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2020年  42卷  第1期

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2020-01ml 目录
2020, 42(1): 1-2.
摘要:
林学
基于生境质量构建森林生物多样性保育价值模型
洪宇, 刘金福, 涂伟豪, 林志玮, 谭芳林
2020, 42(1): 1-9. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190289
摘要:
目的传统的森林生物多样性保育价值缺乏统一的评估标准,不便于结果比较。目前,物种保育价值模型主要通过林分丰富度核算森林当前保育价值,但未考虑土地利用类型对树种生长的潜在影响,不能体现森林的长期保育价值。近年来,逐步完善的生物多样性价值评价新理论中,尚未出现适用于森林生物多样性保育价值评估的方法。方法通过分析福建土地利用情况计算生境质量并划分等级,首次提出生境质量调整系数。利用生境质量和森林分布之间的地理对应关系,构建出基于生境质量的森林生物多样性保育价值模型(HQ-BPV模型),由此将土地利用的影响融入福建省森林生物多样性保育价值评估中。结果(1)福建省生境质量分布整体呈现内北高南低、内陆高沿海低和自然保护区高非自然保护区低的态势。(2)福建主要植被类型的平均生境质量按大小排序为针阔混交林 > 竹林 > 阔叶混交林 > 阔叶林 > 灌丛 > 针叶林 > 经济林。(3)调整后栎类和栲类的物种单位面积保育价值最高,为3.58万元/hm2,调整后各优势树种(组)的物种保育总值中阔叶混交林价值最高,为658.42亿元,构建模型核算的福建省森林生物多样性保育价值为2 056.39亿元。结论基于能够量化土地利用影响的生境质量指数,构建出HQ-BPV模型用于评价福建省森林生物多样性保育价值,为森林生物多样性的保育价值核算提供新思路,有利于森林资源监测和结构优化。
林分密度对云顶山柏木人工林群落结构和物种多样性的影响
金锁, 毕浩杰, 刘佳, 刘宇航, 王宇, 齐锦秋, 郝建锋
2020, 42(1): 10-17. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190202
摘要:
目的探索林分密度对柏木人工林群落结构和林下物种多样性及林下物种多样性与林分因子相关性的影响,为云顶山柏木人工林经营管理提供依据。方法以四川云顶山5种不同林分密度(A ~ E:500、650、800、950、1 100株/hm2)60 年生柏木人工林为研究对象,采用典型样地法进行植被调查,综合分析其群落结构、物种组成和物种多样性指数(Pielou均匀度指数Jsw、Simpson优势度指数H′、Shannon-Wiener多样性指数H、和物种丰富度指数D)。结果(1)研究区内共记录植物170种,隶属于68科136属。不同密度下灌木层或草本层优势种多属阴性、耐阴性或适应性强的植物。(2)随着林分密度的减小,灌木层物种多样性指数均呈先增后减的单峰变化,基本在密度B达到最大,除D外均无显著差异(P > 0.05);草本层DHH′则呈先增后减再增再减的双峰变化,在密度B和D出现峰值,不同密度间各指数差异性显著。林分密度和郁闭度与灌木层D呈极显著负相关,与草本层HH′Jsw呈显著或极显著正相关。(3)密度A群落径级和高度级结构均呈波动状不规则分布,其余密度下均呈单峰型分布。密度B群落内中、大乔木个体占比相对较多,不同大小个体数在群落中分布趋于合理,群落稳定性较好。结论650株/hm2为云顶山柏木人工林的相对最适林分密度,利于维持群落结构稳定并提高林下物种多样性。
干热河谷优势灌木养分重吸收率及其C∶N∶P化学计量特征
贺静雯, 刘颖, 余杭, 吴建召, 崔羽, 林勇明, 王道杰, 李键
2020, 42(1): 18-26. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190185
摘要:
目的探讨干热河谷区灌木植物成熟叶与衰老叶之间的养分重吸收率及其C∶N∶P化学计量特征。方法以坡柳、马桑和苦刺为研究对象,运用单因素方差分析和Pearson相关性分析,测定并计算其鲜叶、凋落叶的养分含量、重吸收率及其C∶N∶P化学计量比。结果除凋落叶N含量表现为马桑 > 苦刺 > 坡柳外,鲜叶N、P及凋落叶P含量均表现为苦刺 > 坡柳 > 马桑。苦刺N重吸收率最高,坡柳P重吸收率最高。3种灌木鲜叶和凋落叶C∶N、C∶P均存在显著差异性(P < 0.05),N∶P无显著差异。此外坡柳N重吸收率与凋落叶C∶N、P重吸收率与鲜叶C:N具有显著相关性(P < 0.05),马桑N重吸收率与鲜叶C∶N、凋落叶N:P和P重吸收率与鲜叶C∶N、N∶P均呈显著负相关(P < 0.05),苦刺N重吸收率与凋落叶C∶N、N∶P具有显著相关性(P < 0.05)。3种灌木除鲜叶N含量与土壤中水解氮(AN)含量存在显著相关性外,鲜叶和凋落叶C、N、P含量与土壤中各养分含量均无显著相关性。结论3种灌木除在生长过程中受 P限制外,N、P含量均表现为不完全吸收,N、P重吸收率均低于全球尺度上多种陆生植物的养分重吸收率,说明干热河谷坡柳、马桑和苦刺成熟植株通过养分重吸收来适应贫瘠立地的能力弱化,N、P养分保存和自身转移能力较低。
楸树木质部水分输导组织构造特征的轴向变化
李昕, 李姗, 邓丽萍, 李仁, 殷亚方, 郑景明
2020, 42(1): 27-34. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190238
摘要:
目的本文拟探究楸树木质部边材解剖结构的轴向变化规律,为深入理解阔叶树种的水分传导机制提供参考,并为楸树人工林的栽培、中国特有温带珍贵优质用材树种的保护及木材利用提供理论依据。方法以3株楸树为研究对象,自基部向上采集树干0、1.3、3.8、6.3、8.8、11.3 m共6个高度处的边材样品,分别测量边材面积、制备横向及弦向显微切片,并利用光学显微镜观察测量导管腔直径、导管密度等木质部解剖结构特征,利用相关性分析、方差分析研究木质部解剖特征间的相互关系,利用线性回归分析研究木质部解剖特征的轴向变化规律。结果(1)早材导管腔直径、早晚材导管密度随高度变化不显著,但早材导管腔直径随取样高度增加有减小趋势,导管密度则有相反趋势。最大早晚材导管腔直径、晚材导管腔直径、纹孔膜直径随树高增加而显著减小。(2)随树高增加,边材面积与导管水力直径均显著减小。(3)边材面积、纹孔膜直径均与导管水力直径呈显著正相关。结论楸树木质部水分疏导组织构造特征的轴向变化主要表现在边材面积、导管特征和纹孔膜特征3个方面。楸树生长轮明显,早晚材导管腔直径差异较大,早材比晚材变异幅度更大。最大导管腔直径的轴向变化显著,导管密度的轴向变化不显著,边材面积和纹孔膜直径的轴向变化显著。综合来看,楸树基部导管相对大而疏,边材面积大,上部导管相对小而多,边材面积小。这是楸树木质部结构适应长距离输水功能的一种优化设计,以降低树木栓塞化风险,提高水分运输的效率和安全性。
水淹胁迫对红花玉兰苗木生长和生理生化特性的影响
王延双, 方文, 王欣彤, 赵秀婷, 廖国莉, 段劼, 马履一
2020, 42(1): 35-45. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190225
摘要:
目的红花玉兰根系为肉质根,对水分极为敏感,本文对红花玉兰苗木进行水淹胁迫试验,探讨水淹环境对其生长和生理生化特性的影响,为确定红花玉兰栽植适合生长的水环境及推广工作提供理论依据。方法以1年生红花玉兰苗木为试验材料,采用盆栽水淹方法,设置对照(CK)、水淹4 d(W4)、7 d(W7)、11 d(W11)和15 d(W15)共5个处理,并分别在水淹第1、4、7、11、15天以及胁迫解除后的第2天(R2)、5天(R5)、8天(R8)天测定红花玉兰苗木生长过程中的生长和生理生化指标,分析红花玉兰苗木对水淹胁迫的响应及其水淹胁迫后的自我恢复能力。结果随着水淹胁迫时间的增长:W4、W7、W11植株存活率分别降低至95.00%、70.00%、60.00%,W15苗木在解除胁迫2 d后,全部死亡;苗高和地径的增长量呈下降趋势,W11苗木胁迫解除后生长恢复基本停滞;光和色素含量呈下降趋势,W11、W15与CK差异显著;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均呈下降趋势,Pn的各处理均显著低于CK,W11、W15的Gs与CK差异显著;蒸腾速率除W4外均与CK差异显著;可溶性蛋白含量和丙二醛(MDA)含量逐渐增加,各处理下MDA含量均与CK差异显著,可溶性蛋白含量除W4外均与CK差异显著;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的变化趋势大致相同,表现为先增加而后降低,W11和W15处理下的SOD和POD均与CK差异显著,CAT活性除W4外均与CK差异显著。结论随着水淹胁迫时间的增长,红花玉兰苗木生长和生理活性受到一定程度的抑制,但在水淹胁迫解除后具有一定的恢复能力,且胁迫时间越短恢复能力越强。水淹胁迫持续到11 d左右,基本上能够通过调节自身的保护酶系统活性和渗透调节物质含量来减轻伤害,维持植物体的正常生理代谢功能,从而表现出一定的耐涝潜力。当水淹胁迫持续至15 d时,超过了植株自身的调节能力,导致其死亡。
生长延缓剂对板栗叶片解剖结构及非结构性碳水化合物的影响
张亦弛, 郭素娟, 孙传昊
2020, 42(1): 46-53. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180437
摘要:
目的探究叶面喷施植物生长延缓剂对6年生板栗树叶片解剖结构及非结构性碳水化合物与叶片解剖结构的变化对非结构性碳水化合物含量的影响,为植物生长延缓剂在板栗生长调控中的应用提供理论依据。方法以板栗‘燕山早丰’为试验材料,研究分别喷施不同质量浓度的多效唑、矮壮素、烯效唑对板栗叶片非结构性碳水化合物的作用及对叶片形态解剖结构的影响。结果(1)多效唑、矮壮素和烯效唑能提高板栗叶片角质层厚度,上角质层最厚可达5.46 μm,为90 mg/L烯效唑处理,下角质层最厚可达1.76 μm,为60 mg/L烯效唑处理;(2)除60 mg/L烯效唑处理外,其余处理均能增加叶片、栅栏组织厚度,叶片、栅栏组织厚度增加效果最显著的为100 mg/L多效唑处理;(3)3种延缓剂均能增加叶片栅海比值,栅海比最高可达1.52,为90 mg/L烯效唑处理;(4)除60 mg/L烯效唑处理外,其余处理均能有效增加板栗叶片非结构性碳水化合物含量,在处理后120 d增加的最为显著。结论在板栗花芽分化期对叶面分别喷施多效唑、矮壮素和烯效唑能影响板栗叶片解剖结构,从而提高板栗对光能的捕获,增强其光合作用,其中100 mg/L多效唑的效果最好。多效唑、矮壮素和烯效唑能有效促进板栗叶片内非结构性碳水化合物的生成,本研究中60~90 mg/L烯效唑的效果最佳,延缓剂使得叶片解剖结构改变,从而增强了叶片光合作用,导致叶片同化物增多,进而提高叶片非结构性碳水化合物含量。
不同滤波算法对反演叶面积指数的影响
梁勇奇, 李明泽, 杨瑞霞, 耿同, 李欢
2020, 42(1): 54-64. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180268
摘要:
目的使用离散型激光雷达数据反演叶面积指数(LAI)的过程中,数据预处理的关键步骤为激光雷达滤波。穿透指数(LPI)作为反演过程中的重要变量,需要根据点云的类型计算,从而直接受到滤波精度的影响。因此,滤波算法的精度能间接影响到反演LAI的精度。虽然滤波算法不断改进,滤波精度逐渐提高,应用在越来越多的场景,但关于不同滤波算法对反演LAI精度影响的探讨较少。方法本文通过对机载LiDAR滤波算法历史、发展和现状的调研,最终选择混合滤波算法(Hybrid)、自适应不规则三角网滤波算法(ATIN)、形态学滤波算法(Morph)和基于坡度滤波算法(Slope)为研究对象;分别使用这4种算法,得到点云中的地面点;根据Beer-Lambert定律,反演帽儿山国家森林公园落叶松林和榆树林的LAI;以经过评估的精度更高的Hybrid算法为标准,计算另外3种算法的滤波精度和LPI偏差;对比分析LAI反演模型的平均精度;最后,通过分析不同误差来源的影响强度,确定了反演LAI时较好的滤波算法。结果在最佳的采样半径下,经过Hybrid、ATIN、Morph和Slope滤波算法处理,LAI反演模型的平均精度,在落叶松林,R2分别为:0.900 3、0.876 3、0.892 5、0.877 0;RMSE分别为:0.105 6、0.134 5、0.109 7、0.133 2;在榆树林,R2分别为:0.914 4、0.903 0、0.887 2、0.900 0;RMSE分别为:0.269 0、0.201 7、0.189 4、0.207 0。在落叶松林,I类误差较大的Morph算法,能保证较高的模型精度;而II类误差较大的Slope和ATIN算法对应的反演模型精度较低。结论经不同滤波算法处理得到的LAI反演模型精度存在差异,经混合滤波算法处理其对应的LAI反演模型精度更高,形态学滤波算法的滤波精度较低,对应的反演模型精度较高;滤波算法导致的I、II类误差中,II类误差对LAI反演模型的影响更大。
基于ZY-3卫星多光谱影像估算浙江省乔木林地上碳密度
郑冬梅, 王海宾, 夏朝宗, 陈健, 侯瑞萍, 郝月兰, 安天宇
2020, 42(1): 65-74. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180351
摘要:
目的基于覆盖浙江省的ZY-3卫星影像以及LULUCF碳汇监测样地数据,以浙江省乔木林地上碳密度为研究对象,尝试构建一个自动化提取浙江省乔木林地上碳密度的技术方法。方法分别在矢量标志建立、光谱信息提取、解译标志提纯、ZY-3卫星影像分类、自变量优选、建模方法优选、碳密度图制作等方面开展相关研究测试。结果本研究在解译标志提纯后对ZY-3影像进行分类的精度高于提纯前的影像分类精度;采用的kNN法对ZY-3影像进行分类的精度(平均总精度为80.31%,平均Kappa系数为0.69,乔木林平均用户精度为91.86%,乔木林平均生产者精度为80.85%)高于最大似然分类法(平均总精度为78.56%,平均Kappa系数为0.62,乔木林平均用户精度为89.68%,乔木林平均生产者精度为77.79%);在选用的建模方法中,kNN法构建的模型精度(平均RMSE为15.64 t/hm2,平均RRMSE为23.53%)优于稳健估计法(平均RMSE为17.63 t/hm2,平均RRMSE为25.11%)。最后,生成了浙江省乔木林地上碳密度分布图。结论本研究可为省域或更大尺度范围的乔木林地上或森林碳密度估算提供一个新的路径,为实现自动化估算碳密度以及其他森林参数提供参考。
水肥耦合对毛白杨林分土壤氮、细根分布及生物量的影响
刘峰, 席本野, 戴腾飞, 于景麟, 李广德, 陈雨姗, 王杰, 贾黎明
2020, 42(1): 75-83. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190222
摘要:
目的杨树速生丰产林是我国主要的纸浆兼用材林,较低的水肥利用效率容易造成土壤退化、环境污染甚至林分产量下降。因此,迫切需要探究适宜的水肥耦合策略,实现可持续发展。本研究通过探讨不同水肥耦合处理对根区土壤氮分布、根系分布以及林木产量的影响,旨在筛选出适宜毛白杨人工林的最佳水肥耦合措施。方法以三倍体毛白杨为研究对象,设置3个灌溉水平:− 20 kPa(I20)、− 33 kPa(I33)、− 45 kPa(I45)和4个施N水平:0(F0)、120 kg/(hm2·a)(F120)、190 kg/(hm2·a)(F190)、260 kg/(hm2·a)(F260),并设置CK对照(不灌溉不施肥)。测定其全年的土壤NO3-N动态、细根分布以及生物量产量。结果(1) 施N量和灌溉量显著增加NO3-N运移、分布和深层累积量,其中I20F260处理NO3-N深层浸出现象严重,而I20F120处理浸出量最小。(2) 水肥耦合管理可使根系分布浅层化;其中N肥供应可改变根系分布规律,灌溉促使根系分布表层化;而根系生长对N的响应取决于灌溉水平,其中I20F260处理根长密度(RLD)显著高于其他处理(P < 0.05)。(3) 不同处理NO3-N含量、RLD和整株生物量(TB),彼此间存在显著相关性。其中,土壤NO3-N含量与RLD存在显著抛物线回归关系(P < 0.05);因此,土壤养分差异是造成细根分布差异的重要因素。0 ~ 10 cm、20 ~ 40 cm土层RLD与TB呈极显著的抛物线回归关系(P < 0.01);可见,0 ~ 10 cm、20 ~ 40 cm土层适量的RLD有利于提高林木产量。其中,I20F120水肥耦合处理,林木年均生物量最高。结论I20F120处理施N量是传统施N量的四分之一,且深层NO3-N浸出量最小,有效减轻对环境的污染;此外,能够形成适量的RLD,促进林木对土壤养分的吸收利用,并最终形成较高的林木产量和较高的水肥利用率等优点。因此推荐I20F120处理为砂地毛白杨人工林最佳水肥耦合措施。
不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液无机氮及土壤氮素变化
段文靖, 段文标, 陈立新, 沈海龙, 牟宇, 韩冬荟
2020, 42(1): 84-93. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180193
摘要:
目的探明不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液铵态氮与硝态氮及土壤氮素的变化。方法本文选择哈尔滨市城市林业示范基地内代表性的3种人工林(蒙古栎、黄檗、水曲柳)的土壤作为研究对象,以其邻近的裸地土壤作为对照,通过野外采集土柱和室内土柱模拟法,使用硫酸铵配制不同质量浓度铵态氮溶液(100、50、25、0 mg/L)进行室内模拟浇灌,对土柱淋滤液中铵态氮和硝态氮及处理后的土柱土壤氮素进行测定与分析。结果3个林型和对照原状土柱对铵态氮去除效果显著,去除率均达到95%以上;不同质量浓度铵态氮负荷下各林型土壤对其去除效果差异不显著;3个林型及对照原状土柱淋滤液硝态氮质量浓度较高,均为4.41 ~ 5.53 mg/L;进水铵态氮质量浓度为100 mg/L时,除对照外,3个林型土柱中铵态氮含量均增加;低于100 mg/L时,除蒙古栎人工林外,其他两个林型土柱土壤中铵态氮含量降低;各林型和对照的土柱土壤硝态氮含量显著增加,而全氮含量差异不显著;利用不同质量浓度铵态氮浇灌后,土柱淋滤液中铵态氮的变化受林型和进水铵态氮质量浓度及其两者的交互影响不显著,但对硝态氮的影响达到显著水平,以上3者对浇灌后土柱土壤中氮素的影响均达到显著水平。结论在3个林型及裸地原状土柱中,蒙古栎人工林土壤对铵态氮的去除效果及硝态氮淋失最显著,其次为黄檗人工林土壤、水曲柳人工林土壤和裸地土壤。
晋西黄土区退耕年限对土壤孔隙度等物理性质的影响
刘俊廷, 张建军, 孙若修, 李梁
2020, 42(1): 94-103. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180376
摘要:
目的通过分析不同退耕年限林地土壤物理性质的变化,探讨退耕还林工程对土壤物理性质的改良作用。方法以晋西黄土区不同退耕年限的荒草地、纯林地、混交林地为研究对象、以农地为对照,通过野外调查,研究了退耕年限对土壤密度、孔隙度、毛管孔隙度等土壤物理性质的影响。结果退耕地土壤密度随土层深度的加深显著增加,0 ~ 60 cm土层平均密度分别为:农地(1.38 g/cm3) > 荒草地(1.27 g/cm3) > 纯林地(1.20 g/cm3) > 混交林地(1.18 g/cm3),退耕还林后纯林地、混交林地与农地、草地的土壤密度差异显著(P < 0.05);土壤密度随退耕年限的增加逐渐减小,退耕23年后基本稳定在1.16 g/cm3,退耕还林对表层土壤密度的改良效果最好,且随着土层深度的增加,这种改良效果逐渐减弱。土壤总孔隙度随退耕年限的增加呈波动性增加,并逐渐趋于稳定。表层(0 ~ 20 cm)孔隙度最大(50.8% ~ 57.6%),且在退耕5 ~ 10年内孔隙度变化最大,退耕25年后孔隙度基本稳定在55.61%左右。0 ~ 60 cm土层的孔隙度为混交林地(53.67%) > 林地(52.87%) > 农地(47.82%) > 荒草地(45.97%)。退耕后形成的纯林地、混交林地与农地、草地的孔隙度差异显著(P < 0.05),纯林地与混交林地孔隙度差异不显著(P > 0.05)。土壤毛管孔隙度随退耕年限的增加呈显著增加趋势。混交林地、纯林地毛管孔隙度分别为51.21%和50.37%,与农地的毛管孔隙度(45.62%)显著差异。结论退耕还林工程能明显改善土壤物理性质,且混交林对土壤改良效果好于纯林。
铁尾矿废弃地不同复垦年限土壤质量评价
王安宁, 刘歌畅, 徐学华, 李晓刚, 李玉灵
2020, 42(1): 104-113. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180240
摘要:
目的研究不同复垦年限对铁尾矿废弃地土壤质量的影响,为揭示铁尾矿废弃地复垦土壤演替规律、生态治理提供依据。方法本文以唐山迁安马兰庄镇不同复垦年限(1、3、5、7和15年)铁尾矿废弃地为研究对象,以裸尾矿为对照,综合考虑0 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm、40 ~ 60 cm土层土壤理化性质和生物学性状,通过灰色关联度模型和相关关系分析法构建土壤质量评价最小数据集,并以隶属度函数计算指标隶属度,以主成分分析法确定指标权重,最后运用加权求和模型对铁尾矿区复垦土壤质量进行评价。结果土壤质量评价适用的最小数据集(MDS)包括5项指标:真菌、磷酸酶、脲酶、非毛管孔隙度和全氮,磷酸酶和脲酶因子荷载量和灰色关联度均较大,是评价该区复垦土壤质量的关键性指标。基于最小数据集的土壤质量指数(MDS-SQI)与基于全体数据集的土壤质量指数(TDS-SQI)有极显著相关关系(R2 = 0.911),加权求和模型计算结果显示不同复垦年限土壤质量指数(SQI)大小顺序为复垦15年 > 7年 > 5年 > 3年 > 1年 > 裸尾矿。复垦1 ~ 15年间土壤质量综合值呈回归式抛物线增加,复垦1 ~ 7年内土壤质量提高缓慢,恢复7年后土壤质量迅速恢复,至第15年达到最大值。不同复垦年限土壤质量垂直剖面变异趋势基本表现为随土深的增加逐渐下降。结论土地复垦可改善铁尾矿废弃地土壤质量。该结论为揭示铁尾矿废弃地复垦土壤演替规律、生态治理提供依据。
掺砂对崩岗土壤无侧限抗压强度的影响
黄倩楠, 张晓明, 卫杰, 张紫优, 胡节
2020, 42(1): 114-120. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180235
摘要:
目的为了探索混合的砂土崩积堆发生二次崩塌时的力学特性,进行不同类型崩积堆室内模拟试验,探究其无侧限抗压强度变化规律及崩塌特性。方法本文采用无侧限抗压强度指标实验,设计2种掺砂方式(分层掺砂和混合掺砂)和5种掺砂水平(0%、25%、50%、75%、100%),模拟不同掺砂方式和掺砂量对崩积堆力学特性的影响。结果掺砂量越大,无侧限抗压强度越小,掺砂量从0%增加至100%,强度从71.1 kPa下降为14.6 kPa;分层掺砂的试样,下层极不稳定,试样的强度小且破坏严重,同一掺砂量,混合掺砂试样的无侧限抗压强度大,掺砂量为25%、50%、75%时,混合掺砂的无侧限抗压强度值比分层掺砂分别提高了53.28%、106.33%、21.13%;掺砂量低且混合掺砂时土体的无侧限抗压强度值大,上下层混合均匀的试样发生二次崩塌的可能性小。结论掺砂量显著降低了崩岗岩土无侧限抗压强度,掺砂量低时试样呈块状塌落,掺砂量高时呈碎屑状。同一掺砂量,混合掺砂较分层掺砂提高了无侧限抗压强度。
沙棘中白雀木醇表征方法及其分布规律
陶翠, 王捷, 姚玉军, 韩雪, 吕兆林
2020, 42(1): 121-126. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190200
摘要:
目的本论文基于一种高效、准确白雀木醇表征方法,对沙棘资源中的白雀木醇进行准确定量,探究沙棘资源中白雀木醇的含量变化规律,为沙棘中白雀木醇的开发利用提供参考。方法对比了气相色谱法(GC)和高效液相色谱法(HPLC)两种测试手段的优缺点,采用较优的液相色谱测试方法对包括沙棘果、沙棘籽、沙棘叶在内的沙棘资源中白雀木醇含量变化进行了研究。结果采用液相色谱−蒸发光散射法测定沙棘资源中的白雀木醇,该法呈现良好的线性关系(R2 = 0.998 5),且精密度高(RSD ≤ 0.53%)、准确度高(RSD ≤ 1.16%)、重复性好(RSD ≤ 1.71%)。研究结果显示,沙棘中不同部位的白雀木醇含量差异显著(P < 0.01),其中沙棘叶中白雀木醇含量最高(59.73 mg/g,干叶),其次为沙棘果肉(2.19 mg/g,鲜果肉)和沙棘籽(0.39 mg/g,鲜籽);收集5月份至9月份不同生长阶段的沙棘叶,研究表明,随着叶子生长白雀木醇含量呈现为逐渐升高趋势,且7月份至8月份期间增速最大,9月份含量积累至最高(64.79 mg/g,干叶)。结论液相色谱−蒸发光散射法检测白雀木醇含量,操作简便、并且精密度、准确度高、重复性好;沙棘叶中白雀木醇含量较果实丰富,沙棘叶中白雀木醇含量9月份累积至最高,本研究可为沙棘资源中白雀木醇的开发应用提供有效数据支撑。
风景园林
基于生态系统服务功能提升的暖温带半湿润地区城市森林营建研究
葛韵宇, 辛泊雨, 李雄
2020, 42(1): 127-141. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180433
摘要:
目的营建和谐健康的城市森林是解决城市问题的重要手段。探索以生态系统服务功能提升为目的的特定地区城市森林营建方式,对于有效指导城市森林建设,落实生态文明发展理念具有重要意义。方法以河北省秦皇岛滨海城市森林项目为研究基础,采用德尔菲法构建城市森林生态系统服务功能评价体系,利用判断矩阵建立评价模型,进而确定各项指标权重;通过权重对比,提出以提升生态系统服务功能为目的的项目区域城市森林规划方案;利用i-Tree软件组件模拟测算、对比营建城市森林前后的生态系统服务价值,科学验证提升生态系统服务功能的城市森林建设意义。结果模拟研究结果表明,基于生态系统服务功能提升的城市森林营建方案不仅具有重要的生态意义,也能产生较大的经济价值,其中,森林游憩价值提升最为显著。结论城市森林的调节服务、支持服务和文化服务是生态系统的核心服务功能。本研究依据生态系统服务功能的评价结果,结合研究区域的实际情况,从提升核心服务功能的角度出发,在植物群落、植物斑块构建,树种选择、生物栖息地营建以及游憩体验等方面提出的城市森林设计方案,可以为暖温带半湿润地区的城市森林营建提供有益参考。
林业工程
应用AE和DIC原位监测含横纹裂纹木构件的裂纹演化规律试验研究
涂郡成, 赵东, 赵健
2020, 42(1): 142-148. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190276
摘要:
目的含横纹裂纹木构件的缺陷会使其在弯曲载荷下发生横纹断裂,研究含横纹裂纹木构件在载荷作用下微裂纹的萌生和扩展规律,对含横纹裂纹木构件断裂损伤的预判和评估具有重要的意义。方法以杉木为研究对象,基于声发射(AE)技术和数字图像相关法(DIC)对已预制横纹裂纹的木试件三点弯曲损伤过程进行了实时原位监测,采用声发射参数分析法研究了加载过程中微裂纹萌生和失稳扩展的声发射特征,同时结合裂尖区域的应变和位移变化信息分析木试件表面裂纹起裂和扩展的应变特征。结果含预制横纹裂纹木试件的损伤演变过程中的声发射和数字图像测量结果,所反映的微裂纹萌生、扩展规律一致,验证了声发射振铃计数、能量和幅度对裂纹损伤过程的预判。其中声发射振铃计数、能量、幅度可有效预报木试件微裂纹的萌生,木试件表面应变的变化可以有效观测裂纹萌生和扩展区域的演变。结论建立了木材微裂纹萌生、扩展行为与声发射参数和表面应变之间的对应关系,并成功地构建了基于声发射技术和数字图像相关法的原位监测含横纹裂纹木构件裂纹损伤演化的测量和评价体系,试验结果为进一步研究含横纹裂纹木构件裂纹演变行为的损伤机理和原位监测方法提供了参考依据。
万寿菊秸秆微观形貌和化学组成的变异研究
杨国超, 王楠, 黄新鑫, 耿亚茹, 刘婧, 张求慧
2020, 42(1): 149-156. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190311
摘要:
目的研究万寿菊秸秆的微观形貌、化学元素组成和官能团的变异规律,可以在微观尺度和分子水平上为科学合理利用农作物秸秆提供技术依据。方法采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和电子能谱(EDS)表征万寿菊秸秆横切面的微观结构变异和化学元素组成变异情况;采用彩色图像计算机分析系统,对万寿菊秸秆的上段、中段、下段进行胞壁率测量;采用傅里叶一维红外光谱(FTIR)、二阶导数光谱(SDIR)和二维相关红外光谱(2DIR)表征万寿菊秸秆沿高度方向上的官能团变异规律。结果万寿菊秸秆的径向尺寸在上段变异较小(极差为7.3),而在中段和下段的变异较大(极差分别是10.0和10.7);万寿菊秸秆的上段组织结构“粗疏”,但在中段和下段的管孔直径及分布密度差异不大,导管类型主要是单管孔或复管孔,万寿菊秸秆的碳氧比在高度方向由上至下为0.73、0.79、0.83,呈现递增趋势,氮元素原子百分比也有同样趋势;万寿菊秸秆的胞壁率沿径向由内向外,高度方向由上向下均呈现出递增趋势;万寿菊秸秆不同高度对应的FTIR谱图在2 816 ~ 2 972 cm− 1、1 651、1 461 cm− 1、849 ~ 800 cm− 1处,SDIR谱图在1 700、1 280 cm− 1处,以及2DIR谱图在3 240 ~ 3 409 cm− 1、2 921、2 850、1 619 cm− 1处均存在较明显变化,表明对应官能团的种类与吸收峰强度和秸秆高度位置的变化有一定的相关性。结论通过对万寿菊秸秆微观形貌和官能团分析,揭示了万寿菊秸秆的径向尺寸、内部组织结构、碳氧原子百分比、细胞的胞壁率与秸秆生长高度方向的对应关系;推测出秸秆主要化学成分所含官能团的种类和数量在秸秆生长高度方向上的变异规律。