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2017年  39卷  第10期

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林学
抚育间伐对小兴安岭天然针阔混交次生林生境的影响
张甜, 朱玉杰, 董希斌
2017, 39(10): 1-12. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170187
摘要:
以小兴安岭地区天然针阔混交次生林为研究对象,进行不同间伐强度、不同间伐带宽的抚育改造,选取各样地土壤因子、枯落物持水因子、物种多样性因子和冠层结构因子共38项评价指标进行分析。运用主客观赋权的方法确定指标权重,采用层次分析法确定主观权重,熵权法确定客观权重,最小信息熵法确定组合权重,最后对生境因子进行单独评价以及综合评价。结果表明:运用组合权重法得到各生境因子的权重大小,按重要性排序为土壤化学性质(0.370),枯落物持水性能(0.231),冠层结构(0.166),物种多样性(0.129),土壤物理性质(0.104)。不同抚育间伐强度和间伐带宽对各改造样地生境因子的影响程度不同。在间伐强度为15%、间伐带宽为10 m时枯落物持水性能最好,综合评价值为3.510;在间伐强度为20%、间伐带宽为18 m时土壤化学性质、冠层结构最佳,综合评价值分别为2.796、0.953;在间伐强度为30%的情况下,间伐带宽为10 m时群落物种多样性程度最优,综合评价值为1.820,带宽为18 m时土壤的物理性质优于其他样地,综合评价值为7.943。通过综合评价得出小兴安岭天然针阔混交次生林在抚育间伐强度为20%,间伐带宽为18 m时的森林生境最佳。从整体来看,抚育间伐大大改善了森林生境条件,为林内生物提供了良好的生存环境,此研究为天然次生林生态经营提供了很好的理论依据。
造林与间伐对东北温带弃耕地土壤温室气体排放的长期影响
赵佳琪, 牟长城, 吴彬, 周雪娇
2017, 39(10): 13-23. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170017
摘要:
采用静态箱-气象色谱法,测定不同间伐强度温带弃耕地落叶松人工林(未间伐为对照、轻度间伐强度为25%、重度间伐强度为50%,林龄50年及间伐已20年)及相应立地上农田的土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放年通量与相关环境因子(土壤温度、湿度及养分含量等),揭示造林与间伐对弃耕地土壤温室气体排放的影响规律,以便为定量评价退耕还林工程实施效果提供依据。结果表明:1)土壤CO2年均排放通量(149.44~204.82 mg/(m2·h))呈现未间伐>农田>轻度间伐>重度间伐的变化趋势,未间伐较农田提高11.6%,轻、重度间伐较农田降低11.4%~18.6%,较未间伐显著降低20.6%~27.0%;2)土壤CH4吸收通量(-0.027~-0.033 mg/(m2·h))呈现重度间伐>未间伐=农田>轻度间伐变化趋势,未间伐与农田相同,轻度间伐较农田降低12.9%,重度间伐较农田提高6.5%;3)土壤N2O排放通量(0.025~0.037 mg/(m2·h))呈现农田>重度间伐>轻度间伐>未间伐的变化趋势,未间伐较农田降低32.4%,轻、重度间伐较农田降低24.3%~29.7%;4)温带弃耕地造林与间伐经营并未改变土壤CO2、CH4、N2O排放通量与气温和土壤温度的相关性,但改变了3种温室气体与土壤湿度的相关性;5)土壤增温潜势(13.89~18.64 t/(hm2·a))呈现未间伐>农田>轻度间伐>重度间伐的变化趋势,未间伐较农田提高9.1%,轻、重度间伐较农田降低12.1%~18.7%,两者也较未间伐降低19.4%~25.5%。因此,东北温带弃耕地营造落叶松林提高了土壤增温潜势,间伐经营较大幅度降低了土壤增温潜势,故从控制气候变暖考虑对其采取强度间伐(50%)方式比较适宜。
白杨派无性系苗期耐盐性综合评价及筛选
杨传宝, 孙超, 李善文, 姚俊修, 刘敬国, 矫兴杰
2017, 39(10): 24-32. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170323
摘要:
以10个白杨派无性系为试材进行盆栽试验,通过对比各无性系的盆栽苗在不同质量分数(0、0.1%、0.3%、0.5%和0.7%)NaCl单盐胁迫条件下生长和生理代谢等参数的变化,对白杨派无性系进行了耐盐性能分析与评价。结果表明:高盐胁迫明显抑制了10个无性系苗高和地径的增长率(P < 0.05),无性系0057表现出较强的速生性和高存活率;低盐胁迫对无性系生长和细胞膜系统的影响不明显,但能诱导细胞内抗氧化酶(SOD和POD)活性和可溶性蛋白含量的上升;随着土壤盐浓度的增加以及盐处理时间的延长,保护酶活性、可溶性蛋白含量、细胞膜透性和MDA含量与对照相比均有显著提高。无性系的SOD与POD、可溶性蛋白之间的耐盐系数呈显著正相关关系,POD与MDA之间的耐盐系数呈显著负相关,表明无性系可以通过积累大量可溶性蛋白,增强抗氧化酶活性减少MDA的积累,提高自身耐盐能力。利用主成分分析和隶属函数法对10个无性系的耐盐性进行综合评价,初步认为无性系0057、422和XJY具有显著耐盐性和速生性, 可作为盐碱地造林或抗逆育种的重要试验材料应用。
NaHCO3胁迫对转TaLEA基因山新杨生长及光合、叶绿素荧光特性的影响
孙延爽, 邢宝月, 杨光, 刘桂丰
2017, 39(10): 33-41. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170099
摘要:
为了筛选耐苏打盐渍土的转基因杨树优良株系, 以苏打盐渍土的主要成分NaHCO3胁迫处理转TaLEA基因的山新杨各株系与对照(NT),测定不同株系的苗高和地径等生长性状,测定净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等光合参数以及最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(NPQ)、实际光化学电子产量(ΦPSII)等叶绿素荧光动力学参数,利用染色法分别比较各株系的超氧离子和过氧化氢的累积情况,进而综合评价不同株系对NaHCO3胁迫的响应。结果表明,NaHCO3胁迫处理前、后各株系的苗高和地径生长量发生明显分化,由处理前的差异不显著,到处理20 d后的显著,转基因株系的苗高、地径普遍较对照高,表现突出的是转基因株系SL2号,其平均苗高和地径分别较对照提高了17.4%、15.7%;对照的盐害指数是转基因株系的3.3倍,并且转基因株系的平均存活率是对照的2.8倍。各转基因株系的光合参数和荧光参数也较对照增强,PnTr在胁迫20 d后转基因株系较对照分别高了237.38%、649.02%,GsCi在胁迫15 d时转基因株系较对照分别高了119.05%、24.56%,其中SL2号转基因株系较对照分别提高150%、25.81%。各转基因株系的Fv/Fm平均为0.68,对照只有0.45,前者的qP和ΦPSII只略高于后者,后者的NPQ却是前者的6倍。转基因株系的超氧离子和过氧化氢累积量均少于对照。在相同的碱胁迫环境下,转基因山新杨,尤其是SL2,能保持较快的生长量、较强的光合能力和较低的ROS水平,初步选择其为耐苏打盐渍土的杨树转基因优良株系。
不同水分处理下几种柽柳属植物幼株木质部栓塞及其解剖结构特征
木巴热克·阿尤普, 伊丽米努尔, 荆卫民
2017, 39(10): 42-52. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160365
摘要:
本研究借助木质部导水率及栓塞测量系统,分别对多枝柽柳、刚毛柽柳和紫杆柽柳扦插幼株的木质部水力特性对不同土壤水分处理的响应进行分析。以光学、扫描电子显微镜技术,对各柽柳幼株茎和根(2.5 mmd < 4 mm)木质部导管、纹孔解剖特征进行测量观察;对木质部导水效率与其解剖特征之间的关系进行讨论。结果表明:1)各柽柳植物幼株茎木质部自然栓塞度(PLC值,%)与土壤质量含水率之间有显著负相关关系(r=-0.796, P=0.01),即随着土壤含水率的下降,其木质部PLC值增大,导水率均有降低;水分条件充足的情况下,各柽柳植物茎木质部PLC值仍然较高(33%~52%),其中刚毛柽柳的PLC值(33%)显著低于其他2种柽柳(P < 0.05),但随着干旱胁迫程度的加剧其PLC值显著提高(P < 0.05);严重干旱胁迫处理下,紫杆柽柳茎的PLC值达到84%,明显高于多枝柽柳和刚毛柽柳(P < 0.05);3种柽柳植物幼株茎木质部栓塞对土壤干旱处理的敏感程度依次为紫杆柽柳、刚毛柽柳、多枝柽柳。2)各柽柳植物幼株茎、根木质部导管及纹孔数量特征之间有不同程度的体内和种间差异性(P < 0.05),而其纹孔膜结构上没有明显的差异,纹孔膜上未见微孔。3)各柽柳植物幼株木质部Ks(max)值与导管水力直径(Dh),导管表面积(Va)之间具有显著正相关关系(r=0.848, P=0.033; r=0.814, P=0.049),而与单导管指数(Vs)之间有极显著负相关关系(r=-0.925, P=0.008)。4)紫杆柽柳茎具有导管直径大、导管连接度高、导水率和自然栓塞度高等抗栓塞能力较低植物的木质部特征,但它同时具窄纹孔口等抗栓塞能力强植物的某些解剖特征。研究结果为柽柳属植物抗旱性能或生态适应机理的研究提供新的基础数据。
不同生境胡杨叶片解剖特征及其适应可塑性
钟悦鸣, 董芳宇, 王文娟, 王健铭, 李景文, 吴波, 贾晓红
2017, 39(10): 53-61. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170089
摘要:
本文对敦煌西湖荒漠湿地与内蒙古额济纳绿洲河岸林的胡杨叶片进行解剖结构数量化研究,比较了两种不同生境中胡杨叶片的适应对策。结果表明:上、下角质层厚度与叶片结构紧密度在两种生境中无显著差异,除叶片结构疏松度外,荒漠湿地中的胡杨叶片各解剖结构厚度及面积等特征显著大于绿洲河岸林;0~30 cm土壤全氮含量对荒漠湿地与绿洲河岸林的胡杨叶片解剖结构特征具有显著影响,而0~30 cm土壤全钾含量对两种生境中的胡杨叶片解剖结构发育均无显著影响;荒漠湿地中的胡杨叶片各结构变异系数及多数结构的可塑性指数均大于绿洲河岸林,其中主脉木质部面积的变异系数和可塑性指数在两种生境中均较大。与生境中物种丰富度更高的额济纳绿洲河岸林相比,敦煌西湖荒漠湿地的胡杨以更大的叶片解剖结构厚度或面积等特征来适应更加恶劣的生境。叶片解剖结构的可塑性是胡杨适应荒漠区脆弱生态系统的重要方式和策略。
水冬瓜赤杨种群生命表与时间序列分析
刘丹, 刘士玲, 郭忠玲, 崔晓阳, 范春楠
2017, 39(10): 62-69. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170035
摘要:
本文对水冬瓜赤杨种群进行调查,根据生命表理论和生存分析理论,选用年龄结构替代树木径级结构的空间代时间方法和匀混技术,绘制水冬瓜赤杨种群静态生命表,同时绘制出种群亏损率曲线、存活曲线、死亡曲线、生存函数曲线和时间序列预测图,阐述种群数量动态变化并简析其产生原因。结果表明:种群的存活曲线属于Deevey-Ⅱ型;存活曲线、死亡率和消失率曲线以及4个生存函数分析表明,前期稳定,中期波动,后期衰退是该种群的特点;时间序列分析表明,同一时间的曲线,种群数量表现出随龄级增大而减少的趋势,随时间推移,幼龄级数量呈递减趋向,个体数量在中龄级和老龄级中所占比例逐渐增大,种群天然更新能力较差,自然条件下,种群在今后将趋向于衰退。
火烧对河北平泉油松林土壤微生物量的影响
李伟克, 刘晓东, 牛树奎, 李炳怡, 刘冠宏, 褚艳琴
2017, 39(10): 70-77. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160420
摘要:
以河北平泉油松林近期(火后半年)火烧迹地为研究对象,根据树干熏黑高度和树木死亡率情况,划分不同火烧强度(轻度、中度、重度),并以邻近未火烧区设置对照样地,采用氯仿熏蒸浸提法测定各研究区土壤微生物量碳、氮(Cmic、Nmic),分析不同强度火烧对其土壤微生物量碳、氮(Cmic、Nmic)的影响。结果表明:不同强度火烧后土壤Cmic、Nmic含量均呈下降的趋势,不同土层间土壤Cmic、Nmic含量随土层深度增加而逐渐减小,土壤Cmic变化在34~205 mg/kg之间,土壤Nmic变化在7~40 mg/kg之间;土壤微生物量碳氮比(Cmic/Nmic)整体处于5~6之间。双因素方差分析表明:火烧强度、土层深度及二者的交互作用对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)均有显著影响(P < 0.05),对于土壤pH值,仅火烧强度对其影响显著(P < 0.05);同时,火烧强度、土层深度及二者的交互作用对土壤Cmic和Nmic的影响均达到极显著水平(P < 0.01)。土壤养分(SOC、TN、NH4+-N和NO3--N)主要集中在表层(0~10 cm),重度火烧后土壤养分含量显著减少,同时,土壤pH显著升高。相关分析结果表明:土壤有机碳、全氮对土壤Cmic、Nmic有极显著影响(P < 0.01),土壤Cmic、Nmic含量与土壤有机碳、全氮均呈正相关。主成分分析进一步表明土壤有机碳、全氮是影响土壤Cmic、Nmic的主要因素。
晋西黄土区封禁小流域植被群落特征变化
李梁, 张建军, 陈宝强, 冯换成
2017, 39(10): 78-89. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170185
摘要:
对晋西黄土高原封山育林小流域内植被覆盖度、群落木本植物组成及群落α多样性变化进行研究,为黄土高原地区仿拟自然植被的恢复与构建提供相应的理论依据和技术支撑。于2016年7—8月,以山西吉县蔡家川流域内实施封山育林35年的柳沟小流域为调查对象,采用样线与样方相结合的调查方法,对阳坡、半阳坡、阴坡、半阴坡、梁峁顶、沟底6种不同生境的植被状况进行了调查,并与1996年(封禁15年)、2007年(封禁26年)在柳沟小流域相同生境的调查数据进行对比,研究封山育林小流域随封育时间的延长植被覆盖度、群落木本植物组成、群落α多样性的动态变化规律。结果表明:1)小流域封禁15、26、35年时总体覆盖度分别达到77.5%、89.1%和93.6%,封禁26年时小流域已形成森林植被,到封禁35年时各生境的植被恢复较好,流域已基本郁闭;封禁26年后流域总体覆盖度的年增长率放缓,其中阳坡、梁峁顶覆盖度年均增长率减慢,半阴坡、阴坡的覆盖度增长速率仍在增加。2)封禁35年时半阳坡、半阴坡、梁峁顶由旱中生灌木群落向中生性乔灌群落演替,阳坡由旱中生乔灌群落向中生性乔灌群落演替,阴坡由喜阴的中生乔灌群落向中生性乔灌群落演替,沟底由旱中生乔灌群落向中生性灌木群落、湿中生乔灌群落演替。3)到小流域封禁35年,除阳坡外各生境的物种多样性呈现单峰变化,除阳坡外各生境的均匀度指数逐渐上升,生态优势度、物种丰富度波动变化。目前各生境群落处于中期演替阶段,物种分布更为均匀,结构更加稳定,在晋西黄土区封山育林是形成可持续森林植被的最好方法。
多边形草沙障防风效果研究
孙浩, 刘晋浩, 黄青青, 赵可
2017, 39(10): 90-94. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170173
摘要:
为了解正三角形、正方形和正六边形格状草沙障的防风固沙能力,通过测定沙障样地内不同高度风速,针对单个网格面积为1 m2的3种沙障,对沙障的防风效能、风速廓线特征和地表粗糙度进行研究。结果表明,正三角形和正六边形沙障的防风效能显著大于正方形沙障。高度为0.2 m时,正方形沙障的防风效能比三角形和六边形沙障分别低12%和8%,高度为0.3 m时,分别低11%和10%。0.2~0.3 m高度范围内,三角形沙障和六边形沙障的防风效能差异不显著。风速小于6 m/s时,地表粗糙度随风速变化接近线性变化规律。裸露地表 1 m高处,风速为4 m/s时,裸露地表粗糙度为0.166 cm,三角形沙障、正方形沙障和六边形沙障的地表粗糙度分别为11.5、9.3和10.4 cm,分别为裸露地表粗糙度的69.3、56和62.7倍。三角形沙障的地表粗糙度比正方形沙障和六边形沙障的地表粗糙度分别高23.7%和10.5%。铺设三角形沙障的地表粗糙度最大。
园艺学
北京市常用常绿树种冬季叶片多环芳烃含量及其富集特征
解莹然, 张娟, 李乐, 刘燕
2017, 39(10): 95-100. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170023
摘要:
为了解北京市常用常绿植物对大气污染物多环芳烃的富集能力,以陶然亭公园和马甸公园为样地,运用液相色谱法测定了9种健康生长的常绿植物冬季叶片中多环芳烃的含量,并对比分析了其中4种植物在不同样地的富集能力差异。结果显示:同一样地叶片多环芳烃富集特征存在种间差异。陶然亭公园9种植物叶片中,白皮松叶片中多环芳烃的总含量最高,叶片多环芳烃总含量排序为白皮松>雪松>华山松>侧柏>油松>粗榧>沙地柏>圆柏>白扦,其中白皮松叶片内轻环多环芳烃含量最高,白扦的含量最低;粗榧叶片内中环多环芳烃含量最高,沙地柏的含量最低;油松叶片内重环多环芳烃含量最高,圆柏的含量最低。马甸公园与陶然亭公园相同的4种植物,其叶片中多环芳烃的总含量排序相同,即:白皮松>侧柏>油松>圆柏,但同一树种在不同样地表现出叶片内多环芳烃组成不同。结果表明,常绿植物对多环芳烃有一定吸收能力,不同树种的富集量和富集组成有显著差异,从吸收有害污染物角度考虑,在城市绿化建设中进行相关树种筛选很有必要性。
风景园林
居住区绿地中生长残损植物研究——以北京为例
尹豪, 马毅敏, 谢潇萌
2017, 39(10): 101-108. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170310
摘要:
随着居住区景观的美学价值和生态功效在科研层面得到普遍重视,居住区的生态效益和视觉审美效果方面有了深入的研究。植物的生长表现关系着植物的景观效果,通过植物生长状况的评价研究,筛选出适于居住区绿化的植物种类是可行的研究途径。目前已有很多学者在植物生长状况的评价指标和体系方面进行了相关研究,可以系统地分析树木的健康状况,包括整体状况、树冠、树干、根部等方面。但目前这种方法不足以应用在居住区绿化研究上,着眼于植物生长残损状况的调查及成因分析更是少见。为研究居住区绿地中植物生长残损的状况及原因,本研究选取了20个北京市的居住小区作为研究对象,采用实地调研的方式对其中的生长残损植物进行种类、数量和残损状况等方面的统计。根据统计结果对生长残损植物的植物学特征(生活型、树形)进行了研究,并进一步分析了栽植位置、树种选用适宜性等生长受损的成因。研究结果表明,落叶乔木和灌木生长残损的植物种类最多,其次是常绿乔木。植物种类的频次分析和树形分析也支持这一结果。植物残损的成因分析表明栽植位置(距离建筑、基础设施、道路的远近)不合理造成的人为损伤是最主要的原因,不存在树种选用不适宜的问题。最后,提出加强居住区绿化中的乔灌木规划和常用树种的深化研究,以及关注居民园艺行为的建议。
林业工程
步进式横向插刀机构的运动学求解与轨迹规划
隋婷婷, 刘晋浩, 唐伟国
2017, 39(10): 109-116. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170213
摘要:
根据机构学原理,提出一种多杆步进式并联横向插草机构。通过Matlab软件求解运动学模型得到插刀机构标记点插草过程中连续变化的曲线, 利用fsolve函数进行插刀标记点的轨迹规划,借助Creo2.0对步进式插刀机构进行三维建模,并在ADAMS中对插刀机构作业时常设置的纵向宽900、1 000和1 100 mm这3种情况进行运动仿真,通过标记点P的运动轨迹分析步进式插刀机构的作业性能。结果表明:与旋转式插刀相比,步进式插刀机构具有良好的作业效率与精度,且操作灵活,能够满足铺设草方格的作业要求。
MDF弹性模量、泊松比和剪切模量静态测试方法探讨
王韵璐, 王正, 李敏敏, 曹瑜
2017, 39(10): 117-121. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170107
摘要:
提出了一种静态测试MDF泊松比μ和弹性模量E的新方法,即悬臂板静态弯曲法。首先,阐述了悬臂板静态弯曲法测试MDF泊松比和弹性模量的原理。根据MDF悬臂板受集中力作用下静态弯曲应力、应变分析,确定了静态测试MDF泊松比的十字应变片粘贴位置。为说明悬臂板静态弯曲法测试MDF弹性模量和泊松比的正确性,采用轴向拉伸法、四点弯曲法进行MDF的弹性模量和泊松比值的验证试验。最后,针对MDF为各向同性材料特点,通过方板静态扭转试验测得的剪切模量G,验证悬臂板静态弯曲法测试弹性模量和泊松比的正确性。结果表明:悬臂板静态弯曲法中,用于测试泊松比的应变片粘贴位置由板内横向应力σy=0的位置所确定;悬臂板静态弯曲法和轴向拉伸法测试的MDF的泊松比和弹性模量吻合得相当好,悬臂板静态弯曲法测试泊松比和弹性模量的正确性得到轴向拉伸试验的验证;悬臂板静态弯曲法测试MDF弹性模量E、泊松比μ的正确性还得到方板静态扭转试验的验证,即根据悬臂板静态弯曲法测试得到MDF的弹性模量和泊松比,并按G=E/2(1+μ)推算剪切模量G是可行的。