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林业科技信息简报2020年第6期

[作者:科管处情报中心  来源:网络采编  时间:2020/6/30  阅读:10770次][字体:字体颜色]

 

 

 

林业科技信息简报

 

6 

 

(总第231)

 

  

新疆林科院科管处情报中心                                    20206

植物生态

植物功能性状权衡关系的研究进展

植物功能性状权衡关系反映了植物在资源获取与分配中采取的不同策略,是近年来生态学研究的一个热点问题。该综述从研究范围、叶性状、器官和植物类群4个方面入手,简要介绍植物功能性状关系研究在近10余年是如何在叶经济谱(LES) 的基础上逐渐扩展和深入的。1) 相关研究拓展到全球更多极端环境与特殊气候地区,发现在不同的气候环境条件下,植物叶片功能性状关系相对稳定,植物种内的功能性状关系已被证实与LES相似;2) 功能性状网络从最初的6个经济性状扩展到叶片的分解、燃烧和水力等性状,发现叶片的分解速率和可燃性均与叶片形态性状、养分含量等显著相关,但叶片水力性状与经济性状的关系则取决于所研究的物种及生存环境的水分条件;3) 研究对象从植物叶片拓展到了根、茎、花、种子及植株整体,叶片的比叶质量与茎的木质密度、种子大小相耦合,但叶片形态性状与根和花的相关性状却无显著相关关系,证明这些器官可能是独立进化的;4) LES可以很好地解释特殊维管植物的生存适应策略:入侵植物具有较高的资源利用效率和更快的相对生长速率,在LES中处于“低投入-快速回报”的一端;食虫植物的叶片特化为捕食器官,光合作用及生长速率相对较低,居于LES“高投入-缓慢回报”的另一端,此外,无论是最古老的种子植物苏铁属(Cycas)植物,或是蕨类和变水植物(苔藓和地衣),其功能性状关系都与LES大致相同。该文梳理了功能性状关系研究的进展脉络,提出了一些建议,期望为未来植物功能性状关系研究的选题和发展提供一些参考。

《植物生态学报》2019.12

植物生理

 

植物逆境胁迫的研究

自然界的植物并非总是生活在适宜的环境条件下,植物所需的一些因子经常会低于或高于植物的正常需要,从而影响植物的生长发育,甚至导致植物死亡。通过对环境胁迫的分析,揭示植物在不良的环境条件下的生理生化变化,提高植物的抗胁迫能力,以获得更高的产量和品质。

1 植物的理化逆境生理

1.1 水分

1)干旱胁迫。水分是影响植物生长发育的重要因子之一。水分过多或过少都会对植物产生或多或少的影响,其中水分过少即为干旱。干旱是指破坏植物的水分平衡,对植物产生脱水效应的环境状态,由此对植物产生的伤害称为旱害。干旱的问题是制约农业生产的一个全球性问题 ,而我国又是主要的干旱国家之一。

2)水涝胁迫。植物的水涝胁迫是指水分过多对植物造成的生长发育、不良甚至死亡的现象,其中分为湿害和涝害,但本质上对植物的影响都是相同的。广义上的涝害又分为涝害和湿害,涝害是指田间积水时植物淹没所受的伤害。湿害是相对于种植在旱地里的植物在土壤水分过多时所受的危害。

1.2 温度

1)高温胁迫。温度也是影响生长发育的重要因子之一,对植物产生有害效应的过高温度称为高温胁迫,由此对植物造成的伤害为热害。通常在强烈的太阳光下,叶温比气温略低,植物通过蒸腾作用向外面散失水分引起气孔的关闭,从而使叶温骤然升高造成高温伤害。

2)低温胁迫。对植物生长产生不良影响的低温称为低温胁迫,低温胁迫又分为冷害和冻害。植物在不同生育期遭受的冷胁迫又分为延迟型冷害、阻碍型冷害和混合型冷害。使植物组织结冰的低温称为冻害,根据冻温的发生时间,又可分为生长季节的植物霜冻胁迫和越冬植物的冰冻胁迫。受冷冻害危害之后最明显的状况就是叶片变色、生长发育缓慢。

1.3 盐胁迫

土壤中可溶性盐分过多,对植物产生不利效应称为盐胁迫,对植物造成的伤害为盐害。由于灌溉和化肥使用不当,工业污染等原因使我国的盐碱化程度严重 ,如果能够开发和利用平原,对于发展农业具有巨大作用。

2 植物胁迫下的生理生化变化及提高途径

2.1 干旱胁迫下的生理生化变化和提高途径

1)生理生化变化。细胞膜结构遭到破坏,细胞的选择透过性被破坏,大量无机离子、氨基酸和可溶性糖等小分子物质被动地向细胞外渗。另外还有呼吸作用

急剧变化、内源激素代谢失调、光合作用减弱、核酸代谢受到破坏、积累渗透调节物质保护酶活性改变、干旱诱导蛋白营养失调等。

2)提高途径。为了提高作物的抗旱能力,利用基因工程研究抗旱能力和培育抗病新品种,已经成为提高抗旱能力的重要途径之一。采取抗旱栽培措施、抗旱锻炼,人们可以通过创造不同的干旱条件使植物在生理代谢上发生相应的变化,来提高植物的抗旱能力。

2.2 水涝胁迫下的生理生化变化和提高途径

1)生理生化变化。水涝缺氧能够影响植物地上部分的生长和根系的生长。水涝对植物呼吸的影响尤为明显 ,如有氧呼吸受抑制、无氧呼吸加强 ,另外还影响植物的代谢、二氧化碳的积累以及含量的增加、乙烯含量的增加、水分亏缺效应、营养失调效应和活性氧积累效应等。

2)提高途径。目前在农业生产中提高植物抗涝性的途径 ,如水涝后遭遇暴晒,水分逐渐排放 ,以免蒸腾过快造成植物体内水分亏缺 ,还可以通过各种育种技

术改良品种筛选抗涝品种。

2.3 温度胁迫下的生理生化变化和提高途径

1)生理生化变化。高温对植物产生的直接伤害可以使生物膜的蛋白质和脂质之间的链断裂 ,改变膜的结构造成选择透过性丧失。高温还会破坏蛋白质的空间结构,使蛋白质失去原有的特性。高温的间接伤害会使水分代谢失调,引起叶片蒸腾失水过度、有毒物质积累。低温引起的生化变化通常包括细胞呼吸代谢失调、光合作用受阻和原生质流动受阻等。

2)提高途径选择,培育抗冷和抗冻性品种。在低温下提高植物的抗冷性和抗冻性的能力,利用化学物质对植物进行处理,起到激素的调控作用,从而影响代谢过程。在低温降临之前合理施肥,适当地增施磷肥和钾肥,少施速效氮肥,有利于植物抗冷性的提高。

2.4 盐胁迫下的生理生化变化和提高途径

1)生理生化变化。盐胁迫引起的生理变化主要有吸收水分能力下降、产生离子胁迫、膜的通透性改变、光合作用和呼吸作用下降、蛋白质合成受阻、改变蛋白质的合成、渗透物质和有害物质的积累以及乙烯水平的变化。

2)提高途径。利用离体组织和细胞培养的方法来筛选耐盐品种,对种子进行一定的抗盐训练。在播种前,先将种子在一定的盐溶液中浸泡,吸水膨胀再播种萌发可以提高作物的抗盐能力。或者使用生长调节剂促进植物生长,调节植物体内的盐分浓度 ,如喷施生长素或用生长素浸种以提高作物的抗盐能力。

《种子科技》2019.13

植物

 

植物与钙环境关系的研究进展

Ca2+是植物细胞的第二信使,参与植物的生长发育、光合作用、有关酶的调控等重要的生理生化过程。而且钙能与果胶酸形成果胶酸钙,稳定细胞壁的结构;还能将磷脂分子联结起来,具有稳定细胞膜的作用。钙除了能维持细胞壁、细胞膜之外,对膜结合蛋白的稳定性、参与细胞内稳态也有重要作用。

1 钙对植物生长的影响

钙对于植物的作用包括生理生化等不同方面,这些方面的共同作用形成了钙对植物的重要性,彼此之间又会互相影响。该研究将主要从钙参与植物的生长发育、光合作用、有关酶等的调节控制3个方面进行介绍。

1.1 钙对植物生长发育的影响

钙是重要的营养元素之一,它有利于碳水化合物的转化和其它营养元素的吸收代谢,从而促进植物的生长发育,而缺钙或钙过量均会影响到植物的生长发育。

一般认为,细胞中过高的游离Ca2++与 PO43-会形成沉淀,干扰磷代谢等的有关过程,使Ca2+信号传递受阻,损害细胞的正常功能,甚至可能导致细胞死亡,影响植物的生长发育。高钙影响细胞磷代谢过程的同时也会影响与磷代谢有关的呼吸作用。有研究表明,植物生长发育受抑制的原因可能是过高的钙不利于其它元素(如KMg)的吸收,甚至会影响到光合作用,导致其正常的生长发育受阻。适量的钙能提高植物的抗逆能力。

植物补充适当的钙可以减少相应病症,有利于植物正常生理生长。补充钙质可以使果皮和皮层中a浓度升高,总体增强了果实外观,并且改善了果实软木斑、褐色核以及外部和内部腐烂的发生率,因此果实品质和果实质量得到了明显提高,还改善了果汁的多汁性和果实颜色。用钙处理与未处理的果实相比,钙处理后的果实成熟更慢,可以增加果实硬度并减少果实腐烂的可能性,钙处理显着改善了水果的食用品质。这些试验结果表明,钙处理可以改善果实品质和延缓成熟,更有利于果实的保存。由此可知,钙对植物的生理生长起到重要作用。

1.2 钙对植物光合作用的影响

叶绿素和类胡萝卜素是植物的光合色素,在一定范围内它们的含量与光合速率呈现正相关的趋势,在对植物进行正常供钙时,植物叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量高有利于提高光合效率,除此之外,气孔导度也能影响植物的光合作用。

1.3 钙对植物酶的影响

在长期的进化过程中,植物自身形成了许多机制来抵抗或部分抵抗外界的逆境条件。植物在逆境条件下蛋白质的含量变化明显,其中能反映植物抗逆性强弱的重要指标之一就是脯氨酸含量的高低。所以植物在钙胁迫的逆境条件下可以通过升高脯氨酸的含量来增强植物的渗透调节能力,进而提高植物对逆境的抵抗能力。

2 植物对不同钙环境的适应

通过植物生长对土壤钙质的依赖程度不同,一般将植物划分为5类:① 嗜钙植物:仅生长于高钙土壤中;② 喜钙植物:土壤中含钙量较高才能正常生长,较少生长于酸性土中;③ 嫌钙植物:在酸性土中生长良好,在含钙量较高的土壤中生长受到抑制;④ 亚嫌钙性植物:基本生长于酸性土中;⑤ 中间型(不择土性植物):对于土壤含钙量多少没有明显反应。

而导致植物缺钙的原因有2个一是土壤缺钙,主要发生于酸性砂质土壤,会导致植物体内无法从土壤中吸收充足的钙而影响正常生长发育,如花生空壳,小麦、水稻、棉花和玉米的生长和结实受阻等。二是生理缺钙,虽然土壤含钙量丰富,蔬菜和果树却出现钙缺乏现象。这是因为植物体内长距离运输钙的主要发生部位是木质部,木质部的运输动力是蒸腾作用,钙因蒸腾作用通过木质部先到达生长旺盛的部位,如树梢、叶片,钙到达这些组织和器官后,一般会变得相对稳定,几乎不再发生再运输和分配,而果实和幼嫩部位的蒸腾作用较小,且钙在韧皮部的移动性也差,很难再运输和分配到果实和幼嫩部位,最终植物的幼嫩部位、果实、生长点是最容易受到缺钙影响的。

《北方园艺》2019.3

造林学

 

梭梭不同密度与配置固沙效果风洞模拟试验

梭梭( Haloxylon ammodendron) 是藜科多年生灌木状小乔木,具有耐干旱、耐风蚀、耐高温、耐严寒、耐瘠薄等特征,是一种优良固沙造林树种。20世纪60年代以来,甘肃省民勤治沙综合试验站通过引种筛选,将其作为优良固沙植物,提出"粘土沙障 + 梭梭"的固沙模式,并在河西走廊干旱荒漠区开展大规模的固沙造林,取得了显著的生态和社会效益。

对防风固沙而言,灌木防护林的密度 (盖度) 应该说越大越好,但从干旱、半干旱沙区水分平衡的角度,林木密度又不应该过大,否则植物大量的蒸腾将会导致沙地土壤水分的过度消耗,结果是植被的衰退甚至死亡。在已有的研究中,植被覆盖度往往是研究的核心,而忽视了植被配置方式对防风固沙林防护效能的影响,研究表明,行带式灌木配置格局具有非常显著的阻碍和降低风速的作用。在风洞试验中,以往根据风洞大小随意确定用于风洞试验的植物高度和冠幅,本文在确定风洞试验的梭梭高度时,是基于野外梭梭成林的实际调查结果,按比例确定风洞试验的植物高度和冠幅;同时本试验在研究不同配置梭梭林固沙效果时,以石羊河流域中下游的民勤县、凉州区和古浪县多年平均降水量为依据,选择基于雨养条件的梭梭适宜造林密度分别为 600 hm-2 1200 hm-2  1650 hm-2,按均匀配置、随机配置、一行一带和两行一带等 4 种方式配置,目的是为河西走廊的民勤县、凉州区和古浪县沙区选择适宜的梭梭造林配置模式,同时研究低覆盖度和中覆盖度条件下什么样造林配置方式是最佳配置模式,从而为区域固沙造林提供重要参考依据。研究结果表明: 4 种配置模式下,梭梭林下沙面均表现为风蚀,林带后为堆积;不同配置梭梭离上风向越远,林下风蚀深度越小,带后堆积越大;在相同风速下,两行一带最不易风蚀,随机配置最易风蚀;在低覆盖度条件下,行带式配置固沙效果明显好于均匀和随机配置;当植被覆盖度达到 32.37% 时,行带式配置固沙效果与其它配置相比,固沙效果差异不显著。

《干旱区资源与环境》2019.9

环境生物学

 

土壤线虫作为生态指示生物的研究进展

线虫作为指示生物的研究主要集中在生态系统的土壤健康状况评价,生态系统演替或受干扰的程度。并且,随着全球气候的变化, 线虫与全球变化关系的研究也越来越受关注,土壤线虫可在群落、营养类群、种属等不同水平上对气候变化的驱动因子及其交互作用做出响应。

1 土壤线虫生活史特征及营养类群多样性

因为土壤生态系统中线虫种类繁多, 所以土壤线虫分类到属、种有一定的困难。因此, 利用营养类群作为分类单元来评价土壤线虫群落多样性已成为一种重要的方法。利用土壤线虫的食性特征, 可将其划分为植食性线虫(Plant feeding)、食真菌性线虫 (Fungal feeding) 线 (Bacterial feeding)、摄取基质线虫(Substrate ingestion)、捕食性线虫(Predation on protozoa and soil animals)、食单细胞真核生物线虫(Unicellular eukaryote feeding)、动物寄生性线虫(Dispersal stages of animal parasites ofboth invertebrates)和杂食性线虫(Omnivores) 8 类群。植食性线虫作为初级消费者, 它们直接取食植物地下组织。食细菌、真菌性线虫和杂食性线虫则以细菌、真菌和其它微小生物为食物源, 并将它们转化为自身的物质和能量。捕食性线虫为次级消费者, 它们捕食土壤中的小动物和其它线虫, 如单齿属线虫(Mononchus papillutus)一天能吞噬胞囊属线虫(Heterodera)80 余条。

2 影响土壤线虫群落多样性的环境因子

土壤线虫多样性受到土壤理化性质、温度、降水格局的变化等诸多环境因子的影响。

2.1 土壤理化性质

土壤线虫主要是在土壤孔隙中栖居并借助水膜移动,所以,土壤机械组成和含水量对线虫的个体数量和多样性产生影响。研究表明,土壤孔隙度降低的情况下,体型相对较大的土壤线虫会消失,并且体型较大的线虫在空隙较大的下层土壤中数目更多。

土壤水分不但是线虫生长发育的必须条件,而且还会影响到线虫在土壤中的迁移,因此土壤含水量是维持线虫群落稳定性的重要因子。

土壤pH值对土壤线虫的数量和多样性有一定的影响。很多研究表明,土壤 pH 4.0-8.0 适于线虫生长和发育,pH 值过高或过低都会导致线虫个体密度降低。

土壤中的氮、磷、钾是植物生长所必须的大量元素,同时这三种大量元素也是影响土壤线虫多样性的重要因素。植物以及草食动物(包括线虫)的生长受限于可利用氮素的丰缺,但土壤中的碳氮比过高, 会导致线虫个体数量减少。

2.2 温度

诸多研究表明,增温能使土壤线虫的个体密度显著降低,种群多样性及均匀度则显著增加。

2.3 降水格局的变化

土壤线虫对降水格局变化的响应。在一定范围内,降水增加能使线虫个体密度显著增加。不同营养类群对降水格局变化的响应不同,有实验表明植食性线虫个体密度会随降水量增加而增加, 食细菌性线虫、杂食/捕食性线虫则表现出相反的趋势;更多的实验证明,同一营养类群的不同土壤线虫种类对水分条件变化的响应不尽相同。

3 土壤线虫群落生态指数

土壤线虫群落生态指数不但可以说明土壤有机质的分解途径、生态系统物质循环转化和能量流动的情况,而且可以反映出地下食物网结构的变化,从而揭示出生态系统的健康状况、生态学过程,以及土壤线虫在生态系统中的地位。

4 土壤线虫在生态系统中的指示作用

4.1 农田生态系统

在农田生态系统中,土壤质地、含水量和食物可利用性是决定线虫多样性的主要因素,上述因子的改变都会影响线虫的物种多样性。在农田生态系统中耕作方式的改变、施用农药、矿质肥及有机肥、秸秆燃烧、烟熏土壤以及重金属污染等均对土壤线虫多样性产生影响。土壤线虫作为生态系统健康的指示者,用来反映农业生态系统的稳定性。

4.2 草地生态系统

土壤线虫在草地地下食物网中占有多个营养级,在草地生态系统的物质循环和能量流动过程中具有重要的生态学功能。根据线虫群落中不同营养类群所占的比例,甚至一个单独的营养类群都可用来指示草地生态系统的变化。

    我国对草地生态系统土壤线虫的研究无论是数量还是深度均低于农田和森林生态系统,并且主要集中在内蒙古大草原和松嫩草原, 其他地区较少涉及。近年来, 人为活动如刈割、围栏封育、种植模式等对草地土壤线虫群落影响方面的研究较多。草地刈割会明显降低土壤线虫群落的个体密度和类群数量,但对物种多样性的影响有限,同时,刈割对非植食线虫的影响较大,从而会在一定程度上改变土壤线虫功能类群组成。

线虫在草地生态系统中往往被看作是最主要的消费者,许多地区的研究表明土壤线虫与草地生产力紧密相关。草地生态系统的变化会对土壤线虫产生深远的影响,因此土壤线虫是反映草地生态系统稳定性很好的指示生物。

4.3 森林生态系统

森林生态系统的干扰形式主要有采伐、火灾、清理和农事操作等,在受到干扰的情况下,土壤线虫的丰富度会普遍减低,营养结构和成熟指数也会有所变化。森林火灾和清理会减少生态系统中的碎屑等有机质,土壤食物网也会随之出现较大波动从而会对线虫的营养类群产生较大的影响。森林采伐后食细菌线虫的比例下降,并且需要较长时间才能恢复。并且土壤线虫的群落变化不仅可以指示生态系统的稳定性,同时作为腐蚀真菌和细菌的主要捕食者,土壤线虫在高等植物获得矿物质营养和维持森林生态系统中也同样起着重要的作用。近年来,随着人们对森林土壤退化的关注度在增高,线虫作为森林土壤健康指示者也日益受到重视。

除了以上生态系统,线虫作为指示生物也应用于其他的生态系统中。线虫的成熟指数、营养类群指数和多种多样性指数被用于湿地、沙漠、极地等生态系统中指示土壤质量的变化。

《生态科学》2020.3

果树园艺

 

欧李种植技术研究

1 种植欧李的积极作用

1.1 经济效益

欧李果实富含氨基酸、维生素、矿物质元素与蛋白质等多种高级营养物质,所含的钙是天然活性钙,利用率高且易吸收,为老人、小孩的补钙佳品。欧李的果仁还可以榨油,其油酸含量高,品质与橄榄油接近,稳定性高于大豆,是一种新的优质木本油料源,被称为高蓄能植物。此外,欧李在栽培与管理方面,其生态林管理成本远低于橄榄林,并且欧李不仅能治沙、固沙,改造生态环境,还是能让荒山出效益的首选品种,可以帮助广大农民脱贫致富,通常欧李在春季定植,第二年秋季结果,单株当年可产果,产量高达2 000 kg/hm 2 ,由此可见欧李的经济效益非常可观。

1.2 生态效益

调查研究显示,我国荒漠化面积每年在以惊人的速度扩大,荒漠化带来的沙尘暴将土壤中的碳加速分解,增加了二氧化碳的排放量。而种植欧李可以在一定程度上遏制荒漠化进程,因为种植欧李的土壤中有机质容易积累和保存,其矿化率低,时间长了会增加土壤的固碳量。另外,欧李的根系非常发达,可以将大部分的光合产物由地上部分转移到根系,其生长过程不需要人为耕作和扰动土地,一般网状庞大的速生根系有利于生态环境治理,其土壤不易被雨水冲刷,再加上地面的枯枝落叶会大大减少地面径流。同时欧李非常喜光,在强光照、坡度大的地方有较好的固土作用,所以欧李能发挥出较好的生态效益。

2 欧李栽培管理技术

2.1 选地整地技术

一般情况下,如果在坡地栽植欧李,需要优先选在半阳坡和阳坡地块,不仅田边、地埂可种植欧李,通风透光较好的乔木果树行间也可以间作,当坡地按照等高线施肥挖壕深翻时,应注意用深层土做埂,旨在保证长期蓄水的同时减少地表径流,而在平地深翻前要将有机肥、磷肥平铺于地表,通常要将深度掌握在大约40 cm,坡地也要按照等高线深翻筑埂,还要灵活掌握埂的宽度。

2.2 浇水追肥技术

欧李种植的浇水时间与次数应视土壤缺水情况而定,谨记在欧李的花期最好不要浇水,以防止出现潮湿烂花的不良性状。欧李虽抗旱耐瘠,但也需要有充足的水肥来保证欧李的高产稳产,通常需要在欧李开花前、果实膨大期和采收后进行3次追肥,采取顺行沟施的方法,每次追肥还应结合浇水,可以在叶面喷洒有机铁肥、磷酸二氢钾、尿素等。

2.3 修剪技术

针对欧李种植的修剪技术来讲,应该对栽后的苗木地上部适当短剪,粗度为1 mm以下的分枝不可以彻底疏除,新的主丛以新长出的根蘖为主进行培养,主要依据枝条的粗度来决定,而地下部萌出的根芽应距离母株远一些,同时在早春要对一年以上的大苗进行适当短剪,最上部大约8 cm的枝条如果发育不充实应剪除。

2.4 病虫害防治技术

要想从根本上确保欧李种植可以发挥出可观的综合效益,还应加强病虫害防治。可以在欧李发芽前喷一次3°Bé的石硫合剂来减少病虫的发生;勤松土除草能减少杂草与欧李争肥、争水,增加通风透光;防治食心虫优先选用辛硫磷、爱福丁等低毒高效农药;在雨水多、湿度大的季节,可以使用链霉素等防止欧李叶片穿孔病。

3 欧李的发展前景

①充分利用好欧李作为我国特有的野生经济作物所具备的产业化开发的潜力,因为当前广大人民群众更青睐于选择绿色健康、营养的水果饮食,因而对欧李的需求会逐渐快速增长,这给医疗保健和食品饮料业提供了无限商机。②欧李的茎叶可以喂牛,可充分利用其生物量大的特点带动畜牧业的发展,还可以利用植物克隆技术对欧李进行大规模种苗的快速生产,这不仅有利于节省项目投资成本,且提高效率,还能为产业化原料 基地建设奠定坚实基础。③广大廉价的荒山荒坡使好栽易活易结实的欧李大面积种植成为可能,还为加工业注入了源源不断的活力。

《乡村科技》2018.32

 

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