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摘要:
  目的  探究水曲柳光敏色素互作因子(PIFs)在激素调控与非生物胁迫应答过程中的重要作用,为揭示水曲柳抗逆分子机制和制定林木遗传育种策略提供理论依据。  方法  在水曲柳中克隆FmPIFs基因,并对其基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、系统进化关系等进行生物信息学分析。采用qRT-PCR方法分析水曲柳中FmPIFs基因在不同组织及不同激素与胁迫条件下的表达模式。  结果  获得5个水曲柳FmPIFs基因家族成员,分别命名为FmPIF1、FmPIF3、FmPIF4、FmPIF7和FmPIF8,其对应的蛋白均为亲水性不稳定蛋白,全部定位在细胞核内。多序列比对结果表明FmPIFs均存在APB保守结构域,成员FmPIF1与FmPIF3存在特有的APA结构域。组织特异性分析显示FmPIFs均在叶中表达量最高,其中成员FmPIF8表达量最高,为对照的3.96倍;但在茎中少量表达,茎中表达量最高的是FmPIF3,仅是对照的0.21倍;而在根中表达量均极低。胁迫响应分析表明,FmPIFs正调控水曲柳植株盐、碱和干旱胁迫抗性,而对植株抗寒性起负调控作用,其中成员FmPIF3对寒冷及盐胁迫明显响应,FmPIF8在碱胁迫下表达量明显上调,FmPIF1在干旱胁迫下表达量明显上调。在激素响应结果中,FmPIFs对脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)和赤霉素(GA3)的响应较为一致,而对生长素(IAA)和茉莉酸甲酯(MeJA)的响应存在差异。FmPIF1在施加MeJA后剧烈应答且表达量显著上调,FmPIF7在SA处理后表达量明显上调,FmPIF3和FmPIF4在GA3处理后表达量明显上调。  结论  FmPIFs各成员在基因及蛋白结构上表现出较高的一致性。RT-qPCR结果表明,FmPIFs在水曲柳叶片中表达量最高。在盐、碱、干旱和寒冷胁迫下,FmPIFs被诱导表达,且大部分表达模式相似。FmPIFs也在水曲柳响应IAA、ABA、MeJA、SA、GA3激素调控过程中发挥重要作用。
摘要:
  目的  深入探讨物种多样性和结构多样性与生产力关系是科学提高森林生物多样性和生产力的重要前提,对森林经营具有一定的理论指导意义。本研究以长白山3块典型森林群落为研究对象,试图分析处于不同演替阶段的森林群落物种多样性和结构多样性与生产力之间的关系。  方法  利用长白山次生杨桦林、次生针阔混交林和原始椴树红松林代表群落演替的早、中、晚期,分别构建多元线性回归模型比较各个多样性指标与生产力的相关性,在此基础上选择表示物种多样性和结构多样性的最优指标,进而建立结构方程模型比较物种多样性和结构多样性对生产力影响的相对重要性。  结果  研究结果表明:演替早期,物种丰富度和胸径均匀度与生产力关系最为显著,二者对生产力的影响作用近似,但作用力不强;在演替中期,物种丰富度和胸径香农指数与生产力关系最为显著,二者均对生产力具有促进作用,且物种多样性对生产力的作用比结构多样性更强;演替晚期,物种多样性和结构多样性均与生产力没有显著的相关关系。  结论  长白山天然林群落物种多样性与结构多样性与生产力关系与演替阶段有关,演替中期生态位互补作用显著,通过物种多样化组合和结构优化有助于促进群落生产力提升。
摘要:
  目的  破坏草是中国西南地区危害最为严重的入侵物种之一,每年在当地造成巨额的经济损失。扩散能力与入侵物种的危害性有关,也是决定其分布范围的重要因素,但在目前物种潜在分布和潜在入侵区域的研究中却常常被忽略。  方法  本研究旨在基于物种扩散量化气候变化背景下破坏草的入侵区域,应用最大熵(MaxEnt)模型对破坏草潜在适宜区进行预测,在得出其2050年和2070年中等温室气体排放情景(SSPs 45)下适宜分布区后,基于当前分布使用细胞自动机在适宜区内模拟了破坏草的扩散,预测了2050年和2070年一般气候排放情景下破坏草的潜在入侵区域。  结果  气温季节性变动系数、最冷月最低气温、最干季降水量、年降水量、最冷季降水量是影响破坏草分布的重要气候因子。破坏草的适宜分布区将从当前的79.68 × 104 km2增长为2050年的120.26 × 104 km2,之后于2070年有所缩小,但面积仍达111.97 × 104 km2。与当前破坏草分布地区相比,2050 SSPs 45情景下破坏草潜在入侵区域将增加至88.27 × 104 km2,到2070年则将增加至95.35 × 104 km2  结论  破坏草潜在入侵区域受到扩散速度限制,始终小于其适宜分布区,但随着气候变化逐步增加。受全球气候变化影响,未来四川、贵州、广西等省份应当采取进一步措施以控制破坏草的蔓延。预测结果一定程度反映了入侵物种的时空格局,可以为入侵物种防控提供科学依据。
摘要:
  目的  了解东北不同山脉胡桃楸次生林径级结构和乔木生物量情况,为后续次生林相关研究及该地区林分合理经营提供科学依据。  方法  本研究在张广才岭、长白山、老爷岭和龙岗山山脉21个典型区域内共设置样地202块,应用三参数Weibull分布、Johnson's SB分布和负指数分布对调查样地内乔木直径进行拟合,并进行相对偏差和均方根误差的精度检验,同时根据调查数据和参考乔木异速生物量方程计算各样地每公顷生物量。  结果  4个山脉的林分径级结构基本相近,均表现出逐渐降低的趋势,总体呈现出倒“J”型分布,中小径级的林木株数较多,主要集中在6 ~ 14cm径级,张广才岭每公顷林木株数要多于长白山、老爷岭和龙岗山;根据参数和模型拟合,以及实测株数和模拟株数之间的相对偏差和均方根误差的比较,3种模型模拟效果与实际值均较为接近,其中三参数Weibull分布模拟效果在4个山脉中均较其他两种曲线更好,且张广才岭三参数Weibull函数拟合效果优于其他山脉;各山脉每公顷所有树种地上部分和总生物量大小顺序均为长白山 > 龙岗山 > 张广才岭 > 老爷岭,长白山和龙岗山生物量大小相似,显著高于张广才岭和老爷岭(P < 0.05),胡桃楸地上部分和总生物量大小关系为长白山 > 龙岗山 > 张广才岭 > 老爷岭,且长白山林分内胡桃楸生物量显著高于其他山脉(P < 0.05)。  结论  4个山脉林分更新状况良好,林分径级结构模拟均以三参数Weibull函数拟合效果最好,且林分中所有树种和胡桃楸单个树种的生物量均在长白山表现最优。
摘要:
  目的  超低温保存后花粉生活力呈多种变化情况,已有研究表明活性氧(ROS)是超低温保存后花粉生活力变化的主要原因之一。因此,本研究探讨液氮冻存后花粉生活力与ROS诱导的氧化应激和细胞程序性死亡间的关系,以进一步揭示ROS在超低温保存后花粉生活力变化中的作用机制。  方法  以芍药‘粉玉奴’的花粉为材料,对比分析超低温保存不同时间长度后花粉生活力、ROS生成量、氧化应激以及细胞程序性死亡指标的变化情况。  结果  花粉超低温保存过程中,ROS成分超氧阴离子自由基(O2•−)含量在液氮冻存1个和3个月后相对较高,过氧化氢(H2O2)含量随着保存时间的延长显著增加,羟自由基(•OH)含量在保存3个月后开始下降,且H2O2和•OH含量均与花粉生活力显著相关。其次,氧化损伤指标丙二醛(MDA)含量在保存3个月后显著升高,与花粉生活力、H2O2和•OH含量显著相关;细胞程序性死亡(PCD)指标caspase-3-like蛋白酶活性在液氮冻存1个月和3个月后均高于对照,细胞凋亡率在保存5个月和8个月后显著升高,且细胞凋亡率均与花粉生活力、H2O2和•OH含量均显著相关。此外,适宜浓度的外源抗氧化剂(抗坏血酸、谷胱甘肽)和类凋亡抑制剂(caspase-3抑制剂)显著提高了液氮冻存8个月后的花粉生活力。  结论  芍药‘粉玉奴’花粉超低温保存过程中,ROS对超低温保存后的花粉生活力产生了重要的影响,其成分H2O2和•OH的作用尤为突出,其诱发的氧化应激反应和细胞程序性死亡是液氮冻存后花粉生活力变化的重要原因。
摘要:
  目的  城市滨河景观视觉质量对城市滨河景观品质和城市空间品质有重要的影响。在城市化快速发展的当下,筛选对城市滨河绿道视觉感知有重要影响的因素,并通过视觉感知量化处理,实现智能化分析滨河景观,是未来滨河景观的发展趋势。  方法  基于深度学习算法,模拟人的视觉感知,训练一套用于城市滨河绿道景观的图像语义分割模型,并建立一套可量化的视觉景观指标体系。运用多元线性回归模型,挖掘各项量化的景观特征与视觉感知之间的关系。最后,以北京二环水系为例,分析视觉感知下的景观特征,总结关于滨河绿道景观视觉感知提升的策略。  结果  (1)训练出的城市滨河绿道图像语义分割模型达到了0.93的准确率;(2)回归模型的结果显示,在10项指标体系中,有5项对视觉感知的影响作用显著,分别为:绿视率、滨河自然开阔度、蓝色视野指数、干扰因素指数和乔灌草比率,其中绿视率、滨河自然开阔度与视觉质量呈正相关,其余3项呈负相关;(3)北京二环水系绿视率北部高于南部,滨河自然开阔度与蓝色视野指数呈较为均质的状态,干扰因素指数整体较低,乔灌草比率呈现按河道划分的特征;(4)当提升视觉感知效果时,可重点从影响显著的5项指标出发,根据影响作用的强弱进行权衡。  结论  本文为研究城市滨河景观提供了一种基于图像语义分割的测度方法,为人本视角的大规模滨河绿道景观的量化分析提供更多可能。
摘要:
  目的  探究木材行业加工剩余物木粉作为废水中染料污染物吸附剂的性能,为木粉高值化利用提供一种策略。  方法  以植酸(PA)为绿色改性剂接枝木粉制备了木粉基吸附剂(PA-WF),利用扫描电子显微镜-EDS能谱、红外光谱、X-射线衍射仪、BET对PA-WF的表面形貌、元素分布、官能团、孔隙度、结晶度和结晶结构进行表征,分析了植酸和木粉质量比、尿素和木粉质量比、反应温度和反应时间对木粉接枝率的影响,以及不同接枝率木粉的亚甲基蓝染料溶液吸附容量,探究了PA-WF在不同吸附时间、亚甲基蓝染料初始质量浓度条件下的吸附容量变化规律。  结果  当植酸和木粉质量比2.5∶5、尿素和木粉质量比3∶50、反应温度70 ℃、反应时间3 h时,可制备接枝率为11.31%的改性木粉。扫描电子显微镜-EDS能谱、ATR-FTIR测试和BET测试结果表明:PA成功接枝在木粉上引入磷酸基团,且增大了木粉的比表面积、平均孔径和孔体积。吸附测试结果表明:PA-WF在接枝率为8%时吸附性能最优,吸附容量可达22.53 mg/g,比未改性木粉的吸附容量(10.50 mg/g)提高了114%;PA-WF的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程与准二级动力学方程。  结论  采用适当条件制备植酸接枝改性木粉,经推测其吸附过程属于离子交换的单分子层化学吸附。利用植酸中阴离子磷酸基团,可大幅提升木粉的吸附性能,为木粉的高值化利用提供新的思路。
摘要:
  目的  林褥层是主要的森林地被可燃物,是林火干扰北方森林生态系统进程的物质基础。养分循环和能量流动属于森林火烧迹地生态恢复的核心内容,探寻火烧迹地林褥层碳、氮化学计量特征与时间、空间因子间的关系,能够为研究火干扰对森林生态系统碳氮循环的影响提供理论依据。  方法  以不同过火年份兴安落叶松火烧迹地和未过火兴安落叶松林样地的林褥层(未分解凋落物层、半分解凋落物层)作为研究对象,测定样品全碳、全氮、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳含量。采用单因素方差分析(ANOVA)比较林褥层碳、氮化学计量特征在不同恢复时长、不同空间特征上的显著差异性;用皮尔森相关性表明林褥层碳含量、氮含量和碳氮比与各因子之间的相关程度;用因子分析法综合分析不同因子对林褥层碳氮化学计量比的影响程度。  结果  随恢复时长增加,未分解层碳、氮含量和C/N呈先升高再降低的趋势,半分解层与之相反。随着海拔升高,未分解层碳含量和C/N、半分解层碳含量呈现上升趋势,半分解层C/N呈先降低再升高的趋势。未分解层碳含量和C/N平坡显著高于缓坡(P < 0.05),氮含量平坡略低于缓坡(P > 0.05)。半分解层碳含量和氮含量缓坡略高于平坡,C/N平坡略高于缓坡。环境因子对未分解层碳氮比影响大小顺序为经度 > 纬度 > 铵态氮含量 > 氮含量 > 碳含量 > 坡度 > 坡向 > pH,对半分解层碳氮比影响大小顺序为经度 > 碳含量 > 坡向 > 海拔 > 氮含量 > pH > 硝态氮含量。  结论  恢复时长和空间因子均是兴安落叶松火烧迹地林褥层碳含量、氮含量和碳氮化学计量比的影响因子。部分空间因子如坡度、坡向对兴安落叶松火烧迹地林褥层碳含量、氮含量和碳氮化学计量比具有显著影响。时间因子和空间因子可通过改变兴安落叶松火烧迹地林褥层的分解速率进而对其所在的火顶极森林生态系统的碳、氮循环过程产生一定影响。
摘要:
  目的  为提高二氧化钛(TiO2)光催化剂净化甲醛气体污染物的能力,利用具有优异光吸收性能和电子转移能力的碳量子点(CDs)掺杂改性TiO2,可大幅度提高TiO2光催化性能。  方法  采用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对亲水性纳米TiO2进行表面改性,并将禾本植物柳枝稷合成的CDs负载于TiO2制备了TiO2-CDs复合光催化木材功能涂层。借助高分辨透射电子显微镜、红外光谱、热重分析、紫外可见光光谱、荧光光谱等表征手段对CDs及其负载TiO2复合光催化剂进行表征,并以甲醛气体作为模拟污染物进行光催化降解实验。  结果  合成的CDs粒径尺寸约3 ~ 6 nm,表现为较好的石墨相结构,且CDs光致发光具有一定的激发依赖性。CDs功能化TiO2复合材料不仅在紫外光区域有较强的吸收,而且在400 ~ 500 nm波长范围内具有更宽的吸收带,CDs负载TiO2光催化涂层在紫外光源与紫外结合可见光源条件下对甲醛气体的净化效率分别达到68.26%和81.63%,较未改性的TiO2木材涂层提高35.55%和38.71%,同时TiO2-CDs木材涂层可显著降低木材表面润湿性,其表面水接触角为96.4°,较对照组木材(62.5°)提升了54.24%。表面涂饰对木材表观颜色影响较小,TiO2-CDs净醛功能化木材的表面亮度较对照组木材轻微降低了5.22%,表面色差较对照组为11.03。此外,TiO2-CDs木材涂层具有优良的可重复使用性能,7次循环后试样对甲醛气体的降解效率仅下降2.56% ~ 3.54%。  结论  CDs掺杂功能化可拓宽TiO2光催化剂在可见光区域净化甲醛气体污染物的能力,同时改善木材表面润湿性且对木材表观颜色影响较小,对于室内净化甲醛气体污染物的木质功能材料开发意义重大。
摘要:
  目的  科学地评价环境空气质量对大气污染防治具有重大的现实意义。环境空气质量的好坏是一个不确定性问题,常用的模糊综合评判法综合了多种大气污染物来评价空气质量,但评价结果往往低于我国AQI标准等级,弱化了多种污染物同时超标对空气质量的影响。DS证据理论在处理模糊或不确定等问题时具有很大优势,但是目前较少有DS证据理论评价空气质量的研究。DS证据理论的关键问题是基本概率分配(BPA)和证据冲突可能引起反直觉的结果。  方法  因此本文首先利用Pearson和Spearman相关系数分析了大气污染物浓度数据,确立了高可信度的非线性BPA函数,并提出渐进式DS证据理论策略(Pro-DS)避免了冲突证据的融合问题,建立了环境空气质量综合评价模型。然后将该模型实际应用于2019年天津市空气质量评价,并以国家标准AQI为评价指标,与主因素型与加权型常用的模糊综合评判模型对比。最后本文提出了综合污染相对系数(CPRC)量化了多种污染物对总体空气质量的影响。  结果  以AQI为评价指标,本文模型F1-score比常用的模糊综合评判模型最少提高了4.58%,最大提高了27.46%,验证了本文模型的优越性。由于AQI标准空气质量评价取决于某个污染物而不是综合多个污染物,几种模糊综合评判模型的F1-score都低于50%。以CPRC为评价指标,AQI评价结果的F1-score超过99.1%,几类模糊综合评判模型F1-score都超过89.0%,验证了CPRC的有效性。而Pro-DS模型F1-score为93.1%,综合评价空气质量的模型最优,具有很强的实际应用价值。  结论  Pro-DS模型的综合评价结果低于或高于AQI评价级别,更好地体现了多种污染物对空气质量的综合影响。相比AQI评价方式,本文Pro-DS模型得出了综合空气质量级别的概率值,CPRC指标能够对综合空气质量日排名,为相关部门预防治理空气污染和生态环境工程建设提供实质性参考。
摘要:
  目的  了解矮牡丹在中国的地理分布和潜在的适生区,以进行矮牡丹的资源保护、引种驯化及园林应用研究。  方法  利用ArcGIS软件和MaxEnt模型,基于矮牡丹当前44条有效分布记录和17个环境因子,评估不同环境因子对矮牡丹地理分布的影响,预测其当前及未来的潜在适生区。  结果  MaxEnt模型模拟当前潜在分布区的结果准确度极高,训练集与测试集的AUC值分别为0.994和0.998。紫外线最低月平均值(UVB4,贡献率为21.6%)、年均降雨量(BIO12,贡献率为18.8%)、最冷月最低温(BIO6,贡献率为12.3%)和海拔(ALT,贡献率为10.5%)为影响当前矮牡丹分布的主要环境因子。当前生态适生区总面积为15.97万km2,主要位于甘肃东部、陕西中部、山西南部及河南西北部地区,此外,河北南部与山西两省交界地带也有少量分布。未来气候变化下,矮牡丹潜在分布区有西北部缩减和向东部、北部轻微扩张的趋势,具体表现为:在陇东地区、陕西宝鸡市、咸阳市一带出现明显缩减,冀南地区则完全丧失,在陕西延安以北、山西临汾、晋城、河南洛阳以东轻微扩张。此外,其未来的适宜分布中心东移趋势明显。  结论  矮牡丹适生区主要受紫外线最低月平均值(819.4 ~ 1128.6 J/(m2∙d))、年均降水量(436.2 ~ 808.5 mm)、最冷月最低温(−11.8 ~ −3.2 ℃)、海拔高度(270.8 ~ 1833.3 m)等环境条件影响,其中紫外线最低月平均值与年均降水量是限制矮牡丹地理分布最关键的环境因子。当前,矮牡丹在中国地理分布范围较窄,未来在西北、冀南地区适宜生境骤减。因此,加强天然种群保护力度,积极开展引种栽培工作刻不容缓。
摘要:
  目的  针对木材在环境温湿度变化时易发生干缩或湿涨,导致木材的尺寸不稳定问题,提出以柠檬酸−山梨醇混合溶液作为改性剂,通过真空加压浸渍和高温固化改性木材。探究柠檬酸与山梨醇在木材内部原位聚合酯化对木材尺寸稳定性的影响,优化改性工艺。  方法  以欧洲赤松为原料,改性剂质量分数、固化温度、固化时间为考察因素,改性材的吸水抗胀率及改性剂的水溶流失率为响应值,采用响应面设计法,建立工艺与改性材性能之间的数学模型,通过方差分析各因素的显著性和交互作用,同时求解拟合方程获得柠檬酸−山梨醇原位聚合酯化改性欧洲赤松的优化工艺水平。并对改性材的尺寸稳定性、微观形貌和化学组分变化进行分析。  结果  固化温度对试样的吸水抗胀率影响极显著(P < 0.01),溶液质量分数和固化温度的交互作用对试样的吸水抗胀率影响显著(P < 0.05);固化温度对改性剂的水溶流失率影响极显著(P < 0.01)。根据回归模型,结合可操作性和成本,提出最佳工艺条件(溶液质量分数30%,固化时间16 h,固化温度160 ℃)。此条件下,改性材的吸水抗胀率为58.47%。分析比较了13组不同工艺制备的改性材的质量增长率、增容率、尺寸稳定性、微观形貌和化学组成变化。  结论  该改性剂可以较容易地进入木材内部并在木材细胞壁内发生聚合酯化反应;经过改性处理后,木材表面由亲水性变为疏水性,吸水率明显下降,防水效率最高可达到59.6%,吸湿抗胀率34% ~ 76%。疏水性能与尺寸稳定性均表现优异。
摘要:
  目的  研究重金属镉(Cd)对黑杨派无性系生物量及镉离子含量的影响,探讨无性系对Cd胁迫的响应机制,为治理日渐严重的土壤重金属污染治理提供依据。  方法  对黑杨派的5个无性系进行沙培试验,分别测定其生长量、不同器官生物量及Cd2+ 含量,评价不同无性系抗Cd胁迫的能力。  结果  随着Cd2+ 质量浓度增加,胁迫后苗高与地径均呈下降趋势,各无性系苗高性状较地径对Cd胁迫更为敏感;胁迫后叶片数量整体呈下降趋势;通过对不同无性系叶片生物量均值分析发现,无性系I-107、L-35、中菏1号排在前3位,除15 mg/L Cd2+ 质量浓度外,在其他质量浓度胁迫下差异均达显著水平;随着Cd2+ 质量浓度增加,不同无性系茎生物量与根生物量变化趋势一致,整体先降低,后升高再降低。对不同质量浓度Cd2+ 胁迫下茎与根生物量的均值进行分析,发现无性系I-107、鲁林9号、L-35的茎生物量排在前3位,I-107、鲁林16号、L-35的根生物量排在前3位。各无性系茎中Cd2+ 含量随Cd2+ 质量浓度的增加均有不同程度升高,其中无性系I-107较对照增长率最大,其次为鲁林9号。在最高质量浓度胁迫下,鲁林9号的茎中Cd2+ 含量较其他无性系差异达显著水平。不同无性系叶片和根中Cd2+ 含量随质量浓度增加均有不同程度升高,在最高质量浓度胁迫下,无性系I-107、中菏1号、鲁林9号中叶片Cd2+ 含量较对照增长率排在前3位。无性系中菏1号、I-107、L-35中根Cd2+ 含量较对照增长率排在前3位。总生物量呈先升高再降低的趋势,总Cd2+ 含量呈先升高再降低再升高的趋势。  结论  利用主成分分析对5个无性系生长量、生物量及Cd2+ 含量进行综合评价,发现无性系I-107、鲁林9号和L-35的抗重金属Cd能力较强,可为重金属Cd污染土壤的治理与修复提供试验材料。
摘要:
  目的  正交胶合木是一种新型现代木结构材料。销类连接是现代木结构中应用最广泛的连接形式,销槽承压强度是销连接设计的重要参数。研究国产日本落叶松正交胶合木(CLT)的销槽承压性能,旨在为CLT结构销类连接的本土化设计提供参考。  方法  对36组432个国产日本落叶松3层CLT试件进行半孔静力加载试验,分析CLT密度、销径、螺纹、胶缝与加载角度对CLT销槽承压强度的影响,并基于试验结果评价美国NDS、加拿大CSA、Kennedy、Uibel和Blaβ提出的4种计算方法对国产日本落叶松CLT宽面和窄面销槽承压强度预测的适用性。  结果  CLT的销槽承压强度与CLT密度呈正相关,与销径呈负相关,与螺纹没有明显关系。销垂直于CLT窄面时加载角度0°的销槽承压强度是90°的3.06倍,胶缝处的销槽承压强度为二者的平均值。销垂直于CLT宽面时加载角度0°的销槽承压强度明显大于加载角度90°的销槽承压强度。计算值与试验值相比:销垂直于CLT窄面,加载角度为0°(位置A)时,加拿大CSA模型的相对误差小于8.37%,加载角度为90°(位置D)时,U&B模型的相对误差小于8.56%(个别除外),两者均小于10%,吻合良好;销垂直于CLT宽面,4个模型在加载角度为0°(位置C)和90°(位置B)时的相对误差均大于10%,本研究建立的CLT宽面销槽承压预测模型相对误差分别小于5.31%和6.04%,均小于10%,吻合良好。  结论  密度、销径和加载角度等是影响CLT销槽承压强度的重要因素。对于国产日本落叶松CLT销槽承压强度的计算方法可参照以下建议:销垂直于CLT窄面,加载角度为0°时可选用CSA模型,加载角度为90°时可选用U&B模型;销垂直于CLT宽面,加载角度为0°和90°时均可选用本研究建立的预测模型。
摘要:
  目的  YABBY是高等植物中特有的转录因子家族,在侧生器官发育和开花过程中发挥重要作用。本研究对毛白杨PtYABBY基因进行克隆和生物信息学分析,并对雌雄花芽8个关键发育时期和根茎叶等组织中PtYABBY基因表达模式进行探究,以期为阐明PtYABBY基因在毛白杨侧生器官发育过程中的功能奠定前期基础。  方法  以毛白杨为试材,采用同源基因克隆法从毛白杨中分离FILAMENTOUS FLOWER (FIL)/YABBY3 (YAB3)同源基因PtYABBY3、PtYABBY4和PtYABBY11的编码区序列,并开展生物信息学分析。通过qRT-PCR研究这3个基因在雌雄花芽8个发育时期及根、茎、幼叶、成熟叶片中的表达规律。  结果  PtYABBY3、PtYABBY4和PtYABBY11编码区长度分别为633、642、639 bp,分别编码210、213、212个氨基酸。所推测的氨基酸序列包含C2C2锌指结构域和YABBY结构域。系统进化分析进一步表明这3个基因属于FIL/YAB3亚家族成员。qRT-PCR结果显示这3个基因在根、茎、叶及8个时期雌雄花芽组织中均有表达,但PtYABBY基因间的表达水平存在明显差异。PtYABBY3表达水平在雌雄花芽发育初期下调,发育后期上调;花原基形成到休眠期内PtYABBY3在雌雄花芽中呈现相反的表达变化趋势。PtYABBY4和PtYABBY11基因在雌雄株成花诱导期表达水平最高,成花诱导到伸长期内呈现下降趋势,在雄花芽休眠期和小孢子发生期基因表达水平无明显变化。营养组织表达量测定结果显示这3个基因在幼叶和成熟叶片中表达水平相对较高,根系中表达量最低。  结论  YABBY基因家族成员PtYABBY3、PtYABBY4和PtYABBY11同属FIL/YAB3亚类,在毛白杨雌雄花芽发育的8个时期中表达水平存在较大差异,且在叶片和花芽中表达量较高,表明其可能与叶片和花芽发育相关。本研究为今后深入研究YABBY家族成员在杨树器官生长发育过程中的作用奠定基础。
摘要:
  目的  元宝枫是我国的特色多用途优良树种,元宝枫种皮更是优质的可再生植物资源,研究发现元宝枫种皮中富含优质植物酚类资源,是人类健康及化工产业的优质原料,研究前景广阔。本研究的目的是对4个元宝枫产地元宝枫种皮中的植物酚类资源及其抗氧化活性进行分析比较和系统评价。  方法  以北京、内蒙古科尔沁、山东济宁、山东泰安4个元宝枫产地的元宝枫种皮为试材,采用我们所改良的基于96孔板酶标仪的酚类−抗氧化系统评价体系对元宝枫种皮中的酚类、黄酮类、酚酸类、单宁类和缩合单宁类代谢物的含量变化进行评价,并对其抗氧化活性的改变进行定量分析。  结果  产自山东省济宁和泰安的元宝枫种皮的酚类、黄酮类、酚酸类、单宁类和缩合单宁类代谢物的含量均显著高于北京和内蒙古科尔沁;产自山东省济宁和泰安的元宝枫种皮的抗氧化活性显著优于北京和内蒙古科尔沁;对于山东省济宁和泰安两个元宝枫产地的元宝枫种皮的品质进行综合分析,发现济宁优于泰安。  结论  山东省两个重要元宝枫产地元宝枫种皮酚类资源和抗氧化活性的品质均优,而两者相比,济宁为山东省元宝枫种皮的更佳产地。本研究对我国元宝枫树种及其酚类资源的综合利用和资源挖掘具有一定的科学指导价值,建议增强对山东省产元宝枫种皮酚类资源的关注和利用。
摘要:
  目的  研究完全自由、四节点支承和两对边简支3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度和振动模态,为开展3种边界条件下足尺定向刨花板弹性常数振动检测结果的对比研究奠定基础。  方法  以4种厚度的足尺定向刨花板为研究对象,采用有限元软件COMSOL Multiphysics对完全自由、四节点支承和两对边简支的足尺定向刨花板进行了模态灵敏度分析,分别确定这3种边界条件下对其长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量这3个弹性常数灵敏度最高的模态;通过试验模态分析测得足尺定向刨花板在这3种边界条件下的前9阶振动模态参数,并对比和分析其在这3种边界条件下的振动模态参数检测结果。  结果  计算和试验模态分析得到的这3种边界条件下足尺定向刨花板的前9阶模态振型形状和阶次分别是相同的;除模态(m, 0)、(0, 2)和(1, 1)外,足尺定向刨花板在这3种边界条件下的前9阶模态中,其余模态均为单一方向的弯曲和扭转或不同方向的弯曲的叠加模态;用于计算足尺定向刨花板长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量的最高灵敏度模态,在完全自由下为模态(2,0)、(0,2)和(1,1),对应阶次分别为第2、4和1阶;在四节点支承下为模态(2,0)、(0,2)和(2,1),对应阶次分别为第1、4和3阶;在两对边简支下为模态(2, 0)、(2, 2)和(2, 1),对应阶次分别为第1、5和2阶。  结论  从振型角度说明基于计算模态分析方法和试验模态分析方法分别进行3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度分析和振动模态测试具有可行性。
摘要:
  目的  为了防控杨树越冬伤害,  方法  本文在阐明杨树越冬伤害机理并提出有效冻融伤害累积效应假说基础上,选择发生有效冻融的天数、发生有效冻融的日最低气温、树木健康指数和无霜期作为参数,构建杨树有效冻融伤害模型,并进行检验。  结果  黑杨派速生杨树对无霜期的最低要求天数是170 d。在抗寒锻炼期和脱锻炼期内,当日最低气温 ≤ −3 ℃、日最高气温 > 0 ℃,且日较差 ≥ 12 ℃时,黑杨派速生杨树会发生有效冻融伤害。有效冻融伤害风险指数(RIO)越大,越冬伤害的风险越大。应用构建的模型绘制辽宁省黑杨派速生杨树越冬伤害风险评估图。模型检验结果表明,该模型对黑杨派速生杨树越冬伤害评估的准确率达到75%。  结论  杨树有效冻融伤害模型有较大实用价值,为辽宁省等省区的杨树越冬防、减寒灾打下基础,为中国北方地区杨树造林和营林提供参考。
摘要:
  目的  为进一步完备华北落叶松天然更新障碍的研究体系,从幼苗更新特征方面,揭示或反映华北落叶松林天然更新影响因素。  方法  2019—2020年,对在2010年6月时进行了不同强度间伐作业的27年、31年和47年共3个林龄的华北落叶松人工纯林林下幼苗群体展开调查研究。  结果  结果表明:(1) 塞罕坝地区华北落叶松林在经过35%极重度间伐、30%重度间伐、20%中度间伐和15%轻度间伐作业以及自然稀疏后的9 ~ 10年里,林下均存在着不同程度的天然更新,更新苗层次均为幼苗,无落叶松幼树存在。幼苗以1年生幼苗为主,多年生幼苗的年龄多为2年。在幼苗更新频率的表现上,更新能力与林龄间呈反比,以27年华北落叶松林的表现最好,47年人工林的最差。(2) 幼苗苗龄分布中,1年生幼苗占比高,更高苗龄的幼苗占比极少,1年和2年幼苗的损失较大,在向多年生幼苗的过渡过程中存在更新断层。(3) 幼苗地径和苗高在不同时期与林分间的差异均较小(P > 0.05)。经过一个生长季,幼苗地径明显减小(P < 0.05),苗高则存在不显著增长(P > 0.05)。(4) 连续2年塞罕坝地区华北落叶松林天然更新等级的观测结果均为更新不良。林龄和林分密度对更新密度的影响较大(P < 0.05),2年里均以31年落叶松林整体更新密度最大(P < 0.05),更新密度则与林分密度间整体呈现正相关(P < 0.05)。绝大部分样地内更新密度在2020年的表现相较于2019年的,都存在一定程度地下降(P > 0.05)。(5) 连续2年生长季内幼苗密度的动态变化在3个人工林中相对一致,7月底为萌发高峰期,幼苗损失主要发生在冬季。(6) 生长季成活率和越冬成活率在不同人工林间的差异较小(P > 0.05)。2019年27年落叶松林中生长季成活率要显著优于2020年的(P < 0.05);越冬成活率则在各人工林中均显著低于生长季成活率(P < 0.05)。  结论  塞罕坝地区3个龄级的华北落叶松人工林,在经过4种强度间伐后的9 ~ 10年里,各人工林下存在不同程度的天然更新。林龄和林分密度主要通过影响林下幼苗的更新频率和更新密度影响到天然更新;而对于林下幼苗的年龄分布、生长状况、更新动态以及成活率等更新特征的影响则较小。即林龄和林分密度主要是通过影响幼苗数量来影响林下更新状态。相对而言,对结实能力更强的幼、中龄林,可通过间伐促进母树生长,提高林分整体的种子产量。并可能通过加大间伐强度和缩短轮伐期等方式,增加间伐对于林分的整体种苗品质、林下更新的环境因子和塞罕坝地区幼苗生长季期限等方面的正向影响。
摘要:
  目的  千年桐是大戟科油桐属的一种重要的工业油料树种,较同属的油桐具有更强的抗枯萎病能力,近年来受到了广泛关注。然而,因千年桐栽培历史短及种质管理的不足,目前对其分子遗传方面的研究还非常有限。本研究旨在开发千年桐的基因组SSR标记,进而开展其种质的鉴定、遗传多样性与群体结构分析。  方法  采用RAD测序技术获得千年桐简化基因组以开发SSR标记,基于SSR标记利用分子变异分析(AMOVA)、非加权组平均法(UPGMA)聚类、主坐标(PCoA)与群体结构分析等方法对来自3个不同地理分布的共105份千年桐种质资源进行研究。  结果  17个多态性的三核苷酸基因组SSR标记被开发,并能够很好地鉴别所有收集的105份千年桐种质。在其中62份种质中检测到85个私有等位基因,涉及15个SSR位点。AMOVA分析发现,千年桐群体间呈现出中等程度的遗传分化,但群体内的遗传变异远高于群体间的遗传变异。群体结构分析显示,3个来自不同地理分布的千年桐群体中存在4个不同的基因库,群体间既有进化独立性,又有较高程度的遗传混合,这一结果与UPGMA和PCoA分析的结果基本一致。  结论  新开发的17个SSR标记有效鉴定了105份千年桐种质,揭示了其遗传多样性和群体遗传结构,对千年桐种质保存和育种计划具有非常重要的参考价值。
摘要:
  目的  为了研究秃杉人工林生长过程中生物量和生产力的积累过程及其变化规律,为秃杉人工林尤其是大径级用材林经营管理提供科学依据。  方法  以广西南丹县秃杉人工林为研究对象,采用样地调查与生物量实测方法,研究了不同年龄阶段(9、17、25、37年生)秃杉人工林生物量、生产力及其分配特征。  结果  (1)乔木层生物量随林龄增加而增大,分别为76.77、157.06、200.82、304.88 t/hm2,其中经济生物量(干材)分别为35.84、90.10、126.16、212.71 t/hm2,树枝生物量分别为16.35、28.68、30.60、30.01 t/hm2,树根生物量分别为11.26、21.22、24.16、39.92 t/hm2,树叶生物量分别为9.95、10.32、11.72、9.88 t/hm2,干皮生物量分别为3.38、6.74、8.17、12.36 t/hm2。(2)林下植被生物量依次为1.54、3.38、5.15、5.80 t/hm2,其中灌木层生物量分别占59.09%、69.53%、73.26%、73.45%,草本层占40.91%、30.47%、26.74%、26.55%。凋落物层生物量依次为2.23、4.73、7.04、10.67 t/hm2,随林龄增加而显著增大。(3)各年龄阶段秃杉人工林乔木层净生产力依次为8.53、9.24、8.03、8.24 t/(hm2·a),其中干材净生产力组成比例(46.66% ~ 69.78%)随林龄增加而增大,树叶和树枝的组成比例(3.28% ~ 4.46%和9.83% ~ 21.34%)则呈现相反的变化趋势。  结论  (1)秃杉人工林乔木层生物量随林龄增加而逐渐积累,其中干材所占比例随林龄增加而增大,树叶、树枝和干皮生物量所占比例随林龄增加而下降,树根生物量所占比例波动较小。(2)与杉木和马尾松人工林相比,秃杉人工林具有速生期长和衰退晚的优点,生物生产力较高。研究结果为桂西北人工林可持续经营和发展提供了依据。
摘要:
  目的  物种丰富度−生产力关系研究是天然林生物多样性保护和生态系统功能维持的理论依据。由于物种丰富度间接包含了功能多样性、系统发育多样性和基因组多样性,因此从物种丰富度的角度探讨多样性−生产力关系,可以分析发现影响植被生产力的其他多样性因素。以往关于森林物种丰富度与生产力关系的研究大多集中在群落水平,而对于单个物种生产力对邻域物种丰富度的响应是如何影响群落水平的物种丰富度与生产力关系的研究却鲜见报道。  方法  本研究以小陇山地区的锐齿栎天然林为研究对象,通过回归分析、关联指数模型和异质性泊松模型,分析群落和物种水平的木本植物物种丰富度与生产力关系。  结果  丰富度−生产力关系在群落水平上表现出明显的尺度依赖性:在10 m × 10 m的研究尺度上,物种丰富度与群落生产力呈单峰曲线关系;而在20 m × 20 m的研究尺度上,物种丰富度对群落生产力无显著影响。物种水平上,0 ~ 20 m范围内物种丰富度−生产力关系中性种占比最大,占所有目标种总和的68.8% ~ 81.3%;其次为促进种;抑制种所占比例最小。研究区部分的树种表现出明显的偏离中性关系的情况,种间促进或抑制作用对丰富度−生产力关系有重要影响。  结论  物种丰富度和物种属性均会影响小陇山锐齿栎林生产力。
摘要:
  目的  随着风景园林数字化技术的应用发展,大数据技术和人工智能技术逐渐被应用到风景园林专业,解决了众多问题,机器学习技术同时作为大数据处理工具和人工智能核心技术之一也逐渐成为风景园林研究的热门话题。  方法  本文对近年来国内外的相关实践进行系统地总结和分析,先进行应用背景的介绍,分析机器学习在风景园林应用的适用性;再基于机器学习在风景园林中解决问题角度的不同,从场地信息提取,景观分析与评价和基于深度学习的方案自生成系统三个应用角度,对国内外已有实验的方法过程进行举例分析。  结果  最后基于对机器学习技术在风景园林应用的不同领域间的关系、同领域间的不同应用的关系的分析对未来的趋势进行了展望  结论  从技术层面上,构建基于多种数据的综合性景观评价模型,景观分析模型是未来较有前景的研究方向;从应用层面上,随着多种智能化技术的整合,多源数据的整合,结合实际规划设计项目构建基于多种人工智能方法的数字化规划设计方法是机器学习在风景园林应用领域未来的重要趋势。
摘要:
  目的  植物物候能指示自然环境中的气象和水文变化。采用SW模型模拟木本植物的物候期,分析SW模型的有效性和适用性;结合植物生物学特性分析SW模型模拟效果差异产生的原因,为今后物候模型及物候期研究提供基础。  方法  基于沈阳、北京、西安、洛阳等10个站点观测的地面物候数据(叶芽开放期、展叶始期、开花始期和叶变色期)与气象数据,利用模拟退火法对SW模型的参数进行了估计,并对模型进行内部检验及交叉检验,评价模型的准确度及适用性。  结果  研究区域各地近50年的气温呈上升趋势。除洛阳、德州外其余地点春季物候期均为显著提前趋势。其中,泰安的紫薇开花始期提前最为显著,以每10年−4.96 d的速度提前,北京的银杏叶芽开放期提前趋势最不显著,以每10年−0.72 d速度提前。秋季叶变色期表现为推迟,秦皇岛紫薇叶变色期以每10年1.05 d速度推迟,北京地区植物叶变色期以每10年0.12 ~ 0.49 d的速度推迟。SW模型对春季物候期模拟效果优于对秋季物候的模拟,且乔木模拟效果略优于灌木。该模型对加拿大杨展叶始期模拟最为准确,决定系数(R2)为0.958,均方根误差(RMSE)为3.5 d;灌木中对紫丁香开花始期模拟效果最优,其R2为0.942,RMSE为3.6 d。与春季物候期模拟相比,秋季叶变色期的模拟偏差较大,R2仅为0.030 ~ 0.574。  结论  在过去的50年内,随着温度的升高,多数站点春季物候期表现出提前趋势,秋季物候期则表现为推迟,在物种间和区域间的变化存在差异。SW模型适用于不同生活型物种的物候期模拟且模拟效果差异不显著;该模型对不同物候期的模拟效果不同,其中展叶始期和开花始期的模拟最为准确,其次是叶芽开放期,叶变色期模拟准确度则最低。这表明仅考虑温度因子的SW模型不能真实模拟秋季物候期,应耦合光周期和降水等因子改进模型,以提高模型模拟的准确度。
摘要:
  目的  叶面滞尘会影响植被光谱特征,削弱植被指数对植被的响应能力,影响反演评估的准确性。为探究叶面滞尘量对植被光谱响应特征及预测模型的影响,本研究以北京市常见常绿绿化树种大叶黄杨为研究对象展开研究。  方法  从封闭区域、半封闭区域、开放区域,采集叶片样本,并收集环境灰尘。通过室内控制试验,利用ASD FildSpec Handheld光谱仪测量不同滞尘量叶片的高光谱数据,选取5个特征波段,通过光谱角的方法研究了叶面滞尘量对叶片光谱特征的影响,以及滞尘量对叶面滞尘预测模型的精度和稳定性影响。  结果  随着叶面滞尘量的增加,植被光谱曲线特征逐渐减弱,灰尘的特征逐渐增强,但光谱曲线的总体变化趋势基本一致。当单位面积的滞尘量>120 g/m2时,光谱曲线的基本表现为灰尘的光谱特征。当叶面滞尘较少时,预测模型的模拟精度相对较高,随着滞尘量的增加,所有模拟预测模型的决定系数均减小;当叶面滞尘量>120 g/m2时,预测模型对叶面滞尘量的模拟预测能力将更差,并且均方根误差(RMSE)随着单位面积滞尘量的增加而增大,模拟预测模型的稳定性及预测精度逐渐降低。光谱角对滞尘叶片350 ~ 1 770 nm波段区间的光谱变化十分敏感,利用叶片光谱角检测滞尘程度不需要分区域讨论,只需与阈值做简单的比较,方法简便易行。  结论  本研究通过室内控制试验,研究叶面滞尘量对植被光谱响应特征,可为建立滞尘植被光谱反射物理模型提供参考与借鉴。
摘要:
  目的  目前关于林分碳储量随年龄动态变化的模型研究较少,本研究通过建立林分水平的碳储量生长模型系,为区域尺度的森林碳储量动态预估提供方法。  方法  以吉林省长白落叶松人工林为对象,使用立地质量分级算法将所有样地划分为3个立地等级,并将其作为哑变量引入模型系中,使用联立方程组的方法将林分平均高、断面积生长模型和林分碳储量模型3个方程进行联合估计,建立林分碳储量生长模型系。采用调整确定系数(\begin{document}$ {{R}}_{{\text{adj}}}^2 $\end{document})、估计值的标准误(SEE)和平均预估误差(MPE)来评价模型的表现,分析不同立地等级和林分密度指数(SDI)下林分碳储量的生长过程,及林分断面积和平均高对林分碳储量的影响。  结果  (1)林分碳储量生长模型系中林分平均高生长模型、林分断面积生长模型和林分碳储量模型的\begin{document}$ {{R}}_{{\text{adj}}}^2 $\end{document}分别为0.879、0.977和0.953,MPE均小于2%,具有较好的拟合优度;(2)直接利用林分平均高和断面积或由生长模型得到林分平均高和断面积的这两种途径都可以准确估计林分碳储量,结果仅相差0.02 t/hm2,模型系具有良好的通用性与稳定性;(3)林分碳储量生长量随立地质量的提高而增加;立地等级相同时,SDI < 1 500株/hm2时生长较慢,SDI大于1 500株/hm2时,在40年以后的林分密度对碳储量生长过程基本无影响;林分密度指数控制在1 500 ~ 2 000株/hm2时可实现较快的碳储量生长;(4)林分碳储量随林分断面积和平均高的增加而增加,林分断面积与林分碳储量的关系更为密切。  结论  林分碳储量的生长和立地等级、林分平均年龄、密度、断面积、平均高等因子有密切联系,采用联立方程组方法是建立林分碳储量生长模型系的有效方法。本研究建立的林分碳储量生长模型系可以对林分碳储量动态进行有效预测,为了解林分碳储量的生长过程和森林碳汇评估提供了工具。
摘要:
  目的  为提升木质素对人工林速生材的尺寸稳定性,本研究提出利用碱木质素与超支化聚丙烯酸酯乳液(HBPA)对速生青杨复合改性的方法。  方法  通过在碱木质素中引入HBPA乳液,配制了质量分数1.31%的碱木质素与质量分数4%、8%的HBPA乳液的复配乳液(4HL、8HL组),然后分别将碱木质素、HBPA乳液及复配乳液浸渍处理速生青杨,基于改性材的质量增加率、增容率及扫描电镜探究浸渍效果;利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱分析HBPA乳液的聚合情况以及改性材化学组分的变化;通过吸水、吸湿性试验对试材的尺寸稳定性进行评价;并对试材的顺纹抗压强度进行测试。  结果  微观上,随着乳液质量分数增大,固化后黏附在细胞腔内的乳液越多,整体被改性剂填充的导管和木纤维的数量也相应增多。宏观上,随着乳液质量分数的增大,改性材的质量增加率和增容率也相应提高,复配乳液改性材的4HL组质量增加率和增容率为8.14%和3.14%,8HL组质量增加率和增容率为15.05%和3.36%,且复配乳液改性材的质量增加率大于碱木质素、HBPA乳液改性材的质量增加率之和;相对于未改性材,复配乳液改性材4HL组和8HL组在吸水192 h时,吸水率分别降低了29.4%、35.3%,体积膨胀率分别降低了28.5%、29.7%,在相对湿度84%的条件下吸湿21 d后,含水率分别降低了6.9%和11.5%,体积湿胀率分别降低21.3%、26.0%;HBPA乳液及复配乳液有效提升了速生青杨的顺纹抗压强度,但其变化趋势与HBPA乳液质量分数相关不大。  结论  相对于碱木质素、HBPA乳液改性材,复配乳液改性材的质量增加率和增容率更高,吸水性和吸湿性降低更明显,尺寸稳定性提升更明显,说明碱木质素与HBPA乳液对速生青杨具有复合改性效果。
摘要:
  目的  探究不同后处理方式对纳米木材防腐剂浸渍材的耐腐性,顺纹抗压强度以及对浸渍材中铜离子抗流失性的影响,旨在为纳米防腐剂的应用提供依据。  方法  通过机械共混制备了一种纳米CuO/硅溶胶制剂,并结合电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、扫描电镜(SEM)探究不同后处理方式(100 ℃蒸汽和−30 ℃冷冻)对浸渍材耐腐性、顺纹抗压强度、浸渍材制剂分布和铜离子抗流失性的变化。  结果  经过纳米CuO/硅溶胶制剂浸渍的杨木耐腐性显著提高,达到了 Ⅰ 级强耐腐标准,顺纹抗压强度较未处理材提高了24.42%。相比于浸渍试样,蒸汽后处理时间的延长使制剂更加均匀致密地分布在处理材中,而在冷冻后处理中呈颗粒状。经过蒸汽后处理90 min和冷冻后处理8 h的浸渍材质量损失率较普通浸渍材分别降低了18.30%,24.37%;在抗流失性方面,较短时间的蒸汽后处理可以提高浸渍材中铜离子的抗流失性,而经过不同时间冷冻后处理浸渍材中的铜离子抗流失性要优于普通浸渍材,铜离子流失量减少了8.72% ~ 34.40%。在抗压强度方面,蒸汽后处理浸渍材顺纹抗压强度要高于普通浸渍试样,强度提高了0.64% ~ 5.31%,而冷冻后处理浸渍材顺纹抗压强度较浸渍材略有下降。  结论  蒸汽后处理对提高纳米CuO/硅溶胶防腐剂浸渍材耐腐性和顺纹抗压强度有很大的帮助,而冷冻后处理在提高浸渍材中铜离子的抗流失性方面效果更显著。实验结果为不同处理方式在纳米防腐剂中的选择应用提供了参考。
摘要:
  目的  全球气候变暖加速了土壤冻融格局的改变,为阐明冻融作用对土壤溶解性有机质(DOM)的影响,  方法  以高寒泥炭湿地土壤为研究对象,采用室内模拟冻融的方式开展了两种冻融条件下(日冻融:−3 ℃ / 5 ℃,12 h / 12 h,30次;深度冻融:−24 ℃ / 5 ℃,20 d / 10 d,1次)的试验研究,基于紫外−可见吸收光谱(UV-vis)和三维荧光光谱结合平行因子(EEM-PARAFAC)分析探究土壤DOM数量和质量的变化。  结果  (1)经过30 d培养后,两种冻融处理均显著提高了高寒泥炭湿地土壤溶解性有机碳(DOC)的含量,日冻融和深度冻融条件下土壤样品的DOC含量分别为183.26和187.06 mg/kg,相比于对照组分别增加了18.80%和21.26%(P < 0.05)。(2)不同冻融条件下的土壤DOM的紫外−可见吸收曲线线型差异较小,无明显特征吸收峰,且显示出吸光度随波长呈指数衰减的趋势,但经冻融处理的样品出现了明显的红移现象。(3)两种冻融处理均使得土壤DOM的HIX值(从4.42增加至11.73和17.10)、SUVA254值(从1.35增加至1.37和1.40)以及A253 / A203值(0.38增加至0.40和0.43)增大,波长275 ~ 295处光谱斜率系数减小(从13.34减小至13.23和12.91)。(4)EEM-PARAFAC鉴别出的荧光组分有类富里酸物质、类腐殖酸物质、溶解性微生物代谢产物和类蛋白物质,冻融改变了土壤DOM的组成以及各组分的贡献率。对照组土壤DOM组分C1、C2和C3的贡献率分别为37%、32%和31%;日冻融条件下,组分C1、C2和C3的贡献率分别为41%、34%和 25%;深度冻融条件下,组分C1、C2和C3的贡献率分别为44%、35%和 21%。  结论  冻融改变了土壤DOM的数量和质量,表现为DOC含量的增加和腐殖化程度的提高。
摘要:
  目的  研究不同冻融频次的寒温带林区4种典型林型下土壤溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)含量变化规律,整合所测定的理化因子,为揭示冻融交替作用与土壤中主要活性有机碳及其他潜在驱动因素的相关性规律,以及寒温带林区区域性碳库平衡提供理论依据。  方法  以寒温带林区大兴安岭地区的4种林型(偃松林、杜鹃白桦林、杜鹃落叶松林以及杜香落叶松林)下的土壤凋落物层(O层)与表层矿质土壤(A层)为研究对象;利用室内模拟冻融交替方法对土壤样品进行不同冻融频率累积的循环处理,测定土壤中的DOC、MBC、团聚体含量,pH和含水量等水平;最后,利用主成分分析法对上述多元变量之间的相关性进行探究。  结果  整体而言,杜香落叶松林和杜鹃白桦林的DOC、MBC含量均较高,杜鹃落叶松林以及偃松林的碳含量较低,且后者显著低于前者。同一土层不同林型土壤中,DOC和MBC含量均随着冻融频率的累积呈现先增加后减小的趋势,且冻融作用显著地增加了土壤的DOC含量,同时降低了MBC含量。而在土壤层次方面,O层DOC、MBC含量显著低于A层。此外,温度、冻融频次对土壤中的活性有机碳、团聚体,pH和含水量等潜在驱动因子亦有影响。  结论  寒温带地区不同林型因冻融频次的改变,导致土壤中DOC、MBC含量发生动态变化。与未经冻融处理相比,冻融循环后的DOC含量增加、MBC含量下降,且中海拔地区的阔叶林(杜鹃白桦林)以及高海拔地区的杜香落叶松林更有利于碳含量的累积。
摘要:
  目的  探究由水分所引发的木材细胞壁孔隙结构变化规律与机制,为木材的热质转移、木材的渗透性与木材改性提供理论指导。  方法  将杨木和杉木制成5 mm(径向) × 5 mm(弦向) × 1 mm(轴向)的木片,基于氮气吸附法、差示扫描热孔计法考察试样在绝干状态、气干状态、纤维饱和状态和饱水状态4种典型水分状态下的孔径分布、比表面积、孔体积等特征参数,并对比不同状态及不同树种间的孔隙结构差异。  结果  木材细胞壁孔径大多在10 nm以下,尤其以4 nm以下为主,10 nm以上孔隙相对较少;随着含水率的提升,木材细胞壁孔径分布曲线显著升高,从气干状态到纤维饱和状态,杨木和杉木的孔径分布最大值分别增加了52.73%和58.62%,而从纤维饱和状态到饱水状态,二者分别增加了435.24%和470.43%。  结论  在木材由绝干状态逐渐吸湿,以及吸水至饱水状态的过程中,木材细胞壁孔隙体积呈明显增大趋势。在木材达到饱水状态后,细胞壁孔隙体积增大至极限,但由于自由水的冰点下降,其在−2 ℃左右产生大量吸热信号进而干扰测量结果,故此时差示扫描热孔计法所测得的孔径分布参考范围有限。不同树种间孔隙分布差异不明显。
摘要:
  目的  该研究以室内模拟野外真实条件下的燃烧试验为手段,测定不同坡度和含水率条件下东北红松人工林地表可燃物蔓延速率,与基于Rothermel模型预测蔓延速率对比,并对Rothermel模型进行修正,以提高Rothermel模型预测红松人工林地表可燃物蔓延速率的适用性。  方法  以红松人工林地表可燃物为试验材料,在实验室内构建不同含水率和坡度的可燃物床层结构,平地无风条件下进行30次点烧试验,5°、10°、15°和20°条件下分别进行15次点烧试验。根据热电偶记录的温度时间数据及位置数据计算燃烧蔓延速率,在平地条件下对Rothermel模型中相关可燃物的参数进行拟合,得到最优模型,在此基础上对Rothermel模型坡度参数修正。  结果  在各试验条件下,红松人工林地表火蔓延速率最大值为0.631 m/min,最小值为0.114 m/min;直接使用Rothermel模型预测0° ~ 20°坡度条件下红松人工林地表火燃烧蔓延速率平均绝对误差为0.059 m/min,范围为0.003 ~ 0.241 m/min,平均相对误差为27.4%,范围为2.4% ~ 152.6%;在使用平地无风条件下点烧试验数据重新修正Rothermel模型的可燃物特征参数βop的基础上,基于5° ~ 20°条件下点烧试验数据修正坡度参数,修正参数后的Rothermel模型平均绝对误差平均值降低了0.024 m/min,为0.035 m/min,范围为0.003 ~ 0.102 m/min,平均相对误差降低了10.4%,为17.0%,范围为1.8% ~ 65.5%;修正参数后模型预测值与实测值的R2为0.913 5。  结论  在0° ~ 20°坡度条件下不能直接使用Rothermel模型对红松人工林地表可燃物燃烧蔓延速率进行预测,需要对模型中的可燃物特征参数和坡度参数进行修正,拟合参数后模型预测误差显著降低,预测精度显著提升,可以对我国0° ~ 20°坡度条件下红松人工林地表火蔓延速率进行预测。
摘要:
  目的  火后森林生态系统功能的恢复既依赖于林火发生的时间,也取决于林火的类型和强度。在林火干扰后较短时间内研究不同类型火烧迹地的土壤生化特性,对理解地上群落的构建具有重要的生态学意义。  方法  在火灾发生1个月后,分别在林冠火和地表火迹地,按0 ~ 5 cm和5 ~ 10 cm钻取了土壤样品,测定土壤微生物生物量、土壤酶活性以及理化性状等指标,并估算了土壤微生物的代谢熵。  结果  森林火灾对0 ~ 5 cm的土壤性状具有较大影响。林冠火相比于地表火导致土壤养分有不同程度的增加,并提高了土壤基础呼吸(3.85%)及土壤呼吸速率(47.67%),同时也增加了胞外酶的活性;但显著降低了含水量(21.95%)及微生物生物量碳(27.98%)、氮(9.65%)。统计分析结果显示,森林火灾通过改变土壤养分含量调控了土壤微生物的活性。  结论  在林火发生后的较短时间内,土壤的养分含量、土壤微生物和胞外酶的活性都维持在较高的水平,尤其在0 ~ 5 cm土层,林冠火的激发作用更强一些;土壤养分与土壤微生物和酶活性之间的正相关关系预示着随火灾发生时间的延长土壤的理化性状都会得到明显改善。
摘要:
  目的  通过对辽宁省自然保护地重叠现状进行定性与定量的分析,描述辽宁省6类235处自然保护地空间分布情况与重叠现状及特征,由此对辽宁省自然保护地空间分布格局现状进行评价,为辽宁省自然保护地的整合优化提供科学参考与理论依据。  方法  利用最邻近指数分析与核密度分析,评价辽宁省自然保护地空间分布现状,同时提出了自然保护地镶嵌体的概念,通过分析镶嵌体内部的重叠板块占比情况,对辽宁省自然保护地重叠现状进行定性与定量的分析,相较于传统重叠率分析方法,为分析一个区域内多层重叠的情况我们提出了自然保护地多元重叠率计算方法。  结果  (1)辽宁省自然保护地的最邻近比率为0.904,表明辽宁省自然保护地分布属聚集型分布;(2)结合自然保护综合地理区划,辽宁省自然保护地主要形成4个聚集区域;(3)辽宁省自然保护地存在重叠情况的自然保护地数量占自然保护地总数的50.43%,重叠面积占辽宁省自然保护地的8.63%。重叠情况主要发生在自然保护区与自然公园之间,数量共107处,面积达134 421.1 hm2;(4)辽宁省存在重叠的斑块中两层重叠82处、三层重叠13处、四层重叠1处;(5)辽宁省可划分为36个自然保护地镶嵌体,其中内部重叠率高于50%的保护地镶嵌体有8处,最高为81.34%;低于10%的保护地镶嵌体有6个,最低为1.82%。  结论  将重叠保护地进行整合优化时,镶嵌体重叠率过高代表保护服务功能与划定保护范围过剩,整合时对于这种情况所涉及的保护地建议以合并为主。下一步对于计划新建自然保护地应将现有保护服务力度较低或中等区域进行补充完善,将如辽东半岛阔叶落叶林与湿地区南部的沿海陆域利用起来。在解决重叠与地质遗迹等情况后确保保护等级不下降,保证保护力度与保护效率。
摘要:
  目的  森林碳储量是生态系统结构与功能的重要指标,掌握森林碳储量现状有利于森林资源管理。激光雷达能够用于监测森林资源,但是存在森林参数估测的模型多、变量不确定和缺乏林分三维结构解析意义的变量等问题,因此,需要选择合适的林分解析变量和模型。  方法  借助无人机激光雷达点云数据与样地调查数据,以内蒙古自治区赤峰市喀喇沁旗旺业甸人工林为研究对象,分别使用多元线性模型与多元乘幂模型以不同变量对林分碳储量进行估测,选出最优模型并进行精度评价。  结果  研究表明:(1)模型方法而言,非线性模型的检验效果优于线性模型的检验效果:非线性模型(R2为0.66 ~ 0.86,rRMSE为23.51% ~ 9.91%),线性模型(R2为0.52 ~ 0.85,rRMSE为27.70% ~ 12.38%)。(2)模型使用平均高、郁闭度为基础变量,以穷举法筛选出来的变量组合,估算森林参数得出最佳模型,其中非线性模型以激光点云平均高、郁闭度、高度变动系数和叶面积变动系数的估算精度最高(R2 = 0.86,rRMSE = 9.91%)。  结论  通过激光雷达估测人工林碳储量时,加入垂直结构变量可以提高模型拟合效果,非线性模型比线性模型更适合人工林碳储量的估测。
摘要:
  目的  了解在自然保护区相对隔离环境中西伯利亚狍家域的季节和年度动态,分析狍对微生境和捕食风险的适应,为促进种群恢复和栖息地保护提供依据。  方法  在内蒙古赛罕乌拉国家级自然保护区使用无线电遥测技术,以三角形法则进行个体定位,利用最小凸多边形法计算家域面积。  结果  本次研究共捕捉到8只西伯利亚狍,其中3只以红外相机影像确认被猞猁捕食,面临较高的捕食风险。狍的年度和季节家域面积存在差异,春季的家域显著大于其他3个季节,同时,活动范围在冬季有从较高海拔山坡向沟底迁移的趋势。繁殖期与非繁殖期、亚成体与成体家域面积也存在差异。个体年度家域存在重叠,显示核心家域较为稳定。  结论  影响西伯利亚狍个体家域年度和季节变化的因素为觅食机会、捕食风险和能量需求。据此提出了补加营养盐和越冬饲料的管理对策,促进保护区狍种群的复壮。
摘要:
  目的  为研究相同环境中不同树种采取的水分适应策略多样性,在山东省高唐地区选取分别在根系分布深度、材性和生长速度方面有着较大差异的4个典型适生树种,元宝枫、紫叶李、毛白杨和刺槐。  方法  研究比较了这4个树种叶片的水力学特性和等水评价,其中水力学特性包括栓塞脆弱性参数,压力−容积(PV)曲线参数,水力结构和功能性状。  结果  结果表明,适应相同的环境的不同树种采取的水分适应策略差异较大,其中紫叶李和元宝枫的水分适应策略较为保守,而刺槐和毛白杨则采取了较为冒险的水分适应策略:浅根性散孔材速生树种紫叶李,其叶片栓塞抗性最强(栓塞脆弱性P50为−2.67 MPa),用水安全性非常高(水力安全边际HSM为1.57 MPa),水分适应策略较为保守;浅根性散孔材慢生树种元宝枫,其叶片偏向于等水调节(水力学面积为0.049 MPa2),可以在水分胁迫时更早的关闭气孔来维持叶片水势和膨压稳定,由于P50比较高而HSM比较低,表现出了低抗栓塞能力和低水力安全性,叶水势的调节范围较窄,但其高Huber值(Hv)显示其具有较高的抗旱性,采用了较为保守的水分适应策略;浅根性环孔材速生树种刺槐,其叶片偏向不等水调节方式,抗栓塞能力较强,叶水势调节范围较广,水分适应策略较为冒险;深根性散孔材速生树种毛白杨,栓塞抗性不强,用水安全系数接近极限(HSM为0.0015 MPa),其叶片维持膨压能力最强(膨压损失点水势ψtlp为−3.36 MPa),确保其在缺水情况下从土壤深处获取水分,采取的水分适应策略较为冒险。  结论  综上所述,树木可以采用不同的水力学特性,等水特性,形态结构特征,应用不同的水分适应策略来适应相同的环境,这种水分适应策略的多样性有利于维持生态系统的稳定性。
摘要:
  目的  探究松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)对药物敏感能力产生的分子机制,为防治松材线虫提供理论基础。  方法  本研究从松材线虫基因组中获得秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)同源解毒基因Bx-pgp23,并对该基因蛋白编码区进行PCR扩增,随后通过生物信息学对蛋白质Bx-PGP23理化性质、亲疏水性、跨膜区分布、磷酸化位点、二级结构和三级结构进行了分析和预测。并通过RNAi技术对Bx-pgp23进行沉默处理,分析Bx-pgp23沉默与否对松材线虫药物敏感程度的影响。  结果  生物信息预测结果显示PGP蛋白稳定系数为38.31,亲水系数为−0.018,三级结构预测PGP蛋白具有多个氨基酸参与构成α螺旋和β折叠并且具有多个核苷酸结合域(NBD)和跨膜结构域(TMD)。应用RNAi技术对Bx-pgp23基因进行基因沉默,沉默后的Bx-pgp23基因表达量变为原来的42.65%。生测实验结果显示,在1.5和2.5 g/L苦参碱溶液处理24 h后,RNAi组松材线虫死亡率与对照组相比升高了7.2%和6.4%,在1.5和2.5 g/L的苦参碱溶液处理48 h后,RNAi组松材线虫死亡率与对照组相比升高9.0%和7.2%。  结论  蛋白质Bx-PGP23是一种稳定的亲水蛋白,具有跨膜外排功能。成功克隆Bx-pgp23基因并合成了该基因dsRNA。Bx-pgp23基因沉默影响了松材线虫对苦参碱的敏感性,在相同质量浓度的苦参碱胁迫下,RNAi组线虫死亡率明显高于对照组,说明Bx-pgp23基因在松材线虫药物代谢调控中发挥着正向调控作用。
摘要:
  目的  核算我国森林资源碳储量和价值量,摸清我国森林资源家底,了解森林资源状况,合理制定林业发展规划。预测森林碳储量及碳汇潜力,提高森林经营管理水平,为我国实现碳达峰碳中和的林业发展目标提供参考。  方法  利用1973—2018年间9次森林资源清查数据,采用森林蓄积量法核算我国森林资源总的碳储量及其变化情况,并按照不同林种分类核算森林资源的碳储量和价值量。采用GM(1,1)灰色预测模型和幂函数模型联合预测我国森林资源碳汇发展潜力,并通过构建林分单位面积生长量和碳储量的回归模型,分析不同经营管理水平下碳汇量的变化率。  结果  (1)40多年来中国森林资源单位面积蓄积量平均为73.56 m3/hm2,林木碳储量由1976年的51.96亿t增加到2018年的87.9亿t,年均增汇0.855 7亿t/a,森林资源总碳储量(包括林木、林地和林下植被)由125.06亿t增加到214.39亿t;其中,人工林碳储量增速明显,年均增加5.05%。(2)我国林木碳储量价值量由1976年的1 482.09亿元增加到2018年的8 823.85亿元,年均增加174.80亿元,年复合增长率达到4.34%;其中,人工林碳储量价值年均增长8.24%。(3)GM(1,1)灰色模型预测2030年森林碳储量达到100.13亿t,2018—2030年年均增汇1.59亿t/a,预计2030年森林蓄积量可达到210.8亿m3;2060年中国森林碳储量将达到180.32亿t,2018—2060年年均增汇2.36亿t/a。幂函数模型预测,2030年中国森林碳储量达到108亿t,2018 ~ 2030年平均年碳汇量为2.25亿t/a,预计2030年森林蓄积量可达到227.38亿m3;2060年中国森林碳储量达到212.27亿t,2018—2060年年增汇3.12亿t/a。(4)在近15年的森林碳储量平均基准上,森林经营管理水平提高5%,森林碳储量将增加4.30% ~ 6.86%;提高10%,森林碳储量将增加9.89% ~ 12.47%;提高15%,森林碳储量将增加15.48% ~ 18.09%;提高20%,森林碳储量将增加20.96% ~ 21.07%。  结论  在不考虑经济、政策等外部因素的影响下,基于森林生物量和蓄积量的变化,中国森林碳储量和价值量都是增加的。按照这个发展趋势,可以实现2030、2060年碳达峰碳中和时中国林业的预期发展目标。如果目前森林经营管理水平再提高,森林碳储量的变化率将逐步增加,碳汇潜力巨大。
摘要:
  目的  SPL是植物特有的转录因子,参与植物幼年期向成年期的转变、营养生长向生殖生长的转变、花发育、孢子发生、叶片和根发育、逆境响应等多个过程,在植物的生长发育过程中起着非常重要的作用。探究白桦中BpSPL6基因启动子区的顺式作用元件,以及该启动子在正常和胁迫条件下的表达模式,可为进一步研究BpSPL6基因的功能提供参考,也可为了解白桦的抗逆机制提供依据。  方法  以本实验室组培白桦的总DNA为模板,经PCR克隆了BpSPL6基因上游1 703 bp的启动子序列,用PLACE和Plant CARE在线软件分析启动子区的顺式作用元件。构建了BpSPL6基因启动子驱动GUS报告基因的植物表达载体并转化拟南芥,探究其组织表达特性和胁迫条件下的表达模式。  结果  PCR成功克隆了BpSPL6基因上游1 703 bp的启动子序列,对启动子区的顺式作用元件预测发现除了含有核心启动元件TATA-box、CAAT-box外,还包括2种特异组织表达元件(根、花粉),10种激素响应元件(生长素、赤霉素、水杨酸、脱落酸),4种脱水响应元件等。对转基因拟南芥进行GUS染色结果表明,BpSPL6基因启动子驱动的GUS基因在转基因拟南芥中的表达具有时空特异性。在拟南芥的整个发育过程中,BpSPL6基因启动子驱动GUS基因在真叶叶片中表达,但是表达部位不同。随着叶片的生长,首先在叶片的顶端表达,随后扩展到叶片的叶脉并直至整个叶片,并且表达量逐渐升高。同时BpSPL6基因启动子驱动的 GUS 基因在拟南芥营养生长时期的根部都有表达。并且经氯化钠和甘露醇胁迫后其表达量降低。对比两种胁迫,受到氯化钠胁迫后GUS基因的表达量变化更大,说明对氯化钠胁迫的响应更加强烈。  结论  BpSPL6基因可能参与了植物的叶片、根发育以及对盐和干旱胁迫的响应。
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2021 年 10 期目录
2021, 43(10): 0-1.  
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摘要:
林学
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  目的  探究典型黑土区主要水土保持树种的非结构性碳水化合物(NSC)在器官水平的分配规律及其种间差异,以期为水土保持植物的科学选择与培育提供理论依据。  方法  选取典型黑土区5种水土保持树种(小叶锦鸡儿、榆叶梅、白桦、糖槭和红皮云杉)作为研究对象,采集植物叶片、枝条、干材、树皮及树根,测定并比较各器官可溶性糖、淀粉及总NSC的含量。  结果  (1)NSC含量在树种和器官之间均差异显著(P < 0.05)。5种树种中叶和根的NSC含量较高,树干中可溶性糖含量最低,根中淀粉含量最高,叶片中含量最低。红皮云杉叶和枝的可溶性糖含量显著高于其他树种,糖槭干和根淀粉含量和NSC显著高于其他树种。(2)不同生活型树种的NSC及其组分的含量和分配也有明显差异,乔木叶片的可溶性糖和NSC含量高于灌木,乔木淀粉含量均表现为落叶树种大于常绿树种。(3)红皮云杉将更多的NSC分配到地上部分,榆叶梅将更多的NSC分配到地下部分。(4)落叶灌木将大多数的NSC分配到细根和中根上,乔木(红皮云杉)选择将细根作为根系储存NSC的主要组织。  结论  可溶性糖和淀粉在各器官中分配不同,叶和根分别是非结构性碳水化合物的合成与储存结构,乔木树的NSC分配利于叶片碳同化和光合作用。在5种树种中,红皮云杉、榆叶梅和糖槭均具有抗旱性,此外,红皮云杉还具有良好的耐寒性,可以更好地适应低温干旱的生长环境,因此红皮云杉、榆叶梅和糖槭是研究区域适应能力相对较强的水土保持树种。
摘要:
  目的  研究不同种源沙枣对于混合盐胁迫的生理响应,为筛选优良耐盐沙枣种质与沙枣的园林应用提供依据。  方法  以宁夏银川、甘肃张掖两种源地二年生沙枣幼苗为试验材料,选用NaCl、Na2SO4的1∶1(体积比)混合盐溶液胁迫40 d,观测幼苗生长情况及生理指标。  结果  随盐浓度增加和胁迫时间延长,两种源沙枣幼苗叶长、叶宽、新梢和地径生长量,包括叶绿素含量均呈下降趋势。叶片细胞膜透性、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖含量均呈上升趋势。可溶性蛋白含量先上升后下降再上升。超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性均先上升后下降。随盐浓度增加,幼苗净光合速率、叶片气孔导度、叶片蒸腾速率整体呈下降趋势;叶片胞间CO2浓度呈上升趋势。随胁迫时间延长,两种源沙枣净光合速率先下降后上升再下降;叶片气孔导度先下降后上升再下降;两种源沙枣叶片胞间CO2浓度先下降后上升;叶片蒸腾速率整体呈下降趋势。宁夏、甘肃种源沙枣的耐盐阈值分别为1.088%和1.153%。  结论  综合分析认为,不同种源地沙枣幼苗耐盐能力有所不同,甘肃种源沙枣耐盐能力强于宁夏种源。叶绿素含量、胞间二氧化碳浓度、丙二醛、蒸腾速率、叶片膜透性、脯氨酸等6个指标可作为评价沙枣耐盐性的重要指标,叶长、叶宽、新梢、地径生长量等指标可作为辅助评价参考指标。研究结果对沙枣种质的耐盐性评价及其引种栽培、丰富盐碱地区植物景观、改善生态环境具有重要意义。
摘要:
  目的  GRAS家族是植物特有的具有高度保守羧基末端的转录因子家族,已有研究表明GRAS转录因子是植物胁迫反应中关键的转录调节因子之一。本研究拟对白桦中GRAS转录因子基因BpPAT1基因是否具有耐盐能力进行分析,为阐明白桦GRAS转录因子响应盐胁迫的分子调控机制奠定基础,进一步丰富木本植物GRAS转录因子响应逆境胁迫分子机制的研究。  方法  从盐胁迫白桦转录组数据中筛选并获得了1条GRAS转录因子基因,将其命名为BpPAT1。利用蛋白多序列比对及系统进化树来分析BpPAT1与其他GRAS家族蛋白的亲缘关系。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析盐胁迫及非胁迫条件下白桦根、茎和叶组织中BpPAT1的表达模式,初步鉴定其是否响应盐胁迫。为了进一步分析BpPAT1的抗逆功能,构建其植物过表达载体(pROKII-BpPAT1)与抑制表达载体(pFGC5941-BpPAT1),利用农杆菌介导的高效瞬时遗传转化体系,获得BpPAT1基因瞬时过表达、抑制表达及对照白桦植株。在盐胁迫下分别对BpPAT1瞬时表达及对照植株的耐盐相关生理指标进行测定,鉴定BpPAT1是否能调控白桦的耐盐能力。  结果  多序列比对及系统进化树分析结果表明BpPAT1蛋白具有GRAS家族的序列特征,且与拟南芥中AtPAT1蛋白的亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明:在盐胁迫6 h后,BpPAT1在白桦植株中的表达量显著上升(P < 0.05),说明该基因能响应盐胁迫。抗逆生理指标的测定结果表明:在白桦中过表达BpPAT1能够使过氧化物酶(POD)及超氧化物歧化酶(SOD)活性显著增强(P < 0.05),同时增加了白桦组织中的脯氨酸含量,降低了电解质渗透率及丙二醛含量。  结论  白桦BpPAT1基因能响应盐胁迫,过表达BpPAT1显著增加了白桦POD、SOD酶活性和脯氨酸含量,降低了电解质渗透率及丙二醛含量,进而提高了ROS清除能力,有效增强了白桦的耐盐能力。
摘要:
  目的  琼岛杨是我国热带地区发现的一种杨树,至今其分类和进化鲜有报道。本研究旨在通过三代全长转录组测序等方法了解琼岛杨在杨属中的分类与进化。  方法  基于Pacbio Sequel测序技术获取的热胁迫下琼岛杨、加杨和小叶杨完整全长转录本数据,通过直系同源基因计算非同义替换值(Ka)、同义替换值(Ks)及Ka/Ks值,比较直系同源基因在热胁迫下的表达模式,并结合毛果杨和簸箕柳的直系同源基因,构建了5个树种的进化树来分析杨树亲缘关系。通过克隆琼岛杨核基因(nrDNA:UDP-SQPOPTRDRAFT_575699)和叶绿体基因(cpDNA:atpⅠ和trnF),分析基因序列在琼岛杨种群中的多态性,计算琼岛杨种内遗传距离,及与19个树种(5个杨树组和1个类外群组)的种间遗传距离。基于最大似然法和最小进化法构建了琼岛杨与19个树种的进化树,以分析琼岛杨在杨属的亲缘关系。  结果  三代转录组测序共获得660组琼岛杨、小叶杨和加杨的直系同源基因,Ks平均值为0.150 5,峰值为0.02,Ka/Ks < 1,占比97.27%,这显示了3种杨树较近的亲缘关系。直系同源基因表达模式分析发现,3种杨树在热胁迫下具有相同的表达模式。利用遗传距离法计算琼岛杨与19个树种中atpⅠ、trnFUDP-SQPOPTRDRAFT_575699等4种基因遗传距离的平均值,发现琼岛杨与白杨组具有最近亲缘关系,平均值为0.011。  结论  基于三代全长转录组测序获得的直系同源基因分析显示出,琼岛杨与其他杨树具有较近亲缘关系。克隆cpDNA和nrDNA基因,计算遗传距离和构建的进化树均表明琼岛杨与白杨组具有最近亲缘关系。cpDNA的多态性以及进化分支置信度明显高于nrDNA,表明在琼岛杨中cpDNA比nrDNA基因更具备物种鉴别能力。
摘要:
  目的  评价和选择优质红松种质资源,为种子园升级换代提供材料。  方法  本研究以吉林省汪清林业局国家红松良种基地相同优树的30个37年生亲本无性系和35年生生子代半同胞家系为材料,对其生长性状进行评价分析。  结果  方差分析结果表明,无性系和家系各测定指标差异均达极显著水平(P < 0.01)。无性系或家系各指标表型变异系数变化范围分别为4.19% ~ 25.88%和4.51% ~ 34.33%,无性系各指标重复力变化范围为0.45 ~ 0.74,家系各指标遗传力变化范围为0.70 ~ 0.85,家系单株遗传力变化范围为0.29 ~ 0.66,属于中高重复力和遗传力。相关性分析结果表明,无性系和家系间胸径、树高、材积和冠幅均呈极显著正相关(r > 0.47,r > 0.57)。主成分分析结果表明,无性系和家系的两个主成分的累计贡献率分别达68.50%和73.37%,胸径、树高、材积和冠幅对主成分Ⅰ的贡献最大,因此可以作为红松种质资源评价的指标。利用多性状综合评价法对无性系和家系进行筛选,以10%为入选率,分别筛选出3个优良无性系和3个优良家系,入选无性系和家系胸径、树高、材积和冠幅遗传增益变化范围为3.03% ~ 14.40%。对优良家系内单株进行综合评价选择,筛选出9株优良单株,入选优良单株胸径、树高、材积和冠幅遗传增益变化范围为6.98% ~ 37.37%。  结论  利用生长性状初选出优良无性系、优良家系和优良单株,可用于红松良种申报,并为红松良种选育提供理论基础。
摘要:
  目的  超低温保存是植物优良种质长期保存的重要方法。本文为探究梯度预处理对超低温保存存活率的影响,以期有效保存华北落叶松胚性组织的发育潜能。  方法  本研究以华北落叶松胚性组织为材料,对超低温冷冻保存程序中预培养、冷冻处理方式、解冻方式和恢复培养等关键环节开展研究。预培养和冷冻保护共设计成4种处理,以不经过预培养和冷冻保护直接冷冻保存为对照,每个处理重复3次。  结果  结果表明:处理组合1、2、3之间虽无显著差异,但结合冷冻保护剂二甲基亚砜( DMSO)对细胞具有一定毒害作用,高浓度的DMSO会影响后续胚性组织的恢复甚至造成细胞死亡,因此选出效果较好的超低温保存方法为: 0.2、0.4 mol/L山梨醇液体梯度预处理与0.4 mol/L山梨醇 + 5%DMSO为冷冻保护剂进行冷冻保护,最佳解冻方式为37 ℃水浴,解冻后的胚性愈伤组织细胞活性最高达78%;超低温保存后的胚性组织与正常增殖的胚性组织在外观及显微结构上无明显差异,且低温保存后的愈伤组织仍保持分化形成体细胞胚的能力。  结论  研究结果为华北落叶松乃至其他针叶树胚性组织的超低温保存提供了参考。
摘要:
  目的  揭示透光抚育对“栽针保阔”红松林中长期碳汇的影响规律,为恢复地带性顶极植被阔叶红松林提供依据。  方法  采用相对生长方程与碳/氮分析测定法,同步测定小兴安岭不同透光抚育强度(对照(未采伐未栽针)、轻度透光抚育(伐除上层蓄积1/7)、中度透光抚育(伐除上层蓄积1/5)、强度透光抚育(伐除上层蓄积1/4))下的中期“栽针保阔”红松林(杨桦次生林冠下栽植红松35年,透光抚育30年)的生态系统碳储量(植被与土壤)、植被净初级生产力与年净固碳量,揭示透光抚育强度对“栽针保阔”红松林中长期碳汇作用的影响规律及机制。  结果  (1)透光抚育30年后,各透光抚育强度使中期“栽针保阔”红松林的植被碳储量((81.15 ± 3.63) ~ (100.24 ± 1.10) t/hm2)显著降低了14.7% ~ 19.0%(P < 0.05),但各透光抚育强度之间却无显著差异性(源于上层阔叶树碳储量随透光抚育强度呈递减趋势(21.1% ~ 31.2%),冠下红松却呈递增趋势(39.0% ~ 107.4%))。(2)各透光抚育强度均使其土壤碳储量((108.32 ± 6.27) ~ (121.42 ± 11.75) t/hm2)与对照相近(−8.4% ~ 2.7%,P > 0.05),但轻度、中度和强度透光抚育却改变了土壤碳储量的空间分布格局(水平分布上土壤表层碳储量随透光抚育强度增大而递减;垂直分布上轻度和中度透光抚育使其由对照的上 > 中 ≈ 下转化为上 > 中 > 下或上 ≈ 中 > 下)。(3)轻度透光抚育使其生态系统碳储量((189.47 ± 5.16) ~ (218.44 ± 10.65) t/hm2)已得到恢复(−5.3%,P > 0.05),但中度和强度透光抚育仍使其较对照显著降低9.3%和13.3%(P < 0.05),且3者均使其生态系统碳储量分配比例略有改变(植被碳储量占比降低3.06% ~ 4.57%)。(4)轻度透光抚育使其植被年净初级生产力NPP((8.02 ± 0.79) ~ (9.51 ± 0.79) t/hm2)和年净固碳量VNCS((3.72 ± 0.37) ~ (4.42 ± 0.37) t/hm2)已得到恢复(−11.5%和−9.7%,P > 0.05),而中度和强度透光抚育却使其仍显著低于对照15.4% ~ 15.7%和14.0% ~ 15.8%(P < 0.05),但各透光抚育强度之间也无显著差异性(源于上层阔叶树种年净初级生产力和年净固碳量随透光抚育强度呈递减趋势(20.8% ~ 25.6%和19.3% ~ 24.5%),冠下红松年净初级生产力和年净固碳量却呈递增趋势(0.90 ~ 1.12 t/hm2和0.43 ~ 0.52 t/hm2))。  结论  轻度透光抚育30年后小兴安岭“栽针保阔”红松林生态系统碳储量及年净固碳量已得到恢复,而中、强度透光抚育使两者显著降低9.1% ~ 14.3%和14.3% ~ 16.7%,故从维持森林碳汇角度考虑在次生林恢复地带性顶极植被阔叶红松林经营实践中采取低强度透光抚育方式比较适宜。
摘要:
  目的  明确不同年龄红松根系氮素吸收及其与根形态和化学性状的关系,增进对根系资源获取策略与树木个体发育之间联系的理解。  方法  本文选取黑龙江省凉水国家级自然保护区阔叶红松林内幼龄((14 ± 1)年)、中龄((48 ± 3)年)和成熟龄((217 ± 4)年)红松为材料,采用稳定性同位素示踪技术研究了各年龄阶段红松根系氮素吸收,同时测定了根系形态和化学性状。  结果  随着红松年龄的增大,根系铵态氮、甘氨酸和总吸收速率均逐渐降低,硝态氮吸收速率则无显著变化。红松不同年龄阶段,各形态氮对根系总氮吸收贡献率均表现铵态氮(62% ~ 65%)> 甘氨酸(25% ~ 32%)> 硝态氮(4% ~ 12%),其中硝态氮贡献率随红松年龄的增大而增大,铵态氮和甘氨酸的贡献率则无显著变化。甘氨酸以分子态被幼龄、中龄和成熟龄红松根系吸收的比例非常接近,分别为78%、81%和80%。根系直径随着红松年龄的增大而显著增粗,与根系铵态氮、甘氨酸和总氮吸收速率呈负相关(仅与甘氨酸相关性显著),与硝态氮吸收速率呈正相关;与此相反,比根长和比根表面积则随着红松年龄的增大呈现降低的趋势,均与根系铵态氮、甘氨酸和总氮吸收速率呈正相关(仅甘氨酸相关性显著),与硝态氮吸收速率呈负相关;根系组织密度和化学性状在红松的各年龄阶段均无显著变化,与根系氮吸收的相关性很低。  结论  随着红松年龄的增大,根系氮素吸收速率和偏好均发生明显改变,这可能与根系形态性状的变化有关。
摘要:
  目的  探讨宽窄行栽植模式下毛白杨−小麦复合系统中的细根根长密度(FRLD)分布及形态特征,为优化该系统的集约栽培措施提供了理论依据。  方法  在宽窄行栽植模式下的4年生三倍体毛白杨−小麦复合系统中,于小麦收获后,采取根钻法在3株平均标准木周围进行根系取样,取样位点为窄行距树75 cm、树行距树75 cm、宽行距树100、200、300、400 cm,取样深度为80 cm,共取得根样288个。对所有样品进行形态扫描和烘干称质量,得到不同深度、位点处的毛白杨和小麦细根的分布及形态数据。  结果  垂直方向上,毛白杨和小麦的细根均主要聚集在0 ~ 20 cm的浅土层,其中FRLD分别占总根长密度的68%和45%。毛白杨(R2 = 0.679 3,P < 0.05)和小麦(R2 = 0.922 9,P < 0.05)细根均随土层指数递减;两个物种的FRLD在浅土层没有显著差异(P > 0.05),在深土层中则表现出小麦的FRLD显著高于毛白杨的特征(P < 0.05)。水平方向上,毛白杨细根主要聚集在窄行的浅土层中,而小麦细根则在宽行中大量分布。二维根系分布结果显示,毛白杨和小麦有各自的细根密集分布区域且总体上互不干涉。毛白杨的平均细根直径显著高于小麦(P < 0.05),其比根长则显著低于小麦(P < 0.05)。  结论  在宽窄行栽植模式下的三倍体毛白杨−小麦复合系统中,毛白杨和小麦的细根分布产生了空间分离,密集分布区域重叠较少;此外,为了更有效地吸收土壤资源以占据竞争优势,小麦会生产更多吸收效率更高的细根。以上结果可为优化该栽植模式下农林复合系统的集约经营技术提供理论支撑。
摘要:
  目的  遥感图像分类技术在森林资源调查、生态工程规划以及森林病虫害防控等林业监测业务中,扮演着至关重要的角色。通过引入自注意力模块增强卷积网络对遥感图像的特征刻画能力,以期提高遥感图像的分类效果。  方法  该文提出了一种融合自注意力机制和残差卷积网络的遥感图像分类方法,首先利用卷积神经网络提取丰富的深度纹理语义特征,然后在卷积网络的最后3个瓶颈层嵌入多头自注意力模块,挖掘遥感图像复杂的全局结构信息。嵌入自注意力模块的卷积分类网络,能够有效提升遥感图像的分类精确度。该研究使用RSSCN7、EuroSAT与PatternNet 3个公开的遥感图像数据集,基于Pytorch深度学习库训练与测试该方法,并增加与已有分类框架算法精度和性能的对比试验。同时,使用不同批次、不同数量大小的数据训练改进研究提出的方法,并测试分类效果。  结果  试验得出,该研究提出的方法在3个遥感分类数据集上的平均识别率分别达到了91.30%、97.88%和97.37%,其中在前两个数据集上较现有的基于深度卷积网络的算法分别提升了2.26%和3.73%。同时,该算法的总参数量为2.08 × 107,较现有参数量最低的方法减少了5.2 × 106  结论  相比已有的遥感图像分类框架,该研究提出的方法能够在图形处理器(GPU)加速的环境中,取得更为准确的分类效果。同时有效减少了模型的参数量,提高了算法执行的效率,便于后续的实际应用部署。
摘要:
  目的  红外触发相机采集的雪豹监测图像质量参差不齐,且数量有限,为了提升小样本下雪豹的识别准确率,本研究提出一种雪豹监测图像自动识别方法。  方法  该方法基于具备注意力机制的ResNeSt50模型,使用祁连山国家公园的雪豹监测图像作为原始数据集,红外触发相机拍摄的非雪豹陆生野生动物图像作为扩充负样本,网络雪豹图像作为扩充正样本,生成3种数据集并依次进行对比实验,选择合适的扩充方式引导模型逐步关注到雪豹个体关键特征,使用梯度类激活热力图可视化进一步验证数据扩充后的有效性。  结果  使用原始数据集+扩充负样本+扩充正样本训练的模型识别效果最好,热力图可视化显示模型正确关注到雪豹个体花纹与斑点特征,对比基于Vgg16和ResNet50的识别模型,ResNeSt50的识别效果最好,测试集识别准确率达到97.70%,精确率97.26%,召回率97.59%。  结论  采用本研究提出的原始数据集+扩充负样本+扩充正样本数据扩充方法训练的模型,可以区分背景与前景,且对雪豹本身特征具有较强的判别能力,泛化能力最好。
风景园林
摘要:
  目的  城市人居环境中小微尺度是人们日常使用最频繁的基本空间尺度。探究小微尺度下垫面类型及其格局特征对环境微气候的影响机制,是借助风景园林规划设计改善城市热环境的理论基础。  方法  本研究基于实地测量,针对城市居住区绿地不同类型下垫面日均空气温度、湿度的差异,以及小微尺度下垫面格局对环境微气候的影响开展定量研究。  结果  四季7种下垫面类型的日均温度、湿度均存在显著差异,且7种下垫面类型的排序有季节性变化。高郁闭度植被、水体与中郁闭度植被的降温、增湿效应明显。借助景观格局指数量化不同类型下垫面的格局特征。景观指数与日均温度、湿度的相关性随不同季节而变化。各类下垫面的面积占比、斑块面积是影响小微尺度环境温度、湿度的关键格局特征,破碎度与聚集度也有一定影响。  结论  未来进行热舒适型小微尺度户外空间设计时,提高高郁闭度与中郁闭度植被的面积占比和斑块面积,控制其破碎程度,采用聚集式布局形式可有效提高环境相对湿度,降低空气温度。同时应避免配置成片的硬质铺装(占比率高,面积大,分布聚集),降低其热调节负效应。
摘要:
  目的  本研究旨在探讨园林绿化废弃物覆盖对城市绿地土壤肥力影响,以期为园林绿化废弃物资源化利用解决城市绿地土壤问题提供依据。  方法  本研究以北京市典型城市绿地土壤−圆明园为研究对象,通过野外试验设置4种不同处理:不覆盖(CK)、上层木片 + 下层堆置15 d的园林绿化废弃物堆肥(处理A)、上层木片 + 下层堆置30 d的园林绿化废弃物堆肥(处理B)、上层木片 + 下层堆置60 d的园林绿化废弃物堆肥(处理C),进行室内分析测定,结合修正的内梅罗指数法计算土壤综合肥力指数,运用Pearson相关性及逐步回归分析,分析不同覆盖处理对土壤综合肥力的影响。  结果  0 ~ 10 cm土层中,C覆盖处理显著提高土壤有效磷、速效钾含量(P < 0.05);10 ~ 20 cm土层中,C覆盖处理显著提高土壤速效钾含量(P < 0.05)。土壤综合肥力指数显示,C覆盖处理显著提高0 ~ 10 cm土层的综合肥力(P < 0.05)。修正的内梅罗指数法中Fimin值及逐步回归分析表明,土壤综合肥力限制因子为土壤密度及有效磷,土壤综合肥力最主要影响因子为有机质,其次为土壤有效磷及土壤密度。  结论  综上,园林绿化废弃物覆盖对土壤理化性质及综合肥力有不同程度的影响,结果显示处理C为最佳覆盖方案,今后研究中要着重注意土壤肥力主要影响因子(土壤有机质、土壤密度及有效磷)的动态变化及改善。
林业工程
摘要:
  目的  以高能微波处理后的木材增值利用为研究目标,制备填缝型微波膨化木基金属复合材料(WMC),为微波处理人工林实木增值利用提供参考。  方法  采用抽真空浸渍方法,以锡铋低熔点合金和辐射松微波膨化木为原料,制备填缝型WMC,通过扫描电镜、能谱分析、计算机层析成像、动态热机械分析、热重分析、差示扫描量热分析、X射线衍射分析、红外光谱等测试技术,表征和分析WMC的微观形貌、热稳定性、表面接触角等性能。  结果  锡铋合金填充在微波膨化木的缝隙处,与木材形成“机械互锁”方式的啮合结构,使其在缝隙处紧密结合,提高了界面结合强度。WMC中锡和铋的质量分数分别为25.97%和31.13%,计算机层析扫描图像重构了锡铋合金在WMC中的空间分布位置,实现了WMC可视化的三维渲染,展示了其独特的纹理。WMC与基材相比具有更高的贮存模量、损耗模量和残炭量,热稳定性得到提高。WMC未出现新的酯类、醚类等官能团特征峰,晶体结构未受到破坏,结晶度呈现上升趋势,由基材的25.9%增加至38.6%。60 s时接触角比基材提高了172%,疏水性显著提高。  结论  本研究制备了填缝型微波膨化木基金属复合材料,观察与模拟了锡铋合金在微波膨化木中的分布,表征了其热稳定性与表面接触角等性能,为基于高能微波处理木材研制新型木质产品提供了新思路。
摘要:
  目的  砂带磨削作为中密度纤维板生产加工过程中必不可少的工序,直接影响着加工效率和表面质量。目前有关木质材料磨削方面的研究基础较为薄弱,多借鉴金属磨削且多以实木为研究对象,针对人造板砂带磨削的研究极少。在实际生产中,砂带的选择和更换大多依靠工人的经验判断。本研究可以为实际生产中的砂带选择和更换提供科学依据和理论支撑,促进木材加工技术和砂带制造技术向高效智能化方向发展。  方法  本研究以中密度纤维板为试验材料,测试砂带磨削时的磨削效率和表面粗糙度,结合三维形貌图和电镜图,分析砂带磨损对材料去除率和表面粗糙度的影响,并对砂带寿命做出合理预测。  结果  MDF磨削初期磨粒尖锐,材料去除率较高,但随磨粒破碎和脱落,材料去除率下降速度较快;磨削中期材料去除率趋于动态稳定,磨削后期随着磨粒进一步钝化、局部片状脱落,材料去除率再次降低。随着磨削次数增加,磨粒在持续磨损过程中逐渐钝化、顶端直径增大,在试件表面留下渐宽的磨削痕迹,试件表面粗糙度参数SaSdr数值呈下降趋势,磨削前后期粗糙度参数值较分散,中期的粗糙度参数值相对集中、收敛性好。而砂带表面粗糙度参数SaSku数值在磨削前后期相对集中,磨削中期比较分散。在试验所用120目砂带的情况下,以材料去除率为评价指标时,累计磨削长度23 096 m为砂带的使用寿命终点;以磨削表面粗糙度参数Sa为评价指标时,累计磨削长度18 375 m为砂带的使用寿命终点。  结论  砂带磨损至失效大致可以分为3个阶段,磨削效率与参与磨削的磨粒尖锐度和有效磨粒数量成正比。砂带磨损对磨削表面粗糙度影响较大。磨削加工目的不同,依据不同的考察指标,砂带寿命评判结果有差异,可以通过材料去除率和表面粗糙度的变化趋势对砂带寿命进行合理预测。

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