中国林业入侵生物关键术语辨析及优先工作探讨

林业入侵生物是影响森林健康和林业可持续发展的重要生物因素,其入侵与管理过程包含大量专业术语,涉及多个学科。目前我国在该领域术语的使用中存在部分术语概念不明确、与国际术语不一致、术语系统不完善等问题,造成了术语的混用与误用,给实际工作与国际交流带来一定的困难。根据国内外法律、标准与研究进展,结合中国林业入侵生物的发生与管理实情,对林业入侵生物防控管理过程中的关键术语概念进行辨析,并引入生物入侵优先排序理论。基于关键术语与优先理论,探讨中国林业入侵生物需要优先开展的研究与管理工作,为完善中国林业入侵生物术语系统与管理体系提供参考,支撑相关研究、管理与法律制定工作。

北京山区黄栌叶片水分和光能利用效率季节变化及影响因子

未来气候变化将影响光合环境资源供给,尤其是水分和光能。为深入了解植物对气候变化的适应性,使用LI-6800便携式光合仪,于2021年5-10月份(完全展叶期)测定了北京山区广布灌木黄栌(Cotinus coggygria)叶片的光响应曲线,分析其水分利用效率(WUE=最大净光合速率[P_(nmax)]/气孔导度[g_(s)])和光能利用效率(LUE)的季节变化特征及影响因子。结果显示:黄栌叶片WUE在5-6月份呈下降趋势,7-10月份比较稳定;LUE在5-7月份呈上升趋势,8-10月份比较稳定。WUE和LUE的生长季平均值分别为98.25μmol/mol和0.06 mol/mol,变异系数分别为22%和17%,两者呈负相关(R^(2)=0.86;P<0.01)。环境因子中,WUE和LUE主要受土壤含水量(SWC)影响,WUE随SWC增加呈线性降低趋势,而LUE随SWC增加呈线性增加趋势。SWC每增加0.1 m^(3)/m^(3),P_(nmax)和g_(s)分别线性增加4.23μmol m^(-2)s^(-1)和0.07 mol m^(-2)s^(-1),即g_(s)对SWC变化的敏感性比P_(nmax)高。光合有效辐射(PAR)对WUE和LUE的影响不显著。生物因子中,比叶面积(SLA)是影响WUE和LUE的主要因子,WUE随SLA上升而上升,LUE随SLA上升而下降。叶氮含量(LNC)与WUE和LUE均不显著相关。SWC和SLA双因子线性回归模型均可以较好模拟WUE和LUE的季节变化,解释度分别为91%和71%,且其中SWC的标准回归系数较大,说明SWC是影响WUE和LUE变异的主导因子。结果表明SWC是限制黄栌叶片WUE和LUE的主要环境因子,SLA是调控WUE和LUE的关键生物因子,其中SWC起主要调控作用。研究结果利于深入了解北京山区灌木生态功能对未来气候变化的响应。

两种林木植原体病害的分子鉴定

近年来,林木植原体病害发生日趋严重,对我国林业经济和生态造成了很大损失。2021年-2022年,在山西沙棘主产区的沙棘上和北京冬奥园区的油松上分别出现了典型的植原体病害症状;沙棘叶片皱缩,呈小叶状;油松过度分枝生长且出现球状结构等。本研究通过荧光显微观察,16S rRNA和tuf基因序列分析,并结合虚拟限制性片段长度多态性分析证实了这两种病害均由植原体引起。基于16S rRNA的系统进化分析显示:引起沙棘叶片皱缩的植原体与泡桐丛枝植原体(Paulownia witches’-broom phytoplasma,OP107515.1)的相似性最高(99.92%),引起油松丛枝的植原体与狗尾草丛枝植原体株系(Setaria viridis witches’-broom phytoplasma,FJ263625.1)的相似性最高(99.52%);基于tuf基因的系统发育树显示,二者同属于16SrⅠ组D亚组(16SrⅠ-D)。本研究首次明确了沙棘叶片皱缩病和油松丛枝病相关植原体的分类地位,为这两种植原体病害的准确诊断、快速检测及其防治提供了基础资料。

森林植被不同尺度的碳水过程及耦合机制研究进展

[目的]陆地生态系统中的碳循环和水循环是陆地生态系统物质和能量循环的核心,也是连接地圈、生物圈和大气层的纽带。森林植被是陆地生态系统的重要组成部分,是表征陆地碳-水循环的重要变量,在维持生物圈和大气圈的动态平衡中发挥着重要作用。目前,对陆地生态系统中碳-水循环的耦合关系和机制缺乏系统的分析和总结。[方法]从森林植被碳与水过程及其相互作用、植被水分利用和耦合机制的角度,综述了森林植被碳与水循环过程及其相互作用的研究与进展,以及不同空间尺度(叶片到区域/全球尺度)碳-水耦合的定义、方法、进展和展望。[结果]新兴的技术和方法实现了不同尺度碳水过程的高频观测,WUE等耦合指标体系推动了碳水耦合机制的研究和发展。[结论]通过系统阐述植被碳水耦合关系的多尺度整合和碳水耦合机理,为系统认识森林碳水耦合机理和水资源管理提供了理论基础,对未来植被经营管理决策具有重要的科学支撑意义。

邻近木多样性与竞争对天然云冷杉林树木生长的影响

【目的】探究天然云冷杉林邻近木多样性、竞争强度对林木生长的影响,为云冷杉林结构化经营和管理提供科学依据。【方法】选取长白山天然云冷杉林2015、2018年两期固定样地调查数据,基于结构方程模型分析邻近木多样性、竞争与树木生长的关系。【结果】(1)研究区内天然云冷杉林的邻近木树种、径阶、树高多样性指数均集中在1.04处,3个多样性指数整体上分布均匀,树种混交度高,林分结构复杂。(2)结构方程模型中,树种、径阶、树高3个邻近木多样性指数和竞争指数对材积生长量的总影响系数分别为-0.001、0.166、0.073和-0.489,结果表明竞争是影响林木生长的关键因素。(3)径阶和树高多样性的增加对生长量均为正面影响,其中径阶多样性为直接影响,树高多样性为间接影响;树种多样性表现为直接的负面影响与间接的正面影响,总体为负面影响;此外,树种多样性的提高可以减少林木间的竞争强度,树高多样性的提高可能会导致林分结构的分化,进而促进林分中林木个体的生长。(4)研究区内林木的生长压力可能多来自于同径级林木,小径级林木生长状况较差且竞争压力较大,大中径级林木与之相反。【结论】择伐同径级或相近径级林木,同时提高林分内的径阶、树高多样性水平,可以降低林木竞争水平,促进林木个体生长,进而提高云冷杉林林分生产力。

铃斑翅夜蛾蛹及成虫性别的快速鉴定

本文通过观察比较铃斑翅夜蛾Serrodes campana Guenée蛹及成虫雌雄个体之间外部形态差异,总结出其蛹及成虫个体雌雄鉴别特征与区分方法,结果表明:雌蛹腹部末端第8腹节有生殖孔和产卵孔连接形成的纵裂缝,形成“人”字形,裂缝两侧平坦无突起;雄蛹第8腹节无裂缝,第9腹节靠近第10腹节中央有1纵裂缝,裂缝两侧各有1个半圆形瘤状突起。雌成虫前翅亚中褶内侧的黑斑外侧半圆形,前翅基线至外线间与前胸背板同色,腹部末端圆锥状;雄成虫前翅亚中褶内侧的黑斑外侧直线形,前翅基线至外线间浅黄色,颜色较前胸背板浅,腹部末端圆筒状。此方法简易有效,能极大提升野外区分蛹和成虫性别的效率,对研究其生殖生物学和后续提取性信息素意义重大。

氯化胆碱类低共熔溶剂用于木质纤维素预处理的研究进展

丰富、可再生的木质纤维素生物质在代替化石资源制备化学品和功能材料方面具有巨大的潜力,但是,木质纤维素生物质的天然抗降解性严重制约着其有效利用,需要通过预处理打破木质纤维素的天然抗降解屏障,才能更好利用木质纤维素生物质。以低共熔溶剂(DESs)为溶剂的预处理技术是新兴的生物质预处理技术,在木质纤维素预处理方面展现出良好的应用前景。笔者综述了近年来氯化胆碱(ChCl)基DESs用于生物质预处理的研究概况,讨论了ChCl基DESs的物化性质与预处理性能之间的关联性,系统总结了以羧酸、醇、氨基或者酰胺基为氢键供体的DESs在木质纤维素预处理方面的应用,重点分析了预处理温度及时间、氢键供体的结构及其与ChCl的物质的量比、固液比等因素对预处理性能的影响。此外,还讨论了ChCl基DESs与其他辅助技术结合在生物质预处理中的应用、ChCl基DESs的回收、预处理后木质纤维素各组分的再生等。最后,展望了DESs预处理技术面临的挑战及可能的发展方向。

八达岭林场黄栌枯萎病防效研究

【目的】研究不同药剂组合和施药技术对八达岭林场黄栌枯萎病林间控制效果,探讨黄栌枯萎病有效防控措施,旨在保障北京地区黄栌健康和红叶景观安全。【方法】选择枯草芽孢杆菌、50%嘧菌酯、156 g/L丙环唑、50%多菌灵和45%咪鲜胺等5种药剂,采用灌根、树干注射和两者相结合的施药方式,共设置12个处理,对八达岭林场黄栌枯萎病开展林间防治试验。【结果】通过比较各处理在2021—2022年间黄栌枯萎病病情指数,得出当年防治效果最好的施药组合是灌根丙环唑结合树干注射多菌灵与嘧菌酯复配,校正病情指数为5,防治效果达到88%。并且,该组合中有26.67%植株保持健康,健康植株数量最多。第2年5月病情指数最低的施药组合是灌根枯草芽孢杆菌结合树干注射多菌灵与嘧菌酯复配,表现出较好的治疗效果,健康植株数量最多,且往年重度发病样树均转为无病或轻度发病,病情指数仅有3.33。其他施药方式和药剂组合均在不同程度上缓解黄栌枯萎病的发生,但是不同处理的防治效果统计学上存在显著差异(P <0.05)。【结论】本研究结果表明灌根丙环唑和树干注射多菌灵与嘧菌酯复配组合防治效果最佳,灌根枯草芽孢杆菌结合树干注射多菌灵与嘧菌酯复配组合在感病治疗及防治效果方面均表现良好,两者均可作为黄栌枯萎病的防治方案。

气候因子对云冷杉针叶混交林主要针叶树种径向生长的贡献率分析

【目的】为分析气候变化对针叶树种径向生长的影响,揭示针叶混交林对气候变化的响应规律,在全球气候变暖的背景下,对森林生态系统的适应性经营提供理论支撑。【方法】以金沟岭林场云冷杉针叶混交林中的3个针叶树种为研究对象,建立3个针叶树种的树轮宽度标准化年表,分析3个树种的树轮宽度与气候因子之间的相关关系,明确该地区显著限制其径向生长的气候因子,并用层次分割法量化气候因子对各树种树轮宽度变化的贡献率。【结果】在95%的置信区间下,与气候因子相关分析显示:红松和臭冷杉的径向生长同时受气温和降水的影响,与生长季初期气温正相关;鱼鳞云杉的树轮宽度主要受气温影响,与秋冬季节气温负相关,与降水量的整体相关性较低。3个树种均受到上一年气候因子的影响,有一定的“滞后效应”。滑动相关分析表明,本研究3个主要针叶树种与气候因子的响应关系存在差异,主要表现为负相关性呈增强趋势。3月平均气温对红松的贡献率最高,为34.56%,4月最低气温对臭冷杉的贡献率最高,为22.29%,对鱼鳞云杉的贡献率为60.89%。【结论】层次分割分析法能够有效量化气候因子对各树种树轮生长的贡献率,分析结果可为制定该地区应对未来气候变化的经营管理措施提供理论参考。

林分和景观水平因子对松材线虫病发生的影响——以山东威海地区松林为例

松材线虫病(Pine wilt disease)传入我国以来,造成了大面积松林枯死,严重威胁我国的林业和生态建设的发展,但目前分析林分和景观水平因子对松材线虫病综合影响的研究较少。本文基于松材线虫病危害后期的山东威海地区的松林,利用野外调查数据、森林资源二类调查数据和高分辨率遥感影像,获取了影响松材线虫病危害的林分水平和景观水平的各种因子,通过逐步回归分析、线性回归分析和建立广义线性模型(GLM),探讨了景观分析的最适尺度,分析不同因子在解释松材线虫病危害程度方面的作用和相对重要性,以期为松材线虫病的防控技术及宏观管理政策制定提供科学依据。结果显示,750 m尺度下景观格局指数对松材线虫病发病率的解释效果最好。景观因子中,距疫源地距离、景观分离度与距人为活动区域距离对发病率影响最显著(相对重要性值为1.00),其中景观分离度和距疫源地距离与发病率呈负相关,距人为活动区域距离与发病率呈正相关;松林斑块连接度的相对重要性次之(相对重要性值为0.69),与发病率呈正相关;斑块丰富度密度、相关外接圆指数的相对重要性值较低(0.33)。林分因子中,林分密度的相对重要性值最低(0.23)。综合分析林分因子和景观因子的作用发现,在威海地区松材线虫病暴发后期的林分中,相较于林分因子,景观因子起主导作用。研究结果有助于提高对松材线虫病发生的驱动机制的了解。

生物质基光热材料研究进展

通过系统梳理生物质应用于光热转换材料的最新研究进展,具体归纳了生物质碳基材料、生物质复合材料、纤维素材料和木质素材料的制备过程和应用领域,深入阐释了光热转换性能和独特微纳米结构的构效关系,客观探讨了生物质基光热转换材料存在的一些理论问题和技术瓶颈,最后提出了对该领域未来发展的见解。

核桃晚霜危害特性及影响机制研究进展

早春晚霜冻害的发生给我国核桃生产带来严峻的考验,严重影响核桃生长发育、产量及收益。为明确我国核桃晚霜危害特性及影响机制,综述了核桃受晚霜危害程度的影响因素及其在响应低温胁迫时生理生化指标变化和分子机制。分析发现,关于生理变化相关的研究集中在细胞膜系统(相对电导率)、抗氧化系统(丙二醛、超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶)和渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白质及脯氨酸)3个方面,JrPAL、JrJAZ、JrGRAS、JrICE1、JrCBF/JrDREB1、JrCOR、JrWRKY、JrDHN、JrGST和JrPUB等基因的表达量受到低温胁迫的诱导。对未来的研究方向进行了展望,为进一步挖掘核桃应对晚霜危害的响应机制及采取有效的生产措施提供了科学依据。

油茶成熟期喷施乙烯利对果实成熟及品质的影响

【目的】提高果实成熟整齐度,促进油茶鲜果机械化采收。【方法】以‘长林18号’‘赣石83-4’‘赣石447’为试验对象,在果实成熟期喷施0.2、0.6、0.8、1.2 g/L乙烯利和等量清水,调查油茶果实开裂动态,测定果实表观性状指标、种仁内营养物质含量和脂肪酸组分及含量,揭示乙烯利对油茶果实成熟和品质的影响。【结果】1.2 g/L乙烯利处理促进油茶果实开裂的效果最好,1.2 g/L处理的裂果率达到50%的所需时间比对照缩短了4 d,比0.6、0.8 g/L处理缩短了2 d。喷施乙烯利后,油茶的单果鲜质量、鲜果出籽率、鲜果出仁率、果实含水率以及连续2 a的单株产量无明显变化,种仁可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、油脂含量及各脂肪酸组分含量有不同程度的变化;‘长林18号’种仁的可溶性糖含量减少,油脂和可溶性蛋白含量有所增加;‘赣石447’种仁的可溶性糖和油脂含量整体上分别呈现减少和增加的趋势;‘赣石83-4’种仁的可溶性糖和可溶性蛋白含量均减少,油脂含量增加。‘长林18号’和‘赣石447’种仁的饱和脂肪酸含量明显升高,不饱和脂肪酸含量显著降低;‘赣石83-4’种仁的饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸含量的变化不明显。【结论】在不影响果实产量和品质的前提下,可在成熟期对‘长林18号’和‘赣石83-4’喷施质量浓度为1.2 g/L的乙烯利溶液,对‘赣石447’喷施质量浓度为0.8 g/L的乙烯利溶液,来缩短油茶成熟进程,使其果实同步成熟。

纤维素基废弃棉织物吸附材料的制备及性能研究

本研究以纤维素基废弃棉织物为原料,先通过润胀处理使棉织物疏解并使羟基暴露,后通过交联反应将聚乙烯亚胺(PEI)负载到纤维素上制备吸附材料,使用氨基黑10B(AB10B)模拟染料废水测试其吸附能力。探讨了不同润胀方式(浓碱、碱尿素和PEI)对PEI负载纤维素及对吸附材料性能的影响。结果表明:经PEI润胀处理制备的吸附材料,其吸附性能更优。随着PEI用量的增多,材料的吸附能力呈现先增强后减弱的趋势。此外,PEI分子量越大,材料的吸附性能越强。当PEI分子量为10000,制备的纤维素基吸附材料投放量为1 g/L时,其在2 h内对100 mg/L氨基黑10B废水的移除率可达99.63%,吸附过程符合Langmuir等温线模型和准二级动力学方程,属于化学单层吸附。

植物功能基因组学研究技术及其在林木中的应用

介绍了近年来植物功能基因组学研究技术包括表达序列标签、基因表达的系列分析、DNA微阵列、反向遗传学的发展及其在植物,特别是在林木中的应用进展。

毛乌素沙地土壤解磷菌的分离筛选及其解磷机制

为探究毛乌素沙地土壤中可培养解磷细菌的种类、解磷能力和作用机制,该研究利用磷酸三钙为磷源的培养基,从黑沙蒿(Artemisia ordosica)林地土壤中分离出61株解磷细菌,其中变形菌门(Pseudomonadota)假单胞菌属(Pseudomonas)为优势类群。最终筛选出4株高效解磷菌(命名为R1、R4、NR1和NR3),磷增量分别为501.24、67.78、55.48和800.28 mg/L。基于形态特征、生理生化特性和系统发育分析,鉴定R4和NR1为假单胞菌属,R1和NR3分别为拟无枝酸菌属(Amycolatopsis)和泛菌属(Pantoea)。这些菌株的解磷能力与其分泌的草酸、乙酸、酒石酸量及pH值显著相关。结果表明,具有较强耐盐碱性的4株高效解磷菌,通过分泌有机酸和调节pH值显著提升了有效磷含量,显示出其作为微生物菌剂在干旱地区土壤改良和植被恢复中的潜在应用价值。

酸/碱性低共熔溶剂预处理对轻木物化性质及酶水解影响

采用酸/碱性低共熔溶剂(DES)在110℃和5 h下预处理轻木原料,分析了预处理前后轻木的化学组成、表面形貌、结构变化和酶水解性能。结果表明,3种酸/碱性DES预处理均可有效解构轻木原料。酸性DES可去除几乎所有的半纤维素和部分木质素,且酸性较强的氯化铝六水合物/丙三醇体系处理导致部分纤维素降解。碱性氯化胆碱/乙醇胺体系预处理后木质素大量去除,残留物中保留大量碳水化合物。预处理可显著增效纤维素酶水解,葡萄糖得率由原料的16.5%提升至52.6%~60.7%。DES经循环使用3次后纤维素酶解效率仍可达原料的2.5倍以上。

林木抗旱的渗透调节及其基因工程研究进展

与其它植物一样,林木对干旱的适应和抵御机理是多种多样的,渗透调节是其中重要的一个方面.在通过渗透调节抵御干旱胁迫的过程中,起作用的有一些小分子渗透调节物质,如脯氨酸、甜菜碱等;也有果聚糖、海藻糖和蔗糖等可溶性糖类;Lea蛋白在很多植物抵御干旱胁迫过程中也起到了重要作用.本文介绍了林木抗旱性的渗透调节机理及基因工程研究进展,并探讨了林木抗旱基因工程改良中面临的问题及改进措施.

花粉管通道法导入外源DNA技术及其在林木育种中的应用

本文综述了花粉管通道法导入外源DNA技术的创立、发展以及应用现状,指出花粉管通道法可以克服农杆菌介导、基因枪等遗传转化方法对组织培养的依赖,通过收获种子获得遗传多样性丰富的转化群体,选择余地大,可满足林木多无性系造林的要求;加之该方法与林木授粉后施加理化处理诱导三倍体技术同是操作雌花序,可以将两种育种技术联合使用,从而通过一轮次选育过程实现多目标性状遗传改良。随着研究的深入以及技术的日臻完善,花粉管通道法必将在林木育种领域发挥更大的作用。

星天牛成虫复眼外部形态和内部超微结构

星天牛Anoplophora chinensis能够取食上百种植物,以幼虫蛀干危害为主。本研究使用扫描电镜、透射电子显微镜和光学显微镜研究了星天牛成虫复眼外部形态和内部超微结构。结果表明星天牛复眼着生于触角基部,为不规则的肾形,表面光滑,由1211~1270个小眼组成,大部分小眼呈六边形,少数位于复眼边缘的小眼为不规则的五边形,小眼间角为6.90~9.56°。每个小眼由角膜、晶锥、视网膜细胞和基膜组成。角膜厚度为84.03±3.82μm,晶锥被初级色素细胞包围,色素颗粒直径为0.41~0.97μm。每个小眼包括8个视网膜细胞,其中6个周缘细胞(R1~R6)包围2个中央细胞(R7~R8),视网膜细胞的感杆小体在向心侧形成半融合的感杆束,次级色素细胞色素颗粒将相邻小眼的视网膜细胞隔离,色素颗粒直径为0.41~1.06μm。星天牛成虫复眼为并列像型,复眼分辨率较低,但视觉角度广,能够感受强度较低的光照。