不同土壤水分条件下107杨幼苗(Populus×euramericanacv.“74/76”)秋季光响应研究

在北京地区，利用Li-6400便携式光合仪的Li-6400-02B红蓝光源设定从O～2000μmol·m^-2·s^-1的光强，通过人工控水的方法取得3个不同的水分梯度，对秋季107杨（Populus×euramericana cv．“74／76”）1a生扦插苗木的各生理生长参数的光响应规律进行研究。结果表明，土壤含水量分别为13．249，6～17．65％、17．65％～22．06％时，107杨1a生扦插苗净光合速率能维持较高水平，当土壤含水量低于13．24％时，其净光合速率受气孔限制作用明显降低，苗木生长受到影响。

转BtCry1Ac基因对107杨材性的非预期影响

为了探究外源BtCry1Ac基因对107杨材性性状产生的非预期影响,以转BtCry1Ac基因107杨2个株系(ECA1和ECA2)和野生型株系(WT)为材料,对其木材化学组分、物理和力学性质及纤维形态指标进行了定量测定。结果显示:BtCry1Ac基因的转入使107杨木材材性发生了非预期变化,具体表现为ECA1和ECA2的纤维素、灰分、苯醇抽出物及1%NaOH抽出物组分含量均显著低于WT(P<0.05);ECA1和ECA2的气干干缩性、全干干缩性显著低于WT(P<0.05),且ECA1和ECA2的气干密度、全干密度显著高于WT(P<0.05);ECA1和ECA2的冲击韧性、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度均显著高于WT(P<0.05);ECA1和ECA2的纤维长度显著低于WT(P<0.05)。总体表现为转基因株系的木材有着更小的干缩性,更高的密度和强度,其材性发生了非预期性改变,研究结果为转基因杨树的推广与应用提供了参考。

不同树龄107杨次生木质部解剖特征及径向变化

为探究不同树龄107杨(Populus×euramericana cv.“74/76”)次生木质部早材和晚材中导管细胞结构与变化趋势,采用生物显微切片成像方法测量不同树龄107杨次生木质部解剖特征,并对试验数据进行了方差分析。对保定市满城区林场3年龄(3 a)、5年龄(5 a)、7年龄(7 a)、10年龄(10 a)4个不同树龄107杨的早材和晚材中导管细胞径向变化规律进行了初步研究。研究结果表明:(1)107杨次生木质部年轮宽度由髓心至第3年生长轮增加迅速,之后呈缓慢减小趋势,快速生长期为3-7年;晚材率从髓心向韧皮部呈逐渐增大趋势,变化范围为4.67%~8.70%,其晚材率较低;(2)3年龄、5年龄、7年龄的早材、晚材导管细胞中,径、弦向直径随生长轮龄增加逐渐增大,而10年龄导管细胞中径、弦向直径呈先增大后降低趋势。不同树龄早材、晚材中,导管细胞双壁厚、管孔链径向和弦向直径随生长轮龄增加逐渐增大,而壁腔比随生长轮龄增加逐渐降低,其变化范围分别为0.12~0.18、0.16~0.25。3年龄早材中,导管比量随生长轮龄增加呈小幅上升趋势,晚材则呈下降趋势,5年龄、7年龄、10年龄随生长轮龄增加而先增加后逐渐降低,其变化范围分别为15.21%~19.87%、13.96%~17.17%。(3)不同树龄生长轮龄之间,107杨导管细胞解剖结构径向变化均存在显著性差异。根据这些差异特征和数据结合用材林木木材微观解剖结构指标要求,可以作为107杨定向培育周期与采伐时间的判断依据;综上所述,人工林杨树在幼龄林阶段,如果培育大径材林为目标,最佳轮伐期在10年龄;如果培育中、小径材林为目标,最佳轮伐期在7年龄。

欧美杨107幼树叶片和细根的功能性状对臭氧剂量的响应

【目的】杨树的叶和细根在森林生态系统碳和养分(如氮、磷等)循环中起核心作用,但目前细根对臭氧(O_(3))胁迫响应的研究还较缺乏,尚不清楚叶和细根对O_(3)胁迫的响应差异。本研究旨在阐明叶片和细根这2个快速分解器官对O_(3)剂量的响应差异,为从植物地上-地下反馈角度理解杨树对O_(3)污染的响应机制提供科学参考。【方法】本研究采用开顶室气室装置设置5个O_(3)浓度水平,研究杨树叶片和细根功能性状指标对O_(3)剂量的响应是否存在差异。【结果】叶片单宁和细根磷含量表现出显著的兴奋效应,即毒性阈值之前为应激正效应,毒性阈值之后为抑制负效应。叶片饱和光合速率、细根生物量以及叶片和细根可溶性糖含量出现毒性阈值,但未观察到显著兴奋效应。水分利用效率以及叶、茎、粗根和总根生物量对O_(3)剂量呈现线性胁迫下降响应。碳、氮、可溶性糖、木质素含量以及木质素∶氮内稳性较强,沿O_(3)浓度梯度在叶片和细根中的分配未发生变化。磷、淀粉和总非结构性碳水化合物随O_(3)浓度升高分配到细根的比例增加;单宁表现为分配到叶片的比例先增加,当O_(3)剂量达到37.25μmol/mol·h时,分配到细根的比例增加。【结论】杨树叶片和细根的功能性状对O_(3)剂量存在响应差异。O_(3)胁迫增加了杨树细根中P和非结构性碳水化合物的储存比例,这可能是植物抵御O_(3)胁迫的一种应对策略。

华北平原欧美107杨单株夜间液流分配特征及其环境响应

夜间液流是林木水通量中不可忽视的组分,分析华北平原欧美107杨(Populus euramericana)夜间液流特征及变化规律,量化夜间液流在茎干补水和夜间蒸腾之间分配特征,探讨夜间液流环境同步控制机制,旨在提高林木蒸腾和水量平衡估算的精确度,为人工林水分利用提供理论和方法依据。2019年4月1日—10月31日,利用Granier热扩散探针监测欧美107杨树干液流密度动态变化,并同步观测环境因子。结果表明,(1)树干液流存在明显昼夜节律,夜间液流速率不为0,前半夜液流活动比后半夜活跃。(2)生长季内单株日间液流量均值为(21.09±10.93)kg·d^(−1),夜间液流量均值为(2.52±1.60)kg·d^(−1),夜间液流占全天液流的比例多在0—20%之间,全生长季均值为9.1%;夜间液流/全天液流呈“U”型变化,生长季初期和末期较高,中期较低。(3)夜间饱和水汽压差,夜间风速和土壤含水量是影响夜间液流的主要环境因子,夜间饱和水汽压差与夜间液流极显著正相关,风速通过直接及间接效应,对夜间液流具有不可忽视的影响;更干燥的土壤对夜间液流的促进作用大于更湿润的土壤。(4)利用“时间分离法”及“反向延长法”的平均值估算得出夜间茎干补水和夜间蒸腾分别占夜间液流的60.69%和39.31%。综上所述,欧美107杨存在明显夜间液流,夜间饱和水汽压差、夜间风速及土壤含水量对夜间液流同步控制,共同影响夜间液流,研究结果为连续估算夜间液流两个组分提供了机会。

沙地杨树人工林生理生态特性

自然条件下（5～10月份）,利用Li-6400便携式光合作用测定系统对北京大兴地区集约栽培欧美107杨（Populus×euramericana cv.“74/76”）生理生态特性进行研究,探讨叶片在水分胁迫状态下光合作用、呼吸作用和蒸腾作用动态规律,并揭示其主要影响机理.实验结果表明叶片净光合速率（Pn）日变化均为单峰曲线,且Pn日平均值从春季到秋季呈下降趋势.从整个生长季来看,光合有效辐射PAR（r=0.815）和气孔导度Gs（r=0.805）与Pn的相关性显著,通过每月相关性分析,5、8月份影响Pn的主导因子为PAR和Gs,6、7月份影响Pn的主导因子为Gs,9、10月份影响Pn的主要因素为PAR.根据Fsrquhar和Sharkey提出的气孔限制和非气孔限制判断方法对Pn日变化进行分析,5月份8：00Pn达到峰值后由于气孔导度降低引起Pn下降,16：00以后由于非气孔因素PAR的降低,使得Pn继续降低;6、7月份8：00以后Pn降低限制因素同5月份一样由气孔导度降低引起,但是14：00左右,由于植物体内水分严重亏缺,叶片气孔不能正常开启使得叶片Pn、R和Tr均不能正常进行,8～10月份Pn降低主要受PAR限制.叶片呼吸速率（R）的主要影响因子为温度,且R的日变化和季节变化与大气温度（Ta）变化趋势基本一致,一天中清晨、傍晚Ta和R均为低点,14：00左右Ta和R都达到最大值,同样在季节变化中R和Ta在6、7月份最高,10月份最低.蒸腾速率（Tr）日变化全为单峰曲线,其最大值出现在12：00～14：00左右,Tr变化与许多环境因子和生理因子都具有密切的相关性,就整个生长季来说,PAR是其最主要的影响因子,然而叶片气孔限制值（Ls）、Gs、叶片大气水汽压差（VpdL）、Ta等生理生态因素在不同月份分别起着极其重要的作用.

腐殖酸与无机肥配施对I-107欧美杨养分和土壤肥力的影响

腐殖酸是一种廉价无污染的有效肥料基质,广泛存在于褐煤、风化煤、泥炭和草炭中。腐殖酸具有多种活性基团,有利于土壤团粒结构形成,改善土壤结构,提高土壤保墒能力,还可增强土壤阳离子交换能力,调节土壤pH值,

杨树农田防护林带单木叶面积的变化

研究豫东平原5,7年生欧美杨107杨农田防护林带单木比叶面积、叶面积的变化,建立预测林带单木叶面积的异速生长模型。结果表明:5,7年生单木比叶面积平均分别为136.6,138.2 cm2.g-1,两者差异不显著;叶面积平均分别为45.4,85.8 m2,两者差异显著。冠层位置对比叶面积、叶面积均有显著影响,从树冠的上层到下层,比叶面积显著增加;而叶面积在两林龄中垂直层次表现出差异性,在水平层次,由内层到外层,叶面积均显著增加。不同林龄林带具有不同级别的枝,各级别枝的叶面积间均有显著差异。异速生长关系表明:树高、胸径、冠长因子都能可靠地预测林带单木叶面积,相比而言,胸径和单木叶面积之间的异速生长模型在测算单木叶面积及其指数时较可靠、方便。

107杨次生木质部PAL基因的RT-PCR扩增及其鉴定

A fragment of PAL (phenylalanine ammonia_lyase) gene was amplified by RT_PCR from poplar (Populus×euramericana cv. “74/76”) developing second xylem mRNA. It was cloned into pGEM-T Easy vector and identified by restriction enzyme, PCR amplification and sequencing. The sequence of the amplified DNA fragment was 565 base pairs. Alignment with the P. kitakamiensis PAL cDNA sequence retrieved from EMBL nucleotide acid database (accession number D30656) showed that the first 400 base pairs in both sequences were almost identical. Therefore the fragment was part of PAL gene. And both of sense and anti-sense expressional vectors were constructed.

欧美杨107耐盐转基因植株的试验

以欧美杨107(Populus×euram ericanacv.“74/76”)叶片为试材,采用根癌农杆菌介导法进行了胆碱单加氧酶(CMO)基因转化,获得了耐盐转基因植株。试验结果表明,15 mg.L-1卡那霉素(Km)可作为筛选转化细胞的选择压;在农杆菌工程菌液中添加200μmol.L-1的乙酰丁香酮(As)可以显著提高抗性芽诱导率;PCR及Southern检测证明CMO基因已整合进抗性植株基因组;组织培养条件下的植株耐盐性测定及离体叶片电导率测定结果证明,转基因植株的耐盐性得到了提高。

地面滴灌对107杨人工林根系分布的影响

为了探索地面滴灌栽培107杨(Populus×euramericana cv.‘74/76’)人工林根系的生长和发育特征及分布规律,采用全挖法和分层分段挖掘法对北京市永定河故道沙地滴灌栽培和常规栽培的2年生杨树个体和林分根系进行了全面调查,系统分析了2种栽培条件下杨树个体和林分根系的数量、长度和生物量及其垂直和水平分布规律。结果表明:(1)滴灌栽培杨树的主根分布深度仅为1.3 m,而常规栽培杨树的主根分布深度达到4.5 m;滴灌栽培杨树根系行间方向分布范围是常规栽培的1.8倍,顺行方向分布范围是常规栽培的1.2倍;滴灌栽培杨树侧根数量是常规栽培的2.0倍。(2)滴灌栽培杨树个体根系总长和生物量分别是常规栽培的1.8倍和1.2倍,主根和Ⅰ级侧根的总长和生物量与常规栽培近乎相同,而Ⅱ级和Ⅲ级侧根的总长和生物量则远远大于常规栽培。(3)滴灌栽培杨树林分根系总长和生物量分别是常规栽培的2.0、1.1倍,径级在5≤D<10 mm、10≤D<15 mm和D≥15 mm的根总长和生物量与常规栽培相近,而径级在D<1 mm和1≤D<5 mm的根总长和生物量远大于常规栽培。(4)滴灌栽培和常规栽培杨树的根系均主要分布在0 40 cm的土层内,滴灌栽培4/5和常规栽培2/3的根系特别是吸收根(D<1 mm)分布在0 20 cm深的土层内。(5)滴灌栽培和常规栽培杨树林分的吸收根主要分布在距离树干基部0 1.0 m的范围内,滴灌栽培杨树林分的吸收根主要分布在株间方向(滴灌带铺设方向),常规栽培杨树林分的吸收根则相对均匀分布在树体四周。

转双抗虫基因欧美杨107杨中外源基因的表达

【目的】鉴定并分析转双抗虫基因(BtCryl Ac和API基因)欧美杨107杨(简称:转基因107杨)中外源基因的表达情况,并且筛选出对鳞翅目害虫美国白蛾和杨扇舟蛾具有高抗虫性的转基因107杨株系【方法】以10个转基因107杨株系2年生田间苗为试验材料,未转基因107杨为对照(CK),进行外源基因表达测定,包括PC R检测、绝对荧光定量PC R检测和毒蛋白检测以及鳞翅目害虫抗虫性对比试验【结果】PCR检测结果表明,10个转基因株系均检测到外源基因BtCryl Ac和API而对照未检测到,证明BtCryl Ac和API基因已稳定插入转基因植株基因组中。荧光定量PCR检测表明,8月份PB1,PB2,PB6,PB9和PB10这5个株系BtCryl Ac基因的转录丰度较高为1.72×10~8~7.91×10~9,PB1最高;PB3,PB7和PB8次之为1.03×10~7~2.35×10~7;PB4和PB5与对照一样未检测到BtCrylAc基因的转录表达。ELISA毒蛋白检测表明,CrylAc毒蛋白的表达量与转录丰度大小变化趋势一致,PBl最高,为665.11 ng·g^(-1),PB4和PB5与对照一样未检测到毒蛋白。室内饲虫试验证明转基因107杨对美国白蛾幼虫的杀虫效果高于杨扇舟蛾幼虫。8个表达毒蛋白的转基因株系对1-6龄美国白蛾幼虫的致死率均为100%,但致死时间存在一定差异,PB1和PB2对各龄幼虫的致死时间均较短;PB1,PB2,PB6,PB9和PB10对1~4龄杨扇舟蛾幼虫的致死率均为100%,其中PB1和PB2的致死时间较短,PB3,PB7和PB8对1~2龄杨扇舟蛾幼虫的致死率为100%,对3龄和4龄的致死率最高为22.22%。综合抗虫对比试验结果,可以将8个转基因株系划分为2个抗性水平:PB1,PB2,PB6,YB9和PB10为高抗株系对美国白蛾和杨扇舟蛾均表现高抗性;PB3,PB7和PB8为中抗株系,对杨扇舟蛾表现出中等抗性,但对美国白蛾表现出高抗性。【结论】通过对转基因107杨进行一系列分子检测及室内抗虫对比试验,证明外源基因已成功导入杨树基因组并稳定存在,并且有8个株系高效表达;抗虫试验证明转基因107杨对美国白蛾和杨扇舟蛾具有明显的抗性,筛选出的5个株系对2种害虫都具有高抗性,另外3个株系PB3,PB7和PB8对美国白蛾具有很高的抗性,而对杨扇舟虫我则表现出中低抗性。

1年生欧美107杨地上生物量水肥耦合效应

为制定培育欧美107杨优质苗木的灌溉施肥方案,采用田间裂区试验设计,研究不同灌溉施肥下1年生欧美107杨地上生物量生长情况。通过对地上生物量结果进行二次回归拟合,建立了水肥回归数学模型。结果表明,增加灌溉量和氮肥施用量均有增产效应,水肥交互作用表现为正效应,对地上生物量影响作用由高到低依次为:氮肥施入量、水肥互作、灌溉量。欧美107杨地上生物量大于900 g/株的水肥方案为:灌溉量35.14～41.35kg/株,氮施入量9.18～11.68 g/株,即施尿素831.70～1058.24 kg/hm2。

杨树林分的胸径特征与溃疡病感病指数的关系

在调查北方杨树人工林标准地的基础上,分析欧美杨108和新疆杨的8个胸径特征指标与杨树溃疡病感病指数的相关关系。研究结果表明,欧美杨108和新疆杨人工纯林的胸径特征指标与其溃疡病感病指数间存在一定的相关关系。欧美杨108和新疆杨位置参数与感病指数间存在显著负相关关系;新疆杨尺度参数与感病指数为显著正相关关系;欧美杨108与新疆杨形状参数与感病指数均存在显著负相关关系,形状参数越大,胸径分布越集中,优势林木越多,峰值越高,陡峭,感病指数越小,反之亦然;欧美杨108和新疆杨人工纯林的平均胸径、感病林木平均胸径、未感病林木平均胸径与感病指数相关关系不显著,但平均胸径与感病林木平均胸径、未感病林木平均胸径均为正相关关系;在同一树种内胸径小的林木较胸径大的林木易于感病,欧美杨108和新疆杨的感病面积最小林木的胸径与感病指数均成极显著负相关关系,欧美杨108感病面积最大林木的胸径与感病指数呈显著负相关关系,新疆杨感病面积最大的林木胸径与感病指数的相关关系不显著,可通过间伐小胸径林木尤其是感病小胸径林木控制溃疡病以提高整体林分生长潜力。

欧美杨107杨正常木与应拉木木素结构的比较研究

采用紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱、凝胶渗透色谱和有机元素分析对从欧美杨107杨正常木与应拉木中提取的纤维素酶解木素的结构进行比较研究。结果表明:欧美杨107杨正常木与应拉木木素的芳香环结构都是紫丁香基含量最高,愈创木基次之,对羟基苯基较少;与正常木木素相比,应拉木木素中紫丁香基、脂肪族羟基、甲氧基含量较多,而愈创木基、对羟基苯基、酚羟基、β-5键含量较少;β-O-4醚键、β-β键和β-1键含量相近;含有一定量的缩合酚羟基和羧基。正常木与应拉木木素的经验式分别为C9H7.21O1.79(OH)0P.h21(OH)1A.l17(OCH3)1.55和C9H7.23O1.76(OH)P0.h18(OH)1A.l25(OCH3)1.62。正常木与应拉木木素的质均相对分子质量分别为8622和8801。

杨树溃疡病和杨树生长对修枝的响应

为了探索修枝对杨树溃疡病发病及其生长的影响,以3年生和5年生107杨(Populus×euramericana‘74/76’)为研究对象,从2010—2013年在河南省清丰县分别开展了修枝季节(冬季和夏季)、修枝强度(1/3H,2/3H)对树木生长和溃疡病发病状况影响的研究。结果表明:5年生杨树修枝后经过3 a生长,夏季修枝显著降低了树木的高生长和径生长,并且导致发病指数显著高于冬季修枝和对照组,而冬季修枝对林木的高生长、径生长以及发病指数无显著影响;3年生杨树修枝后经过1个生长季,不同强度的修枝均对林木的高生长和径生长产生了负效应,并且修枝强度间的发病指数差异显著。经过修枝处理,2个林龄组的枝下高均显著高于对照组,不同季节的修枝处理间枝下高无显著差异,而不同修枝强度的枝下高差异显著。相关分析结果显示,林木发病指数与胸径呈极显著的负相关。因此,本研究揭示:修枝时树木胸径不宜太小,应选择在树木速生期时开展修枝抚育,同时修枝管理宜在不削弱树势的前提下,并适当结合杨树人工林的培育目标进行;未来急需开展针对不同杨树栽培品种的最佳修枝年龄、最佳修枝胸径等方面的研究。

滴灌下欧美107杨苗高水肥耦合效应

水分和氮肥是影响欧美107杨Populus×euramericana‘74/76’生长的重要因素。以1年生欧美107杨为试验材料,采用田间裂区试验设计,研究不同灌溉、氮施入量对欧美107杨苗高的影响,并建立水—苗高的水肥回归模型。结果表明:不同水肥处理下苗高之间有极显著差异(P<0.01),各因素效应顺序为氮施入量>水肥互作>灌溉量。欧美107杨苗高在300～360 cm的水肥方案为灌溉量8.45～19.25 kg.株-1,施氮肥量4.57～9.12g.株-1,即施尿素413.94～826.31 kg.hm-2;苗高在360～400 cm的水肥方案为灌溉量36.02～41.87 kg.株-1,施氮肥量8.68～11.43 g.株-1,即施尿素786.08～1 035.05 kg.hm-2。水肥优化管理方案可为定向培育1年生欧美107杨苗木提供理论依据。

欧美杨107杨抗硫无性系的变异及其抗氧化保护系统对SO_2响应

系统比较欧美杨107杨抗大气SO2污染的无性系和普通欧美杨107杨在抗氧化体系差异,以及它们在生长和气体交换方面对SO2熏气的反应。抗硫无性系表现出显著更强的抗SO2能力。在SO2熏气条件下,抗硫无性系维持较强的光合速率和高存活率。在12mg.m-3SO2浓度下,普通107杨无性系下降了56%,而抗硫无性系的光合速率仅下降了13%。抗硫无性系比普通107杨无性系的SOD活性高出16%,GSH含量高出24%。和普通107杨相比,抗硫无性系气孔明显更大,但气孔密度变小;抗硫无性系叶片的角质层更厚实。结果表明:抗硫无性系中高的SOD活性和GSH含量对减轻SO2的毒害起到重要作用。

华北平原主要造林树种107杨扦插苗夏季茎流及耗水特性

采用以热平衡为原理的Dynamax包裹式茎流测量系统,于2008年夏季对107杨Populus×euramericana‘74/76’扦插苗的液流变化进行连续监测,利用实验区自动气象站同步检测光合有效辐射、气温和相对湿度等气象因子,结合人工记录的天气状况,分别选取3种最典型的天气条件,分析了107杨扦插苗的茎流变化、茎干耗水量及其与气象因子的关系。结果表明:在不同天气条件下,液流日变化波动曲线及其主要影响因子各异,但光合有效辐射始终是液流变化的主导因子。茎干液流通量密度的变化是各种气象因子综合作用的结果。107杨扦插苗日耗水量的总体变化趋势是从晴天、阴天到雨天依次减少,其平均值分别为1064.126,567.975和405.914g.d-1。

不同立地条件对欧美杨107材性及ASAM制浆性能的影响

对黑碱土和沙壤土两种不同立地条件的欧美杨107化学组成、纤维形态进行分析,并对其ASAM制浆性能进行研究。欧美杨107ASAM蒸煮最佳工艺条件:NaOH用量10%-11%,Na2SO3用量18%-20%,分散蒽醌用量0.06%,甲醇用量14%-18%,一次升温时间90-110min,液比1∶5.5,最高温度165℃,一次升温至140℃保温90min,二次升温50min至165℃保温60min。细浆得率高,卡伯值低,白度高。不同立地条件下的欧美杨107在得率、卡伯值和粘度上相差不大,但黑碱土欧美杨的白度更高,蒸煮效果较好一些。欧美杨具有较好的制浆性能。