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2017年  39卷  第1期

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林学
基于结构方程模型的羊柴灌丛与沙地土壤间耦合关系
王树力, 梁晓娇, 马超, 周健平
2017, 39(1): 1-8. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160101
摘要:
为弄清羊柴灌丛与沙地土壤之间的耦合关系,以浑善达克沙地为对象,选择保育状况良好的羊柴种植沙地,构建了样地位置—羊柴灌丛—沙地土壤物理性质—沙地土壤化学性质的结构方程模型。结果表明:沙地恢复15年后,羊柴灌丛的盖度与密度、土壤物理性质和土壤化学性质均表现出不同程度的空间异质性;羊柴植被的盖度与密度对0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层土壤的物理性质和化学性质多有正影响,总路径系数分别为0.01、0.42、0.50和-0.07、0.49、0.79;0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层土壤的物理性质对土壤的化学性质均具有正影响,总路径系数分别为0.80、0.89和1.00;样地位置通过影响羊柴灌丛的盖度与密度而对0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层的土壤物理性质产生间接影响,间接影响系数分别为-0.01、-0.26和-0.38;样地位置通过影响羊柴灌丛的盖度与密度及土壤物理性质而对0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层的土壤化学性质产生间接影响,间接影响系数分别为-0.15、-0.02和-0.30;羊柴灌丛的盖度与密度通过影响土壤物理性质而间接影响0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层的土壤化学性质,间接影响系数分别为0.01、0.37和0.50。沙地植被的生态恢复除自然恢复外,可种植羊柴等沙生灌丛以改善沙地土壤的肥力指标,加快沙地植被的恢复。
地形和竞争对典型阔叶红松林不同生长阶段树木胸径生长的影响
韩大校, 金光泽
2017, 39(1): 9-19. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160218
摘要:
近年来,地形和竞争对树木生长影响机制的研究备受关注。本文基于黑龙江凉水国家级自然保护区内9 hm2典型阔叶红松林动态监测样地,使用2010年和2015年的野外调查数据,分析了地形(坡向、坡度、坡位)和树木间竞争对阔叶红松林主要组成树种胸径生长的影响。结果表明:紫椴、色木槭、冷杉径级Ⅰ(1 cm≤DBH<10 cm)以及红松、紫椴、色木槭、水曲柳径级Ⅱ(DBH≥10 cm)的胸径年均生长量与地形显著相关(P<0.05);竞争对红松、紫椴、色木槭、水曲柳、冷杉、枫桦、青楷槭径级Ⅰ以及红松、紫椴、色木槭、冷杉、春榆径级Ⅱ的胸径年均生长量有显著影响(P<0.05)。总体上,阔叶红松林中耐荫和非耐荫树种组的胸径年均生长量均受地形和竞争的显著影响;阔叶红松林中大径级树木的胸径生长主要受地形影响,而小径级树木的胸径生长主要受竞争影响。
林分密度对水曲柳人工林碳储量的影响
那萌, 刘婷岩, 张彦东, 冯晨辛, 刘道锟
2017, 39(1): 20-26. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160111
摘要:
为了解林分密度对水曲柳人工林碳储量的影响规律,在黑龙江省帽儿山地区,选择不同造林密度(2 200、2 500、4 400、10 000株/hm2)的13年生水曲柳人工林,采用样地调查的方法在每种密度处理各设置3块样地,进行了林分碳储量与乔木层年净固碳量的测定。结果表明:水曲柳林分密度增加,其乔木层、凋落物层、土壤层以及生态系统碳储量均随之增大,而林下植被层碳储量随林分密度的增加而减小。其中不同密度林分的乔木层、林下植被层、土壤层以及生态系统碳储量差异均显著(P<0.05),而凋落物层在各密度之间差异不显著(P>0.05)。4种密度水曲柳林分碳储量的空间分配均表现为:土壤层>乔木层>凋落物层>林下植被层,土壤层和乔木层碳储量分别占生态系统总碳储量的79.6%~82.4%和14.1%~17.0%,是人工林碳库的主要组成部分。此外,水曲柳人工林乔木层的年净固碳量随林分密度的增加而增大,造林密度为2 200株/hm2林分的年净固碳量明显低于其他密度林分(P<0.05)。上述结果说明提高造林密度对增加幼龄林分碳储量具有显著作用。
林地抚育对黔中地区杉木人工幼林生态系统碳储量的影响
刘延惠, 丁访军, 崔迎春, 谢涛, 马亨发, 赵文君
2017, 39(1): 27-33. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160021
摘要:
林地抚育(松土、割灌、锄草)是提高人工林林分成活率,促进林木生长的重要措施,但对其固碳功能的影响研究仍鲜见报道。本研究以杉木人工林为研究对象,分析了林地抚育(松土、割灌、锄草)对黔中地区杉木人工幼林生态系统碳储量及其组分(植被层、枯落物层、作为主根系层的0~60 cm土壤层的碳储量)的影响。结果表明:林地抚育使得杉木人工林林木的保存率、林分郁闭度、林木胸径、树高等均显著高于对照林分,林木单株生长的固碳能力大幅提高,其碳储量是对照林分的4.93倍。抚育杉木人工幼林生态系统的总碳储量(106.37 t/hm2)显著高于对照(78.61 t/hm2),其中植被碳库储量(26.07 t/hm2)是对照(4.64 t/hm2)的5.62倍,抚育后枯落物碳储量较对照高0.38 t/hm2。但是,林地抚育后表层土壤(0~10 cm)有机碳含量较对照下降5.44 g/kg,而10 cm以下土层较对照均表现为增加,土壤碳储量较对照总体增加3.30 t/hm2。因此,造林初期林地抚育可促进林木生长,提高植被、土壤和生态系统的碳储量,显著增强杉木幼龄林的碳汇功能。
阔叶红松林下早春植物生物量分配
李良, 夏富才, 孙越, 张骁
2017, 39(1): 34-42. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160063
摘要:
为探索早春植物对于早春环境是否具有相似的生活史类型,对蛟河实验管理局阔叶红松林样地1年内8种常见早春植物进行了4次调查,采用全收获法获取早春植物生物量并每隔2 d观察1次物候,对样地内早春植物各器官生物量分配的季节动态及其种间差异进行了初步分析,构建了株高与生物量的线性回归模型。结果表明:8种早春植物的开花、结果历程总体相差较大,但花果期普遍较短(34~48 d)。8种早春植物在生长过程中各器官生物量差异均达到极显著水平(P<0.01),8种早春植物总生物量(0.1~4.0 g)和株高(7~23 cm)普遍较小,各早春植物在自身总生物量和株高变化上总体呈现出相同的变化趋势。8种早春植物在相同日期根冠比和生殖分配比差异均达到极显著水平(P<0.01),同一早春植物在不同日期根冠比和生殖分配比差异也均达到极显著水平(P<0.01),生殖分配总体维持在较低水平(<13%)。8种早春植物在生长过程中总生物量向地下生物量的分配比例明显提高。以株高为自变量,构建8种早春植物总生物量5种线性回归模型,模型验证结果显示菟葵的拟合效果最好,其他7种早春植物平均相对误差绝对值(RMA)较大,但总体与建模标准相符。由此推测,早春植物在生物量分配方面具有相似的生活史策略。
普达措国家公园海拔上限3个针叶树种径向生长对气候变化的响应
余佳霖, 张卫国, 田昆, 松卫红, 李秋平, 杨荣, 张贇
2017, 39(1): 43-51. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160184
摘要:
本文利用树木年轮学方法研究普达措国家公园海拔上限麦吊云杉、大果红杉和长苞冷杉的生长特征,构建差值年表并分析其与气候因子的关系,以揭示影响该区域3个主要树种径向生长的气候因子及对气候变化响应的种间差异。结果表明:1)生长后期的气候因子对该地区树木生长起着重要作用,但不同树种的响应方式存在差异;2)麦吊云杉生长主要受限于生长季的气候条件,与上年生长后期(上年9—10月)平均温度呈显著负相关,且当年生长盛期(6—8月)温度的升高有利于其径向生长;3)大果红杉生长主要受限于生长后期的水分条件,主要表现为与上年10月以及上年生长后期(9—10月)降水呈显著负相关;4)长苞冷杉生长主要受限于生长季的气候条件,主要表现为对当年生长季盛期(6—8月)以及当年生长季后期(9—10月)平均温度的显著正相关。本研究为香格里拉地区的气候重建提供基础数据。
基于碳和木材目标的森林空间经营规划研究
董灵波, 孙云霞, 刘兆刚
2017, 39(1): 52-61. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160166
摘要:
以大兴安岭地区塔河林业局盘古林场为例,以模拟退火算法为优化技术,以经济收益为基础,建立能够兼顾森林木材生产、碳储量和经营措施时空分布的多目标规划模型。规划周期由3个10年的分期组成,目标函数包括最大化木材和碳储量贴现净收益、最小化采伐成本,而约束条件则主要涉及最小收获年龄、收获次数、收获均衡以及空间邻接约束等。同时,还评估了一系列碳价格对规划结果的影响。结果表明:由于规划模型中空间和非空间约束的限制,规划期内获得的各种经济收益、木材产量以及碳储量等均随着碳价格的增加呈显著的非线性变化趋势;与碳价格为0元/t时的规划结果相比,当碳价格为我国当前现行碳交易的平均(25元/t)和最高(50元/t)价格时,规划期末的总经济收益分别增加了2.06%和3.91%,但规划期内木材产量和碳储量却无显著差异;如果仅从经济角度考虑,则能够使规划期末单位面积碳储量增加的最低碳价格为1 000元/t。同时,研究结果还表明碳价格虽然显著影响规划期内不同经营措施的采伐面积比例,但规划结果均满足均衡收获约束。
黄土丘陵区林草恢复进程中土壤入渗特征研究
陈文媛, 张少妮, 华瑞, 徐学选
2017, 39(1): 62-69. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160156
摘要:
植被恢复可以改善土壤的入渗能力,植被恢复方式不同及恢复进程中其土壤性质的改善对土壤水文特征的影响程度也将影响到植被恢复的格局。为确定林地、草地植被恢复年限对土壤水分入渗特征的影响,以黄土丘陵区西部官山林场退耕后栽植的刺槐林地、撂荒草地为对象,选取退耕年限为9年、15年、25年的林地、草地。于2014年5月对各样地的原状土土柱进行定水头入渗,比较不同退耕年限林地、草地的入渗性能和湿润锋穿透60 cm土柱的时间,并分析影响入渗特性的因素。结果表明:退耕年限为25年林地的土壤稳定入渗率、平均入渗率、前120 min累积入渗量、湿润锋到达60 cm土柱的时间分别为1.86,2.60 mm/min,387.82 mm,23.00 min;退耕年限为15年林地分别为1.38,1.90 mm/min,288.88 mm,35.33 min;退耕年限为9年林地分别为0.35,1.03 mm/min,194.50 mm,40.00 min;退耕年限为25年草地分别为3.17,3.17 mm/min,386.43 mm,24.00 min;退耕年限为15年草地分别为1.86,2.60 mm/min,387.82 mm,34.33 min;退耕年限为9年草地分别为1.86,2.60 mm/min,387.82 mm,38.33 min。6种样地的土壤入渗过程均能用通用模型进行高精度拟合。各样地土壤入渗速率与土壤有机质、>0.25 mm水稳性团聚体含量呈正相关关系,与土壤密度呈负相关关系。土壤入渗能力随退耕年限增加而增强,退耕还草比退耕还林更有利于土壤入渗能力增强。因此建议在水资源有限的黄土区以退耕还草为主以促进更多的降雨就地入渗。
互花米草入侵对闽东滨海湿地红树林土壤理化性质和酶活性的影响
白静, 严锦钰, 何东进, 蔡金标, 王韧, 游巍斌, 肖石红, 侯栋梁, 李威威
2017, 39(1): 70-77. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160202
摘要:
以空间代替时间,结合方差分析、多重比较和Pearson相关分析等方法,对闽东滨海湿地互花米草入侵不同阶段群落类型(秋茄红树林群落、秋茄红树林-互花米草共生群落、互花米草群落和光滩)的土壤理化性质和酶活性及二者相关性进行了差异分析,试图解释互花米草成功入侵的土壤学机理。结果表明:互花米草入侵增加了土壤密度,降低了土壤pH值和含水率,减少了土壤有机碳、有机质、全氮和全磷含量。互花米草入侵提高了闽东滨海湿地土壤的蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,降低了土壤脲酶活性。相关分析表明,土壤酶活性与土壤理化因子存在密切关系,蔗糖酶与全氮、全磷和含水率呈极显著正相关,与土壤密度呈极显著负相关;脲酶与含水率显著正相关,与土壤密度显著负相关;碱性磷酸酶与全磷、含水率显著正相关,与土壤密度显著负相关;过氧化氢酶与理化因子无相关性。本研究为治理互花米草提供理论依据。
舞毒蛾小分子热激蛋白基因分析及对甲萘威胁迫的响应
刘鹏, 孙丽丽, 张琪慧, 曹传旺
2017, 39(1): 78-84. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160179
摘要:
昆虫小分子热激蛋白(smHsp)是分子质量在12~43 kDa、具有分子伴侣活性的应激蛋白,可以在环境胁迫下帮助蛋白质折叠和转运。本文为明确舞毒蛾的smHsp基因特性及对杀虫剂甲萘威胁迫的响应,从舞毒蛾无参照全转录本文库中鉴定获得6个小分子热激蛋白家族基因,全长基因开放阅读框为444~567 bp,编码147~188个氨基酸,理论等电点为5.58~6.17。根据分子质量大小分别命名为LdHsp17.0、LdHsp18.7、LdHsp19.1、LdHsp20.3、LdHsp21.3和LdHsp21.4。亚致死剂量(LC5、LC10和LC30)的甲萘威处理可诱导舞毒蛾smHsp家族中LdHsp20.3、LdHsp19.1和LdHsp17.0上调表达,但抑制了LdHsp21.4、LdHsp21.3和LdHsp18.7的表达,且甲萘威处理对smHsp基因表达量的影响存在质量浓度和剂量效应。以上结果为进一步研究舞毒蛾小分子热激蛋白功能及其参与对杀虫剂抗性的机制提供了基础。
基于机器学习的落叶松毛虫发生面积预测模型
张文一, 景天忠, 严善春
2017, 39(1): 85-93. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160205
摘要:
落叶松毛虫为我国主要害虫之一,其发生严重影响了我国林木生长和森林资源的安全。因此,及时准确地对落叶松毛虫虫害发生趋势进行预测、预报十分必要。虫害的发生受到多种因素的影响,存在复杂的非线性关系,传统的预测方法大多为基于线性的预测,导致其预测效果不够理想。本研究选取当年3月中旬的总蒸发量、上年7月上旬的平均最低气温、当年3月下旬的极端最低气温以及上年11月上旬的平均风速作为自变量,虫害发生面积作为因变量,利用多层前馈神经网络(MLFN)、广义回归神经网络(GRNN)以及支持向量机(SVM)3种机器学习算法对落叶松毛虫发生面积进行预测,并将3种方法的预测结果与传统多元线性回归预测方法相比较。结果表明,机器学习的预测效果均在很大程度上优于多元线性回归预测,并且在3种机器学习算法中,SVM模型的预测效果最好,在30%容忍度下其预测精度可以达到100%,并且该模型还有较低的RMSE值(0.077)和较短的训练时间(1 s)。这表明,机器学习可以应用于生产实际并有效预测虫害发生面积,尤其是SVM模型可以作为一种很好的虫害发生预测手段。
温度对六斑异瓢虫生长发育的影响
杜文梅, 张俊杰, 齐颖慧, 阮长春
2017, 39(1): 94-98. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160195
摘要:
为探讨温度对六斑异瓢虫生长发育的影响,分别在15、20、25和28 ℃条件下,对六斑异瓢虫各发育阶段的发育历期、发育速率、发育起点温度、有效积温、存活率及幼虫体长进行了研究。结果表明:六斑异瓢虫在15~28 ℃的温度范围内,发育历期均随温度的升高显著缩短,发育速率随温度的升高而加快,采用线性回归模型对六斑异瓢虫各发育阶段的发育速率进行模拟分析,模型拟合度较高,P值均小于0.05,达到显著水平。温度对1~3龄幼虫体长无显著性差异;4龄时,15 ℃下的4龄幼虫体长只有11.48 mm,显著短于其他温度。温度对六斑异瓢虫存活有一定的影响,随着温度的升高,总存活率呈下降趋势,28 ℃时最低,只有54.53%。综合各指标,适宜六斑异瓢虫生长的环境温度为15~20 ℃,六斑异瓢虫卵、1龄、2龄、3龄、4龄、蛹和总历期的发育起点温度分别为9.84、10.42、11.67、10.21、9.91、10.51、10.37 ℃,有效积温分别为54.49、26.77、19.32、27.35、54.73、73.37、269.77 ℃·d。
林业工程
樟树叶提取物对木材霉菌的防治效果及防霉机理研究
常璐璐, 孙墨珑, 徐国祺, 刘泽旭, 王立海
2017, 39(1): 99-106. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160255
摘要:
为探明樟树叶提取物对木材霉菌的防治效果及防霉机理,采用牛津杯法,探讨了不同质量分数的提取物对3种木材常见霉菌(桔青霉、绿木霉、黑曲霉)的抑菌性,之后通过光学显微镜和分光光度法对防霉机理进行分析,探讨了其在木材中的霉菌防治效果。结果表明:樟树叶提取物对桔青霉、绿木霉以及黑曲霉均有一定的抑制作用,且其通过破坏霉菌菌丝结构,扰乱霉菌生长周期,从而抑制3种霉菌生长。质量分数为12.50%的提取物对3种霉菌的抑菌效果最佳,对应的抑菌圈直径分别为:桔青霉14.2 mm,绿木霉14.9 mm,黑曲霉20.1 mm。提取物对3种霉菌的最低抑菌质量分数为:桔青霉0.50%~1.00%,绿木霉0.50%~1.00%,黑曲霉0.25%。对不同菌种,分别采用如下处理方式可使平均感染值达到最小,防治效力达到最大:桔青霉(涂刷处理)、绿木霉以及混合菌(浸渍处理)、黑曲霉(任意一种处理方式均可),其中浸渍处理方式适用霉菌最为广泛。
榫卯结构弯曲破坏时声发射衰减特性与源定位
赵小矛, 焦亮亮, 赵健, 赵东
2017, 39(1): 107-111. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160150
摘要:
由于木结构榫卯接合的部位属于隐藏部位,当其发生损伤时,肉眼无法观测。为了准确地预测榫卯结构的健康状况, 可以根据榫卯结构在破坏前,木材所释放出来的声发射能量传播特性进行信息源位置的判定。为此, 本研究提出并验证了木材的声发射信号符合能量衰减规律,并且利用能量衰减模型对榫卯结构的声发射源(破坏源)进行定位。首先,采用直径0.5 mm的铅芯为模拟声发射源,探讨了声发射波在木材中的传播和衰减特性,然后进行了榫卯结构弯曲破坏实验,实验中将目标声发射源限定于两个传感器之间,利用两点定位法确定破坏源的位置, 经比较计算值与实测值较一致。结果表明:基于AE信号能量衰减模型和两点定位法进行榫卯结构的损伤定位,能得到较准确的破坏源位置,而且外界环境对结果的影响较小。
综合述评
牡丹绿化油用品种繁殖栽培技术
修宇, 吴国栋, 陈德忠, 赵孝庆, 唐文思, 王华芳
2017, 39(1): 112-118. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160045
摘要:
本文述及绿化油用的牡丹品种及其生物学特性、繁育技术和立地造林措施。‘凤丹’和紫斑牡丹抗逆性强,具有抗旱关键基因DREB2AWRKYXET,而‘凤丹’适应性更广。牡丹籽油在5个种和芍药2个居群中不饱和脂肪酸含量为84%以上,其中‘凤丹’、紫斑牡丹、牡丹、四川牡丹的α-亚麻酸和大花黄牡丹的油酸含量超过40%,食品卫生指标均符合国家标准。‘凤丹’种籽发育根据转录组差异表达基因功能差异划分为3个时期,即有丝分裂期、细胞扩展与物质积累期和成熟期,α-亚麻酸合成关键基因为SADFAD2/FAD6和FAD3;其繁殖栽培与管理技术对绿化油用牡丹产业发展有启示。