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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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200225
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1254KB](0)
摘要:
  目的  研究大果紫檀心材色素的纯化工艺及成分鉴定,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、解析率及解析量,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,溶液的色差值为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%,其解析量和解析率分别是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;最佳解析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、酮洛芬。  结论  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。
板栗冠层光合特性的空间异质性研究
马雅莉, 郭素娟
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200059
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1171KB](0)
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月对板栗树冠不同层次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月对不同层次和不同方位的果实进行采集,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1.95Kpa、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。
几种辅助提取方式对蓝莓原花青素浸提效果及抗氧化活性的影响
国田, 张娜, 符群, 柴洋洋, 郭庆启
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190466
[摘要](44) [HTML全文](10) [PDF 1074KB](10)
摘要:
  目的  以大兴安岭野生蓝莓为原料,研究有机溶剂浸提法、超声波辅助、微波辅助和光波辅助提取方式对蓝莓原花青素和酚类物质的浸提效果、化学结构以及抗氧化活性的影响。  方法  采用分光光度法分别测定4种方式处理后浸提液中的原花青素、总酚、总黄酮和花青素等酚类物质含量,通过红外光谱分析4种方式提取溶液的结构变化,通过扫描电镜观察原料蓝莓经不同方式处理后残渣的微观结构,并测定4种提取液的总还原能力、DPPH•、ABTS+•和•OH的清除能力。  结果  微波辅助法提取原花青素得率最高为(15.72 ± 0.03)mg/g。通过红外光谱发现4种方式提取的蓝莓原花青素在化学结构上没有明显变化,扫描电镜观察发现,微波辅助法处理后的提取残渣表面孔隙和褶皱较明显。微波辅助法和光波辅助法提取液中总酚、总黄酮、花青素和原花青素含量较高,与普通溶剂浸提法相比差异显著(P < 0.05)。将不同方式提取液的蓝莓原花青素调至相同浓度30 μg/mL,总还原能力和DPPH•清除能力差异不显著(P > 0.05),DPPH•清除率均在97%以上。•OH清除能力的大小顺序为:溶剂浸提法 > 微波辅助提取法 > 光波辅助提取法 > 超声辅助提取法。超声波辅助法对ABTS+•清除效果最差,溶剂浸提法最强。  结论  同一浓度下溶剂浸提法的提取液的抗氧化活性较强,但微波辅助法提取的原花青素得率最高且抗氧化活性与溶剂浸提法的差异不显著(P > 0.05)。微波由于具有较强的离子极化和偶极旋转作用,因此可以在较短的时间内促进原花青素的浸提,并且微波处理后的原花青素的化学结构和抗氧化功能变化差异不显著,因此4种方式中微波辅助法较为适合提取蓝莓原花青素。通过对比超声波、微波、光波处理单独进行时的得率和超声波、微波、光波处理后再次浸提的得率,发现超声波、微波、光波处理在提取过程中处于主导作用。
不同栽植密度下金鱼藻对富营养化水体净化效果研究
杨澜, 牛健植, 伦小秀, 朱思宇, 敖家坤
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190447
[摘要](65) [HTML全文](14) [PDF 1224KB](13)
摘要:
  目的  沉水植物金鱼藻是水体生态修复工程中常用的植物之一,其栽植密度直接影响富营养化水体的水质净化效果。因此,探究金鱼藻栽植密度对进行富营养化水体修复、加快水下森林发展具有重要意义。  方法  本研究通过模拟栽植不同密度的金鱼藻对富营养化水体水质变化影响过程,分析6种栽植密度梯度(36、50、75、100、110、120 株/m2)金鱼藻对富营养化水体中氮、磷、有机污染物等污染物质的净化效果;并结合经济效益分析,筛选出最佳栽植密度,确定金鱼藻疏伐、收割时间。  结果  结果表明,100 株/m2密度配置对应的植株成活率最高(95.65%),总氮去除率可达62.86%、总磷去除率可达74.32%,对氮磷等污染物吸收效果最佳,是金鱼藻在水生态修复工程中最佳种植密度。另外,金鱼藻在栽植后15 d内,其栽植密度越大,对富营养化水体中氮、磷、有机污染物等的去除效果越好,且溶解氧浓度越高;栽种50 d后,水体中各污染物含量均有回升,此时栽植密度越大,随植物衰败而释放到水体的氮、磷、有机物含量越高,溶解氧含量下降越迅速。  结论  因此,利用金鱼藻开展水体修复时需要考虑最佳净化时效,及时收割。
硅酸盐浸渍改性对杉木视觉物理量的影响
李萍, 张源, 吴义强, 吕建雄, 袁光明, 左迎峰
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200189
[摘要](33) [HTML全文](9) [PDF 1319KB](6)
摘要:
  目的  对杉木素材与硅酸盐改性材的弦切板与径切板材色、光泽度、纹理进行测量与对比,分析硅酸盐改性处理对杉木视觉特性的影响规律。旨在为硅酸盐改性材的大规模应用提供理论依据,指导杉木改性材相关产品的研发。  方法  在改性前后,对100 mm × 100 mm × 20 mm的杉木径切板和杉木弦切板的材色、光泽度、纹理进行测量,分析改性处理前后杉木视觉物理量的变化规律。  结果  改性后,弦切板与径切板的红绿色度值分布区间分别为2.0 ~ 6.0和2.5 ~ 5.5,黄蓝色度值分布区间分别为17.5 ~ 24.0和18.0 ~ 24.0,两组数据均较素材小。明度值分布区间也有所下降,为61.0 ~ 71.0,表明改性处理对杉木的色彩倾向有所均衡,在明暗程度上也有一定影响。杉木素材的平行纹理光泽度(GZL)、垂直纹理光泽度(GZT)、光泽度比(GZB)分别为5.54%、4.32%、1.28,杉木改性材的GZL、GZT、GZB分别为3.32%、2.86%、1.16。两种杉木的GZL均略大于GZT,呈现一定的线性关系。改性后,光泽度线性趋势更加明显,而且数据也更为集中。杉木改性材的纹理粗细、纹理间距、纹理疏密度分别为0.55 mm、9.51 mm、0.06,与素材差别微弱,表明改性处理并没有对纹理的疏密程度产生影响。改性材弦切板与径切板的纹理灰度与背景灰度分布区间都较素材有所降低,说明改性处理使得杉木的纹理与背景的灰度等级变得更高。杉木改性材的纹理灰度与背景灰度分布较素材松散,两者呈一定的线性关系但不紧凑。  结论  硅酸盐改性处理对木材颜色影响较小,杉木基本上维持了原有的颜色特征。杉木改性材光泽度略小于素材,基本分布规律相同。改性处理对纹理间距与纹理粗细的影响微弱,改性材仍保持同素材一样的纹理疏密程度,改性后的杉木纹理灰度值与背景灰度值差别变大,对比度稍高,使得改性杉木的纹理较素材更明显。
天然栎类阔叶混交林林分平均高与平均胸径关系模型
娄明华, 张会儒, 雷相东, 白超, 杨同辉
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190463
[摘要](55) [HTML全文](15) [PDF 1168KB](15)
摘要:
  目的  考虑天然混交林的林分密度、直径结构和树种结构,基于代数差分方程构建最适宜的林分平均高与平均胸径关系模型,为天然混交林的立地生产力估计与可持续经营提供理论依据。  方法  以吉林省天然栎类阔叶混交林为研究对象,利用4期连续调查固定样地数据,基于Richards方程构建4种数据结构类型即typeC、typeD、typeE和typeF的基础代数差分方程,比较分析得出最优数据结构类型;基于最优数据结构类型,以5个林分密度指标即林木株数(N)、林分断面积(BA)、林分密度指数(SDIr)、可加林分密度指数(SDIa)和郁闭度(CD),5个直径多样性指数即Shannon均匀度指数(ShaI)、Simpson指数(SimI)、McIntosh均匀度指数(MceI)、Gini系数(GinI)和Berger-Parker指数(BerI),4个树种多样性指数即ShaI、SimI、MceI和BerI,构建并比较分析不同多样性代数差分方程的差异,得出最佳方程为最适宜林分平均高与平均胸径关系模型。  结果  不同数据结构类型的建模效果由好到差排序:typeD > typeC > typeF > typeE。除了typeC,其他3个数据结构类型的模型参数br均显著不为零(P < 0.01),说明typeD拟合的模型参数检验效果最佳。林分密度指标SDIr的建模效果最好。无论使用哪个林分密度指标,其模型参数b0r和cSD均显著(P < 0.01),说明5个林分密度指标的模型参数检验效果均比较理想。直径多样性指数ShaI的建模效果最好。除了GinI,其他4个直径多样性指数的模型参数b0r、cSDIr和cDI均显著(P < 0.01),表明ShaI、SimI、MceI和BerI均为较理想的直径多样性指数。4个树种多样性指数的建模拟合效果和检验数据效果差别不大。BerI的模型参数b0r、cSDIr、cShaI和cSP均显著(P < 0.01),说明BerI是较理想的树种多样性指数。ShaI、SimI和MceI的模型参数b0r、cSDIr、cShaI和cSP均不能同时达到0.05显著水平,说明ShaI、SimI和MceI是不理想的树种多样性指数。  结论  typeD是最优的数据结构类型,林分密度、直径多样性和树种多样性对模型均有影响。其中,林分密度指标SDIr、直径多样性指数ShaI和树种多样性指数BerI建立的多样性代数差分方程拟合效果最佳,为最适宜的天然栎类阔叶混交林林分平均高与平均胸径关系模型。
庐山日本柳杉早材与晚材年轮宽度对气候变化的响应
白天军, 刘苑秋, 温林生, 潘俊, 曹雯, 郑希玲, 邹芹, 邓文平
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190439
[摘要](58) [HTML全文](20) [PDF 911KB](13)
摘要:
  目的  研究庐山日本柳杉早材、晚材宽度与温度、降水量的相关关系,以揭示日本柳杉早材、晚材径向生长对气候的响应规律,了解这一区域气候变化对森林生态系统的影响,并为未来气候变化条件下日本柳杉的保护和造林区域选择提供依据。  方法  以庐山自然保护区的人工林针叶树种日本柳杉为研究对象,采用树木年轮学的方法对日本柳杉进行了树芯样品取样和处理,并建立早材、晚材标准年表,将树木标准年表与庐山地区的气候要素进行相关性分析。  结果  (1)早材年表各项统计特征均优于晚材年表,相比于晚材的径向生长,早材径向生长对月均温变化更加敏感。(2)该地区年均温度、年降水呈现显著增加的趋势,除了8月份以外,各个月份均温呈上升的趋势。(3)日本柳杉径向生长主要受温度影响,日本柳杉早材生长过程中气温的滞后效应尤为明显,夏季(7月)高温不仅阻碍当年早材年轮宽度的生长,还会影响到下一个生长季早材的形成。生长季时期(4—7月)降水量的增加有利于早材、晚材年轮的形成。  结论  不同季节温度、降水量变化影响早材、晚材年轮形成与生长。在未来气候变暖的背景下,庐山地区日本柳杉林可能出现生长下降的现象。
色季拉山西坡表层土壤有机碳的小尺度空间分布特征
连玉珍, 曹丽花, 刘合满, 杨红
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190481
[摘要](31) [HTML全文](10) [PDF 1403KB](12)
摘要:
  目的  对小空间尺度上土壤有机碳(SOC)及其密度(SOCD)的空间分布进行研究,以期为大尺度下高寒土壤碳储量的精确估算提供理论支撑。  方法  本研究以色季拉山西坡海拔4 200 ~ 4 400 m的苔草高寒草甸(CAM)、林芝杜鹃灌丛(RTS)和雪山杜鹃灌丛(RAS)为研究对象,采用10 m × 10 m规则格网采集表层(0 ~ 10 cm)土壤样品,借助GS+和ArcGIS软件以分析不同植被类型SOC和SOCD的空间结构性、分布格局及影响因素。  结果  (1)研究区表层SOC平均值达100.97 g/kg,表现为RAS(146.45 g/kg) > CAM(95.60 g/kg) > RTS(60.43 g/kg),SOCD平均值达6.28 kg/m2,表现为CAM(7.34 kg/m2) > RAS(6.32 kg/m2) > RTS(4.80 kg/m2),均高于全国0 ~ 10 cm土壤水平(24.56 g/kg、1.21 kg/m2)。(2)除RAS外,该区域SOC、SOCD均具有强烈的空间自相关性,结构比为1.46% ~ 12.51%,表明结构性因素引起的空间变异为主。RAS的SOC、SOCD结构比达100%,空间依赖性较弱,随机因素引起的空间变异为主。SOC、SOCD空间自相关尺度在17.44 ~ 30.29 m之间,并且SOC > SOCD,CAM > RTS,这表明植被类型可能是影响表层SOC和SOCD空间变异及格局的主要因素。(3)克里格插值表明,CAM表层SOC、SOCD的高值斑块与高土壤含水率相对应,低值斑块与沟壑位置相对应,RTS的SOC、SOCD呈高低值斑块交错分布,与地面覆被物(灌丛、草本、裸地)的镶嵌性分布对应,表明土壤含水率、微地形、植被覆盖等是影响研究区表层SOC和SOCD空间分布的主要因素。(4)冗余分析表明,土壤含水率、土壤密度、pH、全氮是影响3种植被类型SOC、SOCD含量及空间异质性的关键要素,其次是机械组成、坡度,全磷的影响不明显。  结论  色季拉山SOC含量比较丰富,小空间尺度下枯落物量、微地形、土壤性质(含水率、土壤密度等)的空间异质性显著影响SOC、SOCD的空间分布和预测。
北方5种常见乔木根-土摩擦锚固性能研究
韩朝, 冀晓东, 刘小光, 张晓, 赵东晖
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190432
[摘要](46) [HTML全文](12) [PDF 1266KB](8)
摘要:
  目的  油松、白桦、蒙古栎、华北落叶松和榆树作为在北方广泛生长及种植的树种,其根系在锚固土壤和防止滑坡方面起着重要作用,因此研究其根−土界面摩擦性能具有科学意义。  方法  本文将挖自于木兰围场县木兰林管局北沟林场的5种乔木树种根系按不同直径分成若干小段,并将单根埋入干密度为1.52 g/cm3、含水率为12.72%的土壤试件盒中。通过北京林业大学植被力学实验室自主研发的根系拉拔试验机对埋入土壤的单根进行拔出试验,探究单根拔出的作用机理并从不同树种、不同直径两方面分析影响其摩擦力的因素。  结果  (1)单根在被拔出的过程中会发生两种破坏模式,当根的最大抗拉力小于根−土界面最大摩擦力时发生拔断破坏,反之则发生拔出破坏。(2)单根的最大摩擦力随直径以幂函数关系增长且拟合度很高,树种对于最大摩擦力的增幅具有明显的影响。(3)蒙古栎、榆树根−土界面最大剪应力随直径的增长而减小,白桦、华北落叶松、油松根−土界面最大剪应力随直径的增长而增大。(4)5种树种根−土界面剪应力与位移曲线可以用改进的双曲线模型进行拟合,各树种剪应力均在位移量为总值的6%时达到峰值。  结论  研究表明不同树种及直径对其根系固土效果会产生较大的影响,传统的固土效果预测方法会高估根系的固土作用,因此在进行人工防护林建设过程中应综合考虑根系的影响。
北京市21种植物的叶片吸水性能与冠层雨水截留能力研究
王思思, 龙佳, 丁涵
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190379
[摘要](29) [HTML全文](9) [PDF 1397KB](8)
摘要:
  目的  植物冠层截留雨水对削减雨水径流起到重要作用,而植物叶片吸水性能与植物冠层截留雨水的能力息息相关。  方法  为了评估植物冠层对雨水的截留能力,通过浸水实验、实地测量、航片分析等方法,对北京市21种不同类型植物叶片吸水量、冠层截留量和冠层截留体积进行计算。  结果  研究表明:(1)植物吸水量与浸水时间呈对数函数关系;(2)植物叶片吸水过程可划分为3个阶段,乔木和灌木的叶片吸水过程类似,20 min时叶片吸水量均值分别为0.17 g和0.05 g,80 min时叶片吸水量均值分别为0.18 g和0.06 g,120 min时叶片吸水量均值分别为0.18 g和0.06 g;草本植物叶片20 min时叶片吸水量均值为0.13 g,40 min时叶片吸水量均值为0.27 g,120 min时叶片吸水量均值为0.21 g;(3)11种乔木的冠层雨水截留量在71.30 ~ 738.72 g/m2之间,6种灌木的冠层雨水截留量在41.79 ~ 275.28 g/m2之间,4种草本的冠层雨水截留量在57.82 ~ 217.49 g/m2之间,常绿针叶植物冠层截留量明显高于落叶阔叶植物;(4)部分灌木和草本植物冠层截留量比部分乔木冠层截留量高,如黄杨、鸢尾;(5)植物冠层截留体积与冠层覆盖面积、植物冠层截留量呈正相关关系,常绿针叶乔木+常绿灌木+草本搭配组合的冠层截留体积最大;(6)雪松+黄杨+鸢尾群落冠层的多年平均降雨截留量占总降雨量的比例为11.57%,对小降雨事件有显著截留效果。  结论  不同植物种类及配置对城市绿地雨水截留能力有影响,本研究可为构建高截留能力植物群落及海绵城市绿地建设提供参考。
基于高光谱数据的互花米草营养成分反演
朱怡, 吴永波, 周子尧, 张智雯, 安玉亭
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200008
[摘要](71) [HTML全文](23) [PDF 1000KB](6)
摘要:
  目的   粗蛋白、粗纤维和粗脂肪含量是决定草本质量的指标之一,研究以江苏大丰麋鹿国家级自然保护区(核心三区)内的互花米草为对象,结合高光谱数据和实测数据,找到光谱数据与互花米草营养成分的关系,建立相应的营养成分估测模型。   方法   在2018年3、5、7和10月,利用ASD Field Spec Pro FR2500高光谱仪采集互花米草叶片的光谱数据,同时采集互花米草叶片,测定其粗蛋白、粗纤维和粗脂肪含量,对原始反射率及其一阶导数和互花米草粗蛋白、粗纤维和粗脂肪含量实测值之间进行相关性分析,在350 ~ 1 364 nm和1 411 ~ 1 799 nm的范围内选取与互花米草各营养成分含量的相关系数绝对值大于0.7的波段,同时构建选定的8个植被指数,进行建模分析,筛选出最优模型。   结果   粗蛋白的估测模型以673 nm和1 740 nm处的光谱一阶反射率的多元线性估测最优(R2 = 0.917,RMSEP = 1.344);粗纤维的估测模型以1 738 nm处的光谱一阶反射率的线性估测最优(R2为0.741,RMSEP为1.708);粗脂肪含量的估测模型以1 734 nm和880 nm处的光谱一阶反射率的多元线性估测最优(R2 = 0.737,RMSEP = 0.343)。   结论   在构建的估测模型中,粗蛋白和粗纤维的估测模型对互花米草粗蛋白和粗纤维含量的估测结果极好,粗脂肪含量的估测模型可以对互花米草粗脂肪含量做出很好的预测。研究结果为评估互花米草营养质量提供参考和技术依据。
4年生火炬松半同胞家系生长和分枝性状遗传评估
蒋开彬, 杜澄举, 李赛楠, 黄少伟, 刘天颐
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190456
[摘要](45) [HTML全文](9) [PDF 961KB](4)
摘要:
  目的  准确地对火炬松子代测定林进行遗传评估,提高育种选择效率和遗传增益,为育种群体和繁殖群体确定入选材料。  方法  以火炬松53个半同胞家系的1 800多株个体为对象,应用R和ASReml软件对树高、胸径和材积等性状进行遗传评估。根据母本一般配合力或育种值排名选择入选群体,预测遗传增益。  结果  火炬松树高、胸径、材积、枝条数、枝条平均直径和枝条平均角在家系间存在显著的遗传差异,具有较大的选择潜力。树高、胸径、材积和枝条平均直径之间均呈遗传正相关,表明这些性状可以同步改良,单株遗传力范围为(0.118 9 ± 0.038 3)~(0.308 4 ± 0.053 2)。枝条平均角与枝条数之间呈遗传负相关,单株遗传力分别为(0.095 8 ± 0.035 7)和(0.037 0 ± 0.027 8)。根据材积一般配合力,将前10名母本的子代作为入选群体,预测遗传增益为4.63% ~ 5.10%。而根据材积育种值大小,将前10名个体作为入选群体,预测遗传增益达43.96% ~ 48.43%。  结论  选出的优良家系与个体可作为下一代育种群体的候选材料。材积育种值前10的个体预测遗传增益高,可通过无性繁殖造林。
基于PyroSim的林区道路防火阻隔功能研究
高仲亮, 李智, 魏建珩, 龙腾腾, 王秋华, 舒立福
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200140
[摘要](64) [HTML全文](25) [PDF 1273KB](12)
摘要:
  目的  林道网络及其宽度是林业生产、交通和旅游的需求,在发挥其最大经济效益的同时,兼顾林火巡护监测、应急救援,以及发生火灾时快速运送扑救人员和装备,阻隔森林火灾蔓延和发挥防火隔离功能。  方法  运用火灾动态仿真模拟软件PyroSim分别以坡度25°、35°、45°,风速1、2.5、4.5 m/s,林道宽度2、4.5、6 m构建云南松林微观山体模型,施加长12 m、宽1 m、热释放速率4.6 × 104 kW/m2的带状火源,模拟中等强度林火研究不同林道宽度的防火阻隔功能。  结果  林道宽度2 m无法满足防火隔离需求。林道宽度4.5 m的防火阻隔功能一般,当坡度超过35°、风速大于4.5 m/s时易失效。林道宽度6 m拥有较强的防火隔离功能,能较好阻隔中等强度的林火蔓延,可满足坡度小于45°、风速小于4.5 m/s的情况,当风速大于4.5 m/s时该林道宽度的隔离功能可能失效。中等强度的森林火灾火场中心温度在700 ~ 1 200 ℃左右,热释放功率可达3.0 × 105 ~ 9.0 × 105 kW,蔓延山坡10 m只需约1 min,可燃物燃烧速率60 s可达到40 kg/s以上。  结论  云南省云南松林区道路宽度建议设置为6 m,能够取得较好的防火效益。常年处于高风速,坡度大于45°,树种高大的林区建议增加林道宽度至8 ~ 10 m。此外本研究应用PyroSim建立火场模型仿真模拟林道阻火功能是可行的,可为林区道路建设的合理设计、确定林道密度和宽度的阻火功能指标与经济效益相适应的最大限度阈值、降低森林火灾破坏力具有一定的指导意义。
基于混合效应模型的人工红松枝下高模型研建
燕云飞, 王君杰, 姜立春
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190366
[摘要](55) [HTML全文](17) [PDF 778KB](12)
摘要:
  目的  基于帽儿山红松人工林63块样地2 972株红松数据,利用非线性混合模型构建红松枝下高模型,为进一步研究生长与收获模型提供理论依据。  方法  本文首先使用8个常用的枝下高模型,选出最优基础模型;其次,研究林分变量或单木变量对枝下高的影响,建立含林分变量的枝下高模型;最终在基础模型和含林分变量模型的基础上,考虑样地效应对红松枝下高的影响,构建红松枝下高基础混合效应模型和广义混合效应模型。模型用4种抽样方式(随机抽取、抽取最大树、抽取最小树、抽取平均树)和8种样本大小(1 ~ 8株树)对基础混合效应模型和广义混合效应模型进行抽样检验。  结果  Logistic模型拟合精度好,符合生物学意义,且模型形式简单,选为最优基础模型。除树高、胸径以外,大于对象木断面积之和、优势木高和冠幅与枝下高有显著相关性,加入后明显提升模型的拟合精度。枝下高广义混合效应模型的拟合效果要优于其他模型。模型检验结果表明:当应用基础混合效应模型预测时,建议抽取胸径最小的4个样本;当应用广义混合效应模型预测时,建议随机抽取4个样本。  结论  枝下高广义混合效应模型在拟合效果和预测精度方面优于其他3种模型,建议将此模型作为人工红松枝下高模型。当应用广义混合效应模型预测时,建议随机抽取4个样本。
基于植物分割理论的毛白杨干旱落叶研究
张晋岚, 张祥雪, 冉苒, 伍敏, 吴尚, 贾黎明
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190411
[摘要](66) [HTML全文](17) [PDF 863KB](15)
摘要:
  目的  毛白杨是我国华北和西北地区优秀的造林树种,而华北西北地区是我国干旱胁迫最严重的区域,季节性、偶发性严重干旱时有发生。毛白杨在干旱季节会出现少许落叶甚至全部落叶的情况,能有效的减少水分蒸发保存核心器官水分,复水后重新展叶度过干旱。本研究以毛白杨品种北林雄株1号、北林雄株2号为植物材料,基于植物分割学说从植物器官的水力分割和脆弱性分割的水分关系上分析干旱季节落叶的原因。  方法  对毛白杨两个品种的茎干、叶柄、叶片的水力性状、功能性状进行了比较研究。  结果  (1)两者的脆弱性曲线Ψ50值的排序为叶 > 茎干 > 叶柄,在一定程度上是符合植物分割学说,叶片比茎干更脆弱。(2)比叶质量和茎干木材密度都是碳储量指标,比叶质量和叶片寿命有关,木材密度与植物的抗空穴化和栓塞修复能力有关。和树木的一般数值比较,北林雄株1号、北林雄株2号的比叶质量较低,表明叶片寿命较短;木材密度一般,说明茎干的抗空穴化能力一般。  结论  毛白杨水力和脆弱性数据基本符合植物分割学说,说明可以在其保持茎干水分下落叶。叶片比较低的寿命和茎干较弱的抗空穴化和栓塞修复能力,也需要落叶来应对严重干旱逆境。揭示了毛白杨既能在水肥充足的条件下快速生长,又能在偶发的比较极端的干旱条件下通过落叶来保持生存的水力学原因。当然干旱落叶复生还可能涉及其体内特殊的生理生化机能,有待进一步研究。
文冠果花精油组分研究
袁玮琼, 胡建忠, 武艺, 殷丽强, 韩雪, 王晓雪, 吕兆林
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200045
[摘要](71) [HTML全文](18) [PDF 906KB](18)
摘要:
  目的  研究3种花色文冠果花精油化学组成,探究精油中化合物构成的异同。  方法  以白色、粉色、紫色3种花色的文冠果花瓣为原料,提取得到文冠果花精油,利用气质联用技术(GC–MS)对精油的成分进行分析。  结果  不同颜色的文冠果花精油得率在0.042%~0.050%之间,得率较高的是白色花,为(0.048 ± 0.002)%。3种花色精油中共检测到96种化合物,其中白色花精油检测到的62种化合物,其主要成分为二十一烷(31.46%)、二十四烷(14.16%)、二十烷(7.55%)、壬醛(7.28%)、诱虫烯(4.84%)、植酮(4.83%);粉色花精油检测到的65种化合物,其主要成分为二十一烷(31.96%)、四十四烷(20.83%)、壬醛(6.72%)、十八烷(3.86%)、植酮(3.76%)、十六烷(3.30%);紫色花精油检测到的47种化合物,其主要成分为二十一烷(30.33%)、三十六烷(25.09%)、二十四烷(14.44%)、二十烷(7.42%)、叶绿醇(3.95%)、十六烷(3.28%)。烃类物质在3种精油中的百分含量显著高于其他几类物质(P < 0.05)。对3种精油中的29种共有化合物进行主成分分析(PCA),可简化为2个主成分,累计方差贡献率达98.112%,可反映样品的绝大部分信息。  结论  不同花色文冠果花精油的得率和化合物组成存在一定差异,在得率方面,白色花精油高于其他花色,但差异并不显著(P > 0.05);在精油组分方面,粉色花精油化合物种类多于其他花色精油,每种精油中的主要化合物种类与百分含量也存在较大差异。本研究为文冠果花精油的开发利用提供了数据支撑。
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.1000-1522.20200053
[摘要](10) [HTML全文](2) [PDF 1282KB](0)
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未来和现在的适生区进行预测,以了解桉树枝瘿姬小蜂在温度变化的影响下其发生动态的变化。  方法  采用MaxEnt最新预测模型—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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190409
[摘要](10) [HTML全文](0) [PDF 1154KB](2)
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个浓度的无菌发酵上清液(0.6 × 108 cfu/mL、1.0 × 108 cfu/mL、1.4 × 108 cfu/mL、1.8 × 108 cfu/mL、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个浓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浓度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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190210
[摘要](7) [HTML全文](0) [PDF 775KB](2)
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年我国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年我国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,占全国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年我国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元/hm2、1 783元/hm2和1 7302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元/hm2、70 057元/hm2和7 741元/hm2  结论  2017年我国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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200133
[摘要](15) [HTML全文](5) [PDF 2487KB](3)
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}$R_{adj}^2$\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}$R_{adj}^2$\end{document}有所提升,RMSE、MAE和MRAE都明显降低。最终模型的调整系数\begin{document}$R_{adj}^2$\end{document}、均方根误差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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190190
[摘要](30) [HTML全文](13) [PDF 1556KB](2)
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(Leaf area index, 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的影响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。
辣木全球潜在分布区与生态适宜性
杨芙蓉, 齐耀东, 刘海涛, 谢彩香, 宋经元
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190375
[摘要](43) [HTML全文](20) [PDF 1144KB](4)
摘要:
  目的  预测辣木全球潜在适宜区,并分析不同适生区的生态特征。探究不同地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宜区,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(bio6)、最暖季度平均温(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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190371
[摘要](45) [HTML全文](12) [PDF 1130KB](5)
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。
基于根茎叶定量概化模型的植被区沿程波高衰减机制实验
曾思益, 陈杰, 蒋昌波, 何飞, 隆院男, 屈科, 邓斌, 伍志元
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180110
[摘要](32) [HTML全文](13) [PDF 1031KB](1)
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。为对红树林根、茎、叶不同组成部分进行定量研究,以进一步探究红树林对波浪的消减效应。  方法  本文采取定量概化的根茎叶植物模型,通过波浪水槽实验探究了综合考虑根茎叶的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实验值进行对比。  结果  研究发现,由Kobayashi等提出的理论模型计算所得的实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雍高现象,相对雍高值的范围为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,雍高值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,雍高值均减小。  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。
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](140) [HTML全文](109) [PDF 1047KB](7)
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](433) [HTML全文](230) [PDF 1031KB](28)
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](568) [HTML全文](459) [PDF 1004KB](46)
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](832) [HTML全文](564) [PDF 1799KB](62)
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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190386
[摘要](3489) [HTML全文](693) [PDF 9380KB](68)
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的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。
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](1244) [HTML全文](880) [PDF 1088KB](90)
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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202008目录
2020, 42(8): 1-2.  
[摘要](19) [HTML全文](4) [PDF 308KB](3)
摘要:
林学
大兴安岭盘古林场森林碳汇木材复合经营规划
董灵波, 蔺雪莹, 刘兆刚
2020, 42(8): 1-11.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190331
[摘要](133) [HTML全文](47) [PDF 894KB](29)
摘要:
  目的  长期以来,我国森林经营研究主要集中在林分(或样地)尺度上,以期总结出适用于各种林型的最优经营模式,而忽略了不同经营选项的时空配置问题。因此,本文将在传统木材收获规划模型的基础上引入碳增量目标建立能够兼顾不同择伐强度时空配置的多目标空间经营规划模型,以期为我国森林资源的多目标经营管理提供理论依据和技术支撑。  方法  本研究在森林分类经营思想指导下,以大兴安岭塔河林业局盘古林场为研究对象,以规划周期内木材生产和地上乔木层碳增量的经济收益为经营目标,以规划期内木材均衡收获、期末碳储量及择伐措施时空分布为主要约束,最后采用模拟退火算法建立经营单位尺度森林多目标空间经营规划模型;基于该模型,在我国当前碳贸易和木材市场的双重约束下,确定盘古林场50年规划期内最优森林经营方案,分析最优森林经营方案内各分期木材收获量、碳增量以及择伐措施的时空分布特征。  结果  当碳价格为120元/t时,盘古林场50年规划周期内碳汇木材复合经营的经济收益可达1.54 × 108元,其中木材收益1.37 × 108元,碳收益0.17 × 108元;规划期内木材产量累计达1.78 × 106 m3,碳增量达1.68 × 106 t,期末碳储量达5.99 × 106 t,单位面积平均碳储量较规划期初增加了约38.98%;规划期内受保护面积44.36%,总择伐面积48.01%,未经营面积7.63%,其中重度择伐面积约占研究区域总面积的41.78%;同时,各分期内不同择伐作业方式的配置存在显著差异,其中重度择伐作业的收获蓄积、择伐面积以及择伐小班数量均占各自总体的90%以上;最优森林经营方案具有显著的空间分布特征,但均符合规划模型的各项约束条件。  结论  森林碳汇木材复合经营规划结果具有多方面优势:(1)均衡收获能够保证整个经营单位在规划期内始终获得相对稳定的经济收入,从而保障林区经济社会的可持续发展;(2)期末碳储量约束能够有效避免森林资源的过度采伐,进而确保森林碳汇效益的持续发挥;(3)规划模型能够在兼顾森林木材生产和碳汇功能的同时合理安排经营措施的时空分布,这些均对我国森林资源的多目标经营管理具有重要借鉴意义,但进一步研究和确定恰当的约束参数是构建切实可行的森林多目标经营规划的关键。
采伐方式对米老排人工林天然更新的影响
唐继新, 贾宏炎, 曾冀, 安宁, 李洪果, 雷渊才
2020, 42(8): 12-21.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190281
[摘要](160) [HTML全文](70) [PDF 1194KB](17)
摘要:
  目的  基于米老排树种生物学特性,探索采伐方式对米老排人工林天然更新的影响,为其天然更新利用和可持续经营提供科学依据。  方法  以南亚热带米老排人工林为对象,按单因素完全随机试验设计方法,设计3种采伐处理(TA:带状皆伐作业,皆伐迹地带宽约为100 m,顺坡长度大于100 m,两侧不采伐保留带宽度均不少于30 m;TB:沿顺坡方向带式渐伐,渐伐带宽约50 m,渐伐后林分保留密度120 ~ 150株/hm2;TC:皆伐,作业面积4.0 hm2)和1种对照CK处理(沿顺坡方向,保留宽度为50 ~ 100 m的不采伐保留带),每个处理布设3块样地。基于数据处理系统(DPS14.5),采用单因素方差分析和最小显著差异法(LSD),对米老排人工林不同采伐作业后天然更新幼树的更新密度、更新频度、生长等进行分析。  结果  (1)在采伐与抚育作业2年后,所有采伐处理迹地天然更新幼树(树高 > 1.3 m)的更新效果均可达到天然更新的良级标准(更新密度大于3 000株/hm2,更新频度大于60%),但仅有TC处理种子更新幼树的更新效果达到采伐迹地天然更新的良级标准。(2)在带状皆伐迹地内,米老排天然更新效果随林缘距离的增加而递减,仅能在距林缘18 m范围内(单侧林缘距离范围)达到天然更新良级标准。(3)采伐处理与对照处理相比,前者米老排天然更新的效果远高于后者。(4)在0 ~ 10 m尺度内,米老排人工林及其采伐迹地种子更新幼树的空间分布多为非单一的分布类型,并呈规律性变化(先呈聚集分布,随后再呈随机分布或均匀分布)。  结论  (1)在采伐处理与对照处理样地之间,采伐与抚育措施对米老排种子更新幼树的空间分布类型影响不明显,对促进种子更新幼树更新密度和更新频度的影响极显著(P < 0.01),对改变种子更新幼树的径级分布作用明显。(2)在米老排人工林落种高峰期(其落种高峰期在10月下旬至12月中旬)外的带状皆伐作业,其作业的带宽宜控制在36 m内。(3)光照是影响米老排人工林天然更新幼树建成的关键因子,利用米老排人工林的落种期和天然更新特性(落种在空旷地易萌发),采用皆伐、渐伐与带状皆伐均可有效实现其采伐迹地的天然更新。
青岛崂山次生植物群落物种分布及多样性特征
姜小蕾, 郝青, 李伟, 孙振元
2020, 42(8): 22-33.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190414
[摘要](147) [HTML全文](106) [PDF 1277KB](19)
摘要:
  目的  为明确山东崂山地区森林群落的组成结构和多样性特征及其与环境因子的关系,为生物多样性保护和森林管理提供理论依据。  方法  用物种累计曲线验证抽样是否充分,根据物种重要值矩阵将崂山森林群落划分为不同的群落类型,用典范对应分析法(CCA)研究不同群落类型、不同层次植被的分布与地形及土壤条件的关系,并通过局部加权回归散点平滑法(LOWESS)拟合植被物种多样性与地形及土壤条件的相关性回归曲线。  结果  50个标准样地抽样较为充分;通过WARD聚类法可将调查样地划分为10种群落类型;排序结果显示海拔、坡位、坡向和土壤pH值均与群落的分布具有显著相关性,从物种分布来看,只有海拔因子是显著的影响因子。在11个地形和土壤因子中,海拔和土壤速效磷含量与群落总体物种多样性具有显著相关性;随着海拔的升高,乔木、灌木、草本植物的Shannon-Wiener指数均表现为先增加后减小的趋势;乔木、灌木的Pielou指数随海拔的升高略微增加;当速效磷含量达到30 mg/kg时,Shannon-Wiener指数和Pielou指数均显著下降,随后基本保持平稳。  结论  地形和土壤条件对崂山群落类型的分布具有一定的影响,证明了生境过滤的作用。土壤速效磷含量和海拔是崂山森林群落物种多样性的重要限制因子。
东北红豆杉种群的回归成效及影响因素
徐超, 龙婷, 吴鑫磊, 陈杰, 梁艳君, 李景文
2020, 42(8): 34-42.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190423
[摘要](92) [HTML全文](47) [PDF 755KB](16)
摘要:
  目的  回归是一种濒危物种保护与种群恢复的重要方法。本研究以极小种群物种东北红豆杉为研究对象,选择3种不同的林型以及两组不同苗龄的东北红豆杉幼苗开展野外回归试验,研究适宜东北红豆杉回归林型以及回归过程中幼苗生长及存活的主要影响因素,以期为东北红豆杉回归保护提供科学依据。  方法  选择杨桦林、红松云冷杉林和红松紫椴林3种林型作为回归试验地,以1 ~ 2年生和4 ~ 5年生东北红豆杉实生幼苗作为试验材料,移栽后调查土壤因子、地形因子等指标,逐月调查幼苗存活率、苗高、地径、冠幅等指标。对幼苗各生长指标进行差异性显著分析和多重比较,通过灰色关联分析等方法研究回归幼苗生长过程中的影响因子。  结果  东北红豆杉回归幼苗当年存活率达86%以上,地径、苗高、冠幅均有所增长,除1 ~ 2年生东北红豆杉幼苗苗高生长量外,各林型中东北红豆杉幼苗生长指标生长量均无显著差异,红松紫椴林的1 ~ 2年生东北红豆杉幼苗苗高生长量显著高于杨桦林和红松云冷杉林。由于越冬期间,4 ~ 5年生东北红豆杉幼苗受到狍啃食,存活率显著下降且长势极差;1 ~ 2年生幼苗受长时间的低温胁迫生长状况也受到一定影响。东北红豆杉回归幼苗的存活和生长受到多种环境因子的影响,关联度最大的是林型,其次是坡向、坡度和郁闭度,土壤化学性质指标的关联度较小。  结论  4 ~ 5年生幼苗因受动物啃食而回归效果不良;1 ~ 2年生幼苗适应杨桦林、红松云冷杉林和红松紫椴林下这3种生境,回归最适宜的林型是红松紫椴林;林型、坡向、坡度、光照是影响东北红豆杉回归的主要环境因子。
基于智能手机单目视觉的多株立木高度提取方法
陈相武, 徐爱俊
2020, 42(8): 43-52.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190345
[摘要](159) [HTML全文](84) [PDF 1100KB](9)
摘要:
  目的  提出一种智能手机单目视觉下的多株立木高度提取方法。  方法  该方法以智能手机为采集设备,利用Graph Cut 算法对输入的立木图像进行分割定位,实现单幅图像中多株立木轮廓的自动获取;再通过智能手机相机对摄像头进行标定,从而基于几何相似法获取智能手机相机图像的深度信息。在不同角度下拍摄标靶,进行深度提取模型的精度优化,进而确定信息提取的最优方位。同时,结合高精度陀螺仪获取相机俯视角,根据提取的深度信息和相机俯视角实现非接触条件下的多株立木高度测量。  结果  使用型号为MI 2S的小米智能手机为试验设备,在本方法中的立木高度测量模型具有良好的稳定性,并且试验中最高相对误差为2.45%,树高测量精度可达97.55%。  结论  基于智能手机单目视觉下的立木高度提取方法精确度高、操作简便,能够有效满足国家森林资源二类调查中对于树高测量精度的要求。
水曲柳节子时空分布特征与变色规律研究
关追追, 张彦东
2020, 42(8): 53-60.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004
[摘要](124) [HTML全文](68) [PDF 974KB](11)
摘要:
  目的  为了解水曲柳节子时空分布特征和变色规律,并建立节子变色长度的预测模型。  方法  在49年生的水曲柳和长白落叶松人工混交林中,选取16株水曲柳样木,采用油锯对节子进行解剖,并在实验室内利用20倍放大镜测量节子的属性。  结果  (1)水曲柳节子径向生长的第1 ~ 5年形成的节子数量最多,占98.1%;第6 ~ 15年形成的死节数量较多,占94.1%;第11 ~ 20年完全愈合的节子数量较多,占73.6%;(2)在垂直分布上,89.5%的节子分布在树干高度10.0 m以下,10.5%的节子分布在树干10.1 ~ 14.0 m的范围;(3)节子变色长度随着节子直径的增加而逐渐增大,当节子直径大于15.00 mm时,变色长度明显增大;(4)节子变色长度随着生角度的增加而显著减小(P < 0.05),但会随着死节半径和节子愈合时间的增加而显著增大(P < 0.05);(5)通过逐步回归分析,筛选出节子直径(KD)、节子总半径(TRK)和节子愈合时间(OT)3个影响节子变色的关键因子,建立了节子变色长度多元回归模型:YDL = 1.557XKD + 0.382XTRK + 1.140XOT - 7.523,相关性达到极显著水平。  结论  自然整枝条件下,水曲柳节子易发生变色,节子直径、节子总半径以及节子愈合时间是决定节子变色长度的关键因子。在节子直径超过15.00 mm时,变色长度明显增大,因此,当水曲柳枝条直径超过15.00 mm时应及时修枝。
基于Budyko理论定量分析窟野河流域植被变化对径流的影响
毕早莹, 李艳忠, 林依雪, 卜添荟, 黄蓉
2020, 42(8): 61-71.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190330
[摘要](127) [HTML全文](70) [PDF 984KB](23)
摘要:
  目的  植被变化可影响流域下垫面条件,改变水文过程和水资源可持续利用量。揭示植被时空变化格局,明确其对径流变化的贡献是流域水资源管理规划的前提,也是植被恢复工程实施效果评价的依据。  方法  本研究以植被恢复的典型半干旱区窟野河流域为研究区,基于遥感植被指数NDVI和水文、气象数据,通过基于Budyko假设的弹性系数法,分析了1982—2015年植被变化对径流变化的影响。  结果  (1)径流突变点在1998年左右,突变点前后,径流和人类取耗水变化率分别达到−55.5%和92.3%,存在显著性差异(P < 0.05);降水、干燥指数分别增加2.6%和1.9%,前后两个时段差异不显著(P > 0.05)。(2)流域植被指数NDVI在突变点前后差异显著,88.7%以上区域呈显著增加趋势(P < 0.001),尤以下游明显,表明植被得到了极大恢复。Budyko弹性模型中表征流域属性信息的参数最优值为2.37,拟合出来的参数系数和常数项分别为20.407和−1.868(P < 0.05),表明拟合效果较好,适用性较强。(3)植被变化对径流的贡献率达到84.9%,气候变化和人类活动影响分别为9.3%和5.8%。  结论  窟野河流域内植被得到了极大的恢复;植被变化成为决定径流变化的主导因素,其次为气候变化和人类活动。植被变化的长期生态水文效应有待进一步加强研究,本研究结果可为生态恢复工程实施和政策制定提供参考依据。
干旱环境3种荒漠灌木叶绿素荧光参数动态
靳川, 查天山, 贾昕, 田赟, 周文君, 杨双宝, 郭子繁
2020, 42(8): 72-80.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190316
[摘要](168) [HTML全文](66) [PDF 1166KB](20)
摘要:
  目的  研究荒漠植物生理特征对自然环境波动下的响应过程可以更好地认识和预测气候变化对荒漠生态系统的影响。  方法  本文研究了宁夏盐池油蒿、沙柳和杨柴3种荒漠灌木优势物种在春季干旱环境下光系统II(PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSII)和非光化学淬灭(NPQ)对环境因子的响应,旨在探讨荒漠灌木在干旱环境下PSII的光合生理状态以及其保护调节机制。  结果  结果表明:在水分胁迫下(土壤含水量 < 0.08 m3/m3),3种荒漠灌木Fv/FmΦPSII显著降低,NPQ显著增加(P < 0.01),沙柳Fv/Fm显著低于油蒿并且显著高于杨柴(P < 0.01),杨柴ΦPSII显著低于油蒿和沙柳(P < 0.01)。3种荒漠灌木ΦPSII和NPQ受光合有效辐射(PAR)的影响呈现出明显的日变化,且PAR、空气温度(Ta)、相对湿度 (RH)和饱和水汽压差(VPD)对ΦPSII和NPQ均有影响。研究发现3种荒漠灌木PSII表现出不同受胁程度,其通过自身调节机制增加热耗散比例来抵御干旱下的环境胁迫。油蒿Fv/Fm能通过自身调节恢复到适宜状态值(约0.75),认为其反应中心损伤具有可恢复性。杨柴热耗散的光保护响应机制的敏感性较高,认为其受环境波动的影响较大。  结论  综上得出油蒿可以作为干旱区植被恢复的首选物种,沙柳其次,杨柴不建议考虑。可见由叶绿素荧光参数变化表征PSII反应中心的活性,可以充分体现荒漠灌木对环境波动的响应策略,可以作为探究干旱半干旱区荒漠植物对环境变化响应的重要手段。
晋西黄土区油松和刺槐人工林土壤养分及其化学计量比对林分密度的响应
王岩松, 马保明, 高海平, 王百田, 李莎, 董秀群
2020, 42(8): 81-93.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190287
[摘要](84) [HTML全文](35) [PDF 906KB](9)
摘要:
  目的  研究对比油松和刺槐林在不同密度下土壤养分及其化学计量比的变化规律及差异性,以加强黄土区人工林的林分管理和生态恢复建设。  方法  以油松和刺槐人工林为研究对象,分别将其划分为高(2 000 ~ 2 700株/hm2)、中(1 100 ~ 1 600株/hm2)、低(800 ~ 1 100株/hm2)3组林分密度类型,每组挑选4个不同林分密度的林地,分别分层采取土样,测定土壤理化性质。  结果  (1)双因素方差分析显示,林分类型对全磷含量(TP)、碳磷比(C∶P)、氮磷比(N∶P)均有显著影响,林分密度仅对TP有显著影响,林分类型与林分密度的交互作用对有机碳含量(SOC)、全氮含量(TN)、TP、C∶P、N∶P均有显著影响。(2)不同林分密度的油松林和刺槐林的SOC和TN表现为:高密度油松林(油H) > 中密度油松林(油M) > 低密度刺槐林(刺L) > 高密度刺槐林(刺H) > 低密度油松林(油L) > 中密度刺槐林(刺M),全P表现为:刺M > 油H > 刺L > 刺H > 油M > 油L;随林分密度增加,油松林各土层SOC和TN逐渐增加,TP变化相对稳定且无显著性差异,刺槐林各土层SOC和TN先减少后略有增加,TP则是先增加后减少;同一密度在不同林分类型下,油松林土壤养分含量在高密度和中密度时均优于刺槐林,低密度时则相反。(3)不同林分密度的油松和刺槐林的C:N比值表现为:油H > 刺H > 刺L > 油M > 刺M > 油L,C∶P和N∶P比值均表现为:油H > 油M > 刺L > 刺H > 油L > 刺M;随林分密度的增加,油松林土壤C∶P和N∶P逐渐增大,磷的有效性逐渐减小,刺槐林土壤C∶P和N∶P先减小后增大,磷的有效性先升高后降低,油松林土壤磷的有效性在高和中密度下低于同等密度的刺槐林,低密度下则相反;土壤SOC和TN分别在很大程度上决定了C∶P和N∶P水平;不同林分密度下土壤C∶N比较稳定,土壤氮含量较缺乏,林分生长过程受氮素的限制。(4)油松和刺槐林在不同林分密度下的土壤各养分含量呈现出“表聚现象”且随土层深度增加土壤SOC、TN、TP、C∶P、N∶P逐渐减小,C∶N无明显规律;随林分密度增加,油松林土壤属性变异强度先降低后升高,刺槐林则是缓慢升高;相比于油松林,林分密度对刺槐林土壤养分及其化学计量比的垂直变异影响较小,垂直变异更趋于平稳。(5)林分密度的变化会不同程度地改变土壤物理性质对土壤养分及其化学计量比的影响力度,不同林分密度下土壤密度对土壤养分含量及化学计量比的影响最大,非毛管孔隙次之。  结论  综合来看,同一林分类型在不同密度下,油松林在中密度时土壤养分含量及其垂直变异、磷的有效性发挥、受氮素的限制等方面上均处于较优水平,而刺槐林则是在低密度时;同一密度在不同林分类型下,油松林在高密度和中密度的综合表现优于同等密度的刺槐林,低密度时则相反。
试验林火干扰下大兴安岭北部落叶松林土壤含水率的时空变化
张韫, 于悦, 崔晓阳, 王海淇
2020, 42(8): 94-101.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190182
[摘要](124) [HTML全文](62) [PDF 939KB](11)
摘要:
  目的  跟踪量化轻、中、重度火干扰下兴安落叶松林土壤含水率,定点分析其时空变化规律与火烧强度干扰差异,深入探讨其形成机制;旨在清楚地认识高寒区火干扰森林生态系统恢复初期土壤水分变化对植被恢复的影响力,并为其调控提供参考。  方法  采用网格法确定固定点位并实施林火干扰试验,根据火烧强度等级划分轻、中、重度火烧区,烘干法跟踪监测火烧前、火烧后、翌年融雪季后、翌年生长季土壤含水率。  结果  林火干扰后:(1)轻、中、重度火烧区土壤含水率立即下降,春旱时段进一步大幅下降,生长季迅速回升;(2)生长季前重度火烧区土壤含水率显著低于轻、中度火烧区,生长季火烧强度干扰差异消失;(3)生长季前,土壤含水率及其相对变化率的空间格局与火烧强度空间格局极显著负相关。  结论  寒温带针叶林火干扰生态系统恢复初期,春旱时段重度火烧迹地土壤含水率可能限制植被更新和再生,应加强集水保水技术调控。
土壤紧实度和凋落物覆盖对城市森林土壤持水、渗水能力的影响
吕娇, MustaqShah, 崔义, 徐程扬
2020, 42(8): 102-111.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190476
[摘要](132) [HTML全文](66) [PDF 1224KB](22)
摘要:
  目的  分析人为干扰对土壤密度、孔隙度、紧实度等物理性质的影响,揭示土壤紧实度、凋落物覆盖决定城市森林土壤的持水和渗水能力,以期为科学管理城市森林凋落物及践踏程度提供科学参考。  方法  以北京市典型城市森林公园−奥林匹克森林公园内森林为研究对象,通过测定不同践踏等级(轻度、中度、重度)、不同凋落物累积量(0 ~ 4 t/hm2、4 ~ 8 t/hm2、8 ~ 12 t/hm2)、不同草被植物覆盖度(0、0 ~ 50%、50% ~ 100%)下表层土壤持水、渗水相关特性,分析土壤紧实度、凋落物覆盖对土壤持水和渗水能力的影响。  结果  (1)践踏程度及凋落物累积量不同对土壤持水、渗水能力有显著影响(P < 0.05),草被覆盖度对土壤持水、渗水能力无显著影响(P > 0.05)。土壤通气性、持水能力、渗透能力均随践踏程度减弱显著增加。(2)土壤持水量和土壤渗透速率与土壤孔隙度呈显著正相关,与土壤密度呈显著负相关,表明人为干扰正是通过改变土壤通气紧实程度来影响土壤持水及渗透能力。(3)土壤紧实度增加,城市森林土壤持水和渗水能力显著降低;凋落物累积量增加,土壤持水渗水能力变化不明显。(4)土壤持水能力随着土壤紧实度的减少和凋落物累积量的增加而增强,二者具有协同效应;土壤渗水能力随着土壤紧实度的减少而增加,凋落物覆盖对其影响不大。  结论  土壤紧实度、凋落物覆盖决定城市森林土壤持水和渗水能力,减轻人为践踏,适当保留凋落物可以提高土壤持水、渗水能力,减少地表径流。
洪涝诱发灾害干扰下受损恢复林地土壤颗粒的组成变化特征及多重分形分析
李松阳, 余杭, 罗清虎, 刘颖, 贺静雯, 林勇明, 王道杰, 李键
2020, 42(8): 112-121.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190388
[摘要](61) [HTML全文](18) [PDF 629KB](6)
摘要:
  目的  土壤颗粒组成的分形维数可得到更细致的土壤颗粒分布信息,对准确了解洪涝诱发灾害干扰下受损林地恢复过程的土壤颗粒变化规律,加深灾害干扰前后林地自然恢复变化过程的认识等具有重要的理论意义。  方法  采用以时间代空间的研究方法,选取次生阔叶林、杉木林、毛竹林3种林地,采集不同受损状态(未受损、刚受损、受损恢复7年)不同土层的土壤样品进行粒径分析,基于分形理论计算各项多重分形参数。  结果  灾害干扰对林地的土壤颗粒分布存在显著影响;灾害干扰后不同恢复阶段、不同土层深度对3种林地均有影响,不同林地对干扰的响应存在差异。综合分析3种林地不同恢复状态的粒径组成和多重分形参数可知:与未受损林地比较,受损恢复林地的土壤质地较差。3种林地在不同受损状态下不同深度土壤颗粒组成的变化趋势不同。  结论  本研究从土壤颗粒组成变化的角度阐明了洪涝诱发灾害对次生阔叶林、杉木林、毛竹林的影响,可为灾害干扰前后土壤侵蚀的防治和恢复提供理论依据。
基于风速流场分析的乌兰布和沙漠绿洲防护林防风效果研究
包岩峰, 郝玉光, 赵英铭, 辛智鸣, 董雪, 李永华
2020, 42(8): 122-131.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190122
[摘要](99) [HTML全文](33) [PDF 1154KB](11)
摘要:
  目的  基于风速流场分析方法对比乌兰布和沙漠绿洲5种典型配置结构防护林的防风效果,通过量化不同林网内的风速流场分布特征,分析各林网内的风速统计参数,进一步优化防护林配置结构,以期为干旱区绿洲防护林建设提供理论依据和参考模板。  方法  在乌兰布和沙漠磴口绿洲防护林中,选取5种不同配置结构林带的防护林林网为研究对象(紧密型乔木林网1,疏透度为0.13;疏密型乔木林网2,疏透度为0.24;疏透型乔灌混交林网3,疏透度为0.27;通风型乔木林网4,疏透度为0.39;疏透型乔木林网5,疏透度为0.27),在林网内采集多点同步风速数据信息,结合地学和统计学分析方法,分析不同林网内的风速流场特征、风速分布统计参数和防风效能等。  结果  研究表明5种防护林林网其防风效能范围各不相同,林网1为65% ~ 95%,林网2为67% ~ 85%,林网3为46% ~ 82%,林网4为44% ~ 67%,林网5为56% ~ 72%。其中2行乔木构成的疏密型林网2防风效能在67%以上,具有较高的防风效益和节约水土资源优势;由2行乔木2行灌木混交林带构成的林网3,当防风效能为60%时,其防护面积是2行纯乔木林带(林网4)的2.47倍,具有较好的防护效益和应用推广前景。  结论  乌兰布和沙漠绿洲中由2行乔木构成的疏密型林网和“窄林带,小网格”配置的乔灌混合林网均发挥了较好的防风效果。
园艺学
光照处理对‘金羽’桧穗条质量影响的研究
赵晓芝, 高丽, 贾桂霞
2020, 42(8): 132-140.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200007
[摘要](60) [HTML全文](31) [PDF 867KB](6)
摘要:
  目的  研究不同光照处理对‘金羽’桧穗条质量的影响,探索提高穗条质量、提高扦插生根率、扩大繁殖系数的有效方法。  方法  对‘金羽’桧5年龄采穗母株分别进行了90 d全光照、30%遮阴和50%遮阴的光照处理,统计分析植株在不同处理前后的形态、生长变化以及产穗量的差异,测定了不同处理植株的光合能力、插穗的生理指标以及组织结构;利用不同处理的插穗在全光照喷雾下进行扦插,结合扦插生根率和生根质量,综合评价不同光照处理对插穗质量的影响。  结果  光照对‘金羽’桧采穗母株的形态、叶片及嫩茎的颜色、植株的光合能力以及穗条的生理和解剖结构有较大影响。全光照下母株光合能力较弱,产穗量大,但穗条木质化程度高,扦插生根率为0.00。30%遮阴处理下母株的光合能力在3个处理组中最强,产穗量中等,穗条韧皮部发达,扦插生根率为76.00%。50%遮阴处理下母株光合能力非常弱,产穗量小,虽然穗条的形成层发达,但叶片和茎段皮层含水量高,营养物质含量低,扦插生根率为28.44%。30%遮阴处理组较全光照和50%遮阴处理组相比穗条扦插生根率提高,根系更加茂盛。  结论  光照强度变化对植物的生长发育有重要影响,尤其是对金叶植物而言,遮阴处理能够影响植株的生物量分配,改变新梢的营养积累以及组织结构。不同光照处理对‘金羽’桧采穗母株的生长状态以及穗条的质量有较大影响,遮阴度为30%的光照处理后,采穗母株的光合能力增强,新枝营养物质积累丰富,能够有效提高穗条质量,提升扦插生根率。
研究方法
松壳黄酮提取工艺及其抗氧化活性
符群, 郐滨, 李璐, 刘磊, 王梦丽
2020, 42(8): 141-149.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190452
[摘要](440) [HTML全文](137) [PDF 1382KB](22)
摘要:
  目的  红松是东北地区重要的经济型树种,其松壳中所含的化学成分具有多种生物活性,特别是黄酮含量极为丰富,是一类天然抗氧化剂,而松壳多被视为废弃物被送至垃圾场填埋或焚烧,导致资源的浪费。因此深入研究松壳黄酮对红松的开发利用具有现实指导意义。  方法  以红松松壳为原料,采用响应面法优化超声波辅助低共熔溶剂提取松壳中黄酮类化合物的工艺,并对提取物的抗氧化活性进行了研究。  结果  松壳黄酮最佳提取工艺参数为:DES含水量40%、超声功率200 W、提取时间30 min、提取温度为60 ℃、固液比(w/v)为1∶55,此条件下黄酮得率为(9.838 ± 0.211)%,较醇提法提高69%。低共熔溶剂黄酮提取物对DPPH•、ABTS+•及•OH清除率的IC50分别为(5.195 ± 0.039)μg/mL、(9.528 ± 0.132)μg/mL、(151.860 ± 0.238)μg/mL,较醇提黄酮分别降低40.98%、52.94%、11.59%。以HepG2细胞建立H2O2氧化损伤模型,黄酮浓度在0.1 ~ 0.5 mg/mL范围内,对HepG2受损细胞具有保护作用,存在显著的剂效关系,且低共熔溶剂所提黄酮的保护作用优于醇提黄酮。  结论  采用绿色环保的低共熔溶剂可高效提取松壳黄酮,且提取物能够保持良好的抗氧化活性。
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
2020, 42(8): 150-160.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190304
[摘要](267) [HTML全文](71) [PDF 1024KB](20)
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0.109%,紫色紫斑牡丹次之,为0.103%,而粉色紫斑牡丹精油含量最低,为0.075%。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。

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