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2018年  40卷  第11期

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林学
典型阔叶红松林叶面积指数的空间异质性
刘志理, 毕连柱, 宋国华, 王全波, 刘琪, 金光泽
2018, 40(11): 1-11. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170468
摘要:
目的探讨叶面积指数(LAI)的空间异质性及其影响因素,以期为准确地获得局域、区域等大尺度上LAI的空间分布特征提供参考依据。方法依托黑龙江丰林国家级自然保护区30hm2典型阔叶红松林动态监测样地,首先通过LAI与胸高断面积间的经验模型得到阔叶红松林内红松、冷杉、紫椴、硕桦、裂叶榆和色木槭6种主要树种及林分水平上的LAI,然后采用半方差函数和Kriging空间插值等地统计学方法分析LAI的空间异质性特征以及与地形因子(海拔、坡度、坡向和曲率)的相关关系。结果主要树种LAI的变异系数均大于10%,具有中等或强变异性,且变异程度表现为裂叶榆>硕桦>紫椴>红松>色木槭>冷杉。红松LAI的空间结构比(块金值(C0)/基台值(C0+C))为0.50,具有中等程度的空间自相关,而其他5个树种的比值均低于0.25,具有强烈的空间自相关;主要树种LAI的变程范围为24m(紫椴)~126m(红松)。红松、裂叶榆和色木槭的空间异质性具有较明显的各向异性结构特点,且红松的LAI在240m尺度范围内时,东西方向(0°)上的空间异质性明显大于南北方向(90°),240m以后出现相反的结果。红松的LAI与海拔、坡度、坡向和曲率4个地形因子均呈极显著正相关(P<0.01),其他树种的LAI与地形因子也表现出不同的相关关系。结论LAI的空间异质性不仅与研究尺度相关,而且与方向相关;地形因子对LAI空间分布的影响存在种间差异,但整体来看,4个地形因子均对LAI的空间分布存在显著影响。
高温诱导大孢子染色体加倍选育毛白杨杂种三倍体
耿喜宁, 任勇谕, 韩志强, 杜康, 康向阳
2018, 40(11): 12-18. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180215
摘要:
目的鉴于杨树三倍体具有突出的营养生长优势,针对毛白杨良种选育中母本效应难以充分利用问题,选择毛白杨育性好的雌株诱导大孢子染色体加倍选育白杨杂种三倍体,为毛白杨三倍体育种提供技术支撑。方法本研究以毛白杨无性系MC1和MC2为母本,银腺杨YX1为父本。根据白杨大小孢子发生发育存在相关性的原理,以雄株小孢子发育进程为即时判别大孢子发生进程的参照,当小孢子发育至单核早期、单核靠边期和双核期时,分别施加38、40和42 ℃高温持续处理雌花序4 h。结果两个杂交组合的处理组共得到189株毛白杨杂种三倍体,其中MC1×YX1组合中共获得70株杂种三倍体,平均诱导率为56.45%;MC2×YX1组合中共获得119株杂种三倍体,平均诱导率为47.04%,对照组未获得杂种三倍体。当小孢子发育至单核靠边期,对应大孢子母细胞减数分裂至粗线期至中期Ⅰ,此时施加38和40 ℃高温处理4 h是毛白杨大孢子染色体加倍的最佳处理时期。两个杂交组合的杂种三倍体在平均苗高和地径生长方面均优于二倍体,但组合间存在一定差异,表明三倍体育种同样需要重视亲本选配。结论研究进一步证明高温诱导大孢子染色体加倍是一种高效获得毛白杨杂种三倍体的技术途径,相关技术进步对于推进毛白杨良种选育进程具有重要的意义。
日本落叶松不同种源及家系生长性状变异分析
潘艳艳, 梁德洋, 郭婧, 王芳, 王福维, 李树春, 赵曦阳
2018, 40(11): 19-27. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170478
摘要:
目的研究日本落叶松不同种源及家系生长性状变异,为日本落叶松遗传改良提供可靠依据。方法本文以4个种源的169个日本落叶松半同胞家系为材料,对不同树龄日本落叶松的树高和胸径进行方差分析、遗传参数分析、相关性分析以及家系选择。结果各指标在种源和家系间均达极显著差异水平(P<0.01),各家系间的树高和胸径的表型变异系数(4.00%~37.37%和24.89%~26.48%)和遗传变异系数(1.94%~20.93%和8.93%~13.68%)均随树龄的增加而上升。树高和胸径的家系遗传力变化范围分别为0.881~0.972和0.877~0.879,单株遗传力变化范围分别为0.406~0.664和0.301~0.410。各性状变异系数及遗传力均属于较高水平,有利于优良家系的评价选择。相关分析表明种源内不同树龄树高和胸径相关性均达到极显著正相关。利用多性状综合评价法,以10%的入选率进行优良家系选择,17个入选家系的树高和胸径平均值分别为11.10 m和13.82 cm,现实增益分别为11.68%和17.98%,遗传增益分别为11.35%和15.80%。以5%的入选率进行优良家系内优良单株的选择,25个入选单株的树高和胸径平均值分别为12.58 m和17.72 cm,遗传增益分别为8.54%和12.50%。结论在本研究中,种源和家系间均存在丰富的变异,可以进行优良种源、家系和单株的选择,为建立改良种子园和二代种子园提供育种材料,也为日本落叶松的遗传改良提供理论依据。
NaCl胁迫对银杏幼树组织解剖结构和光合作用的影响
赵海燕, 魏宁, 孙聪聪, 白宜琳, 郑彩霞
2018, 40(11): 28-41. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180258
摘要:
目的研究银杏的耐盐生理机制对于选育优良耐盐品种、扩大盐渍化区域种植面积及解决融雪剂等盐分影响生长等问题具有现实意义。方法本试验利用条件控制法研究0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0% NaCl处理对3年生银杏幼树生长、组织解剖结构和光合作用的影响,为生产提供依据和指导。结果在盐胁迫64 d,0.2%~0.8% NaCl处理组幼树存活率为100%。0.2%处理组株高、地径相对生长量与对照组无显著差异,0.6%~1.0%处理组的生长受到显著抑制(P<0.05),说明该品种幼树可在0.2%盐处理(盆土实测盐含量0.44%)下保持良好长势。从非损伤扫描电镜观测结果发现,叶片下表皮气孔密布、闭合时间和程度不均匀,保卫细胞明显下陷,副卫细胞高高隆起;叶片角质层增厚,叶表面包被一层管状蜡质晶体;茎薄壁细胞中可见大量盐簇晶体,而根和叶柄中则很少见,这些特征表明银杏幼树具有一定耐盐和储盐能力且盐分可能主要储存在茎部。银杏幼树光合作用(净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE))日变化呈双峰型,胞间CO2浓度(Ci)呈先降后升、气孔限制值(Ls)呈先升后降趋势,且胁迫2 d 0.2%处理组Pn的峰值和谷值分别极显著高于对照组和其他处理组(P<0.01)。随着胁迫时间延长,Pn呈降低趋势,GsCiTr呈先升后降趋势。其中0.2%处理组Pn在胁迫前35 d极显著高于对照组(P<0.01),此后极显著低于对照组(P<0.01),可能是由气孔限制所致。0.4%~1.0%处理组的Pn胁迫期内均极显著低于对照组(P<0.01),在胁迫前期(2~7 d)中等浓度(0.4%)处理组Pn降低以气孔限制为主,高浓度(0.6%~1.0%)以非气孔限制为主;而在胁迫1 d和胁迫后期(35 d以后)0.4%~1.0%处理组均以非气孔限制为主,这可能是胁迫当天银杏的应激响应以及高浓度盐使银杏叶肉细胞光合活性下降所致。结论银杏具有一定耐盐性, 可在小于0.44% NaCl土壤中种植该品种,且银杏光合参数对盐胁迫较敏感,在生产中可用于监测和评价其耐盐能力。
锌胁迫对银中杨生长发育和化学防御的影响
姜礅, 王月月, 严善春
2018, 40(11): 42-48. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180131
摘要:
目的探明Zn胁迫对银中杨生长发育的影响及银中杨化学防御对Zn胁迫的响应趋势。方法本研究用3种不同含量的Zn(300、500、700 mg/kg)处理盆栽1年生银中杨的土壤,分析其生长发育状况、叶片内营养物质和次生物质含量以及蛋白酶抑制剂活性。结果Zn各含量胁迫使银中杨的生长参数(株高、根长和地径)和生物量参数(根、茎、叶的鲜质量和干质量)均显著低于对照(P<0.05),且具有一定的浓度效应。在Zn胁迫后30、40和50 d,各含量处理均使银中杨叶片中的蛋白质和可溶性糖含量显著低于对照(P<0.05),但处理组之间的蛋白质含量差异均不显著(P>0.05),而可溶性糖含量均表现为随Zn胁迫含量的增高而增高。Zn各含量胁迫均使银中杨叶片内的黄酮和木质素含量在各时间段显著高于对照,而叶片内的胰蛋白酶抑制剂(TI)和胰凝乳蛋白酶抑制剂(CI)活性却均显著低于对照(P<0.05)。结论生长基质中过量的Zn会抑制银中杨的生长发育,且能影响银中杨的化学防御水平。银中杨叶片内营养物质含量、抗虫相关次生代谢物质的含量、以及蛋白酶抑制剂活性对Zn胁迫的响应趋势不一致,体现为其营养物质含量减少、次生物质含量增多、蛋白酶抑制剂活性减弱。
长白山阔叶红松林生态系统生产力与温度的关系
石旭霞, 侯继华, 王冰雪, 王安志, 吴家兵, 张雷明, 苏文, 牛书丽
2018, 40(11): 49-57. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180275
摘要:
目的气候变暖背景下生态系统碳循环的温度敏感性研究是全球变化生态学的主要研究内容之一,森林生态系统生产力对温度的响应和适应机制是理解生态系统的温度敏感性的重要手段,长白山阔叶红松林作为典型的温带森林生态系统及重要的碳汇,研究其生产力对环境温度的响应,对提升中国森林植被碳循环模拟的准确性至关重要。方法本研究以长白山阔叶红松林为对象,收集长白山通量站2003—2011年共9年的观测数据,通过进行整合分析,量化了生态系统碳循环的3个关键过程:生态系统总初级生产力、净生态系统生产力和生态系统呼吸的温度响应曲线,并进一步分析环境因子对其最适温的影响。结果研究发现总初级生产力、净生态系统生产力的温度响应均表现为一条峰值曲线,并存在最适温,GPP的最适温(tGPP)与NEP的最适温(tNEP)存在显著线性正相关关系。在年际尺度上,一年中最高空气温度的改变是引起tGPPtNEP变化的主要因素,而年均温和夏季温度对tGPPtNEP的变化没有显著影响。当最高温度升高1 ℃时,tGPPtNEP分别增加0.41和0.66 ℃。降水、光和有效辐射、饱和蒸汽压差等环境因子对tGPPtNEP无显著影响,但夏季降水能够降低温度对tGPP的影响。结论通过上述研究说明,生态系统的初级生产力及净生产力存在温度适应现象,当研究碳循环与气候变化相互作用的模型时需要充分考虑生态系统生产力的温度适应,从而更加准确地预测碳循环对气候变暖的响应和反馈。
黑龙江西部地区人工小黑杨立木可加性生物量模型
宋博, 李凤日, 董利虎, 周翼飞
2018, 40(11): 58-68. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180062
摘要:
目的森林生物量和碳储量是研究许多林业问题与生态问题的基础。因此,准确测定生物量和碳储量十分重要。建立生物量模型是生物量和碳储量估测的重要手段。以人工小黑杨为研究对象,进行各分项生物量最优模型的选取,构建3种小黑杨可加性生物量模型系统,即基于胸径变量的一元可加性生物量模型系统、基于胸径和树高变量的二元可加性生物量模型系统以及基于最优变量的多元可加性生物量模型系统,为全国性生物量监测提供可靠的理论与技术支持。方法采用聚合型可加性模型来建立生物量模型;模型参数估计采用非线性似乎不相关回归模型方法;采用“刀切法”评价所建立的3种立木可加性生物量模型。结果仅含有胸径的异速生长方程是一种最为简单的模型形式,且具有较高的预测精度。包含树高和树冠属性因子(冠幅和冠长)的生物量模型能提高模型的预测能力,尤其能显著提高树枝、树叶和树冠生物量模型的预测能力。所建立的3种小黑杨可加性生物量模型拟合效果较好,其调整后确定系数(Ra2)均大于0.81,平均相对误差(ME)为-1.0%~10.0%,平均相对误差绝对值(MAE)均小于25%,所有模型的平均预测精度在85%以上。多元可加性生物量模型优于一元可加性生物量模型和二元可加性生物量模型。结论为了使模型参数估计更有效,所建立的生物量模型需要考虑立木总生物量及各分项生物量的可加性。虽然获取树冠属性因子需要花费大量人力和财力,但随着林地环境的变化,多元可加性生物量模型在结合生长模型精确估计小黑杨生物量方面具有一定的优势。总的来看,所建立的立木生物量模型均可对小黑杨生物量进行很好的估算。
红椎天然更新及其影响因子研究
赵总, 贾宏炎, 蔡道雄, 庞圣江, 安宁, 刘勇
2018, 40(11): 76-83. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180190
摘要:
目的开展基于近自然化森林经营技术的红椎人工林天然更新研究,为解决长期困扰红椎人工林的生长质量差、林分稳定性低及经营成本过高等问题提供依据。方法利用样地调查法对广西凭祥热林中心林区3种林分(红椎人工林、针阔人工混交林及马尾松人工林)中的红椎天然更新进行了调查,并采取室内试验方法对红椎种子萌发进行测定,通过多元回归统计及方差分析方法对数据进行分析。结果红椎在所有林分中更新频度及密度均超过其他树种,在针叶树人工林下红椎更新最差,更新密度为625株/hm2,而在针阔混交林下更新密度相对较低(3 673株/hm2),在红椎人工林下更新最好(21 231株/hm2);林分中凋落物层厚度与草本盖度是影响红椎更新的重要环境因子,红椎更新密度与两者呈明显负相关;当与母树的距离S≤5 m时红椎出现更新不良,周围仅出现7.5%的更新幼苗。经红椎种子萌发试验测定,马尾松未分解凋落叶水浸液质量比为1:10时,对红椎种子发芽产生明显抑制作用。结论试验结果说明草本盖度、凋落物层厚度和凋落叶中化感物质的抑制作用及母树的缺失可能是导致红椎在针叶树人工林下更新不良的主要原因。
江西省生态公益林典型林分土壤肥力状况研究
樊星火, 葛红艳, 张参参, 邓文平, 陈伏生, 卜文圣
2018, 40(11): 84-92. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180084
摘要:
目的生态公益林是以发挥生态效益和社会效益为主要目标的森林类型,土壤肥力状况是土壤的基本属性和本质特征,探讨生态公益林不同林分类型的土壤肥力状况,旨在为森林土壤资源的科学管理与评价及生态公益林管理提供理论参考。方法本文从江西省生态公益林监测样地中选取6种处于发育中期阶段的典型林分类型(常绿阔叶林、马尾松林、毛竹林、杉木林、湿地松和针阔混交林)33块样地,测定其土壤化学性质,并用方差分析(ANOVA)探索林分类型和土壤层次对土壤肥力的影响,同时比较同一林分类型内不同土壤层次和同一土壤层次不同森林类型的土壤化学性质差异,利用主成分分析(PCA)对土壤指标进行降维,计算各林分类型的PCA综合得分进而排序土壤肥力状况。结果研究结果表明:随着土壤深度的增加,土壤有机碳、全钾、速效氮、有效磷和速效钾含量均逐渐降低,而pH值、全氮和全磷均无显著变化。同样,除常绿阔叶林A层的有效磷和针阔混交林A层的速效钾分别显著地高于杉木林和马尾松林外,其余同一土壤层次不同林分类型间土壤养分含量无显著性差异。主成分分析显示,第1主轴(35.9%)主要代表速效养分含量和有机碳含量的变化,其中速效氮、速效钾和有机碳的因子载荷值较大;第2主轴(15.4%)主要代表全量养分和pH值的变化;土壤肥力状况排序为:毛竹林>常绿阔叶林>针阔混交林>马尾松林>杉木林>湿地松林。结论从保育土壤的角度来看,不同林分类型的肥力状况将为生态公益林差异化补偿提供数据支持和理论参考;此外,相对于人工针叶纯林,常绿阔叶林和针阔混交林有利于土壤养分的积累,因而建议针对人工针叶林进行补植改造,朝向针阔混交林和常绿阔叶林方向转变,从而提升生态公益林的生态和社会效益。
降雨过程中不同密度枯落物对各土层含水率动态影响
陈佩岩, 马岚, 梅雪梅, 张栋, 薛孟君, 孙一惠
2018, 40(11): 93-101. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180078
摘要:
目的以晋西黄土区典型油松林及刺槐林为研究对象, 对其枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究,以期为该区建设水源涵养林及水土保持林提供一定的借鉴依据。方法分别选取对应林分3种密度枯落物后进行野外人工降雨,并对其覆盖下0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm、80~100 cm、100~120 cm 6个土层含水量实时监测。结果(1) 在同一雨量级别下,当枯落物覆盖密度增加时,其在降雨过程中的截留量以及枯落物最终达到饱和截留量的时间也随之增加;此外,随着降雨试验的进行,截留率随之减小,且其随枯落物的密度增加而升高。(2)降雨过程中,随着枯落物密度的增加,两种林地上层土壤(0~60 cm)的含水率均呈现逐渐减小的趋势;其中0~20 cm土层含水率对降雨的响应最为直接和迅速,而20~40 cm与40~60 cm土层的土壤含水率变化有一定的滞后和延长,较深层(60~120 cm土层)土壤含水率对降雨过程几乎无响应过程。(3)降雨结束后,各深度土层的含水率均表现出随时间的持续缓慢减小;降雨结束24 h内,裸地及各密度枯落物覆盖下的土壤含水量最高均出现在0~20 cm层;当入渗48 h后,裸地土壤含水量最高则出现在20~40 cm土层,但是对于有枯落物覆盖的土壤,0~20 cm土层含水率在降雨结束48 h内始终最高,并且随着密度的增加其随时间延续而减小的幅度越小。结论截留量、截留率与降雨历时(降雨量)均符合幂函数关系(R2>0.9);在降雨前后及过程中,不同密度枯落物对其覆盖下的土壤含水率有较大影响;不同深度土层含水率对降雨响应差异显著。
森林区域机载LiDAR点云数据的改进八叉树滤波算法研究
杨铭, 张晓丽, 霍朗宁, 高凌寒
2018, 40(11): 102-111. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180130
摘要:
目的利用机载LiDAR点云数据能准确获取地物点三维坐标的特点,本文对森林区域LiDAR数据进行滤波分析,旨在提高点云滤波精度。方法基于改进的八叉树模型,将复杂地形分解为大量山坡地形,通过改变节点尺寸,既保留了点云的原始信息,又增强了点云数据分割的准确性。针对森林区域地形起伏不定的实际情况,在滤波算法中引入坡度判断,在一定程度上改善了山坡低矮植被易被错分为地面点的情况。结果对于3组不同地形下的点云数据,滤波总错误率分别为4.57%、4.75%和5.83%。这一结果对森林区域不同地形下的点云滤波具有一定的实用性。结论本文提出的改进八叉树滤波算法可以充分利用数据结构特征实现快速、高精度的滤波,从而节约时间成本和运行成本,也为后续森林参数的提取奠定基础。
钩梢对麻竹叶片C、N、P化学计量特征的影响
童龙, 张磊, 李彬, 耿养会, 谢锦忠, 张玮, 陈丽洁
2018, 40(11): 69-75. doi: 10.13332/j.1000--1522.20180216
摘要:
目的麻竹钩梢是一种人为干扰的营林措施,通过钩梢处理能够消弱其立竹顶端优势,提高单株立竹商品竹叶的产量。本文目的为进一步丰富麻竹钩稍研究理论,为其生产经营提供相关的科学依据。方法以不钩梢麻竹为对照,对麻竹进行轻度、中度、重度钩梢处理,通过测定1~3年生麻竹叶片C、N、P含量,同时对其C/N、C/P和N/P的比值做相关性分析,初步探讨了麻竹叶片化学计量特征对不同钩稍强度的响应。结果结果表明:与不钩梢相比,3组钩稍处理下,1~3年生麻竹叶片的全C、N、P含量以及C/N、C/P、N/P比值差别较大。其中1和2年生麻竹叶片C含量在不同钩梢处理间均表现为中度钩梢﹥轻度钩梢﹥重度钩梢﹥不钩梢,最大值为最小值的1.24倍。中度钩梢处理下,1年生麻竹叶片C、N、P含量分别比对照高6.8%、11.5%、低1.5%;对于2年生麻竹而言,3组钩梢处理的C/P分别比对照高1.2%、6.8%和低5.0%。不钩梢麻竹叶片N/P值范围13.65~14.19,平均值为13.99,表明麻竹生长过程中主要受到N元素的限制。随着钩稍强度的增大,1~3年生麻竹叶片N含量显著增加,且与不钩梢处理达到显著差异。结论本试验表明:麻竹叶片C、N、P化学计量对钩梢处理有一定程度的适应,适度的钩稍有利于提高麻竹生产力,对其生长具有一定的促进作用。
林业工程
内置电热层实木复合地板表面温度变化规律及模拟
梁善庆, 李思程, 柴媛, 傅峰
2018, 40(11): 112-122. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180253
摘要:
目的研究不同电热层位置和不同结构的电热实木复合地板温度变化规律,为电热实木复合地板的电热性能及结构优化提供理论参考。方法采用碳纤维纸作为发热元件,通过热压方式制备具有电热功能的实木复合地板,测试了通电荷载后时间-温度效应、温度不均匀度、电-热辐射转换效率和表面网格温度,分析不同电热层位置对表面温度、温度不均匀度和电-热辐射转换效率的影响,模拟了表面温度二维和三维分布图,探讨不同结构电热实木复合地板正面和背面温度变化规律,拟合了时间-温度变化曲线幂函数方程。结果表面温度均随通电荷载时间的增加而增加,最终趋于稳定,切断电源以后,温度快速下降直至与环境温度平衡。随电热层位置下移,发热稳定后表面温度随之降低,电-热辐射转换效率也相应降低。功率密度为200、300、400和500 W/m2,电热层位于近表层时,表面温度比底层温度分别高了17.2%、21.8%、24.8%和26.8%。随功率密度的增加,温度不均匀度增加,电-热辐射转换效率也随之增加,功率密度达到500 W/m2时,电热层位于近表层的电-热辐射转换效率达95.6%。二维和三维模拟图表明:表面温度分布总体呈中间高、四周低趋势,电热层位于表层尤为明显且存在聚热现象。不同结构电热实木复合地板正面表面温度随通电荷载时间增加而增加,背面木材厚度越厚,正面表面温度越高,反之背面温度越低,拟合方程表明时间-温度变化呈幂函数关系,决定系数最高达0.999 9。结论电热层位置和地板结构对电热实木复合地板表面温度和电-热辐射转换效率影响显著,电热层位于近表层时更有利于电热性能改善。
中密度纤维板和红松磨削过程材料去除机理的研究
张健, 罗斌, 刘红光, 李黎
2018, 40(11): 123-130. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180265
摘要:
目的磨削作为一项木质材料精加工技术,研究木质材料磨削过程中的材料去除行为对提高磨削效率和加工表面质量具有重要意义。方法本研究设计了木质材料单磨粒磨削实验平台,采用横向划擦法,利用扫描电镜和3D轮廓仪考察了单磨粒在中密度纤维板(MDF)和红松(Pinus koraiensis)表面形成的划擦痕迹形貌,并测定了相关特征参数,分析了最大磨削深度、沟壑面积对隆起比的影响,并根据磨粒与试件接触过程中磨削力、综合摩擦系数的变化情况,研究磨粒引起的材料变形。定义λ为划擦方向与木材纹理方向之间的夹角。结果与金属磨削过程不同,中密度纤维板和红松划擦时形成的隆起区域很小。红松横纹划擦时(λ = 90°),被磨粒切刃横向割断的木材在试件表面形成断茬,局部接触区域发生压溃式切削。红松顺纹划擦时(λ = 0°),隆起比集中在0~0.05,而中密度纤维板的隆起比呈现高度离散。在对红松进行横纹划擦时,法向磨削力Fn和切向磨削力Ft均呈剧烈振荡,而在中密度纤维板和红松顺纹划擦过程中,FnFt都近似符合正态分布,并且随着磨粒切入试件深度的不断增加,FnFt均随之增大,最大值出现在最大切入深度处附近。就中密度纤维板而言,Fn大于Ft,而红松顺纹划擦时Ft略大于Fn。无论是中密度纤维板还是红松顺纹划擦时,磨粒切入试件形成沟壑后半段的综合摩擦系数略大于初期。结论红松磨削过程中,其内部的孔隙(如轴向管胞、解剖学上的植物内部腔洞等)分布和木材纹理方向对材料的变形流动、加工表面质量有着重要影响。中密度纤维板较红松而言,在磨削痕迹两侧产生较多的塑性隆起,隆起比随磨削深度、沟壑面积变化呈现高度离散。在磨粒切入试件过程中,磨粒所受的综合摩擦力是逐渐增大的。
基于全卷积神经网络的植物叶片分割算法
胡静, 陈志泊, 杨猛, 张荣国, 崔亚稷
2018, 40(11): 131-136. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180007
摘要:
目的植物叶片分割旨在从背景中分割出叶片区域,去除背景对象干扰。这对植物病害识别和物种鉴定具有重大意义。方法本文设计了基于全卷积神经网络的植物叶片分割算法。首先,目标函数用对数逻辑函数代替复杂的Softmax多类预测函数,从而将分割任务转化为适合于植物叶片分割的二分类问题;其次,把批归一化技术引入全卷积神经网络,从而改善网络整体的收敛性。最后,针对当前植物叶片分割研究中缺乏评估指标的状况,设计了新的评估协议——受试者工作特征曲线,该曲线反映了不同阈值情况下植物叶片图像分割的召回率与误报率之间的变化情况。结果本文提出的算法降低了全卷积神经网络的参数复杂度,改善了网络的收敛性。实验结果表明,该方法比Leafsnap提到的基于颜色的分割方法更完整地分割了植物叶片区域;提出的ROC曲线能够充分评估植物叶片的分割性能。结论与传统方法相比,基于深度学习的植物叶片分割方法实现了输入图像的端对端处理,无需图像转换、噪声滤波和形态运算等预处理技术,因此在植物叶片分割上具有可行性。