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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](0) [HTML全文](0) [PDF 543KB](0)
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。
城市建成区水景观建设综合效益评价方法及应用
吴桐, 孙一豪, 刘煜, 姚朋
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200167
[摘要](0) [HTML全文](1) [PDF 1019KB](0)
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、专家咨询法等筛选出典型指标,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;最后以潍坊市建成区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,尤其是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,子效益中生态建设效益得分提高最快,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,生活游憩效益中的活动支持和文化承载得分增长较为显著,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。
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](24) [HTML全文](10) [PDF 1048KB](7)
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。
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](82) [HTML全文](28) [PDF 1602KB](7)
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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200063
[摘要](65) [HTML全文](27) [PDF 1162KB](11)
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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190375
[摘要](83) [HTML全文](38) [PDF 1206KB](10)
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(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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200257
[摘要](55) [HTML全文](18) [PDF 961KB](4)
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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200003
[摘要](32) [HTML全文](7) [PDF 668KB](9)
摘要:
  目的  随着基于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计算平均周期,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,比较不同平均周期的CH4计算值与30 min通量值的日变化特征趋势,并分析不同平均周期与30 min计算CH4通量值差异。  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,当计算平均周期小于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,平均计算周期为60、15 min的CH4通量数据分别较适合于研究月及其以上尺度、日及其以下尺度CH4通量变化特征。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180110
[摘要](72) [HTML全文](24) [PDF 988KB](9)
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。
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](58) [HTML全文](11) [PDF 1367KB](6)
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。
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](58) [HTML全文](15) [PDF 1217KB](9)
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。
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](43) [HTML全文](16) [PDF 791KB](8)
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、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。
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](83) [HTML全文](25) [PDF 1161KB](18)
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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190389
[摘要](28) [HTML全文](7) [PDF 984KB](9)
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](81) [HTML全文](27) [PDF 1106KB](10)
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](3547) [HTML全文](715) [PDF 937KB](72)
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](99) [HTML全文](39) [PDF 2531KB](21)
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。
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](8) [HTML全文](1) [PDF 4712KB](0)
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、桑峨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。
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](19) [HTML全文](11) [PDF 600KB](5)
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。
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](14) [HTML全文](3) [PDF 996KB](4)
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。
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
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20200093
[摘要](87) [HTML全文](31) [PDF 957KB](10)
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。
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](194) [HTML全文](133) [PDF 1047KB](9)
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](463) [HTML全文](251) [PDF 1031KB](29)
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](620) [HTML全文](476) [PDF 1004KB](51)
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](876) [HTML全文](579) [PDF 1799KB](63)
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](1281) [HTML全文](892) [PDF 1088KB](95)
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。
目录
2020-09期目录
2020, 42(9): 1-2.  
[摘要](17) [HTML全文](3) [PDF 338KB](2)
摘要:
林学
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
2020, 42(9): 1-10.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190456
[摘要](95) [HTML全文](25) [PDF 964KB](10)
摘要:
  目的  准确地对火炬松子代测定林进行遗传评估,以提高育种选择效率和遗传增益,并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多个单株为研究对象,应用R和ASReml软件对树高、胸径和材积等性状进行遗传评估。根据育种值排名选择入选家系或个体,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,单株遗传力范围为(0.118 9 ± 0.038 3) ~ (0.308 4 ± 0.053 2)。枝条平均直径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)。根据材积育种值,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,可入选核心育种群体。
青黑杨全同胞杂种功能叶片及气孔性状变异的倍性、基因型和性别效应解析
商静, 薛胤轩, 宋连君, 刘春和, 李代丽, 张恒月, 冯旭清, 王君
2020, 42(9): 11-18.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200095
[摘要](52) [HTML全文](17) [PDF 1699KB](6)
摘要:
  目的  探讨倍性水平、性别、基因型及环境效应对青黑杨全同胞杂种短枝功能叶片及气孔性状变异的影响,解析杨树异源三倍体的性状遗传与变异规律。  方法  以‘哲引3号杨’× ‘北京杨’全同胞杂种二倍体和三倍体的10年生种质保存林为材料,对其短枝功能叶片和气孔相关性状变异进行分析。  结果  短枝功能叶片和气孔各性状的无性系重复力均较高,介于0.789 ~ 0.960之间,受较强的遗传控制,环境影响较小。叶片和气孔各性状在无性系间均存在极显著差异,其中叶片宽度和气孔宽度变异系数较低,是所测性状中较稳定的遗传特征。三倍体植株叶片长度、叶片宽度、叶面积、气孔长度和气孔宽度均极显著大于二倍体,气孔密度极显著小于二倍体,而三倍体植株的叶柄长度和锯齿数与二倍体无显著差异。叶片及气孔性状在不同性别植株之间均无显著差异。相关性分析结果显示,叶片长度、叶片宽度、叶面积、气孔长度和气孔宽度与倍性水平呈极显著正相关;气孔密度与倍性水平呈极显著负相关;而叶柄长度和锯齿数与倍性水平无显著相关性。方差贡献率显示,无性系性别对叶片及气孔性状的影响最小;气孔性状受倍性效应影响最大,其次是基因型效应;叶片性状主要受基因型效应的影响,其次是倍性效应和环境效应。  结论  青黑杨全同胞杂种三倍体植株短枝功能叶片及气孔性状变异主要来源于倍性效应和基因型效应,环境和性别影响较小,无性系间存在丰富的性状变异,在杨树三倍体育种时基于遗传测定进行“大群体,强选择”育种十分必要。
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
2020, 42(9): 19-27.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190411
[摘要](112) [HTML全文](36) [PDF 879KB](18)
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。
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
2020, 42(9): 28-36.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190366
[摘要](100) [HTML全文](35) [PDF 777KB](17)
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。
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
2020, 42(9): 37-50.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190463
[摘要](119) [HTML全文](34) [PDF 1167KB](21)
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。
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
2020, 42(9): 51-60.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200140
[摘要](114) [HTML全文](40) [PDF 1231KB](21)
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。
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
2020, 42(9): 61-69.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190439
[摘要](126) [HTML全文](40) [PDF 910KB](20)
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
2020, 42(9): 70-79.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190481
[摘要](54) [HTML全文](16) [PDF 1404KB](16)
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
2020, 42(9): 80-91.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190432
[摘要](88) [HTML全文](37) [PDF 1298KB](11)
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。
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
2020, 42(9): 92-99.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200008
[摘要](108) [HTML全文](40) [PDF 1001KB](8)
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。
风景园林
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
2020, 42(9): 100-110.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190379
[摘要](75) [HTML全文](21) [PDF 1395KB](10)
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)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。
林业工程
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
2020, 42(9): 111-121.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200045
[摘要](244) [HTML全文](28) [PDF 905KB](22)
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。
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
2020, 42(9): 122-129.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20200189
[摘要](64) [HTML全文](26) [PDF 1323KB](10)
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。
环境科学与工程
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
2020, 42(9): 130-138.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190447
[摘要](118) [HTML全文](29) [PDF 1250KB](20)
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。
研究方法
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
2020, 42(9): 139-148.   doi: 10.12171/j.1000-1522.20190466
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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。

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