灵武长枣果实同化物韧皮部卸载和运输途径研究

韧皮部卸载和韧皮部后运输在调节同化物在果实中的分配和积累方面起着至关重要的作用,而且很大程度上决定着果实的产量和质量。为探讨灵武长枣果实同化物韧皮部卸载和运输途径,以4个时期灵武长枣果实为实验材料,对各个发育时期果实维管束的显微结构进行观察,并综合运用荧光染料活细胞示踪与激光共聚焦扫描显微镜技术实时观察果实内韧皮部同化物卸载路径的变化,为灵武长枣果实同化物积累和品质调控奠定基础。结果显示：(1)膨大前期不仅果实的韧皮部中具有明显的CF绿色荧光,同时在周围薄壁细胞中也分布着CF绿色荧光,筛管伴胞复合体和周围薄壁细胞之间存在着共质体联系。(2)快速膨大期,CF绿色荧光主要局限于果实的韧皮部中,在韧皮部周围薄壁细胞中分布较少,筛管伴胞复合体与周围薄壁细胞之间主要以共质体隔离为主,但也存在着一定的共质体联系。(3)着色期和完熟期,CF绿色荧光局限于果实的韧皮部中,在韧皮部周围薄壁细胞中基本没有CF绿色荧光,果实筛管伴胞复合体与周围薄壁细胞之间是共质体隔离状态,但引入CFDA的同时引入具有质膜通透作用的洋地黄皂苷时,周围薄壁细胞中CF绿色荧光分布明显增加。研究认为,灵武长枣在膨大前期果实韧皮部同化物为共质体卸载途径,快速膨大期果实主要以质外体途径运输同化物,但也通过共质体卸出同化物,着色期和完熟期果实通过质外体途径运输同化物。     

特定化合物同位素分析技术在树木非结构性碳水化合物研究中的应用

特定化合物同位素分析(CSIA)可以实现对复杂基质中特定化合物稳定碳同位素组成(δ¹³C)的精确测定。应用此方法测定树木非结构性碳水化合物(NSC)中特定成分(如糖类、有机酸和糖醇)的δ¹³C,不仅能够追踪新同化的光合产物在树木中的运移及与外界的碳交换,还能够更敏感地指示树木生理状况对环境变化的响应。本文首先系统介绍了CSIA从样品采集、处理到δ¹³C测定的方法,然后综述了树木NSC中各成分之间及各成分在不同器官之间的δ¹³C差异,阐述了树木NSC的δ¹³C时间动态变化特征及内在机制,最后分析了NSC作为主要呼吸底物,其δ¹³C与树木呼吸释放CO₂的δ¹³C(δ¹³C_R)之间的联系,并针对CSIA分析技术在后光合分馏、树木逆境生理和年轮δ¹³C形成机制等研究的应用前景提出了展望。     

基于地面LiDAR数据的塔里木河下游胡杨林结构参数反演

以塔里木河下游天然胡杨林为研究对象,利用Riegl VZ-1000型地面激光扫描仪(Terrestrial Laser Scanning, TLS)获取离河道不同距离的8个样方内513棵胡杨的三维点云数据,通过建立冠层高度模型、Hough变换等方法获取单木株数和结构参数,并与传统的每木检尺实测数据和无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)低空影像进行对比,验证激光雷达方法的测树精度;对TLS获取的胡杨树形参数进行相关性分析,并建立关系模型;探讨不同水胁迫条件(不同离河道距离,不同地下水埋深)对胡杨单木结构参数的影响;最后按不同径级划分胡杨的年龄,得出各龄级胡杨所占比例。结果表明:(1)TLS能够高精度获取不同密度和长势的胡杨单木株数和结构参数,单株准确分割比率为94%—100%,相对于UAV低空影像更为准确;(2)TLS获取的胡杨树高(Tree height,TH)、胸径(Diameter at breast height, DBH)、冠幅直径(Crown diameter,CD)和冠幅面积(Crown area,CA)与传统实测值拟合度R~2较高,分别为0.95、0.97、0.77和0.84,表明实测数据和TLS获取数据无明显差异;(3)胡杨CD、CA分别与TH呈显著正相关,其相关性系数为0.73、0.67;基于此构建了胡杨TH与CD的关系模型,即TH=2.6274×CD~(0.706),R~2为0.64;(4)根据径级划分胡杨年龄段可知,DBH为15—30 cm的近熟林比例最大,占8个样方内监测胡杨总株数的47%,表明胡杨种群年龄结构相对稳定并总体态势良好,呈现了生态输水对塔河下游胡杨种群恢复有明显的促进作用。总之,激光雷达技术能够客观反映胡杨树形结构参数,可替代耗力、耗费、耗时的传统实测方法,为时时掌握胡杨林生长发育、长势动态以及多尺度、多时相生态耗水研究提供高精度信息,为干旱区荒漠河岸林的有效保护与可持续管理提供科学依据。     

阿尔泰山萨彦岭4种优势树种径向生长对气候因子的响应

气候变化深刻地影响森林树木的生长,而树种对气候变化敏感度的差异可能影响了气候变化下的森林生态系统响应。因此,研究优势树种间生长对气候变化的敏感度差异,对正确认识气候变化下林分生长动态及分布格局十分重要。基于树木年代学的方法,研究了阿尔泰山萨彦岭西伯利亚落叶松（Larix sibirica）、西伯利亚红松（Pinus sibirica）、西伯利亚冷杉（Abies sibirica）以及西伯利亚云杉（Picea obovata）4种优势树种的径向生长-气候关系。结果显示：（1）西伯利亚冷杉径向生长与上一年10-11月、当年1-9月的干旱指数、2-4月的降水显著正相关,与1月的平均温和最高温呈显著负相关关系,与当年4、6月份的水汽压正相关;（2）西伯利亚落叶松径向生长与上一年8月和当年8月的平均温、最高温以及当年8月的最低温显著负相关,而与当年6月的最低温则正相关,与8月份的水汽压显著负相关;（3）西伯利亚红松径向生长与3月降水、7月最低温、上一年10月的水汽压显著正相关;（4）西伯利亚云杉径向生长与6月平均温、最高温、水汽压正相关,与上一年10-11月、当年2-4月和9月的干旱指数正相关,同时与3、4月的降水量显著正相关。西伯利亚冷杉和西伯利亚云杉、西伯利亚云杉和西伯利亚落叶松、西伯利亚云杉和西伯利亚红松对于特定气候因子表现出相似的响应结果,与年表间相关性的结果一致。但差异也是明显的,西伯利亚冷杉和西伯利亚云杉对区域水分变化敏感,而西伯利亚落叶松和西伯利亚红松主要对区域温度变化敏感。综上所述,气候变化下,该区域优势树种对气候变化响应的差异可能导致区域林分动态和格局的改变,因此,多树种径向生长-气候关系研究有助于正确反映森林动态。研究结果可以为区域森林管理与生态保护工作提供理论依据。     

冠层结构对梨叶片光合特性及果实品质的影响

冠层结构是影响果树生长发育及丰产优质的重要因素。该研究以20年生‘玉露香’梨大冠分层树形为对照(CK),以冠层整形修剪后的3、4和5个主枝的开心树形为处理(分别记为OCC_(3b)、OCC_(4b)和OCC_(5b)),测定了冠层截获的光合有效辐射、叶片的气体交换、叶绿素荧光和果实品质特性,探讨不同冠层结构内光环境的变化对梨树叶片光合特性及果实品质的影响,探讨果树的光合调控和结实规律,为西北黄土高原产区果树的标准化整形修剪提供理论依据。结果表明:(1)OCC_(3b)、OCC_(4b)和OCC_(5b)的冠层不同方位和不同时刻截获的光合有效辐射(PAR)均高于CK。与CK和OCC_(5b)相比,OCC_(3b)和OCC_(4b)叶片光响应的最大净光合速率(P_(nmax))和羧化效率(CE)显著提高。(2)在强光胁迫下,开心树形叶片光呼吸速率(P_r)占总光合速率(P_g)的比例(P_r/P_g)和非光化学淬灭(NPQ)中可恢复组分r(qE)提高,同时不可恢复组分r(qI)降低。(3)OCC_(3b)和OCC_(4b)比OCC_(5b)和CK的单果重、果面红晕面积、果皮花青苷含量、可溶性固形物含量和可溶性总糖含量均显著提高,而可滴定酸含量显著降低。(4)PAR与果面着色面积和果皮花青苷含量呈极显著正相关关系,P_(nmax)与单果重呈极显著正相关关系,而PAR和P_(nmax)均与可滴定酸呈极显著负相关关系。研究发现,OCC_(3b)和OCC_(4b)的梨树冠层内可截获更多的光能,叶片光合能力更强,遭遇强光胁迫时能够通过更高效的热耗散和光呼吸进行自我保护,而且开心形树冠结构还能显著提升果实品质。     

起测径对南盘江流域次生林中枯立木空间结构的影响

树木大小是林分的基础属性,反映个体在森林生态系统过程中扮演的角色和地位。作者于2016-2018年在中国西南地区南盘江流域松栎混交林中建立3块永久性标准固定样地(A、B、C),并用双相关函数g(r)、标记相关函数k_(mm)(r)、标记变差函数γ(r)和k-邻体距离分布函数D~k(r)分析不同大小枯立木的空间结构特征,以揭示林分水平上枯立木的大小和空间结构之间的关系。结果显示:(1)枯立木的起测径(minimum measured diameter, mmd)越小,小尺度上(r=0～5 m)的分布格局趋向聚集状态,但随着起测径的增大(mmd=5～8 cm),随机分布格局几乎占据每个尺度(r=0～20 m)。(2)当起测径等于1～2 cm时,枯立木的大小在小尺度上(r=0～1 m)接近聚集分布,除此之外它一直保持随机分布。(3)当起测径≤4 cm时,枯立木的树种分布集中;反之,它在每个尺度上越接近或成为随机状态。(4)当起测径由1 cm增大至8 cm时,r=0～10 m之内相邻木的株数减少且距离增加,其变化程度受到林分株数的影响。研究表明,枯立木的起测径与其分布格局类型、标记特征以及距离分布紧密相关,暗示同种小树易呈团块死亡,而大径的枯立木偏向随机分布;对比分析枯死木的空间结构需使用统一的起测径标准。     

利用电子鼻评价桃果实香气

为了明确不同桃品种资源果实香气差异,对桃果实香气评价和品质改良提供参考,本研究利用电子鼻系统对桃品种资源果实整果香气进行测定和区分。通过PEN 3.5电子鼻系统采集74份不同品种资源桃果实芳香成分并得到了不同传感器的响应值,采用主成分(PCA)、线性判别法(LDA)和负荷加载(LO)方法分析数据。LO分析结果显示,硫化氢(W1W)、氮氧化物类(W5S)、甲烷类(W1S)、芳香成分与有机硫化物(W2W)传感器对供试桃果实香气的评价起主要作用;结合PCA和区分度值表明白花水蜜、脆保、春冠、奉罐1号、菊黄和红肉桃1号与其他供试品种资源的香气区别较大;LDA可将不同果实生育期桃较好区分,长、中、短不同果实生育期桃甲烷类和芳香成分与有机硫化物传感器响应值差异显著(P<0.05);LDA可将硬肉类型(肉质绵)与其他4种肉质类型桃(不溶质、硬溶质、软溶质和硬质)区分开,且硬肉类型与其他4种肉质类型桃甲烷类传感器响应值差异显著(P<0.05);LDA无法区分不同肉色的桃,且各传感器响应值差异不显著。结果表明,生育期长短对桃果实香气有明显影响;硬肉类型桃香气较独特;不同肉色桃香气接近。     

南亚热带森林2种菌根类型树木水分传导和养分利用策略的对比研究

为揭示南亚热带季风常绿阔叶林在季节性干旱加剧和氮沉降增加等环境影响下,菌根树木优势度变化趋势机理,对3种优势EM树木黄杞（Engelhardtia roxburghiana）、锥（Castanopsis chinensis）、黧蒴锥（C. fissa）和3种优势AM树木云南银柴（Aporusa yunnanensis）、山蒲桃（Syzygium levinei）、广东金叶子（Craibiodendron scleranthum var. kwangtungense）的水力性状和养分性状进行了研究。结果表明,EM树木叶片导水率下降50%和88%时的水势（P₅₀、P₈₈）和膨压丧失点（Ψ_tlp）均低于AM树木,边材比导水率（K_S）、叶片比导水率（K_L）、光合氮利用效率（PNUE）和光合磷利用效率（PPUE）均高于AM树木。可见,EM树木比AM树木具有更强的抗旱能力以及更高的导水效率和养分利用效率,这可能是在干旱加剧和氮沉降增加背景下EM树木优势度增加而AM树木优势度减少的生理机制。     

川明参果实发育过程中解剖结构的变化

对伞形科(Apiaceae)中国特有单型属种类川明参（Chuanminshen violaceum Sheh et Shan）幼果发育阶段（包含幼果期Ⅰ、幼果期Ⅱ和幼果期Ⅲ）、中果发育阶段（包含中果期Ⅰ、中果期Ⅱ和中果期Ⅲ）和熟果发育阶段（包含熟果期Ⅰ、熟果期Ⅱ和熟果期Ⅲ）果实横切面的解剖结构进行了比较观察。观察结果表明,川明参果实在果壁细胞层数和形态、果棱和维管束、油管、胚乳以及分生果横切面大小和形状等特征均有明显的变化。川明参分生果果壁由厚变薄且外果壁、中果壁细胞形态发生变化,内果壁细胞消失;果实中油管分布在果实的背面、侧面和合生面,油管不断向外扩大,在成熟果实中油管往往皱缩。川明参果实中胚乳逐渐增大,从近球形变化为桃形、肾形直至月牙形,背部呈山丘状隆起;分生果横切面的形状由近五边状圆形变化至梭形,背腹极度压扁。通过对果实发育形态解剖观察发现,果实发育前期,果形的变化主要依靠维管束的发育,从而造成果棱的改变,来改变果实外部结构。到了熟果期,胚乳显现,形体变大,它的形状变化开始改变分生果的外部形态,并且影响较为显著。     

西藏及其东南地区被子植物与其不同生活型的果实类型分析

统计了分布在西藏自治区的被子植物及各生活型果实的类型及比例,并与藏东南地区做了比较。结果如下,西藏自治区果实以蒴果为主(占37.74%),其次为瘦果、坚果、浆果等;干果的比例远远大于肉果;不同生活型的果实类型谱差异较大,乔木中核果的比例最高,藤本中浆果比例最高,灌木中瘦果比例最高,草本中蒴果占优势;4个生活型中,肉果的比例乔木为最高,其次为藤本、灌木、草本。藏东南地区植物的果实类型也以蒴果为主,其次为瘦果、浆果、核果等;藏东南乔木中核果比例最高,藤本中浆果比例最高,灌木和草本植物以蒴果占优势;乔木肉果的比例最高,其次为藤本、灌木、草本。藏东南肉果比例大于全藏区,而干果比例则相反。果实类型的这些性状特征与各自的环境相适应,是植物长期适应自然环境的进化结果,该研究对于理解植物果实对生态环境的长期适应进化具有一定的意义。