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松材线虫细胞色素cyp-13A11基因RNA干扰载体的构建及其功能分析
盛东萍, 张晓阳, 冯梦婷, 叶建仁, 邱秀文
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200025
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 863KB](0)
摘要:
  目的  构建松材线虫cyp-13A11基因RNA干扰载体,研究cyp-13A11基因的功能,为松材线虫病的生物防治提供理论依据。  方法  本文通过设计特异性引物,扩增松材线虫cyp-13A11基因片段,构建至pEASY-T1干扰载体上并转入Trans1-T1大肠杆菌菌株。采用浸泡法对松材线虫进行RNA干扰,通过qRT-PCR检测cyp-13A11基因的表达,将干扰后的线虫分别接种至长满灰葡萄孢菌丝的培养皿中和黑松苗上,测定RNA干扰后线虫的取食、繁殖、致病力和干扰效率等指标。  结果  成功构建了带有pEASY-T1干扰载体的Trans1-T1菌株并且能够合成cyp-13A11 dsRNA,通过RNA干扰抑制了松材线虫cyp-13A11基因的表达。松材线虫RNA干扰后接种至灰葡萄孢第3天,cyp-13A11 dsRNA处理松材线虫的取食面积较小,ddH2O处理松材线虫取食面积达到了整体的2/3;接种第6天,cyp-13A11 dsRNA处理松材线虫的取食面积为整体的1/3,而ddH2O处理松材线虫已将灰葡萄孢菌丝取食殆尽。ddH2O处理松材线虫的繁殖数量比cyp-13A11 dsRNA处理高4.28倍。松材线虫接种至黑松苗第10天,ddH2O处理黑松发病率为22.2%,而cyp-13A11 dsRNA处理黑松发病率为5.6%;接种至20天,ddH2O处理的黑松发病率为44.4%,cyp-13A11 dsRNA处理的黑松发病率为33.3%;直至接种30天,ddH2O和cyp-13A11 dsRNA处理的黑松全部枯萎,发病率达到100%。  结论  成功构建了松材线虫cyp-13A11基因RNA干扰载体,cyp-13A11基因表达沉默后影响了松材线虫的取食,降低了松材线虫的繁殖能力和致病力。
望天树人工幼林土壤微生物量碳氮及养分特征
李万年, 黄则月, 赵春梅, 杨梅
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200191
[摘要](15) [HTML全文](7) [PDF 840KB](2)
摘要:
  目的  望天树是热带雨林标志种及国家一级濒危树种,人工栽培是扩大其种群数量的重要途径。通过对望天树人工纯林及混交林的土壤理化性质、土壤微生物生物量碳氮及养分含量的分析,为望天树人工幼林混交树种选择及土壤管理提供参考。  方法  在望天树人工纯林、望天树-降香黄檀及望天树-巨尾桉混交林设置标准地,采用对角线法采集不同土层的土样,测定土壤pH值、有机质及养分含量、微生物生物量碳氮含量,利用生态化学计量和主成分方法分析不同林分和土层对土壤微生物生物量碳氮含量及土壤质量的影响。  结果  (1)土壤微生物生物量碳、氮和土壤养分含量的垂直分布特征表现为随着土层深度的加深而下降,不同林分类型对其垂直分布影响不明显。(2)望天树人工幼林平均土壤C∶N∶P为35∶2∶1,土壤微生物生物量MBC∶MBN为8∶1。不同树种组成显著影响着土壤养分和微生物生物量碳氮及其化学计量比,望天树—巨尾桉混交模式可以明显提高土壤微生物活性、改善土壤质地和微环境。(3)相关性和主成分分析表明,望天树林地土壤微生物可以通过自身调节对土壤养分的变化保持一定的内稳性,土壤微生物生物量碳氮可以作为土壤养分储备库和碳氮源变化的早期生物指示指标。望天树—巨尾桉混交林对土壤微生态功能、质量和肥力状况的影响最显著,是最有利于望天树幼林林地土壤微生物生长,土壤养分发育的一种林分类型。  结论  望天树人工幼林土壤微生物生物量碳氮、养分含量及其化学计量特征表现出明显的表聚效应,且树种组成对其垂直分布影响不明显。望天树混交林相比纯林而言对土壤微生物环境和土壤质量的促进效果更明显,其中望天树—巨尾桉混交模式更有利于养分活化、提高微生物群落功能及改善林地土壤结构,是望天树幼林时期和桉树纯林改造较合适的混交模式选择。
基因组选择研究进展及其在林木中的发展趋势
杜庆章, 战鹏宇, 李鹏, 李先义, 廖晨翰, 郭诗曼, 张德强
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200152
[摘要](86) [HTML全文](27) [PDF 561KB](26)
摘要:
随着新一代基因组测序技术的快速发展,基因组选择技术在促进优良基因型精准高效选育方面展现了前所未有的应用前景。近年来,基因组选择在动植物数量性状遗传育种领域的研究进展引起了广泛关注,关于其在林木改良驯化中的应用也逐渐被报道。本文通过综述基因组选择的基本概况、主要模型方法及其在动植物中的研究进展,进一步探讨了基因组选择在林木育种研究中的现状和发展趋势,强调了对预测模型优化与机器学习等新兴技术的引入与方法创新,提出了联合利用全基因组关联分析与基因组编辑技术的优化育种方案,为加快林木优良品种的精准选育提供了新思路。
基于自适应遗传优化递归神经网络的木工送料平台补偿控制研究
朱莉, 马婧尧, 孟兆新, 石晋菘, 邢鑫, 姜中金
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20200248
[摘要](18) [HTML全文](5) [PDF 1455KB](3)
摘要:
  目的  针对结构较为复杂的并联式多轴联动的新型木工带锯送料平台加工精度较低,控制参数无法优化,有多种不确定因素影响精度等问题。结合遗传算法寻优速度快和递归神经网络具有抑制不确定性因素的优点,设计一种将递归神经网络和自适应遗传算法结合的全局优化的控制策略。  方法  分析送料平台结构和误差产生来源,从而建立了相应的误差源模型;结合自适应遗传算法优化RNN神经网络参数进而再对PID参数进行优化,通过Matlab和Adams联合仿真的方法对该补偿控制策略进行验证,并与传统PID、遗传算法优化PID参数和RNN神经网络优化PID参数3种补偿控制算法进行对比,分析不同算法下控制参数、送料平台位移与角度变化曲线,并搭建了实际电路和控制器进行实验。  结果  分析仿真结果可知:该控制策略与其他3种控制策略相比,超调量最小,响应更快,大约在0.6 s达到稳定,且其在外部干扰下,更快稳定,大约0.3 s达到稳定。经过该控制策略补偿后,Y方向的偏移误差从补偿前6 mm降低至小于3 mm,X方向的偏移误差从6 mm降低到2 mm,倾斜角误差从5.5°减小至3°,平台轨迹曲线大部分曲线段与目标曲线完全重合;传统PID控制时,Y方向的偏移误差为6 mm,X方向的偏移误差6 mm,倾斜角误差5.5°,平台轨迹曲线与目标曲线偏差较大;遗传算法优化PID参数控制时,Y方向的偏移误差从补偿前6 mm降低至小于4.8 mm,X方向的偏移误差从6 mm降低到5 mm,倾斜角误差从5.5°减小至4.5°,平台轨迹曲线部分曲线段与目标曲线重合;RNN神经网络优化PID参数控制时,Y方向的偏移误差从补偿前6 mm降低至小于4.5 mm,X方向的偏移误差从6 mm降低到4.8 mm,倾斜角误差从5.5°减小至4°,平台轨迹曲线部分曲线段与目标曲线重合。  结论  该方法与其他3种方法相比,响应速度快,超调量小,具有很好的抗干扰性能和较强的鲁棒性,且可有效补偿误差,提高其运动精度,满足驱动要求。
基于MaxEnt对桉树枝瘿姬小蜂在中国发生趋势的预测
黄梦伊, 赵佳强, 石娟
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190053
[摘要](42) [HTML全文](16) [PDF 1753KB](1)
摘要:
  目的  桉树枝瘿姬小蜂是我国一种入侵性小蜂,自2007年传入我国广西省,在短短几年时间内危害了我国南部的桉树种植地,造成严重经济损失。本研究利用MaxEnt模型对桉树枝瘿姬小蜂在中国现在和未来的适生区进行预测,以了解桉树枝瘿姬小蜂在温度变化的影响下其适生地范围的变化。  方法  采用MaxEnt预测模型—最大熵模型,通过收集桉树枝瘿姬小蜂在中国报道的分布地数据、调查最新发生地危害轻重程度对该蜂在中国的适生区现在以及未来RCP8.5气候情景下的适生区进行模拟并检测模拟结果的精准度。  结果  模型模拟结果的测试遗漏率与理论遗漏率基本吻合。AUC 值为0.898,标准差为0.022,表明所使用的数据无空间自相关,模型筛选的参数结果可靠且准确度高。MaxEnt模型预测得到桉树枝瘿姬小蜂在中国的最佳适生区主要分布在长江以南的福建、广东、广西、海南等地,在RCP8.5气候情景下其未来中度适生区面积有小范围的下降,但整体适生区范围显著增加。  结论  通过适生地范围预测结果的分析,本研究对桉树枝瘿姬小蜂的监测以及潜在危险入侵地区制定有效的防治手段具有重要的理论指导意义。
基于Envi-met植被与建筑对微气候影响的研究
耿红凯, 卫笑, 张明娟, 李庆卫
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190418
[摘要](10) [HTML全文](5) [PDF 715KB](0)
摘要:
  目的  研究夏季热环境下建筑与植被对场地微气候的影响,可为密集型建筑景观及建筑周边绿地设计规划提供依据。  方法  本文以南京农业大学3栋代表性建筑为例,结合样地实测以及Envi-met模拟,引入一致性指数、均方根误差、平均绝对偏差作为定量评价指标以验证软件模拟精度;选用06:00—18:00时间段数据,结合均值比较、相关性检验、一般线性模型等多种分析方法,探究建筑与植被对微气候的影响。  结果  植被和建筑均对微气候存在影响,且两者间存在一定交互作用。在无植被作用下,建筑方位对微气候有显著影响,建筑北侧、西侧降温增湿效果相对较好;距离建筑越近,样点降温增湿效果越好;在无建筑影响下,植被对微气候存在显著影响,具体表现为降温增湿,使环境更为舒适。当综合考虑建筑与植被对温度的影响时,建筑与植被各因子间无显著交互作用;当综合考虑建筑与植被对湿度的影响时,建筑与植被各因子间存在显著交互作用;当综合考虑建筑与植被对热环境综合评价指标(PMV)的影响时,样点与建筑相对方位与乔木覆盖率间有显著交互作用。在建筑和植被的共同作用下,样点与建筑的相对方位对场地湿度、PMV均存在显著相关性;植被三维绿量与PMV间存在显著相关性。  结论  基于建筑北侧、西侧较为舒适的微气候条件,该处绿地更适于用作停留、休憩场所;建筑东侧、南侧在进行功能开发时,应通过配植适当植被,以提升其环境舒适度;建筑外部轮廓与地形、植被共同形成的围合空间内微气候舒适度更高。植被覆盖可有效改善微气候:随着绿量增加,样地人体热舒适度改善,不同植被类型相较于无绿化地面均表现出显著的降温增湿效应。
Sentinel-2A多特征变量反演针叶林地上生物量能力评估
郭正齐, 张晓丽, 王月婷
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200097
[摘要](105) [HTML全文](38) [PDF 1059KB](23)
摘要:
  目的  森林生物量是衡量森林碳储量的关键因子,准确估算生物量对掌握森林现状和森林资源合理利用具有重要意义。欧空局发射Sentinel-2A数据因其丰富的光谱信息和较高的空间分辨率为生物量的反演和监测提供了新的机会。本文旨在评估基于Sentinel-2A的各类特征变量反演针叶林地上生物量的能力以及完成区域尺度的针叶林地上生物量定量估测。  方法  试验以内蒙古赤峰市喀喇沁旗旺业甸林场针叶林为研究对象,以Sentinel-2A为主要数据源,提取了10个波段反射率、20个植被指数和5个生物物理参数共3种类型变量,分别建立基于光谱反射率、植被指数、生物物理参数,以及融合3类变量的多元逐步回归生物量估算模型,同时每组均加入高程因子分析地形对估算精度的影响。  结果  (1)基于多种类型参数建立的模型估算效果最好,模型决定系数达到0.765,均方根误差为39.49 t/hm2;(2)在3组单类型变量模型中,基于植被指数的预测结果最好,说明相比于波段反射率和生物物理参数,植被指数对针叶林地上生物量的估算贡献更大;(3)无论基于何种类型参数建模,高程信息的加入都会提高针叶林地上生物量的估算精度。  结论  基于Sentinel-2A植被指数与地形特征的针叶林地上生物量反演模型较好,可用于区域生物量估算。该研究对区域性森林资源监测的实际应用具有指导意义。
蒙脱土/聚乙二醇/超支化聚丙烯酸酯乳液改性木材的力学性能
刘如, 徐建峰, 龙玲
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200311
[摘要](7) [HTML全文](1) [PDF 1316KB](3)
摘要:
  目的  木材化学改性是提高人工林速生材力学性能,延长其使用寿命,扩大其应用范围的有效途径。使用有机蒙脱土(OMMT)对木材进行改性处理具有较好的前景。但由于有机蒙脱土在水中不易分散,且粒径较大,难以进入到木材细胞壁中而限制了其应用。因此,提高OMMT在水中的分散性,增大其层间距可为其进入木材细胞壁内创造条件,是改性增强木材的有效手段。  方法  本研究采用一种水性的聚乙二醇/超支化聚丙烯酸酯乳液(PEG/HBPA)作为载体使OMMT在水中稳定分散。将改性剂通过浸渍处理改性木材,测试了改性材的力学性能,并探讨了不同层间离子的OMMT对改性效果的影响。  结果  4种OMMT均能够稳定分散进入到PEG/HBPA中,经过24小时静置后无明显的分层和沉淀,乳液粒径和黏度无明显变化。木材经过PEG/HBPA处理后,除端面硬度外力学性能有所提高,加入OMMT后力学性能进一步提高,并增加了改性材的端面硬度。OMMT层间离子中含有胺基、羟基、羧基等官能团能使OMMT更好地进入到木材细胞壁中,其中层间离子含有胺基的OMMT改性效果较好,改性后木材顺纹抗压强度为82.2 MPa,抗弯强度为98.2 MPa,端面硬度为8 920 N。  结论  因此,使用PEG/HBPA乳液可以均匀分散OMMT,并使其进入到木材细胞壁,增强木材的力学强度,这对实现人工速生材的环保高效利用具有一定的指导意义。
辽东半岛赤松和蒙古栎林降雨再分配特征及其相关性分析
李连强, 杨会侠, 丁国泉, 李淳
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200009
[摘要](59) [HTML全文](26) [PDF 968KB](12)
摘要:
  目的  降雨再分配是森林生态系统重要的水文过程,分析辽东半岛地区赤松和蒙古栎林降雨再分配特征,为区域典型林分的生态水文分析及模型建立提供参考。  方法  以辽宁仙人洞国家级自然保护区内的赤松和蒙古栎林为调查观测对象,选择林外降雨(POF)、林内穿透雨(TF)、树干径流(SF)和树冠截留(IF)为指标,应用回归分析法建立林外降雨量与各类指标的关系方程,并分析2种林分的降雨特征及其变化规律。  结果  (1)赤松林穿透雨、树冠截留和树干径流分别为388.5,215.3,66.5 mm,占林外降雨的57.96%,32.12%,9.92%;蒙古栎林穿透雨、树冠截留和树干径流分别为421.7,119.0,55.5 mm,占林外降雨的70.73%,19.96%,9.31%。(2)低强度降雨时,赤松和蒙古栎林的初始迟滞时长1 h左右,而中等和高强度降雨时,迟滞时长较短,明显小于1 h。且赤松林的树冠截留迟滞时间较长,迟滞作用更强,截留效果更好。(3)林外降雨与穿透雨、树干径流呈极显著线性正相关(P < 0.001),赤松林和蒙古栎林产生穿透雨、树干茎流的最小降雨量分别为4.2,5.8和2.0,2.5 mm。(4)赤松和蒙古栎林的树冠截留量与林外降雨量呈极显著(P < 0.001)二次函数关系,树冠截留作用与林外降雨同时产生。当林外降雨量分别大于90.0,70.0 mm时,赤松和蒙古栎林的树冠截留量分别在10.0,7.0 mm左右。(5)林外降雨量与树冠截留率呈极显著负相关(P < 0.001)的幂函数关系,当林外降雨量分别大于90.0,70.0 mm时,赤松和蒙古栎林的树冠截留率趋于平稳,降低到20%和10%左右。  结论  降雨再分配过程中,赤松林的树干径流量、截留量和截留率大于蒙古栎林,而赤松林穿透雨量小于蒙古栎林,赤松林降雨再分配作用强于蒙古栎林。林内穿透雨存在迟滞效应,迟滞时长受降雨强度和林分类型影响,且赤松林的迟滞时长大于蒙古栎林。林外降雨量与树干径流量、穿透雨量、树冠截留量呈极显著正相关,与树干径流量、穿透雨量呈线性函数关系,与树冠截留量呈二次函数关系,与树冠截留率呈极显著负相关的幂函数关系。
城市建成区水景观建设综合效益评价方法及应用
吴桐, 王列升, 孙一豪, 张子玉, 刘煜, 姚朋
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200167
[摘要](91) [HTML全文](34) [PDF 1005KB](18)
摘要:
  目的  城市建成区的水景观建设是与城镇发展和人民生活关系最为密切、功效发挥最为明显的重要生态工程,在新时代城市生态建设从高速增长向高质量发展迈进的背景下,以多学科综合的视角对其构建一套综合效益评价方法具有重要的理论与实践意义。  方法  本文在分析水景观建设内涵的基础上,将城市建成区的水景观作为研究范围,提出将生态建设、生活游憩和生产发展作为综合效益评价的准则层,并确定了相关要素层;应用频度统计法、理论分析法和专家咨询法筛选出典型指标,构建了城市建成区水景观建设综合效益的评价指标体系;在此基础上通过层次分析法计算权重,进行单指标定量评价和多指标综合评价,对多准则集成获得的综合效益评价结果进行分级,形成了一套系统的综合效益评价方法;最后以潍坊市为例进行了应用研究。  结果  (1)2004年,潍坊市建成区水景观建设的综合效益得分为17.11,提供了极少效益,3个子效益均处于极少效益等级。(2)2004—2012年,综合效益得分增长较快,子效益中生活游憩效益得分增长最为显著。2012年的综合效益得分达到53.46,提供了中等效益,3个子效益均达到中等效益等级。(3)2012—2018年,综合效益及子效益得分的增长速度减缓,2018年的综合效益得分为76.54,提供了较多效益,子效益中生活游憩效益和生态建设效益得分提高较快,生活游憩效益得分最高,3个子效益均达到较多效益等级。(4)2004—2018年,生态建设效益中的环境改善得分增长显著,生活游憩效益中的文化承载和活动支持得分增长较为显著,生产发展效益中的经济效益得分增长最为显著,是推动对应子效益增长的主要因素。  结论  本研究评价方法的提出能够将城市建成区水景观建设的综合效益进行科学量化与比较,发现当前建设所存在的问题并明确未来建设方向,为我国城市水生态建设提供必要的评价标准和技术参考。
基于MODIS卫星火点数据的浙江省林火时空动态变化特征
曾爱聪, 郭新彬, 郑文霞, 魏帽, 靳全锋, 郭福涛
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190483
[摘要](35) [HTML全文](9) [PDF 2162KB](10)
摘要:
  目的  研究森林火灾时空动态变化特征,有助于掌握森林火灾发生规律及变化趋势,为火险期划分和防火资源的合理分配提供科学依据。  方法  本研究基于MODIS卫星火点数据,运用数据统计、Mann-Kendall趋势检验法和滑动t检验,对浙江省2001—2016年森林火灾时空分布特征、变化趋势和防火期的变化进行研究。  结果  (1)2001—2016年浙江省森林火灾整体呈上升趋势,春季、夏季和冬季是林火发生主要季节。其中春、夏两季森林火灾显著增长,秋、冬两季森林火灾呈先上升后下降的变化趋势。浙江省传统定义火险期的林火数量呈下降趋势,而更多的林火在夏季发生,火险期由11月至翌年4月变为1月19日至9月1日,向夏季偏移和延长。(2)浙江省森林火灾空间分布呈现出由西南向东北递减趋势,其中杭州市、衢州市、丽水市和温州市森林火灾发生频率较高,且在防火期、春季和夏季呈上升趋势。  结论  研究建议浙江省加强西南地区及春、夏两季森林火灾监测和防火宣传,适当调整火险期和防火资源时空分配,将有助于抑制浙江省森林火灾的增长趋势。
陕北黄土区不同植被类型土壤有机碳分布特征及其影响因素
张智勇, 王瑜, 艾宁, 刘广全, 刘长海
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200013
[摘要](41) [HTML全文](11) [PDF 831KB](9)
摘要:
  目的  探究陕北黄土区退耕还林(草)后形成的主要植被群落类型土壤有机碳空间分布特征及其影响因素,旨在为今后该地区人工林土壤碳汇管理以及生态效益评估提供参考依据,为我国北方森林土壤碳的相关研究积累基础数据。  方法  以吴起县大吉沟森林公园内的油松林、沙棘林、草地、油松沙棘混交林为研究对象,选取典型样区,运用单因素方差分析与灰色关联法,探讨不同植被类型在0 ~ 100 cm土壤有机碳垂直变化规律及其主要影响因素。  结果  (1)研究区土壤有机碳含量及储量具有明显表聚现象,且随土壤深度增加而降低。(2)不同植被类型下,土壤有机碳平均含量表现为沙棘林(7.03 g/kg) > 低坡度油松沙棘混交林(5.34 g/kg) > 草地(5.16 g/kg) > 高坡度油松沙棘混交林(3.87 g/kg) > 油松林(3 g/kg),沙棘林与油松林、高坡度油松沙棘混交林土壤有机碳平均含量呈显著性差异(P < 0.05)。(3)不同植被类型土壤有机碳储量介于41.11 ~ 74.76 t/hm2。(4)不同植被土壤剖面C/N在16.41 ~ 39.11之间,C/N均值由大到小表现为沙棘林(34.68) > 低坡度油松沙棘混交林(25.88) > 草地(25.82) > 油松林(23.08) > 高坡度油松沙棘混交林(22.71)。(5)不同植被类型土壤理化因子与有机碳含量关联度均在中等关联以上,与有机碳含量关系密切。  结论  研究区在今后建设碳汇林时应充分考虑土壤有机碳影响因素,优先选择沙棘等优势树种。
基于植被指数、叶绿素荧光和碳通量的华北山地人工林物候对比研究
张静茹, 同小娟, 孟平, 张劲松, 刘沛荣
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200113
[摘要](50) [HTML全文](19) [PDF 1057KB](9)
摘要:
  目的  物候指植被生长发育的节律性变化,是对气候和环境变化长期适应的结果。本文通过研究植被指数(NDVI、EVI)和日光诱导叶绿素荧光(SIF)与总初级生产力(GPP)之间关系,探究各指数在研究区反映植被动态变化的能力,为深入了解人工林对气候变化的响应提供参考。  方法  利用Timesat 3.3软件对2007—2011年MODIS NDVI、EVI、GOME-2 SIF、通量塔GPP数据分别进行滤波。采用双逻辑斯蒂方程对4种指数时间序列进行拟合并根据曲线最大变化速率提取生长季开始期(SOS)和生长季结束期(EOS)。利用相关性分析、均方根误差分析研究NDVI、EVI、SIF反映植被动态特征的能力。  结果  (1)2007—2011年MODIS NDVI、EVI、GOME-2 SIF、通量塔GPP这4种时间序列曲线变化特征基本一致,NDVI、EVI、SIF月均值均与GPP月均值呈现显著正相关关系。(2)GPP月均值与NDVI、EVI之间决定系数R2在春季、秋季均大于SIF。然而,在夏季GPP月均值与NDVI呈现显著相关性,与EVI和SIF并无明显线性关系。(3)NDVI、EVI、SIF与GPP提取物候参数的均方根误差结果显示:利用EVI提取物候参数结果与GPP最为接近,其次为NDVI,最后为SIF。  结论  在本研究区内,MODIS NDVI、EVI能够更好地反映植被动态变化特征。由于NDVI、EVI数据是依据植被冠层结构光谱特性和叶片反射率提取的物候信息,因此会导致植被指数(NDVI、EVI)提取物候期比GPP提取物候开始期提前和物候结束期滞后。利用SIF数据提取物候参数SOS和EOS均提前于GPP数据提取物候参数S0S和EOS。SIF数据由于像元覆盖面积与通量塔GPP数据不完全吻合影响了GPP与SIF之间的相关关系。
油用牡丹茎秆切割本构方程及其参数测定
刘嘉明, 赵健, 张建忠, 赵东
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200229
[摘要](33) [HTML全文](6) [PDF 1236KB](13)
摘要:
  目的  油用牡丹是我国特有的木本油料树种,属于多年生小灌木,其果实采收可以采用茎秆切割的方式,而灌木茎秆切割机理研究一直是林业生产中的难点问题之一。研究灌木茎秆在不同应变率下的动态力学性能并建立其本构模型对茎秆切割有着重要意义。  方法  通过准静态拉伸试验和动态拉伸试验,研究茎秆塑性变形特点,并提出以Johnson-Cook模型作为本构模型,根据模型参数的物理意义,试验拟合得到模型参数。采用ANSYS/LS-DYNA软件模拟分析了油用牡丹茎秆切割过程,并对仿真结果与试验结果进行了相关性分析。  结果  准静态拉伸试验结果表明茎秆断裂过程存在明显的应变硬化现象;动态拉伸试验结果说明茎秆断裂存在显著的应变率效应,拉伸强度随应变率增加而增加;基于试验结果拟合得到了Johnson-Cook模型作为茎秆本构方程时的材料参数值;应用这些参数的模型在茎秆切割仿真中,切割力与切割能量与试验结果对比均无显著性差异,验证了本构方程及参数测定的准确性。  结论  基于Johnson-Cook模型建立了油用牡丹茎秆切割本构方程并验证了其可靠性,为油用牡丹茎秆切割性能的数值模拟研究及采摘机割刀设计提供了依据。
竹材薄壁组织拉伸性能及其变异规律的研究
王福利, 王献轲, 周佳硕, 谢浩, 许费扬, 邵卓平
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200203
[摘要](43) [HTML全文](11) [PDF 1667KB](6)
摘要:
  目的  从力学角度看,竹材的薄壁组织扮演基体的角色,而因其几何形貌的限制,目前针对薄壁组织开展的力学方面的相关研究较少。探索薄壁组织的力学性能,尤其是基体材料属性的赋值,对竹材精细化仿真模型的建立起到关键作用,进而提高模拟分析结果的准确性。  方法  以毛竹材为研究对象,7组试样取自同一竹秆不同高度处节间,软化后切厚度为30和80 μm的弦切片,其中厚度为30 μm的切片用于测试薄壁细胞形态参数,厚度为80 μm的切片用于制作有效试验段仅含薄壁组织的拉伸试样,并在力学试验机上结合光学引伸计完成竹材薄壁组织的拉伸试验,计算分析其抗拉强度、弹性模量和失效应变。  结果  竹材薄壁细胞长、宽、腔径和双壁厚在竹秆高度方向上无明显的变异规律;薄壁组织的平均抗拉强度为13.08 MPa,抗拉弹性模量为830.86 MPa,失效应变为1.98%,三者在竹秆高度上的变异规律均不明显;竹材薄壁组织拉伸性能与薄壁细胞形态之间的线性相关性较低。对薄壁组织拉伸失效断口的分析表明其拉伸失效的实质是胞间层分离与细胞壁断裂,本试验采用的毛竹材薄壁组织的平均抗拉强度在13.08 ~ 34.82 MPa之间。  结论  试验方法与结果均可靠,试验结果将为全面而深入地了解竹材力学性能及其数学模型的建立提供重要的参考价值,另外本试验方法将为植物材料力学性能的相关研究提供参考。然而,为提高测量结果的准确性还需进一步的深入研究,竹材薄壁细胞组织构造在竹秆高度方向上的变异规律与其力学性能之间的关系仍需探索。
耐盐锻炼黑果枸杞适应盐胁迫的特征
冯雷, 徐万里, 唐光木, 张云舒, 顾美英
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200123
[摘要](6) [HTML全文](3) [PDF 891KB](1)
摘要:
  目的  旨在明确耐盐锻炼黑果枸杞适应长期盐渍化胁迫的机理,为其修复极端干旱区盐渍化土壤以及该区域土壤环境可持续发展提供依据。  方法  应用回归分析以及主成分分析低盐(MSS)、中盐(HSS)和高盐(SS)土壤黑果枸杞各器官K+、Na+和Ca2+区隔化特征,以及器官干质量和根系形态对盐胁迫的响应。  结果  (1)当土壤溶液NaCl浓度小于183.63 mmol/L,耐盐锻炼黑果枸杞植株成活率随着NaCl浓度增加而增大,当NaCl浓度 ≥ 355.88 mmol/L植株全部死亡。随着NaCl浓度升高,花期到初果期果实相对生长速率显著减缓,初果期到果实完全成熟期果实相对生长速率加快。(2)HSS处理的根K+和Na+显著高于MSS和SS,茎中K+、Na+和Ca2+含量均显著低于MSS和SS。HSS处理的根和茎中K+/Na+和Ca2+ / Na+差异不显著。SS处理的叶Ca2+分别是MSS和HSS的5和3倍。SS处理的根和茎Na+含量没有显著差异,根和叶Ca2+含量也没有显著差异。胁迫程度从MSS上升到SS,茎中Na+含量平均增加0.78 g/kg。(3)PCA分析表明,主成份1(PCA1)和主成份2(PCA2) 共解释了黑果枸杞适应盐胁迫的73.9%。PCA1可解释黑果枸杞盐胁迫的57.8%信息,其中,地上器官干质量对PCA1贡献最大,按照对PCA1贡献率大小排序为叶干质量、茎干质量、根干质量和主根直径。PCA1与根Na+含量,地上器官Na+含量和侧根直径呈显著负相关。株高、根Ca2+含量、茎粗、地上器官K+/Na+、根干质量、主根直径与PCA1呈正相关。植株K+/Na+、根系K+/Na+、根际土壤K+/Na+、根Ca2+含量、地上器官Ca2+含量可以解释PCA2盐胁迫的16.1%信息,上述指标均与PCA2呈显著负相关。  结论  随着盐胁迫程度增加,叶维持高浓度Ca2+调控植株体K+/Na+,根和茎富集储存Na+能力显著增强,说明经过耐盐锻炼黑果枸杞倾向于不同器官协同分担盐胁迫以适应长期盐胁迫。
沙漠红枣栽培关键技术研究
张有林, 陈文红, 刘统民, 张润光, 吕学艺, 王长成, 张彦昶, 邹亚平
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200023
[摘要](37) [HTML全文](10) [PDF 641KB](280)
摘要:
  目的  我国沙漠广袤,阳光充足,昼夜温差大,气候干燥,沙粒漏肥漏水严重。在沙漠栽植经济林木,成活率低,生长缓慢,经济、生态效益低下。枣树耐干旱,喜光照,研究沙漠枣树栽培技术,使沙漠建设枣园成为可能,提高沙漠红枣产量及质量,以期获得更高的经济效益。  方法  本文以陕西榆林毛乌素沙漠和新疆喀什塔克拉玛干沙漠为实验基地,采用观察法和对比试验法研究了沙漠枣的物候期、适宜品种、适宜树形、施肥灌溉、配方换土、生态作用、设施栽培、水肥一体化等内容。  结果  在沙漠种植枣树的栽植穴换土,以体积比为优质土∶农家肥 = 7∶3的比例搅拌制得,每栽植穴更换配方土0.08 m3。采用行距3.0 m、株距1.0 m栽植,密度适宜,且便于机械化作业。每年施基肥农家肥1次,施肥量30 m3/hm2,追施化肥2次,每次磷酸二铵300 kg/hm2、尿素120 kg/hm2,混合开沟施入或水肥一体化施入,用尿素0.4%、磷酸二氢钾0.3%、硫酸锌0.3%、硼砂0.5%、硫酸亚铁0.3%配制成混合液喷洒叶面2次,每年分别于4月初、5月中旬、6月下旬、8月初、12月初滴灌5次。栽培品种鲜食枣以秦宝冬枣、冬枣2号、早脆王、伏蜜脆为好,制干枣以骏枣、灰枣为好,鲜食枣的经济效益高于制干枣。树冠以纺锤形、开心形、小冠疏层形等小冠形为好。沙漠红枣采用水肥一体化和塑料大棚设施栽培,比露地栽培能提高产量3.2倍,提高经济效益6.5倍。  结论  本研究依据沙漠气候特点和枣树生长发育特性,攻克了沙漠红枣栽培土肥水三大技术难关,达到了沙漠红枣高产、优质、高效和防风固沙、保护生态的作用,实现了经济生态双赢利。
毛乌素沙地生物土壤结皮对油蒿群落土壤酶活性的影响
孙永琦, 冯薇, 张宇清, 秦树高, 毛赫楠
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190082
[摘要](41) [HTML全文](12) [PDF 710KB](11)
摘要:
  目的  通过研究生物土壤结皮对毛乌素沙地油蒿群落土壤酶活性的影响,探究半干旱区不同类型生物土壤结皮对土壤养分周转的作用,为认识生物土壤结皮对沙地植被恢复的影响提供理论参考。  方法  以宁夏盐池毛乌素沙地油蒿灌丛间的裸地、地衣结皮和苔藓结皮为研究对象,分析油蒿灌丛间裸地土壤(0 ~ 5 cm)、地衣结皮层和苔藓结皮层(0 ~ 1 cm)及其下层土壤(1 ~ 5 cm)的土壤理化性质和土壤酶活性的变化特征。  结果  (1)地衣结皮层和苔藓结皮层均显著改善油蒿灌木群落的土壤理化性质,且苔藓结皮层改善作用更为明显。地衣结皮层和苔藓结皮层相比油蒿灌丛间裸地,土壤有机碳含量(SOC)分别提高3.30倍和6.51倍,微生物量碳含量(MBC)分别显著提高2.79倍和6.58倍,微生物量氮含量(MBN)分别显著提高3.49倍和12.73倍,全氮含量(TN)分别提高2.67倍和4.46倍,全磷含量(TP)分别显著提高1.82倍和2.06倍。生物土壤结皮下层土壤与灌丛间裸地相比微生物量氮(MBN)、TN和TP之间无显著差异,MBC显著降低。(2)与油蒿灌丛间裸地相比,地衣结皮层和苔藓结皮层显著提高了土壤转化酶和脲酶活性,其中,地衣结皮层分别提高转化酶和脲酶活性3.58倍和2.80倍。苔藓结皮层显著提高转化酶活性4.23倍。碱性磷酸酶活性则无显著影响。另外,生物土壤结皮层下土壤3种酶活性均无显著提高。(3)土壤理化性质显著影响3种土壤酶活性。SOC、MBC、MBN、TN和TP与土壤转化酶活性呈显著正相关,pH与土壤转化酶活性显著负相关。SOC、MBN和TP与土壤脲酶活性显著正相关。pH与土壤碱性磷酸酶活性显著负相关。  结论  地衣结皮和苔藓结皮均能加速油蒿灌丛土壤碳素周转;氮素周转则主要由地衣结皮调控。另外,仅结皮层能提高油蒿群落养分周转。研究结果表明,生物土壤结皮可以加速油蒿群落间土壤养分的周转和提高土壤质量,促进该区域植被和荒漠生态系统的恢复。
复合硅改性热处理杨木的制备及性能
刘强强, 吕文华, 石媛, 杜浩佳
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200266
[摘要](22) [HTML全文](11) [PDF 908KB](2)
摘要:
  目的  针对木材树脂改性剂释放甲醛不环保,无机改性材吸湿性高等问题,将廉价易得的硅石粉溶液化,再有机杂化,制得水溶性、高渗透、环保、防火的木材复合硅改性剂,通过真空加压浸渍处理和热处理联合改性,可以有效提高木材的物理力学和阻燃等性能。  方法  分别制备硅油复合硅改性剂(SC2)和偶联剂杂化硅改性剂(HS2),对人工林杨木进行浸渍处理,再将浸渍材进行高温热处理,测试分析复合硅改性材及其热处理材的物理力学性能及阻燃性能。  结果  热处理使素材和改性材的质量与绝干密度均下降,但热处理改性材的绝干密度仍比素材增大了57%以上,硅油复合硅改性材热处理后的质量损失率与绝干密度损失率最大,分别为24.9%、16.3%,吸湿性增大;在98%相对湿度条件下,TW-HS2的吸湿率较W-HS2明显降低,抗吸湿性改善明显。与素材(W)相比,各组改性材的力学性能均显著提高,其中偶联剂杂化硅改性热处理材(TW-HS2)的静曲模量、静曲强度和顺纹抗压强度分别提高了111.3%、84.0%和106.4%,且明显优于硅油复合硅改性热处理材(TW-CS2)。W-HS2的点燃时间比W延迟8 s,火灾指数由0.043 m2s/kW增大至0.140 m2s/kW,TW-HS2的点燃时间比W延后9 s,火灾指数比W-HS2提高了64.2%;与W相比,TW-HS2的总热释放量减小33%,热释放速率的第二峰值下降,且出现时间延后;W-HS2和TW-HS2的生烟总量比W大;HS2浸渍改性联合热处理,可进一步提高木材成炭率,提升木材阻燃性能。W、W-HS2和TW-HS2的热降解的起始温度分别为222.0、166.8和193.3 ℃,热降解阶段的温度跨度分别为232.7、357.4和306.4 ℃,第三阶段的质量损失率分别为77.0%、49.3%和43.5%,改性材热降解阶段的温度跨度延长,质量损失减小,热降解速率变慢。  结论  以硅石资源为主要原料,有机杂化制得环保、高效的木材复合硅改性剂HS2,通过真空加压浸渍−热处理联合改性工艺,可有效改善人工林杨木的力学和阻燃等性能,实现其绿色改性,应用前景广阔。
文山典型亚热带森林土壤氮组分随海拔梯度的分布及其与环境因子的关系
李聪, 陆梅, 任玉连, 杜凡, 陶海, 杨罗平, 王东旭
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200252
[摘要](15) [HTML全文](7) [PDF 1052KB](3)
摘要:
  目的  海拔作为重要的地形因子之一,其变化会引起微气候、植被多样性及土壤环境等生物和非生物因子的改变,可能显著影响不同植被带土壤氮积累的状况。探究文山自然保护区不同海拔典型植被类型土壤氮组分沿海拔梯度的变化特征及其与环境因子的耦合关系。  方法  以文山自然保护区不同海拔3种典型亚热带森林(亚热带季风常绿阔叶林、半湿润常绿阔叶林、中山湿性常绿阔叶林)为研究对象,采用主成分分析方法,解析植被与土壤环境因子沿海拔变化对氮组分(全氮、水解性氮、硝态氮、铵态氮)的影响。  结果  1)土壤全氮、水解性氮、铵态氮和硝态氮沿海拔上升呈显著增加趋势(P < 0.05),均在中山湿性常绿阔叶林达到峰值,其中全氮与水解氮增幅较大,分别增加了1.17 g·kg−1和142.05 mg·kg−1。2)土壤氮各组分占比随海拔呈现不同的变化规律。相较于最低海拔亚热带季风常绿阔叶林,高海拔中山湿性常绿阔叶林水解性氮和硝态氮的占氮比分别减小了9.1%和0.26%,铵态氮占氮比则增加了0.61%。3)环境因子沿海拔梯度呈现显著不同变化。凋落物厚度、土壤水分、养分(有机碳、速效磷和速效钾)沿海拔上升总体呈增加趋势,而植物群落多样性和土壤温度呈减小趋势。4)主成分分析表明,凋落物厚度和土壤有机碳沿海拔梯度增加是决定全氮积累的主要因子,植被多样性和土壤容重的降低是影响全氮的另一个重要因素;土壤水分随海拔的增加是无机氮积累的主控因子,土壤速效磷和速效钾变化是影响水解氮的主要因素。  结论  文山土壤氮各组分能够敏感响应海拔引起的环境梯度变化,海拔主要通过改变凋落物输入、微气候(水热条件)、土壤坚实度(土壤密度)及土壤养分状况(如有机碳、速效磷和速效钾)调控土壤微生物的活性和底物利用率,进而间接或直接地影响氮组分的变化。
濒危植物黄檗的生存压力研究
王泳腾, 黄治昊, 王俊, 张童, 郎立华, 孙国明, 崔国发
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200130
[摘要](36) [HTML全文](11) [PDF 707KB](5)
摘要:
  目的  从不同径级、地区和植被类型等3个方面探讨燕山地区野生黄檗个体的生存压力强度,为珍稀濒危物种的保护提供理论依据。  方法  采用典型抽样法设置25个面积为20 m × 20 m样地,利用“一种珍稀濒危树种个体生存压力计算方法”分析野生黄檗个体所受的生存压力强度。  结果  研究结果表明:(1)本次调查到的黄檗共计140株并散生于8个自然保护区,其中在北京百花山国家级自然保护区密度最大,在河北大海陀国家级自然保护区最小,分别为5.63和1.25;(2)燕山地区小树阶段(第Ⅰ ~ Ⅲ径级)的黄檗数量最多,并且受到的种内及种间生存压力最大,分别为13.897和48.135,随着胸径的增大,生存压力变小;(3)黄檗种群在河北雾灵山国家级自然保护区受到的生存压力最大,在河北茅荆坝国家级自然保护区最小,分别为30.363和1.763;(4)黄檗种群在紫椴林、胡桃楸林和黄檗油松混交林中受到的生存压力较大,在大果榆林、大果榆-蒙古栎-花曲柳混交林中较小。  结论  燕山地区黄檗的生存压力主要来自于种间,因此需要对一些距离较近的、具有较强竞争力的高大乔木,如油松、胡桃楸进行修枝或者择伐,减缓黄檗的竞争压力,促进黄檗天然林的更新。
不同林龄杉木人工林根际土添加对其幼苗菌根侵染及生长的影响
徐小冲, 王新杰, 卢妮妮, 赵芸, 林晨, 董博源, 李佳妮
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200044
[摘要](33) [HTML全文](10) [PDF 655KB](6)
摘要:
  目的  研究不同林龄杉木人工林根际土添加对杉木无菌幼苗生长的影响,为杉木合理的菌根化育苗提供理论基础。  方法  选取苗龄4个月的杉木无菌幼苗为材料,移栽至无菌基质土中,在幼苗根系附近分别添加(150 ± 2) g的杉木幼龄林根际土 (RS1)、中龄林根际土 (RS2)、近熟林根际土 (RS3)、成熟林根际土 (RS4)、过熟林根际土 (RS5),同时设置对照(CK)处理。添加前测定根际土养分含量、酸碱度、丛枝菌根真菌(AMF)孢子密度,并于移栽后1年测定杉木幼苗根系AMF侵染率、基质土养分含量、酸碱度,测量杉木幼苗形态指标、计算生物量。  结果  表明:不同林龄杉木人工林根际土的养分含量、酸碱度、AMF孢子密度有差异,其添加对杉木幼苗根系侵染率提高有显著促进作用,幼苗根系AMF侵染率与所添加林分根际土中AMF孢子密度有极显著正相关关系,侵染率呈现RS5 > RS4 > RS3 > RS1 > RS2 > CK的规律。杉木林分根际土的添加对杉木幼苗地径、苗高、根长、冠幅、基生枝条数、生物量累积等也有促进作用,添加过熟林根际土(RS5)的处理在促进杉木幼苗生长方面优于其他4种根际土。  结论  杉木林分根际土可以作为菌剂添加进行杉木幼苗的菌根化育苗,增加根系菌根侵染率,促进幼苗的高质量生长,这对杉木育苗及菌根真菌在林业上的应用具有重要实践意义。
云冷杉针阔混交林枫桦种子雨时空分布及种子萌发特性研究
程福山, 刘强, 田佳歆, 刘志宇, 王硕, 夏富才, 穆怀志, 林琳, 王欢, 王戈戎
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200077
[摘要](36) [HTML全文](8) [PDF 763KB](14)
摘要:
  目的  研究东北云冷杉针阔混交林枫桦种子雨时空分布规律和种子萌发状况,为云冷杉针阔混交林物种多样性保护提供理论依据。  方法  基于在吉林省汪清林业局设立的9块1 hm2固定样地,按对角线五点取样法在每块样地布设5个(9块样地共布设45个)种子收集器收集枫桦种子,采用方差/均值(Cx)、负二项指数(K)、聚集度指标(David和Moore丛生指标,I)、Cassie. R. M.指标(CA)等4种空间分布类型评价方法判别种子雨空间分布状态,此外,从9、10月份收集的种子中,每块样地随机抽取300粒枫桦种子进行种子萌发试验,分别测定种子千粒质量、发芽势和发芽率。  结果  从7—11月份,共收集到69 100粒种子;枫桦落种高峰期为10月份;种子分布方差/均值(Cx)达1116.30、负二项指数(K)达4.75、聚集度指标(David和Moore丛生指标,I)达1115.30、Cassie. R. M.指标(CA)达0.41,4个指标均显示种子空间分布呈聚集分布;9月份与10月份收集的平均种子千粒质量分别为(0.398 ± 0.064)g和(0.353 ± 0.040)g,9月份种子千粒质量显著高于10月份(P < 0.01);9月份收集的种子平均发芽率为(29.84 ± 11.68)%,显著高于10月份(23.52 ± 8.23)%(P < 0.05)。  结论  在云冷杉针阔混交林中,枫桦种子小结实量大,且具有明显的时间分布特征,由于在一定程度上种子扩散受到限制,使得枫桦种子呈聚集分布状态。该区域枫桦种源丰富但种子萌发能力差,这些特性将会影响枫桦分布格局,从而影响该地区云冷杉针阔混交林群落结构和物种多样性。
昕水河流域“水文法”基准期降水输沙相关关系统计方法研究
张海博, 张建军, 张佳楠, 杨云斌, 高思远, 刘俊廷
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190125
[摘要](37) [HTML全文](13) [PDF 1393KB](4)
摘要:
  目的  基于昕水河流域日尺度降雨和输沙数据,分析1958—2015年昕水河流域降水与输沙变化趋势及相关关系,比较年降雨量、汛期降雨量、侵蚀性降雨量、轻度产沙降雨量、中度产沙降雨量、强度产沙降雨量等6种统计标准和降水空间分布对“水文法”基准期分析降水输沙相关关系的影响,筛选最佳的降水输沙相关关系统计方法,提高“水文法”的计算精度。  方法  利用Mann-Kendall非参数检验方法分析降水量与输沙量变化趋势,双累积曲线法判定“水文法”基准期,Pearson相关分析法比较水沙关系相关性结果。  结果  昕水河流域年降水量无显著变化趋势,年输沙量呈显著下降趋势;6种统计标准下的水沙关系相关性由高至低依次为:强度产沙降雨量、年降雨量、侵蚀性降雨量、中度产沙降雨量、轻度产沙降雨量、汛期降雨量;低降雨强度但高降雨量降雨事件对研究区产沙贡献小,剔除产沙无效降雨能提高水沙关系相关性;午城、黄土、蒲县雨量站水沙关系相关性较好,大宁、桑峨雨量站水沙关系相关性较差。  结论  昕水河流域年输沙量变化与三北防护林及淤地坝建设等地表人类活动变化直接相关;研究区的产沙主要发生在夏秋季的强降雨事件中,强度产沙降雨量用于降水输沙相关关系研究结果最优,汛期降雨量不适用于降水输沙相关关系研究,产沙无效降雨会增加水沙关系研究的偏差,在缺乏降雨强度准确数据时,应选择降雨历时短、降雨量大的产沙有效降雨进行水沙关系分析;在流域尺度,降水空间分布对降水输沙相关关系有影响,距流域出口站距离较近雨量站降水数据的水沙相关关系较好。
砒砂岩区土壤侵蚀机理与生态修复技术研究进展
秦富仓, 杨振奇, 李龙
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190430
[摘要](53) [HTML全文](22) [PDF 731KB](7)
摘要:
黄河流域的生态保护和高质量发展,是我国新时代生态文明建设的重要内容。砒砂岩区是黄河流域水土流失最严重的区域之一,也是黄河粗泥沙的集中来源区。砒砂岩区水土流失治理和生态修复工作倍受党和国家重视,多年不懈的水土保持工作取得了巨大成就,水土流失防治成效显著,生态环境明显好转,但砒砂岩区的水土流失形式仍旧严峻,生态环境依然脆弱,治理质量还有较大提升空间,大面积的人工林也面临着退化风险和更新难题。砒砂岩区土壤侵蚀机理研究成果丰富,但该区水文下垫面复杂多变,侵蚀类型多样复合,前人的研究仍沿用黄土高原区的理论与方法,极大的限制了砒砂岩区土壤侵蚀机理研究的发展。本文结合前人的研究成果和作者的科研经验,概括了砒砂岩区土壤侵蚀机理与生态修复技术研究的发展历史,从基岩侵蚀内因、土壤侵蚀机理研究、生态修复技术研究、存在问题与发展方向四个角度,对砒砂岩土壤侵蚀机理研究和生态修复技术工作的成果进行系统梳理,剖析现有研究的不足之处,指出未来砒砂岩区土壤侵蚀机理研究和生态修复技术发展发向。
基于GWR模型的成渝城市群生态系统服务时空演变及驱动因素研究
邵明, 董宇翔, 林辰松
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200217
[摘要](38) [HTML全文](6) [PDF 1384KB](14)
摘要:
  目的  对成渝城市群自然生态系统服务时空演变特征与驱动因素进行研究,有助于规划者从宏观尺度上掌握其自然资源存量情况与发展趋势,合理拟定成渝城市群规划建设策略,从而推动我国西部大开发平台建设。  方法  本研究选择成渝城市群为研究对象,以144个市、县、区作为研究单元,通过当量因子法量化其生态系统服务,建立“自然—社会”驱动因子指标体系,在此基础上运用最小二乘法(OLS)模型筛选具有显著相关性的驱动因子,运用地理加权回归(GWR)构建回归模型,研究成渝城市群自然社会因素对生态系统服务的驱动作用。  结果  (1)成渝城市群生态系统服务总量劣化趋势显著,1995—2015年间(1995、2000、2005、2010、2015年,共5期)成渝城市群生态系统服务价值分别为3 470.53、3 464.08、3 452.43、3 438.02、3 423.92亿元,分别比前一期下降6.45、11.65、14.40、14.10亿元;(2)成渝城市群生态系统服务空间分布以成都、重庆两处核心城市中心区与缙云—中梁山脉中心区呈现显著区域化分布特征,全域超过90.38%的区域生态系统服务均处于下降趋势;(3)降雨量、温度、单位面积平均GDP、林业用地比例、人口密度5项驱动因子对成渝城市群生态系统服务具有显著影响。其中,降雨量、单位面积平均GDP呈现较明显的负相关驱动特征,林地覆盖比例呈现较明显的正相关驱动特征,降雨量与人口密度则呈现较明显的两极化趋势。  结论  本研究明确了在研究期限内成渝城市群生态系统服务逐渐劣化的发展状态,所构建的地理加权回归(GWR)模型在空间层面上量化降雨量、温度、单位面积平均GDP、林业用地比例、人口密度5项主要驱动因素对成渝城市群生态系统服务所呈现的不同驱动特征与驱动强度,为成渝城市群长远规划提供决策依据。
土壤大孔隙三维特征影响因素和测定方法研究进展
孟晨, 牛健植, 余海龙, 杜灵通, 尹正聪
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190158
[摘要](72) [HTML全文](28) [PDF 610KB](14)
摘要:
土壤大孔隙是优先流的主要通道,对土壤水分、空气和化学物质及污染物的优先运移起着重要作用,土壤大孔隙三维形态特征的量化分析及影响因素研究是目前大孔隙的研究重点,研究成果可为理解土壤水分运动机理及评估地下水污染等提供科学支撑。本文从大孔隙三维形态特征参数的定义(大孔隙体积、表面积、长度、数量、迂曲度、倾斜角度、路径数量、孔径、节点、连接度、圆度等),各参数测定方法及软件(Avizo9.0、VG Studio MAX2.2、Arc/Info 10.0、ImageJ等),大孔隙特征影响因素(根系、土壤动物、干湿及冻融交替、人为因素等)3个方面,综合介绍了土壤大孔隙三维特征的研究现状及进展,并基于此预测了今后的研究趋势,以期为今后大孔隙三维特征的深入研究提供参考。
基于SRAP分子标记的流苏树天然群体遗传多样性研究
曲凯, 国浩平, 王宝锐, 周文玲, 侯丽丽, 李琴, 李际红, 程甜甜
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200212
[摘要](18) [HTML全文](11) [PDF 839KB](0)
摘要:
  目的  揭示我国不同地区流苏树(Chionanthus retusus)天然群体的遗传多样性,更好地为合理保护和开发利用提供科学依据。  方法  采用相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记技术对不同地区的7个流苏树天然群体的62份样品进行了遗传多样性和群体遗传结构研究。  结果  (1)7个流苏树天然群体具有较高的遗传多样性,8对SRAP引物共扩增出1 728条清晰条带,其中1 649条具有多态性,PPB(多态性条带比例)为95.43%;群体间的有效等位基因数为 1.213 7,Nei’s基因多样性指数为 0.153 7,Shannon’s信息多样性指数为0.268 0。(2)流苏树天然群体存在较高水平的种群内遗传变异和较低水平的群体间遗传变异(Gst = 0.133 6),7个流苏树天然群体间存在较高水平的基因交流(Nm = 3.243 7)。(3)流苏树群体间的遗传相似系数介于0.898 0 ~ 0.973 6之间,平均值为0.934 4,经Mantel检验(r = 0.288,P = 0.205)及群体间的聚类证明群体间的遗传距离与地理距离之间无明显相关性;62份流苏树初级种质聚类结果表明大部分种质表现为同一群体的多数个体聚在一起,部分种质存在不同群体间的个体聚在一起的现象,表现出群体间遗传变异相对稳定而种群内的遗传变异水平相对较高的特点,与基因多样性分析结果一致。  结论  综合多因素分析推测,太行山地区可能是我国流苏树种质资源的主要产区。
立地条件对宁夏中部干旱风沙区柠条生物量分配格局的影响
许昊, 吴宏玥, 王占军, 何建龙, 吴旭东
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200162
[摘要](71) [HTML全文](18) [PDF 800KB](11)
摘要:
  目的  理解立地条件对宁夏中部干旱风沙区柠条(Caragana korshinskii)生物量分配规律的影响,充分认识柠条生物量的分配规律,完善柠条的适应性研究。  方法  基于宁夏灵武市白芨滩防沙治沙林场109丛柠条灌木生物量数据,将坡向、海拔(1 218 ~ 1 476 m)、坡度3个立地因子进行无量纲化处理并分类,分别采用欧氏距离和布雷−柯蒂斯距离的非参数多元方差分析方法,探讨立地因子及其交互作用对灌木生物量分配格局(叶质比、茎质比、根质比和根冠比)及其综合特征的影响。  结果  (1)坡向对叶质比和茎质比的解释度最高,解释度因子R2分别为0.144 5和0.281 0;海拔对根质比和根冠比的解释度均最高,R2分别为0.296 7和0.295 7。(2)在立地因子的交互作用中,海拔与坡度的交互作用对根质比和根冠比的影响显著(P < 0.05),坡向、海拔和坡度的交互作用对茎质比和根冠比的影响显著(P < 0.05)。(3)根据欧氏距离和布雷−柯蒂斯距离进行多元方差分析,得到坡向、海拔、坡度对灌木生物量分配格局的综合影响均呈现显著性(P < 0.05),且坡向的影响最大(R2 = 0.232 2和0.235 7),海拔(R2 = 0.221 3和0.221 1)次之,坡度(R2 = 0.035 8和0.029 2)影响最小;在多因素交互作用的影响中,海拔与坡度的交互作用以及坡向、海拔、坡度三因素交互作用对灌木生物量分配格局影响显著(P < 0.05)。  结论  不同立地因子对柠条灌木生物量分配格局的影响不同,且立地因子的交互作用也会对生物量分配格局产生显著影响。研究结果最终确立了立地因子对柠条灌木生物量分配格局的影响程度,为非参数多元方差分析在生物量分配格局中的应用提供了方法参考,也为进一步研究灌木的碳储量及其生态意义提供科学基础。
基于视频区域动态特征的林火烟雾检测技术研究
刘长春, 刘鹏举, 季烨云
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200049
[摘要](255) [HTML全文](148) [PDF 1047KB](15)
摘要:
目的视频监控越来越多地应用到森林火灾烟雾的早期检测中。现有的视频林火烟雾检测方法大多是基于像素提取烟雾特征进行分析检测,烟雾发生早期或烟雾距离摄像头较远时,在视频图像上烟雾仅呈现较小区域,且烟雾的扩散具有无规则性,背景环境复杂多变,导致基于像素的特征不明显,因此使基于像素的烟雾自动化检测难度增大。本文根据可见光视频图像处理原理,提出一种基于局部区域图像动态特征的林火视频烟雾检测方法,以提高林火视频烟雾检测准确度和灵敏度。方法以视频图像为研究对象,每秒取一帧生成图像序列,对图像序列进行多层次不同尺度分区;利用图像信噪比原理,计算分区后的连续图像序列的信噪比;根据背景图像信噪比得到自适应阈值,确定待检测图像序列发生亮度变化的图像块,即为疑似烟雾块;提取疑似烟雾块的LBP纹理特征,采用支持向量机区分出烟雾区域。结果利用HSV颜色空间的亮度分量,可以有效提取烟雾区域。选择有林火烟雾的视频,对提出的烟雾变化检测方法进行验证,分析结果表明该方法能确定烟雾发生所在的图像块,且能排除部分非烟雾干扰因素。结论本文提出了基于局部区域亮度特征和LBP纹理特征的视频林火烟雾检测技术,能准确定位烟雾发生区域,排除部分干扰因素,检测识别率平均达到92%以上,有助于实时林火烟雾自动检测,提高林火烟雾检测率,具有很强的实用性。
不同海拔及品种的紫斑牡丹精油成分对比
武艺, 胡建忠, 韩雪, 殷丽强, 袁玮琼, 赵潜龙, 吕兆林
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190304
[摘要](0)
摘要:
目的研究不同海拔及品种紫斑牡丹精油的成分,探究其精油化合物构成的异同。方法本实验以不同海拔相同品种和相同海拔不同品种的紫斑牡丹花为材料,制备牡丹精油,对紫斑牡丹精油含量及构成进行分析研究。结果不同海拔不同品种的紫斑牡丹精油含量不同,白色紫斑牡丹精油含量最高,达10.94%,紫色紫斑牡丹次之,为10.31%,而3号地粉色紫斑牡丹精油含量最低,为7.47%。3个不同海拔梯度(1、2、3号地)的紫斑牡丹精油共检测出70种化合物,1、2和3号地分别检测出54、53和57种化合物,主要成分均为香叶醇(5.07%、13.87%、13.74%),十四烷(5.99%、9.86%、7.25%),7-十二碳烯-1-醇-乙酸酯(35.16%、29.16%、25.01%),二十二烷(7.26%、6.29%、7.32%)和二十三烷(8.00%、6.36%、8.11%)。3种不同品种(白色、粉色、紫色)的紫斑牡丹精油共检测出75种化合物,白色、粉色和紫色紫斑牡丹分别检测出59、54和62种,主要成分均为香叶醇(3.91%、5.07%、9.52%),十四烷(15.93%、5.99%、8.96%),7-十二碳烯-1-醇-乙酸酯(19.79%、35.16%、22.91%),二十二烷(12.40%、7.26%、6.60%)和二十三烷(7.83%、8.00%、6.37%)。不同海拔不同品种紫斑牡丹精油虽都以上述5种成分为主,但含量差异较大,同时,精油中的其他成分在种类、数量和含量上也有较大的差异。结论本研究可为紫斑牡丹的生长条件选择、类别鉴定及紫斑牡丹精油的广泛应用提供基础理论支持。
福建省将乐县生物防火林带阻隔网空间布局与规划
袁硕, 李超, 陈昊, MuhammadAmir, 刘晓东
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190365
[摘要](506) [HTML全文](271) [PDF 1031KB](31)
摘要:
目的福建省三明地区为森林火灾多发地区,为了阻隔森林火灾的蔓延、切断火源,降低火灾造成的亏损,以福建省三明市将乐县为研究区域,整体规划生物防火林带阻隔网。方法通过分析森林火灾时空分布规律,计算得出阻隔网密度和最小控制面积,然后利用空间分析、水文分析以及面向对象的空间特征提取等方法确定生物防火林带阻隔网的位置,再结合阻隔网现状,优化选取防火树种与阻隔网宽度,最终计算得出生物防火林带阻隔网密度,对将乐县生物防火林带阻隔网进行综合规划。结果最终确定生物防火林带阻隔网的密度为19.04 m/hm2,最小控制面积为10 hm2,共需营建生物防火林带阻隔网3 591.67 km,山脊防火林带阻隔网1 846.64 km,沟谷防火林带阻隔网384.21 km,林缘防火林带阻隔网1 360.82 km。山脊防火林带阻隔网宽度取均值12 m进行计算,沟谷及林缘防火林带阻隔网宽度取均值9 m,得出规划生物防火林带阻隔网总面积为3 786.49 hm2,通过对比将乐县主要树种的抗火能力,选取以木荷为主,油茶、毛竹等为辅的防火树种 ,既能发挥较好的抗火性能又兼具经济效益。结论依据因地制宜、因害设防、适地适树、重在实效的原则,在总结福建省生物防火林带阻隔网营建技术经验的基础上,综合考虑阻隔网密度、最小控制面积、林带的位置、林带的有效宽度、树种的选择等重要参数之后,对将乐县的生物防火林带阻隔网进行了优化,不仅达到相关规定的生物防火林带阻隔网标准,并且建设成本可控,利用有限的资金发挥较好的防火效果。
氮磷添加和干旱对高寒草甸优势植物叶片化学计量的影响
符义稳, 田大栓, 牛书丽, 赵垦田
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190469
[摘要](702) [HTML全文](499) [PDF 1004KB](60)
摘要:
目的全球变化背景下,土壤氮和磷有效性及含水量发生显著变化,进而对植物生长和生理过程产生影响。但是,目前同时考虑土壤氮、磷和水分三因素交互作用对植物生长和生理性状的研究还很少,特别是对高寒草甸植物的研究。本研究旨在揭示氮富集、磷富集、干旱及其交互作用对高寒草甸优势植物生长、叶片氮磷含量及其化学计量的影响,为高寒草甸生态系统管理提供科学依据。方法基于川西北高寒草甸氮添加(10 g/(m 2 ·a))、磷添加(10 g/(m 2·a))与干旱(减雨50%)控制实验,通过测定垂穗披碱草、发草和草玉梅地上生物量、叶片氮含量(N)、磷(P)含量以及N:P比例,分析不同处理及其交互作用对3种植物生物量和叶片养分性状的影响。结果对于植物生长,氮添加均显著增加3种植物地上生物量,但是磷添加和干旱及不同处理之间的交互作用对植物生物量没有显著影响。对于叶片养分,氮添加显著增加3种植物叶片氮含量和N:P比例,磷添加也增加植物叶片磷含量但降低叶片N:P比例。干旱增加垂穗披碱草与发草的叶片氮含量,对叶片磷含量和N:P比例影响不显著。氮添加与干旱处理之间的交互作用显著增加垂穗披碱草与发草叶片氮含量和N:P比。氮添加与磷添加之间的交互作用对3种植物叶片养分性状没有影响。结论本研究表明高寒草甸植物生长和养分性状对养分富集、干旱及其交互作的响应格局存在很大差异。氮输入主要影响植物生长,而氮磷养分和干旱及它们之间复杂的交互作用均改变植物养分和化学计量平衡。这些结果指示出未来需要深入研究高寒草甸植物生理过程对全球变化交互作用的响应机理。
六盘山华北落叶松林分蒸腾日内变化及其对环境因子的响应
马菁, 郭建斌, 刘泽彬, 王彦辉, 张紫优
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190468
[摘要](929) [HTML全文](594) [PDF 1799KB](65)
摘要:
目的理解林木蒸腾日内变化及其对主要环境因子的响应规律,进一步阐释短时间尺度下环境条件调控森林蒸腾的机理。方法以宁夏六盘山香水河小流域华北落叶松人工林为研究对象,在2018年生长季(5—10月)连续监测样树的树干液流变化,并同步观测气象条件和土壤湿度,分析小时尺度的林分蒸腾对环境因子的响应,并建立多因素影响的蒸腾模型。结果(1)在小时尺度上,林分蒸腾量(T)对太阳辐射(Rs)和饱和水汽压差(VPD)的响应均呈二次多项式函数关系;随Rs和VPD的增加,T均先增加,当Rs和VPD分别达到666.7 W/m2和1.86 kPa后达到峰值,然后逐渐减小。(2)T对土壤可利用水分(REW)的响应符合趋于饱和的指数关系,T随REW的增加表现为先增加,当REW > 0.3后,T逐渐趋于稳定。(3)在确定T响应Rs、VPD和REW的类型并耦合形成蒸腾模型后,利用生长季内的奇数天小时观测值进行拟合参数,并用偶数天小时观测值进行验证,得到T响应多因素变化的耦合模型:T = (− 6.347 0 × 10− 5\begin{document}${R_{\rm{s}}^2}$\end{document} − 0.637 0Rs − 208.734 8) × (− 0.003 2VPD2 + 0.013 8VPD + 0.001 7) × (− 0.008 1 − 0.004 6(1 − exp(− 12.469 6REW))),该模型在校准阶段(R2 = 0.74,纳什效率系数(NSE)= 0.82)和验证阶段(R2 = 0.77,NSE = 0.84)均表现出较好的模拟效果。结论在小时尺度上,林分蒸腾量可以由耦合了太阳辐射、饱和水汽压差和土壤可利用水分影响的耦合模型进行较好的预测。本研究结果可为精确预测变化环境下的华北落叶松林分日内蒸腾提供理论基础,同时模型的构建方法可为其他区域和其他树种的林分蒸腾模型的建立提供参考依据。
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](1331) [HTML全文](913) [PDF 1088KB](99)
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。
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2020-10期目录
2020, 42(10): 1-2.  
[摘要](17) [HTML全文](1) [PDF 316KB](4)
摘要:
林学
基于混合效应的长白落叶松一级枝条基径预估模型
靳晓娟, 孙玉军, 潘磊
2020, 42(10): 1-10.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200133
[摘要](161) [HTML全文](58) [PDF 2537KB](33)
摘要:
  目的  利用非线性混合效应建模方法构建龄组−单木两水平长白落叶松一级枝条基径模型,为探索不同龄组下枝条基径的生长特点及差异提供理论依据。  方法  对4个基础模型进行改进,通过调整系数(\begin{document}$R_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j} }^{2}$\end{document}),均方根误差(RMSE)选择备选模型,在此基础上构建长白落叶松枝条基径非线性混合效应模型。利用独立数据验证模型拟合结果,用平均绝对误差(MAE)、平均相对误差绝对值(MRAE)评价模型预测能力。并对基础模型与混合模型的预测值进行比较,利用龄组水平的随机参数模拟各龄组枝条基径的分布。  结果  以改进后的Gompertz方程为基础模型,当龄组随机效应作用于参数b、单木随机效应同时作用于参数bcd上,随机效应的方差协方差结构为广义正定矩阵,异方差结构为幂函数时,模型的拟合效果最优。混合模型的\begin{document}$ R_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j} }^{2} $\end{document}有所提升,RMSE、MAE和MRAE都明显降低。最终模型的\begin{document}$R_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j} }^{2}$\end{document}、RMSE、MAE和MRAE分别为0.699 8、4.768 4 mm、3.705 8 mm和0.391 6 mm。混合模型的预测值可体现单木间的差异,枝条基径的分布范围随着龄组的增大逐渐增大,各龄组的枝径生长均有差异。  结论  考虑龄组与单木水平所构建的枝条基径混合效应模型能提高模型的预测精度。利用龄组水平的随机效应参数模拟枝条基径的生长可以反映其规律和差异,也符合树木生理学意义。因此基于龄组与单木两水平所构建的混合效应模型可对不同年龄长白落叶松一级枝枝条基径的生长进行合理的预测。
参数优选支持的光学与SAR数据森林地上生物量反演研究
李云, 张王菲, 崔鋆波, 李春梅, 姬永杰
2020, 42(10): 11-19.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190389
[摘要](58) [HTML全文](13) [PDF 991KB](13)
摘要:
  目的  森林是整个陆地碳循环系统中最大的有机碳贮库,准确地估测森林地上生物量影响着全球碳源与碳储量的分析与评价。本文旨在评价利用Landsat8 OLI、高分一号光学数据、ALOS-1 PALSAR-1SAR 3组不同源遥感数据估测森林AGB的潜力,进而剖析光学数据和SAR数据在估测森林AGB方面的差异。  方法  首先对Landsat8 OLI、高分一号光学数据、ALOS-1 PALSAR-1SAR数据分别提取波段比值、植被指数、纹理信息,对ALOS-1 PALSAR-1SAR数据同时提取极化分解信息;然后,利用随机森林算法对不同数据提取的特征参数进行重要性排序,选择排序靠前的特征进行建模;最后,利用KNN-FIFS算法分析不同特征组合,对4组数据建立4个模型估测森林AGB,并使用留一交叉验证法对4个模型估测森林AGB值进行精度评价。  结果  使用植被因子、波段比值、纹理因子、极化分解信息4种特征参数分别对3组数据进行建模估测森林AGB,基于Landsat8 OLI数据反演森林AGB的精度评价结果为R2 = 0.50,RMSE = 33.34 t/hm2;基于高分一号数据估测精度为R2 = 0.36,RMSE = 37.60 t/hm2;基于PALSAR纹理特征估测精度为R2 = 0.45,RMSE = 35.40 t/hm2;基于PALSAR全极化分解信息估测精度为R2 = 0.63,RMSE = 28.84 t/hm2  结论  参数提取方法相同时,即基于植被因子、波段比值、纹理信息3种特征参数估测森林AGB,其光学数据和SAR数据的反演潜力基本一致;参数提取方法不同时,即SAR数据加入极化分解信息估测森林AGB,与光学数据相比,SAR数据对森林AGB的反演潜力较好。
基于无人机影像的高郁闭度杉木纯林树冠参数提取
孙钊, 潘磊, 孙玉军
2020, 42(10): 20-26.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190386
[摘要](3610) [HTML全文](734) [PDF 936KB](80)
摘要:
  目的  冠幅是树冠结构的重要特征因子,直接影响树木的生产力和生命力,郁闭度是反映森林冠层结构与密度以及评价森林经营管理采伐强度的重要指标之一。利用无人机可以云下飞行,易于获取图像,精度高,低成本等优势,研究无人机影像上提取树冠参数的方法,使无人机影像提取林木树冠参数的操作系统化,实现精准高效的森林资源清查和监测。  方法  以福建将乐林场杉木人工纯林为研究对象,采用四旋翼无人机影像为数据源,基于面向对象分类的方法,将杉木纯林的树冠参数从无人机影像中提取出来。面向对象分类的方法需要先利用ESP工具选取最优分割尺度,然后根据影像的分割结果将树冠对象聚为一类,进而统计每个树冠对象栅格像素个数计算出树冠冠幅面积以及林分郁闭度。  结果  面向对象分类有效地对高郁闭度林分进行了树冠的提取。在分割尺度为70时,单木树冠分割效果最好,树冠被单独分割出来,但也存在一定的过分割以及未分割的问题,以至于部分单木的丢失。分割结束后,对分割对象进行特征空间的优化,选取适当的分类特征,最终将研究区分为树冠和林隙两类。通过统计每个对象栅格点数,计算得出的林分因子包括林分郁闭度,树冠面积。以地面实测数据作为参考,冠幅面积提取精度为0.829 1,林分郁闭度测量精度为0.973 1。  结论  研究结果表明,基于无人机高分辨率影像的树冠参数提取在高郁闭度林分同样适用,能有效提高森林资源调查的效率并且能够满足森林资源调查的精度。
基于PROSPECT和4-scale模型的光化学植被指数尺度转换
于颖, 刘敏, 范文义, 卫甜甜, 程腾辉, 蒋博, 张月
2020, 42(10): 27-35.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190190
[摘要](168) [HTML全文](56) [PDF 1637KB](12)
摘要:
  目的  光化学植被指数(PRI)对于准确估计植被光能利用率(LUE)有着重要的作用。但在不同的尺度(叶片、冠层、景观尺度)上,PRI与LUE二者之间的关系及其影响因素不同。传感器获得的光谱为像元及冠层光谱,叶片尺度的PRI-LUE关系模型无法直接用于冠层尺度的数据,因此需要对冠层尺度的PRI指数进行尺度转换。  方法  首先通过叶片尺度的PROSPECT模型,模拟不同生化参数下叶片的反射率与透射率,进而计算叶片尺度PRI指数与简单比值PRI指数(记为SR-PRI)。其次,将获得的叶片尺度反射率、透射率作为参数输入到4-scale模型中,获取不同叶面积指数( LAI)下冠层尺度的反射率,计算得出冠层尺度的PRI、SR-PRI。建立不同LAI下PRI、SR-PRI的冠层−叶片尺度转换函数,并对不同尺度上影响PRI、SR-PRI的因子进行敏感性分析。  结果  PRI、SR-PRI在进行冠层与叶片尺度转化过程中,都表现出很明显的线性关系,并且拟合效果(R2)呈现出随LAI的增大而增大的趋势。对比相同LAI水平下的PRI、SR-PRI的拟合结果发现,SR-PRI的拟合效果普遍要优于PRI。  结论  4-scale模型用来进行PRI与SR-PRI在冠层、叶片间的尺度转换是可行的,通过建立不同LAI下的尺度转换函数,可以实现将冠层尺度的PRI、SR-PRI转化到叶片尺度。
基于Sparse-DenseNet模型的森林火灾识别研究
周浪, 樊坤, 瞿华, 吕媛媛, 张正宜
2020, 42(10): 36-44.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190371
[摘要](127) [HTML全文](54) [PDF 1108KB](18)
摘要:
  目的  森林火灾的频繁发生给森林防治工作带来很大的难度,传统的森林火灾识别算法存在准确率低、处理效率不够高等问题,同时由于森林火灾图像数据本身具有很强的复杂性,需要从识别精度和泛化能力等多方面进行综合考虑,因此本文将利用稀疏化的DenseNet模型展开森林火灾的识别研究。  方法  首先,对DenseNet模型进行稀疏化改造,通过随机屏蔽Dense Block模块中节点的方式来产生稀疏化效果,使得算法具备减轻过拟合、缓解梯度消失以及加快收敛速度等优点。其次,在林区进行图像采集时,由于摄像设备与被采集物体之间的相对运动以及光影作用,会出现图片数据被干扰的情况,因此本文利用python相关的图片处理工具对图片进行变换,从而对图片数据集进行相应的扩充,使其能够契合实际的应用场景。最后,本文将Sparse-DenseNet模型与其他经典深度学习模型在森林火灾数据集以及cifar10数据集上的表现进行对比,观察其效果。  结果  Sparse-DenseNet模型拥有在结构上更加轻量的特点,并且训练更快,避免过拟合的效果更好,在森林火灾数据集和标准数据集cifar10上都具有较好的表现。  结论  本文所提出的Sparse-DenseNet模型在森林火灾识别问题上,可以有效优化传统模型存在的问题,并取得良好的识别效果,其准确率可达到99.33%,优于DesenNet的98.15%,并且相同轮次训练时间只有DenseNet训练时间的3/4左右。
辣木全球潜在适生区与生态特征
杨芙蓉, 齐耀东, 刘海涛, 谢彩香, 宋经元
2020, 42(10): 45-54.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190375
[摘要](131) [HTML全文](59) [PDF 1220KB](14)
摘要:
  目的  预测辣木全球潜在适生区,并分析不同适生区的生态特征。探究不同适生区与辣木原产地的气候差异,为辣木引种和栽培管理措施提供参考。  方法  通过国内外植物标本馆和相关研究文献得到辣木在全球的500个分布点,运用Maxent模型预测辣木在全球的潜在适生区,并基于不同时间尺度的环境因子和相关统计学方法分析不同适生区的生态特征。  结果  辣木广泛分布于南北半球的热带、亚热带地区,北半球主要集中于南亚、东南亚、非洲西部地区。南半球主要位于非洲南部、南美洲。影响其地理分布的主要是6个环境变量,其中3个极端温度指标(最冷季度平均温度(bio11)、最冷月份最低温度(bio6)、最暖季度平均温度(bio10));一个温度变异幅度指标(温度变化方差(bio4));一个水热同步指标(最湿季度平均温度(bio8));以及一个极端水分条件(最湿季度降水量(bio16))。  结论  辣木在全球范围内主要分布在北纬32°到南纬29°的区域,温度是影响辣木地理分布的主要环境因子。
基于涡度相关法的黄河小浪底人工混交林CH4通量平均周期的确定
原文文, 张劲松, 孟平, 同小娟, 周宇, 李朋兴
2020, 42(10): 55-61.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200003
[摘要](78) [HTML全文](21) [PDF 684KB](16)
摘要:
  目的  随着涡度相关法长期连续观测CH4通量的研究在国际上日渐增加,准确计算CH4通量成为相关研究人员关注的热点问题之一。根据研究区实际情况,探究涡度相关数据在实际应用中适宜的采样频率和平均计算周期,为准确计算CH4通量提供理论依据。  方法  采用不同的平均周期(15 ~ 720 min)对黄河小浪底人工混交林生态系统2016年7—8月CH4通量原始数据(采样频率10 Hz)进行计算,以30 min为准标准,比较不同平均周期计算的CH4通量日变化特征,分析不同平均周期对CH4通量计算的影响。  结果  不同平均周期导致计算的CH4通量结果发生变化。15、60、120、240、360和720 min平均周期与30 min计算的CH4通量日变化特征趋势差异正午前后较大,而在早晨或傍晚差别较小;平均周期小于120 min时,其计算CH4通量日变化趋势与30 min一致,CH4的通量值随平均周期的增加而增大,当平均周期大于240 min,通量计算出现明显误差。结合Ogive函数计算分析,当平均周期小于15 min时,Ogive函数逐渐增大,当平均周期为60 min时,ogive函数逐渐平稳。  结论  不同计算周期对CH4的计算结果有一定的影响,在本研究区下垫面情况下,计算月及其以上尺度的CH4通量采用60 min的平均周期,而研究日及其以下尺度的CH4通量变化特征时采用平均计算周期为15 min。
青杄PwUSP1基因特征及对干旱和盐胁迫的响应
刘峻玲, 梁珂豪, 苗雅慧, 胡安妮, 孙永江, 张凌云
2020, 42(10): 62-70.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200063
[摘要](102) [HTML全文](38) [PDF 1159KB](16)
摘要:
  目的  USPs蛋白(universal stress proteins)是一类胁迫相关类蛋白,被广泛报道参与了植物应对非生物胁迫的过程。本研究通过对青杄中PwUSP1基因进行功能分析及验证,探索PwUSP1在植物应对盐和干旱胁迫时的作用,从而为未来通过转基因工程提高青杄对非生物胁迫的耐受性提供候选基因。  方法  通过瞬时转化烟草叶片实验揭示PwUSP1在细胞中的定位;利用酵母双杂实验鉴定PwUSP1自身能否形成同源二聚体;通过农杆菌侵染法转化野生型拟南芥(WT),获得纯合的PwUSP1过表达株系。通过测定干旱和盐胁迫下过表达株系(L1、L7)及野生型(WT)和空载体(VC)株系的存活率、失水率,来分析比较不同株系对于干旱和盐胁迫的耐受能力;通过二氨基联苯胺(DAB)和氯化硝基四氮锉蓝(NBT)染色,测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)以及丙二醛(MDA)的含量,研究PwUSP1发挥作用的生理机制。  结果  烟草亚细胞定位实验表明,PwUSP1定位于细胞核、细胞质和细胞膜中。酵母双杂结果显示PwUSP1蛋白自身能够形成同源二聚体。利用qRT-PCR检测转基因拟南芥,成功获得两个稳定纯合的株系(L1、L7)进行进一步分析。在盐和干旱胁迫下,相对于WT和VC,过表达PwUSP1能够显著提高植物对盐和干旱的耐受能力,表现出更高的存活率和更低的失水率,且显著降低了植株中过氧化氢、超氧阴离子的累积,提高了SOD、POD和CAT活性,抑制了MDA的积累。  结论  青杄PwUSP1定位于细胞核、细胞质和细胞膜中且自身能够形成同源二聚体,在干旱和盐胁迫条件下,PwUSP1通过增强植物的ROS清除能力及抑制膜脂氧化损伤来提高植物对非生物胁迫的耐受性。
板栗冠层光合特性的空间异质性研究
马雅莉, 郭素娟
2020, 42(10): 71-83.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200059
[摘要](113) [HTML全文](43) [PDF 1167KB](21)
摘要:
  目的  冠层是林木与外部环境相互作用的重要部分,研究板栗树冠不同部位光合作用的空间变化规律,为揭示植物冠层生产力提供理论依据。  方法  以8年生板栗树为试验材料,采用Li-6400便携式光合作用测量系统,于7月对板栗树冠不同冠层和不同方位进行光合日变化测定,并取光合参数的日均值进行方差分析及通径分析,于9月对不同冠层和不同方位的刺苞进行采集,测定坚果经济性状,并进行方差分析及相关性分析。  结果  (1)东上、东中、南中及南下冠层的净光合速率日变化呈单峰曲线分布,其余部位均表现为双峰曲线,呈双峰曲线分布的区域均于13:00出现“午休”现象;每一冠层区域的水分利用效率日动态均呈双峰曲线。(2)在冠层垂直方向上,水汽压亏缺及胞间CO2浓度均呈“下部 > 中部 > 上部”的规律,其最大值分别为2.13 kPa、274.93 μmol/mol,最小值分别为1.95 kPa、258.75 μmol/mol;光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光合有效辐射、水分利用效率及羧化效率均呈“上部 > 中部 > 下部”的规律,同时,相对叶绿素含量(SPAD)和比叶面积(SLA)在垂直冠层上均有显著差异,表现为“下层 > 中层 > 上层”的规律。(3)在树冠不同方位,东面光合能力最强,各冠层光合生理生态指标有一定差异性,但无垂直方向差异显著;SLA在不同方位无显著差异,仅SPAD在东西向与北向差异显著。(4)通径分析得出,影响板栗净光合速率的主要因子为蒸腾速率、水分利用效率、羧化效率、水汽压亏缺、气孔导度、气温及胞间CO2浓度,其中,只有气温对净光合速率起抑制作用,蒸腾速率是对板栗光合作用影响最大的生理因子,水汽压亏缺是对板栗光合作用影响最大的环境因子。(5)垂直冠层上,净光合速率与单粒质量、出实率和单位面积产量均呈显著或极显著正相关,相关系数分别为0.872、0.965、0.958;水平冠层上,净光合速率与单粒质量、单位面积产量呈显著正相关,相关系数分别为0.777、0.487;对水平和垂直冠层进行综合分析发现,净光合速率与单粒质量、出实率、单位面积产量均呈显著或极显著正相关关系,相关系数分别为0.600、0.669与0.532。  结论  板栗光合具有明显的空间异质性,各光合指标与果实产量的差异性是垂直冠层和水平冠层综合作用的结果。因此,在估算冠层生产力时,应充分考虑到冠层光合作用的垂直变化和水平变化,在实际生产中,应合理修枝,提高冠层中下部的光能利用率,从而促进果实产量的提高。
添加城市排水污泥对竹柳和欧美107杨嫩枝扦插苗生长及养分积累的影响
唐胶, 彭祚登, 贾清棋, 熊建军, 刘春和, 冯天爽, 王海东
2020, 42(10): 84-95.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200093
[摘要](127) [HTML全文](47) [PDF 963KB](13)
摘要:
  目的  为明确城市排水污泥作为有机土壤改良剂在苗圃扦插育苗过程中的应用潜力,研究不同污泥施用量对竹柳和欧美107杨嫩枝扦插苗生长及养分积累的影响。  方法  在平原沙地苗圃中,以竹柳和欧美107杨当年生半木质化嫩枝条为试验对象,采用完全随机区组试验设计,设置3 kg/m2(T1)、6 kg/m2(T2)和9 kg/m2(T3)3个污泥施用量梯度,以不施污泥为对照(CK),在扦插前测定各处理土壤密度和孔隙度,在扦插后35 d统计各处理扦插苗成活株数,在扦插后35、50、65、80 d观测各处理扦插苗新梢长度和新梢基径的变化,并在生长末期进行取样,测定各处理扦插苗生物量参数、根系各形态参数以及叶片养分含量。  结果  不同污泥施用量均能够降低土壤密度、增大土壤孔隙度。对于竹柳而言,随着污泥施用量的增加,不同测试时间其扦插苗新梢长度均呈现先上升后下降再上升的变化趋势,T1处理对其新梢生长的促进作用最明显,显著高于CK;T1处理下竹柳扦插苗生物量参数、根系各形态参数、叶片全碳(C)含量和碳氮比(C/N)均高于CK,并达到显著水平;不同处理间竹柳扦插苗成活率没有明显差异。对于欧美107杨而言,T3处理能够显著提高其扦插苗成活率以及根系生物量参数;随着污泥施用量的增加,其扦插苗的新梢长度、根表面积、根体积、平均根系直径均呈现先增加后减小的变化趋势,且均在T2处理达到最大值;其扦插苗叶片C、全氮(N)含量和C/N在施用污泥后均有所增加,以T3处理效果最佳。生物量参数和根系形态参数关系密切,总生物量与地上、根系生物量均呈极显著正相关关系,这三者与总根长、根表面积、根体积、平均根系直径亦分别表现为极显著正相关关系。  结论  城市排水污泥的适量施用,有利于两树种嫩枝扦插苗的生长及其叶片对部分养分元素的吸收,其中3 kg/m2污泥施用量对竹柳扦插苗的促进效果最好,欧美107杨扦插苗能够适应较高污泥添加量的土壤环境,在污泥施用量为6 ~ 9 kg/m2时效果更佳。
2017年中国大陆松材线虫病灾害经济损失评估
张旭, 赵京京, 闫峻, 方国飞, 黄季夏
2020, 42(10): 96-106.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190210
[摘要](76) [HTML全文](28) [PDF 792KB](14)
摘要:
  目的  作为一种外来入侵生物,松材线虫的传播对我国林业生产和生态环境产生了巨大影响,造成了严重的经济损失。开展松材线虫病灾害经济损失评估,不仅为制定灾害防控方案、评价灾害控制效果提供重要依据,而且能够科学指导各地区有效防控松材线虫病,有利于提高森林经营水平。  方法  本研究通过创新性的结合,构建了一套实用性较强的松材线虫病灾害经济损失评估指标体系,并且基于市场经济学和生态系统服务价值评估的理论,综合应用直接市场法、替代市场法和动态当量因子法,对2017年中国大陆松材线虫病在省级尺度上的灾害经济损失进行了定量评估,评估结果包括直接经济损失和间接经济损失。  结果  评估结果显示,2017年中国大陆松材线虫病总成灾面积达85 524 hm2,造成经济损失约195亿元,其中直接经济损失35亿元,间接经济损失160亿元。华东地区为松材线虫病灾害重灾区,总计成灾面积43 883 hm2,造成经济损失101亿元,占中国大陆松材线虫病灾害经济损失的52%,其中直接经济损失占9%,间接经济损失占43%。2017年中国大陆松材线虫病灾害受灾最为严重的省份为浙江省,全省经济损失总计为41亿元,直接经济损失7亿元,间接经济损失34亿元。松材线虫病灾害经济损失在各地区都表现出间接经济损失远大于直接经济损失,两者相比平均为4.6倍。直接经济损失包括森林物质资源损失、防治费用和无效营林费用损失,单位面积直接经济损失分别为21 800、1 783和17 302 元/hm2。间接经济损失包括调节服务价值损失、支持服务价值损失和文化服务价值损失,单位面积间接经济损失平均分别为77 981、70 057和7 741 元/hm2  结论  2017年中国大陆松材线虫病灾害主要发生在南方地区,华东、华南地区为重灾区,浙江省和广东省分别表现为省级尺度的灾害空间聚集中心。松材线虫病灾害造成的经济损失主要为间接经济损失。
生防细菌对油茶炭疽病病原菌的抑制作用
张平, 李朝阳, 赵清泉, 王立海, 马玲
2020, 42(10): 107-116.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190409
[摘要](95) [HTML全文](27) [PDF 1370KB](11)
摘要:
  目的  从酸浆果实内分离筛选出对油茶炭疽病病原果生刺盘孢具有拮抗作用的内生细菌,并了解该菌对油茶炭疽病病原菌的抑菌机制,以期为油茶炭疽病的田间防治提供理论依据。  方法  本研究通过组织分离法从果实中分离出细菌14株, 通过平板对峙法筛选得到对油茶炭疽病病原菌具有显著抑制作用的细菌3株,菌株依次命名为DLSB-1、DLSB-4和DLSB-13。结合菌株形态学、生理生化特征以及16S rDNA序列比对分析,对菌株进行了鉴定。在上述试验基础上,判定生防菌株能否产生蛋白酶、纤维素酶和β-1,3-葡聚糖酶,通过显微镜观察3株细菌的无菌上清发酵液对病原菌丝的生长情况,并在室内测定了油茶盆栽苗的防治效果。  结果  3株细菌无菌发酵上清液均能抑制油茶炭疽病病原菌丝的正常生长,使其尖端膨大,畸变,扭曲。可产生蛋白酶和纤维素酶,不能产生β-1,3-葡聚糖酶;5个梯度的无菌发酵上清液(0.6 × 108、1.0 × 108、1.4 × 108、1.8 × 108、2.2 × 108 cfu/mL)与对照相比,对油茶炭疽病病原菌抑菌效果显著(P < 0.05),抑菌率最高达到81.14%。其中,菌株(DLSB-4)5个梯度的无菌发酵上清液对油茶盆栽苗的防治效果分别达到40.2%、43.9%、57.7%、68.7%和71.1%,差异显著(P < 0.05),且无菌发酵上清液的含量与防治效果呈正相关。  结论  3株细菌通过自身产生拮抗作用酶来抑制果生刺盘孢病原菌菌丝的生长,降低油茶炭疽病的发病率和病情指数。
基于根茎叶定量概化模型的植被区沿程波高衰减机制试验研究
曾思益, 陈杰, 蒋昌波, 何飞, 隆院男, 屈科, 邓斌, 伍志元
2020, 42(10): 117-125.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20180110
[摘要](107) [HTML全文](34) [PDF 987KB](12)
摘要:
  目的  红树林作为一种新型生态式的护岸工具,其消波效应已成为海岸工程研究热点。本文对红树林根、茎、叶不同组成部分进行定量研究,进一步探究红树林对波浪的消减效应。  方法  采取定量概化的根茎叶植物模型,通过波浪水槽试验探究了红树林植被区沿程波高衰减机制。将Kobayashi等提出的理论模型计算所得的植被区沿程波高理论值与试验值进行对比。  结果  研究发现,由Kobayashi等提出的理论模型计算所得的试验波高衰减系数的范围分别为0.02 ~ 0.47。当入射波波长与植被区沿流向长度之比趋于1时,消波强度最弱。同时波浪在植被区衰减过程中出现了边界效应及波浪跃增现象,波高增量比的范围为0 ~ 13%。当波长与植被区沿流向长度之比在1.0 ~ 1.2之间,且淹没度等于1.0时,跃增高度随叶的分布密度的减小而增大,随根的分布密度的减小而减小。而当淹没度等于0.8时,减小根或叶的分布密度,跃增高度均减小。  结论  根和叶的分布密度、淹没度以及波长与植被区沿流向长度之比均会对植被区沿程波高衰减规律产生不同程度的影响。
林业工程
大果紫檀心材色素纯化及成分研究
张卿硕, 韦柳明, 杨雨桐, 孙静, 符韵林
2020, 42(10): 126-136.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200225
[摘要](102) [HTML全文](32) [PDF 1216KB](14)
摘要:
  目的  研究大果紫檀心材色素的纯化工艺及成分,为其心材形成机理提供理论基础。  方法  以大果紫檀心材为原料,使用7种溶剂抽提大果紫檀心材色素,测定波长并建立心材色素质量浓度的标准曲线。选用10种大孔树脂纯化心材色素, 分别测定吸附率、吸附量、解吸率和解吸量,确定吸附效果最佳的树脂。在DA-201树脂的动态吸附过程中,以色素质量浓度为指标探究不同因素的影响大小,确定最佳吸附条件。使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)对纯化后的心材色素分离与鉴定。  结果  选用乙醇作为提取溶剂,提取液的色差值为55.15。将486 nm作为测定波长,建立了标准曲线。大孔树脂DA-201的吸附–解吸值最佳,其吸附量和吸附率分别是10.07 g/L和80.19%,解吸量和解吸率分别是7.06 g/L和70.07%。在DA-201大孔树脂的静态吸附过程中,最佳条件为pH值4和洗脱剂乙醇浓度100%。在动态吸附过程中,最佳吸附条件分别为吸附流速2.0 mL/min,上样液质量浓度2 g/L;最佳解吸条件分别为洗脱流速1 mL/min,洗脱剂用量100 mL。对纯化后的心材色素分析,从中分离鉴定出10种黄酮类和醇类化合物,分别为荭草苷、牡荆素、金雀异黄素、白藜芦醇、白杨素、黄豆黄素、异甘草素、诺卡酮、芒柄花黄素和酮洛芬。  结论  用DA-201型大孔吸附树脂纯化大果紫檀心材色素工艺稳定,获得了最佳吸附和解吸条件,同时确定了心材色素成分。
热处理温度和时间对杉木质量损失和静曲强度的影响
张静, 漆楚生, 母军
2020, 42(10): 137-144.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200257
[摘要](94) [HTML全文](32) [PDF 968KB](10)
摘要:
  目的  热处理可以改善木材的尺寸稳定性,同时会降低木材质量并影响木材力学性能,有必要探明热处理对木材质量和力学性能的作用机制。  方法  本研究选用人工林杉木薄片作为试验材,在160、180、200、220℃及氮气环境下分别处理1、2、3、4、5、6 h,测试处理后木材的质量损失率(mL)和静曲强度(MOR),采用ATR-FTIR、TGA进行表征,并建立热处理杉木质量损失率和静曲强度的预测模型。  结果  热处理温度低于200 ℃时,温度比时间对杉木质量损失率和力学性能的影响更显著。当热处理温度高于200 ℃时,温度和时间对质量损失率和力学性能均有显著性影响。热处理杉木的质量损失率随热处理温度升高和时间延长呈非线性增加,质量损失率范围在0.2% ~ 17.6%之间,其预测模型为lnmL = 0.8lnt + 9.35lnT – 53.67(t为时间,T为温度),R2为0.99,试验测试值与模型预测值基本一致。杉木的MOR随热处理温度升高和热处理时间延长线性降低,与未处理杉木相比,MOR降低了4.4% ~ 74.8%,其预测模型为MOR = −2.57t – 0.82T + 220.44,R2为0.93,该模型总体预测效果较好。热处理杉木MOR随质量损失率增加呈指数下降,两者关系模型为MOR = 65.4\begin{document}${{\rm{e}}^{ - 20m_{\rm{L}}}}$\end{document} + 16.4,R2为0.95,此模型能够预测MOR随质量损失率的非线性变化趋势。  结论  通过试验数据建立了杉木的质量损失率与热处理条件,MOR与热处理条件,质量损失率与MOR之间的经验方程,可预测热处理木材质量损失和MOR的变化趋势,为木材热处理工艺的优化和热处理木材性能预测提供参考和依据。

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