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木材曲线锯送料平台动力学解析及补偿控制策略研究
孟兆新, 曹甲甲, 朱莉, 马婧尧, 石晋菘
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190234
[摘要](194) [HTML全文](70) [PDF 1385KB](8)
摘要:
目的送料平台是模仿木材锯切时人工送料研发的新型机构,平台末端姿态的准确性是保障锯切质量的关键。但由于平台驱动支链多,误差无法从硬件方面进行控制,为提高板材曲线锯切时的送料精确度,本文提出一种补偿控制策略。方法运用拉格朗日法建立平台的动力学传递函数,通过动力学解析,分析平台关键部件的运动特征。通过数学解算、模拟仿真等方法,研究末端姿态的误差及其特性,从而建立简单的误差模型;接着,以传统PID控制为基础,融合RBF神经网络的参数优化功能,设计适用于送料平台的单神经元PID控制器,用以补偿各支链的驱动位移关系,对机构进行实时补偿控制;最后,运用Matlab和Adams联合仿真的方法对补偿控制策略进行检验和分析,并将验证成功的算法移植到试验台控制器中进行板材锯切试验。结果经文中设计的单神经元PID算法补偿后,送料平台末端轨迹曲线在XY方向的偏移误差从补偿前的3 mm降低至小于1.5 mm,倾斜角误差从补偿前的3.5°减小至1.5°,甚至在大部分曲线段,平台末端轨迹曲线与指令曲线完全重合。结论文中所设计的单神经元PID补偿控制策略可以有效提高木工锯送料平台末端姿态的准确性,经过补偿控制的送料平台可以实现板材的精密曲线锯切任务。
太白山锐齿栎林地上生物量分布
尉文, 庞荣荣, 彭潔莹, 张硕新, 闫琰
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190440
[摘要](23) [HTML全文](26) [PDF 782KB](7)
摘要:
目的生物量是全球气候变化背景下估计碳储量的重要依据,太白山为秦岭主峰,了解其森林的生物量分配特征,将为秦岭植被恢复过程中森林固碳动态提供依据和参考。方法以太白山锐齿栎原始林和次生林1.5 hm2样地中所有胸径(DBH) ≥ 1 cm木本植物数据和地形及土壤养分数据为基础,用单因素方差分析比较了林分中地上生物量分配特征及其随生境、尺度和径级的变化规律。结果锐齿栎原始林和次生林样地平均地上生物量分别是279.50 t/hm2和217.81 t/hm2,且不同生境中的地上生物量各有差异:在原始林土壤全氮含量较高的生境中地上生物量较小,而次生林中速效磷含量较高的生境中地上生物量也较小。同时,在原始林凹凸度较大的生境,其地上生物量较大。在相同取样尺度下原始林样地的地上生物量均大于次生林;而在同一块样地中地上生物量与取样尺度不相关。原始林各径级平均地上生物量随径级的增加表现出先增加后减小的趋势,且在第Ⅵ径级中的平均地上生物量最大。次生林各径级平均地上生物量随径级的增加而增大。在第Ⅳ ~ Ⅶ径级中,原始林平均地上生物量显著高于次生林,而在第Ⅸ径级中,原始林平均地上生物量小于次生林。结论因此,本研究结果表明干扰、生境异质性、径级大小均会影响太白山锐齿栎林的地上生物量分布。
巴里黄檀心材色素为染料桉木单板仿珍染色工艺与着色机制
张卿硕, 杨雨桐, 符韵林, 孙静
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190270
[摘要](315) [HTML全文](245) [PDF 1171KB](13)
摘要:
目的从巴里黄檀心材中提取色素制得天然染料对桉木单板进行染色,在充分利用巴里黄檀加工剩余物的同时提高桉木的附加值。方法利用超高效液相色谱串联四极杆−静电场轨道阱高分辨质谱仪联用技术(UPLC-Q-EXCTIVE-MS)对巴里黄檀心材内含物的主要成分进行分析。探究桉木单板最佳上染工艺,测定染色单板的水洗色牢度。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析巴里黄檀染料与木材的结合方式,并使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察染料在桉木单板内的分布特征,从而探究巴里黄檀染料对桉木单板的染色机理。结果采用UPLC-Q-EXCTIVE-MS法从巴里黄檀心材色素中鉴定出9种黄酮类和酚类成分:锦葵色素、鼠李黄素、紫铆查尔酮、樱花素、茜素红、木犀草素、苏木素、乔松素和花旗松素。桉木单板的最佳上染工艺为:染色温度90 ℃,染色时间12 h,染液质量分数4%,NaCl质量分数2%。染色试验因素影响的主次顺序为:温度 > 色素质量分数 > 染色时间 > NaCl溶液质量分数,水洗对染色单板色牢度影响的主次顺序为:温度 > 色素质量分数 > 染色时间 > NaCl质量分数。通过成分分析结合FTIR与FESEM对染色机理进行分析,初步判定巴里黄檀染料结合桉木单板的机理为物理吸附和分子间氢键结合。结论利用巴里黄檀心材色素制成天然染料对桉木单板进行仿珍染色,为珍贵红木的充分利用开辟了新的途径,并为速生材高附加值利用作出了探索。
杉木体细胞胚胎发生胚性愈伤组织诱导条件的优化
吴夏雷, 韩超, 孙宇涵, 曹森, 胡瑞阳, 徐金良, 郑会全, 李云
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190196
[摘要](27) [HTML全文](18) [PDF 956KB](5)
摘要:
目的优化杉木体细胞胚胎发生过程中胚性愈伤组织的诱导条件,探究基本培养基、供体母株基因型和外源添加剂对杉木体胚诱导的影响。方法以3个供体母株基因型(Z1、Z2、Z3)的杉木雌配子体(其未成熟合子胚处于裂生多胚期)为外植体,采用6种基本培养基及不同浓度的外源添加剂塞苯隆(TDZ)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理,并对诱导培养过程中的愈伤组织进行细胞学观察。结果以DCR为基本培养基,诱导培养效果最好,愈伤组织诱导率达70.74%,胚性愈伤组织的诱导率达17.36%;供体母株基因型对胚性愈伤组织诱导有较大影响,Z1基因型供体母株的雌配子体最适合用于诱导产生胚性愈伤组织,诱导率为14.73%;诱导培养时以DCR为基本培养基,添加蔗糖30 g/L、活性炭1 g/L、倍力凝5 g/L并附加植物生长调节剂2,4-D 1.5 mg/L、KT 0.4 mg/L,MeJA 1.2 μmol/L和TDZ 0.004 mg/L,杉木胚性愈伤组织的诱导率最高,达19.83%;仅需4d就可诱导产生胚性愈伤组织,不同阶段原胚团的结构和极性特征有明显差异。结论基本培养基、供体母株基因型和外源添加剂都会明显影响杉木体胚诱导培养,以Z1供体母株基因型的杉木雌配子体为外植体、DCR为培养基并组合添加MeJA和TDZ可明显提高杉木体胚诱导率。
喀斯特断陷盆地典型林地土壤酶活性及理化性质研究
孙永磊, 卢泽洋, 周金星, 庞丹波, 刘玉国, 关颖慧
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180328
[摘要](17) [HTML全文](15) [PDF 705KB](10)
摘要:
目的土壤酶参与土壤中各种生物化学过程,与土壤理化性质密切相关。本文以喀斯特断陷盆地3种典型林地为研究对象,探究林地土壤酶活性与理化性质之间的关系,为该地区植被生态恢复工作提供参考依据。方法本研究以喀斯特断陷盆地云南松林、桉树林和天然次生林为研究对象,采用冗余分析方法,探讨不同林地土壤酶活性及其与理化性质之间的关系。结果(1)3种林地土壤pH介于5.47 ~ 6.03之间,10 ~ 20 cm和20 ~ 30 cm土层土壤密度,云南松林显著高于桉树林和次生林(P < 0.05),0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm土层全氮含量,桉树林显著高于云南松林和次生林(P < 0.05),0 ~ 10 cm土层速效磷含量,次生林显著高于云南松林和桉树林(P < 0.05),有机碳和铵态氮含量整体呈现次生林 > 云南松林 > 桉树林的规律。(2)3种林地0 ~ 10 cm土层酸性磷酸酶和脲酶活性为次生林 > 桉树林 > 云南松林,而10 ~ 20 cm土层呈现相反的规律。淀粉酶、纤维素酶和蔗糖酶活性在0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm土层均为次生林最高,云南松林次之,桉树林最低。此外,林地各土层间土壤酶活性具有显著性差异(P < 0.05),土壤酶活性呈现出随土层深度增加而逐渐降低的趋势。(3)冗余分析表明,有机碳、铵态氮、速效磷和pH均与蔗糖酶活性呈显著正相关关系,而全氮与蔗糖酶活性呈显著负相关关系。土壤容重与脲酶和酸性磷酸酶活性呈负相关关系。(4)蒙特卡洛检验表明土壤理化性质对土壤酶活性影响的重要性大小排序为:有机碳(41.4%) > 铵态氮(32.9%) > 速效磷(24.3%) > 容重(12.6%) > 全氮(7.9%) > pH(5.5%)。结论综上分析表明,有机碳、铵态氮等是影响研究区内土壤酶活性变化的主要指标,在断陷盆地林地土壤肥力和酶活性恢复方面,次生林最佳,而云南松林的优势高于桉树林。
干旱胁迫环境中黄栌叶功能性状变异与产地地理−气候因子的关系
李金航, 朱济友, Catherine MhaeB. Jandug, 赵凯, 徐程扬
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190079
[摘要](13) [HTML全文](10) [PDF 859KB](2)
摘要:
目的分析持续干旱胁迫环境中不同产地黄栌Cotinus coggygria幼苗叶功能性状的变异规律及差异,并探究产地地理−气候因子对叶功能性状变异的影响。方法采用田间模拟试验方法,选取来自5个产地的黄栌1年生幼苗作为供试材料,设置对照(CK,土壤田间持水量的75% ~ 80%)、中度胁迫(MS,土壤田间持水量的55% ~ 65%)和重度胁迫(SS,土壤田间持水量的35% ~ 45%)3个土壤水分含量梯度,分析干旱胁迫、产地及其二者的交互作用对叶功能性状的影响,并结合主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)分别研究产地分布与地理−气候因子的关系以及产地地理−气候因子对叶功能性状变异程度(TVD)的影响。结果(1)干旱胁迫对幼苗叶功能性状均具有显著影响,其中,SS环境中,叶绿素含量(LChl)、叶相对含水量(RWC)、比叶面积(SLA)和叶片面积比例(LAR)分别比对照低17.61%(P < 0.001)、3.71%(P < 0.001)、10.89%(P = 0.002)和17.22%(P = 0.001),叶干物质含量(LDMC)、叶组织密度(LD)分别比对照高9.04%(P < 0.001)和14.52%(P = 0.009)。(2)黄栌叶功能性状之间的相关性在干旱胁迫环境中具有增强的趋势。其中,SLA与LDMC和LD均呈极显著(P < 0.01)的负相关关系,LDMC和LD之间具有极显著(P < 0.01)的正相关关系,RWC与LChl(P < 0.01)、SLA(P < 0.01)和LAR(P < 0.05)呈极显著或显著的正相关关系。(3)干旱胁迫环境中不同产地叶功能性状具有显著差异。MS处理时,SLA(P = 0.002)、LChl(P = 0.025)和LD(P = 0.026)在产地间具有显著差异;SS处理时,LChl(P < 0.001)、LAR(P < 0.001)和RWC(P = 0.005)存在显著的产地差异。(4)来自北京延庆区幼苗的叶功能性状平均变异程度(所有性状变异程度的平均值)最大,为17.57%,而来自山西运城绛县幼苗的最小,为6.97%。(5)经RDA筛选,最干燥月份降水量(DMP,P = 0.002)、生长季月降水量平均差(GSPD,P = 0.008)、最热月份的最高气温(WMT,P = 0.016)和年平均降水量(ANP,P = 0.036)对幼苗叶功能性状变异程度影响显著,其中,DMP与所有性状的变异程度之间均具有不同程度的负相关关系,但与LDMC和LD变异程度之间的负相关性更为显著,GSPD和ANP与SLA和LAR变异程度的负相关性较为显著,WMT与LChl变异程度的正相关性极为密切。结论黄栌叶功能性状在不同干旱胁迫环境中、不同产地间均具有显著差异。产地气候 (尤其是DMP、GSPD、WMT和ANP)是导致干旱逆境中不同产地黄栌叶功能性状发生遗传变异的重要原因。5产地中,山西运城绛县的DMP最高,GSPD和ANP较为适宜,WMT较低,且来自该产地的黄栌叶功能性状在干旱胁迫中的平均变异程度最小,因此较适合引种至华北地区的干旱区域。
残损斗栱节点受力性能试验研究
陈九璋, 陈雪瑶, 戴璐
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190278
[摘要](375) [HTML全文](105) [PDF 1266KB](27)
摘要:
目的斗栱是古建筑木结构的重要组成部分,对维持整体结构力学性能的稳定起着至关重要的作用。现存古建结构中的斗栱节点都存在着一定的残损变形,而目前对斗栱节点力学性能的研究多以完好的斗栱为试验对象,甚少考虑残损状态,尤其腐朽、虫蛀带来的体积损失对斗栱节点力学性能的影响。因此,研究残损对斗栱节点乃至整体结构力学性能的影响具有十分重要的现实意义,可为古建木结构的修缮与保护提供科学依据。方法以应县木塔二层平坐层的典型柱头铺作为研究对象,以1∶3.5的缩尺比制作了4组斗栱节点模型,保持1组模型完好,对余下3组进行不同位置钻孔的人工残损处理来削弱斗栱组成构件的受力截面,从而模拟斗栱的残损. 通过进行竖向加载试验,得到了4组斗栱节点的荷载−位移曲线,结合试验现象明确了残损斗栱节点的受力和变形特征。结果竖向荷载作用下,斗栱节点的破坏主要体现在第二跳华栱的断裂、弯曲变形和交互斗的开裂。残损斗栱节点的破坏形态与完好斗栱节点相似,但破坏程度更严重。其极限荷载与抗压刚度都有所下降,且残损对斗栱节点的抗压刚度影响更为显著。结论在残损类型相同,且结构整体残损度相近时,第一跳栱的残损对斗栱节点极限荷载和抗压刚度的影响最大。
可可球二孢的培养及其侵染橡胶木表面性能的研究
赵博识, 于志明, 张扬, 漆楚生, 唐睿琳, 刘源松, 王皓炜, 韩祎昀
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190382
[摘要](93) [HTML全文](54) [PDF 1038KB](17)
摘要:
目的可可球二孢是导致橡胶木蓝变的主要菌种之一,对蓝变的研究大多以防治为主。本研究利用蓝变颜色的多样性将防治转化为诱导,以提高蓝变现象的利用价值。方法通过分析不同配比的察式培养基对可可球二孢菌落在培养基和橡胶木表面生长速度的影响,优选菌落适宜生长环境,并探究不同时间条件下菌落对橡胶木表面性能的影响。结果可可球二孢菌落的适宜生长环境为酵母膏9 g/L、葡萄糖20 g/L、pH值弱酸性、硫酸镁1.0 g/L、硫酸亚铁0.03 g/L、氯化钾0.2 g/L;随着时间的增加,橡胶木表面的染色面积比逐渐提高,颜色逐渐由红黄到蓝绿色系,整体颜色逐渐变暗,耐光色牢度逐渐提高,静态接触角提高了13.04%,动态接触角显著变大,表面粗糙度和耐磨性能逐渐降低。结论本研究制备出可可球二孢调色橡胶木,并利用不同时间梯度对橡胶木表面纹理和颜色进行调控,证明了生物方式加工木材的可行性,扩大了微生物在木材加工中的利用价值。
基于鸟类栖息地营建的郊野公园规划设计研究
闫佳伦, 董宇翔, 叶可陌, 索筠博, 闫娜, 韩莉, 林辰松
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190372
[摘要](25) [HTML全文](25) [PDF 1593KB](10)
摘要:
目的以物种多样性保护为目标,鸟类栖息地营建为切入点,提出郊野公园景观提升方法及策略方法通过对石家庄龙泉湖公园周边地区进行鸟类研究,选择出现频次和研究资料较多的鸟类为目标种,并对其生态习性进行研究,归纳目标鸟类对栖息地的需求。从空间角度构建水平、垂直两个维度的鸟类栖息地适宜性指标体系,分别对水体类型、水域面积、驳岸类型及水岸形态、滨水缓冲带、植物覆盖度、惊飞距离、水深、植物高度等指标进行研究分析,得出郊野公园鸟类栖息地景观设计依据及方法。结果共确定23个鸟类目标种,建立鸟类栖息地约20.3 hm2,其中水域栖息地约11.4 hm2,共有六个分区:各分区水域面积在2.6 ~ 5.8 hm2之间;水生植物覆盖度在30% ~ 65%之间;惊飞距离为50 m;平均水深在0.8 ~ 2.5 m之间;水生植物高度平均为0.3 ~ 1.8 m。陆域栖息地约8.9 hm2,共有六个分区:各分区滨水过渡带乔木覆盖度在10% ~ 16%之间,灌木覆盖度在35% ~ 44%之间,草本覆盖度在40% ~ 55%之间;植物平均高度为8.6 m ~ 22.5 m;地被种类在12 ~ 31种之间;惊飞距离为50 m。结论(1)从空间尺度指标入手,构建鸟类栖息地适宜性指标体系,提出营建策略,可以为郊野公园的规划设计提供理论支撑和实践指导。(2)郊野公园应设置大小不同,功能丰富,具备蜿蜒自然缓坡驳岸和一定水深的水体空间;植物景观在满足鸟类对水域、近岸缓冲带、陆域范围植物覆盖度、群落组成形式、高度需求的同时还应提升地被丰富度;园路及场地应采用近自然材质和低鸟类干扰的策略。(3)在郊野公园规划设计过程中既要重视鸟类对栖息地的需求和不同鸟类的种间关系,同时还应满足人类休闲游憩的需求,实现人-鸟的和谐共处。
文化遗产廊道中的风景林营造策略探索
税嘉陵, 姚光刚, 冯潇
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190307
[摘要](44) [HTML全文](25) [PDF 3153KB](2)
摘要:
目的生态廊道是文化遗产廊道中的重要组成部分,而植被修复又是生态廊道构建的核心工作。在文化遗产廊道中进行植被修复,既要满足生态修复的要求,又要满足传承历史风貌、呈现特色景观等更高的需求。风景林是在生态稳定前提下,具有观赏、游憩及旅游功能的人工或自然群落,具有较高的生态、美学、游览价值,能够实现文化遗产廊道中自然生态与文化景观的平衡发展。因此,文化遗产廊道中的风景林营造策略与方法的研究十分重要且迫切。方法本研究以“大同市古长城文化遗产廊道风景林专项规划”为例,探索遗产廊道中的风景林营造策略。具体方法:(1)依据法律法规确定遗产保护的缓冲区,在缓冲区范围外,通过数字信息的收集和分析,科学甄选造林范围,再依据具体立地条件划分为造林细班;(2)依据廊道具体情况制定植被景观风貌控制和造林强度控制;(3)以当地原生植物群落为蓝本,进行品种选择、植被群落构建和建植方式设计。结果本研究利用GIS技术建立了研究区基础数据平台,通过林地适宜性评价、视域分析等方法实现了宜林地范围选取及细班划分,同时结合传统造林与风景园林植物规划设计在空间规划与植物造景方面的方法,依据研究区林木生长立地条件,从植被景观风貌控制、造林强度控制、树种选择、群落构建及细班方案设计五方面打造了符合生态规律与景观美学的大同古长城文化遗产廊道风景林,使研究区整体形成近自然、地域性、生态性、多样性的植被风貌,同时各分区凸显地域品种和群落的差异。结论该研究指导了大同市古长城沿线长度约250 km、面域近186 km2的文化遗产廊道风景林营造,充分证明了上述风景林营造策略在遗产廊道中的有效性。
不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液无机氮及土壤氮素变化
段文靖, 段文标, 陈立新, 沈海龙, 牟宇, 韩冬荟
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180193
[摘要](39) [HTML全文](20) [PDF 988KB](7)
摘要:
目的探明不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液铵态氮与硝态氮及土壤氮素的变化。方法本文选择哈尔滨市城市林业示范基地内代表性的3种人工林(蒙古栎、黄檗、水曲柳)的土壤作为研究对象,以其邻近的裸地土壤作为对照,通过野外采集土柱和室内土柱模拟法,使用硫酸铵配制不同质量浓度铵态氮溶液(100、50、25、0 mg/L)进行室内模拟浇灌,对土柱淋滤液中铵态氮和硝态氮及处理后的土柱土壤氮素进行测定与分析。结果3个林型和对照原状土柱对铵态氮去除效果显著,去除率均达到95%以上;不同质量浓度铵态氮负荷下各林型土壤对其去除效果差异不显著;3个林型及对照原状土柱淋滤液硝态氮质量浓度较高,均为4.41 ~ 5.53 mg/L;进水铵态氮质量浓度为100 mg/L时,除对照外,3个林型土柱中铵态氮含量均增加;低于100 mg/L时,除蒙古栎人工林外,其他两个林型土柱土壤中铵态氮含量降低;各林型和对照的土柱土壤硝态氮含量显著增加,而全氮含量差异不显著;利用不同质量浓度铵态氮浇灌后,土柱淋滤液中铵态氮的变化受林型和进水铵态氮质量浓度及其两者的交互影响不显著,但对硝态氮的影响达到显著水平,以上三者对浇灌后土柱土壤中氮素的影响均达到显著水平。结论在3个林型及裸地原状土柱中,蒙古栎人工林土壤对铵态氮的去除效果及硝态氮淋失最显著,其次为黄檗人工林土壤、水曲柳人工林土壤和裸地土壤。
机器学习算法在森林生长收获预估中的应用
雷相东
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190356
[摘要](57) [HTML全文](68) [PDF 809KB](15)
摘要:
森林生长收获预估是森林经理学的一个重要方向,采用模型技术进行森林生长收获估计是森林经营决策的重要前提。传统的统计模型如线性及非线性回归模型、混合效应模型、分位数回归、度量误差模型等统计方法已被广泛应用于研究林木生长,但这些统计方法在应用时常常需满足一定的统计假设前提,诸如数据独立、正态分布和等方差等。由于森林生长数据的连续观测和层次性,上述假设通常难以满足。近年来随着人工智能技术的发展,机器学习算法为森林生长收获预估提供了一种新的手段,它具有对输入数据的分布形式没有假设前提、能够揭示数据中的隐含结构、预测结果好等优点,但在森林生长收获预估中的应用仍十分有限。文章对分类和回归树、多元自适应样条、bagging回归、增强回归树、随机森林、人工神经网络、支持向量机、K最近邻等方法在森林生长收获预估中的应用、软件及调参等进行了综述,讨论了机器学习方法的优势和挑战,认为机器学习方法在森林生长收获预估方面有很大的潜力,必将得到广泛应用,并和传统统计模型相结合成为生长收获模型发展的一种趋势。
晋西黄土区退耕年限对土壤孔隙度等物理性质的影响
刘俊廷, 张建军, 孙若修, 李梁
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180376
[摘要](304) [HTML全文](203) [PDF 1025KB](12)
摘要:
目的通过分析不同退耕年限林地土壤物理性质的变化,为探求探讨退耕还林工程对土壤物理性质的改良作用。方法以晋西黄土区不同退耕年限的荒草地、纯林地、混交林地为研究对象、以农地为对照,通过野外调查,研究了退耕年限对土壤密度、孔隙度、毛管孔隙度等土壤物理性质的影响。结果退耕地土壤密度随土层深度的加深显著增加,0 ~ 60 cm土层平均密度分别为:农地(1.38 g/cm3)> 荒草地(1.27 g/cm3)> 纯林地(1.20 g/cm3)> 混交林地(1.18 g/cm3),退耕还林后纯林地、混交林地与农地、草地的土壤密度差异显著(P < 0.05);土壤密度随退耕年限的增加逐渐减小,退耕23年后基本稳定在1.16 g/cm3,退耕还林对表层土壤密度的改良效果最好,且随着土层深度的增加,这种改良效果逐渐减弱。土壤总孔隙度随退耕年限的增加呈波动性增加,并逐渐趋于稳定。表层(0 ~ 20 cm)孔隙度最大(50.8% ~ 57.6%),且在退耕5 ~ 10年内孔隙度变化最大,退耕25年后孔隙度基本稳定在55.61%左右。0 ~ 60 cm土层的孔隙度为混交林地(53.67%)> 林地(52.87%)> 农地(47.82)> 荒草地(45.97%)。退耕后形成的纯林地、混交林地与农地、草地的孔隙度差异显著(P < 0.05),纯林地与混交林地孔隙度差异不显著(P < 0.05)。土壤毛管孔隙度随退耕年限的增加呈显著增加趋势。混交林地、纯林地毛管孔隙度分别为51.21%和50.37%,与农地的毛管孔隙度(45.62%)显著差异。结论退耕还林工程能明显改善土壤物理性质,且混交林对土壤改良效果好于纯林。
云南省建水县防火树种筛选研究
顾汪明, 卢泽洋, 黄春良, 李逸凡, 关颖慧
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190378
[摘要](360) [HTML全文](149) [PDF 737KB](14)
摘要:
目的根据云南省建水县森林火灾和造林树种组成的特点,选取当地18种主要造林树种作为研究对象,旨在筛选出适宜建水县林业发展的防火树种,以期为该区森林火灾预防提供一定的理论依据。方法以含水率、粗脂肪、灰分等树种的理化性质和燃烧性能,树冠浓密稀疏、叶质地厚薄、树皮厚度等树种的生物学、生态学特性,自然更新能力、种苗来源、造林技术等树种的造林学特性共16项指标作为评价因子,采用典型采样、选点调查、实验测定、层次分析等方法对18种树种的防火性能进行综合评判。结果按照防火性能综合评价结果,通过聚类分析可以将树种分为四类。Ⅰ类(最优防火树种):火力楠、黄连木、油茶、短萼海桐,是营造防火林带的首选树种;Ⅱ类(较优防火树种):厚皮香、石楠、女贞、滇青冈、山矾,可作为防火树种营造生物防火林带;Ⅲ类(一般防火树种):红叶乌桕、麻栎、栓皮栎、清香木,难以作为防火树种大量种植,但可用于营林防火;Ⅳ类(非防火树种):云南松、白枪杆、蓝桉、马尾松、侧柏,防火性能差,不宜作为防火树种,应予保护。结论针对目前建水县林分结构单一、纯林面积大的林分组成特点,建议未来可以I类和II类防火树种为主营建生物防火林带,以达到阻隔林火蔓延的目的;III类树种的防火性能一般,实地可根据立地条件和地域特征与I类和II类防火树种搭配栽植。
关于林木育种策略的思考
康向阳
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190412
[摘要](35) [HTML全文](15) [PDF 626KB](3)
摘要:
我国人工林培育水平较低,其原因与林木育种领域投入的人力和财力不足、对育种策略的重视和执行力不够等原因有关,导致树种遗传改良最基本的育种循环难以维持,无法支撑树种遗传改良水平持续提升和人工林生产力的提高。本文综合分析国内外林木育种发展经验以及理论和技术成果,提出林木育种策略制定和执行需重视的几点问题:品种具有地域性和时间性以及经济属性,生态价值则属于种植改良品种所产生的附属效益,要制定科学、具体且有一定市场竞争优势的育种目标和育种周期;在此基础上强化树种基本群体、选择群体和育种群体建设与管理,采用科学的试验设计及分析方法保证准确而高效地开展遗传测定和选择,持续推进高轮次育种群体构建,并合理采用促进开花结实、相关选择或分子标记辅助选择等技术加快交配和选择进程,不断提高基本群体和选择群体遗传品质,甚至实现强优势远缘杂交品种的生产应用。对于能够无性繁殖的树种,可在一定的遗传改良阶段施加理化诱变、染色体加倍处理,进一步增加有益变异积累和利用。而对于已应用于生产却仍有不足的优良品种,可以采用遗传转化和基因编辑等分子育种进一步优化等。其中交配、遗传测定和选择是育种循环的核心以及进一步实施其他育种技术的基础,需要给予足够的重视和持续的坚持。
沙棘中白雀木醇表征方法及其分布规律
陶翠, 王捷, 姚玉军, 韩雪, 吕兆林
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190200
[摘要](84) [HTML全文](47) [PDF 846KB](10)
摘要:
目的本论文基于一种高效、准确白雀木醇表征方法,对沙棘资源中的白雀木醇进行准确定量,探究沙棘资源中白雀木醇的含量变化规律,为沙棘中的白雀木醇的开发利用提供参考。方法对比了气相色谱法(GC)和高效液相色谱法(HPLC)两种测试手段的优缺点,采用较优的液相色谱测试方法对包括沙棘果、沙棘籽、沙棘叶在内的沙棘资源中白雀木醇含量变化进行了研究。结果采用液相色谱−蒸发光散射法测定沙棘资源中的白雀木醇,该法呈现良好的线性关系(R2 = 0.998 5),且精密度高(RSD ≤ 0.53%)、准确度高(RSD ≤ 1.16%)、重复性好(RSD ≤ 1.71%)。研究结果显示,沙棘中不同部位的白雀木醇含量差异显著(P < 0.01),其中沙棘叶中白雀木醇含量最高(59.73 mg/g干叶),其次为沙棘果肉(2.19 mg/g鲜果肉)和沙棘籽(0.39 mg/g鲜籽);收集5月份至9月份不同生长阶段的沙棘叶,研究表明,随着叶子生长白雀木醇含量呈现为逐渐升高趋势,且7月份至8月份期间增速最大,9月份含量积累至最高(64.79 mg/g干叶)。结论液相色谱−蒸发光散射法检测白雀木醇含量,操作简便、并且精密度、准确度高、重复性好;沙棘叶中白雀木醇含量较果实丰富,沙棘叶中白雀木醇含量9月份累积至最高,本研究可为沙棘资源中白雀木醇的开发应用提供有效数据支撑。
辽河源自然保护区油松林火烧迹地林木更新研究
王博, 谷兴翰, 韩树文, 张佳男, 牛树奎, 刘晓东
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190315
[摘要](237) [HTML全文](151) [PDF 627KB](28)
摘要:
目的从树种组成、密度、生长性状(基径、株高、冠径)、空间分布格局4个方面探讨辽河源自然保护区油松人工林火烧迹地林木更新特征,为火烧迹地植被恢复和森林科学经营管理提供参考。方法以保护区内火烧迹地油松林分为研究对象,根据重度火烧下不同更新方式(天然更新和人工促进天然更新)、天然更新下不同火烧强度(重度火烧、中度火烧、轻度火烧)和对照(未过火)分别设置3块20 m × 20 m样地,重度火烧下天然更新样地和天然更新下重度火烧样地为相同样地,共15块样地,调查林木更新出现的种类和数量,测量林木更新的基径、株高、冠径,进行每木检尺并记录样地的地理坐标和立地因子等信息。利用单因素方差分析方法分析林木更新密度、生长性状的差异,利用方差/均值法分析林木更新的空间分布格局。结果(1)油松林火烧迹地林木更新树种主要是蒙古栎和山杨,分别占所有林木更新的38.1%和42.3%,此外还包括油松、裂叶榆、大果榆、榆树、色木槭等。重度火烧下不同更新方式之间所有林木更新的密度存在显著性差异(P < 0.05),天然更新下不同火烧强度之间所有林木更新的密度不存在显著性差异(P > 0.05)。(2)重度火烧下不同更新方式之间所有林木更新的生长性状特征无显著性差异(P > 0.05),天然更新下不同火烧强度之间所有林木更新的生长性状特征存在极显著性差异(P < 0.01)。(3)油松林火烧迹地林木更新的空间分布格局受到种子来源、种间竞争和火灾后生长空间的影响,适宜的微生境、动物携带种子扩散等因素会促进更新小规模聚集。结论火烧后4年的油松林火烧迹地更新树种主要是蒙古栎、山杨,中、低强度地表火可以促进林分天然更新,采取抢救性采伐等管理措施人工促进天然更新,可以加速火烧迹地植被恢复。
杨树根系形态、分布、动态特征及其吸水特性
席本野
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190400
[摘要](482) [HTML全文](401) [PDF 947KB](17)
摘要:
根系是连接植物与土壤的纽带,也是植物吸收水养资源的器官,在树木生理生活中发挥着至关重要的作用。杨树在我国北方被广泛栽植,其木材产量占我国总木材产量的30%。因此,了解杨树根系的各种特点有助于深入认识其生存和生长机制,以及在各种环境下的生态适应策略,从而为杨树林地高效经营管理技术的优化、林分质量和产量的双提升提供理论基础。本文基于已有研究,对杨树根系形态、分布、动态特征以及吸水特性等内容及部分研究方法进行了综述。首先,本文总结了已有研究中采用的各种根系分级方法,指出其各自的不足与可取之处,并提出更适合杨树根系分级的方法。其次,对现有研究中发现的各种杨树根系构型、形态、分布以及生长动态等特征进行了归纳总结,探讨了各种特征产生的原因以及对杨树根系吸收效率产生的影响。然后,总结了杨树根系在各种条件下的吸水特性与机制,并在最后提出了现有杨树根系研究的不足以及今后的发展方向。
不同清理方式对北京市透水砖铺装渗透率衰减过程影响
李美玉, 张守红, 王云琦, 谢朝帅, 李睿贤
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190062
[摘要](232) [HTML全文](97) [PDF 1035KB](11)
摘要:
目的透水砖铺装作为新兴的径流调控措施之一,已被广泛应用于我国海绵城市建设。由于缺乏长期监测数据,透水砖铺装渗透率衰减过程及不同清理方式的维护效果尚不明确。本文通过室内模拟多年雨水径流入渗过程实验,定量监测其渗透率衰减过程并对比不同清理维护措施效果。方法基于透水砖铺装入流−渗透实验,测定分析了不清理以及真空抽吸尘和压力水冲洗两种清理维护方式下透水砖铺装系统渗透率的衰减过程和实验前后找平层粒径分布的变化特征。结果3种清理方式下,透水砖铺装渗透率均呈指数衰减趋势,运行7年后,不清理、真空抽吸尘和压力水冲洗清理下透水砖铺装渗透率分别为26 mm/h,229 mm/h和19 mm/h,分别衰减了99.6%、96.3%和99.7%,真空抽吸尘的清理效果优于压力水冲洗。三种清理方式下透水砖铺装的悬浮颗粒物平均去除率在95%−98%之间,差异不显著(P < 0.05,n = 7),铺装系统的找平层上部细颗粒物含量分别增加了29.2%、15.6%和30.1%。更新透水砖(即“新砖+旧找平层+旧土工布”)可将透水砖铺装系统的渗透速率恢复至新建系统的28.3%−32.4%,而更新找平层和土工布可将渗透率恢复至新建系统的63.8%−72.6%。结论雨水径流携带的细颗粒物在找平层上层聚集是透水砖铺装系统堵塞的主要原因,采用真空抽吸尘清理可有效减少找平层上层的细颗粒物含量,更新找平层和土工布比更新透水砖层可取得更好的透水性能恢复效果。
上海城市街道小气候要素与绿化布局关系测析——以徐汇区、杨浦区为例
张德顺, 薛凯华, 王振, 曹玮, 马椿栋
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20170359
[摘要](511) [HTML全文](371) [PDF 1087KB](39)
摘要:
目的阐述小气候要素与街道绿化布局的对应关系,指导城市街道绿化空间的适应性设计。方法基于街道绿化布局因素分类进行小气候要素的相关分析。对太阳辐射、空气温度和风速等小气候要素进行测析,探索小气候要素与街道绿化垂直结构的关系。结果(1)街道绿荫覆盖率与小气候要素的作用关系:绿荫覆盖率越高,对太阳辐射的削减效率越好,当覆盖率达到90%以上时,效果最为显著;绿荫覆盖率越高,降温效应的规律特征越显著,但过高的绿荫覆盖使得街道空间闭塞,导致其降温效应反而有所降低;绿荫覆盖率在90%以上的街道绿化对风速削减效率比覆盖率为50% ~ 70%高出21%以上。(2)街道绿化复层结构与小气候要素的作用关系:复层垂直结构中,结构越复杂,绿化量越大,所能发挥的太阳辐射削减效率越高,其总体对太阳辐射的平均削减效率为88.78%;复层垂直结构的日平均降温效率为8.69%;乔−灌−草在一天的自然周期内,对风速的削弱效率相对最好,乔−灌其次,乔−草再次,灌−草最弱;复层结构的日平均风速削减效率在77.61%左右。(3)垂直绿量比与小气候要素的作用关系:乔灌木所占总绿量的比值与太阳辐射削减效率呈现正相关性;乔灌木所占比例越高,平均降温效率也越高;在一天的自然周期内,当乔灌与草比例越接近时,对风速的削弱效率越好。结论基于街道绿化布局与小气候要素的关系,提出了调控街道绿化构成对提升小气候舒适度的技术对策:(1)为营造舒适的街道夏季小气候,宜保持70 ~ 90%的绿荫覆盖率;(2)通过适度的绿化复层结构增加遮荫和通风,但要避免过于复杂以至影响正常通风;(3)科学配比垂直绿量,综合考虑夏季绿荫覆盖率和冬季增温要求,通过种植落叶乔木并保持乔灌木占街道绿化中50%以上。
基于ZY-3卫星多光谱影像估算浙江省乔木林地上碳密度
郑冬梅, 王海宾, 夏朝宗, 陈健, 侯瑞萍, 郝月兰, 安天宇
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180351
[摘要](77) [HTML全文](69) [PDF 1250KB](8)
摘要:
目的基于覆盖浙江省的ZY-3卫星影像以及LULUCF碳汇监测样地数据,以浙江省乔木林地上碳密度为研究对象,尝试构建一个自动化提取浙江省乔木林地上碳密度的技术方法。方法分别在矢量标志建立、光谱信息提取、解译标志提纯、ZY-3卫星影像分类、自变量优选、建模方法优选、碳密度图制作等方面开展相关研究测试。结果本研究在解译标志提纯后对ZY-3影像进行分类的精度高于提纯前的影像分类精度;采用的kNN法对ZY-3影像进行分类的精度(平均总精度为80.31%,平均Kappa系数为0.69,乔木林平均用户精度为91.86%,乔木林平均生产者精度为80.85%)高于最大似然分类法(平均总精度为78.56%,平均Kappa系数为0.62,乔木林平均用户精度为89.68%,乔木林平均生产者精度为77.79%);在选用的建模方法中,kNN法构建的模型精度(平均RMSE为15.64 t/hm2,平均RRMSE为23.53%)优于稳健估计法(平均RMSE为17.63 t/hm2,平均RRMSE为25.11%)。最后,生成了浙江省乔木林地上碳密度分布图。结论本研究可为省域或更大尺度范围的乔木林地上或森林碳密度估算提供一个新的路径,为实现自动化估算碳密度以及其他森林参数提供参考。
掺砂对崩岗土壤无侧限抗压强度的影响
黄倩楠, 张晓明, 卫杰, 张紫优, 胡节
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180235
[摘要](78) [HTML全文](52) [PDF 903KB](4)
摘要:
目的为了探索混合的砂土崩积堆发生次崩塌时的力学特性,进行不同类型崩积堆室内模拟试验,探究其无侧限抗压强度变化规律及崩塌特性。方法本文采用无侧限抗压强度指标实验,设计2种掺砂方式(分层掺砂和混合掺砂)和5种掺砂水平(0%、25%、50%、75%、100%),模拟不同掺砂方式和掺砂量对崩积堆力学特性的影响。结果掺砂量越大,无侧限抗压强度越小,掺砂量从0%增加至100%,强度从71.1 kPa下降为14.6 kPa;分层掺砂的试样,下层极不稳定,试样的强度小且破坏严重,同一掺砂量,混合掺砂试样的无侧限抗压强度大,掺砂量为25%、50%、75%时,混合掺砂的无侧限抗压强度值比分层掺砂分别提高了53.28%、106.33%、21.13%;掺砂量低且混合掺砂时土体的无侧限抗压强度值大,上下层混合均匀的试样发生二次崩塌的可能性小。结论掺砂量显著降低了崩岗岩土无侧限抗压强度,掺砂量低时试样呈块状塌落,掺砂量高时呈碎屑状。同一掺砂量,混合掺砂较分层掺砂提高了无侧限抗压强度。
植酸−三聚氰胺处理木材阻燃性能研究
吴宇晖, 张少迪, 任自忠, 王明枝
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190406
[摘要](48) [HTML全文](31) [PDF 1309KB](5)
摘要:
目的公共场所及住宅起火后易引燃木质材料,迅速燃烧和火势蔓延,并产生大量有毒烟气,以致人员伤亡。为了进一步提高公共场所消防安全水平,以及降低火灾危险性,需对木材进行阻燃处理。本文用植酸与三聚氰胺处理木材,研究改性材阻燃性能,旨在为木材阻燃提供新思路,丰富木材阻燃体系。方法使用两步浸渍法在青杨内部组装植酸−三聚氰胺阻燃剂,研究改性木材的增重、增容、热解与燃烧性能;分析改性材燃烧后的残炭形貌,探讨植酸三聚氰胺复配阻燃剂应用于木材的阻燃机理。结果与对照组相比,15%植酸与5%三聚氰胺复合处理组(PM2)的热释放速率峰值和总热释放量分别降低了91.24%和79.05%,热释放抑制效果较好;PM2组与对照组相比,显示出更好的抑烟性能,总烟释放量减少了52.94%。与P15%组相比,PM2组的一氧化碳平均产率减小了70.47%,具有明显的减毒作用。PM2组的残炭量显著提高,较P15%组提升了69.58%,与对照组相比增加了278.4%。结论植酸−三聚氰胺阻燃体系能够进入木材,植酸与三聚氰胺复配处理能减少阻燃木材燃烧的热释放速率、总热释放量、总烟释放量与CO产量。植酸能催化木材脱水和炭化反应,使热解反应在较低温度发生,促使木材产生较多残炭。三聚氰胺能减缓木材热解速率,植酸与三聚氰胺协同作用可促使木材生成更多残炭。
贺兰山丁香对土壤理化性质、酶活性和微生物多样性的影响
王涛, 郭洋, 苏建宇, 徐春燕
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180365
[摘要](115) [HTML全文](80) [PDF 1167KB](17)
摘要:
目的明确濒危植物贺兰山丁香对生长地土壤养分、土壤酶活力和微生物群落的影响。方法从贺兰山丁香灌丛下及其附近裸地分别采集3份土壤样品,在测定两组样本的理化性质、酶活性的基础上,基于高通量测序技术分析了两组样本的微生物群落结构。结果贺兰山丁香对土壤酸碱度的影响不大,能使水分、有机质、总氮、速效钾、速效氮的含量显著增加(P < 0.05),但导致速效磷含量显著降低(P < 0.05);使蔗糖酶、脲酶、漆酶的活性显著增加(P < 0.05);使土壤中细菌的多样性减少,但对细菌丰富度基本没有影响,使真菌的多样性和丰富度均增加。在微生物的属水平上,贺兰山丁香使细菌中的芽孢杆菌属和真菌中的螺旋聚孢霉属、复膜孢酵母属、木霉属、Paranamyces属明显增加,使细菌的鞘氨醇单胞菌属、黄杆菌属和真菌的Lentinula属、镰孢菌属、赤霉菌属、Lycogalopsis属、土赤壳属、曲霉属、集壶菌属、支顶孢属等类群的微生物明显减少,这些微生物群落的改变与植物生长地土壤的营养成分和土壤酶活力改变息息相关。结论贺兰山丁香主要通过影响土壤中真菌的群落结构增加土壤酶活性,通过提高功能细菌的丰富度增加土壤的养分和水分含量,并促进土壤中碳、氮、磷、钾等元素的循环。
油蒿光系统II光化学参数在生长季早期对降雪事件的响应
任才, 贾昕, 吴雅娟, 马景永, 田赟, 查天山
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190058
[摘要](1573) [HTML全文](131) [PDF 1439KB](16)
摘要:
目的研究生长季早期降雪事件对于典型沙生灌木光合生理状态的影响,以及胁迫发生后植物适应胁迫的光合生理机制。方法在降雪前后,使用多通道连续监测荧光仪,通过原位连续监测当地建群种油蒿的叶绿素荧光参数和能量分配参数的变化,确定胁迫恢复期,并分析恢复期各参数与环境因子的关系。结果实际光化学量子效率(ΦPSII)在降雪当天达到最低值,且ΦPSII的日间均值比降雪前后分别下降了约40%和33%。调节性能量耗散(ΦNPQ)和非光化学淬灭(NPQ)均在降雪当天达到最高值,其中降雪当天ΦNPQ的日间均值比降雪前后分别升高了95%和48%,NPQ分别升高了94%和76%。降雪当天的最大光化学量子效率(Fv/Fm)降到了最低的0.69,比降雪前降低了约12%,并且低于了0.73的胁迫线。Fv/Fm经过3天恢复到了降雪前的水平。在恢复过程中油蒿伴随着光照900 μmol/(m2·s)和温度10 ℃的阈值拥有不同的响应关系,可能是在阈值前后拥有不同的环境主导因子。土壤水分始终是油蒿恢复过程中的限制性因素。结论本次降雪对于油蒿产生了胁迫,胁迫的原因主要是由于融雪产生的低温和高光强的协同作用导致的。油蒿通过动态调节自身光系统II反应中心的能量分配机制,增大调节性热能耗散比重来适应低温胁迫。油蒿从一次胁迫中恢复约需3~4 d,低光照、较高温度和较高水分有利于植物恢复过程。
芍药根茎解剖结构特征及生长轮分析
张建军, 陈莉祺, 李建光, 孙苗, 范永明, 于晓南
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190096
[摘要](530) [HTML全文](459) [PDF 886KB](34)
摘要:
目的观察分析不同芍药品种群品种的根茎结构发育特点,对芍药根茎进行解剖学研究,初步解析芍药根茎次生结构及生长轮特征,以期为通过根茎结构判断芍药株龄、优化无性繁殖和栽培管理技术,促进资源的开发和利用研究提供一定的理论依据。方法以芍药不同品种群的6个品种不同发育时期的地下根茎为研究对象,观察并分析其发育更新特征,应用石蜡切片和徒手切片技术,对不同品种、同一品种不同生长年限的根茎次生结构特征进行观察分析。结果不同芍药品种的地下根茎组织架构基本一致,即由根茎、着生于根茎上的根茎芽和根3部分组成,根茎每年有序更新,年龄分级特征明显;四倍体品种‘Cream Delight’根茎发育特征与其余5个品种差异明显;6个芍药品种根茎次生结构由周皮、皮层、次生韧皮部、形成层、次生木质部和中央髓组成。二倍体‘种生粉’、二倍体‘粉玉奴’、三倍体‘Coral Sunset’和四倍体‘Cream Delight’4个品种根茎次生木质部大小导管有规律地依次排列,口径较大的导管和周围的小导管聚集形成群团状,导管群分布较稀疏,两导管群之间的间隔明显。与四倍体‘Cream Delight’相比,三倍体‘Coral Sunset’的导管群分布较紧凑。伊藤杂种两个三倍体品种‘Prairie Charm’和‘Going Bananas’根茎的次生木质部大小导管分布较均匀,形成较连续的环带,并不聚集形成团块状。芍药根茎截面在脱水后维管组织呈白色或淡黄色,间断环状分布,中央髓部组织下凹,位于不同环的维管组织从髓部向皮层呈放射状排列。不同生长年限的根茎中次生木质部口径较大的导管及其周围的小导管聚集呈团块状,导管群切向断续有规律地依次排列成与形成层平行的环,形成清晰的生长轮,且生长轮的数目与其实际生长年龄一致。结论芍药不同品种地下根茎组织架构特征基本一致,且存在明显的龄级特征。二倍体及三倍体各品种根茎发育特征相似,而与四倍体不同。中国芍药及杂种芍药品种群品种根茎次生结构相似而与伊藤杂种差异明显,杂种芍药品种群内三倍体及四倍体品种根茎次生结构差异较大,芍药根茎生长轮次生结构特征与品种倍性无关。芍药根茎中的生长轮即为其年轮,且其数目能够反映芍药的实际生长年限。
21世纪以来我国首创的森林经营方法
赵中华, 惠刚盈
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190325
[摘要](629) [HTML全文](96) [PDF 684KB](25)
摘要:
我国林业建设已经全面进入以生态建设为主的新阶段,培育健康稳定、优质高效的森林生态系统已成为满足新时代生态文明建设总体要求的目标,实现这一目标的关键就是要通过采取科学合理的经营措施,改善森林的结构,加速森林的生长和正向演替,提高森林的生产力,提升森林质量。本文在简要回顾我国林业建设不同阶段的森林经营目标和经营技术的基础上,对林业建设进入以生态建设为主的阶段以来,我国自主研发的森林经营理论与技术进行了全面回顾,从理论基础、核心技术和应用实践这3个方面重点对“生态采伐更新技术体系”、“天然林保育恢复技术体系”及“结构化森林经营理念与技术体系”进行系统总结,旨在为我国当前正在实施的森林质量精准提升工程提供依据。
古建筑七架梁缺陷安全性影响数值模拟研究
欧自娜, 张厚江, 管成
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190328
[摘要](52) [HTML全文](42) [PDF 2055KB](15)
摘要:
目的七架梁作为大型木结构古建筑的主要承重构件,其承载力安全性直接影响古建筑木结构整体的安全性。由于周围环境和使用长久等原因造成木梁出现不同程度的缺陷,会影响木梁弯曲拉应力和剪切应力的分布,进而影响其承载力安全性。因此,研究不同缺陷类型、尺寸、位置对古建筑七架梁承载力安全性的影响很有必要。方法采用Abaqus有限元软件模拟计算梁上存在的裂纹、腐朽和空洞等不同缺陷时的应力分布状态,通过量化缺陷大小和缺陷位置,对不同残损因素进行单参量数值模拟分析,确定带有缺陷木梁的最大工作应力位置,分析木梁破坏的敏感位置,探究木梁承载力安全性的变化规律。结果不同缺陷类型对七架梁安全性的影响不同,外部腐朽对七架梁承载力的影响最大,空洞缺陷次之,裂纹缺陷的影响相对最小;对于弹性阶段的受弯木梁而言,缺陷位于两下金瓜柱之间的受拉区域时,对七架梁承载力安全性的影响程度最大;不同缺陷大小对七架梁承载力的影响不同,随着木梁开裂深度、腐朽区域深度、空洞缺陷大小的增加,木梁安全性逐步降低。结论局部缺陷的存在会降低七架梁安全性。数值模拟结果可以精确算出木梁最大拉应力值,是定量研究缺陷对七架梁安全性影响和确定七架梁安全性监测位置点的良好方法。
林业定量遥感研究进展和展望
黄华国
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190326
[摘要](284) [HTML全文](240) [PDF 760KB](41)
摘要:
林业遥感经历了航片判读、卫片目视解译、蓄积量定量估测阶段后,已经进入参数定量反演阶段。在林业对遥感业务化监测和精度提升的强烈需求下,定量遥感逐步与林业遥感交叉融合,林业遥感定量化研究的人才队伍、理论模型、数据源和应用方法逐渐成熟。本文提出了林业定量遥感的概念和框架,指出了其中关键的科学问题:(1)如何使遥感解译、建模和反演适应复杂的森林状况;(2)如何提高参数反演的准确度;(3)如何丰富林业遥感数据源;(3)如何发展更为智能化的遥感数据自动化算法。在介绍适合林业的定量遥感模型和通用反演方法的基础上,阐述了高光谱、热红外、激光雷达和微波遥感数据源的林业应用方法。未来林业定量遥感将在全波段数据统一建模和信息融合机制、机理模型反演、大数据融合等方面进行突破。
不同滤波算法对反演叶面积指数的影响
梁勇奇, 李明泽, 杨瑞霞, 耿同, 李欢
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20180268
[摘要](147) [HTML全文](143) [PDF 1412KB](27)
摘要:
目的使用离散型激光雷达数据反演叶面积指数(LAI)过程中,数据预处理的关键为激光雷达滤波。穿透指数(LPI)作为反演过程中重要的变量,不论是使用点数,还是使用强度计算,都直接受到滤波精度的影响。因此,滤波算法的精度能间接影响到反演LAI的精度。虽然滤波算法不断改进,滤波精度逐渐提高,应用在越来越多的场景,但关于不同滤波算法对反演LAI精度影响的探讨较少。方法本文通过对机载LiDAR滤波算法的历史、发展和现状的调研,最终选择使用混合滤波算法(Hybrid)、自适应不规则三角网滤波算法(ATIN)、形态学滤波算法(Morph)和基于坡度滤波算法(Slope)为研究对象;分别使用这4种算法滤波,得到点云中的地面点;以基于点数计算的LPI为变量,根据Beer-Lambert定律,实现帽儿山国家森林公园落叶松林和榆树林的LAI反演;以经过评估的精度更高的Hybrid为标准,计算另外3种滤波算法的滤波精度和LPI偏差;对比分析LAI模型的平均精度;最后通过分析不同误差来源的影响强度,确定了反演LAI时较好的滤波算法。结果在最佳的采样半径下,经过Hybrid、ATIN、Morph和Slope滤波算法处理,反演LAI的模型平均精度,在落叶松林,R2分别为:0.900 3、0.876 3、0.892 5、0.877 0;RMSE分别为:0.105 6、0.134 5、0.109 7、0.133 2;在榆树林,R2分别为:0.914 4、0.903 0、0.887 2、0.900 0;RMSE分别为:0.269 0、0.201 7、0.189 4、0.207 0。在落叶松林,I类误差较大的Morph算法,能保证较高的模型精度;而II类误差较小的Slope和ATIN的模型精度差异较大。结论结果发现,不同滤波算法反演得到的LAI模型精度存在差异,混合滤波算法建立的模型精度更高,形态学滤波算法的滤波精度较低,反演模型的精度较高;滤波算法导致的I、II类误差中,II类误差对LAI反演的影响更大。
应用AE和DIC原位监测含横纹裂纹木构件的裂纹演化规律试验研究
涂郡成, 赵东, 赵健
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190276
[摘要](198) [HTML全文](88) [PDF 1060KB](15)
摘要:
目的含横纹裂纹木构件的缺陷会使其在弯曲载荷下发生横纹断裂,研究含横纹裂纹木构件在载荷作用下微裂纹的萌生和扩展规律,对含横纹裂纹木构件断裂损伤的预判和评估具有重要的意义。方法以杉木为研究对象,基于声发射(AE)技术和数字图像相关法(DIC)对已预制横纹裂纹的木试件三点弯曲损伤过程进行了实时原位监测,采用声发射参数分析法研究了加载过程中微裂纹萌生和失稳扩展的声发射特征,同时结合裂尖区域的应变和位移变化信息分析木试件表面裂纹起裂和扩展的应变特征。结果含预制横纹裂纹木试件的损伤演变过程中的声发射和数字图像测量结果,所反映的微裂纹萌生、扩展规律一致,验证了声发射振铃计数、能量和幅度对裂纹损伤过程的预判。其中声发射振铃计数、能量、幅度可有效预报木试件微裂纹的萌生,木试件表面应变的变化可以有效观测裂纹萌生和扩展区域的演变。结论建立了木材微裂纹萌生、扩展行为与声发射参数和表面应变之间的对应关系,并成功地构建了基于声发射技术和数字图像相关法的原位监测含横纹裂纹木构件裂纹损伤演化的测量和评价体系,试验结果为进一步研究含横纹裂纹木构件裂纹演变行为的损伤机理和原位监测方法提供了参考依据。
我国东北地区自然保护地数量特征分析
张芳玲, 蒲真, 梁晓玉, 古元阳, 邢韶华
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190139
[摘要](225) [HTML全文](159) [PDF 633KB](20)
摘要:
目的研究我国大型地理单元内自然保护地的数量特征对当下建设以国家公园为主体的自然保护地体系具有重要意义。方法本文以我国东北地区为研究范围,基于研究区内594处国家级自然保护地的基础信息,从建设类型、建设时期和自然生态系统类型3方面对我国东北地区国家级自然保护地的数量特征进行了综合分析,对范围重复的国家级自然保护地进行了筛查统计。结果我国东北地区的国家级自然保护地数量在1956—2016年的60年间,经历了停滞、发展、爆发3个阶段,无论是类型、数量还是面积,均呈上升趋势;受自然环境和社会等因素的影响,国家级自然保护地在研究区域内分布并不均衡,具有明显的区域性;范围存在交叉重叠的国家级自然保护地多达108处,尤以自然保护区和森林公园重叠最多;以自然保护地内主要自然生态系统类型对东北自然保护地进行归类,可将其大致归为6类,森林生态系统类和内陆湿地生态系统类在数量和面积上均占据优势,草原草甸类、荒漠与沙漠类和海洋海岸类生态系统受重视程度不高,存在相当大未受保护的区域。结论建议未来东北地区的自然保护地形式在保持多元化的同时,也应向系统化方向发展;自然保护地规划建设多从自然生态系统的空间分布出发,更注重自然保护地类型与典型自然生态系统的一致性,以便于建设和管理;对自然保护地集中的热点区域按照主要自然生态系统类型进行优化整合,通过建设国家公园,合并空间距离邻近,保护对象存在关联的自然保护地来减少重复。此研究结果可为我国东北地区国家公园和自然保护地的建设和管理提供科学的数据支撑。
万寿菊秸秆微观形貌和化学组成的变异研究
杨国超, 王楠, 黄新鑫, 耿亚茹, 刘婧, 张求慧
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190311
[摘要](150) [HTML全文](85) [PDF 1368KB](6)
摘要:
目的研究万寿菊秸秆的微观形貌、化学元素组成和官能团的变异规律,可以在微观尺度和分子水平上为科学合理利用农作物秸秆提供技术依据。方法采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和电子能谱(EDS)表征万寿菊秸秆横切面的微观结构变异和化学元素组成变异情况;采用彩色图像计算机分析系统,对万寿菊秸秆的上段、中段、下段进行胞壁率测量;采用傅里叶一维红外光谱(FTIR)、二阶导数光谱(SDIR)和二维相关红外光谱(2DIR)表征万寿菊秸秆沿高度方向上的官能团变异规律。结果万寿菊秸秆的径向尺寸在上段变异较小(极差为7.3),而在中段和下段的变异较大(极差分别是10.0和10.7);万寿菊秸秆的上段组织结构“粗疏”,但在中段和下段的管孔直径及分布密度差异不大,导管类型主要是单管孔或复管孔,万寿菊秸秆的碳氧比在高度方向由上至下为0.73、0.79、0.83,呈现递增趋势,氮元素原子百分比也有同样趋势;万寿菊秸秆的胞壁率沿径向由内向外,高度方向由上向下均呈现出递增趋势;万寿菊秸秆不同高度对应的FTIR谱图在2 816 ~ 2 972、1 651、1 461、849 ~ 800 cm− 1处,SDIR谱图在1 700、1 280 cm− 1处,以及2DIR谱图在3 240 ~ 3 409、2 921、2 850、1 619 cm− 1处均存在较明显变化,表明对应官能团的种类与吸收峰强度和秸秆高度位置的变化有一定的相关性。结论通过对万寿菊秸秆微观形貌和官能团分析,揭示了万寿菊秸秆的径向尺寸、内部组织结构、碳氧原子百分比、细胞的胞壁率与秸秆生长高度方向的对应关系;推测出秸秆主要化学成分所含官能团的种类和数量在秸秆生长高度方向上的变异规律。
不同幅度景观格局与水分利用效率耦合研究
温永斌, 韩海荣, 程小琴, 李祖政
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190081
[摘要](360) [HTML全文](189) [PDF 757KB](21)
摘要:
景观格局是生态过程在一定时空尺度上综合作用的产物,它对生态系统内的碳水分配以及碳、水循环过程中的耦合作用有极其重要的影响。目的为了探讨多尺度下景观格局与水分利用效率的相互作用规律,为景观格局与生态过程耦合关系的研究以及区域生态规划提供一定的理论基础。方法本研究采用PEST模型参数优化后的Biome-BGC模型模拟了千烟洲森林生态系统2000—2014年的水分利用效率,并分析了多尺度下景观格局指数和水分利用效率、年总初级生产力的相关性及其变化趋势。结果结果表明:1) 景观破碎化指数(斑块数量、斑块密度)与水分利用效率在缓冲区为10−80范围内呈显著负相关关系;平均斑块面积和水分利用效率在缓冲区为10−80范围内呈显著正相关关系。2) 景观形状指数(景观形状指数、分维度指数)与水分利用效率在缓冲区为50−100范围内呈显著正相关。3) 景观聚合度指数(相似邻接百分比、聚集度指数)与水分利用效率间的相关性在缓冲区为10−50范围内呈显著正相关。4) 景观多样性和均匀性指数与水分利用效率间的相关性在缓冲区为10−20时呈显著负相关,70−100时变为显著正相关。5) 景观格局指数和水分利用效率的相关性表现出明显的尺度效应。6) 总初级生产力和景观格局指数相关性的变化规律同水分利用效率和景观格局指数相关性的变化规律一致。结论景观格局与生态过程的耦合受到尺度效应的影响,建议区域生态规划要充分考虑尺度效应,使景观格局与生态过程发挥最大的耦合效用。
水淹胁迫对红花玉兰苗木生长和生理生化特性的影响
王延双, 方文, 王欣彤, 赵秀婷, 廖国莉, 段劼, 马履一
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190225
[摘要](412) [HTML全文](165) [PDF 1162KB](33)
摘要:
目的红花玉兰根系为肉质根,对水分极为敏感,本文对红花玉兰苗木进行水淹胁迫试验,探讨水淹环境对其生长和生理生化特性的影响,为确定红花玉兰栽植适合生长的水环境及推广工作提供理论依据。方法以1年生红花玉兰苗木为试验材料,采用盆栽水淹方法,设置对照(CK)、水淹4 d(W4)、7 d(W7)、11 d(W11)和15 d(W15)共5个处理,并分别在水淹第1、4、7、11、15天以及胁迫解除后的第2(R2)、5(R5)、8(R8)天测定红花玉兰苗木生长过程中的生长和生理生化指标,分析红花玉兰苗木对水淹胁迫的响应及其水淹胁迫后的自我恢复能力。结果随着水淹胁迫时间的增长:W4、W7、W11植株存活率分别降低至95.00%、70.00%、60.00%,W15苗木在解除胁迫2 d后,全部死亡;苗高和地径的增长量呈下降趋势,W11苗木胁迫解除后生长恢复基本停滞;光和色素含量呈下降趋势,各处理与CK差异不显著;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均呈下降趋势,净光合速率和气孔导度的各处理均显著低于CK,蒸腾速率除W4外均与CK差异显著;可溶性蛋白含量和丙二醛(MDA)含量逐渐增加,各处理下MDA含量均与CK差异显著,可溶性蛋白含量除W4外均与CK差异显著;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的变化趋势大致相同,表现为先增加而后降低,W11和W15处理下的SOD和POD均与CK差异显著,CAT活性除W4外均与CK差异显著。结论随着水淹胁迫时间的增长,红花玉兰苗木生长和生理活性受到一定程度的抑制,但在水淹胁迫解除后具有一定的恢复能力,且胁迫时间越短恢复能力越强。水淹胁迫持续到11 d左右,基本上能够通过调节自身的保护酶系统活性和渗透调节物质含量来减轻伤害,维持植物体的正常生理代谢功能,从而表现出一定的耐涝潜力。当水淹胁迫持续至15 d时,超过了植株自身的调节能力,导致其死亡。
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2019-11目录
2019, 41(11).  
[摘要](40) [HTML全文](26) [PDF 330KB](4)
摘要:
林学
长白山自然保护区蒙古栎幼树生理生长特性随海拔梯度的变化
樊莹, 乔雪涛, 赵秀海
2019, 41(11): 1-10.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20190095
[摘要](965) [HTML全文](341) [PDF 973KB](78)
摘要:
目的揭示长白山自然保护区蒙古栎幼树生理生长特征对海拔梯度的响应,以预测环境变化对该地区蒙古栎幼树生长的潜在影响。方法以长白山自然保护区不同海拔的林下蒙古栎幼树为材料,研究其叶片生理学、叶片形态学特性和植株生长特性对海拔梯度的响应。结果(1)蒙古栎叶片的比叶重和叶片干物质含量没有显著的海拔差异(P > 0.05),而叶片的表观量子效率、光饱和点、光饱和速率、水分利用效率和表观CO2利用效率随海拔高度的增加呈下降趋势,即蒙古栎叶片的对弱光的利用能力、对强光的适应能力和最大光合潜力随海拔高度的增加而下降,生成单位有机物所需消耗的水分和胞间CO2随海拔高度的增加而增加;(2)蒙古栎植株的叶生物量、新生枝条生物量、一年生枝条生物量、叶生物量比重、新生枝条生物量比重和一年生枝条生物量比重随海拔高度的增加分别下降了64%、59%、60%、53%、45%和47%,即蒙古栎幼树的年生长量随海拔高度的增加而下降;(3)本研究中选择的叶片因子共解释了蒙古栎总生长变异的12.03%,选择的环境因子共解释了总生长变异的19.31%。结论蒙古栎幼树叶片生理性状和整株生长性状对海拔梯度的响应反映了该物种在异质生境中具有较强的叶片生理和整株形态可塑性。蒙古栎幼树的叶片的比叶重和干物质含量随海拔梯度没有显著变化,但其光合速率以及年生长量随海拔高度的增加而下降,即环境变化可能会通过影响蒙古栎幼树叶片的光合特征而非叶片的形态学特征进而影响蒙古栎幼树的生长。本文对预测蒙古栎在未来气候变化下的生理生态响应及演化方向具有一定意义。
林龄和气候变化对三峡库区马尾松林蓄积量的影响
冯源, 肖文发, 朱建华, 黄志霖, 鄢徐欣, 吴东
2019, 41(11): 11-21.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20190184
[摘要](153) [HTML全文](123) [PDF 1246KB](45)
摘要:
目的林龄增长和气候变化是影响森林蓄积量变化的关键因素,研究这两种因素对区域尺度森林蓄积的影响具有重要意义。方法本文基于生态过程模型(3-PG)、森林资源规划设计调查数据及3种未来气候情景(BS、RCP4.5和RCP8.5),量化了林龄和气候变化对三峡库区马尾松林蓄积的影响。结果2009—2050年林龄促使三峡库区马尾松林蓄积年均增长2.60 × 106 m3/a或2.60 m3/(hm2·a);而气候变化对蓄积生长的促进作用较小,年均增量为1.70 × 105 ~ 2.00 × 105 m3/a或0.17 ~ 0.20 m3/(hm2·a),相当于林龄影响的6.55% ~ 7.67%。林龄和气候变化对马尾松林蓄积生长的促进作用在三峡库区中部最强,而在库区南部最弱。林龄促进马尾松林单位面积蓄积年均增长最高和最低的地区分别是万州区和巴南区,对应值为4.54 和1.17 m3/(hm2·a)。气候变化对开州区单位面积蓄积年均增长的促进作用最高,为0.40 m3/(hm2·a),而对涪陵区的促进作用最低,为0.03 m3/(hm2·a)。结论林龄和气候变化均促进马尾松林蓄积生长,其共同作用将使万州区和开州区马尾松林单位面积蓄积年均增量最高,而使巴南区蓄积年均增量最低。未来需重点关注巴南区马尾松林生长,通过加强抚育管理、调整林龄结构以维持区域森林资源增长。
海南不同林分地表径流特征分析
王华, 向仰州, 杨曾奖, 郭俊誉
2019, 41(11): 22-30.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20190275
[摘要](133) [HTML全文](109) [PDF 645KB](19)
摘要:
目的探讨桉树林、橡胶林和次生林3种森林地表径流的月动态以及不同雨量等级发生的地表径流规律,为准确评价3种森林水源涵养效益以及人工林可持续经营提供科学依据。方法在海南黎母山不同林分建立径流场,其中桉树林中有4个(F1、F2、F3、F4),橡胶林有1个(F5)、次生林中有1个(F6),从2010年4月到2011年3月进行地表径流观测,对比分析了3种森林类型地表径流特征,并借助G(2,1)模型基本思路以及sigmoid模型预测了月地表径流系数。结果(1)F1 ~ F6径流场全年地表径流量分别为230 、49 、170.1 、84.2 、340 、396.4 mm,其中雨季地表径流量分别占全年地表径流量的90.28%、91.61%、87.89%、92.74%、91.86%、90.88%。(2)各月地表径流量大小呈现相同的顺序,即F6 > F5 > F1 > F3 > F4 > F2。(3)雨季次生林地表径流总量是桉树林的1.75 ~ 8.11倍,橡胶林是桉树林的1.49 ~ 6.89倍。(4)单次降雨超过10 mm才会发生地表径流,地表径流随降雨等级而增大,大于60 mm的降雨量占全年总雨量的57.95%,而F1 ~ F6径流场产生的地表径流分别占全年地表径流量的84.92%、89.08%、82.14%、87.75%、79.56%、83.49%。sigmoid模型对雨季地表径流系数的预测精到高于旱季,但对2010年8月各径流场的地表径流预测偏差较大。结论该地区5年生桉树、6年生橡胶人工林的地表径流并不总是比次生林大,因此在评价人工林水源涵养能力时有必要考虑林龄和地理位置。
雌雄异株植物鼠李生殖分配与生殖耗费补偿机制
黄云浩, 辛本花, 王娟
2019, 41(11): 31-36.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180425
[摘要](175) [HTML全文](127) [PDF 649KB](21)
摘要:
目的检验鼠李个体大小对其生殖分配的影响,比较相同径级雌雄鼠李生殖分配的差异,探讨鼠李可能存在的生殖耗费补偿机制, 对今后雌雄异株植物生理生态学方面的研究提供论据支撑。方法在鼠李的花期和果期选择当年进行繁殖活动且生长状况与立地条件类似的植株作为调查样本,对每株鼠李的性别、叶生物量、花生物量(花期)、果生物量(果期雌株)进行了调查,通过Li-6400 便携式光合作用测定仪比较不同性别鼠李叶片的光合能力。结果(1) 大径级鼠李的生殖生物量与营养生物量均显著大于小径级鼠李(P < 0.05)。(2) 相同径级鼠李雌株的生殖生物量均显著高于雄株(P < 0.05),雌雄鼠李的营养生物量没有显著差异(P > 0.05)。(3) 当光强处于500 ~2 000 μmol/(m2∙s)时,鼠李雌株单位叶面积的光合速率大于雄株。结论研究区域内鼠李的个体大小对其生殖分配有显著影响,这是不同个体可利用资源总量不同造成的。鼠李雌株相较于雄株,并没有因较高的生殖耗费而缩减对营养生长的投入。鼠李雌株通过光合作用获得了更多的可利用资源来满足其生殖和营养生长过程需要,这种较强的光合能力是雌株在较高繁殖压力下进化出的一种生殖耗费补偿机制。
气动生物反应器油松胚性愈伤增殖体系的建立研究
李亦轩, 赵健, 付双彬, 董明亮, 杨硕, 李珊珊, KongLisheng, 张金凤
2019, 41(11): 37-43.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20190221
[摘要](130) [HTML全文](45) [PDF 790KB](16)
摘要:
目的大量具有活性的胚性愈伤组织的增殖可为油松体细胞胚胎发生研究和植株再生提供充足的材料,锥形瓶悬浮培养体系下胚性愈伤组织的增殖率低且易酸化坏死,建立气动生物反应器油松胚性愈伤增殖体系可促进油松胚性愈伤组织的增殖。方法本研究以油松愈伤组织为材料,利用L9(34)正交试验设计,探究了生物反应器中愈伤接种量、新旧培养基的配比和激素浓度3个因素对愈伤组织增殖的影响,建立了增殖体系。而后在相同条件下与锥形瓶悬浮培养进行对比。结果结果表明:气动生物反应器中每100 mL液体培养基内接种胚性愈伤10 g,2,4-D 0.2 mg/L,保留20%的旧培养基时能使胚性愈伤增殖率达到最高,可达216.18%;结论与锥形瓶悬浮培养体系相比,ALB系统在一周内胚性愈伤生长速度更快,为锥形瓶悬浮培养体系的3.15倍;显微观察显示增殖的胚性愈伤组织稳定且优质。该研究为基于油松体胚体系的大规模扩繁提供技术支持。
盐胁迫下白蜡无性系苗期的耐盐性综合评价
闫文华, 吴德军, 燕丽萍, 王因花, 任飞, 燕琳, 刘婕, 于林霖
2019, 41(11): 44-53.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180438
[摘要](115) [HTML全文](75) [PDF 922KB](24)
摘要:
目的本研究通过对9个白蜡无性系的耐盐性进行综合评价,为探究白蜡无性系的耐盐能力,选育优良耐盐林木品种,利用生物措施提高土地生产力提供理论依据。方法以1年生白蜡无性系扦插盆栽苗为试验材料,对9个无性系在不同盐胁迫条件下(0、2、4、6、8 g/L)的生长与生理指标的变化进行研究。结果在盐胁迫下,各无性系的生长受到明显抑制,并且随着NaCl质量浓度增大,无性系的生长指标(苗高增量、地径增量、生物量累积)都呈现下降的趋势,无性系YL的下降幅度最为平缓;9个无性系中的叶绿素含量也随着盐质量浓度升高而下降,YL与其他无性系存在显著性差异(P < 0.05)。盐胁迫导致无性系体内细胞膜透性与MDA含量增大,但在同一盐质量浓度时,无性系YL与Y3低于其他无性系;当盐胁迫逐步增大时,脯氨酸、可溶性糖含量因无性系品种不同而呈现不同的趋势,其中在YL、L5、QB、L2、Y3无性系中一直处于增长状态,在其余4种无性系中呈现单峰曲线,最高值出现在盐质量浓度为6 g/L的处理中;SOD酶活性呈现先升高后下降的趋势,无性系YL酶活性最高,与其他无性系有显著性差异(P < 0.05)。结论本试验采用主成分分析法对9个白蜡无性系的耐盐性进行综合评价,耐盐能力大小依次为YL、Y3、L5、QB、JJ、JN11、HX、L2、J10,试验结果为白蜡耐盐无性系的选育提供理论基础和育种材料。
基于WorldView2和GF-2的面向对象多指标综合植被变化分析
朱方嫣, 沈文娟, 李明诗
2019, 41(11): 54-65.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180435
[摘要](200) [HTML全文](130) [PDF 1236KB](28)
摘要:
目的利用高分辨率卫星影像获取精确的植被变化信息对植被资源合理利用及可持续经营有重要意义。传统的基于像元的直接变化检测法容易产生椒盐噪声,而用面向对象分类法结果又严重依赖于分类精度。本文在分析现有算法优劣势基础上,力图找到一种针对高分辨率遥感数据进行植被变化检测的相对客观算法,并验证其有效性。方法基于现有的多指标综合变化分析算法(MIICA),提出了面向对象的MIICA。本算法用准确率(P)和查全率(R)分析确定的最优分割参数对前后两期跨传感器影像进行统一分割,利用分割获得的对象影像进行特征参数提取,并用ROC曲线法选择合适的阈值进行变化信息提取并整合,最终获得植被变化位置及方向(植被增多或减少)。结果经与基于像元的MIICA及面向对象分类法的比较,本方法的生产者精度高于基于像元的MIICA,用户精度高于面向对象分类法,并且总体精度和Kappa系数分别达到了0.880和0.805。本方法能更好地反映植被变化的位置及形状,也能较准确地检测出一些面积微小的变化。结论面向对象的MIICA能弥补基于像元的MIICA和面向对象分类的缺点,提高检测精度,对存在高人为影响的森林公园或自然保护区植被变化分析、植被资源合理利用及可持续经营有重要意义。
机载与星载高分遥感影像单木树冠分割方法和适宜性对比
孙振峰, 张晓丽, 李霓雯
2019, 41(11): 66-75.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180446
[摘要](486) [HTML全文](193) [PDF 1659KB](27)
摘要:
目的应用高分辨率遥感影像快速准确提取单木树冠信息,对现代森林管理具有重要意义。面向对象的多尺度分割方法能有效地解决基于像元特征分析的局限,是单木树冠提取的重要技术途径。本文对比分析了不同遥感平台和人工林树种的树冠提取精度,探究实验方法针对不同尺度影像数据和树种的优势及适用性,并结合调查目的为影像数据的选取提供参考。方法以广西壮族自治区高峰林场为研究区,选取低空无人机CCD、机载CCD和星载高分二号遥感影像数据,针对树冠区域与背景区域的对比度效果不佳的问题,首先采用小波变换进行图像增强处理,去除影像噪声,增强树冠与背景的对比度;然后应用面向对象的多尺度分割方法,排除背景区域的干扰,针对树冠区域进行单木树冠的快速提取;最后对3种影像下提取的杉木和桉树人工林单木树冠的流程和方法,以及树冠提取精度进行研究分析。结果采用小波变换对无人机和机载平台影像增强效果显著,无人机平台下桉树和杉木实验区单木分割精度分别为87%和93.3%,冠幅估测精度为84.2%和85.1%;机载平台下桉树和杉木实验区单木分割精度为89%和91.1%,冠幅估测精度为83.9%和84.4%;而小波变换对星载平台影像增强效果不佳,桉树和杉木实验区的单木分割精度为82%和89%,冠幅估测精度为72.3%和73.3%。结论在无人机和机载平台下,应用多尺度分割得到的树冠提取精度相接近;在星载平台下,直接应用多尺度分割进行单木树冠提取,受影像自身空间分辨率的局限,提取精度低于前两种平台,但也能够满足森林调查的基本需求。
基于多特征融合和CNN模型的树种图像识别研究
刘嘉政, 王雪峰, 王甜
2019, 41(11): 76-86.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180366
[摘要](306) [HTML全文](215) [PDF 1513KB](52)
摘要:
目的在树种图像识别时会存在类内差异、类间相似的现象,因此导致基于单一人工特征的传统识别方法难以达到理想的识别效果。针对这一问题,本文基于卷积神经网络,提出一种将图像深层特征和人工特征融合的树种图像深度学习识别方法。方法将6类常见树种(樟子松、山杨、白桦、落叶松、雪松和白皮松)图像作为研究对象。首先,通过裁剪、水平翻转、旋转等操作,对原始树种图像集进行数量扩增,并划分为训练集和测试集,建立本次树种识别实验的图像库;其次,将本文模型设计为3路并列网络,分别选取RGB图像、HSV图像、LBP-HOG图像,从图像像素、色彩、纹理和形状的角度出发,对上述树种图像进行识别。一方面构建适合本文实验的CNN深度学习模型,将训练集样本中RGB图像和相对应的HSV图像作为第1路和第2路CNN模型的输入,进行树种图像深层特征提取;另一方面,对训练集进行高斯滤波去噪和人工提取LBP-HOG特征来代表纹理、形状特征,作为第3路CNN模型的输入。然后,将3路模型各自得到的特征在最后一层全连接层进行汇总,作为softmax分类器的最终分类依据。最后,为检验本文方法的可行性,利用上述特征和训练集对SVM分类器、BP神经网络以及现有的深度学习LeNet-5模型、VGG-16模型进行训练,对测试集进行识别验证,来比较最终的识别效果。结果本文提出的多特征融合CNN模型,训练准确率为96.13%,平均验证识别准确率为91.70%。基于单路训练的CNN树种识别模型中,RGB图像作为训练输入值时,识别率最高,为75.21%,HSV特征识别率次之,LBP-HOG特征最差;多特征融合情况下,基于RGB + H通道 + LBP条件下,验证识别准确率最高,达到93.50%;RGB + HSV + LBP + HOG组合识别率不增反降,识别率为89.50%。同样的特征或特征组合条件下,SVM、BP神经网络、LeNet-5模型和VGG-16模型所获得的识别率均低于本文模型的识别率。结论基于RGB + H通道 + LBP特征融合条件下,运用3路并列CNN模型,对本文6类树种图像进行识别的识别率最高,克服了在单一特征情况下识别率低的问题,识别效果也非常理想,实现了从大量不同树种图像中自动识别出具体类别。
基于液流和叶片水势测定的沙柳水分利用特征分析
杨睿智, 马景永, 梁椿烜, 田赟, 贾昕, 查天山
2019, 41(11): 87-94.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180241
[摘要](297) [HTML全文](113) [PDF 975KB](22)
摘要:
目的干旱半干旱区植物的水分传输过程依赖于一套有效的调控机制,研究典型沙生植物对土壤干旱的响应机制有助于预测未来气候条件下荒漠生态系统的结构和功能变化。方法采用包裹式茎流仪于2017年5—10月对毛乌素沙地沙柳液流进行长期连续观测,期间选择天气晴朗的19 d测得黎明前叶水势与正午叶水势,同步连续监测林冠上方太阳辐射、气温、空气相对湿度与土壤含水量。结果(1)短期内土壤水势与枝条液流具有较好的相关性(5—6月、7—9月),整个生长季内液流密度与土壤叶片水势差(ΨLΨS)呈正相关。(2)叶片水势(ΨL)、大气水汽压亏缺(VPD)均对叶片蒸腾速率(EL)有调控作用,小于阈值呈正相关,大于阈值呈负相关。VPD对EL调控阈值为1.9 kPa,ΨLEL调控阈值为−3.7 MPa。VPD对叶片导度(gL)有显著调控作用,调控阈值为0.9 kPa,小于阈值呈正相关,大于阈值呈负相关。(3)沙柳木质部栓塞脆弱性曲线呈“r”形,引起枝条50%导水率损失的压力值(P50)为0.73 MPa。(4)整体上看,正午木质部传导度(Ks)与正午叶片传导度(gL)是正相关的。Ks与黎明前叶水势(ΨS)呈现正相关关系,而gL受VPD影响较大导致其与ΨS相关性弱。gLKs对于土壤干旱(ΨS降低)的相对敏感性(ϭ)为 1.035 。结论以上结果表明,随着水分胁迫加重,木质部在水势较高时便通过降低导水率来减少水分丧失,木质部栓塞到一定程度也不关闭气孔,而是能保持一定的气孔开度。这些适应策略在一定程度上反映了沙柳最大化蒸腾和同化速率的一种机制,对正确认识干旱地区沙柳的水分利用特征有明显的理论意义,为深入研究沙柳的水力限制补偿机理奠定基础。
天然马尾松林土壤碳氮磷特征及其与凋落物质量的关系
向云西, 潘萍, 陈胜魁, 欧阳勋志, 宁金魁, 吴自荣, 纪仁展
2019, 41(11): 95-103.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20190029
[摘要](447) [HTML全文](519) [PDF 728KB](45)
摘要:
目的对森林土壤碳氮磷特征及其与凋落物质量的关系进行分析,可为森林质量的精准提升提供参考依据。方法以赣南天然马尾松为研究对象,基于标准地调查及样品测定获取数据,利用主成分提取反映凋落物质量特征的变量并将其分别与土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)建立线性回归模型,分析土壤C、N、P含量与凋落物质量的关系。结果(1)随土层深度(1)随土层深度的增加,土壤C、N、P含量逐渐降低,0 ~ 10 cm土层的C、N含量均显著高于其他土层(P < 0.05),各土层TP含量均无显著差异(P > 0.05)。土壤中的C、N、P含量整体表现为中等偏低到极低的状态;随林龄的递增,各土层C、N、P含量均呈上升趋势,其中0 ~ 10 cm土层的C含量各龄组间均呈显著差异(P < 0.05)。(2)凋落物半分解层、未分解层现存量随林龄的递增呈先增后减的趋势,各龄组均在近熟林达最大值;各分解层的C、N、P含量在不同龄组间均无明显变化规律,但半分解层的C含量、C/N值均显著小于未分解层(P < 0.05),N、P含量则为半分解层大于未分解层,其差异均不显著(P > 0.05)。(3)反映凋落物半分解层、未分解层质量特征的主成分均与土壤C、N含量呈显著相关、与土壤P含量相关性不显著,表现为土壤C、N、P含量与凋落物半分解C、N、P含量呈正相关、凋落物未分解层C、N、P含量呈负相关。结论天然马尾松林土壤的养分含量整体偏低,凋落物C、N、P含量在未分解层减少、半分解层增加时其土壤养分含量增加,因此,在经营中促进凋落物的分解可提高土壤养分含量,有利于林木生长。
南滚河国家级自然保护区典型植被类型土壤有机碳及全氮储量的空间分布特征
任玉连, 陆梅, 曹乾斌, 李聪, 冯峻, 王志胜
2019, 41(11): 104-115.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180319
[摘要](308) [HTML全文](142) [PDF 1056KB](27)
摘要:
目的植被群落随山地海拔升高呈现有规律的垂直分布,能够引起样地微气候及土壤性质的改变,进而影响碳氮在土壤中的沉积。因此,不同典型植被类型土壤碳氮储量的空间分布特征是山地生态系统碳氮循环研究的重要内容。本文旨在探明南滚河自然保护区不同典型植被类型土壤有机碳及全氮储量沿海拔梯度的变化及其与环境因子的耦合关系。方法选取南滚河自然保护区沿海拔形成的3种典型植被类型(沟谷雨林、半常绿季雨林和中山湿性常绿阔叶林)为研究对象,研究不同植被类型之间土壤有机碳及全氮储量的变化规律,并运用线性回归和RDA冗余分析等方法研究环境因子沿海拔变化对土壤有机碳及全氮储量的影响。结果不同典型植被类型土壤有机碳与全氮储量随海拔升高呈现显著增加的变化趋势(P < 0.05),即沟谷雨林(89.10 t/hm2,11.94 t/hm2) < 半常绿季雨林(190.30 t/hm2,25.34 t/hm2) < 中山湿性常绿阔叶林(508.05 t/hm2,56.55 t/hm2),这种变化规律与凋落物厚度、年均降水量、土壤含水量、总有机碳及全氮沿海拔的变化相一致;不同植被类型土壤有机碳储量均随土层深度增加呈先增后降的垂直变化规律,而土壤全氮储量则随土层深度增加呈逐渐降低趋势;土壤有机碳及全氮储量与海拔、土壤含水量、总有机碳、全氮、凋落物厚度和年均降水量呈极显著正相关(P < 0.01),与土壤密度、pH、年均气温和土壤温度呈极显著负相关(P < 0.01),冗余分析表明凋落物厚度与土壤含水量是影响有机碳和全氮储量的主导因子。结论热带地区植被类型沿海拔梯度有规律的分布,能够通过改变样地微气候(如温度、水分)、凋落物输入(凋落物厚度)及土壤理化环境(如土壤密度、C与N含量等),进而显著影响土壤有机碳及全氮储量的空间分布。
模拟不同烹饪温度对红松籽油品质的影响及主成分分析
王凤娟, 童新雨, 夏晓雨, 符群, 郭庆启
2019, 41(11): 116-124.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20190115
[摘要](189) [HTML全文](170) [PDF 921KB](33)
摘要:
目的以模拟不同烹饪温度处理后的红松籽油为材料,测定其脂肪酸组成和理化性质,并采用主成分分析法进行综合评价。方法对不同烹饪温度预处理后的红松籽油通过气相质谱(GC-MS)联用测定脂肪酸组分。根据国标测定热处理前后的红松籽油理化性质。利用SPSS 19.0软件对不同温度处理后红松籽油的脂肪酸组成进行主成分分析。结果随着热处理温度的升高红松籽油的羰基价和酸值显著上升(P < 0.05),过氧化值先升高后降低,180 ℃达到最大值9.79 mmol/kg,碘值和皂化值与对照组相比分别降低31.78%、22.86%。高温加热后红松籽油脂肪酸的种类和含量出现显著变化,不饱和脂肪酸以及亚油酸和皮诺敛酸含量下降,而反式脂肪酸的种类和含量随烹饪温度的升高而增多,加热过程中共生成5种新的脂肪酸(9t-C18∶1(反式油酸)、(9c,11t)-C18∶2、(10t,12c)-C18∶2、14-甲基-C16∶0、10c-C17∶1)。对不同温度处理后红松籽油的脂肪酸组成进行主成分分析,共提取出2个主成分,方差贡献率分别为83.80%、10.43%。结论升高温度会降低红松籽油品质和改变脂肪酸组成。低温热处理时,红松籽油的理化指标及其脂肪酸不发生显著变化,随着温度的升高,红松籽油中多不饱和脂肪酸含量下降,反式脂肪酸的种类和含量增加。
风景园林
基于生态系统服务功能模拟演算的绿色空间规划框架
李方正, 刘阳, 施瑶, 胡凯富, 郑曦
2019, 41(11): 125-136.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20190149
[摘要](591) [HTML全文](228) [PDF 1279KB](58)
摘要:
目的在快速城镇化以及全球气候变化的背景下,生态环境不断恶化给人类生活和健康带来了巨大的影响。生态系统服务功能评估作为一种应对气候变化、构建绿色宜居生存环境的方法得到推广。建立基于生态系统服务功能模拟演算的绿色空间规划框架,对于客观评价绿色空间的服务功能、构建可持续发展的绿色空间网络具有科学的指导意义。方法本文在总结国内外学者相关研究的基础上,以北京市浅山地区为例,构建基于生态系统服务功能评估的绿色空间规划框架,选取缓解热岛效应、水土保持、固碳释氧、气候调节、生物多样性保护、文化娱乐6种功能指标,采用径流系数公式计算、MaxEnt模型模拟等方法进行评价,识别区域不同服务类型的关键绿色空间位置并提出适宜的绿色空间类型,最后通过构建游憩绿道以及生态廊道加强绿色空间联系,完善绿色空间布局。结果不同类型生态系统服务效益空间分布呈现一定差异性,根据不同区域提供的服务差异划定湿地公园、森林公园、郊野公园、城市公园、地质公园、风景名胜区以及生态保育绿地7种绿色空间类型,新增6条绿道(195 km)连接平原与浅山区,在温泉镇、延寿镇、十三陵镇、峪口镇等村镇构建生态廊道,建立以目标动物保护为目的的线性绿色空间。结论绿色空间能够提供多种重要的生态系统服务功能,构建绿色空间规划框架对于加强落实浅山区生态优先的发展战略,推动形成可持续的绿色发展方式有重要意义。
林业工程
塑−木插接节点的配合特性及参数优化
王安正, 关惠元
2019, 41(11): 137-145.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20190226
[摘要](139) [HTML全文](128) [PDF 1383KB](14)
摘要:
目的塑料与木材的插接连接是塑料椅类家具中一种常见的节点形式,对节点的配合参量进行优化设计能够有效地提高节点接合强度,从而提升产品的可靠性。方法以PP塑料与榉木圆榫接合构件为例,选择塑料件壁厚、接合长度、过盈配合量为考察因素,以抗拔强度与抗弯强度为评价指标,采用3因素3水平的Box-Behnken响应面设计法,建立接合强度与配合参数之间的数学模型,通过方差分析各因素的显著性及交互作用,同时通过求解拟合方程获得节点的最优配合参量。并在此基础上对过盈、胶合和木螺丝3种不同装配方式的构件节点抗拔力进行对比分析。结果3个因素均对节点的抗拔强度有显著影响,但只有塑料件壁厚和接合长度这两个因素对节点的抗弯强度有显著影响,与过盈配合量无关。直径为40 mm的圆榫塑−木插接节点的最优配合参数为:塑料件壁厚3.2 mm,接合长度50 mm,过盈配合量0.15 mm,对此参数节点进行力学性能试验可获得极限抗拔力2 139.3 N及弯曲载荷1 306.4 N。3种不同装配方式的构件节点抗拔力分别为:过盈装配(Ⅰ型节点)966.5 N < 胶合装配(Ⅱ型节点)1 251.4 N < 木螺丝装配(Ⅲ型节点)1 607.6 N。结论塑−木插接节点的配合参数可以通过响应面法优化设计以获得最佳力学性能,在实际应用中各设计因素在设计域内靠近上限取值较易获得最大接合强度,此外采用木螺丝的装配方式能够大大提高节点的抗拔强度。
自攻螺钉与榫卯连接CLT墙体节点力学性能研究
林沁雨, 文程生, 刁玥, 燕力榕, 高颖
2019, 41(11): 146-154.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20190209
[摘要](245) [HTML全文](164) [PDF 2900KB](23)
摘要:
目的正交胶合木(CLT)的出现使木结构建筑突破了以往的层高限制,但现在采用的金属连接件连接方式降低了CLT材料的使用效率,浪费了CLT材料的力学性能优势。因此,连接节点成为CLT研究的关键性问题。对榫卯连接在CLT墙体−墙体处的节点应用进行抗剪性能研究,并与自攻螺钉的连接性能相比较,以探究榫卯连接节点在CLT建筑中的应用提供科学依据。方法分别对自攻螺钉与燕尾榫连接的两类CLT墙体节点H型试件进行单调与低周反复加载试验,得到试件在纯剪作用下的荷载−位移曲线、滞回曲线、骨架曲线等参数,并结合破坏现象比较分析了两类试件的初始刚度、最大承载力、耗能、刚度退化、强度退化等力学特性。结果钉节点一般先于CLT材料破坏,并损坏连接处木材,而燕尾榫节点后于CLT材料发生破坏;在单调加载试验中,燕尾榫节点的延性略低于钉节点,但最大承载力、极限位移、屈服荷载、屈服位移与耗能分别高出钉节点313.50%、35.38%、370.80%、92.76%、459.64%;在低周反复加载试验中,钉节点延性较差,燕尾榫节点延性相对较好,燕尾榫正向加载的最大承载力高出钉节点455.54%,负向加载的最大承载力高出钉节点234.74%,且燕尾榫节点维持刚度和强度的能力,以及耗能能力均优于钉节点。结论与钉节点相比,燕尾榫节点可以更大地发挥CLT材料的优点,以推动CLT建筑的工程应用。
研究方法
径流含沙量测定方法研究
温文杰, 张建军, 李依璇, 黄小清, 贺佩
2019, 41(11): 155-162.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180246
[摘要](115) [HTML全文](117) [PDF 656KB](17)
摘要:
目的径流含沙量是水文测验和水土流失监测中必须测定的重要参数,更是衡量水土流失程度的重要指标,简单便捷的径流含沙量测定方法是目前水土保持监测中需要解决的关键问题之一,这对于实现水土流失量的自动监测和预警,及时准确地把握水土流失强度,进而选择合理的水土保持措施,开展水土流失治理均具有重要意义。方法本文通过采集国内不同省份的土壤样品,利用室内实验,构建了称重法测定径流含沙量的基本原理,提出了计算含沙量的经验模型,探讨了称重法测定径流含沙量精度的主要因素(泥沙比重、泥水样体积、水温)。结果称重法测量径流含沙量的模型精度较高,能满足水土保持监测中径流含沙量测定的精度要求,径流含沙量在5.00 ~ 20.00 g/L时,平均相对误差 < 20.00%;径流含沙量在20.00 ~ 200.00 g/L时,平均相对误差 < 5.00%。泥沙比重对泥沙含量测定结果的影响不显著,可采用水土流失地区表层土壤平均比重(变化范围基本在2.50 ~ 2.70之间),利用称重法模型计算出径流含沙量。泥水样体积的测定误差是影响称重法测量泥沙含量精度的关键,研制以称重法为基本原理的径流泥沙含量自动监测仪器时,准确测量泥水样的体积最为关键。温度对称重法测量径流含沙量的精度影响很小(P > 0.05)。结论称重法操作简单,精度高,在水土流失自动监测领域具有良好的应用前景。

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