枝条数量作为重要的枝条特征因子,对树冠结构特征、树木生长及木材质量具有重要的影响.本研究以辽宁省清原县大孤家林场日本落叶松人工林为研究对象,基于负二项分布模型构建包含水枝的日本落叶松一级枝条数量混合效应预估模型,又基于负指数模型构建包含水枝的日本落叶松一级枝条密度混合效应预估模型.结果表明:对于一级枝条数量模型来说,考虑样木水平的混合效应模型可以有效地降低异方差性和自相关性,拟合效果优于传统模型.模拟结果表明,树木的冠长率越大,枝条的数量越多.将最优一级枝条数量基础模型的截距作为随机效应参数的混合效应模型被确定为最优模型,其Ra2=0.552,均方根误差为7.242.对于一级枝条密度来说,考虑样木水平的混合模型同样降低了模型的异方差性和自相关性,枝条的密度随着冠长率的增大而增大.将最优的一级枝条密度基础模型的截距与着枝深度作为随机效应参数的混合效应模型被确定为最优模型,其Rae=0.792,均方根误差为4.447.本研究构建的日本落叶松枝条数量及密度模型为制定科学的森林经营方案以提高木材质量奠定了重要基础.

目的 探讨日本落叶松根际土壤水浸提液对林下山参的化感作用,为提高林下山参道地药材的品质以及规范化栽培与选址提供参考.方法 研究了3种不同浓度(0.25、0.05、0.01 g·mL-1)的日本落叶松根际土壤水浸提液对林下山参种子萌发(发芽率、发芽势、发芽指数)、3年生林下山参显微性状(主根木质部、韧皮部、周皮及皮层)、人参皂苷含量[人参皂苷-Rg1、-Re、-Rf、-Rb1、-Rg2、-Rc、-Rb2、-Rb3、-Rd以及原人参三醇型人参皂苷(PPT)、原人参二醇型人参皂苷(PPD)和9种人参皂苷总量]的影响,结合液质联用技术对化感物质进行分析,并查阅相关文献对化感物质进行筛选.结果 日本落叶松根际土壤水浸提液对林下山参的发芽指标有显著化感抑制作用,且随浓度增加抑制作用增强;化感作用会导致林下山参主根发生腐烂病变、皮层木栓化程度增强;化感作用对人参皂苷含量的积累具有显著促进作用.通过结果分析结合文献查阅,认为根皮素等5种物质可能是日本落叶松对林下山参作用的化感物质.结论 结合上述研究结果,考虑到林下山参苗成活率、药材性状、劳动力成本、农药残留等因素,不建议在日本落叶松纯林下生产高品质林下山参.

基于甘肃小陇山、湖北建始县长岭岗林场和辽宁清原县大孤家林场40块标准地的120株日本落叶松解析木及样地的气候数据,运用逐步回归法建立含气候因子的日本落叶松一级枝基径、长度的混合效应模型,绘制最优混合模型固定效应预测图,判断气候因子与基径、枝长的关系,分析日本落叶松枝条对气候变量的响应差异.结果表明:含有年平均温度和水汽亏损值的单木随机效应基径混合模型和含有年平均温度的单木随机效应枝长混合模型的拟合效果最好,R2分别为0.6152、0.6823.基于混合模型固定效应预测图,基径整体呈现随着相对着枝深度增大而增大的规律,平均基径大小顺序为:幼龄林＜中龄林＜近熟林＜成熟林;年平均温度越低,枝条基径和长度越大;水汽亏损值越大,枝条基径越小.与基径相比,枝长对温度的响应更强;在不同发育阶段中,成熟林的基径和枝长对温度的响应最强,幼龄林最弱;在等级木中,优势木的基径和枝长对温度的响应最强,劣势木最弱.混合效应模型在林木建模中更具实用性;温度和降水可以影响日本落叶松的生长,日本落叶松在气温低、湿度大的环境下生长优良.

[目的]日本落叶松黄烷酮 3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase 2,LkF3H2)基因在类黄酮生物合成过程中发挥着重要的调控功能.探究LkF3H2 基因在日本落叶松中发挥的具体功能和植物类黄酮生物代谢过程.[方法]根据实验室前期转录组数据克隆日本落叶松LkF3H2 基因并进行生物信息学分析及组织表达分析.随后将该基因转化烟草进行转基因烟草组织表达分析及类黄酮含量测定,以探究基因表达量与类黄酮含量之间的关系.[结果]LkF3H2 基因cDNA序列长度为 1074 bp,其蛋白编码 358个氨基酸,分子式C1785H2807N481O541S18,分子量为 40.24 kD,该蛋白是不稳定的亲水性蛋白且不含信号肽;同时系统进化分析得出日本落叶松LkF3H2 与火炬松、辐射松、白云杉和欧洲云杉F3H亲缘关系较近并且该蛋白含有保守结构域 2OG-Fe(Ⅱ)oxygenase superfamily,属于 2-酮戊二酸依赖性双加氧家族.另外组织表达分析显示LkF3H2 基因在一月龄日本落叶松幼苗叶中表达量最高,在一年生日本落叶松幼苗茎中表达量最高,并且在转基因烟草叶中也显示了最高的表达量.值得一提的是,转基因烟草叶中的类黄酮含量也是最高的,其次为茎和根,转基因烟草中类黄酮含量与LkF3H2基因表达量呈正相关关系.[结论]日本落叶松LkF3H2基因属于 2-酮戊二酸依赖性双加氧家族并且在类黄酮生物合成过程中发挥着重要功能.

落叶松(Larix)是我国的主要造林树种,其适生区的分布在很大程度上受气象要素等环境因子的影响.研究落叶松人工林适生区分布在气候变化下的变迁,可为应对气候变化的林业管理策略提供技术指导和科学依据.选取华北落叶松、日本落叶松、长白落叶松和兴安落叶松为研究对象,搜集整理了它们在中国地区的308条有效分布记录和22个环境因子变量,运用最大熵(MaxEnt)模型探测了制约落叶松人工林分布的主要环境因子及其适生区范围,模拟并分析了 1931-2020年落叶松人工林适生区受气候变化影响的空间分布变化.结果表明:(1)研究选取的MaxEnt模型对落叶松适生区的模拟效果都达到了"极准确"的程度,受试者工作特征曲线面积(AUC值)在0.92-0.977之间.影响落叶松人工林分布的主要环境变量为最湿月降水量、海拔、最湿季度平均温度和温度季节变化方差,累计贡献率达到了 73.8％.(2)当前(1991-2020年)气候条件下落叶松人工林适生区面积为182.34×104km2.其中,高适生区面积为53.57×104km2,占总适生面积的29.38％.高适生区集中分布在长白山脉、大兴安岭、燕山、小陇山、太行山脉以及秦岭-大巴山等地区.(3)1931-1960年期间落叶松的高适生区面积为28.33×104km2,1961-1990年期间为33.10×104km2,当前气候条件下进一步增至53.57×104km2.落叶松适生区的范围在过去90年间整体呈现向北移动的趋势.其中,华北落叶松分布在整体上向北大约移动了 3°,且分布面积显著增加.日本落叶松位于辽宁东部的高适生区向北移动,位于秦岭-大巴山地区的高适生区则没有明显的偏移,但是分布范围却向高海拔地区集中.长白落叶松的适生区范围向北移动了 5°,且分布面积先减少后增加,增加的主要区域是长白山北部.兴安落叶松的适生区范围同样是向北移动,有部分适生区移出了我国北界,这是其适生区面积在近些年减小的主要原因.

凋落物分解过程中的养分释放对土壤质量、养分平衡和生产力的可持续维持发挥着重要作用.2015年5月,以辽东山区日本落叶松(Larix kaempferi)-红松(Pinus koraiensis)和日本落叶松-赤杨(Alnus japonica)人工混交林为研究对象,采用凋落物网袋法将落叶松分别与红松、赤杨叶片凋落物以75∶25、50∶50和25∶75比例混合,研究不同类型、不同比例的混合凋落物对其分解速率以及养分动态变化的影响.结果表明:在单一植物凋落物的分解过程中,赤杨叶片质量损失最高,分解最快;而红松叶片质量损失最低,分解最慢.凋落物混合分解对氮素释放的影响中,3种比例的落叶松与赤杨叶片的混合凋落物均表现出抑制作用,而落叶松与红松叶片混合凋落物(以25:75比例混合)表现出促进作用.因此,落叶松在与红松、赤杨混合分解时产生了“非加和效应”,并且其分解过程中氮和磷的养分释放状况受混合比例影响.

间伐是人工林培育的重要措施之一,其在促进林分地上生长的同时,也对土壤产生重要影响,尤其是对土壤微生物与土壤酶活性等产生影响.为了明确间伐对日本落叶松人工林土壤酶活性的影响规律,本文以辽宁东部山区不同土壤肥力日本落叶松(Larix kaempferi)人工林为研究对象,通过设置不同强度的间伐试验(对照:未间伐,中度间伐:25％,强度间伐:50％),分析间伐2年后土壤酶活性的动态变化.结果表明:(1)不同肥力日本落叶松人工林的酚氧化酶活性在秋季最高,外切葡萄糖苷酶(PNC)、β-葡萄糖苷酶(PNG)、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶活性在春季最高;(2)中度间伐显著提高肥力较差日本落叶松人工林表层酚氧化酶和NAG活性,中度和强度间伐显著降低该林分的亚表层PNG、NAG和酸性磷酸酶活性;(3)日本落叶松人工林土壤5种酶与全碳、全氮和无机氮均呈显著正相关,与pH值呈显著负相关.中度间伐显著降低了肥力较差日本落叶松人工林土壤酶与无机氮的相关性,而强度间伐却显著降低了土壤酶与全碳、有效磷的相关性;强度间伐只显著提高了肥力较好日本落叶松人工林土壤酶与全磷的相关性.综上,从提高土壤酶活性的角度,土壤肥力较差的日本落叶松人工林适合中度间伐,而土壤肥力较好的日本落叶松人工林更适合强度间伐.

针对神农架川金丝猴生境基础研究中乔木树种大范围分布数据难以获取问题,尝试利用多源多时相遥感数据结合专家知识分层次实现树种识别.首先采用冬季Landsat8/OLI数据根据物侯特性分层提取常绿、落叶林的地域范围;进而依据夏季Worldview-2高分遥感影像的实地乔木样本的光谱特征分层次完成常绿树种(巴山冷杉、华山松、青杆、刺叶栎)和落叶树种(红桦、日本落叶松、米心水青冈、漆树、锐齿槲栎、椅杨)的识别;并通过实地植被样方及专家知识通过高程数据完成分类结果的修正:最后结合GIS对主要优势树种的地形及地域分布特征进行了空间分析.实验精度表明常绿林中巴山冷杉、华山松、刺叶栎、虫害华山松整体精度较高,落叶林中红桦、漆树等识别精度相对较高,部分树种如椅杨、锐齿槲栎识别精度较低;总体上常绿树种的精度要优于落叶树种.从植物地理学、遥感、GIS三者相结合的角度,将多源、多时相遥感数据与物种物候特性、专家知识进行有效整合,提出了一种乔木树种识别的方法(1)提供了复杂山地环境的主要乔木优势种识别途径,且具有通用性;(2)完成了物种物候特性与遥感数据特性的整合利用,有效降低数据成本费用;(3)配合地面样方及专家知识修正结果,避免了过分依赖光谱特征引起的误判.这将为神农架川金丝猴栖息地保护与恢复提供更精确的数据依据.

微生物残留物是土壤稳定性碳库的重要组成部分,然而其对固氮树种的响应还不清楚.以辽东山区日本落叶松(Larixkaempferi)人工纯林和落叶松-赤杨混交林为研究对象,以氨基糖作为微生物残留物的生物标识物,研究了赤杨对落叶松人工林根际和非根际土壤氨基糖积累的影响.结果表明,混交林中落叶松根际和非根际各氨基糖单体含量均显著高于纯林,说明赤杨引入有利于土壤微生物残留物的积累.其中,混交林落叶松根际及非根际土壤氨基糖葡萄糖含量分别比纯林高出99.5％(P＜0.01)和154％(P＜0.01);胞壁酸含量分别比纯林高出66.1％ (P＜0.01)和132.3％(P＜0.01).赤杨引入对氨基葡萄糖/胞壁酸比值的影响不显著,但显著增加氨基糖对土壤有机碳的贡献.冗余度分析表明全氮是驱动土壤中氨基糖发生变化的主要因子.表明赤杨引入显著提高微生物固持的土壤碳库和有机碳稳定性,这对落叶松人工林合理经营具有重要意义.

土壤微生物残留物是稳定性碳库的重要组分,然而固氮树种引入对落叶松人工林土壤团聚体微生物残留物分布的影响还不清楚.为了阐明固氮树种对不同团聚体粒级内微生物残留物分布的影响,本研究以氨基糖作为微生物残留物的生物标识物,比较了辽东日本落叶松人工纯林和落叶松与固氮树种赤杨混交林土壤团聚体氨基糖的分布特征.结果表明:赤杨引入不影响团聚体氨基糖的分布,但显著提高了团聚体氨基糖含量.与纯林相比,混交林土壤不同团聚体各粒级总氨基糖含量增加1.3～1.7倍.其中,混交林土壤团聚体内总氨基糖增加量的66.5％ ～66.9％来自氨基葡萄糖,30.0％～30.6％来自氨基半乳糖,2.5％～3.2％来自胞壁酸.赤杨引入显著提高了＞2000 μm和＜250 μm团聚体中的氨基葡萄糖/胞壁酸值,但不影响250～2000 μm粒级团聚体中真菌和细菌残留物的相对贡献.此外,赤杨引入增加了土壤不同团聚体内的氨基糖对土壤有机碳的贡献,但不影响团聚体粒级之间的微生物贡献,说明赤杨对微生物贡献的影响存在空间均一性.