11种温带树种粗木质残体呼吸的时间动态

粗木质残体(CWD)呼吸释放出的CO2(RCWD)与温度的关系是森林生态系统RCWD年通量估测的基础,是随树种和时间而变化的,但这种关系的时间动态目前尚不清楚。采用红外气体分析法测定自然条件下东北东部山区典型天然次生林中11个主要树种RCWD的时间动态,尤其注重于其日变化格局及其对温度的响应。测定树种包括:白桦、山杨、紫椴、胡桃楸、蒙古栎、色木槭、春榆、红松、黄檗、兴安落叶松和水曲柳。结果表明:在测定的生长季期间,11个树种RCWD的日动态多表现为受10cm深的CWD温度(TCWD)驱动的单峰曲线日变化格局,RCWD最高值出现在13:0015:00时,明显滞后于气温(TA)的日变化。然而,在7月和8月份RCWD对温度的响应不明显,呈现出无峰或多峰的日变化格局。各树种均表现为白昼RCWD平均值高于黑夜。RCWD与TCWD、TA有显著的相关关系(P0.05),但与测定前两个小时的TA相关更紧密,说明RCWD对TA响应的滞后性。RCWD温度系数(Q10)平均为2.61,但随树种和季节而变化。Q10值波动在1.74(白桦)和4.20(蒙古栎)之间,并有随温度升高而减小的趋势。本研究结果表明粗木质残体分解碳释放的估算应该考虑RCWD温度敏感性随树种和时间的变化特性。     

东北东部山区11种温带树种粗木质残体分解与碳氮释放

采用长期定位跟踪实测方法,比较分析了我国东北温带森林4个水热状况不同的立地条件(红松(Pinus koraiensis)人工林、硬阔叶林、蒙古栎(Quercus mongolica)林和林外空旷地)下11个温带树种粗木质残体(CWD)分解初期3年中的碳氮动态及其影响因子。测定树种包括:白桦(Betula platyphylla)、山杨(Populus davidiana)、紫椴(Tilia amurensis)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、蒙古栎、色木槭(Acer mono)、春榆(Ulmus japonica)、红松、黄檗(Phellodendron amurense)、兴安落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)。结果表明:在分解过程中,所有树种CWD的碳浓度没有明显变化(p0.05),但其干重、碳密度、氮浓度和氮密度均随分解进程不同程度地减小,碳氮比(C/N)则增大,而且树种间差异显著(p0.001)。针叶树种的CWD分解速率显著地低于阔叶树种,其中白桦的3年CWD干重损失率(65%)约为兴安落叶松(22%)的3倍。径级大的CWD分解较慢。CWD分解与碳氮释放均与CWD的初始N含量呈正相关,而与初始C/N呈负相关。4个立地条件下CWD的干重和碳氮含量的变化差异不显著,均表现出一致的变化趋势。该研究指出,在分解初期的前3年中,CWD基本上是一个碳源和氮源。     

溪流粗木质残体的生态学研究进展

粗木质残体（CWD）是森林或溪流生态系统中残存的超过一定直径大小的站杆、倒木、枝桠及根系等死木质物的总称,溪流CWD对于溪流生态系统的稳定,水生生物多样性,河槽形态及其变化过程有着重要的作用。对溪流CWD的产生和分类,溪流CWD对于溪流生态系统的稳定,水生生物多样性,河槽形态及其变化过程有着重要的作用。对溪流CWD的产生和分类,溪流CWD贮量,分布和动态,以及溪流CWD的功能和管理分别进行了总结,并指出应尽快在国内开展溪流CWD的研究和管理。     

天山雪岭云杉林粗木质残体储量特征

粗木质残体(coarse woody debris,CWD)在天山雪岭云杉林生态系统中起着重要的结构性和生物地球化学作用,解释其储量特征是研究CWD的基础,但尚未有大尺度研究见诸报道。以天山雪岭云杉8 hm~2森林动态监测样地为研究对象,采用野外调查、室内试验以及数据分析相结合的方法,调查了样地内CWD的储量组成、径级以及分解等级分布格局等基本特征及其影响因子。结果表明:(1)天山雪岭云杉8 hm~2森林动态监测样地内共有直径≥10 cm的CWD 936株,CWD的密度、体积、储量分别为117株/hm~2,15.13 m~3/hm~2,4.52 t/hm~2;其中倒木是CWD的主要贡献者,占CWD总储量的52.21%;(2)样地内各径级CWD的数量呈典型的倒\"J\"型结构,直径30 cm的CWD个体占全部CWD的83%;(3)样地内CWD总体上处于以Ⅱ、Ⅲ分解等级为主的中度分解状态,CWD径级越大,分解程度越高;(4)林分密度、郁闭度和海拔是影响天山雪岭云杉林CWD储量特征的主要因素。研究可为天山雪岭云杉林的可持续发展与经营提供科学依据。     

粗木质残体贮量和分解进展

粗木质残体是指森林生态系统中的枯立木、根桩、倒木以及大枝,是森林生态系统的重要组分,发挥着重要的生态功能,是一个长期碳库,但在碳库研究中,经常被忽略。CWD贮量变化较大,从世界范围看,随着纬度降低,CWD体积下降;美国和我国CWD碳贮量亦呈现出随纬度的降低而降低;天然林CWD时间动态一般呈"U"型,但也存在其他模式,或者无明确的模式。CWD的分解受到温度和降水等气候因子的影响,并与木材特性密切相关。我国森林类型丰富,为CWD研究提供了良好条件。国内学者对CWD贮量和分解进行了大量研究,但与世界先进水平相比,仍处于初级阶段,需要结合野外调查、长期实验和模型模拟,明确CWD碳库当前和未来的地位。     

东北温带森林常见树种粗根分解过程及调控因子

粗根是森林生态系统中重要的碳库和养分库,对生态系统的碳和养分循环起着重要的作用。但目前人们对于影响粗根分解的主要因素以及粗根分解模式的研究较少。采用埋袋法对东北温带森林常见的10个树种（黄檗、胡桃楸、水曲柳、色木槭、红松、落叶松、白桦、春榆、紫缎、蒙古栎）的粗根（5-10 mm）进行了为期1年的分解实验研究,来探索粗根分解和养分释放的动态变化规律。研究结果表明：黄檗、胡桃楸、水曲柳、色木槭、红松、落叶松、白桦、春榆、紫缎、蒙古栎粗根年分解系数分别为0.826、0.897、0.477、0.341、0.358、0.264、0.244、0.593、0.458、0.227。由此可见,胡桃楸分解速率最快,蒙古栎分解速率最慢。在粗根分解过程中,不同调控因子对根系分解的影响不同。研究结果表明,粗根的分解速率与根系的初始C/N比例呈显著负相关（P<0.0001）,与初始木质素含量呈负相关（P<0.0001）,与初始非结构性碳水化合物（NSC）含量呈正相关（P<0.0001）。初始C/N、木质素含量与非结构性碳水化合物含量分别可以解释所研究的10个树种粗根分解速率的68%、20%与65%。研究结论对于预测粗根参与的碳循环与养分释放具有重要意义。     

鼎湖山锥栗粗木质残体的分解和元素动态

选取锥栗(Castanopsischinensis)粗木质残体(coarsewoodydebris,CWD)的3个径级(径级1-3分别为5-10cm,10-20cm和20-30cm),并且将每个径级的锥栗粗木质残体分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5个分解阶段。通过测定锥栗粗木质残体3个径级的Ⅰ-Ⅲ阶段的7种化学元素(C、N、P、K、Ca、Na、Mg)的浓度和CWD密度变化来研究其分解过程中的元素动态、分解速率及其分解过程中基质质量的变化。到分解阶段Ⅲ时,3个径级的重量与原来相比分别损失了36%、48%和43%。元素N、P、Mg、Ca、Na的浓度升高。元素N的累积可能和锥栗粗木质残体中寄生着固氮细菌和真菌有关。元素P、Mg、Ca、Na的浓度升高则可能是由于这4个元素因淋溶流失的速度小于锥栗粗木质残体质量的损失速度,造成元素积聚,元素C、K的浓度降低。N/P比值是较好的分解指示指标。虽然存在元素的净释放,但是由于C和其它主要元素的释放速率较慢,因而锥栗粗木质残体是森林中重要的C库和长期的元素来源。     

森林木质残体对物种多样性的影响研究进展

木质残体通过为多种生物提供栖息地、繁殖场所和养分支持,在维持物种多样性中起着关键作用。基于近20年国内外相关研究,系统梳理了木质残体对物种多样性的影响,涵盖了木质残体上栖息的动物、微生物和植物多样性。从木质残体的个体特征(如来源、体积大小、分解程度及树种类型)方面,系统分析其对物种多样性的作用机制;阐述了森林管理实践引起的木质残体数量、特征以及时空连续性的变化对生物多样性的影响。提出将木质残体纳入森林适应性管理的策略、气候变化背景下木质残体与物种多样性的关系评估、极端干扰事件对木栖物种群落组成的影响、木质残体树皮特性与生物群落构建的关系4个未来研究重点方向。旨在为森林木质残体的科学管理提供依据,亦为森林生态系统物种多样性保护提供新视角。     

鼎湖山黄果厚壳桂粗死木质残体的分解

通过建立时间序列法、测定粗死木质残体的密度变化,研究鼎湖山黄果厚壳桂粗死木质残体三个直径(5~10cm、10~20cm和20~30cm)的分解过程,探讨粗死木分解过程中C、N元素及其C/N比值与分解速率的关系。结果表明粗死木质残体的分解常数K值随直径的增加从0.2225a-1呈指数降低到0.1257a-1,由粗死木质残体在分解过程中密度变化得出三个直径从小到大分解95%所需的时间分别为13a、19a和24a;黄果厚壳桂粗死木质残体在分解过程中不存在时滞效应,其树皮和心材的分解速度也相近,用单因素数指数方程能准确反映黄果厚壳桂的分解过程;与高纬度地区比较,鼎湖山黄果厚壳桂粗死木残体的分解速率常数K值显著高于前者。还就粗死木残体基质组成和性质、气候与环境条件、生物等因素对粗死木分解速率的影响进行了详细的讨论。     

三种温带树种非结构性碳水化合物的分配

树体中的非结构性碳水化合物(NSC)浓度、含量及其分配反映了树木整体的碳供应状况, 是决定树木生长和存活的关键因子, 也是构建树木碳平衡模型的关键参数。温带树种的NSC尚缺乏系统研究。该文测定了特性各异的3种温带树种在生长盛期的NSC及其组分的浓度和含量以及分配格局的种间种内变异。结果表明, NSC及其组分的浓度在树种和组织之间差异显著, 可溶性糖、淀粉和总NSC浓度分别在0.65-8.45、1.96-5.95和3.00-13.90 g·100 g^-1 DM之间波动。NSC及其组分含量的大小依次为: 兴安落叶松(Larix gmelinii) >蒙古栎( Quercus mongolica) >红松( Pinus koraiensis), 其中叶和根中的浓度较高。树干中的NSC及其组分浓度的纵向变化不显著, 但其心材与边材之间的浓度差异却随树种和NSC组分而异, 表现为心边材的可溶性糖浓度差异不显著, 但其淀粉和总NSC浓度差异显著。不同直径根系的NSC及其组分浓度在2种针叶树种中差异不显著, 但在蒙古栎中差异显著。蒙古栎将可溶性糖主要投资到地上生长, 而2种针叶树将更多的可溶性糖投资到根系生长。淀粉的主要储存库为树干, 其在树体内的分布格局与可溶性糖正相反, 因而使总NSC在树根和树枝中的分配趋于较平衡状态。在树干中, 除了2种针叶树的可溶性糖库以边材为主外, 心材是淀粉和总NSC的主要储存库。在树根中, 粗根是NSC及其组分的优势储存库。该研究中3种温带树种的NSC及其组分的浓度和含量的种间和种内变化, 反映了这些树种的生长对策和体内碳源汇强度的差异。     

东北主要树种倒木分解释放的CO2通量

在倒木丰富的森林生态系统中,倒木分解释放的CO2通量(RCWD)是生态系统碳收支中不容忽视的一个组分。采用红外气体分析法(Li-6400IRGA)测定东北东部山区典型温带天然次生林中11个主要树种的RCWD及其相关环境因子。主要研究目标包括:比较11个树种的RCWD、倒木温度(TCWD)和倒木含水量(WCWD);量化RCWD与TCWD和WCWD的关系;量化RCWD的季节动态。研究结果表明:白桦、山杨、紫椴、胡桃楸、蒙古栎、色木槭、春榆、红松、黄菠萝、落叶松和水曲柳在测定期间RCWD的平均值分别为:10.64、8.38、7.85、6.59、6.01、4.07、3.88、2.55、2.29、1.96μmolCO.2m-.2s-1和1.90μmolCO.2m-.2s-1。软阔叶树种的RCWD最高;针叶树种的RCWD总体上低于阔叶树种的。在整个测定期间,不同树种的TCWD虽然没有显著性差异(p>0.1),但是其WCWD差异极显著(p<0.001)。树种、倒木个体、倒木所处的立地状况及其交互作用均显著地影响RCWD,但其影响程度因树种而异。所有树种的TCWD、WCWD及其交互作用显著地(p<0.01)影响RCWD;包括了这些作用的RCWD模型解释了39.9%~72.9%的RCWD变异。不同树种RCWD的季节变化呈现基本一致的单峰曲线格局,主要受TCWD的驱动;而WCWD主要影响RCWD的季节内变化和树种间的差异。     

Downregulation of caffeoyl-CoA O-methyltransferase (CCoAOMT) by RNA interference leads to reduced lignin production in maize straw

Lignin is a major cell wall component of vascular plants that provides mechanical strength and hydrophobicity to vascular vessels. However, the presence of lignin limits the effective use of crop straw in many agroindustrial processes. Here, we generated transgenic maize plants in which the expression of a lignin biosynthetic gene encoding CCoAOMT, a key enzyme involved in the lignin biosynthesis pathway was downregulated by RNA interference (RNAi). RNAi of CCoAOMT led to significantly downregulated expression of this gene in transgenic maize compared with WT plants. These transgenic plants exhibited a 22.4% decrease in Klason lignin content and a 23.3% increase in cellulose content compared with WT plants, which may reflect compensatory regulation of lignin and cellulose deposition. We also measured the lignin monomer composition of the RNAi plants by GC-MS and determined that transgenic plants had a 57.08% higher S/G ratio than WT plants. In addition, histological staining of lignin with Wiesner reagent produced slightly more coloration in the xylem and sclerenchyma than WT plants. These results provide a foundation for breeding maize with low-lignin content and reveal novel insights about lignin regulation via genetic manipulation of CCoAOMT expression.     

Plant distribution and the temperature coefficient of metabolism

The spatial distribution of a plant species is limited by the range of climatic conditions to which the species can adapt. Temperature is one of the most significant determinants of plant distribution, but except for the effects of lethal limits, little is known about physiological changes in responses to differences in environmental temperature. In this study, temperature coefficients of non-photosynthetic metabolism have been determined in the normal environmental temperature range for selected annual and perennial plants. Distinct differences were found in the temperature coefficient of metabolism of woody perennial plants from high latitudes and high elevations and closely related low-latitude and low-elevation plants. Low-latitude and low-elevation woody perennials have Arrhenius temperature coefficients for metabolism that are larger than those for congeneric high-latitude and high-elevation plants. The Arrhenius temperature coefficient is not rapidly adapted to new environments. A simple function was developed relating Arrhenius temperature coefficient to latitude and elevation for accessions of three, woody, perennial species complexes of plants collected from a wide geographic range but grown in common gardens. Within these taxa, plants that experience broader ranges of temperature during growth in their native habitat have smaller temperature coefficients. Temperature coefficients also varied with growth stage or season. No similar relationship was found for annuals and herbaceous perennials. For the plants tested, Arrhenius temperature coefficients are high during early spring growth, but shift to lower values later in the season. The shift in Arrhenius temperature coefficients occurs early in the season for southern and low-elevation plants and progressively later for plants from further north or higher elevation. The changes in Arrhenius temperature coefficients result largely from increases in plant metabolic rates at lower temperatures while little change occurs in the rates at higher temperatures. Altering the temperature dependence of the control of metabolic rate is apparently an important means of response to climate change.     

木质纤维生物质资源高效利用分子技术的开发

木质纤维生物质是地球上最丰富的可再生生物质资源,可为造纸、化工、纺织和生物能源等工业提供重要的原材料。木质纤维生物质主要包括木质素、纤维素和半纤维素三种生物多聚物成分。如何利用分子手段改造这些生物聚合物,提高它们的工业利用率是目前高度关注的问题。综述了近年来木质纤维多聚物在生物合成与改造方面的研究进展,展望了利用分子技术改造植物木质纤维生物质实现其高效利用的前景。     

秸秆降解的微生物学机理研究及应用进展

综述了秸秆降解的微生物学机理的一些进展。降解秸秆的酶类主要是纤维素水解酶、Cx组分和 β 葡萄糖苷酶 ;降解秸秆的菌种在不同的土壤条件、温度条件下有所不同 ,其中以真菌中的木霉属分解能力较强 ;秸秆降解后对土壤性状有明显改善作用。目前 ,对落叶分解的消长规律研究较为深入 ,但对秸秆降解过程中菌落的演替规律仍需进一步研究     

Mutations of the secondary cell wall

It has not been possible to isolate a number of crucial enzymes involved in plant cell wall synthesis. Recent progress in identifying some of these steps has been overcome by the isolation of mutants defective in various aspects of cell wall synthesis and the use of these mutants to identify the corresponding genes. Secondary cell walls offer numerous advantages for genetic analysis of plant cell walls. It is possible to recover very severe mutants since the plants remain viable. In addition, although variation in secondary cell wall composition occurs between different species and between different cell types, the composition of the walls is relatively simple compared to primary cell walls. Despite these advantages, relatively few secondary cell wall mutations have been described to date. The only secondary cell wall mutations characterised to date, in which the basis of the abnormality is known, have defects in either the control of secondary cell wall deposition or secondary cell wall cellulose or lignin biosynthesis. These mutants have, however, provided essential information on secondary cell wall biosynthesis.     

四川2种丛生竹木质素和纤维含量的研究

以四川4个地区2种丛生竹(慈竹和硬头黄)为研究对象,对其木质素和综纤维含量进行研究.结果表明,不同地区竹种间综纤维素含量差异显著;除青神地区外,其它几个地区木质素含量差异不大.纬度对木质素积累的作用因竹种而异,对慈竹木质素含量的作用呈极明显的正效应,对硬头黄的作用则呈不明显的正效应,对综纤维含量的影响不大.竹龄影响木质素和综纤维素含量的积累,对慈竹木质素和综纤维的积累呈显著的正效应,但对硬头黄的作用却不明显.研究认为,青神、长宁和绵阳地区的硬头黄以及长宁地区的慈竹是造纸的较好原料.     

木质纤维素的定量测定及降解规律的初步研究

为了准确地测定稻草及其发酵物中纤维素、半纤维素、木质素的含量,通过差重法进行定量测定,并以此评价白腐菌株Pleurotus sapidus对稻草秸秆的降解状况,结果表明：利用差重法测定稻草发酵物中纤维素、半纤维索、木质素的百分含量是可行的,并能很好地评价白腐菌对稻草的降解规律,即降解过程中纤维素、半纤维素、本质素在前20d降解的很快,之后降解减缓,在50d内,纤维素被降解34．02％,半纤维素被降解56．29％,木质素被降解61．65％。