不同环境因子对兴安落叶松树干液流的时滞效应复杂性及其综合影响

基于2005年兴安落叶松(1969年造林)树干液流及其环境因子观测数据（30 min频率）,采用错位分析方法对不同季节（春、夏、秋、冬季各20 d）及全年树干液流时滞效应进行主成分分析和时滞矫正分析,探讨其综合影响.结果表明： 不同季节、不同环境因子对兴安落叶松树干液流影响的时滞效应不同,光合有效辐射对树干液流的时滞影响集中在提前0.5～1 h,气温和空气湿度集中在提前或滞后0～2 h,土壤温度和土壤湿度的时滞时间较长或不能判定.当把基于短期数据（20 d）获得的不同环境因子时滞时间用于全年数据的时滞校正时,并没有明显改变各因子与树干液流线性拟合方程的斜率和截距,甚至降低了决定系数,但对逐步回归方程各因子系数的影响明显且一致：时滞校正使空气湿度对树干液流的影响增强,但光合有效辐射、气温和土壤温度对树干液流的影响有所下降.使用主成分分析方法简化多个环境因子共同作用下的时滞效应,对5个环境因子提取第1、第2主成分（>75%信息量）进行错位分析,发现冬季不存在时滞效应,其他季节2个主成分均存在1～1.5 h的时滞时间（提前）.     

影响喜树组织培养苗离体生根的因素

为了建立有效的喜树(Camptotheca acuminata)组培苗生根系统,提高其移栽成活率及适应性,用不同生长素种类及浓度、不同蔗糖浓度及不同培养基对喜树组培苗不定根形成影响以及移栽初期根系发育状况进行了研究.结果发现:1)生长素种类和浓度明显影响喜树组培苗不定根形成,在含有IBA0.5 mg·L-1培养基中取得了最佳生根效果,生根率达到了98%,外植体平均生根数为5.9条/株;2)不同浓度蔗糖对喜树组培苗生根也有一定影响,在10～30 g·L-1范围内,随着蔗糖浓度增加,生根百分率和生根数量都有增加,蔗糖浓度达到30 g·L-1时,生根百分率为95%,外植体平均生根数为5.4条/株;蔗糖浓度在40 g·L-1时,表现出对生根抑制作用;3)在基本培养基对喜树组培苗生根影响研究中发现,MS培养基对根形成表现出一定抑制作用;1/2MS和WPM培养基均适合喜树组培苗生根;4)根系发育正常的喜树组培苗移栽后成活率可达96%,但组培苗根系根毛系统发育较差.组培苗单位叶面积根尖数量显著低于对照实生苗,而且此参数与叶片气孔导度呈显著正相关.这种较差根系发育导致叶片气孔导度过低可能是组培苗叶片光合能力较低的重要原因.     

影响喜树组织培养苗离体生根的因素

为了建立有效的喜树(Camptotheca acuminata)组培苗生根系统,提高其移栽成活率及适应性,用不同生长素种类及浓度、不同蔗糖浓度及不同培养基对喜树组培苗不定根形成影响以及移栽初期根系发育状况进行了研究。结果发现: 1)生长素种类和浓度明显影响喜树组培苗不定根形成,在含有IBA0.5 mg.L-1培养基中取得了最佳生根效果,生根率达到了98%,外植体平均生根数为5.9条/株; 2)不同浓度蔗糖对喜树组培苗生根也有一定影响,在10~30 g.L-1范围内,随着蔗糖浓度增加,生根百分率和生根数量都有增加,蔗糖浓度达到30 g.L-1时,生根百分率为95%,外植体平均生根数为5.4条/株; 蔗糖浓度在40 g.L-1时,表现出对生根抑制作用; 3)在基本培养基对喜树组培苗生根影响研究中发现,MS培养基对根形成表现出一定抑制作用;1/2MS和WPM培养基均适合喜树组培苗生根; 4)根系发育正常的喜树组培苗移栽后成活率可达96%,但组培苗根系根毛系统发育较差。组培苗单位叶面积根尖数量显著低于对照实生苗,而且此参数与叶片气孔导度呈显著正相关。这种较差根系发育导致叶片气孔导度过低可能是组培苗叶片光合能力较低的重要原因。     

边缘效应带促进红松生长的光合生理生态学研究

以一个经过12a边缘效应带处理的14年生红松幼林生态系统为研究对象,通过对3种宽度(4m,6m,8m)边缘效应带及保留带内红松幼树的光合日进程、碳素日积累量及相关生理生态学因子(光照、气孔导度、小枝木质部水势、叶片温度、叶面饱和蒸气压亏缺)的研究,探讨了造成不同效应带和保留带内红松生长差异的光合生理生态学原因。结果：4m效应带光照不足引起的碳素日积累量过低导致红松生长较差,8m效应带气孔导度过低引起的光合午休现象导致了碳素日积累量低、红松生长较差。8m效应带引起气孔导度下降的因素主要是过强光照引起叶片温度较高、叶面饱和蒸气压亏缺较大以及小枝木质部水势过低。研究认为,太宽的8m带和太窄的4m带都在一定程度上引起了光合生理生态学的不适应,导致生长水平下降,6m宽度的边缘效应带是人工促进红松生长的最佳边缘效应带。     

中国东北地区兴安落叶松林树干呼吸的研究

树干呼吸是森林碳平衡估计中的一个重要项目同时还能够显示树木的活力.对于如何准确估计森林树干呼吸释放CO2总量还存在争论.在本项研究中,2001～2002连续两年在一个33年生的兴安落叶松(Larix gmelini Rupr.)人工林内对树干呼吸进行了测定,同时测定了不同高度树干呼吸、呼吸的日变化、同龄落叶松林内不同个体的树干呼吸以及相关生长状态因子、水分因子和温度因子.结果显示:1)树干上部的呼吸速率在不同季节都高于下部呼吸速率,树干温度的差异能够一定程度上解释这种差异;2)树干呼吸有午间降低的现象,上午的测定结果树干温度与树干呼吸速率紧密相关,而下午则温度依赖性很小,土壤、空气、小枝木质部水势、叶片蒸腾速率和气孔导度都显示下午植物水分亏缺下午较上午严重,呼吸的这种上下午温度相关性的差异可能受这种水分亏缺的影响;3)在同龄林内,树木个体生长状态包括平均生长速率和树冠投影面积与树干呼吸速率有显著相关关系,而树干温度与之相关性很小.幂指数模型和S曲线模型能够产生较好的拟合效果;4)树干呼吸季节变化明显,7月份出现最大值,但同一月份的年间差异较大.自然指数模型能够较好地拟合温度与树干呼吸的季节变化规律.Q10值在2.22(2001年)和3.53(2002年)之间,与以往研究的结果相当.从以上结果可以看出,通过单一的Q10值估计森林树干呼吸总量会产生偏差,要想得到准确的估计,至少应该考虑生长状态的差异和水分状态的差异.     

森林植物多样性、树种重要值与土壤理化性质对球囊霉素相关土壤蛋白的影响

球囊霉素相关土壤蛋白(glomalin-related soil protein, GRSP)在土壤物理结构调节和土壤碳库稳定性中发挥着重要作用,但植物多样性和优势种如何影响GRSP还缺乏系统性研究。本研究依托东北林业大学哈尔滨实验林场的72块样地, 对1 m深土壤剖面分5层采样, 测定土壤易提取球囊霉素(easily extractable GRSP, EEG)、总提取球囊霉素(total GRSP, TG)及土壤理化性质, 并同时计算植物多样性指数及优势种重要值(importance value, IV), 进一步通过相关分析和冗余排序分析判断影响GRSP的主要因素与贡献。结果表明: (1)在整个土壤剖面上均表现为TG和EEG与土壤有机碳(SOC)正相关, 在部分土层深度与全氮(total nitrogen, TN)和含水量(moisture content, MC)正相关, 而与电导率(electrical conductivity, EC)和pH值负相关。(2)部分土层TG和EEG与黑皮油松(Pinus tabuliformis var. mukdensis)、樟子松(P. sylvestris var. mongolica)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、黄檗(Phellodendron amurense)、榆树(Ulmus pumila)优势种重要值显著相关, 表现为黑皮油松重要值越高, 而黄檗、榆树重要值越小, 越有利于EEG的积累, 并且伴随EEG-C/SOC (EEG中C占SOC比例)增加、EEG/TG增大; 群落中胡桃楸、黄檗、榆树更有利于TG积累, 黑皮油松、落叶松(Larix gmelinii)、樟子松不利于TG的积累。(3)植物Simpson指数、Shannon-Wiener指数、物种丰富度与EEG、TG、EEG/TG无显著相关性, 而与EEG-C/SOC、EEG-N/TN (EEG中N占TN的比例)、TG-C/SOC (TG中C占SOC比例)、TG-N/TN (TG中N占TN的比例)显著负相关; 土壤EEG/TG和EEG-N/TN与植物均匀度指数显著正相关, 在1 m土壤不同土层趋势类似。(4)方差分解分析表明: 生物因子对GRSP变化的解释率是20.2%, 土壤理化因子解释率为7.8%, 而生物因子中植物优势种重要值的解释率最大(16.4%), 而植物物种多样性指数解释率仅为0.4%。冗余排序发现常绿针叶树种(黑皮油松和樟子松)越多且阔叶树种越少时, GRSP含量和GRSP对土壤碳氮的贡献越高(P < 0.01), 其机制可能与树种菌根类型有关: 外生菌根树种重要值与TG显著负相关, 丛枝菌根树种重要值与TG显著正相关。本研究解析了植物物种多样性对GRSP含量的重要影响, 并强调未来土壤管理和评估可以通过调整优势物种而不是树种多样性来促进GRSP积累。     

小兴安岭凉水国家级自然保护区植物beta多样性及其影响因素

自然保护区如何设置才能够最大程度保护生物多样性, 是保护生物学的研究热点; 阐明beta多样性特征、组分格局及其影响因素是保护生物学的重要基础。本研究选取小兴安岭凉水国家级自然保护区不同功能区(核心区、缓冲区、实验区)及毗邻地区(保护区外)共80块样方作为研究对象, 调查每块样方的保护位置(经纬度、海拔、坡位、坡度、坡向)和群落结构(郁闭度、林龄、乔木树高、胸径、灌木树高、地径), 并采集0-20 cm土壤样品, 测定土壤理化性质(有机碳、全氮、pH值、电导率、含水量、容重)。将样方间的beta多样性分解为物种周转和物种多度差异两种组分, 通过Mantel分析、冗余分析和方差分解分析解析非生物因子(地理地形、保护强度、土壤因子)和生物因子(群落结构)对beta多样性及其组分的影响。结果表明: (1)乔、灌、草3层中, 物种周转组分对于beta多样性的贡献均占主导地位(65%-73%), 物种多度差异贡献较小。(2) Mantel检验结果表明, 乔、灌、草3层beta多样性及其组分与地理地形指标显著相关的因子最多; 土壤因子只对乔木层和灌木层beta多样性及组分有影响, 对草本层影响不大。其中坡位、坡度、乔木树高和保护强度均与保护区乔、灌、草3层beta多样性显著正相关(P < 0.05)。(3)植物整体beta多样性受地理地形影响最大, 但存在乔、灌、草差异。乔木层beta多样性受生物因子影响最大; 灌木层的土壤因子解释力分别为地理地形和生物因子的2倍; 而草本层主要受地理地形的影响, 其解释力分别是土壤和生物因子的26倍和3倍。乔木胸径对植物beta多样性差异具有最大的解释作用。本研究结果表明, 未来保护区设置需要根据保护植物的类型, 选择适当的林分结构、土壤和地理地形等, 以增强保护区植物多样性保护的效果。     

工业谷氨酸棒杆菌电转化整合效率的优化

研究不同因素对谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)电转化效率的影响,探讨电转化的最适条件,提高电转化效率。以产L-异亮氨酸的谷氨酸棒杆菌工业菌株a11为受体菌,大肠杆菌(Escherichia coli)JM109及质粒pk18mobsac B为载体,通过电转化方法研究了菌体最佳感受态性能、复苏培养基高渗溶液浓度、最适电场强度及电击后的热激培养对电转化效率的影响。对于谷氨酸棒杆菌a11而言,使用无痕的自杀载体电击转化,在感受态细胞OD_(600 nm)值为1.0~1.2,电场强度达到9.0 kV/cm,电转后46℃热激培养8 min,而且热激后继续保持37℃的适应性培养,电转化效率最高,达到1.8×10~3cfu/μg DNA。实现了工业谷氨酸棒杆菌的电转化效率的提高,也为其它谷氨酸棒杆菌电转化效率的提高提供参考方法。     

林木非同化器官树枝（干）光合功能研究进展

尽管多数林木非同化器官树干、树枝内都存在绿色组织（Chlorenchyma），但是其生态学意义很少为人注意。综合前人研究结果，得出以下结论：（1）树枝的光合速率（暗呼吸与饱和光照下呼吸之差）的在0～10μmolm^-2s^-1之间，而大部分的结果认为光合速率在0．5～3．Oμmolm^-2s^-1之间。而且多数研究认为其是对自身呼吸的再固定，而不是对外界大气CO2的吸收，对再固定率（光合／呼吸比值）分析表明80％以上的研究结果认为树干光合作用能够固定40％～100％呼吸所释放的CO2。但其对个体乃至林分整体碳平衡的影响报道的较少。（2）不仅非同化器官光合作用直接影响其呼吸作用，冠层叶片光合产物对非同化器官的气体代谢也产生显著影响，但新形成光合产物和储藏碳水化合物是否存在功能上的差异不同学者意见不一。（3）尽管叶绿素含量多在80～450mgm^-2之间，低于相应叶片叶绿素含量340～620mgm^-2，但其叶绿素a／b平均值（2．5）显著低于叶片的平均值（3．6）（P〈0．0001），说明更加适应于阴生环境。（4）有关类胡萝卜素在非同化器官的功能，比较传统的观点认为其单位质量或者单位面积含量远低于叶片，是一种适应于低光照环境的表现，但最近研究表明其单位叶绿素含量远高于叶片，可能是在高浓度CO2条件下、叶绿体片层结构酸性化导致光合过程中光化学淬灭能力低下，需要以叶黄素循环为主导能量淬灭过程保证其功能正常。（5）在树皮光学特性方面，大部分光照被吸收，而有少部分被反射和透射。在透光率方面，70％左右的结果认为树皮的透光率在5％～15％之间，而超过85％的结果认为透光率在0％～20％之间。而且光照可以在木质化树干导管、纤维及管胞有效进行轴向导光，树干内部的光以红外和远红外光为主，其它低波长光的透射能力远低于红外光。（6）尽管已有研究表明某些草本植物茎具有C4特征，但对于多数、特别是木本植物未见报道，特别是对于茎内高浓度CO2、高红／蓝光比、低氧特征对光合机构的影响尚需要深入研究。     

林木非同化器官与土壤呼吸的温度系数Q10值的特征分析

温度系数(Q₁₀,温度每变化10 ℃,呼吸速率的相对变化)不仅可以用来描述不同森林非同化器官(根系和树干)和土壤对温度升高的敏感性,并由此断定它们在全球变暖进程中的不同表现,而且是其呼吸总量定量估计中必不可少的参数。虽然目前已经进行了大量的研究,但不同研究者结论并不一致,影响我们对问题的整体把握。因此,有必要综合以往文献进行统计分析。该文综合大量文献,评述了林木非同化器官和土壤的Q₁₀值频率分布、不同研究方法对Q₁₀值的可能影响并探讨了它们对温度升高的敏感性。结果表明,不同非同化器官和土壤的Q₁₀值差异较大,但具有相对稳定的分布中心范围。其中,土壤呼吸Q₁₀值中,频率分布最集中的区域是2.0~2.5,占23%,其中超过80%的测定结果在1.0~4.0之间,中位数为2.74。 根系呼吸的Q₁₀值,频率分布最集中的区域2.5~3.0,占33%,而大部分(>80%)的研究结果在1.5~3.0之间,中位数为2.40。树干呼吸的Q₁₀值中,频率分布最集中的区域是1.5~2.0,占42%,而90%以上的测定结果在1.0~3.0之间,中位数为1.91。通过对比,发现不同非同化器官Q₁₀值不同(树干<根系<根系与土壤共同体<去除根系土壤)。其中树干和根系的Q₁₀值显著低于去除根系土壤的Q₁₀值(p<0.05),表明土壤微生物活动对于未来全球变暖的反应要比木质化器官更敏感。此外,常绿植物的根系和树干呼吸的Q₁₀值与落叶树木对应值差异不显著,说明同化器官叶片的着生时间长短对非同化器官Q₁₀的影响不大。不同的CO₂分析方法(碱吸收法,红外线测定技术和气相色谱方法)对土壤呼吸Q₁₀值测定结果的影响不显著(p>0.10),根系分离方法(断根测定和壕沟隔断测定)也对根系呼吸的Q₁₀值影响也不显著(p>0.10)。但是,与活体测定相比,离体测定树干呼吸显著提高了其Q₁₀值。总体来看,不同林分相同非同化器官以及不同非同化器官呼吸的Q₁₀值相对稳定但仍具有较大的差异性,研究方法也对结果产生一定影响,在进行呼吸总量的定量估计中应该注意这一点。今后研究的重点是进一步把影响森林非同化器官呼吸的外在因素和内在因素综合考虑于Q₁₀值相关模型中,以便准确定量估计其呼吸总量,而研究难点是深入研究Q₁₀值具有较大变异性的原因(如温度适应性)和内在机理以便更好的表征不同器官和生态系统组分对全球变暖的敏感性。