基于GreenLab原理构建油松成年树的结构-功能模型

 林木的结构-功能模型(functional-structural tree modeling, FSTMs)是基于器官级组件构建的将植物结构和功能结合起来的一类模型, 在应用于成年树时需要解决拓扑结构复杂性和年轮分配模式普适性的问题。该文以18年生和41年生的油松 (Pinus tabulaeformis)成年树为研究对象, 将GreenLab模型应用到成年树的模拟中。采用破坏性取样, 实测了2株油松成年树的形态结构, 利用子结构模型解决成年树拓扑结构复杂性的问题, 引入年轮影响系数λ, 将全局分配模式和Pressler模式结合起 来, 解决年轮分配模式在不同年龄和环境条件下不同的问题。模型的直接参数通过实测数据获得, 隐含参数利用非线性最小二乘法拟合反求获得。通过实测数据与模拟数据的对比、模拟数据与经验模型模拟数据的对比, 对模型的模拟效果进行了评估, 发现节间总重、针叶总重、树高、树干节间重观测值和模型模拟值建立的回归方程的决定系数为0.84–0.98, 结构-功能模型与经验模型对总生物量模拟的决定系数为0.95, 表明该模型能较真实地反映油松的结构和生长过程。     

基于植株拓扑结构的生物量分配的玉米虚拟模型

依据植物结构—功能相互作用机理,建立了能模拟玉米生长发育与形态结构建成的虚拟模型。该模型的重要部分为基于植株拓扑结构的生物量分配模块。叙述了该模块的构建原理,以2000年田间试验数据提取了玉米的发育、生物量生产和生物量分配参数。模型模拟了2001年的玉米生长发育与生物量分配过程,模拟结果与田间试验结果比较吻合。应用该模型模拟了2001年玉米不同生育阶段植株的生物量分配和各器官生物量积累动态。     

白介素-2的结构-功能关系

对白介素-2的一级结构和空间结构与其生物活性的关系,尤其是与白介素-2受体中不同亚基亲和力的关系作了概述和总结,对研制具有不同生物学活性的新型白细胞介素-2有重要的指导意义。     

植物光合结构与非光合结构的功能平衡：来自三种亚热带乔木树种的实验证据

植物的地上部分和地下部分存在功能性平衡现已十分清楚,但植物的地上部分是否在其光合结构（叶组织）和非光合结构（枝和茎）之间也存在功能性平衡尚不明晰,本文提出两个研究假设并检验之：1）植物地上部分在其光合与非光合结构之间存在功能性平衡;2）此功能性平衡的维持依赖于对光合和非光合结构生物量分配的调节,为验证此假设,采用枝叶修剪的方式（连续两年修剪,四个修剪强度：0,20%,50%,70%）对3种亚热带乔木树种榕（Ficus microcarpa),黄桷树（Ficus virens)和樟（Cinnamomum camphora)进行了研究。结果表明,修剪使所有树种地上部分的光合与非光合结构生物量比率（P/NP）立即下降,下降程度随修剪强度的程式高而增大,但不论是首次修剪还是第二次修剪,修剪处理一年后,修剪株地上部分的光合与非光合结构生物量比率升高,且此生物量比率不低于非修剪株的光合与非光合结构生物量比率。此研究结果证实了植物地上部分光合与非光合结构间存在功能性平衡的假设,与假设一致。植株的生物量分配在修剪后发生了改变;修剪株加大了对光合结构（叶组织）的生物量分配（大量的新生产地上部分生物量被分配到光合结构）,同时却减少了对非光合结构（枝和茎）的分配,此分析格局的改变保证了光合与非光合结构功能性平衡的恢复与维持,可以认为,通过改变生物量分配格局以维持光合与非光合结构功能平衡是植物低御外来干扰和/或损伤的一种有效策略。     

灵空山油松-辽东栎林乔木树种群落学特征及空间分布格局

参照CTFS技术规范对灵空山自然保护区油松(Pinus tabuliformis)-辽东栎(Quercus wutaishanica)林的乔木进行每木调查的基础上分析了不同乔木树种的群落学特征及空间分布格局。结果表明,4hm2样地中共有乔木树种25种,总计8210株。隶属于12科18属,种的区系以东亚、温带亚洲及中国特有分布类型为主。油松、辽东栎是群落中的共优种,个体占总个体的86.81%,杜梨(Pyrus betulifolia)、白蜡树(Fraxinus chinensis)、漆树(Toxicodendron vernicifluum)为群落中主要的伴生种。优势种的径级结构与所有乔木个体的径级结构相似,近似于倒\"J\"形,以小径级个体居多,林下更新良好。主要树种的空间分布格局在小尺度上表现为聚集分布。油松小径级个体在20 m以内的尺度上呈聚集分布,当空间尺度超过60 m时表现为随机分布,大径级个体在所有尺度上均呈随机分布;辽东栎不同径级个体在小尺度范围内呈现聚集分布,随着尺度增大由随机分布趋于均匀分布。主要树种除漆树外在坡度较缓的生境下分布密度大。灵空山自然保护区油松-辽东栎林中油松种群优势地位更显著,各个乔木种群处于相对稳定状态。     

胰岛素受体胞外区三维结构的模建及结构功能关系

利用计算机辅助分子设计技术模建了人胰岛素受体α亚基N端三个结构域的空间结构。实验研究证明胰岛素受体结合胰岛素的主要决定要素在这三个结构域,在模建的结构中,三个结构域围成了一个很大的开放的空洞,这个空洞的体积大小足以容纳一个胰岛素分子,这个空洞可能就是胰岛素受体与底物的作用的部位,另外,突变实验研究表明在胰岛素受体中有一个结合底物的“footprint”,由4个在一级结构上不连续的片段组成,从三维结构角度看,这4个片段中,有3个出现在邻近的平行折叠股,在我们的模型中,胰岛素受体分子中有一个两性表面,这个表面位于L1结构域,并且面向三个结构域围成的空洞,这个表面可能就是受体识别胰岛素和与底物发生初始作用的部位。“foot-print”和两性表面的大部分残基是相同的。     

油松飞播林土壤有机碳密度的影响因素

森林土壤碳库是森林生态系统碳库的重要组成部分,对于调节陆地生态系统碳循环和大气CO₂浓度变化起着非常重要的作用。以往的研究主要探究了各种因素(如地形、植被、土壤理化性质等)与森林土壤碳之间的单因子或多因子关系。然而,对于多因子中的关键因子识别及其相互作用机制尚不清楚。本研究利用陕西省商洛市丹凤县50块油松(Pinus tabuliformis)飞播林标准地调查数据,采用结构方程模型探究土壤有机碳密度的影响因素。选取了林分结构、物种多样性、生物量、土壤理化性质等方面的23个指标作为观测指标,形成乔木特征,林下灌、草及凋落物特征,其他土壤理化性质和土壤有机碳密度4个潜变量,构建偏最小二乘法的结构方程模型。结果表明：(1)最终的结构方程模型筛选出12个观测变量,其他土壤理化性质中筛选出3个观测变量,分别为土壤全氮、土壤全磷、土壤含水量;林下灌、草及凋落物特征潜变量中筛选出5个观测变量,分别为灌木Simpson指数、草本Simpson指数、草本Margalef指数、草本生物量、凋落物层厚度;乔木特征潜变量中筛选出3个观测变量,分别为乔木Simpson指数、林分大小比数、乔...     

植物光合结构与非光合结构的功能平衡:来自三种亚热带乔木树种的实验证据

来自三种亚热带乔木树种的实验证据曾波（1.西南师范大学生命科学学院,重庆400715;2.Department of Plant Ecology, Utrecht Unixersity, P.O.Box 80084,3508TB Utrecht,The Netherlands)摘要： 植物的地上部分和地下部分存在功能性平衡现已十分清楚,但植物的地上部分是否在其光合结构（叶组织）和非光合结构（枝和茎）之间也存在功能性平衡尚不明晰。本文提出两个研究假设并检验之：1）植物地上部分在其光合与非光合结构之间存在功能性平衡;2）此功能性平衡的维持依赖于对光合和非光合结构生物量分配的调节。为验证此假设,采用枝叶修剪的方式（连续两年修剪,四个修剪强度：0,20%,50%,70%）对3种亚热带乔木树种榕(Ficus microcarpa）、黄桷树（Ficus uirens）和樟（Cinnamomum camphora）进行了研究。结果表明,修剪使所有树种地上部分的光合与非光合结构生物量比率（P/NP）立即下降,下降程度随修剪强度的升高而增大。但不论是首次修剪还是第二次修剪,修剪处理一年后,修剪株地上部分的光合与非光合结构生物量比率升高,且此生物量比率不低于非修剪株的光合与非光合结构生物量比率。此研究结果证实了植物地上部分光合与非光合结构间存在功能性平衡的假设。与假设一致,植株的生物量分配在修剪后发生了改变：修剪株加大了对光合结构（叶组织）的生物量分配（大量的新生产地上部分生物量被分配到光合结构）,同时却减少了对非光合结构（枝和茎）的分配。此分配格局的改变保证了光合与非光合结构功能性平衡的恢复与维持。可以认为,通过改变生物量分配格局以维持光合与非光合结构功能平衡是植物抵御外来干扰和e 或损伤的一种有效策略。关键词： 生物量分配;功能平衡;非光合结构;光合结构;乔木     

基于景观生态学“源-汇”理论的市域尺度生态功能分区——以内蒙古通辽市为例

市域尺度的生态功能分区对于市域生态资源的有效保护和合理利用起着不可替代的指导作用。现阶段较为被动而静态的功能分区研究忽视了市域生态资源在城镇化发展中的剧烈变化。而景观生态学的\"源-汇\"概念和相关手段,将区域生态功能空间格局与不断变化的生态过程之间建立了联系,在生态功能分区科学理性的研究实践中运用前景广阔。运用景观生态学\"源-汇\"理论,以内蒙古通辽市为例,通过对于研究区域中\"源\"景观的划分,设定不同景观要素的阻力值,构建基于\"源\"动态特征的最小累计阻力模型,计算得出阻力面。并进一步通过寻找阻力面突变点来确定分区阈值,最终确定通辽市域尺度生态功能的5大分区,最后提出有针对性的分区管控措施与指引。研究将市域生态要素在城市化下的动态演变与生态安全格局进行有机关联并制定科学的分区策略,为市域生态空间的优化及管理提供了理论依据。     

人白细胞介素-2结构与镇痛功能关系的研究

免疫调节因子白细胞介素-2(IL-2)具有中枢镇痛功能。实验采用基因定位突变技术,获得系列IL-2突变体,并测定其免疫学活性和镇痛能力,发现无免疫学活性的IL-2突变体20Leu-IL-2仍具有中枢镇痛能力,而44Leu-IL-2,45 Val-IL-2虽保留了免疫学活性,但其镇痛能力显著性下降或消失,阿片受体拮抗剂纳洛酮能够阻断IL-2的中枢镇痛作用,而不能影响IL-2对CTLL-2细胞的增殖作用。抗内源性阿片肽血清与IL-2能发生明显的交叉反应。实验结果提示,IL-2分子是通过由第45位Tyr残基及空间上相近的Phe残基等组成的镇痛功能位点与阿片受体相结合而发挥镇痛效应。     

基于源-库互反馈的温室青椒坐果时空动态模拟

基于源-库互反馈的温室青椒坐果时空动态模拟     

小陇山油松林乔木层生物量相容性线性模型

以甘肃小陇山的油松林分为对象,应用图形分析、相关分析和回归分析法,建立了基于森林资源调查资料的林分生物量相容性线性模型.结果表明,小陇山油松林分各组分生物量(W)与林分活立木蓄积量(V)、与林分平均胸径-平均树高-林分密度(-D2-Hρ)均存在极其显著的线性相关关系.采用代数和法,建立了W=a bV、W=a b(-D2-Hρ)2种形式的林分乔木层生物量相容性线性模型,以95%的可靠性估计,2种形式模型的预估精度均在95%以上.理论上证明了W=a 6V这种建立在林分水平上的生物量线性估计模型可直接推广应用到区域尺度.     

油松优树选择方法的研究

论述了优树选择应遵循优良种源区选择优良林分,优良林分中的选择优良单株的系统选择原则。提出了标准差法选择方法和标准,要求优树胸径大于林分平均胸径加２倍标准差,且优树年平均出长量：胸径大于０．９ｃｍ、树高大于０．５ｍ。根据１９株人工林优树周转的标准地每木实测数据,对小标准地法和大树选优法作了比较;根据３２株优树的选优结果,比较了１－５株大树法选优法之间的相关关系,大树法间相关都显著,但以３株法为最好;     

外源IAA和6-BA对云南松平茬苗木生物量分配规律与异速生长关系的影响

为了解云南松平茬苗木生物量分配及异速生长对外源3 吲哚乙酸（IAA）和6 苄氨基嘌呤（6-BA）的响应;以平茬后的云南松苗木为材料;设置3个IAA水平（0、150、300 mg·L^-1）与3个6-BA水平（0、100、200 mg·L^-1）各两两组合共9个不同的处理;测定IAA和6-BA两种植物激素不同组合处理下云南松苗木的生物量;分析苗木生物量积累及分配与不同外源IAA和6-BA的关系;并采用标准主轴回归分析云南松苗木各器官之间在不同处理下的异速生长关系。结果表明;与对照（J1）相比;不同处理对云南松苗木各器官的生物量积累与分配无显著差异（P>0.05）。但在不同处理间;高浓度IAA和中浓度6-BA（J8）处理更利于根和茎生物量积累;而高浓度IAA和6-BA处理（J9）优先将资源分配给茎;中浓度IAA处理（J4和J6）优先将资源分配给叶。不同处理对云南松生物量积累影响不同;总体来看;对于根、茎和叶来说;其生物量积累效果表现为:IAA和6-BA配施>单施6-BA>单施IAA;对于地上和单株生物量;单施IAA>IAA和6-BA配施>单施6-BA。不同处理下各器官之间异速生长关系不同;总体表现为在J6、J7和J9处理下呈异速生长;其余处理多为等速生长。研究表明;IAA与6-BA配施效果优于单施效果;异速生长关系在不同处理下并不一致;既存在等速生长又有异速生长;反映了云南松苗木在不同外源激素处理下采取不同的生长策略。     

植物光合产物分配及其影响因子研究进展

植物光合产物分配受环境因子和生物因子的共同影响。为增进对植物对全球变化响应的理解, 从植物个体水平与群落/生态系统水平综述了植物光合产物分配的影响因子与影响机理的最新研究进展。植物个体在光照增强及受水分和养分胁迫时, 会将光合产物更多地分配到根系; CO₂浓度升高对植物光合产物分配的影响受土壤氮素的制约, 植物受氮素胁迫时, CO₂浓度升高会促进光合产物更多地分配到根系; 反之, 对植物光合产物分配没有影响。植物群落/生态系统的光合产物分配对环境因子的响应不敏感; 光合产物向根系的分配比例随其生长阶段逐渐降低。功能平衡假说、源汇关系假说和相关生长关系假说分别从环境因子、个体发育和环境因子与个体发育协同作用方面阐述了植物光合产物分配的影响机理。在此基础上,指出了未来拟重点加强的研究方向: 1)生态系统尺度的光合产物向呼吸部分的分配研究; 2)地下净初级生产力(belowground net primary productivity, BNPP)研究; 3)温室和野外条件下及幼苗和成熟林光合产物分配对环境因子响应的比较研究; 4)生态系统尺度的多因子控制试验; 5)整合环境因子和个体发育对植物光合产物分配格局的影响研究。     

Variation in biomass and carbon storage by stand age in pine (Pinus tabulaeformis) planted ecosystem in Mt. Taiyue,Shanxi, China

Forest ecosystems play dominant roles in global carbon budget because of the large quantities stored in live biomass, detritus, and soil organic matter. Researchers in various countries have investigated regional and continental scale patterns of carbon (C) stocks in forest ecosystems; however, the relationship between stand age in different components (vegetation, forest floor detritus, and mineral soil) and C storage and sequestration remains poorly understood. In this paper, we assessed an age sequence of 18-, 20-, 25-, 38-, and 42-year-old Pinus tabulaeformis planted by analyzing the vertical distribution of different components biomass with similar site conditions on Mt. Taiyue, Shanxi, China. The results showed that biomass of P. tabulaeformis planted stands was ranged from 88.59 Mg ha^?1 for the 25-year-old stand to 231.05 Mg ha^?1 for the 42-year-old stand and the major biomass was in the stems. Biomass of the ground vegetation varied from 0.51 to 1.35 Mg C ha^?1 between the five stands. The forest floor biomass increased with increasing stand age. The mean C concentration of total tree was 49.94%, which was higher than C concentrations of ground vegetation and forest floor. Different organs of trees C concentration were between 54.14% and 47.74%. C concentrations stored in the mineral soil for each stand experienced decline with increasing soil depth, but were age-independent. Total C storage of five planted forests ranged from 122.15 to 229.85 Mg C ha^?1, of which 51.44–68.38% of C storage was in the soil and 28.46–45.21% in vegetation. The study provided not only with an estimation biomass of P. tabulaeformis planted forest in Mt. Taiyue, Shanxi, China, but also with accurately estimating forest C storage at ecosystem scale.     

不同生态条件下油松(Pinus tabulaeformis)菌根根际土壤微生物群落

利用BIOLOG代谢指纹方法分析了陕南商南和陕北安塞不同生态条件下油松菌根根际土壤微生物群落。结果表明,安塞油松和商南油松菌根根际微生物对糖类和氨基酸类碳源较易利用,商南油松菌根根际微生物总体上代谢碳源的种类和活性远大于安塞油松,而且对同类碳源的代谢商南油松的AWCD比安塞油松均高出2倍多。安塞油松菌根根际微生物以氨基酸类代谢群为优势类群,商南油松以糖类代谢群为优势类群。微生物群落多样性指数和微生物群落主成分分析（PCA）指标均表明商南油松和安塞油松菌根根际土壤微生物群落有明显不同,起分异作用的碳源主要为糖类,其次是羧酸类和氨基酸类。商南油松菌根根际土壤微生物群落AWCD极显著高于安塞油松（P〈0．01）,细菌数量显著高于安塞油松（P〈0．05）,Shannon指数和丰富度指数达极显著性差异（P〈0．01）,商南油松和安塞油松菌根侵染率差异不显著,但菌根生物量差异达极显著水平（P〈0．01）。相关性分析表明,菌根生物量与丰富度指数、AWCD呈极显著正相关,与Shannon指数呈显著正相关,但是与菌根侵染率相关性不显著。在商南温暖潮湿丘陵区油松菌根根际微生物活性、群落大小和多样性高于安塞油松,在安塞黄土高原干旱区微生物群落稳定性强于商南油松。     

不同生态条件下油松(Pinus tabulaeformis)菌根根际土壤微生物群落

利用BIOLOG代谢指纹方法分析了陕南商南和陕北安塞不同生态条件下油松菌根根际土壤微生物群落。结果表明,安塞油松和商南油松菌根根际微生物对糖类和氨基酸类碳源较易利用,商南油松菌根根际微生物总体上代谢碳源的种类和活性远大于安塞油松,而且对同类碳源的代谢商南油松的AWCD比安塞油松均高出2倍多。安塞油松菌根根际微生物以氨基酸类代谢群为优势类群,商南油松以糖类代谢群为优势类群。微生物群落多样性指数和微生物群落主成分分析（PCA）指标均表明商南油松和安塞油松菌根根际土壤微生物群落有明显不同,起分异作用的碳源主要为糖类,其次是羧酸类和氨基酸类。商南油松菌根根际土壤微生物群落AWCD极显著高于安塞油松（P<0.01）,细菌数量显著高于安塞油松（P<0.05）,Shannon指数和丰富度指数达极显著性差异（P<0.01）,商南油松和安塞油松菌根侵染率差异不显著,但菌根生物量差异达极显著水平（P<001）。相关性分析表明,菌根生物量与丰富度指数、AWCD呈极显著正相关,与Shannon指数呈显著正相关,但是与菌根侵染率相关性不显著。在商南温暖潮湿丘陵区油松菌根根际微生物活性、群落大小和多样性高于安塞油松,在安塞黄土高原干旱区微生物群落稳定性强于商南油松。     

岷江上游半干旱河谷区3种林型土壤氮素的比较

比较研究了岷江上游半干旱河谷区辐射松人工林、油松人工林与邻近灌丛0-20cm、20-40cm、40-60cm土层土壤氮素和氮循环过程相关酶的特征,包括土壤有机碳、全氮、碳氮比、硝态氮、铵态氮、无机氮、微生物量氮含量及蛋白酶、脲酶、硝酸盐还原酶活性。结果表明,辐射松林和油松林各土层土壤有机碳含量、碳氮比和硝酸盐还原酶活性无显著差异,油松林土壤无机氮含量和脲酶活性显著高于辐射松林土壤,而辐射松林土壤微生物量氮含量是3种林型土壤中最高的,灌丛0-20cm土层土壤有机碳、全氮含量最高。此外,有机碳、全氮含量、脲酶活性随土层深度增加而降低;而硝酸盐还原酶活性却随土层深度的增加而增强;同时,各土层间蛋白酶活性差异较小。因此,植被类型对土壤氮素转化有一定影响,而从目前的土壤氮素状况来看,油松林土壤中植物可直接吸收利用的氮素高于辐射松林和灌丛;辐射松林土壤微生物固持的氮素含量最高。区域3种植被类型土壤氮素状况还受到半干旱气候因素的强烈影响。