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2016年  38卷  第10期

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林学
摘要:
林分密度的量化表达及其合理密度的确定已成为森林经营的关键科学问题。林分平均冠幅是对林木光合作用面积大小的直接反映,林木平均距离则体现了林木最大空间利用的可能性,而林分密度是影响这两个重要指标大小的直接原因。本文以林木平均距离和冠幅为基础,提出了林分拥挤度(K)的数字化表达方法。林分拥挤度用来表达林木拥挤在一起的程度,用林木平均距离与平均冠幅的比值表示。该指标清晰直观地表达了林分中林木间的拥挤程度——K值越小,林木间越拥挤,能有效反映林分生长过程中林木拥挤程度及其动态变化特征。该指标的合理标准区间为[0.9,1.1],并用长期造林密度试验数据进行了论证。该指数是对林分密度更为直观科学的表达,具有简单易操作的优点,可用于评价森林是否需要经营及确定首次间伐时间与经营强度,最终为密度控制与调节提供依据。
摘要:
地位指数模型是一种有效、可用的评价林分立地生产力过程的方法,然而在多树种、多层次、林分结构复杂的混交林中,如何构建动态地位指数模型并对不同立地条件下混交林立地生产力进行科学合理的评价是一个亟待解决的科学问题。本文运用华北暖温带针阔混交林不同树种348株优势木解析木数据(华北落叶松174株、白桦174株),对基于Bertalanfy-Richards模型、Hossfeld模型和Lundqvist-Korf模型的5种动态地位指数模型在混交林立地质量评价中的适用性进行了研究,并运用线性几何回归方法建立了不同立地类型下混交林树种地位指数转换方程。结果表明:华北落叶松最优模型为基于Bertalanfy-Richards的模型,其指标评价值R2adj为0.948、Bias为0.088、RMSE为1.089;白桦最优模型为基于Lundqvist-Korf的模型,其指标评价值R2adj为0.966、Bais为0.066、RMSE为1.322;不同立地类型(低海拔阳坡、低海拔阴坡、高海拔阳坡、高海拔阴坡)华北落叶松和白桦立地指数相关系数分别为0.87、0.81、0.84、0.91,表明模型拟合较好。经过验证表明,地位指数转换方程适用于不同立地类型混交林立地质量评价及生产力预测。
摘要:
地面激光扫描技术在获取树木参数的应用中发挥了重要作用,而图形学算法为实现单木结构参数自动提取提供了可行的方法。本文提出一种基于地面激光扫描数据来获取单木分枝结构参数的方法,应用SkelTre算法对激光扫描仪获取的单木点云数据进行处理得到单木的骨架模型;根据骨架模型邻边的拓扑关系搜索与各个分枝相连接的节点提取分枝结构,计算枝长;在分枝着枝点处以骨架线为轴作横切面,应用凸包算法提取横切面点云外包多边形并计算分枝直径;对枝长和分枝直径的实测值和模型的估计值进行回归分析分别得到二者的对比分析结果,枝长的实测与估计值回归分析结果为Y=1.006X+1.335,显著性值为0.001,分枝直径的回归分析结果为Y=0.923X+0.105,显著性值为0.000。实验结果表明,基于地面激光扫描数据提取骨架模型以获取单木的分枝结构和提取分枝结构参数(如枝长、分枝直径)的方法具有很好的适用性和应用前景。
摘要:
Beta多样性是生物多样性的重要组成部分,对于研究生物多样性的形成机制具有重要意义。基于物种进化历史和功能性状的系统发育和功能性状beta多样性的研究,能够从不同的角度反映群落格局形成的生态学过程。本文以长白山阔叶红松林40 hm2样地中45种木本植物(DBH≥1 cm)为研究对象,采集了最大树高、叶面积、比叶面积和叶氮含量4种功能性状,采用Srensen指数衡量功能性状与系统发育beta多样性在不同空间尺度(半径为10、20、25、50和75 m)的变化趋势,并通过比较系统发育和功能性状beta多样性格局与零模型的差异,进而推断潜在的生态过程。研究表明:1)长白山阔叶红松林系统发育和功能性状beta多样性均表现出距离衰减效应,并且随取样尺度的增大,系统发育和功能性状beta多样性逐渐降低。2)功能性状和系统发育beta多样性格局均具有非随机的变化趋势。随着取样尺度的增大,系统发育beta多样性呈现出先低于随机状态(10~20 m),随后趋于随机(25~50 m),最后又低于随机状态(75 m)的格局。而功能性状beta多样性格局则由随机状态(10~50 m)逐渐变为低于随机状态(75 m)。表明在中小尺度上(10~50 m),中性过程占主导作用,但不能排除生态位过程的影响;而随着尺度的增大,生境过滤在维持长白山阔叶红松林群落构建中起主导作用。3)功能性状与系统发育beta多样性格局变化趋势不一致,推测主要是由于功能性状系统发育信号较弱所导致。
摘要:
本文以崖柏主要分布区大巴山保护区内崖柏为研究对象,对其群落结构、物种组成、垂直结构、种群大小级结构及种群更新状况进行调查研究,揭示崖柏群落结构、物种组成、种群更新等方面的特点。结果表明:崖柏所处生境破碎,且被分割成许多“岛屿状”局部小种群;群落中共出现伴生植物75科156属182种,其中表征科为蔷薇科、百合科、菊科、樟科、山茱萸科;无论是乔木层还是灌木层,群落的Gleason指数、Simpson指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou指数均较高;崖柏群落林木层在垂直结构上可分为4层,崖柏主要处在灌木层、乔木下层和乔木中层,乔木上层基本没有分布;崖柏种群天然更新存在严重障碍,分析其年龄结构图,径级结构出现不同程度的残缺现象,更新不连续。残存崖柏群落发育在不稳定立地上,阔叶乔木的入侵给崖柏种群更新带来严重阻碍。
摘要:
以灰白滨藜变种1、灰白滨藜变种2和四翅滨藜的1年生实生幼苗为试验材料,采用沙土盆栽试验,对不同质量浓度(0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和1.0%)NaCl单盐胁迫条件下3种滨藜属植物幼苗叶片盐害指数、耐盐阈值及生理特性等指标进行了测定。结果表明:盐胁迫提高了3种滨藜属植物幼苗各器官Na+浓度,降低了K+浓度,灰白滨藜变种2较其他2种植物各器官保持了相对较低的Na+和较高K+浓度,有利于维持较高的K+/Na+平衡;随着土壤盐浓度的增加,灰白滨藜变种2叶片受盐害起始浓度、耐盐阈值及耐盐极限浓度均高于灰白滨藜变种1和四翅滨藜,最终确定出灰白滨藜变种1、灰白滨藜变种2和四翅滨藜的耐盐阈值分别为0.59%、0.68%和0.63%;叶片丙二醛含量、细胞膜相对透性随着盐胁迫程度的加剧而增加。经隶属函数综合评价认为3种滨藜属植物耐盐性强弱顺序依次为:灰白滨藜变种2(0.686)>四翅滨藜(0.532)>灰白滨藜变种1(0.102);与灰白滨藜变种1相比,灰白滨藜变种2和四翅滨藜各项生理指标特征对盐土环境的适应能力更强。
摘要:
模拟石漠化生境不同的土壤水肥条件,设置H(水分差异)、F(肥力差异)、HF(水肥差异)和 CK组(对照)4个异质处理组,观察桑树根系在石漠化异质生境中的生长情况,探讨其根系活动对地上部分的生长及叶绿素荧光特性的影响。结果表明:桑树根系在土壤异质条件中具有明显的向水性和向肥性,但在干旱少水的条件下根系未有向肥性;H和HF组桑树根系发生了明显的向性运动,以此获得充足的水分,而F和CK组桑树的根系无向水性和向肥性运动,以致长期处于干旱条件中,但未发现死亡现象;各处理组地上和地下部分的总体生长情况以HF组最好,其次是H、F和CK组明显较差;F和CK组叶片的光合色素含量、最大光化学效率(Fv/Fm)、有效光化学效率(F′v/F′m)、电子传递速率(ETR)、实际光化学效率(ΦPSII)和光化学猝灭系数(qP)等参数均显著低于HF和H组,且前两者NPQ值较高。可见,在石漠化异质生境中,水分是制约桑树存活及生长的关键因子,但桑树根系能够通过向性生长,获得充足的水分和营养以维持良好的生长。
摘要:
岑软油茶系列品种是油茶优良种质,在其种子繁殖植株中存在较大变异,可以进一步选择改良。以广西省三江县4个岑软品种的10年生嫁接无性系和实生自由授粉家系对比试验林为对象,分析了不同品种的无性系和家系主要经济性状变异。结果显示:果高、果径、果型指数、鲜果质量、果皮厚、单果籽数、果籽质量在无性系间有极显著差异,无性系重复力在0.14~0.95之间。果高、果径、鲜果质量、果皮厚、果籽质量、出籽率、种仁含油率、种子含油率在家系间有极显著差异,家系遗传率在0.1~0.91之间,相同品种无性系内与家系内的单株间也有较大变幅,家系内单株间变异幅度的上限明显超过无性系,为岑软品种的优株选择奠定了基础。研究发现在15项种实指标中,有14项的家系平均值超过无性系平均值,其中家系果油量平均值超过无性系达83.64%,4个种实质量指标(鲜果质量、果籽质量、干籽质量和干仁质量)均值超过45%,3项种实含油量指标(果实含油率、种子含油率和种仁含油率)均值超过20%。与嫁接繁殖相比,实生繁殖植株在种实质量与含油率指标方面的优势明显,虽然该发现有待更大规模调查证实,但应该引起对油茶优良种质繁殖利用策略的思考。对主要经济性状采用主成分分析法,按照5%入选率,从4个岑软品种家系内共选出6株综合评价值高的优株,优株果油量均值与无性系和家系均值的优势比分别为4.1和2.2,可作为当地的优良种质进行开发和利用。
摘要:
为研究榛属植物的抗寒分子机理,以平欧杂交榛‘达维’为试材,采用同源克隆和RT-PCR技术克隆获得一个CBF/DREB1转录因子基因ChaCBF1,GenBank登录号为KT757373。该基因开放阅读框为666 bp,编码221个氨基酸,其相对分子质量为26.4 kDa,理论等电点为5.88。氨基酸序列比对结果显示ChaCBF1含有一个高度保守的AP2/ERF结构域,以及PKK/RPAGRxKFxETRHP和DSAWR等CBF蛋白特征序列。系统进化树分析发现ChaCBF1与垂枝桦BpCBF3蛋白的亲缘关系最近。通过基因枪轰击法使重组质粒p1302-ChaCBF1-GFP在洋葱表皮细胞瞬时表达,亚细胞定位结果显示ChaCBF1定位于洋葱表皮细胞的细胞核。通过实时荧光定量PCR检测了ChaCBF1基因在多种非生物胁迫下的表达模式,结果表明ChaCBF1基因的表达能够持续而强烈地响应低温信号,同时其表达也受干旱、高盐和ABA的诱导。通过农杆菌介导的花序侵染法将重组质粒p1301bar-ChaCBF1转化野生型拟南芥,对ChaCBF1基因的功能进行了研究。结果表明:过表达ChaCBF1的转基因拟南芥增强了对冷冻胁迫的耐受性,其成活率显著高于对照植株;转基因植株在正常和低温条件下能够显著上调冷响应基因RD29A和COR47的表达,并积累较高水平的游离脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质,从而提高其抗寒能力。研究结果表明,转录因子ChaCBF1基因在杂交榛冷响应途径中发挥重要作用。
摘要:
当前对干旱半干旱过渡带生态系统凝结水量的估算及其年际变化的认识仍十分有限。本研究以宁夏盐池沙生灌木生态系统为对象,运用微型蒸渗仪、涡度相关(eddy covariance,EC)法和Penman-Monteith公式对凝结水进行测定和估算,以求探索涡度相关法和Penman-Monteith公式估算凝结水的准确性,并且分析凝结水季节和年际变化、其对生态系统水量平衡的贡献及降雨对凝结水的影响。结果表明:1)以微型蒸渗仪观测结果为对照标准,涡度相关法因在夜间存在严重的能量不闭合会造成凝结水严重低估,而Penman-Monteith公式可以较准确地估算凝结水量(R2 =0.94,P0.05);2)采用Penman-Monteith公式估算2012—2014年凝结水,日平均凝结水量为0.14±0.08 mm,年平均凝结水发生天数为259 d/a,估算2012—2014年凝结水年总量分别为46、33和29 mm。凝结水多发生在夏秋季。2012—2014年降雨年平均量为301 mm。凝结水年均总量是平均降雨总量的12%。3)降雨时与降雨后一天凝结水成显著正相关关系(R2=0.81, P0.05)。2012—2014年≥20 mm的降雨次数占全年总降雨次数百分比分别为10%、5%和3%,≥20 mm的降雨能够为空气提供较多水分,增加凝结水量。因此≥20 mm降雨次数占全年总降雨次数的百分比将显著影响当年凝结水总量。结果证实,虽然凝结水总量年际差异较大且占降雨的百分比较小,凝结水是维持荒漠生态系统功能的重要稳定水源。
摘要:
本文通过长期原位模拟氮沉降试验,研究暖温带油松林土壤有机碳和全氮对外源氮添加的响应过程与机制。从2009至2011年,氮处理水平分别为对照(0 kg/(hm2·a),N0),低氮(50 kg/(hm2·a),N1),中氮(100 kg/(hm2·a),N2)和高氮(150 kg/(hm2·a),N3)。利用土钻法研究油松人工林和天然林不同土壤深度土壤有机碳和全氮对模拟氮沉降的响应。结果表明,氮沉降降低了人工林和天然林不同土层深度有机碳含量,有机碳含量下降幅度随氮沉降量的增加而增大,且表层土壤(0~20 cm)下降幅度大于深层土壤(20~40 cm,40~60 cm)。天然林表层土壤有机碳下降幅度大于人工林。氮沉降显著增加了人工林表层土壤全氮含量(P0.05),但对天然林表层土壤全氮含量无显著影响(P0.05)。
摘要:
土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节,也是影响全球气候变化的重要因素。研究土壤呼吸及其对环境因素的响应,对准确估计全球碳循环系统的收支平衡有重要意义。高寒区是陆地生态系统的重要组成部分,研究该区域环境因素对土壤呼吸的影响有助于深刻了解高寒区的土壤碳循环过程。本研究采用动态密闭气室红外CO2分析法,以青海高寒区的5种典型林分(华北落叶松林、云杉林、云杉-华北落叶松混交林、云杉-白桦混交林、白桦林)为对象,研究不同林分类型生长季土壤呼吸的变化规律及其与环境因子的关系。结果表明:5种林型土壤呼吸速率的大小为云杉林白桦林云杉-华北落叶松混交林华北落叶松林云杉-白桦混交林。土壤呼吸具有明显的季节变化,并在7月份达到最大值。云杉-华北落叶松混交林的土壤呼吸季节间变化幅度最大,华北落叶松林的变化幅度最小,最大土壤呼吸分别是最小土壤呼吸的17.36和1.83倍。华北落叶松林的土壤呼吸与土壤温度没有相关关系,与大气温度正相关(R2=0.75)且呈幂函数模型,与土壤水分含量负相关,其他4种林型的土壤呼吸与大气温度和土壤温度均呈现很好的正相关关系(R2=0.80~0.94),且与大气温度和土壤温度均呈幂函数模型,与土壤水分含量不相关。土壤呼吸对凋落物量的增加产生正响应,且凋落物呼吸在混交林内所占的比重大于纯林。
林业工程
摘要:
本文比较了红松多酚(PKP)与黑木耳多糖(AAP)和灵芝孢子多糖(GLP)单一、联合使用清除ABTS自由基活性的作用。采用Chou-Talaly联合指数方法分析ABTS自由基清除实验结果,并对单一和联合使用的清除效果、联合指数(CI)、等效应图和剂量减少指数(DRI)进行分析评价。结果显示:单独使用红松多酚、黑木耳多糖、灵芝孢子多糖的IC50值分别为72.01 μg/mL、2.49 mg/mL、0.93 mg/mL,联合使用红松多酚和黑木耳多糖与红松多酚和灵芝孢子多糖(质量比为1∶3)后,IC50值分别为185.20和237.83 μg/mL。联合指数分析表明,从清除率10%到97%,红松多酚和黑木耳多糖的联合指数都小于1;等效应图显示联合使用红松多酚和黑木耳多糖使用剂量降低。剂量减少指数分析显示,从清除率5%到97%,红松多酚和黑木耳多糖的剂量减少指数都大于1,以上结果红松多酚和灵芝孢子多糖均表现不一致。说明红松多酚和黑木耳多糖之间存在协同清除ABTS自由基效应,但红松多酚和灵芝孢子多糖不存在。
摘要:
为了探究褐腐对阔叶材主要材性的影响规律,对杨木边材试件进行室内褐腐培养,为期12周,每周抽样分别测试健康和腐朽木材的微观结构、力学性能及化学成分,并分析其随褐腐程度的变化情况,研究力学性能和化学成分之间的关系。结果表明:随褐腐程度的加深,木材细胞腔内的菌丝越来越多,纹孔膜和纹孔边缘的细胞壁分别于质量损失率为10%、16%时出现开裂;质量损失率为24%时,细胞壁严重溃烂。褐腐培养时间和质量损失率都对力学性能影响极显著;冲击韧性和抗弯强度的损失率随褐腐程度呈对数函数变化趋势,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的损失率呈线性变化趋势。各力学指标对褐腐的响应速度以及受褐腐影响的程度均呈如下规律:冲击韧性抗弯强度抗弯弹性模量顺纹抗压强度。不同褐腐程度试样中的综纤维素、半纤维素以及抽出物含量差异极显著,纤维素和木质素差异不显著。腐朽过程中褐腐菌最先主要降解半纤维素,质量损失率为20%左右时,转为以分解纤维素为主。冲击韧性的快速显著降低与半纤维素的降解有关,抗弯强度的变化与综纤维素含量有关,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的线性降低是由纤维素的缓慢降解决定的。总之,在褐腐过程中,木材微观水平上化学成分的降解和细胞壁结构的破坏从根本上导致了宏观力学性能的降低。
摘要:
为了研究沙柳液化产物和异氰酸酯混合发泡制备聚氨酯硬质泡沫材料的最佳发泡工艺,以沙柳液化产物和异氰酸酯为主要原料,纳米有机蒙脱土(OMMT)为形核剂,辛酸亚锡为催化剂,水为发泡剂进行发泡试验。探讨异氰酸酯、OMMT、辛酸亚锡和水的用量对泡沫材料表观密度和压缩强度的影响,并应用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、热重分析等手段对泡沫材料的结构特征进行表征。结果表明:影响发泡试验因素的主次顺序为催化剂、发泡剂、异氰酸酯、成核剂;在优化工艺条件下制得的泡沫材料的表观密度为0.094 g/cm3、压缩强度为0.416 MPa;适量的OMMT能够以插层和剥离态分散在泡沫材料中,显著提高其力学性能、热稳定性和阻燃性能。