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2015年  37卷  第11期

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林学
摘要:
基于黑龙江森工集团2009年林地“一张图”成果数据,利用2010—2013年多源遥感数据,结合2010年一类清查和二类调查成果及其他林业经营资料,实践了遥感样地判读与地面样地抽样调查相结合的大样地调查方法的应用。结果表明: 1)黑龙江森工集团可系统布设间隔20 km的大样地231个,面积以4 km×4 km为宜,对林地面积估计的总体变动系数为14.41%;2)遥感数据对大样地各地类综合正判率为90.68%,以有林地96.82%最高,且遥感数据分辨率降低会导致地类可判读性的降低,分辨率提高则有利于提高判读精度;3)不同面积大样地对林地、有林地面积监测结果的影响差异不明显,4 km×4 km大样地调查得到2013年林地面积899.53×104 hm2,占土地面积的89.47%,其中有林地面积876.81×104 hm2;4)2010—2013年森林面积净减5.94×104 hm2(年均减少1.48×104 hm2),与封育相比造林更新是促使森林增加的主要途径,毁林开垦、森林采伐和林地征占用是导致森林面积减少的主要因素。研究认为,基于大样地区划调查的森林面积监测方法科学、经济,充分发挥了遥感技术的优势,提高了遥感数据的应用效率,提升了森林资源变化的动态监测能力,应予以推广应用。
摘要:
采用长白山林区2013年调查的12块1 hm2固定样地中5个树种的幼树树高--胸径数据,用35个树高曲线经验模型进行模拟、筛选。结果表明,Curtis于1967年提出的三次多项式h=a0+a1d+a2d2+a3d3能够很好地拟合5个树种幼树的树高--胸径模型,决定系数(R2)最高可达0.786 5。用独立样本数据对该模型进行检验,结果表明,模型的表现能力良好,能够适用于本地区的云冷杉针阔混交林的幼树树高--胸径模拟。以空间代替时间的方法分析5个树种的幼树树高生长规律,发现色木幼树树高较大;红松和冷杉幼树树高生长类似;云杉幼树树高初期较小,而后期生长很快。本文提出的幼树树高模型可为抚育经营提供参考。
摘要:
基于华北地区149株栓皮栎解析木的数据,先建立了3个表现良好的独立模型,包括带皮胸径--去皮根径线性模型、带皮胸径--树高幂函数模型和基于自然对数转换变量的带皮胸径、树高--去皮材积线性模型。之后基于这3个独立模型,运用误差变量联立方程组的方法建立了1个相容性根径--胸径--树高--材积模型系统,并由此得到基于根径、胸径和胸径树高的相容材积式(表)。相容性模型系统中,各模型的6项统计指标、模型残差图、Shapiro Wilk检验及独立数据检验结果表明:各模型均无异方差现象,模型残差服从正态分布,且各模型在拟合阶段和检验阶段的残差范围都较因变量的范围窄。上述材积式(表)的精度在96.9%以上,可用于华北地区栓皮栎林木材积的估测,且为华北地区栓皮栎林区解决和处理盗伐、滥伐案件提供依据。带皮胸径-树高模型作为森林生长与收获模型系统的一个重要组分,可被用来在已知胸径的情况下推算平均树高,进而推算森林蓄积量和生物量等因子,对森林调查具有重要意义。本研究建立的模型及数表仅适用于胸径范围在5~21 cm之间的华北地区栓皮栎树木的估测。
摘要:
危险性林业有害生物每年都会造成大面积的严重的森林灾害发生,给国民经济和林业生态环境带来了巨大损失,及时对其发生发展情况进行监测具有重要意义。本文旨在探讨利用高空间分辨率遥感影像识别红叶松树的可行性,从而为单株木灾害监测与防治提供一种快速有效的技术途径。采用WorldView-2多光谱数据,基于二次型分类器,研究了红叶松树的识别方法。通过Fisher线性判别分析发现,WorldView-2的红、绿、蓝3个波段蕴含着丰富的红叶松树信息。据此,基于全部8个波段和红、绿、蓝3个波段分别进行了分类,分类精度基本相同。结果表明,仅利用红、绿、蓝3个波段也可以完成红叶松树的识别,从而有效地实现了数据降维,更为我国“高分二号”数据的应用开辟了新领域。由于林相条件的差异性和复杂性,遥感数据分辨率的选择对于单木灾害的识别非常重要,研究发现,2 m分辨率多光谱遥感数据非常适合红叶松树的提取,且从数据时相上来说,最好选取6—9月份的遥感影像,以减少其他变色植被的干扰,提高监测精度和工作效率。
摘要:
不同植物种间有相互联结、互利共生、并肩生长,有疏远不接触,有单方寄生,还有种间相互排斥,致死对方,形成群落演替。如何识别在生态幅度极为狭窄的干旱贫瘠沙地中的植物种间关系对建立稳定固沙植物群落、提高固沙效益具有重要意义。本文利用2×2列联表求算植物种间联结概率, 可较准确地反映植物种间关系。榆林沙地主要固沙植物种间联结概率P≤0.05, 表示差异显著以及二者结合程度很小,说明植物种间没有必须联结生长的种间关系, 以分离独立生长为主。有的联结系数为负值,说明种间不仅不联结,反而相互排斥。榆林沙地是“半干旱沙漠”,土壤贫瘠,缺乏植物生存所需的水分和养分, 尤其同科同属植物生态习性相同, 所需土壤营养物质也基本相同, 因土壤缺乏生存所需物质,植物种间为生存而争夺有限的营养物质,形成强者生存、劣者被淘汰。因此,在干旱贫瘠的沙地,植物种的生存受生态幅度狭窄的制约,难以承受多种植物同时并肩生长。 榆林治理沙漠的主要经验就是时时事事都要遵循顺应自然规律,不可超越违逆自然,违逆自然就要吃恶果。
摘要:
茶藨子属植物是经济价值较高的一个类群,但该属植物形态变异幅度大,拥有两性花和单性花的两大复杂类群,属下分类难度较大。本研究利用光学显微技术和扫描电镜技术,对茶藨子属7个亚属20种植物导管分子的形态结构进行了较系统的研究。结果显示: 1)茶藨子属植物导管分子均具孔纹导管类型,有一些种类兼具螺纹导管类型,该属导管分子均具尾部,尾部长短不一。 2)导管分子长度250~440 μm,直径15~30 μm,该属植物导管分子属于细小类型。 3)穿孔板类型为梯状穿孔板,且穿孔板上横隔数量在5.2~11.0之间,端壁倾斜角度较小,在13.33°~18.95°之间,且种属间变化不大;东北茶藨子、矮茶藨子、木里茶藨子、紫花茶藨子具有网—梯过渡穿孔板,长刺茶藨子、小果茶藨子、华茶藨子具梯—单过渡穿孔板。 4)香茶藨子、老铁山腺毛茶藨子与木里茶藨子个别导管分子具侧壁穿孔板。5)纹孔式样为互列式或兼有互列式和对列式,纹孔形状种间存在较大差异,有圆形、近圆形、菱形、条形以及线形。 6)导管分子内壁形态各异,多为较光滑的内壁,也有较粗糙的内壁,即导管分子内壁有大小不等的圆形点状突起物,或由大小不等的突起物构成网状突起。
摘要:
以去雄后人工授粉的刺槐花为试验材料,并以去雄后不授粉的花为对照,利用焦锑酸钙沉淀法分析刺槐柱头和花柱内钙离子分布对花粉萌发和花粉管生长的影响。结果发现:花粉在萌发前,其萌发孔聚集了大量的钙沉淀。授粉作用会很快促使柱头表面泡状分泌物和胞外基质钙含量增加。随着大量花粉萌发完成,柱头泡状分泌物内的钙含量开始下降,但是柱头胞外基质的钙含量下降不明显,这表明柱头泡状分泌物的钙离子对花粉萌发可能有促进作用。刺槐的花柱含有一个中空花柱道,中空花柱道周围有一层通道细胞,不论授粉与否,通道细胞液泡和细胞壁上都有大量钙离子,这些钙离子对花粉管的生长可能有诱导作用。刺槐花柱内的钙离子梯度现象不明显。本研究结果有利于揭示刺槐乃至其他豆科植物柱头和花柱内钙离子分布对花粉萌发和花粉管生长的影响。
摘要:
血红素加氧酶(heme oxygenase, HO)是一种普遍存在的敏感的和高活性的血红素分解代谢过程中的限速酶。本文揭示了白桦BpHO在非生物胁迫及信号诱导调控的表达特征,为该基因在白桦中代谢调控功能的研究奠定基础。通过前期研究获得了白桦HO基因,命名为BpHO,应用生物信息学软件分析了白桦BpHO基因的分子结构特征,利用重金属镉(Cd)、盐(NaCl)以及4 ℃低温进行非生物胁迫处理,利用硝普钠(SNP)和水杨酸(SA)进行信号诱导,分析BpHO的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长855 bp,含有完整的开放读码框,编码284个氨基酸(Genebank登录号:KJ197335)。BpHO为不稳定类疏水性蛋白,不存在信号肽,也不具有跨膜能力,α-螺旋、延伸链、无规则卷曲分布于整个蛋白。分子进化分析结果表明,白桦BpHO基因与葡萄的遗传距离较近,说明二者亲缘关系较近;与大豆、菜豆、豌豆的遗传距离较远,说明其亲缘关系较远。非生物胁迫结果表明,BpHO基因的表达水平随非生物胁迫处理时间的不同而上下波动,但在处理6 h后BpHO基因对4种非生物胁迫处理都上调表达,说明BpHO基因对非生物胁迫具有响应。信号诱导结果表明,外源NO调节了BpHO基因的转录表达,调控血红素加氧酶的合成。SA也参与了BpHO基因的信号调控。盐、低温、重金属镉胁迫均能促进BpHO 的表达,但响应模式不同。
摘要:
为了探明油茶果实发育成熟过程中内源激素和主要矿质元素的变化特征,以我国南方广泛栽培的普通油茶良种‘长林4号’为试材,对其果实发育后期成熟过程中内源激素ABA、IAA、GA3、ZR和矿质元素氮、磷、钾、锰含量进行了测定,明确其变化规律,并探讨其与油茶果实发育和种子油脂积累的相关性。结果表明:油茶果实发育后期果实质量的增长呈现‘S’型曲线,种子油脂的积累进程发生在果实迅速膨大生长之后。油茶果实中ABA和IAA含量较高,ZR和GA3的含量较低。盛花后255 d 之前,种子中的内源激素ABA、IAA和GA较高,随着果实的发育成熟,果皮中内源激素ABA、IAA和GA的含量则明显高于种子,而且其变化特征与果实的生长发育动态相吻合,油茶发育后期果实的膨大生长与果皮内源激素IAA、GA3和ZR的含量紧密相关。在油茶种子油脂积累之前(盛花后255 d),种子内源激素ABA含量出现高峰,ABA在油茶种子成熟和油脂积累过程中可能起到了重要的作用。此外,在油茶果实迅速膨大期,果皮中氮和磷元素的含量表现出上升趋势,种子中氮、磷、钾和锰元素的含量表现出迅速下降趋势,随着种仁含油率升高,果皮中氮、磷元素含量表现出下降趋势,钾和锰元素的含量升高,种子中钾和锰元素含量呈现出下降趋势,表明油茶果实发育后期成熟过程中,果皮和种子中矿质元素可能发生了相互转运。
摘要:
为了揭示晋西黄土区不同森林群落类型对生物多样性的保持作用,对晋西黄土区人工油松林、人工刺槐林及天然次生林林下植物组成及土壤化学性质进行了调查研究,并对3种林分进行对比分析,研究晋西黄土区不同森林群落类型林下植物多样性特征。结果表明:1)研究区内共出现40个植物种,灌木6种,草本34种。3种森林群落类型林下植物种数为人工刺槐林>人工油松林>天然次生林;2)3种森林群落类型林下物种丰富度指数(Margalef指数)、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和物种均匀度指数(Pielou指数)表现为草本层>灌木层,人工林>天然林。人工刺槐林林下Margalef指数、Shannon-Wiener指数小于人工油松林,而Simpson指数和Pielou指数大于人工油松林;3)与2006年相比,2012年研究区内植被种类增加,人工林内植物种的增加要比天然次生林内明显;4)3种森林群落类型林下Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数与土壤化学性质的关联大小为土壤养分>有机质>pH值。
摘要:
以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲西部过渡带为研究区,从风沙地貌的角度详细研究了柽柳灌丛沙堆—丘间地系统土壤粒度空间异质性变化规律。结果表明,研究区以极细沙为主,其次为粉沙和细沙,属于风力有效搬运的粒径范围。随着植被总盖度从30%→15%~20%→10%→5%降低,0~10 cm土层平均粒径从74.41→77.28→86.29→92.71 μm变化,并伴随着黏粒消失和粗沙出现。相同植被条件下,以灌丛下土壤平均粒径最小、沙堆边缘和风影区次之、丘间地最大,分选性则以丘间地最好而灌丛下最差。过渡带植被可截获相当部分远程输送的悬移质,使表土物质组成细化;灌丛沙堆明显的细粒富集效应及丘间地土粒相对粗化与风力分选和沙物质原地再分配密切相关;随着植被总盖度降低到5%以下,灌丛沙堆及丘间地普遍发生风蚀,表土粒度组成粗化,“资源岛”效应消失。至少要维持大于10%的植被覆盖是过渡带灌丛沙堆科学保育的前提。
园艺学
摘要:
百合是全球著名的切花商品花卉,较低的遗传转化效率限制了百合转基因育种的发展,建立高效、稳定的遗传转化体系对于培育转基因新品种至关重要。外源花青素合成调节基因的表达可使花青素在植物细胞内积累, 使植物体外观上表现出色彩的变化,易于观察, 因此可作为报告基因用于植物转基因研究,快速报告细胞、组织、器官或植株是否被转化。本文以东方百合‘索邦’无菌苗鳞片为受体材料,利用农杆菌介导法将花青素合成调节基因B1/C1导入‘索邦’中。通过草甘膦敏感性试验,确定了草甘膦筛选的质量浓度为2.1 mg/L,对农杆菌介导的遗传转化体系进行了优化,研究了侵染液及共培养基成分对抗性芽诱导率的影响,以MS培养基为基本培养基,设置了7种类型改良MS培养基。结果表明:当MS培养基中去除大量元素时,抗性芽获得率相对较高,可达(18.31±1.71)%。在此条件下,将培养基中30 g/L的蔗糖替换成70 g/L的麦芽糖,可使抗性苗诱导率增至(22.27±3.48)%。热激和超声波结合使用能够明显提高抗性苗的获得率,其中以42 ℃热激1.5 min、120 W超声波超声20 s抗性苗获得率最高,可达(26.80±2.24)%。抗性植株经PCR和Southern检测,获得了1株单拷贝转基因植株,初步证明B1/C1基因已整合到‘索邦’基因组DNA中,并且转基因植株叶片、叶柄、鳞茎的花青素含量均高于非转基因植株,说明花青素合成调节基因B1/C1在转基因百合中获得了表达。
林业工程
摘要:
为优化红松精油的提取工艺,在单因素试验、最陡爬坡试验的基础上,采用响应面方法进行试验设计,以精油提取率为响应值,考察剪切时间、转速、盐质量分数3个因素,优化提取工艺。结果表明:红松松针精油的最佳提取条件为剪切时间5.13 min、转速14 950.65 r/min、盐质量分数3.06%。在优化条件下,红松松针精油提取率为18.2 μL/g,与模型预测值非常接近。
摘要:
为优化设计森林防火小型无人机的机身,降低机身质量,减少空气阻力,以双尾撑固定翼无人机为基础,利用SolidWorks建立机身模型进行结构设计,并利用ANSYS-FLUENT对机身进行数值模拟。采用ANSYS ICEM CFD 网格生成器生成PRISM网格结构进行网格划分,对机身进行气动分析。通过FLUENT仿真对设计进行改进,分析改进前后的流体场、阻力和质量差异。结果表明:可以采用ANSYS-FLUENT软件对森林防火小型无人机机身进行气动外形优化。机身的气动外形优化对减少阻力有明显的影响,改进后机身所受空气阻力减少了45.9%,机身质量减轻了27.8%。
摘要:
为研究人工边坡立地条件下木本植物根系固土护坡的力学机制,以京承高速(3期)边坡为例,对榆树、紫穗槐、刺槐、胡枝子4种木本植物共395个根样进行室内单根拉伸试验,然后按5个根系径级分类并分别测定其半纤维素、纤维素、木质素含量,系统分析植物根系材料的力学性能。结果表明:4种木本植物根系直径为0.95~5.42 mm,抗拉强度为7.66~36.94 MPa,抗拉力为22.18~464.50 N。4种植物之间抗拉力、抗拉强度差异显著,从大到小依次为榆树>紫穗槐>胡枝子>刺槐,根系抗拉力随根系直径增大以幂函数增大,抗拉强度随根系直径增大以逆函数或幂函数减小。4种木本植物5个径级根系半纤维素质量分数为1.37%~29.26%,纤维素质量分数为20.57%~36.91%,木质素质量分数为15.12%~29.84%,综纤维素质量分数为28.18%~66.17%,木纤比比值为0.45~1.31。不同树种间及不同径级根系间细胞壁成分差异显著。根系抗拉力与木质素显著负相关;抗拉强度与木质素正相关,与半纤维素负相关。根系拉伸的应力--应变曲线随树种根系结构组成的不同而不同。单根拉伸的应力--应变特征初始阶段为线性关系,拉力继续增大会逐渐表现出塑性特征,根系最大应力随直径增大而减小。综合4种植物的抗拉特性,榆树和紫穗槐的护坡作用较大。
研究方法
摘要:
采用超声波辅助法提取红松种鳞多酚类物质以高效获取具有抗氧化活性的多酚。以多酚得率、DPPH·清除率为指标,通过单因素试验,研究超声时间、超声温度、超声功率对多酚得率及其抗氧化活性的影响。在单因素试验的基础上,以多酚得率为响应值,采用Box-Benhnken法设计三因素三水平的响应分析试验。结果表明:超声波辅助提取红松种鳞多酚的数学模型回归显著,最佳提取条件为:超声时间52 min、超声温度53 ℃、超声功率300 W。在此条件下,多酚得率可达27.80 mg/g,多酚得率与同温度水浴240 min得率相同,提取时间缩短2 h。此条件下提取的松多酚对DPPH·清除的IC50值为20.72 μg/mL;对羟自由基清除率IC50值为20.69 μg/mL;对超氧阴离子清除率的IC50值为259.71 μg/mL,且具有较高的总还原能力。