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2019年  41卷  第6期

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2019-06期目录
2019, 41(6).
摘要:
林学
大兴安岭北部不同降水梯度下兴安落叶松生长对升温的响应差异
孙振静, 赵慧颖, 朱良军, 李宗善, 张远东, 王晓春
2019, 41(6): 1-14. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190007
摘要:
目的为了解大兴安岭北部不同降水梯度下,兴安落叶松径向生长与气候关系是否存在差异,尤其是对最近的升温是否存在不同的响应。方法本文在大兴安岭北部沿降水梯度选择3个采样点−莫尔道嘎(Moerdaoga,ME,年降水量363 mm)、图里河(Tulihe,TLH,454 mm)和阿里河国家森林公园(Alihe,ALH,525 mm)进行树轮取样。运用树轮气候学方法,分析了气候变暖背景下兴安落叶松生长−气候关系随降水梯度的时空变异规律,并探讨兴安落叶松生长应对极端气候的抵抗力、恢复力和弹性力。结果不同降水梯度下,降水对兴安落叶松径向生长影响差异较小,仅有TLH兴安落叶松生长与当年8月和上年秋季降水呈显著正相关。温度是兴安落叶松径向生长的主要限制因子,但在不同降水区存在显著差异。在低降水区域(ME),生长季最低温度是兴安落叶松生长的主要限制因子;在中降水区域(TLH),上年9月最低温度对兴安落叶松径向生长的影响最强;在高降水区域(ALH),均温和低温是影响兴安落叶松生长的主要气候因子,上年秋季和冬季温度升高不利于当年兴安落叶松生长增加。综合温度与降水的帕默尔干旱指数(Palmer Drought Severity Index,PDSI)表明,ME采样点兴安落叶松生长与PDSI关系不显著,TLH兴安落叶松生长与PDSI显著正相关,ALH兴安落叶松与PDSI显著负相关。20世纪80年代快速升温后,3个采样点兴安落叶松的径向生长出现与升温相反的趋势。ALH采样点相比其他两个采样点应对极端气候有较高的抵抗力,但恢复力较弱。结论我们的结果表明环境水分的多少会影响兴安落叶松对未来气候变暖的响应,尤其是在生长应对极端气候的抵抗力和恢复力上可能会存在较大差异。
兴安落叶松和白桦细根形态对环境变化的响应
张俪予, 张军辉, 张蕾, 陈伟, 韩士杰
2019, 41(6): 15-23. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180396
摘要:
目的细根是树木吸收养分和水分的主要器官,在陆地生态系统养分循环和能量流动中发挥着重要作用。尽管人们已经理解了细根对碳和养分循环的重要性,但是对细根在不同环境条件下的响应和适应机制仍需深入探索。本文通过比较同一树种在不同环境条件下细根形态的可塑性以及不同树种细根形态上的差异,了解环境因子和外生菌根侵染对细根形态特征的影响。方法以东北大兴安岭和小兴安岭多年冻土区(伊春冻土退化区、南翁河冻土退化敏感区、漠河永久冻土区)的优势树种兴安落叶松和白桦为研究对象,在植物生长季节采样,挖掘法获取完整根系,测定初级发育根(1、2级根)的细根直径,比根长,比表面积,组织密度,等形态特征和外生菌根侵染率。结果土壤有效氮、土壤全碳以及生长季月均温是影响细根形态特征的主要因素。在伊春冻土退化区、南翁河冻土退化敏感区、漠河永久冻土区条件下,兴安落叶松细根形态差异均不显著(P > 0.05),外生菌根侵染率差异显著(P < 0.05);白桦细根直径、比根长、比表面积和外生菌根侵染率差异显著(P < 0.05),组织密度差异不显著(P > 0.05),白桦细根直径在南翁河冻土退化敏感区最小,而比根长和比表面积最大。兴安落叶松和白桦两树种之间细根形态特征和外生菌根侵染率存在较大差异(P < 0.05)。兴安落叶松和白桦菌根侵染率与细根直径显著正相关(r = 0.64,P < 0.01;r = 0.61,P < 0.01),与其他细根形态特征相关性不显著。结论土壤养分和生长季月均温是影响不同冻土区兴安落叶松和白桦细根形态的主要因素,兴安落叶松主要依赖外生菌根真菌适应环境变化,而白桦则是通过调整细根直径、比根长、比表面积以及外生菌根侵染率以响应环境空间异质性,外生菌根真菌的存在是兴安落叶松和白桦的重要替代性吸收策略。
皆伐油松人工林天然更新对土壤肥力和酶活性的影响
孙启越, 谭红岩, 迟明峰, 吴丹妮, 张晓文, 贾茜, 张龙玉, 贾忠奎
2019, 41(6): 24-34. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180372
摘要:
目的探讨油松人工林皆伐后天然更新成林的过程中对土壤肥力和酶活性的影响,分析植物群落演替过程中土壤质量的变化规律,为油松林的地力维护和可持续经营提供理论依据。方法采用演替时序法,在河北平泉地区选择立地条件一致的中龄林(32年)、近熟林(40年)、成熟林(53年),皆伐后不同时间(5年、10年、24年)的天然更新林及皆伐后8年撂荒地作为对照,分0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm土层测定土壤肥力和酶活性,并对2组指标进行典型相关分析。结果(1)从中龄林到成熟林土壤质量持续提升,其中在0 ~ 10 cm土层土壤含水量、全氮含量和蔗糖酶活性分别提高了161.5%、379.1%和181.3%,各指标在10 ~ 20 cm土层也有显著提升(P < 0.05)。(2)皆伐后5年天然更新林与成熟林相比土壤肥力和酶活性差异不显著(P > 0.05),到伐后24年土壤肥力和酶活性逐渐下降,与伐后5年相比,土壤毛管持水量、全氮含量和蔗糖酶活性在0 ~ 10 cm土层分别下降了24.4%、61.0%和28.8%,在10 ~ 20 cm土层各指标也均有明显下降(P < 0.05),但伐后24年土壤肥力和酶活性仍高于中龄林和近熟林。(3)天然更新林的土壤肥力和酶活性显著高于撂荒地(P < 0.05),天然更新林在0 ~ 10 cm土层土壤毛管持水量、有机质含量和脲酶活性相比撂荒地分别提高了43.7%、145.7%和116.6%,在10 ~ 20 cm土层各指标也显著高于撂荒地(P < 0.05)。(4)典型相关分析表明土壤酶活性与土壤肥力之间具有极显著相关性(P < 0.01),土壤肥力主要受土壤密度、毛管持水量、毛管孔隙度、有机质、全氮的影响,而土壤酶活性主要受脲酶和蔗糖酶的影响。土壤肥力和酶活性的典型变量得分均表现为成熟林 > 伐后5年 > 伐后10年 > 伐后24年 > 近熟林 > 撂荒地 > 中龄林。结论油松人工林成熟林阶段土壤质量明显改善,随着时间推移皆伐会造成一定程度的土壤肥力和酶活性下降,但在皆伐迹地上及时实现植被恢复会显著减轻下降的程度,且土壤质量明显好于同一发育阶段的人工林。皆伐油松人工林天然更新可以有效地缓解地力衰退的问题。
基于改进的像元二分模型估测郁闭度
丹宇卓, 石晶明, 李心怡, 罗帅, 李明泽
2019, 41(6): 35-43. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180263
摘要:
目的郁闭度是森林资源调查的一个重要因子,它不仅可以反映森林冠层的郁闭程度和树木利用空间的程度,并且能够指示林分密度。遥感为区域和全球尺度精确估测郁闭度提供了前所未有的契机,使得大面积郁闭度监测制图成为可能。本文旨在利用资源三号卫星影像数据结合模型对区域尺度上落叶松林进行郁闭度估测。方法以黑龙江省佳木斯市桦南县孟家岗林场落叶松人工林为研究对象,首先采用像元二分模型对植被覆盖度进行估算,通过探寻植被覆盖度与郁闭度的关系,对像元二分模型进行改进,通过计算不同累积频率归一化植被指数(NDVI)的值作为模型参数,对比不同参数取值时模型拟合效果得到最优模型,并利用模型估测郁闭度。结果拟合结果表明,2%累积频率下模型拟合效果最好,模型R2为0.838,RMSE为0.045,最后利用该模型得出孟家岗林场落叶松人工林郁闭度分布图。结论利用改进的像元二分模型可以较为准确地估测郁闭度。本研究对探索我国北方落叶松人工林郁闭度遥感估测提供了更有效的途径,同时也为森林资源和参数的调查提供一定的参考依据。
广东省3个乡土树种树干密度和木材密度影响因子分析
徐胜林, 何潇, 曹磊, 李海奎, 徐期瑚, 刘晓彤
2019, 41(6): 44-54. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180445
摘要:
目的分析不同因子对树干密度和木材密度的影响,为林木选育、碳汇计量提供数据支撑。方法基于广东省樟树、木荷、枫香3个乡土阔叶树种树干密度和木材密度的实测数据,利用含协变量和无交互作用的多因子方差分析法,从5大类30个因子(11个定性因子、19个定量因子)中,筛选出与树干密度和木材密度相关的因子,进而用增强回归树(BRT)来分析不同因子对3个树种树干密度和木材密度影响程度的大小。结果(1)植被类型、枝下高、胸径、植被总覆盖度、冠幅东西向宽度是影响樟树树干密度的主要因子,地市、植被类型是影响木荷树干密度的主要因子,坡向、海拔、平均高度为影响枫香树干密度的主要因子;3个树种树干密度的主要影响因子不同,无共同主要影响因子。(2)影响樟树木材密度的主要因子有枝下高、植被类型、海拔、植被总覆盖度、平均高度、灌木盖度、年龄、胸径、林种、土层厚度,影响木荷木材密度的主要因子有年龄、草本盖度、枝下高、平均胸径、土层厚度、植被类型,影响枫香木材密度的主要因子为坡向、海拔、平均高度、枝下高;3个树种木材密度具有共同主要影响因子枝下高,其相对贡献率相近,均在10%左右。(3)林分因子和单木因子同为影响樟树树干密度和木材密度的主导因子,其相对贡献率之和分别为87.04%和76.92%。林分因子、单木因子和地域因子是影响木荷树干密度的主导因子,其相对贡献率之和为79.96%;影响木荷木材密度的主导因子为林分因子、单木因子和土壤因子,其相对贡献率之和为83.04%。地形因子、林分因子和单木因子同是影响枫香树干密度和木材密度的主导因子,其相对贡献率之和分别为83.98%和92.70%。结论本文通过多因子方差分析和增强回归树对不同因子进行分析,得出林分因子和单木因子同是影响樟树、木荷、枫香树干密度和木材密度的主导因子。
河南省栎类和杨树林分断面积和蓄积生长模型构建
颜伟, 段光爽, 王一涵, 孙钊, 周桃龙, 符利勇
2019, 41(6): 55-61. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180311
摘要:
目的建立河南省栎类和杨树林分断面积和蓄积生长模型,为森林可持续经营提供基础数据。方法基于河南省最近3期一类森林资源清查数据,从9个具有生物学意义的备选模型中选出一个最优基础模型。以树种和立地等级作为哑变量,构建林分断面积和蓄积生长模型。结果利用全部样地数据拟合9个备选模型,断面积和蓄积最优生长模型都是Richards形式的模型,决定系数均在0.92以上。引入树种和立地等级作为哑变量后,与基础模型相比断面积和蓄积生长模型拟合精度都有所提高,其决定系数分别为0.98和0.94。结论带树种和立地等级的哑变量模型能同时反映河南省栎类和杨树林分断面积和蓄积生长规律,既减少了建模工作量,又提供了不同林分合并建模的方法。河南省栎类林分断面积和蓄积生长极限值高于杨树;相同林分密度条件下,栎类早期生长速率低于杨树,且栎类和杨树的生长速率均随着立地质量的下降而降低。
基于积温的文冠果开花物候期预测模型的构建
周祎鸣, 张莹, 田晓华, 唐桂辉, 张东旭, 王俊杰, 王馨蕊, 关文彬
2019, 41(6): 62-74. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180128
摘要:
目的建立不同地区及不同类型的文冠果物候模型,为文冠果的经营活动和旅游管理提供理论依据。方法以北京市大东流苗圃文冠果3个遗传类型:白花类型及“金冠霞帔”“匀冠锦霞”两个文冠果新品种为研究对象,于2017年进行了花期表型调查与物候的观测,结合全国文冠果主要分布区的8个省份15个地点白花文冠果初花期、盛花期、末花期的观测数据,应用中国气象数据网上共享气象数据,对花性状与3个开花物候期进行了时间和空间尺度上的分析。结果(1)3个不同花色遗传类型开花先后顺序为白花类型、“金冠霞帔”“匀冠锦霞”,物候期差异显著或极显著,花序生长随0、3、5、7、10 ℃积温的变化与Logistic生长模型拟合结果较好;花朵数随时间和积温的变化与二次多项式模型拟合较好;(2)各个地区之间同一积温指数各物候期所需积温相差不大,不同积温指数所需积温有显著性差异;不同积温指数和不同物候时期都对物候所需积温影响差异极显著,两个因素交互作用影响差异极显著;(3)5 ℃积温指数(即温暖指数)与物候期日序具有高度相关性,可用于花期预测;(4)白花类型文冠果3个物候期5 ℃积温的日序与经纬度、海拔呈极显著的多元线性回归关系,各观测地点日序的回归模拟值与观测值单因素方差分析证实该回归模型可用于花期预测;(5)用克里金插值法,采用上述预测模型,绘制白花文冠果3个开花物候期的时空分布图。结论基于5 ℃积温指数(即温暖指数)建立的积温模型可用于文冠果花期预测。
无患子幼苗的生长和光合特性对重庆低山丘陵区不同生境的响应
乐佳兴, 田秋玲, 吴焦焦, 高岚, 张文, 刘芸
2019, 41(6): 75-85. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180424
摘要:
目的本文探究了重庆低山丘陵地区不同生境无患子生长、光合特征及其影响因素,为西南地区无患子苗木培育及集约种植提供参考。方法在无患子旺盛生长的夏季测定低山、高丘和低丘立地无患子的生长指标、光合响应曲线及日变化特征,并采用通径分析方式分析各环境因子对无患子净光合速率(Pn)的直接和间接影响。结果(1)3种生境无患子Pn与蒸腾速率(Tr)日变化均呈双峰曲线变化,存在明显的“午休”。低丘无患子日均PnTr均最小,高丘与低山日均Pn相差不大;光能利用效率(LUE)与水分利用效率(WUE)日均值大小为低丘 > 高丘 > 低山。(2)低山、高丘和低丘的无患子株高较移栽前分别增长1.16、1.39和0.63倍,地径增加2.41、1.97和0.75倍;叶片干质量大小为低山 > 高丘 > 低丘;根、茎总干质量大小为高丘 > 低山 > 低丘。(3)光合有效辐射(PAR)、大气CO2浓度(Ca)、温度(Ta)和湿度(RH)等各环境因子决策系数由大到小分别为低山:RPAR2 > RTa2 > RCa2 > RRH2,高丘:RPAR2 > RTa2 > RCa2 > RRH2,低丘:RPAR2 > RCa2 > RRH2 > RTa2。(4)叶绿素a、b含量由大到小为低丘 > 高丘 > 低山;类胡萝卜素含量大小为低山 > 高丘 > 低丘。(5)拟合光合响应曲线得出无患子最大净光合速率(Pnmax)大小为低山 > 高丘 > 低丘;叶片表观量子效率(AQY)低山最小,高、低丘陵间无显著差异。结论无患子在低山立地条件下能长期获取比高丘、低丘更强的光照,长期适应使其对弱光利用能力低于另两个立地。3种立地中,PAR皆为Pn的主要驱动因子,低山和高丘立地中RH为Pn最大限制因素;低丘立地Pn主要限制因子为Ta,其夏季高温限制了无患子的光合潜能,导致其日均Pn在3种立地中最小,植株生长最慢。
BpCCR1正义链及反义链对7年生盆栽白桦木质素的影响及优良株系选择
张嫚嫚, 刘宝光, 顾宸瑞, 王楚, 陈肃, 姜静, 刘桂丰
2019, 41(6): 86-95. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180412
摘要:
目的肉桂酰辅酶还原酶(Cinnamoyl-CoA Reductase,CCR)是催化木质素合成特异途径中的第一个限速酶。通过测定转基因株系和野生型株系(WT)的木质素和单体含量,探究转BpCCR1基因正义链和反义链对白桦木质素含量的影响,进而筛选出转基因优良株系。方法以获得的7年生白桦转BpCCR1正、反义链株系为试验材料,采用PCR及qRT-PCR技术分别对目标基因的稳定性及表达量进行检测,采用改进的Klason法及液相色谱法分别对木质素含量及单体含量进行测定,采用硝酸-氯酸钾法和排水法分别对木纤维长和宽及基本密度进行测定,并调查树高及胸径,以此来分析转BpCCR1正、反义链对白桦上述性状的影响。结果PCR检测表明,5个转正义链株系及14个转反义链株系的目标基因均为阳性;qRT-PCR分析显示,BpCCR1基因不但在转正义链株系中上调表达,而且在转反义链株系中也呈上调表达。转正、反义链白桦株系木质素含量均增加,其中10个转反义链株系的Klason木质素和总木质素含量均值较野生型株系(WT)分别提高了7.46%和7.05%,木质素含量最高的FCR11株系较WT株系分别提高了12.26%和11.81%;转基因株系基本密度虽然有一定的变化,但无明显规律。转正义链株系的木纤维宽明显变小,5个株系均值较WT减少8.82%;而转反义链株系的木纤维长受到明显抑制,有11个株系与WT的差异达到了显著性水平(P < 0.05),其均值较WT减少12.12%。转基因株系与WT的材积差异也达到显著性水平,有11个转反义链株系的材积大于WT,7个株系达到显著性水平(P < 0.05),其平均材积生长量较WT提高77.1%。采用主成分分析法选择FCR2、FCR27和FCR33株系为优良株系。结论BpCCR1正义链及反义链均提高白桦木质素含量,综合树高、胸径等6个性状筛选出3个优良转基因株系。
镉、锌复合胁迫对银中杨化学防御的影响
王月月, 董效文, 姜礅, 狄贵秋, 王沫, 刘晓霞, 孟昭军, 严善春
2019, 41(6): 96-101. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190008
摘要:
目的探究镉(Cd)、锌(Zn)复合胁迫对银中杨化学防御的影响。方法本实验将3种含量的Cd(0.5、1.5、2.5 mg/kg)和Zn(300、500、700 mg/kg),采用正交实验设计(3 × 3)分别复合施加到1年生银中杨生长的土壤中,在胁迫30、40和50 d后,分析各组银中杨叶片中的防御蛋白活性以及次生代谢物质的含量。结果在Cd、Zn复合胁迫下,银中杨叶片中防御蛋白活性以及次生代谢物质的含量均随Cd和Zn含量的增加而降低,且高含量Cd、Zn复合胁迫下的防御蛋白的活性和次生代谢物质的含量均显著低于中低含量复合胁迫(P < 0.05)。其中,在Cd、Zn中高含量复合胁迫下,30、40和50 d后,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、胰蛋白酶抑制剂(TI)、胰凝乳蛋白酶抑制剂(CI)活性、黄酮和木质素含量,与对照组差异显著(P < 0.05);在Cd、Zn低含量复合胁迫下,30、40 d后的黄酮含量以及50 d后的PAL活性,也显著低于对照组(P < 0.05)。结论Cd和Zn复合胁迫会抑制银中杨叶片内的化学防御水平,且抑制效果呈一定的浓度和时间效应。
松材线虫病木内天牛蛀道蛹室的优势长喙壳真菌分析
伦莹莹, 王慧敏, 吕全, 刘会香, 姚洪锡, 姜文忠, 张星耀
2019, 41(6): 102-110. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180157
摘要:
目的松材线虫病与传媒昆虫天牛、伴生真菌的关系密切,研究与松材线虫病关系密切的长喙壳真菌区系,利用生理特征、形态特征和基于多基因序列的系统发育关系对优势种进行准确鉴定,为揭示病害、传媒天牛与真菌的互作关系提供理论基础。方法以华东地区松材线虫病老疫区浙江省和新疫区山东省染病的马尾松、黑松树体内松墨天牛幼虫坑道和蛹室样本为对象,分离和鉴定与松材线虫病伴生的可培养真菌区系组成,重点分析长喙壳类真菌。采用组织分离法对伴生菌区系进行分离培养,在培养特征和形态学鉴定的基础上,依据地域、寄主的不同选取代表性菌株,进行基于多位点DNA(ITS和β-tubulin)序列的系统发育分析。结果从98份样本内分离获得254株长喙壳类真菌,占所有可培养真菌区系组成的20.6%,为优势类群;培养特性和显微形态学特征支持其中235株属于齿小蠹长喙壳,占92.5%,同时该种下存在明显的菌落和显微形态特征的分化,代表性菌株的生长速率和系统发育分析进一步支持了该种基于表型的鉴定结果。结论本研究首次明确了齿小蠹长喙壳是我国松材线虫病伴生真菌区系中的绝对优势种,今后针对该种真菌与传媒昆虫天牛及松材线虫病的关系、病害真菌区系对松材线虫种群扩散流行提供生态缓冲适应性的研究十分必要,也可为病害的科学防控提供新策略。
北京西山砂壤土绿地雨水断接径流调控效应试验研究
郭瀛莉, 张守红, 陈明秀, 阿娜尔, 姜宇晨, 曹书凝, 谢朝帅
2019, 41(6): 111-119. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180262
摘要:
目的定量评估雨水断接系统的径流调控效应,探寻影响其径流调控效应的主要因素,为海绵城市建设过程中雨水断接系统水文设计和效益评估提供数据基础和科学参考。方法于2017年4—10月,取北京西山砂质壤土填充土槽(4 m长×0.6 m宽×0.25 m高),构建雨水断接试验系统并开展人工降雨试验,采用产流和峰现延迟时间及径流和洪峰削减率4个指标,定量分析绿地面积比例(25%、50%和75%)、绿地建设方式(平式绿地和深5 cm下凹式绿地)及绿地土壤前期含水量(26% ~ 30%和35% ~ 38%)对雨水断接系统径流调控效应的影响。结果本试验9组雨水断接系统的平均产流和峰现延迟时间分别为18和8 min,平均径流和洪峰削减率分别为38.9%和28.3%;雨水断接系统的径流调控效应随绿地面积比例增大而增强,绿地面积比例为25%、50%和75%的雨水断接系统的平均产流延迟时间分别为15、23和24 min,峰现延迟时间分别为5、5和15 min,径流削减率分别为29.4%、35.1%和52.2%;绿地下凹可增强雨水断接系统的径流调控效应,绿地下凹深度为0 cm和5 cm雨水断接系统的平均径流削减率分别为20.3%和52.3%,平均洪峰削减率分别为12.8%和35.4%;绿地土壤前期含水量越低(26% ~ 30%),雨水断接系统的产流延迟时间越长(17 min),径流和洪峰削减率越高(分别为44.1%和39.1%)。结论雨水断接系统具有较好的径流调控效应,能有效滞蓄地表径流,降低流速,延迟产流时间和峰现时间,削减径流总量和洪峰流量。
苏南马尾松林分冠层水文过程对降雨的响应特征
杜妍, 孙永涛, 李宗春, 韩诚, 葛波, 张金池, 庄家尧
2019, 41(6): 120-128. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180284
摘要:
目的探究不同雨量级、雨强下马尾松林冠截留、树干径流、穿透雨变化的特征与联系,为苏南丘陵区马尾松林的可持续经营管理提供科学依据。方法2012年9月到2013年8月,选取34年生马尾松林,使用RG3-M翻斗式自记雨量计、自制树干径流收集装置、集水槽收集降雨、树干径流、穿透雨数据,定位监测马尾松林外降雨、林冠截留量、树干径流、穿透雨,建立并验证Gash模型的适用性。结果(1)降雨主要集中在5—8月,林冠截留量、树干径流量、穿透雨量对降雨量有良好的响应,树干径流率和穿透雨率随着降雨强度和降雨等级的增加呈现上升趋势,截留率呈现下降趋势。(2)马尾松林冠截留率最大值出现在最小雨量(< 1.0 mm)和 < 1.0 mm/h雨强范围内,树干径流率最大值出现在中等雨量(≥ 50 mm)和1.5 ~ 2.0 mm/h雨强范围内,穿透雨量最大值出现在最大雨量级(≥ 50.0 mm)和1.5 ~ 2.0 mm/h雨强范围内,结果显示马尾松林林冠水文过程对降雨有较好的响应,降雨强度是影响马尾松林内水文过程的关键因子。(3)通过Gash模型定量分析降雨再分配规律,经过推导和计算相关参数,得到的模拟值与实测值有较好的一致性。结论马尾松林林冠部分和树干的持水能力分别为1.21、0.1 mm,形成树干径流的最小降雨量为4.86 mm。本研究可以为马尾松林的截留过程提供较明确和科学的参考。
园艺学
黄连花花期动态及其授粉特性研究
雷蕾, 李芊夏, 岳莉然, 张彦妮
2019, 41(6): 129-137. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180279
摘要:
目的黄连花作为一种重要的传统中药材,对其花期动态和授粉特性的研究能够为其种质资源的保护、杂交育种以及药用繁殖应用提供理论基础。方法本试验于2015—2016年连续2年在东北林业大学园林学院苗圃地观察黄连花的花部形态、开花动态,测定花粉活力、柱头可授性,计算杂交指数、花粉/胚珠比等指标,结合授粉和套袋处理等,研究黄连花的花期动态和授粉特性。结果黄连花为两性花,圆锥花序,单花花期一般为4 d,单株花序持续时间为35 ~ 50 d。整个开花过程有2个开花高峰期。第1个高峰期出现在始花后第6 ~ 10天,第2个高峰期出现在始花后第15天。同一朵花中,雌蕊较雄蕊先成熟,柱头的可授性和花粉活力均随开花时间的延长呈现先增强后降低的趋势。柱头于始花后2 h 至5 d内一直保持较高的可授性;花粉于始花后0.5 ~ 1 h活力指数达到最大,花后1.5 ~ 2 h逐渐失活。黄连花的花粉/胚珠比为878.7,杂交指数为4,综合花粉/胚珠比、杂交指数以及授粉和套袋的试验结果,确定黄连花的授粉特性为兼性异交、自交亲和。黄连花的整个开花过程中访花昆虫主要为宽带细腹食蚜蝇和东方蜜蜂。访花高峰期在上午09:00 ~ 11:00时,可连续访问多朵花,宽带细腹食蚜蝇在每朵花上停留的时间约为16 ~ 28 s,而东方蜜蜂约为9 ~ 17 s。结论黄连花花期较长,单株花期可达35 ~ 50 d,期间具有2个开花高峰期;雌蕊较雄蕊先成熟,花粉保持活力的时间较短,授粉特性为自交亲和、兼性异交,需要传粉者。
林业工程
基于近邻几何特征的TLS林分点云分类研究
汪献义, 邢艳秋, 尤号田, 邢涛, 舒苏
2019, 41(6): 138-146. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180308
摘要:
目的在地面激光雷达点云分类任务中多存在特征维度较高的问题,然而当点云数量较多,分类任务中构造较高维度的特征往往需要较多的计算成本和运行内存。为了解决这一问题,本研究提出用近邻点构造5个几何特征训练成熟分类器,以期在将林分点云分为地面、树干与枝叶3个类别的同时达到降低特征维度的目的。方法在构造特征的过程中采用近邻值为140的快速KDtree搜索近邻点,获得近邻点后利用其计算协方差矩阵特征值、法向量、曲率、方差和最大高程差构造5个几何特征训练分类器。为了检验本研究构造的特征在林分点云分类中的稳定性,分类器分别采用随机森林和xgboost做比较研究。本研究的实验数据均来自地面激光雷达扫描获得的单站蒙古栎人工林点云数据。结果使用随机森林和xgboost分类器训练的模型在测试集中正确估计样本数量和样本总量的比值分别为0.932 1和0.936 3。这两个分类器在地面、树干和枝叶这3个类别中的查准率达到0.97、0.93、和0.91以上,且在这3个类别中的分类结果中xgboost较随机森林均有千分级的优势。结论结果表明本研究构造的特征能够完成林分点云分类任务,在保证点云分类准确率的基础上,既减少了特征维度,又有助于提高特征计算效率,具有较高的稳定性。本研究的分类结果可为林分参数反演和生物量估计等研究奠定基础。
壁柜式翻转床气弹簧机构分析计算及选型
欧雪冰, 宋杰, 鲁群霞, 胡传双, 王庆
2019, 41(6): 147-153. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190009
摘要:
目的壁柜式翻转床是现代小户型实现一房两用功能的重要形式,而其气弹簧的选择以“试”为主,缺乏理论支撑和实践指导。为了减少试错试验时间和提高产品设计的可靠性,拟从理论着手研究壁柜式翻转床的气弹簧设计和选型。方法以壁柜式翻转床为研究对象,根据其实际工况设定床体的极限工作条件;在床体极限工作条件下,运用理论力学中的静力学和力矩平衡原理,结合气弹簧运动特性曲线和技术标准对床体和气弹簧机构进行受力分析,完成气弹簧的选型;再运用两圆相交的几何方法得到气弹簧机构在床体的安装位置;最后对任意翻转角度下的床体进行受力分析,以CAD作为辅助测量工具,模拟床体运动曲线并分析其运动规律。结果构建了翻转床气弹簧机构分析计算理论,从使用和收纳两个极限状态着手,建立了气弹簧最小伸展力、行程和安装位置的确立方法;并进一步对任意翻转角度下的床体进行受力分析计算,得出翻转床的运动规律以及翻转床悬停角度的分析方法。并以市场常见床体尺寸(宽900 mm、长1 900 mm)、固定柜体目标深度300 mm为例,代入本方法求得气弹簧最小伸展力为428 N,行程为190 mm,弹性系数为1.06,得出悬停范围为18° ~ 24°。结论本研究构建的分析方法和结果可为家具行业的壁柜式翻转床设计、选型和性能分析提供理论支撑和实践指导。对于气弹簧机构尺寸和安装位置的确定,可以进一步通过有限元分析方法对壁柜侧板进行受力分析,进而优化力臂选择。
综合述评
国内外林区几种大型作业车辆研究进展及车型设计展望
孙术发, 张山山, 李禹璇, 武晋峰, 储江伟
2019, 41(6): 154-166. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190048
摘要:
林区作业车辆的应用是林业现代化的重要标志之一。随着林业战略由采伐转型为营林护林,林区作业车辆的研究依然是林区机械领域的热点。本文采用文献分析法研究了自1950年以来国内外林区作业车辆的发展历程,其中包括集材车、消防车、运兵车和采育联合机,阐述了林区作业车辆的先进技术,分析了林区作业车辆的工作特点、用途以及工作环境,并对新时代林业车辆的发展方向做出展望。近些年国内外林区集材车发展缓慢,主要集中在作业联合机的研发上。集材车虽然功能日益增多,绝大多数是在原有车型基础上进行研发,车型偏小,车身笨重不灵活。消防车主要由装甲运兵车改装而来,在逐渐实现灭火要求的同时更注重以人为本的思想,将安全问题考虑到森林消防车的研发设计中。运兵车主要以全地形车为主,大多数采用履带式行走机构,属于军用车辆,已经实现了功能和载重的系列化。采育联合机在木材生产较发达国家应用较普遍,人机工程学和自动化程度相对较高,并逐渐发展无人驾驶技术,我国对采育联合机研究较少。林区车辆的发展应结合我国实际情况,综合分析林区车辆的功能要求,既要充分利用高新技术提高林区装备的技术含量,又要遵循经济性和实用性原则,真正做到林区车辆结构的优化设计。在新时代对我国林区作业车辆的研究应拓宽思路,注重多样化服务和个性化研究。本文结合我国林区环境提出6款林区概念车型,即森林救护车、森林炊事车、森林宿营车、森林浮桥车、森林挂车和森林消防指挥车,这些车型必将在林区抢险救灾过程中发挥越来越重要的作用。