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基于地基激光雷达的银杏人工林优株筛选

基于地基激光雷达的银杏人工林优株筛选

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作者：高文南京林业大学

学位级别：硕士

人工林是森林生态系统中最重要的组成部分之一,为解决现有的森林资源问题及环境问题,一方面需大力发展人工林,提高人工林种植面积,另一方面需提高人工林的培育质量。近年来,随着人工林可持续经营理念的提出,人工林中大量具有优良性状的... 详细信息

人工林是森林生态系统中最重要的组成部分之一,为解决现有的森林资源问题及环境问题,一方面需大力发展人工林,提高人工林种植面积,另一方面需提高人工林的培育质量。近年来,随着人工林可持续经营理念的提出,人工林中大量具有优良性状的个体受到了育种者的关注。在建立育种策略时,准确、高通量地获取林木表型性状是提升人工林培育质量,提高和保持人工林的长期生产力的重要前提。传统的林木生长结构性状主要通过每木检尺的方式进行地面实测,工作量大、效率低,难以进行大面积的林木表型获取。地基激光雷达(Terrestrial Laser Scanning,TLS)能够获得精细的林木三维结构信息,对树干轮廓以及树的分支结构进行非破坏性的测量,为林木生长结构性状获取提供精准高效的技术手段,对实现银杏良种选育和优良基因挖掘有着重要意义。同时,林木遗传多样性也是人工林选育中必须考虑的重要问题,尤其是对于没有种子来源信息的人工林。中国存在大量丢失种源信息的人工林,若在遗传背景未知的情况下仅根据表型选择育种材料,将影响育种群体的遗传多样性水平。研究人工林的遗传多样性,揭示群体的遗传结构,是制定人工林种质利用改良策略、指导人工林种质资源科学管理的重要理论与技术基础。银杏(Ginkgo biloba L.),耐病虫害,树形优美,叶色春绿秋黄,是珍贵的观赏绿化树种和用材树种,在世界范围内被普遍栽培,是中国最主要的人工树种之一。本研究对象为一个种源信息丢失的银杏用材人工林,利用简单重复序列(Simple Sequence Repeats,SSR)分子标记进行遗传背景分析,并根据高密度点云(通过地基激光雷达扫描获得)提取生长结构性状,旨在探索在林木育种过程中应用遥感技术的可能性。首先,本研究利用SSR标记对银杏用材人工林102株单株进行遗传多样性与群体结构分析研究,并根据遗传距离对单木进行分组;然后,分别提取单木生长结构性状:树高、胸径、冠幅、树冠面积、树冠体积、枝下高、材积、各级生物量(叶生物量、枝生物量、干生物量、地上生物量、根生物量和全株生物量);最后,利用主成分分析(Principle Component Analysis,PCA)对每个遗传组的单木进行生长结构性状综合评价,筛选出综合生长结构性状最佳的单木。本研究为人工林的科学管理提供了指导,同时也为人工林可持续经营,森林精准培育,以及加速森林遗传育种进程提供技术方法支撑。研究结果表明:(1)遗传多样性和群体结构分析结果表明:筛选出的14对SSR引物共扩增出114个等位基因,群体平均有效等位基因数(Effective Number of Alleles,Ne)为4.76,平均观测杂合度(Average Observed Heterozygosity,Ho)为0.477,平均期望杂合度(Average Expected Heterozygosity,He)为0.749,平均Shannon多样性指数(Shannon’s information index,I)为1.672,平均多态信息含量指数(Polymorphism Information Content index,PIC)为0.719,该银杏人工用材林遗传多样性较高;12个位点的观测杂合度均低于期望杂合度;群体中大部分位点极显著偏离哈迪-温伯格平衡(Hardy-Weinberg equilibrium,HWE)。根据遗传距离矩阵,绘制Neighbour-joining(NJ)树状图,可将102株样本划分为3个群体,3个群体可被继续划分为6个亚群。单株G311、G724、G115聚为一组,与其余单株亲缘关系较远。贝叶斯聚类算法结果与NJ树状图一致,遗传结构图表明没有一个个体是100%来自一个群体,不同单株之间遗传差异较大。(2)单株林木生长结构性状提取结果表明:TLS点云数据可以用于对单木生长结构性状的非破坏性估计。基于准确的分割结果,实地人工测量和TLS点云估计的树高和胸径具有良好的一致性。三个遗传组单木尺度TLS提取树高精度(Adj-R介于0.80～1.00,RMSE介于0.07～0.69m和r RMSE介于0.82%～9.19%%);胸径精度(Adj-R介于0.83～0.99,RMSE介于0.76～1.19cm和r RMSE介于5.19%～9.48%)。并且基于TLS点云的定量结构模型(Quantitative Structure Model,QSM)重建能够较好地拟合单木形态。根据统计分析,该人工林中单木的生长结构性状有相当大的差异,特别是冠幅、树冠体积、材积和各级生物量。所有的生长结构性状间均呈正相关关系。各级生物量之间都呈正相关,并均与胸径呈显著正相关,胸径在估计各级生物量方面有很大的潜力。(3)从3个遗传组102棵单株中共筛选出了11棵生长结构性状优良的单

关键词：银杏人工林优株筛选林木生长结构性状估测遗传多样性和群体结构地基激光雷达 SSR分子标记

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不同银杏半同胞家系响应盐胁迫生理机制研究

不同银杏半同胞家系响应盐胁迫生理机制研究

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作者：齐鑫鑫南京林业大学

学位级别：硕士

银杏(Ginkgo biloba L.)是我国特有的珍贵孑遗树种,集食用、药用、材用和观赏等多种用途于一身,具有广泛的应用价值。随着土壤盐渍化加剧,林木耐盐性研究受到广泛关注。研究银杏耐盐生理机制和应用农艺措施缓解盐胁迫,对于筛选耐盐优良... 详细信息

银杏(Ginkgo biloba L.)是我国特有的珍贵孑遗树种,集食用、药用、材用和观赏等多种用途于一身,具有广泛的应用价值。随着土壤盐渍化加剧,林木耐盐性研究受到广泛关注。研究银杏耐盐生理机制和应用农艺措施缓解盐胁迫,对于筛选耐盐优良种质以及在盐渍化区域开展银杏人工林培育具有重要意义。本研究以10个不同银杏半同胞家系1年生幼苗为试验材料,设计4个不同盐浓度(0、0.2%、0.3%和0.4%),在控制条件下研究了盐胁迫在4个不同时期(盐处理后5、10、15和20天)下对不同银杏半同胞家系幼苗光合系统、抗氧化酶系统、渗透调节系统的影响;并对10个不同银杏半同胞家系进行耐盐性分析,建立了耐盐性评价方法并筛选出不同耐盐程度的银杏半同胞家系,为耐盐银杏种质的选育奠定了基础;其次,研究了不同浓度(50、100和200 mg/L)的壳聚糖(CTS)对盐胁迫下银杏幼苗生理生化指标的影响,筛选出最佳施用浓度,为探究壳聚糖缓解银杏盐胁迫的理论机制奠定基础。主要研究结果如下:(1)不同盐浓度对10个不同银杏半同胞家系的光合特性、抗氧化酶活性、渗透调节物质及叶片离子含量有明显的影响。在盐胁迫前期(5-10天),与对照相比,随着盐浓度的升高银杏叶片的光合色素、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和Fv/Fm等光合指标值会出现短暂上升的趋势,表明短期的盐胁迫在一定程度上可以促进银杏的光合作用。随着盐胁迫时间的增加,大部分银杏半同胞家系的叶片光合色素含量开始下降,抗氧化酶活性和渗透调节物质含量开始增加,而山东(SD)银杏半同胞家系叶片净光合速率仍呈上升趋势,相较于对照增加了20.32%,植株表现出较强的耐盐性。在盐胁迫后期(10-20天),随着盐浓度的升高,大部分银杏半同胞家系叶片的光合色素、净光合速率、气孔导度和Fv/Fm等光合指标值逐渐下降,抗氧化酶SOD活性降低,而POD活性仍呈上升趋势,渗透调节物质和MDA含量明显增加,其中陕西(XX)半同胞家系的MDA含量增加最多,相较于对照增加了1.51倍,造成细胞膜透性增加,细胞严重受损,植株表现出较弱的耐盐性。(2)本研究基于相关性分析和主成分分析法,从19个生理生化指标(叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素、胞间CO浓度、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、SOD、POD、MDA、相对电导率、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、Fo、Fm、Fv和Fv/Fm)中筛选出4个指标(叶绿素a、可溶性糖、可溶性蛋白和最大荧光(Fm)),建立了银杏耐盐性评价方法。以10个不同银杏半同胞家系的隶属函数综合值进行排序,不同家系耐盐性由强到若依次为:山东(SD)>河南(HN)>云南(YN)>江苏(JS)>贵州(GZ)>广东(GD)>湖北(HB)>山西(SX)>安徽(AH)>陕西(XX)。(3)对筛选出的耐盐能力较弱的银杏半同胞家系(陕西(XX))叶片外源喷施不同浓度的壳聚糖,发现50 mg/L壳聚糖溶液能够缓解盐胁迫对银杏幼苗的伤害。适宜浓度的壳聚糖溶液可以促进银杏光合色素的合成,提高银杏叶片的光合作用效率,并降低叶片相对电导率(REC)。此外,适宜浓度的壳聚糖溶液通过提高叶片渗透调节物质的含量和K/Na比值降低渗透势,缓解了离子胁迫对银杏叶片细胞的损伤作用。

关键词：银杏盐胁迫耐盐评价壳聚糖

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藏东南风毛菊属植物微形态特征及分类学意义

藏东南风毛菊属植物微形态特征及分类学意义

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作者：张淑钧西藏农牧学院

学位级别：硕士

风毛菊属在植物分类学上是一个较为复杂的属,西藏高原的地理特征加剧了其为适应环境而产生的形态变异。该属的形态和系统分类研究仍不完整。花粉和瘦果微形态已被证明在植物分类中发挥着重要作用。采用扫描电镜和体式显微镜对分布于藏... 详细信息

风毛菊属在植物分类学上是一个较为复杂的属,西藏高原的地理特征加剧了其为适应环境而产生的形态变异。该属的形态和系统分类研究仍不完整。花粉和瘦果微形态已被证明在植物分类中发挥着重要作用。采用扫描电镜和体式显微镜对分布于藏东南的44种风毛菊属(Saussurea)植物和1种须弥菊属(Himalaiella)以及1种尚武菊属(Shangwua)植物的花粉、瘦果微形态进行观察比较,了解花粉和瘦果形态水平上的分化程度,同时分别对花粉和瘦果进行聚类分析,以期为该属植物分类提供分类依据,并进一步为该区风毛菊属植物的种质资源利用提供参考。结果表明:(1)46种植物解剖出了41种植物的花粉包括两个近缘种,均为单粒花粉,花粉极轴和赤道轴范围为(11.927～53.284μm)×(10.970～62.303μm),大部分花粉体积属于中型花粉;41种植物花粉的极面观和赤道面均以近圆形为主,花粉外壁均有不同程度的刺状突起,总体为较进化类型。(2)除羌塘雪兔子(***)、薄苞风毛菊(***)为四孔沟花粉外,其余39种植物花粉具三孔沟。(3)41种植物花粉外壁纹饰具体可分为5种类型:网状最多为29种、穴状3种、颗粒状7种、而光滑状、皱波状各有1种。(4)基于41种植物花粉微形态的聚类分析,与植物分类系统表现出一定的一致性,甚至在部分亚属间也相对清晰。(5)46种植物提取出了42种植物的瘦果包括两个近缘种,通过对42种瘦果外观颜色观察得出,瘦果外观颜色分为黄色和褐色,主要以黄褐色为主。(6)瘦果形状以平面图形状来划分大致分为矩圆形、椭圆形和倒卵形这三大类,矩圆形较多,瘦果形状在亚属间表现出了一定一致性。(7)42种植物瘦果扫描电镜结果显示瘦果表面纹饰有隔条纹居多,以及负网纹、网纹和复合型共四种类型。每个纹饰类型中,都有条纹的粗细、隔断是否明显、排列规则与否等差异。通过瘦果微形态特征可以为白背须弥菊(Himalaiella auriculata)和奇形尚武菊(Shangwua denticulata ***)分出风毛菊属提供重要证据。(8)从瘦果聚类结果来看,通过种子的长度、宽度和长宽比无法将各个亚属、白背须弥菊和奇形尚武菊完全区分开来,但不同亚属的瘦果部分形成了小聚类,为进一步划分风毛菊属植物属间差异性提供了一定的参考价值。本文研究结果表明花粉和瘦果形态特征可以为风毛菊属及其近缘种的物种鉴定及其分类提供重要参考。

关键词：风毛菊属花粉微形态瘦果微形态聚类分析藏东南

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银杏木材制备活性炭及其应用的初步研究

银杏木材制备活性炭及其应用的初步研究

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作者：潘静霞南京林业大学

学位级别：硕士

本文以银杏木材为原料，经炭化、活化，用正交试验法，初步研究了以水蒸气活化法制取无定型颗粒活性炭的工艺条件，制备出了比表面积较大，孔隙发达，吸附效果较好的活性炭，并研究了银杏活性炭对气体吸附、重金属离子吸附的作用效果。... 详细信息

本文以银杏木材为原料，经炭化、活化，用正交试验法，初步研究了以水蒸气活化法制取无定型颗粒活性炭的工艺条件，制备出了比表面积较大，孔隙发达，吸附效果较好的活性炭，并研究了银杏活性炭对气体吸附、重金属离子吸附的作用效果。另外，还采用气相色谱—质谱(GC—MS)联用技术分析了副产品银杏木醋液的成分，研究了木醋液对作物种子发芽及其幼苗根茎生长的影响。研究结果如下： (1)银杏木材是一种优良的制取无定型颗粒活性炭的原料。用银杏木制得的银杏活性炭其亚甲基蓝脱色力可达14ml／0.1g，碘吸附量可达1070mg／g。银杏木材制备活性炭的优化工艺条件为：炭化温度500～550℃、活化温度800～850℃、活化时间40～60min、水蒸气用量100～120ml／70g银杏木炭。 (2)银杏活性炭具育发达的孔隙结构，较大的比表面积和孔容积。除了有较发达的微孔外，还存在着大量孔径范围较宽的中孔。 (3)银杏活性炭对甲醛、苯、氨气、三氯甲烷4种气体的吸附能力都很强，其中对甲醛的吸附率最强，可达到140％。银杏活性炭对这4种气体的吸附能力依次为：甲醛＞三氯甲烷＞苯＞氨气。 (4)银杏活性炭吸附铅、镉离子的效果较好，铅离子的吸附量接近200mg／g，对镉离子的吸附量达到90mg／g。活性炭对铅、镉离子的吸附受振荡时间、离子浓度、pH值、离子竞争吸附等因素的影响，但温度对铅、镉离子的吸附没有显著影响。 (5)银杏木醋液是一种组成成分相当复杂的混合物，主要成分是水，其次是有机酸、酚类、醛类、酮类、酯类及其它杂环类物质等。银杏木醋液的组成成分与采集温度等有关。 (6)银杏木醋液对作物种子的发芽及其幼苗根茎的生长有显著的影响。不同的浓度、不同的作物种子之间又存在明显的差异。另外，不同炭化温度段收集的银杏木醋液对作物种子的发芽和生长也有不同的作用效果。

关键词：银杏活性炭有毒气体重金属离子木醋液

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淹水对15个树种苗木生长和形态特征的影响

淹水对15个树种苗木生长和形态特征的影响

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作者：刘春风南京林业大学

学位级别：硕士

本试验采用人工控制模拟大田淹水,研究了不同水分胁迫下15个树种的形态特征、生长、解剖结构、光合作用、激素的响应,结果如下:1、淹水胁迫下,除柳树外,其他树种的苗高、地径、生物量普遍下降。涝害指数、叶面积指数能在一定程度上反映... 详细信息

本试验采用人工控制模拟大田淹水,研究了不同水分胁迫下15个树种的形态特征、生长、解剖结构、光合作用、激素的响应,结果如下:1、淹水胁迫下,除柳树外,其他树种的苗高、地径、生物量普遍下降。涝害指数、叶面积指数能在一定程度上反映树种的耐涝性。2、石蜡切片法观察发现,柳树、落羽杉、喜树形成了叶—茎—根皮层相互连通的空气道,喜树不定根的结构类似水稻。乌桕的叶、地下茎部不定根皮层形成程度较低的通气组织,而在根和茎皮层结构没有观察到明显的变化。通气组织形成的方式均是溶生性的。3、淹水胁迫下,除柳树叶片的Pn、Gs均略高于CK外,其他树种叶片的Pn、Gs均有不同程度的下降。Pn的大幅度下降是由Gs的下降和叶片光合能力下降共同作用的结果。4、叶片的激素含量变化复杂,ABA含量的升高会抑制GA含量的增加,但对IAA含量影响各异。5、通过对17个指标进行主成分分析和聚类分析,筛选出评价指标是:生物量、苗高、地径、叶面积指数、涝害指数、SOD、ASA-POD、ASA、可溶性蛋白、脯氨酸、IAA、GA含量。14个树种分为强抗涝型、抗涝型、中等抗涝型和不抗涝型4个类型。抗涝能力由大到小为:柳树＞水杉＞落羽杉＞枫杨＞白蜡＞重阳木＞杨树＞枫香＞乌桕＞山核桃＞喜树＞蓝果树＞黄连木＞银杏。

关键词：树种淹水胁迫形态特征解剖抗涝性

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截干对银杏类黄酮代谢及相关调控基因的影响

截干对银杏类黄酮代谢及相关调控基因的影响

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作者：苏西娅南京林业大学

学位级别：硕士

银杏叶片中含有丰富的黄酮类化合物,但随着树龄的增加,叶片中黄酮类化合物含量逐渐降低,生产实践中一般采用截干措施来提高银杏叶黄酮类化合物含量。R2R3-MYB转录因子作为MYB基因家族中最大的一类家族,同样参与银杏类黄酮代谢的调控。因... 详细信息

银杏叶片中含有丰富的黄酮类化合物,但随着树龄的增加,叶片中黄酮类化合物含量逐渐降低,生产实践中一般采用截干措施来提高银杏叶黄酮类化合物含量。R2R3-MYB转录因子作为MYB基因家族中最大的一类家族,同样参与银杏类黄酮代谢的调控。因此,研究截干对银杏叶类黄酮代谢途径的影响,探索截干处理下调控类黄酮代谢相关R2R3-MYB转录因子差异表达有重要意义。本研究通过对银杏嫁接苗(嫁接成功后生长一年)进行截干处理,研究了生长周期内银杏叶片总黄酮苷、槲皮素、山柰酚、异鼠李素含量的动态变化规律,以及黄酮类化合物总还原力、自由基清除率的变化规律。为了更准确测定基因表达量,在筛选适合本研究最佳内参基因的基础上,进一步研究了截干处理下银杏类黄酮代谢途径中的9个关键酶结构基因(GbPAL、GbC4H、Gb4CL、GbCHS、GbF3H、GbFLS、GbDFR、GbANS、GbUFGT)表达水平的变化。基于银杏基因组信息开展了R2R3-MYB基因家族的鉴定与分析,通过转录组学测序技术,筛选了截干后与类黄酮相关的GbR2R3-MYB基因。获得了2个潜在的GbR2R3-MYB基因(Gb＿22884和Gb＿39852),并进行克隆转化验证的研究。主要研究结果如下:1、在一年的生长周期内,银杏叶总黄酮苷含量的变化呈逐渐下降的趋势。芽后15 d(天)时,银杏叶总黄酮苷含量最高(21.84 mg·g),芽后165 d时,总黄酮苷含量最低(4.92 mg·g)。总体上,截干处理后的年生长周期内,银杏叶总黄酮苷含量,叶片槲皮素、山柰酚和异鼠李素含量均呈现逐渐降低的趋势。相比于未截干的对照组,不同测定时期截干处理组银杏叶总黄酮苷含量均提高了5.92%以上。其中,芽后15 d时,处理组中银杏叶槲皮素含量相比于对照组提高了9.12%(P0.05)。2、截干处理后的年生长周期内,银杏叶总还原力在芽后15 d、45 d、75 d、135 d时均显著高于对照(P0.05)。3、分析了7个候选内参在银杏不同组织和不同发育时期叶片的稳定性。结果发现GbUBQ是银杏不同发育时期雄株叶片中表达最稳定的基因,选择GbUBQ作为本研究的内参基因。银杏嫁接苗经过截干处理后,类黄酮代谢通路上游的4个基因(GbPAL,GbC4H,Gb4CL,GbCHS)表达量相比于对照均显著提高。在银杏叶片6个不同发育时期中,上述4个基因的表达变化趋势与黄酮含量变化趋势呈正相关。类黄酮代谢通路中间的3个基因(GbF3H,GbFLS,GbDFR)的表达量在一个年生长周期内逐渐下降。类黄酮代谢通路下游的2个基因(GbANS,GbUFGT)的表达量与剩余基因表达趋势不同,在一个生长周期内呈现出先升高后降低的趋势。GbANS基因表达量在芽后45 d时达到最高峰,GbUFGT基因在芽后75 d时表达量达到最高峰。4、从银杏基因组数据库中共筛选出69个GbR2R3-MYB基因,这些调控基因随机分布在银杏的12条染色体上。对69个GbR2R3-MYB基因的蛋白保守基序分析,这些基因中存在20个保守基序,且都包含motif 1～3,保守基序在不同基因上的相对位置一致。将69个GbR2R3-MYB基因进行分类,分为了6个MYB亚族,对其进行内含子外显子分析,约78.26%的家族基因均含有2个内含子,3个外显子。69个GbR2R3-MYB基因在不同组织中的表达存在明显差异。5、截干处理后,银杏叶片中有5418个差异表达基因,有2620个基因表达水平显著上调,2798个基因表达水平显著下调(P<0.05)。有16个GbR2R3-MYB基因在截干处理下差异表达,其中有11个GbR2R3-MYB基因表达量显著提高(P<0.05)。结合这些上述基因在不同发育时期的叶片中差异表达,选择Gb＿22884和Gb＿39852基因进行克隆,成功构建过表达载体,转化拟南芥进行验证。

关键词：银杏 R2R3-MYB转录因子截干类黄酮代谢基因表达

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不同硝铵配比对银杏苗生长及叶品质影响

不同硝铵配比对银杏苗生长及叶品质影响

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作者：花蕊南京林业大学

学位级别：硕士

银杏(Ginkgo biloba L.)是中国特有的,集食用、药用、材用和景观等多种用途于一身的珍贵经济树种。银杏对氮肥需求量较大,施氮肥能够影响银杏生长及叶品质。硝态氮(NO-N)和铵态氮(NH-N)都是银杏可直接吸收利用的无机氮源。本研究以2年... 详细信息

银杏(Ginkgo biloba L.)是中国特有的,集食用、药用、材用和景观等多种用途于一身的珍贵经济树种。银杏对氮肥需求量较大,施氮肥能够影响银杏生长及叶品质。硝态氮(NO-N)和铵态氮(NH-N)都是银杏可直接吸收利用的无机氮源。本研究以2年生半同胞家系银杏苗为材料,采用温室盆栽土培的方法,在等量氮素条件下(2 g盆)设置不同的硝铵比[m(NO-N):m(NH-N)]分别为T1(0:100)、T2(25:75)、T3(50:50)、T4(75:25)、T5(100:0),以不施肥为对照(CK),研究不同硝铵配比对银杏苗生长、光合特性、碳氮代谢、内源激素代谢、氮磷钾吸收、黄酮类及萜内酯代谢的影响,综合评价了5个供氮处理对银杏苗生长和叶品质的促进作用,筛选出适合叶用银杏高产优质的最佳硝铵配比,为合理高效利用氮素和提高银杏叶品质和产量提供参考。主要结论如下:(1)不同硝铵配比对银杏苗生长促进作用的排序为T4>T3>T2>T5>T1>CK,即硝铵配施(T4、T3、T2)和硝铵单施(T5、T1)明显促进苗高和地径的生长,其中T4处理对苗高增长量、地径增长量、比叶干重、叶生物量和茎生物量的促进效果最佳,T3处理对单叶面积、单叶干重、根生物量和总生物量的促进效果最佳;硝铵配施对银杏苗生长的促进作用优于硝铵单施,单施硝态氮(T5)对银杏苗生长的促进作用优于单施铵态氮(T1)。(2)不同硝铵配比对银杏叶生理生化促进作用的排序为T4>T3>T2>T5>T1>CK,即硝铵配施(T4、T3、T2)和硝铵单施(T5、T1)促进叶绿素的合成和氮磷钾的吸收,提高光合作用,促进可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、内源激素的合成和积累,其中T4处理对可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、细胞分裂素、赤霉素的合成及氮磷钾吸收的促进效果最佳,T3处理的净光合速率和生长素含量最高,T5处理对叶绿素合成的促进效果最高;硝铵配施对生理生化的促进作用优于硝铵单施,单施硝态氮(T5)对生理生化的促进作用优于单施铵态氮(T1)。(3)不同硝铵配比对银杏叶次生代谢物促进作用的排序为T4>T5>T3>T1>T2>CK,即硝铵配施(T4、T3、T2)和硝铵单施(T5、T1)促进了银杏叶单株总黄酮产量及单株总萜内酯产量;硝铵配施处理中仅T4对银杏叶总黄酮积累的促进作用优于硝铵单施,不同硝铵配比对银杏叶总萜内酯含量促进作用的排序为T3>T1>T4>T2>T5>CK,对银杏叶单株总黄酮产量促进作用的排序为T4>T5>T3>T1>T2>CK,对银杏叶单株总萜内酯产量的作用的排序为T4>T5>T2>T3>CK>T1。(4)基于生长、生理生化、次生代谢等指标的综合评价,不同硝铵配比处理的肥效综合得分由大到小依次为T4、T3、T5、T2、T1、CK,即硝铵配施(T4、T3、T2)和硝铵单施(T5、T1)促进了银杏苗生长、生理生化,提高了叶品质,硝铵配施(T4、T3)对银杏苗生长、生理生化、叶品质的促进作用优于硝铵单施,高硝铵配比的促进作用优于低硝铵配比,单施硝态氮(T5)的促进作用优于单施铵态氮(T1)。(5)通过对对照(CK)和最优硝铵配比(T4)处理的90 d银杏叶片进行转录组测序分析,结果共注释到1142个差异表达基因。相比较于CK组,其中明显上调表达基因395个,明显下调表达基因747个。差异表达基因主要富集在植物与病原体的相互作用、植物激素信号转导、MAPK信号传导途径-植物和苯丙烷生物合成等代谢通路中。将差异表达基因进一步富集到黄酮转录代谢调控网络中发现,共有46个Unigenes影响银杏叶黄酮类化合物合成,其中上调表达基因21个,下调表达基因25个。

关键词：银杏硝铵配比生长发育生理代谢转录组测序

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基于无人机激光雷达的银杏人工林有效叶面积指数及郁闭度估测研究

基于无人机激光雷达的银杏人工林有效叶面积指数及郁闭度估测研究

引用

作者：吴项乾南京林业大学

学位级别：硕士

银杏（Ginkgo biloba L.）是我国最重要的人工林树种之一,森林冠层作为植物进行生理过程的重要场所,如发生呼吸、蒸腾和光合作用以及碳水循环。叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）和郁闭度（Canopy Closure,CC）作为表征森林冠层的重要... 详细信息

银杏（Ginkgo biloba L.）是我国最重要的人工林树种之一,森林冠层作为植物进行生理过程的重要场所,如发生呼吸、蒸腾和光合作用以及碳水循环。叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）和郁闭度（Canopy Closure,CC）作为表征森林冠层的重要参数,在植被生长中起着关键作用。实时、定量、精确地获取叶面积指数与郁闭度信息对银杏精细栽培及高质量经营管理有重要的意义。LiDAR（Light Detection and Ranging）作为一种主动遥感技术在获取大面积的森林冠层结构信息方面有着独特的优势。本研究以我国具有典型性和代表性的成片实生银杏人工林（即江苏省邳州市铁富镇银杏林）为研究对象,利用无人机（UAV,Unmanned Aerial Vehicle）激光雷达获取的高密度LiDAR点云数据结合地面实测有效LAI与单木定位数据,首先,基于无人机激光雷达提取的多组特征变量,通过孔隙度模型法和统计模型法对银杏人工林有效LAI进行估测,并验证精度;然后,结合无人机LiDAR高密度点云与地面实测单木定位数据,对比分析多种单木分割方法（分水岭算法、多项式拟合法、CHM邻域增长法和点云距离阈值法）对银杏单木位置和冠层的提取效果并通过改变CHM栅格分辨率与点云距离阈值进行分割方法的敏感性分析;最后,在单木分割的基础上,基于所提取的冠幅定量分析和验证CHM郁闭度提取法（直接法）与特征模型变量法（间接法）所估算的郁闭度的精度,并通过改变CHM栅格分辨率及高度阈值对获取的郁闭度进行敏感性分析。研究结果表明:（1）基于无人机激光雷达对研究区内的银杏人工林LAI进行估测,结果表明:统计模型法估测有效叶面积指数时,仅通过LiDAR高度特征变量估测精度为R=0.38（rRMSE=54%）,逐步引入多组特征变量（即密度特征变量、冠层容积变量和强度特征变量）后精度分别提升为R=0.64（rRMSE=26%）、R=0.61（rRMSE=28%）、R=0.74（rRMSE=23%）;孔隙度模型法估测有效叶面积指数的精度为R=0.71（rRMSE=32%）;通过自主设计无人机飞行（固定飞行高度60m）并设置激光雷达传感器参数,可以有效利用强度特征变量并用于提升有效叶面积指数的估测精度（强度特征变量的估测精度提升为:ΔR=0.36,ΔrRMSE=31%）。（2）通过4种基于LiDAR点云数据的单木分割方法精度比较,结果表明:点云距离阈值分割法的总体分割精度最高（F=0.83）,其次是CHM邻域增长法（F=0.82）,高于分水岭算法（F=0.79）,多项式拟合法最低（F=0.77）;随着样地株树密度的增大,4种方法的分割精度有所降低。在低密度样地中,4种方法分割精分别为（F=0.87、0.87、0.9、0.91）;中等密度样地中,4种方法分割精分别为（F=0.79、0.78、0.81、0.83）;在高密度样地中,4种方法分割精分别为（F=0.75、0.72、0.77、0.79）;敏感性分析结果表明,当CHM分辨率为0.5×0.5m时,3种基于CHM单木分割法分割精度最高;当距离阈值设置为2m时,点云距离阈值分割法分割精度最高。（3）利用单木分割提取的冠幅与基于无人机激光雷达提取的多组特征变量计算研究区的森林郁闭度,结果表明:利用遥感提取法（直接法）估算研究区郁闭度的精度为R=0.94（rRMSE=8.4%）;特征变量模型法（间接法）估算郁闭度时,仅通过LiDAR高度特征变量估测精度为R=0.50（rRMSE=54%）,逐步引入多组特征变量(即密度特征变量和冠层容积变量后精度分别提升为R=0.78（rRMSE=5.9%）和R=0.69（rRMSE=6.5%）。敏感性分析的结果表明,当利用直接法估算郁闭度时,CHM的栅格分辨率为0.5×0.5m的估算精度高于分辨率为1m×1m的估算精度;通过提取2m以上像元的郁闭度的精度高于1m及5m以上的估算精度。

关键词：银杏人工林无人机激光雷达叶面积指数郁闭度单木分割

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基于FORECAST模型南方型杨树人工林长期生产力研究

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作者：张亚楠南京林业大学

学位级别：硕士

本文以苏北及长江中下游地区南方型杨树人工林的长期生产力为研究对象，采用森林生态系统经营管理模型FORECAST模型模拟与预测的研究方法，在南方型杨树人工林生态系统相关数据的搜集和装入，模型的检验和运行的基础上，通过模拟和比较... 详细信息

本文以苏北及长江中下游地区南方型杨树人工林的长期生产力为研究对象，采用森林生态系统经营管理模型FORECAST模型模拟与预测的研究方法，在南方型杨树人工林生态系统相关数据的搜集和装入，模型的检验和运行的基础上，通过模拟和比较在较好、中等和较差三种立地上不同营林措施下南方型杨树人工林干材生物量和土壤有效氮含量，探讨不同营林措施对南方型杨树人工林长期生产力的影响，借以找到能提高林木产量和维持林地长期生产力的最佳营林措施。研究的主要结果如下： (1)以中等密度(3000株/hm)和高密度(5000株/hm)种植的南方型杨树人工林在75年经营周期中，可比低密度种植(1000株/hm)获得更高的林木产量，但中等密度(3000株/hm)种植能在获得和高密度种植(5000株/hm)相当的林木产量的同时减缓立地衰退的速度。 (2)轮伐期为20年的南方型杨树人工林不但有较高的林木产量，同时能够维持林地生产力的稳定。和轮伐期为20年相比，轮伐期为15年的立地在90年经营周期中，林木总产量基本相同，但长期生产力的稳定性低，所以经营后期要通过施肥和适当延长轮伐期以保持立地质量的稳定。 (3)在南方型杨树人工林长期经营中，施氮肥可以增加土壤有效氮含量，提高林木产量。立地质量越差的土地，施氮肥后增产效果越好。 (4)南方型杨树人工林林下大量杂草能够导致林木产量下降，且立地质量越差，因杂草导致的减产越严重。 (5)不同收获方式对南方型杨树人工林长期生产力影响显著，采用树干收获方式能最大程度的归还养分，减缓立地衰退的速度，提高林木长期生产力。

关键词：南方型杨树人工林 FORECAST模型抚育措施长期生产力

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银杏杂交育种的初步研究

银杏杂交育种的初步研究

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作者：郝明灼南京林业大学

学位级别：硕士

从提高森林生态系统多样性的角度出发，以培育优良的银杏叶用和材用品种为为目标，连续2年分别采用来自不同地区的优良雄株花粉和同一品种的母树或不同品种的母树进行杂交授粉，获得了一定数量的全同胞家系杂交种实。在杂交授粉的过程... 详细信息

从提高森林生态系统多样性的角度出发，以培育优良的银杏叶用和材用品种为为目标，连续2年分别采用来自不同地区的优良雄株花粉和同一品种的母树或不同品种的母树进行杂交授粉，获得了一定数量的全同胞家系杂交种实。在杂交授粉的过程中，对不同雄株花粉的外观形态以及授粉后所结种实的性状进行了调查研究，此后又对杂交种实1年生和2年生的实生播种苗进行了田间子代测定。本文对杂交授粉试验和子代测定试验的结果进行了全面地分析，并从叶用和材用的角度出发，选择了多个相关性状指标，采用R型因子分析和系统聚类分析的方法对杂交子代进行了综合评价及苗期选择。试验结果主要有以下几个方面： 1．来自不同产区的不同雄株，花粉粒的外观略有不同，主要是表面的纹理、光滑程度以及有无短绒毛不完全相同。此外，不同雄株之间花粉的长度、宽度和长宽比均存在极显著差异，个体上江苏如皋千年古银杏所采的花粉长度和宽度最大，总体上江苏地区所采花粉的长度和宽度大于浙江天目山和广西桂林地区所采的花粉。 2．杂交种实性状的差异主要取决于母本，不同父本之间以及人工控制授粉的杂交种实与作为对照的自由授粉的杂交种实之间，种核长度、种核宽度、种核厚度、种核的长宽比、厚率、出核率、百粒重、发芽势和果柄长度均无显著差异，但是总体上人工控制授粉的杂交种实其种核长度、种核宽度、种核厚度、百粒重和出核率均高于对照。此外，配合力的分析结果表明，用贵州贵阳所采的花粉进行人工控制授粉，其所结种实种核的长度和宽度均有相应程度的增加，而种核厚度、长宽比和厚率均有下降，用南京所采的花粉进行授粉，种核的长度、宽度、厚度、长宽比和厚率均有不同程度的增加，用福建南平所采的花粉与龙眼进行杂交，可以增加种核的长度、宽度和厚度，但长宽比和厚率则明显变小。 3．不同亲本杂交，其杂交F1代1年生或2年生苗的高生长、直径生长、单株生物量指标、叶片的形态和产量性状均存在显著或极显著差异，泰兴杂交种2年生苗的分枝长度、分枝粗度以及苗木的水分含量均有显著或极显著差异，邳州杂交种1年生苗的苗木水分含量除了不同母本之间苗木的叶片含水率有显著差异外，其它指标差异均不显著。研究结果表明，总体上人工控制授粉的杂交子代其苗高、地径、生物量、叶片长度、叶片宽度、叶片的产量性状均高于作为对照的自由授粉子代，泰兴杂交种的不同杂交子代，以品种NL2的生长表现为最佳，品种JY4的表现最差，邳州杂交种以贵州贵阳产区的父本的杂交子代表现最佳，自由授粉的子代最差，母本以小圆子和大佛指的杂交子代表现最佳，龙眼的杂交子代表现最差。 4．不同亲本杂交，其杂交F1代1年生或2年生苗的叶绿素含量、黄酮和内酯含量、光合作用与蒸腾速率等生理指标均存在显著或极显著差异。总体上母本对杂交子代各项生理指标的影响大于父本，人工控制授粉的杂交子代叶绿素含量、黄酮和内酯的含量、光合作用与蒸腾速率均高于作为对照的自由授粉子代，生理指标的研究结果与生长指标的研究结果相一致，同时也间接地反映了杂交子代生长指标的差异。 5.泰兴杂交种F1代2年生子代苗的木材密度、纤维宽度和纤维长宽比均无显著差异，而木材含水率、纤维长度和微纤丝角存在显著或极显著差异。仅从微纤丝角进行考虑，品种NL3、JYZ苗期木材材质方面的表现要好于其它杂交品种，品种JY4、JY3和NLI的表现则较差。〔，.郑州杂交种Fl代杂交子代田间适应性的调查结果表明，总体上人工控制授粉的杂交子代其出苗率和保存率均低于对照，病株比例则比对照高，这说明，采用异地花粉进行人工控制授粉，杂交子代的田间的适应性不如当地自由授粉的杂交子代。此外，泰兴杂交种2年生子代苗的物候期调查结果表明，不同杂交子代之间其物候期早晚差异较大，叶始变色期最早的品种和最晚的品种前后相差近30天。 7.叶用良种选育R型因子分析中，综合了黄酮含量、内醋含量、叶片形态与产量性状等田个与叶用良种选育相关的性状指标，共得到2个特征值大于1的主成分因子，累积贡献率大于77 .87%。分析结果表明，泰兴杂交种中的JYZ、JYI、NL3和NLZ应作为叶用良种选育的重点，那州杂交种应把贵州x马铃、贵州x小圆子、南京x小圆子和福建x小圆子4个品种作为进一步叶用良种选育的重点，总体上母本小圆子的杂交子代1年生苗的叶用价值高于其它母本的子代苗，贵州贵阳产区的父本其杂交子代苗的叶用价值较高。

关键词：银杏杂交育种子代测定多性状综合评价苗期选择

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