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摘要:
  目的  研究长期氮沉降对森林土壤可利用氮的浓度和土壤N2O排放的影响,对于控制土壤温室气体排放、提高区域碳源汇评估的准确度等具有重要的意义。  方法  本文以温带森林土壤为研究对象,通过长期(11年)野外氮添加控制试验,采用静态箱/气相色谱法分析3种氮素添加水平(对照、低水平:50 kg/(hm2·a)、高水平:150 kg/(hm2·a))和3种氮素化学形态(硝态氮:NaNO3;铵态氮:(NH4)2SO4和混合态氮:NH4NO3)对温带人工林土壤N2O排放通量的影响。  结果  (1)氮素形态和氮添加水平引起土壤NH4+-N和NO3-N的显著累积,且NO3-N的累积效应远远高于NH4+-N;(2)不同水平和形态的氮添加均促进了N2O排放。低水平和高水平NaNO3、(NH4)2SO4、NH4NO3添加分别使土壤N2O年累积排放量增加了87.39%和146.79%、86.13%和74.91%、98.67%和50.50%。长期氮添加对土壤N2O排放的促进态势有所改变,高水平NH4+-N和NH4NO3对土壤N2O排放的促进效应低于低水平添加;(3)结合前期研究结果推测,硝化反应是温带人工林土壤N2O排放的主导过程,NH4+-N比NO3-N转化为N2O的效率更高。  结论  本研究强调了长期野外监测的重要性,氮添加对土壤N2O排放的影响具有阶段性,如果试验时间短,氮添加对温带森林土壤N2O排放的促进效应可能会被高估。
摘要:
  目的  昆仑方枝柏和额河杨是新疆2种特有树种。昆仑方枝柏是新疆Ⅰ级、国家Ⅱ级重点保护濒危野生植物;额河杨耐旱、耐贫瘠、抗寒,对盐碱和贫瘠土壤有一定的耐受性,是选育良种的珍贵材料和水土保持的重要植物。气候变化背景下,研究影响两个树种分布的气候因子与各自响应气候变化的模式,为新疆珍贵物种保护起重要的作用。  方法  本文基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告提出的3种共享社会经济路径(SSP245、SSP370、SSP585),采用最大熵方法,用选出的10个环境变量分别预测昆仑方枝柏和额河杨在当前(1970—2000年)与未来(2041—2060年、2061—2080年)不同时期的潜在适生区,比较各SSP下两个物种适生区面积的变化趋势及其响应气候变化的模式。  结果  温度、降水和海拔是影响昆仑方枝柏和额河杨分布的主要环境因子;昆仑方枝柏主要分布在西昆仑山北部、莎车、叶城一带,在未来阿克苏地区的适生区有大幅的减少;额河杨主要分布在额尔齐斯河与其支流一带,在未来有由南向北移动的趋势;两物种当前总适生区面积分别为673 909.49、976 827.81 km2;在SSPs下,适生区面积都呈下降趋势;比较两个物种应对气候变化的响应,最冷季度的降水量过高是昆仑方枝柏的适生区减少的主要原因;而额河杨的适生区减少是最湿季度降水量的上升所导致的。  结论  未来温度的上升将使物种分布范围缩小,研究结果可以为政府优化管理,保护濒危野生植物和为中国自然种群多样性的保护提供理论依据。
摘要:
  目的  外墙是轻型木结构建筑的主要围护结构,其热湿性能对建筑耐久性、安全性、舒适性和能源消耗等均有较大影响。为探究室外环境、墙体朝向、楼层高度等因素对寒冷地区多层轻型木结构墙体热湿性能的影响,本研究对天津市某多层混合结构建筑中轻型木结构墙体的热湿性能进行了试验研究。  方法  2020年1月1日—2020年12月31日,对试验墙体内部环境温湿度、木骨柱含水率等热湿参数进行持续一年的监测,分析室外温湿度、墙体朝向和楼层高度等因素对墙体热湿性能的影响,评估墙体内部的冷凝风险和霉菌生长风险。  结果  墙体空腔内温湿度变化与室外温湿度变化趋势基本一致,木骨柱含水率变化与环境温湿度作用下的平衡含水率变化趋势基本一致,但墙体空腔内温湿度及木骨柱含水率的波幅小于室外环境。短期强降水引起墙体空腔内相对湿度和木骨柱含水率的增长,但增长过程具有一定滞后性。不同朝向墙体的太阳辐射强度不同,使其墙体空腔内温度分布规律为南向 > 西向 > 东向 > 北向,相对湿度分布规律则为北向 > 东向 > 西向 > 南向,木骨柱含水率分布规律为西向 > 北向 > 东向 > 南向,除西向外含水率与相对湿度分布规律基本一致。各楼层的温湿度分布规律明显,1层墙体内温度较低,相对湿度和木骨柱含水率整体偏高,且波幅较大;5—8月,墙体空腔内温度分布规律为4层 > 3层 > 2层,墙体空腔内相对湿度和木骨柱含水率分布规律为2层 > 3层 > 4层。  结论  墙体空腔内部温湿度和木骨柱含水率受室外环境条件的直接影响,但在室外环境大幅波动变化条件下,墙体内部处于相对稳定的热湿环境。寒冷气候区内,该多层轻型木结构墙体构造能有效阻隔室外水蒸气进入墙体内部,2020年气候条件下墙体空腔内部不存在冷凝和霉菌生长风险。
摘要:
  目的  地表火是最常见的林火类型,直接影响植被更新和生态系统的养分配置与循环。反映林火行为的常见指标有火蔓延速度、单位面积发热量、火强度和火焰高度。根据实际林分和立地条件进行火行为模拟,可以揭示林火发生条件,并有效判断树冠火发生的可能性,为林火的预防和扑救决策工作提供科学依据。  方法  选取北京市门头沟典型林分(刺槐林、油松林、侧柏林)为调查对象,每个林分设置5块样地,共计15块样地。通过野外调查获取可燃物载量(灌木可燃物、草本可燃物、1时滞可燃物、10时滞可燃物、100时滞可燃物)、林分因子(第一活枝下高、第一死枝下高、树高、胸径、郁闭度)和立地因子(海拔、坡度、坡向、坡位)数据,使用BehavePlus6软件,基于气象参数和可燃物参数,模拟不同燃烧条件下不同林分类型的火行为指标,分别为地表火蔓延速度、单位面积发热量、火线强度和火焰长度;使用R语言进行主成分分析,根据贡献率探讨林分因子、立地因子和可燃物因子对火行为的潜在影响。  结果  侧柏林、刺槐林和油松林的可燃物总载量分别为15.35、17.59、15.28 t/hm2,其中易燃可燃物载量(即上层枯叶、易燃草本、1 时滞可燃物)分别是4.55、4.41、6.18 t/hm2,分别占林分总可燃物载量的29.6%、25.1%、40.4%。防火期内门头沟区的平均风速为2.2 m/s(7.9 km/h),地表火蔓延速度油松林 > 侧柏林 > 刺槐林,速度分别达11.5、11.1、8.0 m/min。单位面积发热量油松林 > 侧柏林 > 刺槐林,分别为23 091、21 155、18 413 kJ/m2;火强度油松林 > 侧柏林 > 刺槐林,分别为4 426、3 882、2 468 kW/m;油松林火焰高度变化范围分别是0.89 ~ 3.40 m、1.34 ~ 2.91 m、1.78 ~ 3.88 m,同等条件下火焰高度油松林 > 侧柏林 > 刺槐林;8级大风天气下(风速17.9 m/s,64.4 km/h),地表火行为的模拟结果会略有改变,侧柏林的火蔓延速度更快、火强度更高,油松林、刺槐林次之。根据主成分分析的因子贡献度,分别得出影响3种林分火行为的主成分,侧柏林、刺槐林与油松林的第1与第2主成分分别为可燃物构成(可燃物载量及影响其分布的地形因素)与林分因子、可燃物构成与可燃物含水率、林分因子与可燃物含水率。  结论  (1)易燃可燃物载量是影响林分火行为的关键因子。(2)可燃物含水率对火行为指标的数值起决定作用,可燃物含水率的临界值影响林火发生类型。可燃物湿润时无论风速大小,林地难以起火;可燃物干燥时处于易燃状态,大风天气时容易发生蔓延快、强度高的地表火。(3)可燃物连续性是决定地表火发展成为树冠火的关键因素,火焰高度大于第一活/死枝下高,极有可能从地表火发展成为树冠火,扑救难度极大。建议需定期修枝割灌,清理林下可燃物,降低火险。
摘要:
  目的  我国树苗栽植机械化水平相对较低,扶苗机构为树苗移栽机植苗系统中的关键机构之一。研发针对我国杨树苗移栽机的齿轮齿条式扶苗机构,可以保证树苗移栽设备的栽植效果。  方法  首先针对长杆式树苗移栽作业,分析速生杨树苗的物理特性,得到树苗的长度、地径变化范围数据,提出一种齿轮齿条式扶苗机构的设计方案,分析齿轮齿条式扶苗机构栽植性能与运动参数的关系,计算其扶苗支撑架的初始位置以及确定扶苗工作行程,利用接触碰撞算法计算齿轮齿条啮合的约束条件和运动参数。使用ADAMS仿真软件建立扶苗机构多刚度接触动力学模型并进行仿真,探究齿轮齿条模数对扶苗效果的影响,通过扶苗支撑架质心的位移和速度变化曲线分析扶苗运动的准确性,通过传动齿轮转速变化和齿轮齿条啮合力变化验证扶苗机构结构的传动性能。  结果  齿轮齿条模数为9,扶苗效果最佳,此时扶苗支撑架质心在前进方向上的速度波动较小,并且位移变化稳定,位移和时间量近似于线性关系,扶苗过程接近匀速运动,速度为122 mm/s左右;扶苗运动单次工作行程达到599.9 mm,满足了实际需要大于568.4 mm的设计要求;扶苗机构各级齿轮动力传递稳定,齿面最大接触力为512.6 N,远小于材料强度,没有发生跳跃情况和阻滞情况。  结论  齿轮齿条式扶苗机构可以满足杨树苗栽植的扶苗运动要求,实现零速移栽,保证了树苗栽植直立度,并且有效改善了以往树苗栽植过程中的扶苗方式,具有良好的运动稳定性,安全高效。本研究对造林机械设备具有一定的指导作用。
摘要:
  目的  城市化进程加剧了城市绿地的破碎化,严重威胁了城市鸟类多样性,河流生态廊道在鸟类栖息地保护方面起到重要作用。然而,各类群鸟类多样性受多尺度环境因子的共同影响,针对不同类群的城市生态廊道鸟类栖息地格局优化与栖息地营造亟待理论研究的支撑。本文在分析北京温榆河生态廊道春季鸟类物种构成特征的基础上,对景观格局、栖息地斑块和微栖息地3个尺度下的环境因子对各类群鸟类物种构成的影响进行综合分析,以期深入了解影响鸟类栖息地选择的环境因素,为城市鸟类多样性保护和城市河流生态廊道栖息地建设提供参考。  方法  于2019年春季对温榆河生态廊道内部鸟类物种构成和植物群落结构特征进行实地调研,并对流域栖息地类型进行目视解译和格局分析,通过冗余分析法(RDA)对鸟类物种构成特征与多尺度环境因子的相关性进行分析。  结果  50 ~ 200 m内的景观格局环境因子对廊道内鸟类总体物种构成解释度最高。鸣禽类群物种构成与微栖息地内的乔木均匀度、小范围内的水体、湿地面积以及较大范围内的草地、落叶林地相关指数相关;陆禽类群物种构成与耕地和灌丛相关;游禽和涉禽类群物种构成与较小范围内的水体面积、湿地面积相关;猛禽与湿地水体相关性强。相同生态类群下不同居留型鸟类与环境因子之间的相关关系存在差异。多数鸟类的多度与100 m范围内湿地面积、湿地最大斑块占比和湿地结合度以及2 000 m范围内水体分离度等指数正相关。  结论  不同类群鸟类与各环境因子的关系存在差异,但水体和湿地相关指数对河流生态廊道内各生态类群鸟类均有影响。在未来的城市生态廊道建设中,建议考虑不同类群鸟类的栖息地偏好,注重廊道内部湿地水体格局的优化,针对目标物种开展鸟类栖息地营造与保护工作。
摘要:
  目的  揭示陕北地区生境质量时空变化特征及其驱动因素可为陕北地区生态建设提供科学指引。  方法  以1990、2000、2010和2020年4期土地利用数据为基础,基于InVEST模型评估1990—2020年生境质量的时空变化特征,并通过地理探测器单因子探测和交互探测分析其影响因素。  结果  (1)研究期间陕北地区土地利用结构发生了显著变化,耕地和未利用地面积分别减少3.83%和1.91%,草地、林地和建设用地分别增加3.02%、1.61%和1.10%;土地利用类型的转移呈现出明显的阶段性特征,1990—2000年和2000年以后分别以未利用地转变为草地以及耕地转变成草地和林地为主要特征。(2)1990—2020年,陕北地区生境质量指数平均值由0.636变为0.651,总体呈上升趋势;生境质量空间上呈“南部高,西北低”的分布格局,生境质量高值区主要分布在南部林地和草地区,低值区主要分布在西北部毛乌素沙地;生境质量等级上升的区域主要分布在研究区中部及西北部大部分区域。(3)土地利用是影响生境质量时空分布的第一因素,对生境质量空间分异的解释程度为0.433,在交互作用探测中,任意两种影响因素的交互作用大于单个因素的单独作用,自然因素与人文因素共同主导生境质量的时空变化。  结论  陕北地区生境质量时空变化与土地利用类型的分布密切相关,优化土地利用结构、减小人类活动的影响对提高陕北地区生境质量有重要意义。
摘要:
  目的  土壤种子库直接参与地上植被自然更新,与地上植被关系紧密,研究分析海拔和坡向对陡坡土壤种子库的影响及其与地上植物群落的关系,为高陡边坡植被恢复提供科学依据。  方法  本文以伏牛山600、800和1 000 m不同海拔与坡向(阴坡和阳坡)的陡坡自然植物群落为对象,通过植物群落调查、土壤种子库采集、种子萌发试验等研究手段,综合分析了海拔与坡向对伏牛山自然陡坡土壤种子库特征的影响。  结果  (1)地上植物群落植物种共67种,壳斗科植物占优势。土壤种子库有62个物种,以草本植物为主,占82.26%,远高于木本植物,其中菊科物种数最大,占整体24.19%,其次为禾本科和石竹科,分别都占9.68%。(2)土壤种子库密度在1 263 ~ 10 363 粒/m2之间,其中莎草科种子储量最高,其次为菊科和禾本科;土壤种子库具有一定的垂直结构,表现为上层(0 ~ 2 cm)和中层(2 ~ 5 cm)土壤种子库储量高于下层(5 ~ 10 cm)。(3)乔木层、灌木层物种丰富度与海拔呈显著正相关(P < 0.05),草本层物种丰富度与坡向呈显著负相关(P < 0.05)。土壤种子密度与海拔、坡向呈显著正相关(P < 0.05)。(4)土壤种子库与地上植物群落的物种组成具有较大差异,共有种仅有17种,物种相似性系数较低,在0.08 ~ 0.21之间,其中草本层与土壤种子库具有较高的物种相似性,乔木层、灌木层结构对种子库特征具有一定的影响。  结论  伏牛山600 ~ 1 000 m自然陡坡土壤种子库和地上植物群落的物种多样性都随着海拔的升高而增大,其中1 000 m阳坡土壤种子库密度和物种多样性最高,具有较强的植被恢复潜力。
摘要:
  目的  自然干扰引起的森林冠层林隙是天然林更新动态的主要驱动力,林隙的分布、形状和范围可以影响光照和土壤水分等生态因子。林隙的识别和特征描述对于理解森林的动态变化有着重要的意义。  方法  以云南省普洱太阳河保护区无人机飞行区域为研究区,根据无人机激光雷达点云数据提取冠层高度模型;然后使用固定阈值法、相对高度阈值法和面向对象分类法对冠层高度模型数据进行林隙识别,通过图像目视解释获得独立验证样本进行精度评估;最后精度选取最优方法提取的林隙描述其空间特征。  结果  固定阈值法的总体精度为92.00%,高于相对高度阈值法(66.0%)和面向对象分类法(88.00%)。研究区内林隙主要以中小林隙为主,干扰事件较少;研究区林隙的形状指数均值为1.97,多为形状指数较小、边缘效应不太明显的林隙,并且林隙的空间分布为聚集分布。  结论  利用无人机激光雷达数据和固定阈值法可以准确绘制出小范围亚热带天然林的林隙空间分布特征。
摘要:
  目的  揭示竞争是否对红松干旱适应性及生长衰退存在影响,为森林管理提供科学依据。  方法  在小兴安岭南部天然林中取样,通过树木年轮学方法分析比较不同竞争强度的红松径向生长变化率和树木生长对极端干旱的适应性,采用的指标包括抵抗力(Rt)、恢复力(Rc)和恢复弹力(Rs)。  结果  小兴安岭南部地区红松树轮宽度指数和树木径向生长变化率反映出在1980—1990、1990—2000、2002—2017年期间树木发生了不同程度的生长衰退;不同竞争强度的红松发生生长衰退时间和强度存在差异,中、低竞争强度红松发生生长衰退的时间相对一致,在1990—2000年快速升温期间,高竞争强度的红松没有出现生长衰退,而低竞争强度的红松生长衰退最为严重,最低值达−40.28%;3组不同竞争强度的红松标准年表与上年6月至当年8月的帕尔默干旱指数(PDSI)基本呈正相关关系,高竞争指数组在上年9月至当年2月均达到显著水平(P < 0.05)。高竞争强度的红松对干旱的抵抗力和恢复弹力较弱,尤其在严重干旱年,竞争加剧了树木对干旱的敏感性,竞争指数越高(竞争压力越大)的红松对干旱的抵抗力和恢复弹力越弱;不同竞争强度下的红松对极端干旱的恢复力在2000年前快速升温期间均呈下降趋势,2000年左右伴随着升温减缓红松对干旱的恢复力出现反弹。  结论  未来极端干旱事件频率增加,红松可能面临更加严重的生长衰退。竞争影响树木对干旱的适应能力,高竞争强度下的树木对干旱更加敏感,适应能力更弱,但没有导致更加严重的生长衰退。进一步研究还需要结合时间和空间尺度上的深入分析,以应对气候变暖带来的不利影响。加强树木对干旱响应的相关研究,对森林管理与资源保护具有重要意义。
摘要:
  目的  确定引种栽培条件下的大花黄牡丹二次枝及其顶芽生长发育特点、引种地和原产地花芽分化进程,为大花黄牡丹的引种栽培和开发利用提供参考。  方法  以河南栾川引种栽培的成年株大花黄牡丹为对象,观测其二次枝及其顶芽的生长发育动态,并利用石蜡切片法观察大花黄牡丹在引种地(栾川和拉萨)及原产地(林芝)三地的二次枝顶芽花芽分化进程。  结果  (1)在栾川栽植的大花黄牡丹二次枝的生长期从5月上旬持续到9月中旬,其中5月上旬—6月上旬为生长高峰;但部分花枝的腋芽发育停滞,不形成二次枝。(2)栾川栽植的大花黄牡丹二次枝的生长可分为三类:第1类占比28.57%,于7月中旬形成顶芽并开始花芽分化,次年正常开花结实;第2类主要位于花枝/果枝中下部,形成顶芽但不分化,次年仅营养生长;第3类不形成顶芽,入冬后至次年春受冻干枯。(3)原产地林芝大花黄牡丹二次枝56.25%的顶芽可分化成花芽,次年开花结实,未观察到第3类二次枝。(4)在引种地和原产地,大花黄牡丹的二次枝顶芽分化过程一致,历经6个分化阶段后,最终形成含1个主花蕾、2 ~ 3个侧花蕾、腋芽原基和叶原基的复合芽,主花蕾较侧花蕾分化时间早;腋芽原基位于第3 ~ 4个叶原基基部,次年在花枝上发育形成新的二次枝。(5)引种地和原产地顶芽花芽分化起始时间和持续时间不同,引种地栾川分化起始晚,历时相对较长(88 ~ 97 d),引种地拉萨及原产地林芝花芽分化较早,历时相对较短(近70 d)。  结论  栾川引种栽培的大花黄牡丹花芽分化比例低,分化起始较晚,持续时间较长,但能够形成稳定且正常花芽分化、开花结实的二次枝,其自然环境可作为选择大花黄牡丹的引种栽培地点的参考。
摘要:
  目的  定向刨花板通过大片刨花的定向铺装和胶合热压制成,是一种重要的工程材料。深入研究应用环境对OSB抗弯性能的影响,可以为优化OSB加工工艺和应用方式提供必要的理论支撑。  方法  选取13 mm厚的OSB为研究对象,调整试件含水率,采用三点弯曲静力法对OSB循环加载,同步使用数字散斑相关分析技术记录应变分布,评价其挠度并揭示其发生原因。  结果  环境湿度升高会使OSB含水率和厚度增加,刨花间空隙和刨花裂隙扩大。OSB在相对湿度(95 ± 3)%下陈放后,其挠度显著增加,继续在相对湿度(65 ± 3)%下陈放后,其挠度仍大于初始挠度。OSB在相对湿度(95 ± 3)%下陈放后不施加载荷,继续在相对湿度(65 ± 3)%下陈放后,其挠度与初始挠度接近。仅在相对湿度(65 ± 3)%下陈放,循环次数对OSB挠度影响不明显。OSB含水率出现波动后,第1次循环加载的挠度明显增加,之后的循环次数增加对挠度影响不明显。载荷状态下,仅在相对湿度(65 ± 3)%下陈放的OSB应变分布均匀,空气湿度变化会造成OSB出现应变集中。含水率增加会降低OSB内部应变迁移效率,主要表现为板子上下表面的弯曲应变集中和两个相反方向的剪切应变分布明显。  结论  系统地探索了环境湿度和循环加载对OSB抗弯性能的影响,并基于应变分布揭示了发生原因,研究结果对OSB加工工艺优化和应用范围拓展具有一定指导意义。
摘要:
  目的  在全球气候变化导致的降水格局改变下,通过研究穿透雨减少(减雨)对南亚热带红椎人工林土壤有机碳含量及其化学组分的影响,为准确预测气候变化对人工林生态系统固碳功能的潜在影响提供科学依据。  方法  2012年,在广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站,29年生红椎人工林内随机布设了3个减雨处理样地和3个对照样地,每个样地面积为 20 m × 20 m。减雨处理第6年,分别测定了干季(3月)和湿季(7月)土壤有机碳含量和化学组成、凋落物总量及其组分、细根生物量、土壤微生物量及功能基因丰度,分析了减雨对红椎人工林土壤有机碳和化学稳定性的影响和主导因素。  结果  (1)减雨显著降低了干季土壤含水量和干、湿季细根生物量,而减雨对干、湿季的凋落物总量、凋落物各组分和土壤微生物量无显著影响。(2)干季,减雨显著降低了土壤烷基碳比例和烷基碳/氧烷基碳的值,但显著增加了土壤芳香碳比例和芳香碳/烷基碳;湿季,减雨对土壤有机碳及其化学组分均无显著影响。(3)凋落物量对土壤有机碳化学组分的改变起主要作用。  结论  经过6年的减雨处理,虽然土壤有机碳含量没有明显改变,但是在干季显著降低了稳定性高的土壤烷基碳比例并提高了土壤有机碳芳香化程度。因此,南亚热带地区未来降水减少情境有可能降低红椎人工林的土壤有机碳的化学稳定性。
摘要:
  目的  研究多个机器学习算法在树皮厚度预测中的应用,对比分析不同单木因子对树皮厚度预测的影响,为树皮厚度预测提供新的方法。  方法  以大兴安岭天然林落叶松为研究对象,基于树皮厚度数据,构建4个机器学习算法(神经网络ANN、支持向量回归SVR、决策树CART、随机森林RF),并将其在预测树皮厚度方面的性能与6个传统树皮厚度模型比较。采用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和赤池信息准则(AIC)来评价不同模型和算法。  结果  (1)在6个基础模型中Model5预测效果较好。基础模型与机器学习模型比较中,除CART4模型,其他机器学习模型拟合精度均好于传统模型Model5;(2)机器学习模型中ANN4和SVR3拟合和预测精度相似,RF4拟合效果最好。(3)RF4的输入变量为胸径(DBH)、树高(H)、相对树高(Hr)。基于训练样本,与Model5相比,随机森林的R2从0.675 2提高到0.723 4,RMSE从0.575 5降低到0.531 0。随机森林检验结果与Model5相比R2从0.666 9调高到0.710 5,RMSE从0.616 9降低到0.544 6。  结论  相对于基础树皮厚度模型,机器学习算法中的随机森林,支持向量回归和人工神经网络都能提高树皮厚度的预测精度,其中随机森林的预测效果最好,适合该区域落叶松树皮厚度的预测。
摘要:
木材是与人类生活密不可分的天然生物材料,其优良的美学特性被广泛地应用在家具以及建筑内外装饰领域。木材特有的颜色与纹理等外观特征将引起注目者的视觉刺激,进而引起心理和生理的响应过程。在木材的视觉刺激表征,以及心理生理响应的试验测定与科学评价方面,研究多采用主观的问卷或评价量表来表达,近年来通过运用先进技术监测人体心理和生理指标为量化研究提供了新的视角与方法。本文为了进一步梳理木材视觉刺激引起的心理和生理响应活动,聚焦木材视觉特性研究领域,系统地归纳了国内外木材视觉刺激的表征方法,总结了由木材视觉刺激引起的人体心理和生理响应方面的主要研究内容及进展。在综合分析基础上,凝炼出该研究领域亟待解决的3个科学问题:木材视觉刺激引起人体心理生理响应过程的精准评价,多感官通道交互与协同作用机制,木质居住环境对人体心理生理健康的影响。旨在为木制品视觉设计或木质室内空间舒适感营造提供理论基础,并为今后开展木质环境学,尤其木材视觉特性领域的研究与应用提供技术性参照路径。
摘要:
  目的  通过比较枝叶功能性状变化规律及其协同与权衡关系,研究不同叶片质地树种对硬化地表环境的响应,并分析各类树种的资源利用与分配策略。  方法  以济南市常见绿化树种国槐、悬铃木、大叶女贞分别代表纸质叶、蜡质叶、革质叶树种,以20%等值设置5个硬化地面覆盖度梯度环境,采取典型抽样方式获取枝叶功能性状样品。  结果  (1)不同叶片质地树种的枝叶性状对冠下硬化地表覆盖响应的敏感性不同,小枝功能性状对冠下硬化地表覆盖响应的敏感度随着叶片表面的蜡质层厚度增加而显著降低,悬铃木的叶功能性状对冠下硬化地表覆盖面积的变化更加敏感,而表征枝叶关系的性状(出叶强度和枝叶质量比)均对冠下硬化地表覆盖环境的响应较敏感。(2)光合产物的分配随着硬化地表覆盖程度的提高而减少,树木的枝叶生长量、叶片着生空间、叶片面积随硬化地表覆盖度增加显著降低。随着硬化地表覆盖程度升高,3个树种均采取减小叶片面积、维持叶片数量的方式适应环境。(3)异速生长关系表明:在硬化地表覆盖的胁迫条件下,树木对叶片的资源投入要高于小枝。在小枝内部中,小枝加粗生长的资源投入要多于伸长生长。叶片内部资源的利用方式随叶片质地变化而变化:纸质叶片树种倾向于将资源更多地分配到叶片资源获取的组织建成上,革质叶片树种则倾向于将资源更多地分配到叶片防御机制的建成上。  结论  硬化地表覆盖环境会显著影响树木的枝叶生长情况。不同叶片质地树种的叶片应对硬化地表环境所采取的适应策略有所区别,纸质叶片树种倾向于采取“低消耗−快收益”的适应策略,而革质叶片树种倾向于采取“高消耗−慢收益”的适应策略,蜡质叶片树种的适应策略介于二者之间。
摘要:
  目的  为了准确掌握北京市区国槐资源表型性状的变异程度及表型多样性的主要来源,对其进行综合评价并定向筛选最优种质,为国槐良种选育提供理论支撑和选育材料。  方法  本研究以135株胸径在20 ~ 30 cm、树龄在23年左右的国槐实生单株为材料,根据其叶部位特征、果实特征、冠幅特征等共26个表型性状,利用方差分析、多重比较和主成分分析等统计方法,分析表型性状的变异程度以及性状变异主要来源,量化评价定向筛选优良国槐单株。  结果  国槐表型性状平均变异系数为25.08%,变异系数的变化幅度为7.01% ~ 264.44%,其中叶背绒毛、新枝皮孔数、叶片大小形状、叶色指标的变异系数较大,果实大小和千粒质量指标变异系数较小。由方差分析和多重比较可知,居群间的国槐除基部小叶长/宽、树冠圆满度、叶背绒毛性状外,其余表型性状均达到显著或极显著水平,表明国槐不同居群的表型性状存在广泛变异,且变异程度各不相同。主成分分析结果显示,前8个主成分代表了81.931%的国槐形态多样性,其中,叶片大小、叶片颜色、叶片形状、果实饱满是造成不同居群表型性状差异的主要因素。利用主成分综合评价得分来定向筛选国槐不同类型的观赏性性状,筛选出3类国槐优良种质各10份,最优种质来自朝阳区幸福大街和奥林西路2个居群。  结论  北京市区国槐种质资源的表型性状变异丰富,变异程度较高,其中叶部位的变异是表型多样性的主要来源,且国槐叶片等营养性器官的变异程度大于果实等繁殖器官的变异程度,为国槐良种选育提供了丰富的资源和极大的空间。筛选出的3类各10份国槐最优种质,为国槐种质资源的进一步收集、保存和遗传改良提供了优良的繁殖材料。
摘要:
  目的  探讨土壤细菌群落在戴云山保护区不同海拔梯度(900 m–1500 m)分布特征,为理解海拔影响森林土壤结构和功能提供依据。  方法  基于高通量测序探讨不同海拔土壤细菌群落组成及多样性,并分析环境因子对土壤优势细菌群落结构的影响过程。  结果  (1)随海拔升高,土壤全磷含量总体呈逐渐递减;土壤有效磷含量整体呈单峰模式;土壤全碳和全氮含量呈双峰变化趋势。(2)不同海拔中土壤细菌优势菌门为变形菌门、酸杆菌门和放线菌门(相对丰度 > 10%)。(3)不同海拔梯度土壤细菌多样性指数如物种数、Chao1指数、Shannon-Wiener多样性指数和ACE指数沿海拔梯度呈先上升后下降的趋势,均在1 100 m处达到峰值,且达到显著水平(P < 0.05)。(4)微生物共现网络分析表明戴云山不同海拔土壤优势细菌群落具有明显模块化结构,关键类群包括变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、拟杆菌门和疣微菌门的部分属,其中变形菌门的细菌关键类群最多。  结论  海拔、坡度、pH值、土壤全氮、水解氮和土壤有效磷是驱动不同海拔森林土壤优势细菌群落结构及多样性的主要因子。
摘要:
  目的  探究榕透翅毒蛾对不同榕属植物的寄主偏好性和选择性,为榕透翅毒蛾的防治提供科学依据。  方法  以广州市4种榕透翅毒蛾寄主植物:黄金榕、高山榕、垂叶榕、小叶榕(雅榕)为对象,分析榕透翅毒蛾取食不同榕树叶片后的生长发育和摄食量等指标。  结果  不同榕树饲养的榕透翅毒蛾幼虫龄期存在差异,黄金榕5 ~ 7龄,高山榕和小叶榕6 ~ 8龄,垂叶榕6 ~ 9龄;垂叶榕饲养的榕透翅毒蛾幼虫发育历期最长,而黄金榕饲养的榕透翅毒蛾幼虫发育历期最短;在榕透翅毒蛾幼虫发育的每一龄级,以黄金榕饲养的榕透翅毒蛾幼虫体长、体质量和排泄物鲜质量最大;黄金榕饲养的榕透翅毒蛾幼虫2 ~ 7龄头壳宽最宽(1龄头壳高山榕最宽);黄金榕和高山榕饲养的榕透翅毒蛾幼虫存活率显著高于垂叶榕和小叶榕;幼虫取食黄金榕的榕透翅毒蛾雌成虫寿命最长,而取食高山榕的雄成虫寿命最长,雌成虫预卵期最短,单雌产卵量最多;1 ~ 4龄幼虫取食黄金榕的5龄幼虫更偏爱取食高山榕,而取食其他3种榕树的5龄幼虫寄主偏好性不明显。  结论  榕透翅毒蛾对4种榕树的偏好性和选择性存在显著的差异,其中黄金榕和高山榕比垂叶榕和小叶榕更适合榕透翅毒蛾幼虫生长发育。
摘要:
  目的  塞罕坝机械林场是全球最大的人工林场,2017年被联合国授予“地球卫士奖”,如何科学评价造林对塞罕坝森林生态功能恢复的贡献显得尤为重要,本研究旨在从不同角度分析塞罕坝森林生态功能现状,为未来森林经营提供理论依据。  方法  基于全国森林资源规划设计调查技术规程(GB/T 26424—2010),采用森林蓄积量、森林自然度、森林群落结构、物种结构、植被总覆盖度、郁闭度、平均树高和枯枝落叶厚度8个评价因子对塞罕坝北曼甸林场各类森林进行生态功能等级评价。  结果  北曼甸林场有林地的森林生态功能指数平均为0.488,其中生态功能等级达到较好水平的林分占总林分的3.8 %;生态功能等级达到中等水平的占总林分的52.7 %;生态功能等级为较差的林分占42.4%;生态功能等级为差的林分占1.1 %。不同森林起源的生态功能指数表现为:天然林(0.545) > 人工林(0.474)。不同森林类型的生态功能指数排序为:针阔混交林(0.710) > 阔叶混交林(0.617) > 天然白桦次生林(0.535) > 针叶混交林(0.487) > 落叶松人工林(0.478) > 云杉人工林(0.443) > 樟子松人工林(0.429)。不同龄组的森林生态功能指数排序为:过熟林(0.588) > 中龄林(0.512) > 近熟林(0.509) > 成熟林(0.504) > 幼龄林(0.434)。  结论  经过近60年的造林工程,北曼甸林场各类森林生态功能相较于沙荒地有了显著提升,但人工林生态功能仍具有较大的提升空间,结合近自然经营理念需要对人工林进行必要的近自然改造。
摘要:
  目的  明确和比较不同种源栎属和锥属橡实品质特征,充分挖掘其果用资源潜力,为今后两属优良种质资源选育、开发利用和保护提供借鉴。  方法  本研究收集了我国15个省(市)的6个种28个种源栎属和7个种48个种源锥属的橡实,对其形态、营养物质和多酚类物质及其抗氧化能力进行测定,并利用因子分析法进行综合评价。  结果  (1)形态特征方面,栎属橡实体型上多为椭球形,而锥属橡实多为近圆球形,前者体型大小和重量分别约为后者的1.5倍和2倍。(2)种仁营养物质方面,栎属可溶性糖含量约为18.31 ~ 79.94 mg/g,其中,麻栎、短柄枹栎和蒙古栎可溶性糖含量高于栎属平均值;锥属整体水平上可溶性糖含量较低,约为20.16 ~ 52.08 mg/g,而苦槠和黧蒴锥等个别种可溶性糖含量达到栎属平均水平。栎属淀粉含量为169.33 ~ 382.27 mg/g,锥属淀粉含量为130.29 ~ 544.12 mg/g,整体高于栎属,但黧蒴锥的淀粉含量显著低于各个种。栎属和锥属的总氨基酸和可溶性蛋白含量的平均值相差较小,但各个种之间具有显著差异。(3)种仁功能性成分方面,栎属总多酚含量为54.64 ~ 242.90 mg/g,锥属总多酚含量为1.28 ~ 138.11 mg/g,前者平均值约是后者的4.5倍。除苦槠和黧蒴锥外,其他锥属总多酚含量极低,为1.28 ~ 4.66 mg/g,且总黄酮和可溶性单宁含量变化趋势与总多酚类似。栎属维生素E含量高于锥属平均值,而锥属中除多酚含量高的苦槠和黧蒴锥之外,其他种维生素E含量均较低。两属中25号短柄枹栎抗氧化活性最高,其DPPH自由基清除率最高可达82.98%。(4)综合得分排名发现,16号种源橡实体型最大,多酚类物质含量较高;20号种源橡实体型较大,淀粉和多酚类物质较高,可溶性蛋白和总氨基酸含量适中,各方面整体表现平稳;排名前十的橡实分别为16、17、20、14、2、24、28、8、3、19号种源的橡实。  结论  我国栎属和锥属种质资源的橡实形态、营养、功能成分等性状变异丰富、变异程度较高,其中,筛选出了10份综合排名靠前的优质橡实种源。研究结果为后续富含淀粉和富含多酚类物质的优良新品种选育提供了丰富的种质资源。
摘要:
  目的  探究北京山区优势树种之一栓皮栎林的液流特征、水分利用策略及二者之间的关系,为树木吸水过程的研究提供理论参考,为北京山区人工林管护提供科学依据。  方法  基于热扩散原理(插针式)茎流计和稳定氢氧同位素测定了2015—2017年间栓皮栎不同季节的液流速率与水分利用来源,并分析二者的相关性。  结果  (1)栓皮栎非生长季不同阶段(11—12月和1—3月)液流活动存在显著差异,日均液流速率随着休眠期逐渐结束逐渐升高,液流速率范围为2 × 10−4 ~ 3 × 10−4 cm/s;生长季液流速率日波动较大,为1.5 × 10−3 ~ 1.7 × 10−3 cm/s。在观测期间,不同年份的展叶期4—5月栓皮栎液流速率不存在显著差异,而6—10月栓皮栎液流速率存在显著差异;(2)栓皮栎对不同深度土壤水分利用比例随季节性发生变化较小,各土层对该树种水分活动的供给较为平均。非生长季,栓皮栎对0 ~ 40 cm、40 ~ 80 cm、80 ~ 100 cm土层土壤水的吸收利用比例分别为(36.0 ± 3.5)%、(41.0 ± 1.6)%、(23.0 ± 2.3)%。生长季栓皮栎对0 ~ 40 cm土壤水利用比例增加,为(39.3 ± 2.6)%。对40 ~ 80 cm土壤水利用比例基本没有变化,为(40.0 ± 1.5)%,对80 ~ 100 cm土壤水利用比例减少,为(20.7 ± 1.8)%;(3)日蒸腾量与栓皮栎在生长季对40 ~ 80 cm土壤水的利用比例呈负相关,与对80 ~ 100 cm土壤水的利用呈正相关。  结论  在栓皮栎现有的季节性水分利用格局下,生长季的蒸腾量的增加会使其扩大对深层土壤水的吸收比例,对栓皮栎维持蒸腾具有重要意义。
摘要:
  目的  探究次生林转变为红松人工林后土壤结构稳定性及有机碳、氮含量的变化,分析不同阔叶树种与红松混交能否缓解单一营造红松纯林所引起的地力下降,为混交树种的选择和林地土壤质量的精准提升提供依据。  方法  以东北林业大学帽儿山林场胡桃楸红松林、水曲柳红松林、黄檗红松林和红松纯林为研究对象,以胡桃楸和水曲柳为主要组成树种的次生林为对照,采用干筛与湿筛相结合的方法进行土壤团聚体分级,测定各粒径团聚体分布及碳氮含量,通过计算土壤结构稳定性参数及各粒径团聚体有机碳、氮贡献率,分析天然次生林转化成红松人工林后土壤团聚体稳定性及碳氮分布情况的变化。  结果  次生林转变为红松人工林后 > 2 mm粒径团聚体质量分数减少,其中胡桃楸红松混交林减少程度最低为17.94%, < 0.053 mm粒径团聚体质量分数增多,红松纯林增加程度最高为45.78%;土壤的平均质量直径和几何平均直径降低,团聚体稳定性下降;各粒径团聚体有机碳、全氮含量均出现不同程度的下降,且胡桃楸红松林下降程度最低;次生林与三种红松混交林土壤团聚体有机碳、氮贡献率多以大团聚体为主,而红松纯林在10 ~ 20 cm和20 ~ 30 cm土层土壤团聚体有机碳、氮贡献率均以微团聚体为主。  结论  次生林转变为红松人工林后土壤团聚体稳定性和碳氮含量出现了不同程度的降低,从土壤团聚体分布、稳定性和有机碳、氮含量方面分析,胡桃楸、水曲柳和黄檗均为红松人工林适宜混交树种,3树种皆可促进红松人工林林地营养质量的提升。
摘要:
  目的  针对为林木采育机而设计的蜂窝进料辊,研究其在采伐时夹紧和翻转工序的模拟工况下,密实度差异对压缩响应的影响。  方法  将15套蜂窝辊按照密实度划分为3种等级,经由理论模型和模拟仿真分析,对多密实度下的力学和吸能特性的变化做量化探究。选出其中3套制备试件,进行线弹性阶段内的径向压缩试验,利用数字图像相关技术对压缩过程中试件的变形进行监测,比较微观上塑性铰处的结点变形,同时对比仿真与试验的结果,进而总结双V附翼蜂窝进料辊的变形模式。  结果  仿真结果显示:平台阶段下随着密实度增长约10%,蜂窝辊的等效应力上升幅度处于2 MPa以内,但吸能量则提升了近乎6倍。试验结果表明:线弹性阶段下相同幅度的密实度提升,虽然导致质量增大约59.78%,但接触力却获得约3.4倍的提升。变形观测后提出准静态压缩下的V型变形模式,在离散系数低于6%的情况下获得了验证。  结论  蜂窝辊在密实度为0.25 ~ 0.40范围内的压缩响应表现为:以壁厚和层数为主要变量的密实度分别与等效应力和吸能量均具有显著非线性的正相关关系;在近似密实度下,增加壁厚,有助于获得更高的抗压强度,减少层数则促进了吸能特性的提升;双 V附翼蜂窝进料辊在周向的变形机制显露出不均匀的拉胀现象。
摘要:
  目的  为探究烯效唑对盆栽芍药生理特性和显微结构的影响,以期为盆栽芍药的商品化生产提供一定的参考。  方法  以盆栽芍药品种‘大富贵’为试验材料,以叶面喷施烯效唑(40 mg/L)为处理组,以叶面喷施清水(0 mg/L)为对照组,对处理后盆栽芍药4个不同生长发育时期(展叶期、现蕾期、透色期、盛花期)的叶片和根部的生理特性以及显微结构进行了测定和观察。  结果  与对照相比,烯效唑处理可明显降低盆栽芍药叶片和根部中硫代巴比妥酸反应物的生成量和积累量,提高细胞膜透性,维持细胞膜的稳定性,从而提高盆栽芍药对环境的适应性;随着处理天数的增加,盆栽芍药叶片总叶绿素含量和类胡萝卜素含量均呈先升高后降低的变化趋势,在透色期左右出现峰值;烯效唑处理后,盆栽芍药的叶片较厚,栅栏组织厚度增加,海绵组织和栅栏组织细胞排列紧密有序,根部髓所占比例较对照变大,皮层所占比例变小。  结论  叶面喷施烯效唑能够有效提高盆栽芍药对环境的适应能力,增加光合色素含量,改善叶和根内部组织结构,从而提升盆栽芍药的产品质量。
摘要:
  目的  雨洪问题已经成为浅山区发展的关键制约因素,绿地低影响开发是解决浅山区雨洪问题的重要手段,构建一套面向径流控制效果、建设成本等多元目标的低影响开发设施的布局优化方法,能够为浅山区雨洪问题的高效解决提供重要技术支持,有助于浅山区的未来高质量发展。  方法  研究从浅山区绿地规划设计特征与径流特点入手,耦合D8与NSGA-Ⅱ算法,构建基于栅格数据的低影响开发布局优化平台,实现了协同径流控制效果与建设成本优化的低影响开发设施类型、规模空间量化布局,并将石家庄西山郊野公园作为实验对象,以验证方法的可行性。  结果  分别在重现期5、10和20年2 h降雨模拟情景中,得到实验对象低影响开发设施布局优化解集24、30和30个,并识别得到各模拟情景LID设施建设的“理想投资上限点”:7 514.1、6 634.4和6 065.1万元;在ArcGIS可视化各模拟情景所得“理想投资上限点”对应的LID设施布局方案,发现雨水花园、透水铺装、调蓄水体呈散点状分布,植草沟呈分散的小规模线性分布。  结论  D8与NSGA-Ⅱ耦合算法能够良好地匹配浅山区绿地的低影响开发情景,简化了传统绿地低影响开发繁琐的设计流程;实验结果表明,径流峰值流量与LID设施成本存在边际递减效益,且随着降雨重现期增大,边际递减效益加快;相对其他LID设施,透水铺装与雨水花园的建设性价更高;实验对象的可视化模拟结果基本符合设计原理与真实设计情景,能够良好地指导规划设计;未来应重点探究低影响开发设施布局优化与绿地规划设计的协同方法,同步规划设计方案以置入必要的约束条件,从而提升设施布置结果的合理性和指导性。
摘要:
  目的  对细叶小檗不同生长部位(根、茎、叶、果)生物碱抑菌活性进行对比评价,旨在筛选细叶小檗抑菌有效部位和主要抑菌成分,为拓宽其全植株应用领域及研发新型天然食品防腐剂的研究提供理论依据。  方法  以抑菌圈直径、最低抑菌质量浓度和最低杀菌质量浓度为考查指标,采用牛津杯抑菌法,研究各生长部位生物碱对4种食源性致病菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、枯草芽孢杆菌)的抑制作用,采用高效液相色谱法测定生物碱的种类和含量。  结果  纯化前后细叶小檗4种不同生长部位生物碱对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、枯草芽孢杆菌这4种常见食源性致病菌均呈现正相关的剂效关系。其中,纯化前细叶小檗实生物碱的抑菌效果最佳,当其生物碱质量浓度为60 g/L时,抑菌圈直径大于20 mm。通过二倍稀释法研究表明:其对大肠杆菌、沙门氏菌、枯草芽孢杆菌的最低抑菌质量浓度(MIC)均为1.25 g/L,最低杀菌质量浓度(MBC)均为2.50 g/L、对金黄色葡萄球菌的MIC为2.50 g/L,MBC为5.00 g/L。纯化后细叶小檗根生物碱的抑菌效果最佳,当其生物碱质量浓度为40 g/L时,抑菌圈直径大于20 mm。通过二倍稀释法研究表明:其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的MIC均为0.31 g/L,MBC均为0.63 g/L,对枯草芽孢杆菌、沙门氏菌的MIC为0.63 g/L,MBC为1.25 g/L。液相色谱检测结果显示:纯化后生物碱构成包括小檗碱(0.28 ~ 41.69 g)、药根碱(0.32 ~ 12.67 g)、巴马汀(0.25 ~ 17.09 g)。  结论  细叶小檗根、茎和果这3个部位对供试菌株有较强的抑菌作用,叶抑菌效果稍弱。4个不同生长部位基本生物碱单体种类相同,但含量存在显著差异。当生物碱质量浓度为60 g/L时,纯化前不同部位抑菌作用强弱次序为果 > 根 > 茎 > 叶;纯化后不同部位抑菌作用强弱次序为根 > 茎 > 实 > 叶。
摘要:
  目的  为探究赤松梢斑螟幼虫和冷杉梢斑螟幼虫的食物谱差异机制。  方法  利用扫描电子显微镜对两种梢斑螟幼虫的口器及感器的超微结构进行观察。  结果  扫描电镜结果表明:两种梢斑螟幼虫口器结构存在差异。赤松梢斑螟幼虫的“内唇”有两处骨化,而冷杉梢斑螟幼虫有3处;赤松梢斑螟幼虫的上颚切齿多于冷杉梢斑螟幼虫;赤松梢斑螟幼虫的吐丝器口大于冷杉梢斑螟幼虫。两种梢斑螟幼虫口器上有共有5种感器和一种角质齿,分别是毛形感器、刺形感器、锥形感器、栓锥形感器、指形感器和刺状角质齿。但是,两种梢斑螟幼虫在同一感器的大小和感器分布上存在差异。在赤松梢斑螟幼虫下颚须端部数第1节和第2节连接处的着生的锥形感器为Ⅱ型,而冷杉梢斑螟幼虫此处着生的锥形感器则为Ⅲ型。两种梢斑螟幼虫在相同感器之间的长短、形状也有差异。  结论  两种梢斑螟幼虫口器结构的差异是造成取食行为不同的原因之一。此外,相同感器之间长短、形状的差别,对两种梢斑螟幼虫的取食行为也有一定影响。两种梢斑螟幼虫口器上分布的5种感器,在虫体感知寄主植物体组织部位硬度、寄主表面挥发物、气流等方面发挥重要作用,有助于幼虫进行寄主定位。此研究明确了两种梢斑螟幼虫的口器结构及感器种类、数量及分布,并对感器功能进行了讨论。以期为进一步探讨两种梢斑螟幼虫的食物谱差异机制奠定基础。
摘要:
  目的  探讨核桃在短期缺钾胁迫下的适应机理。  方法  以核桃幼苗为研究对象,设置为期75 d不同程度的缺钾处理:对照(CK)、中度缺钾(MK)和重度缺钾(SK),每隔15d进行相关指标测定,分析缺钾胁迫对核桃幼苗生长和生理特性的影响。  结果  (1)在缺钾胁迫下,核桃幼苗地上部分生物量、根系生物量、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均显著低于CK,且总体上随着缺钾程度的加重和处理时间的延长下降更明显;(2)相比于CK处理,MK和SK处理后期(60 ~ 75 d)核桃幼苗的最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)显著下降;(3)随着处理时间的延长,不同缺钾处理下的核桃幼苗中过氧化氢酶(CAT)先上升后下降,MK、SK和CK处理中分别在30、45和60 d时出现最大值;MK和SK处理使超氧化物歧化酶(SOD)活性增加,而SK处理降低了过氧化物酶(POD)活性;处理中期(30 d)后,核桃幼苗中丙二醛(MDA)含量随胁迫程度加深而升高。  结论  核桃受到缺钾胁迫后,根系和地上部分生长以及光合色素的合成均受到明显影响,但核桃能通过自身调节,加大对根部的投入,以提高吸收能力;并通过增加热耗散来消耗PSⅡ反应中心的过剩激发能,减少胁迫对光合机构的损害,调动体内的酶促抗氧化系统,对缺钾胁迫的伤害产生一定的抵抗能力。
摘要:
  目的  探讨不同氮添加条件下土壤团聚体分布及其碳氮含量的响应特征,以期为氮沉降背景下高寒草甸土壤固碳机制提供数据支撑。  方法  于2014年在青藏高原高寒草甸建立长期氮素添加平台,采取完全随机区组试验设计,设置0 g/(m2·a)(N0,对照)、2 g/(m2·a)(N2)、4 g/(m2·a)(N4)、8 g/(m2·a)(N8)、16 g/(m2·a)(N16)、32 g/(m2·a)(N32)6个水平氮素添加控制实验。通过湿筛法获得大团聚体(0.25 ~ 2 mm)、微团聚体(0.053 ~ 0.25 mm)和黏粉粒(< 0.053 mm),并测定各粒级土壤团聚体有机碳和全氮含量。  结果  该高寒草甸土壤大团聚体质量百分比(79%)显著高于黏粉粒(13%)和微团聚体(8%)(P < 0.05),各粒级团聚体质量百分比在不同氮添加处理下差异不显著(P > 0.05),氮添加未显著改变土壤团聚体平均质量直径(P > 0.05),这可能由于氮添加不仅提高了根系生物量,也降低了土壤微生物活性。氮添加降低了大团聚体和微团聚体有机碳含量,而增加了黏粉粒有机碳含量(P > 0.05)。相比于对照,氮添加使得微团聚体和黏粉粒全氮含量分别降低了2%和12%(P > 0.05)。氮添加显著降低了各粒级土壤团聚体C/N(P < 0.05)。  结论  不同粒级土壤团聚体C/N比值下降,表明未来持续氮沉降可能会加速高寒草甸土壤有机碳矿化。
摘要:
  目的  揭示透光抚育对不同林型中期“栽针保阔”红松林碳源/汇影响规律,为恢复地带性顶极植被阔叶红松林提供依据。  方法  运用静态箱−气相色谱分析及相对生长方程法,同步测定小兴安岭3种中期“栽针保阔”红松林(蒙古栎红松林、白桦红松林和山杨红松林冠下栽植红松25 ~ 35年及透光抚育25 ~ 30年)在不同透光抚育强度(对照−未透光和轻、强度透光抚育−伐除上层蓄积比1/7、1/3)下的土壤异养呼吸净碳排放量(CO2和CH4)、植被年净固碳量及相关环境因子(温度、土壤含水率、有机碳、全氮等),并依据生态系统净碳收支,确定林型和透光抚育强度对中期“栽针保阔”红松林碳源/汇的影响规律及其机制。  结果  (1)3种林型土壤CO2年均通量(159.94 ~ 207.43 mg/(m2·h))既受透光抚育强度影响(强度透光抚育使蒙古栎红松林显著提高18.9%),也受林型影响(对照林分白桦红松林显著大于蒙古栎红松林和山杨红松林,轻、强度透光抚育下3种林型相近);各透光抚育强度对3者的土壤CH4年均通量(−0.047 ~ −0.028 mg/(m2·h))无显著影响,但白桦红松林和山杨红松林显著高于蒙古栎红松林;(2)轻、强度透光抚育对3种林型的植被年净固碳量(1.66 ~ 3.99 t/(hm2·a))无显著影响,但在各透光抚育强度下白桦红松林显著高于蒙古栎红松林和山杨红松林(105.4% ~ 124.1%和31.0% ~ 32.6%),山杨红松林又显著高于蒙古栎红松林(55.7% ~ 71.1%);(3)轻度透光抚育对蒙古栎红松林(−1.93 ~ −1.12 t/(hm2·a))、白桦红松林(−0.13 ~ 0.46 t/(hm2·a))和山杨红松林(−0.65 ~ −1.03 t/(hm2·a))碳汇已无显著影响,而强度透光抚育的影响程度和方向与林型密切相关(蒙古栎红松林源强显著提高72.3%,白桦红松林由碳汇转化为弱源,山杨红松林源强变大但差异性不显著)。  结论  因此,从中期“栽针保阔”红松林维持森林碳汇方面考虑,对恢复较快的白桦红松林和山杨红松林可以采取强度透光抚育,而对恢复较慢的蒙古栎红松林则适宜采取轻度透光抚育。
摘要:
  目的  对油松JAZ基因家族特征及其与赤霉素负调控因子DELLA蛋白互作的功能域深入分析,旨在为解析针叶树以JAZ-DELLA为核心模块、茉莉酸(JA)-赤霉素(GA)介导的生长/防御平衡策略奠定基础。  方法  以油松全基因组数据为基础,筛选鉴定油松全部的JAZ家族基因成员,并分析其基本特征;构建多物种JAZ基因家族系统发育进化树,解析油松JAZ基因家族在系统进化过程中的特点;利用酵母双杂交技术,明确油松中JAZ与DELLA蛋白互作的功能域。  结果  油松中共鉴定得到53个JAZ基因家族成员,均具有TIFY和Jas保守结构,而且在degron序列中进化出了更丰富的变异。多个油松JAZ基因家族成员启动子区域包含响应JA和GA的顺式作用元件,并与模式植物中多个JAZ蛋白有着较近的进化距离。进一步实验发现,油松中5个JAZ蛋白(TIFY 4、TIFY11、TIFY16、TIFY25、TIFY59)的Jas结构域与油松DPL(DELLA-like)蛋白存在相互作用,明确了油松中Jas结构域是JAZ蛋白与DELLA蛋白互作的功能域。  结论  明确了油松JAZ基因家族的基本序列特征,确定了油松中JAZ与DELLA蛋白互作的Jas功能域,为针叶树JAZ基因家族及JA-GA信号转导通路的深入研究提供了重要依据。
摘要:
  目的  木质部细胞壁的组成及特性是决定材性的重要因素,研究木质部细胞壁形成的分子调控机制对于木材改良具有重要意义。本研究探究了白桦木质部原生质体初生壁再生过程的分子调控机制,并鉴定出重要调控基因,旨在为林木材性性状研究提供数据和材料。  方法  分别以培养0 h和2 h的白桦木质部原生质体为材料,通过荧光增白剂染色观察初生壁再生过程。利用转录组分析技术研究初生壁再生前后的差异表达基因及其参与的调控途径.将检测到的差异表达基因在GO、KEGG、PlantTFDB数据库中进行比对分析。  结果  荧光显微镜观察结果显示,原生质体分离后不具有细胞壁,培养2 h再生初生细胞壁。以|log2(FC)| ≥ 1(FC为差异倍数)且q < 0.05为标准筛选差异基因,结果显示,相较于刚分离的原生质体,培养2 h的原生质体中检测到4 396个上调表达的基因,4 056个下调表达基因,总计8 452个差异表达基因。其中GO数据库共注释到10个显著上调条目,KEGG数据库注释到10个显著差异代谢通路,PlantTFDB数据库共注释到16个家族的360个差异表达转录因子。GO注释结果表明,DNA复制、细胞周期相关基因上调表达。KEGG注释结果表明,谷胱甘肽、α-亚麻酸等与抗逆代谢相关的基因下调表达,果胶脂酶相关基因上调表达。PlantTFDB注释结果表明,bHLH、NAC、MYB、bZIP等与细胞壁合成密切相关的转录因子均差异表达。  结论  培养2 h的木质部原生质体处于细胞壁再生及分裂准备状态,DNA复制、细胞周期、多糖合成代谢等相关基因在白桦木质部原生质体培养及初生细胞壁形成过程中起调控作用。
摘要:
  目的  森林火灾风险评估是利用定量或定性的方法综合考虑一个区域的火发生可能性及对环境造成的潜在影响,识别区域内的高火灾风险区是开展科学林火管理的基础。本研究基于森林燃烧概率、潜在火行为和暴露性综合评估一个区域的森林火灾风险,为林火管理部门开展林火管理和可燃物处理提供指导。  方法  利用燃烧概率模型(Burn-P3)在景观尺度上模拟了亚热带林业实验中心所属林区的燃烧概率、潜在火强度、蔓延速度及火发生类型。根据火对周围城镇和水源的潜在环境和安全问题计算火灾暴露性。综合这些指标利用层次分析方法定量评估森林火灾风险,分析火灾风险的空间特征和不同类型植被的燃烧性差异。  结果  火模拟结果表明:研究区的平均燃烧概率为0.040 1,燃烧概率高和很高的区域分别占研究区的5.3%和2.3%。火烧以地表火和间歇性树冠火为主,平均火强度及蔓延速度分别为2 043.6 kW/m2和2.5 m/min。火行为指数高和很高的区域分别占17.3%和6.2%。针阔混交林的燃烧概率和潜在火行为指数最高,阔叶林的燃烧概率及潜在火行为指数最低,但其暴露性指数最高。火灾风险综合评估结果表明,风险高和很高的区域分别占19.7%和6.5%,针阔混交林的火灾风险指数高于其他植被类型。  结论  研究区内大部分区域的燃烧概率较低,但潜在火行为指数较高。城镇和水源附近森林的火灾风险等级高,是林火管理的重点区域。部分针叶林和针阔混交林存在发生稳进树冠火的可能,可以通过可燃物处理措施来减少可燃物梯及地表易燃可燃物,降低火灾风险。
摘要:
  目的  通过2010和2020年北京市行道树结构特征对比分析,探寻行道树结构特征10年变化趋势,发现目前行道树结构存在的主要问题,为后期行道树栽植和管理提供理论依据和参考。  方法  分别在2010年和2020年6—9月,对北京市六环内道路采用典型抽样方法,选择相同地段,对行道树进行每木检尺。从不同角度分析北京市城区行道树的树种组成、应用频度、重要值和冠幅结构10年变化情况。  结果  10年期间,北京市行道树增加了6科10属8种,变化的树种均为偶见种,乔灌比增大;行道树主要以乡土树种和落叶树种为主,且落叶树种占比不断增加;应用频度排名前10行道树占比总和增加,其中白蜡占比增加最多;黄刺玫应用频度10年间下降比例最大;国槐的重要值下降8.2%,但仍远大于其他树种;行道树平均冠幅降低0.1 m,1级和5级冠幅等级行道树占比均降低;平均冠幅排名前十的行道树冠幅更加集中,其中二球悬铃木在1级冠幅等级下降比例最大。  结论  北京市行道树存在树种多样性降低,树种结构相对单一,单个树种占比增大等问题,不利于城市道路林生态系统的稳定。因此,北京市行道树应该扩大树种的选择范围,将阔叶落叶乔木树种、常绿灌木和草本植物搭配种植,加强本地种的培育和应用并适当引进价值高的外来树种;同时在城市绿化时,做好树冠结构的保护,增强行道树的遮荫效果。
摘要:
  目的  植物多样性是人类赖以生存和发展的基础,也是城市生态系统的重要组成部分。应对目前缺乏对城镇化地区植物多样性的评价标准,本研究尝试建立适合北京市城镇化地区的植物多样性评价体系。  方法  以北京市城镇化程度较高的9个区为评价单元,通过历史相关资料收集并结合重点区域野外调查的方法,选取维管植物丰富度、生态系统类型多样性、物种特有性、外来物种入侵度、城市绿地率和古树名木丰富度6项评价指标构建北京市城镇化地区的植物多样性评价体系,参考生态环境部颁布的区域多样性评价标准并结合专家意见确定各指标权重。  结果  研究范围内的9个区植物多样性指数均相对较高,其中海淀88.39、石景山61.69、顺义60.30、丰台49.75、朝阳42.33、大兴42.01、通州41.55和东、西城区38.14。海淀、石景山和顺义植物多样性评价等级为“优”,其他区的评价等级均为“良”,植物多样性较丰富。  结论  以区为单元构建适用于城镇化地区植物多样性的评价体系,在一定程度上可以反映北京市城镇化地区植物多样性的整体分布情况。评价结果为各区生态文明建设考核的量化指标,同时为北京市生物多样性的保护和管理提供科学依据。建议将来以区域网格(10 km × 10 km)为评价单元,不断优化评价体系的各项指标,这样得到的评价结果应该更为公正、可靠,使得后期保护措施的操作性更强。
摘要:
  目的  研究不同间伐强度对北京西山试验林场侧柏林冠层可燃物特征及其潜在火行为的影响,为冠层可燃物调控和预防高能量连续型树冠火的发生提供参考。  方法  以北京西山试验林场侧柏为研究对象,设置3种间伐强度(低15%、中35%、高50%,均为株数强度)的处理,并设置对照样地,每种处理设置3块重复样地。基于标准枝法所调查冠层可燃物参数(枝条数量、长度、基径),对冠层可燃物载量建立线性回归模型,进一步计算冠层容积密度。通过单因素方差分析探讨不同间伐强度对冠层可燃物特征(冠层可燃物载量、冠层容积密度)的影响。利用Behave Plus 5.0软件,分别根据样地可燃物含水率和气象条件设置中度湿度条件和10 m高空风速(0 ~ 18 m/s),探讨不同间伐强度对树冠潜在火行为指标(树冠火蔓延速率、火线强度、火焰长度、单位面积发热量等)的影响,并依据树冠火转化模型研究抚育间伐对连续型树冠火发生的影响。  结果  (1)林分冠层可燃物特征在不同间伐强度下存在差异,中度间伐强度下与未间伐样地差异最显著,冠层可燃物载量、冠层容积密度随着间伐强度的增加而减少,冠层可燃物载量由3.280 kg/m2减少到0.540 kg/m2,冠层容积密度由0.478 kg/m3减少到0.056 kg/m3。(2)不同间伐强度下林分冠层可燃物载量、冠层容积密度垂直分布特征为随树高的增加而先增加后减少。(3)树冠潜在火行为指标在中度间伐强度下与未间伐样地差异显著,其中火线强度、火焰长度以及单位面积发热量随间伐强度的增大而减小,树冠火蔓延速率在抚育间伐后小于未间伐样地,但不随间伐强度的变化而变化,临界树冠火蔓延速率随间伐强度的增大而增大。在未间伐、低度间伐强度下样地将发生连续型树冠火,中度、高度间伐强度样地不发生;随着间伐强度增大,发生连续型树冠火时所需10 m高空风速由6 m/s逐渐增大到8 m/s,火线强度由6 930 kW/m减少到5 829 kW/m,火焰长度由9.7 m减少到8.6 m,单位面积发热量由47 817 kJ/m2减少到40 667 kJ/m2,树冠火蔓延速率由8.7 m/s增加到8.9 m/s。  结论  抚育间伐影响冠层可燃物特征、树冠潜在火行为指标。中度间伐强度对冠层可燃物特征和树冠潜在火行为指标影响显著,通过减少冠层容积密度,可以有效降低树冠潜在火行为,避免连续型树冠火的发生。综合考虑经济效益和生态效益,在对侧柏林进行冠层可燃物调控时建议采取中度间伐处理。
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2022 年 5 期目录
2022, 44(5): 1-2.  
[摘要](34) [HTML全文](7) [PDF 317KB](6)
摘要:
林学
摘要:
  目的  杨絮是由杨树子房胎座表皮细胞发育而来的种毛,近年来已成为我国北方城市环境问题之一。目前对杨树种毛发育基因的研究还不深入,本研究将2个在杨树子房发育过程中差异性表达、且基因注释均与棉纤维发育相关的基因(PeCFL1和PeCFL2)作为种毛发育调控的候选基因,探究二者在欧美杨‘渤丰3号’中表达的时空特异性,为深入研究该基因在杨絮发育过程中的调控作用及基因工程手段改良杨树品种奠定基础。  方法  取‘渤丰3号’杨越冬花枝,采集水培4、5、6、7、8、12 d的雌花序,进行固定、石蜡包埋、切片,观察子房发育及种毛的形态发生过程。采用实时定量PCR检测PeCFL1和PeCFL2基因在‘渤丰3号’杨雌花序发育过程中以及在根、茎、叶等营养器官中的表达模式。利用原位杂交技术检测PeCFL1和PeCFL2基因在杨树花器官中的组织表达特异性,揭示杨絮发育调控相关候选基因PeCFL1和PeCFL2的时空表达模式。  结果  ‘渤丰3号’杨雌花枝水培12 d后,子房胎座底部出现纤维状结构,杨絮开始形成。PeCFL1和PeCFL2在‘渤丰3号’杨根、茎、叶及雌花枝腋芽中微量表达,在水培4 ~ 7 d的雌花序中表达量较少,水培8 d后表达量开始显著升高,12 d时表达量继续大幅上升,此时的石蜡切片可见子房胎座底部纤维状结构。原位杂交结果显示,PeCFL1和PeCFL2基因在杨树子房的子房壁和胎座部位表达。  结论  种毛发育调控相关候选基因PeCFL1和PeCFL2在‘渤丰3号’杨雌花子房胎座底部出现纤维状结构时表达显著升高,并在胎座底部纤维状结构和子房壁中特异性表达,说明其与种毛发育调控密切相关,可作为基因工程改良杨树飞絮的目标基因。
摘要:
  目的  本研究拟对异源嫁接植物中的转移mRNA进行分析,探讨序列及功能特征对mRNA转移的影响,揭示mRNA转移的原理,为嫁接的定向调控提供理论依据。  方法  基于已报道的嫁接转录组数据,利用TBtools软件计算转移mRNA的编码区长度、GC含量,通过EXCEL软件分析比较二者与mRNA转移的关系,通过BLASTP同源性分析鉴定各嫁接体中的共转移mRNA,利用GO与KEGG数据库对共转移mRNA进行功能注释及代谢通路分析。  结果  (1)统计分析显示,茎向(由砧木到接穗)和根向(由接穗到砧木)转移mRNA长度的均值分别为1 573 bp和1 547 bp;随着mRNA长度的增加,mRNA转移率逐渐增加;根向的mRNA转移率显著大于茎向,且随着mRNA长度增大,根向的mRNA转移率增加的趋势更为明显。(2)转移mRNA的平均GC含量介于44% ~ 47%之间;随GC含量增加,mRNA转移率先快速提高,后缓慢降低。GC含量在52% ~ 54%时,茎向的mRNA转移率最高(3.66%),在46% ~ 48%时,根向的mRNA转移率最高(4.71%)。(3)统计13个嫁接体的共转移mRNA发现,分别有1 032和1 727个mRNA在至少2个嫁接组合中进行了茎向和根向的长距离转移,主要参与了碳代谢、氨基酸合成、信号转导等过程。其中5个和2个mRNA在7个嫁接组合中分别进行了茎向和根向的长距离转移,主要参与了激素转运及基础代谢等过程。  结论  异源嫁接植物中的mRNA转移与mRNA长度、GC含量等密切相关,也与基因功能及作用位置相关。异源植物间的mRNA差异和交流,赋予了嫁接植物新的表型。
摘要:
  目的  建立区域尺度林分生物量生长模型,为预测未来某一时段广东省天然阔叶林生物量和碳储量提供方法学支持。  方法  基于广东省1997—2017年5期森林清查数据,选择栎类、木荷和其他软阔类等6个阔叶树种为优势树种的203个天然林样地,以参数分级反映立地质量差异,以竞争指数表示密度影响,以分步建模(一元非线性回归法)和联合建模(非线性联立方程组法)区别建模方式,采用理论生长方程构建胸径生长模型估计林龄进而构建多种林分生物量生长模型,以决定系数和平均预估误差等4个指标评价模型拟合优度;对拟合优度较高的模型,以2002—2017年4期连清的183块样地为检验样本,用总相对误差来验证其应用效果。  结果  对比模型拟合效果和区域尺度及样地水平上的估计精度,以探究林分密度、不同参数分级、分级方法和建模方法共4项影响因素对生物量生长模型的效果,结果表明:非线性联立方程组法优于分步建模法;与生长速度有关的参数b分级模型优于与生长潜力有关的参数a分级模型;考虑林木竞争和分级方程中加入竞争指数对优化模型性能影响不大。参数b分级、自变量和分级方程皆不含竞争指数的联合模型(模型10)为最优模型,其生物量生长模型确定系数R2为0.970 1;预测4期生物量时,估计效果较好,后期估计误差明显低于前期,如采用模型10预估栎类2002—2017年区域尺度生物量时,4期的估计误差分别为6.22%、15.27%、4.80%、−1.84%。  结论  以Richards理论生长方程为基础构建林分生物量生长模型来估测区域尺度生物量是一种可行的方法,为评估未来某一时段区域尺度森林生态系统的固碳能力提供依据,也为其他区域的林分生物量生长模型研建提供参考。
摘要:
  目的  择伐的促进效果常用伐后林分保留木的生长动态来评估。本文对择伐后的云冷杉林林分直径结构异质性及不同树种和径阶的生长动态进行研究,为帮助经营者调整择伐策略提供科学指导。  方法  基于吉林省金沟岭林场4块云冷杉林固定样地,其中对照样地1块、3块择伐样地,择伐强度分别为21%(轻度)、27%(中度)、36%(强度),采用普雷斯勒生长率以及基尼系数分析了林分伐后直径结构异质性和生长的动态,并采用了生长优势的概念分析了林分内不同耐荫程度的树种和径阶对择伐的生长响应。  结果  伐后5年,不同择伐强度(轻度、中度、强度)样地耐荫树种生长率分别为2.92%、2.73%、3.04%。择伐强度的增大对耐荫树种的促进作用不显著,但能显著促进林下不耐荫树种的生长(2.18%、2.91%、3.65%);中低择伐强度能显著促进林分内中小径阶林木的生长,但对优势木的促进作用不明显。强度择伐对林分各径阶的生长均有较强的促进作用;不耐荫树种非优势木对择伐的响应更积极,伐后相比耐荫树种展现出更强的负生长优势;对中径阶林木的择伐能立即提高林分直径结构异质性。伐后样地的基尼系数呈现降低趋势,择伐能够通过降低林分不对称竞争,促进中小径阶林分生长,进而降低林分直径结构异质性水平。  结论  高强度择伐以及定期伐除生长贡献较低的耐荫树种优势木能够最大化林分生产力,轻度择伐能较好地促进云冷杉林林分的可持续发展,加速朝东北地区初级植被的正向演替。生长优势能够有效反映伐后各径阶林木的生长状态,为合理采伐林木提供参考。
摘要:
  目的  明晰3种不同经营方式在不同规格径材出材量和经济效益方面的差异,为营林项目经济可行性和森林可持续发展提供参考。  方法  以中国林业科学研究院热带林业实验中心马尾松人工林为研究对象,选取近自然化改造、常规经营(轮伐期经营)和无经营活动3种经营方式下林分持续10年(2008—2018年)的观测数据,采用现金流和重置成本法分别计算大、中、小径材的木材价值和补植阔叶树种的苗木价值,通过财务静态、动态经济指标和敏感性分析法来评价3种经营方式的经济可行性与风险承受能力,综合比较3种经营方式的经济效益。  结果  (1)3种经营方式下马尾松材种结构动态变化存在明显不同:10年间,近自然化改造林分大径材出材量由1.22 m3增长至56.85 m3、中径材出材量由23.34 m3增长至79.57 m3、小径材出材量由69.79 m3减少至68.76 m3;常规经营林分大径材出材量由0.29 m3增长至38.97 m3、中径材出材量由22.51 m3增长至90.89 m3、小径材出材量由80.69 m3减少至78.83 m3;对照林分大径材出材量由0.25 m3增长至27.97 m3、中径材出材量由20.95 m3增长至93.69 m3、小径材出材量由189.39 m3减少至181.98 m3。(2)10年间,近自然化改造林分、常规经营林分和对照林分的净利润动态均呈单调递增趋势,投资利润率动态分别为单调递增、先增高再降低和单调递减趋势。在第10年,近自然化改造林分、常规经营林分和对照林的净现值分别为594、265、193,净利润分别为87 384.96、85 745.21和71 935.09元/hm2,投资利润率分别为8.02 %、7.92 %和5.95 %。10年间,近自然改造方式中冠下补植阔叶树种的苗木价值持续增加,苗木收益在营林总收益中的占比(W值)呈增高、降低、增高、降低的波浪动态,在第4 ~ 6年,大叶栎、灰木莲等乡土速生树种达到中、小径材标准,W值降低至11.26 %,在第8 ~ 10年,随着红锥、格木、香梓楠等珍贵树种达到小径材标准,W值再次降至11.93 %。  结论  3种经营方式的马尾松人工林都为经济可行性投资。近自然化改造初期营林成本较高,但更有利于培育大径材、促进乡土珍贵和速生树种资源后续的开发和利用,满足不同市场的需求;轮伐期经营倾向于单一树种的抚育经营,追求速生丰产和相对集约化管理;无经营措施林分大径材比例低,天然更新稀少,不利于森林资源的可持续利用。
摘要:
  目的  居住区宅旁绿色空间是最接近居民生活并为居民所使用的绿色空间,既有生态美学价值和保健功能,又能对住宅的低层住户空间起到遮蔽作用,具有一定的安全性。本研究通过构建城市居住区宅旁绿色空间质量评价指标,分析建成年代和空间类型对宅旁绿色空间质量的影响,旨在为未来科学建设居住区宅旁绿色空间提供理论支撑。  方法  以北京市不同建成年代的居住区宅旁绿色空间为研究对象,从宅旁绿化空间树种组成、空间结构、美学特性、保健功能4方面,构建居住区宅旁绿色空间质量评价指标。通过简相关分析,从15个指标中筛选出9个用于质量评价的主要指标,并通过主成分分析降维构建3个质量评价指数,并确定各指数和指标的权重,进一步通过指数综合得分与所筛选指标间的关系对不同建成年代的居住区宅旁绿色空间质量进行分析。  结果  (1)居住区宅旁绿色空间质量受结构、树种组成、美学效果3个主成分影响,各成分对其空间质量的影响程度依次为30.34%、24.27%、22.26%。(2)中间型居住区的绿色空间综合得分分别高于新建型居住区和老旧型居住区1.60%和8.34%,但建设时间对居住区宅旁绿色空间质量的影响在统计学上未达显著水平。(3)绿色空间类型对宅旁绿色空间质量有极显著的影响,综合得分由高到低依次为宅间组合式、自然群落式、规则成林式、宅旁紧贴式。(4)空间尺度及植物配置方式的不同是造成绿色空间类型间质量差异的主要原因。  结论  类型和结构对居住区宅旁绿色空间质量有显著影响,居住区建成年代对其质量无显著影响。宅旁绿色空间质量主要取决于绿色空间结构、空间协调度和视觉质量。植物视线遮蔽度、相对空间垂直绿量对绿色空间结构质量的贡献较大;色彩丰富度、树种多样性对宅旁绿色空间质量有正向促进作用;植被与建筑空间协调度在一定范围内对绿色空间质量有积极影响。在设计与建设居住区宅旁绿色空间时,应重点考虑宅间组合式、自然群落式、规则成林式的空间类型,少用或不用宅旁紧贴式。在住宅建筑高度一定的情况下,适当扩大宅旁绿色空间的宽度,保证空间协调度处于较好水平,并采用乔−灌−草近自然复层种植结构,合理分配乔木、灌木数量比例,在满足空间结构、功能的基础上,兼具视觉美感与景观效应。
摘要:
  目的  明确周期性(烧除周期为1年)计划烧除条件下云南松纯林地表可燃物状态,以及这类可燃物相应的火行为特征,探究计划烧除对云南松地表可燃物火行为的影响,为合理评估计划烧除的生态意义以及林火管理与扑救提供科学依据。  方法  运用野外调查采样与实验室模拟燃烧法,并结合SPSS 23.0软件,对数据进行处理与分析,探究云南省新平县照壁山云南松纯林样地内,计划烧除林分下的可燃物种类、载量、含水率等特征对室内模拟火场温度、火焰高度、热辐射、蔓延速率、烧除率、火强度等火行为的影响。  结果  (1)云南松纯林地表可燃物主要是凋落的松针,外加少量枯落的松枝和球果以及枯死的蕨类,种类较单一且林下可燃物大多为细小可燃物。(2)2018—2020年间,云南松纯林林下地表枯死可燃物含水率的平均值分别为9.39%、8.04%、9.89%,平均载量分别为(0.937 ± 0.303) kg/m2、(0.926 ± 0.253) kg/m2、(0.669 ± 0.248) kg/m2。(3)实验室内模拟火行为包括:火强度为(245.95 ± 130.51) kW/m,火焰高度(0.92 ± 0.22) m,火场温度达(437.5 ± 171.6) ℃,热辐射(6.3 ± 0.9) kW/m2,蔓延速率为(1.1 ± 0.3) m/min,可燃物点着时间为1 s,烧除率为62%左右。(4)自然状态下的云南松的死亡率约为1.33%,在2018、2020年外业调查时,计划烧除下的云南松死亡率分别为0.93%、1.27%,云南松具有一定的抗火性和耐火性。  结论  (1)周期性计划烧除下的云南松纯林:林分郁闭度较大,林下易燃植被较少,以松针凋落物和草类为主。(2)计划烧除可有效减少地表可燃物负荷量,地表可燃物的平均载量不到1 kg/m2。防火期内,云南松林地表枯死可燃物的含水率低于10%,极易被引燃,但火焰高度在0.5 ~ 1.5 m范围内,火强度不高于750 kW/m,属于低强度地表火;火场温度高,热辐射强,火蔓延速度一般,火场可人工控制;实验室模拟烧除率高,燃烧效果好。(3)在易火生境以及对火有一定适应性的林分中,开展周期性计划烧除必要且可行。
摘要:
  目的  土地利用变化是导致生态系统服务及其关系变化的重要影响因素,探讨土地利用变化对生态系统服务影响具有重要意义。  方法  本研究基于2000和2015年天津市土地利用数据,结合区域发展规划,采用GeoSOS-FLUS模型预测2030年3种不同情景下的土地利用格局,并利用InVEST模型评估生态系统服务及权衡/协同关系。  结果  (1)2015—2030年,自然发展情景下城市继续扩张,建设用地增加27.68%,耕地下降11.47%。生态规划情景下城市扩张减缓,建设用地增加7.97%,林地、草地、水域和灌丛共增加2.02%。城市快速发展情景下建设用地和耕地基本保持稳定,水域面积增加4.78%。(2)2015—2030年不同情景下天津市综合生态系统服务指数均呈现下降趋势,其中自然发展、生态规划和城市快速发展情景下综合生态系统服务指数分别为0.172、0.181、0.180。(3)2015—2030年不同情景下4种生态系统服务的权衡/协同关系方向未变,但强弱发生了复杂的变化,总体上生态规划情景下协同关系更强,自然发展情景下协同关系更弱。  结论  本研究建议天津市未来应控制城市扩张速度、优化当前土地利用结构、增强生态环境建设。研究结果可为天津市生态系统管理提供理论基础。
摘要:
  目的  分析不同林龄华北落叶松人工林土壤微生物结构特征变化规律,阐明土壤微生物群落结构特征对林龄变化的响应机制及关键影响因子,为人工林可持续经营和探讨土壤微生物群落对环境变化反馈机制提供理论依据。  方法  以不同林龄华北落叶松人工林为研究对象,基于土壤微生物群落结构、土壤理化性质和林下植被特征等指标,采用冗余分析探讨土壤理化性质和林下植被特征对土壤微生物群落结构的驱动机制。  结果  研究结果表明林龄变化对土壤理化性质和微生物群落结构特征均存在显著影响,其中土壤温度、含水率、pH值、全碳、全氮、全磷、铵态氮和硝态氮含量均随着人工林年龄的增加而显著增加,土壤有效磷含量则表现出相反的变化规律(P < 0.05)。林龄增长也提高了土壤革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌和放线菌含量,但真菌与细菌以及革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌的比值呈下降趋势。林下灌木、草本层物种多样性也表现出随林龄增加而增长的变化趋势,不同林龄间差异则均未达显著水平。冗余分析结果表明本研究选取的土壤理化性质和林下植物物种多样性指标共同解释了土壤微生物群落总变异的86.1%,土壤含水率、温度、有效磷、硝态氮含量、灌木层丰富度指数和草本层丰富度指数则分别解释了微生物群落结构变异程度的22.7%、18.4%、11.8%、10.6%、7.9%和5.6%。  结论  土壤微生物群落结构特征、土壤理化性质和林下植物物种多样性(灌木层和草本层)均受到林龄变化的影响,并且土壤温度、含水率、有效磷、硝态氮和林下植物物种多样性是引起不同林龄人工林土壤微生物群落结构变化的关键驱动因子。
摘要:
  目的  研究晋西黄土区16年生刺槐林土壤抗蚀性的关键评价指标,探讨林分密度对土壤抗蚀性的影响,为实现功能导向型林分结构定向调控提供参考依据。  方法  以5个密度梯度(1 025、1 300、1 575、1 800、2 150 株/hm2)刺槐林为研究对象,基于野外采样和室内试验,选取5大类、12个土壤抗蚀性指标进行单独分析与综合评价。  结果  (1)应用主成分分析对12个土壤抗蚀性指标进行筛选,可知土壤密度(因子载荷量为−0.776)、有机质含量(0.864)、 > 0.25 mm水稳性团聚体质量分数(0.747)、平均质量直径(0.960)、几何平均直径(0.779)、土壤分形维数(−0.736)和分散系数(−0.873)是评价晋西黄土区刺槐林(16年生)土壤抗蚀性强弱的关键指标;(2)同一林分密度下,刺槐林表层土壤抗蚀性优于深层土壤,土壤抗蚀性综合指数为0 ~ 10 cm(0.548) > 10 ~ 20 cm(−0.070) > 20 ~ 30 cm(−0.477);同一土层内,刺槐林土壤抗蚀性随林分密度的增大(1 025 ~ 1 575 株/hm2)逐渐增强,在密度大于1 575 株/hm2后逐渐减弱;(3)以刺槐林分密度为x轴,以土壤抗蚀性综合指数为y轴建立了开口向下的抛物线函数关系:y = −2.683 × 10−6x2 + 0.009x − 6.375(R2 = 0.77),据此预测刺槐林分密度为1 590 株/hm2时,土壤抗蚀性最强,综合指数为0.403。  结论  研究区中密度刺槐林分的土壤抗蚀性较强,从土壤抗蚀性角度,建议刺槐林(16年生)的经营密度以1 590 株/hm2为宜,对于密度过低或过高的林分,在满足林业生产的同时及时进行科学补植或间伐,还应注意保护表层土壤,以充分发挥林地的水土保持功能,有效控制土壤侵蚀。
园艺学
摘要:
  目的  花色是植物的重要观赏性状,花色苷在花色呈现中起着决定性作用。对花色苷种类及其含量进行分析,可以为解析花瓣呈色的机理奠定基础。  方法  本研究以映山红亚属3个杂交组合的双亲及其子代共36份样品为对象,利用超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱仪定性定量检测花瓣中花色苷的组分,并分析花色苷在亲子代中的分离变化规律。  结果  本研究中共检测到17种化合物,其中芍药色素3-O-半乳糖苷、飞燕草素3-半乳糖苷、锦葵素3-O-半乳糖苷和矮牵牛素3-半乳糖苷首次在映山红亚属植物中检测到。映山红亚属植物中的花青素以矢车菊素和芍药色素为主,且主要以阿拉伯糖苷的形式存在。其中矢车菊素3-阿拉伯糖苷、矢车菊素3-O-葡萄糖苷和芍药色素与映山红亚属花瓣的红色着色相关。飞燕草素3-阿拉伯糖苷、飞燕草素3-O-葡萄糖苷、锦葵素3-阿拉伯糖苷和锦葵素3-O-葡萄糖苷与映山红亚属花瓣的紫色着色相关,矮牵牛素3-O-阿拉伯糖苷与花瓣紫红色着色相关。花色苷的分离分析结果表明,矢车菊素类和芍药色素类糖苷表现出超亲遗传的特性,锦葵素3-阿拉伯糖苷、锦葵素3-O-葡萄糖苷、矮牵牛素3-O-阿拉伯糖苷表现出偏向父本遗传的特性。  结论  本研究从花色苷种类和含量角度解析了映山红亚属花色呈色机制,同时也为花色育种的亲本选择提供了参考资料。
风景园林
摘要:
  目的  为探索半湿润地区城市公园绿地海绵城市建设的可行性和经济性,为设计师和决策者提供经济层面的决策参考,本文以雨水径流收集灌溉利用的成本效益为研究内容,以河北省迁安市滨湖东路已建成集雨型绿地为研究对象,研究半湿润地区公园绿地径流收集灌溉利用成本。  方法  根据场地径流量确定雨水调蓄池容积,基于2014—2021年逐日实测降雨数据和2022—2024年预测降雨数据,利用容积法测算年收集径流量,对比绿地完全用自来水灌溉成本和用收集径流与自来水共同灌溉成本,得到节约成本,并对比建设成本和维护成本得出建设效益。  结果  基于2014—2021年的实际降雨数据和2022—2024年的预测降雨数据与建设成本测算,在汇水面积为155.37 hm2、灌溉面积为151.410 hm2时,以解决径流为目的,从长期效益出发,调蓄池规模最佳选择方案为3 000 m3,年平均节约灌溉费用101 114.15元,年平均效益65 424.15元。  结论  半湿润地区径流收集灌溉利用具有一定效益,基于某个时间段内植物的灌溉需求量作为径流收集的标准,可明显减少建设成本,增加径流利用效率。
林业工程
摘要:
  目的  研究改性材的微观形貌、化学结构和元素成分等变化,探讨三聚氰胺–尿素–葡萄糖(MUG)生物质树脂复合改性剂对杨木的改性作用机理,旨在为MUG复合改性剂的应用提供依据,促进木材的绿色改性。  方法  通过将有机硅烷等疏水基团,引入MUG生物质树脂与硅酸钠的复配溶液中,制备硅烷杂化MUG树脂/硅酸钠复合改性剂(GST),对杨木进行真空加压浸渍处理,测试改性杨木的物理力学性能,采用扫描电镜–X射线能谱仪(SEM-EDX)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)等,表征改性材的微观形貌、化学结构、元素成分和结晶度,利用微型量热仪(MCC)测试其燃烧性能和热解特性。  结果  SEM-EDX分析表明:GST改性剂渗透性好,能有效渗入木材细胞腔和细胞壁中;改性材的C、O、Si元素无规分布于木材细胞腔、细胞壁、细胞间隙等处,导管沉积最为明显;改性剂对木材孔隙的填充以及对纤维素非结晶区的充胀,有效提高了木材的尺寸稳定性和力学性能。FTIR分析表明:GST改性材中半纤维素等多糖与改性剂发生了交联反应,减少了C=O、—OH等吸水性基团。XPS分析表明:GST改性材的C1最多,C3最少,木材的多糖类物质、木质素醇羟基、酚羟基以及羰基等活性基团与改性剂发生反应,减少了羰基等活性基团,增加了C—H、C—C结构含量。XRD分析表明:GST改性材衍射峰无明显变化,相对结晶度增大,说明改性剂进入纤维素非结晶区使其分子排列更加有序。MCC分析表明:GST改性材的热释放能力、热释放速率峰值和总热释放量分别下降了65.7%、66.2%和6.2%,800 ℃残炭率提高了122.6%,热释放强度大大降低,火灾危险性减小。  结论  GST复合改性剂可有效渗入杨木内部,与木材中半纤维素等多糖发生交联反应,减少糖基等活性基团,使非结晶区排列更为有序,从而提升改性杨木的物理力学性能。
摘要:
  目的  古筝共鸣面板的结构是影响其振动性能的重要因素之一,不同结构的共鸣面板发出的音质与音色会有所差异,迄今很少有学者就拼板古筝共鸣面板的振动发声特点展开研究。  方法  本研究以拼板古筝共鸣面板为研究对象,利用两种模态分析方法探讨其声学振动性能。采用实验模态分析法,运用数字信号处理技术对采集到的激励力信号和振动响应信号进行分析,经过数据转换求得系统的频响函数,进而得出各阶次共振频率及其对应模态振型;采用计算模态分析法,建立拼板结构共鸣面板的三维模型,运用有限元法对其进行离散,通过近似方法求解出各阶次共振频率及其对应模态振型。  结果  实验模态结果显示:拼板共鸣面板能够识别到的阶次有(0, n)和(1, n)阶,且多集中在(0, n)阶,(1, 4)、(1, 6)、(1, 7)和(1, 10)阶为沿横纹理方向和顺纹理方向弯曲振动叠加的复合振动,识别较困难。从振型上看,拼板共鸣面板各阶的模态振型相对清晰易识别。与实验模态结果相比,计算模态分析能够识别到选定阶次范围的所有阶次,所得振型图更加均匀且理想,而实验模态分析时个别阶次较难识别。拼板共鸣面板计算模态结果与实验模态结果呈显著的线性相关性,相关系数为0.999 6。  结论  从模态分析结果来看,相对整板结构,拼板共鸣面板各阶共振频率对应的模态振型整体清晰易识别,振动频率更高;从木材利用率方面来讲,相对于制作整板,拼板共鸣面板更有利于节约木材资源。通过两种模态分析结果综合对比,验证了计算模态分析应用于拼板结构古筝共鸣面板的振动模态研究具有可行性。
摘要:
  目的  由木质素加工制备高分子复合材料,可以提高可再生木质素资源的高附加利用价值。若将木质素引入水凝胶中,不仅可以实现水凝胶中化石原料的有效替代,还可以提高水凝胶的强度,并赋予水凝胶多种优异性能。  方法  在碱性条件下,以木质素磺酸钠为原料,结合单宁酸,通过Fe3+的原位还原作用,以过硫酸铵为引发剂,制备了一种多功能木质素磺酸钠@单宁酸–聚丙烯酸(TA@SL-PAA)水凝胶。通过红外光谱仪、扫描电子显微镜证明了单宁酸成功包覆在木质素磺酸钠的表面,并采用质构仪、固体紫外分光光度计、电导率仪等对水凝胶的机械性能、抗紫外性、导电性和自愈合性等进行了分析。  结果  单宁酸成功负载在木质素磺酸钠上,形成木质素磺酸钠@单宁酸(TA@SL)复合物,以此为原料制备的木质素磺酸钠@单宁酸水凝胶具有良好的机械性能,在最佳条件下,其断裂伸长率可达约1 700%,抗压强度可达275 kPa。该水凝胶在具有较高透明度的同时还具有有效的紫外屏蔽效果,紫外吸收能力可达100%。此外,由于木质素磺酸钠和金属离子的存在,使得该水凝胶还具有优异的黏附性、自愈合能力、导电性能和高灵敏度等。值得一提的是,利用该水凝胶的传感特性来制备水凝胶电极,可以有效地捕捉到稳定的肌电图与心电图信号。  结论  由于木质素磺酸钠@单宁酸水凝胶具有良好的机械性能、导电性和自愈合性等特征,使其在传感器、商业电极和可穿戴电极等领域有着巨大的应用潜力。
摘要:
  目的  蒙古栎实壳富含多酚、黄酮等活性化合物,具有抗氧化和抑菌等功能。为了深度开发蒙古栎资源,获得抗氧化活性高且高效的制备方法,对不同方法提取的蒙古栎实壳提取物活性成分和抗氧化活性进行比较研究。  方法  采用分光光度法测定溶剂浸提法、高剪切法、超声波法和酶解法这4种方法提取物的总酚、总黄酮、总三萜和可溶性糖物质含量,采用傅里叶变换红外光谱分析4种提取方法对蒙古栎实壳提取物的官能团变化的影响。  结果  4种提取方法对蒙古栎实壳提取物的提取效果和抗氧化活性影响均存在显著性差异,其中酶解法对蒙古栎实壳中酚类化合物的提取效果最好,每100 g蒙古栎实壳的等量总酚含量高达(1.090 ± 0.570) g,FTIR显示酶解法提取的蒙古栎实壳提取物在3 401、1 039 cm−1 处的吸收峰强度最大,分别为酚类物质特征基团羟基O−H的伸缩振动和黄酮类物质特征基团C−O−C的伸缩振动。体外抗氧化试验结果表明酶解法提取的蒙古栎实壳提取物抗氧化作用最强,当提取物溶液的质量浓度在0.80 g/L时,·OH清除率高达98.55%,高于VC的清除率(82.03%)。相关性分析表明多酚类物质起主要抗氧化作用。  结论  对溶剂浸提法、高剪切法、超声波法和酶解法提取物活性成分和抗氧化能力进行比较,发现酶解法提取物的活性物质含量最高,抗氧化活性最高。因此,酶解法是从蒙古栎实壳中提取富含抗氧化活性物质的有效方法,且酶解法提取操作简便、成本低,可用于蒙古栎实壳活性物质的制备和天然抗氧化剂的开发。本研究结果为蒙古栎实壳提取物提取技术的选择及抗氧化剂的开发利用提供了理论依据。

1979年创刊

CN 11-1932/S

ISSN 1000-1522

主管:中华人民共和国教育部

主办:北京林业大学