间接影响系数为0.747),林隙大小主要通过影响冠层结构再影响光照进而影响幼树生长,总影响系数为0.563。林隙冠层结构主要通过改善光环境间接影响幼树生长,间接影响系数为0.664。光环境直接影响幼树生长,直接影响系数为0.871。④综合试验结果,可通过调整林隙大小,改变冠层结构、改善林隙内光环境,促进华北落叶松林隙内云杉幼树生长。

草本竞争对云杉更新苗叶片生物量和形态特性的影响

以关帝山晚期演替树种云杉更新幼苗为研究对象,分析草本竞争对云杉幼苗叶片特性的影响;利用冗余分析探究草本和环境因子对云杉更新幼苗叶片特性间的竞争强度,进一步探究草本竞争及其环境因子与更新幼苗叶片特性间的作用机制和途径。结果表明:在不同草本株数竞争下,高、中、低3种草本株数竞争对更新苗叶片特征具有显著影响。不同草本株数竞争对云杉更新幼苗当年生叶片的表面积、生物量、比叶面积具有极显著影响,对往年生、草上叶片和草下叶片的表面积、生物量有极显著影响。草本竞争和环境因子对更新苗叶片特性影响的顺序为冠幅>苗龄>草本株数>草本种类,除了更新苗自身的特性,草本竞争对叶片特性的影响占重要地位。苗龄与由草本株数、草本种类和草本盖度构建的潜变量F1对云杉更新苗叶片表面积具有正向直接影响;F1、冠幅、苗龄与碱解氮对更新苗叶片比叶面积和生物量产生正向直接作用。

应用脉冲标记粗枝云杉和四川红杉幼苗的^(13)C分配特征研究

【目的】探究针叶树种对光合碳同化产物在器官-土壤中的分配规律。【方法】以粗枝云杉(Picea asperata)和四川红杉(Larix masteriana)5 a生幼苗为试验对象,通过盆栽实验,利用脉冲标记法对处于生长期的幼苗进行4次^(13)C同位素脉冲标记,以期揭示粗枝云杉和四川红杉光合碳同化产物在器官-土壤中的分布规律。【结果】两种幼苗各器官和土壤δ^(13)C值在标记前后均存在显著差异,且标记后^(13)C富集量表现为:四川红杉>粗枝云杉。标记后四川红杉根、枝、叶和土壤的δ^(13)C值范围分别为:25.33‰~171.64‰、36.68‰~206.84‰、79.40‰~230.91‰和-16.49‰~-11.28‰,具体表现为叶>枝>根>土壤;粗枝云杉根、枝、叶和土壤的δ^(13)C值范围为-23.02‰~63.97‰、-23.72‰~18.52‰、-20.09‰~14.09‰和-20.27‰~-15.71‰,表现为根>叶>枝>土壤。【结论】基于^(13)C脉冲标记下,四川红杉^(13)C富集量相对高于粗枝云杉,其中四川红杉幼苗叶对碳的固定较高,而粗枝云杉幼苗根系对^(13)C的固定较高。这些结果表明脉冲标记法在探究针叶树种幼苗期器官-土壤中光合产物分配规律研究中效果良好,为稳定同位素脉冲标记法在植物生理和生态中的应用提供了一定的基础数据和技术支持。

青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地草本植物群落构建机理

群落构建机制是生态学研究的核心论题。生态位理论和中性理论是阐明群落构建的两种主要理论,但这两种理论分别强调的环境过滤和扩散限制对群落构建的影响尚存争议。该研究以青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地不同演替阶段草本群落为研究对象,应用扩散-生态位连续体指数(DNCI)和校正随机率(MST),分析不同演替阶段草本植物群落的主导构建机制。研究结果显示:1)5、15和23 a群落与Climax群落之间的DNCI分别为-22.6169、-21.7507和-8.2594,都远小于0,表明不同演替阶段草本植物群落构建的主要驱动作用是扩散过程;2)5 a-Climax组和23 a-Climax组的MST值均高于50%阈值线,这表明随机性过程在两组群落构建中均占支配地位;对于15 a-Climax组,15 a的MST值为0.6664,Climax的MST值等于0.4927,说明15 a植物群落构建以随机性为主,而Climax群落构建以确定性为主;由于15 a的MST值远高于50%,而Climax的MST值较接近于50%的阈值,也可说明15 a-Climax组群落构建仍以随机性为主。在青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地,随机扩散主导了草本植物群落的构建过程。

粗枝云杉PaPR10-1基因的克隆表达及生物信息学分析

PR10是病程相关蛋白(PRs)家族的重要成员,能增强植物抵御外界胁迫侵扰的能力。为进一步研究PR10蛋白的生物学功能,在转录组测序的基础上,利用RT-PCR技术获得一个粗枝云杉(Picea asperata Mast.)基因PaPR10-1,利用生物信息学方法对其核苷酸和氨基酸序列进行结构和功能分析,进一步构建PaPR10-1融合蛋白原核表达系统,获得高纯度PaPR10-1融合蛋白,并采用底物法体外分析其核糖核酸酶活性。结果显示:PaPR10-1基因ORF长486 bp,编码161个氨基酸。PaPR10-1蛋白无跨膜结构和信号肽,为胞内蛋白,含有“P-Loop”和Bet_v1-like保守结构域。系统进化分析结果表明,PaPR10-1蛋白与海岸松(Pinus pinaster Aiton)PR10蛋白归为一个分支,亲缘关系较近。目的蛋白在30℃下以0.2 mmol/L的IPTG诱导1 h表达量最佳,且具有核糖核酸酶活性。

干化对粗枝云杉体胚解剖结构及细胞壁重塑基因表达的影响

[目的]探究干化对云杉体胚解剖结构的影响,挖掘导致解剖结构改变的关键基因,初步明确干化促进体胚萌发的原因。[方法]以高胚性粗枝云杉细胞系为研究材料诱导体胚发生,干化处理不同时间后进行体胚表型观察及萌发率的测定。利用超景深显微镜、扫描电镜和透射电镜从不同层次观察干化体胚与未干化体胚的组织和细胞结构差异,并结合转录组测序分析干化前后体胚的基因表达变化。[结果]干化显著改变了粗枝云杉体胚形态,干化后体胚胚根呈红色,子叶呈绿色。显微观察发现干化后体胚的细胞呈现皱缩且分布不规则的状态,高倍视野下细胞壁不再具有刚性,表现出松弛扭曲状。转录组分析发现参与细胞壁重塑和影响细胞壁机械性能的多个XTHs、EXPAs和PMEs转录本在干化和未干化体胚中差异表达,且多上调表达,与显微观察发现干化体胚细胞壁形态变化的结果相符,这几类基因可能协同调控该过程,影响体胚萌发。[结论]干化过程中细胞壁重塑基因差异表达导致体胚细胞壁松弛,刚性结构消失,解除细胞分化和生长的限制,是干化促进体胚萌发的潜在原因。

外生菌根真菌多样性对云杉根际土壤生化性质的影响

【目的】探究是否由于地上宿主单一导致地下菌根真菌多样性低,进而减缓土壤有机质分解而导致较低的土壤养分有效性。【方法】将不同梯度多样性的外生菌根(ectomycorrhizas,ECM)真菌群落(1、2、4和8种外生菌根真菌)接种于栽植云杉幼苗的灭菌土壤(来源于川西亚高山云杉人工林),并设立对照组CK,1 a后测定根际土壤物理生化性质。【结果】接种4种ECM真菌土壤pH值(5.44)显著高于对照和其他处理(5.21~5.30)。土壤有机质和有机碳含量随ECM真菌接种多样性的增高呈下降趋势(有机质:37.62~22.81 g/kg;有机碳:21.82~13.23 g/kg),对照组有机质和有机碳含量显著高于8种外生菌根真菌接种组合处理组(P<0.05)。不同梯度多样性的外生菌根真菌群落接种对土壤全氮和全磷含量没有影响。土壤硝态氮(44.81~64.56 mg/kg)、无机氮(68.45~87.23 mg/kg)和可溶性全氮(341.28~483.72 mg/kg)含量有随着外生菌根真菌多样性的增加而增加的趋势,但4种外生菌根真菌接种处理除外(硝态氮29.68 mg/kg;无机氮49.65 mg/kg;可溶性全氮181.18 mg/kg),总体说明这4种真菌组合可能有利于宿主植物对氮的吸收,但不利于从有机质中活化氮组分。【结论】外生菌根真菌群落的多样性越高,可通过外生菌根真菌物种间的功能互补作用,越能促进有机质分解和提高氮可利用性。试验结果为菌根真菌多样性在西南亚高山土壤生态功能中的作用提供数据支撑和理论基础。

云杉叶锈病的发生与防治

文章以迭部县地区的云杉为研究对象,考察了针叶喷涂法与树冠喷涂法对云杉叶锈病的防治效果,并分析对比了不同药剂施用后的病株减退率。结果显示:在早春时采用波尔多液对云杉针叶进行喷涂对其叶锈病防治效果较好,病株减退率为80.36%;在5月底采用敌锈钠500倍液对树冠进行喷洒对其叶锈病防治效果较好,病株减退率达到了86.61%。

水分胁迫对云杉生理特性的影响

为研究水分胁迫对云杉幼苗生理特性的影响,以正常水分处理为对照,设置3个水分胁迫处理,分别为轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫,对云杉云杉幼苗的生长特性、保护酶活性、渗透调节物质和光合参数进行了测定。结果表明:水分胁迫对云杉云杉幼苗生长和生理指标影响显著,显著降低了云杉幼苗种苗高、地径、新梢长度、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,其中在轻度干旱下的影响不显著,随着干旱程度继续增加,差异达到显著水平;水分胁迫显著提高了丙二醛含量,SOD、POD、CAT、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量随水分胁迫程度的增加呈先升高后降低的趋势,在中度胁迫下达到最大值。说明轻度胁迫对云杉没有显著影响,云杉幼苗可以承受中度水分胁迫,重度胁迫超过其自身承受范围。

云杉苗木培育与管理技术研究

云杉作为常绿树种,树姿优美,树干挺拔通直,具有较好的环境适应性,适合植树造林,可以用作建筑材料、乐器制作材料等,具有较高的经济开发价值。为提升云杉成材效率,扩大云杉的经济效益,该文对其苗木培育技术进行了总结,包括品种选择、苗圃地选择、播种等技术要点,并从肥水管理及遮阴、除草及越冬、病虫害防治几个方面探究了云杉苗木的管理策略。

不同栽培基质对云杉幼苗生长的影响

为探究不同栽培基质对云杉幼苗生长的影响,采用不同栽培基质对云杉幼苗进行育苗试验,对比了不同栽培基质条件下云杉幼苗生长情况。结果显示:栽培基质中,泥炭、椰糠、珍珠岩分别占20%、30%、50%的情况下,云杉幼苗与地径生长状况最好,最有利于云杉幼苗根部的生长;泥炭、椰糠、珍珠岩分别占50%、30%、20%的情况下,不利于云杉幼苗干物质的积累;而泥炭、椰糠、珍珠岩分别占30%、30%、40%的情况下,云杉幼苗干物质积累状况较好。试验结果对云杉幼苗培育过程中科学选择基质配方提供了一定的理论依据。

不同氮肥条件对云杉幼苗生长及光合作用的影响

试验了不同氮肥条件下对云杉幼苗株高、地径、冠幅等生长指标以及净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO_(2)浓度等生理指标的影响。结果表明:处理4(尿素20 g/株)为最经济有效的施肥方式。在此条件下,云杉幼苗株高为43.77 cm,较对照提高了19.04%,地径为12.19 mm,较对照提高了20.58%,冠幅为41.36 cm,较对照提高了17.60%;净光合速率、蒸腾速率以及气孔导度最高,胞间CO_(2)浓度最低,光合作用最强。

不同生境下云杉林凋落物分解和土壤养分差异分析——以甘肃莲花山保护区为例

为探究不同生境对云杉林凋落物分解和土壤养分的影响,以甘肃莲花山国家级自然保护区管护中心为试验地点,设置A(海拔2800 m)、B(海拔2900 m)、C(海拔3000 m)、D(海拔3100 m)、E(海拔3200 m),对不同海拔条件下云杉凋落物的质量指标和云杉林下方的土壤养分2个方面进行了评估,比较了不同海拔对云杉凋落物质量和云杉林下方土壤养分的影响。结果表明:较低海拔(2800 m)条件下有利于提升云杉凋落物纤维素和木质素的含量,中等海拔(3000 m)条件下有利于提高云杉凋落物全碳、全氮和全磷的含量和云杉林下方土壤中全氮、有机碳和铵态氮的积累,较高海拔(3200 m)条件下有利于提高云杉凋落物的分解速率,降低凋落物的残留率,以及云杉林下方土壤中水分和全磷的积累。研究结果可为云杉林的科学管理提供理论依据。