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2020年  42卷  第7期

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2020-07期目录
2020, 42(7).
摘要:
林学
基于遥感的高山松连清固定样地地上生物量估测模型构建
张加龙, 胥辉
2020, 42(7): 1-11. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190394
摘要:
  目的  研究利用遥感方法构建高山松固定样地地上生物量估测的参数模型,可以在今后前期样地的基础上直接快速、准确地估测生物量,或者开展少量的外业调查即可获取地上生物量。  方法  基于遥感因子与样地地上生物量变化量和线性混合模型提高生物量估测精度,以香格里拉市1987、1992、1997、2002、2007、2012、2017年7期国家森林资源清查固定样地和对应年份Landsat TM、OLI的Level-1数据为基础,首先对遥感数据进行预处理:包括辐射定标、大气校正、几何校正和地形校正,提取原始波段、比值因子、植被指数、图像增强信息、纹理指数、混合像元分解后的丰度、叶面积指数,计算5 ~ 30年间隔样地对应的遥感因子变化值。根据森林资源二类调查的高山松分布特征,选择地形因子作为线性混合模型的固定和随机效应,采用多元线性回归、非线性回归、地理加权回归、线性混合模型构建高山松地上生物量估测的静态模型,基于遥感光谱信息变化量构建了有树高和无树高参与的动态模型。最后对不同的建模方法和验证结果进行对比分析,选择最优结果作为估测模型并验证。  结果  (1)分析静态数据建模和验证的结果,采用样地号为固定因子、坡度等级为随机因子的线性混合模型的拟合R2最高,为0.75;但利用训练数据集和2017年数据验证,其精度都较低。(2)分析变化量数据建模和验证的结果,采用样地号为固定因子、坡度等级为随机因子、遥感因子变化量为自变量的线性混合模型拟合R2最高,为0.70,预测精度P值为(68.86 ± 11.93)%;增加平均树高变化量,拟合R2最高为0.79,预测P值为(73.39 ± 6.18)%。(3)无论是有、还是无树高参与的变化量模型其拟合和预测精度都达到80%,其预测精度达到了非参数模型预测精度。  结论  基于变化量的估测模型的拟合和预测精度较静态模型有所提高;综合遥感因子、地形因子构建的高山松地上生物量估测线性混合模型,其精度有较大提高;采用遥感因子变化量构建的高山松地上生物量估测模型,有效弥补了静态光学遥感数据估测生物量的不足,经检验可用于其他年期的估测。
基于混合效应模型的新疆天山云杉单木胸径预测模型构建
陈国栋, 杜研, 丁佩燕, 郭珂歆, 尹忠东
2020, 42(7): 12-22. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190236
摘要:
  目的  建立新疆天山云杉单木胸径生长模型,以期对天山云杉胸径生长进行预测,为天山云杉经营管理提供理论依据。  方法  以天山云杉为研究对象,基于新疆自治区一类清查数据中70块天山纯林复测样地,样地中测得活立木共计1 914株,随机选取1 531组数据作为训练数据,383组数据作为检验数据。对比分析传统单木胸径模型和混合效应模型在云杉单木胸径模型的应用,在运用R语言的nlme模块构建混合效应模型时考虑密度水平效应、样地效应以及嵌套两水平效应,并用平均绝对误差(\begin{document}$ \left|\bar {E}\right| $\end{document})、均方根误差(RMSE)、平均预估误差(MPE)、总相对误差(TRE)、调整决定系数(\begin{document}${R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2} $\end{document})来检验模型的拟合效果。  结果  混合效应模型(\begin{document}$ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2} $\end{document} = 0.762)优于传统胸径模型(\begin{document}$ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2} $\end{document} = 0.505)。混合效应模型中,基于嵌套两水平混合效应模型最好,其平均绝对误差(\begin{document}$ \left|\bar {E}\right| $\end{document})、均方根误差\begin{document}$ (\mathrm{R}\mathrm{M}\mathrm{S}\mathrm{E}) $\end{document}、平均预估误差(MPE)、总相对误差(TRE)、调整决定系数(\begin{document}$ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2} $\end{document})值分别为0.589 cm、0.804 cm、0.966%、− 0.042%、0.899。混合效应模型拟合效果由高到低依次为:嵌套两水平混合效应模型(\begin{document}$ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2} $\end{document} = 0.899)>样地混合效应模型(\begin{document}$ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2} $\end{document} = 0.766)>密度水平混合效应模型(\begin{document}$ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2} $\end{document} = 0.762)。幂函数能有效消除异方差结构的影响,一阶自回归矩阵 AR (1)可以有效消除数据的时间相关效应。  结论  研究求得的天山云杉单木胸径生长混合效应模型可作为新疆天山云杉单木胸径预测的主要模型,其中嵌套密度水平效应和样地效应的混合效应模型对单木胸径的预测效果最好(\begin{document}$ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2} $\end{document}=0.899),此研究表明混合效应模型是新疆天山云杉单木胸径预测的有效方法,为大面积新疆天山云杉单木胸径预测提供理论基础及新的方法。
长白落叶松−水曲柳混交林冠幅预测模型
贺梦莹, 董利虎, 李凤日
2020, 42(7): 23-32. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190250
摘要:
  目的  基于黑龙江省尚志市帽儿山林场和一面坡林场长白落叶松−水曲柳混交林24块标准地的3 164株长白落叶松样木及3 574株水曲柳样木的数据,分别构建了长白落叶松和水曲柳的冠幅模型。  方法  通过分析不同混交方式林分内长白落叶松和水曲柳冠幅的变化规律及其与林木竞争因子的关系,从6种常用的线性和非线性基础冠幅模型中选取最优模型,并将混交比例Si和树木在混交带内位置P作为哑变量,加入其他树木变量和林分变量,分别构建长白落叶松和水曲柳的冠幅模型,并对所构建的模型进行评价。  结果  长白落叶松和水曲柳冠幅在不同混交比例Si和混交带不同位置P下差异显著;冠幅与DDH(林木胸径与林分优势木胸径之比)和HDH(林木树高与林分优势高之比)成正相关,与大于对象木的胸高断面积之和(BAL)成负相关,与距离无关的竞争因子可以反映树木的竞争压力,对冠幅具有影响;长白落叶松冠幅与冠长率(CR)成正相关,与高径比(HD)成负相关;水曲柳冠幅与水曲柳优势木平均高(H0Fra)成正相关,与高径比(HD)成负相关。包含混交比例哑变量Si和混交带位置哑变量P的长白落叶松和水曲柳冠幅模型拟合冠幅(CW)的Ra2分别为0.564 2和0.545 9,加入树木变量和林分变量后长白落叶松和水曲柳冠幅模型拟合CW的Ra2分别为0.674 5和0.589 6。  结论  包含混交带位置哑变量P、混交比例哑变量Si、树木变量(CR和HD)、林分变量(H0Fra)的长白落叶松和水曲柳冠幅模型具有较好的拟合效果及预测精度。因此,本研究所构建的冠幅模型可以很好地预测混交林内长白落叶松和水曲柳的冠幅,为进一步研究混交林树木树冠结构奠定了基础。
过表达毛白杨线粒体APX基因烟草提高抗逆能力的研究
王兵, 程子义, 张蕾, 赵芝婧, 陆海, 刘頔
2020, 42(7): 33-39. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190390
摘要:
  目的  为了研究毛白杨线粒体APX(PtomtAPX)在抗逆过程中的作用,本研究对过表达PtomtAPX的转基因烟草进行抗逆研究。  方法  对过表达PtomtAPX烟草和野生型烟草进行干旱、盐、氧化胁迫处理后,测量相对含水量、叶绿素含量、丙二醛含量、APX活性、AsA消耗量、NADP/NADPH比值和SOD活性。  结果  通过对比转基因烟草植株与野生型植株的生长差异发现,在氧化胁迫、盐胁迫和干旱胁迫下,转PtomtAPX基因烟草的APX活性、相对含水量、叶绿素含量、AsA消耗量、NADP/NADPH比值升高量均明显高于野生型,其中转PtomtAPX基因烟草的APX活性为野生型的1.77倍,平均相对含水量为野生型的1.15倍,叶绿素含量为野生型的1.6倍,AsA消耗量为野生型的1.11倍,NADP/NADPH值为野生型的1.18倍,表明过表达PtomtAPX转基因植株清除活性氧的能力更强。  结论  在非生物胁迫下,PtomtAPX能消除H2O2,防止细胞损伤,在植物抗逆中发挥重要作用。
基于荧光SSR标记的毛白杨核心种质构建
毛秀红, 朱士利, 李善文, 华辉, 田书勇, 仲伟国, 董玉峰, 安新民
2020, 42(7): 40-47. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190413
摘要:
  目的  研究毛白杨核心种质的取样策略,在进行相应的遗传分析基础上,构建核心种质,分析其遗传多样性,为毛白杨种质资源库建设、引种和新品种选育提供科学依据,亦为其他树种核心种质构建提供参考。  方法  基于16对荧光SSR引物,利用毛细管电泳技术分析272份毛白杨和白杨杂种种质不同取样比例的遗传多样性参数。根据期望杂合度,计算每个样品对总体遗传多样性的贡献值,然后对所有样品根据贡献值从大到小进行排序。通过比较贡献率最高的前50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%和15%取样比例获得的平均有效等位基因数(Ne)、平均Shannon信息指数(I)、平均期望杂合度(He)等,分析核心种质的代表性,确定其合适的取样比例。  结果  随着取样比例的降低,Ne、I和He值均在升高,均大于原始种质相应数值,而且He值均大于0.5,表明具有丰富的遗传多样性,而原始种质的He值小于0.5。按照25%取样比例,得到前68名种质,其中包含18份杂种种质以及所有省份选出的部分优异种质。所得到的Ne、I和He分别是2.761、1.094和0.539,均大于原始种质的相应值2.075、0.825和0.432。t检测结果表明,核心种质与原始种质的遗传多样性无显著差异,表明这68份种质在遗传多样性方面具有可靠的代表性,可以作为核心种质。北京的种质与河北的种质遗传一致度最高,为0.997;与山西次之,为0.990。  结论  毛白杨核心种质的最佳取样比例是25%,最佳取样范围为20% ~ 40%,如果种质资源数目较大,可以适当降低至15%,如果基数较小,可以升高至45%。He、Ne、I等均表明这些核心种质具有丰富的遗传多样性。杂种种质遗传变异丰富,聚合了亲本的优良等位基因,首次从分子水平证明了杂种种质是毛白杨遗传改良的重要育种资源。建议相关部门或者育种者要高度重视白杨杂种种质的收集、保存和再利用。
西藏光核桃果实表型性状变异分析与种质资源筛选
魏丽萍, 韩艳英, 大布穷, 巩文峰, 邓公甫, 呼杰
2020, 42(7): 48-57. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190422
摘要:
  目的  本研究是探究西藏野生光核桃果实表型性状种群变异规律,结合主成分分析筛选优良种质资源,探明生态因子对果实表型性状的影响,为光核桃良种选育和推广提供参考。  方法  根据西藏野生光核桃的集中分布区,兼顾种群生长海拔、气候和成熟期的差异,对5个地级市18个种群(SYD、AR、LD、JT、DB、QD、MX、LK、BM、GY、SZ、BJ、ZR、PZ、QN、BH、LZ、CN)进行实地调查采样,每个种群选取13株长势良好的光核桃,各单株间距大于50 m,每株分阴面、阳面和上、下4个方位采集成熟果实,从每方位的果实中随机选择5枚,共20枚,测量其表型性状。  结果  光核桃果实表型性状种群间和种群内均存在极显著差异;种群间表型分化系数均值为67.99%,表型变异主要来源于种群间;根据PCA分析结合利用部位果肉和果核,筛选出果实大、果核小、果肉厚、出核率低的果用型光核桃,代表种群为山南贡嘎县江塘镇、林芝米林县羌纳乡、林芝朗县朗镇;果实小、果核大、果肉薄、高出核率的核用型光核桃,代表种群有林芝察隅县古玉乡、日喀则亚东县上亚东乡、昌都芒康县曲登乡。RDA分析5个生态因子共解释56.00%的果实性状变异,仅年均温对果实性状的总体变异影响显著(P = 0.049);两个特征性状果肉厚和出核率与生态因子的多元回归方程均回归显著(P < 0.01),调整后判定系数分别为0.599 3、0.798 1。果肉厚与经度、海拔、年均降雨量呈负相关,与纬度和年均温呈正相关;出核率与经度、海拔、年均降雨量和年均温呈正相关,与纬度呈负相关;5个生态因子中经度、纬度、海拔对果肉厚和出核率的影响极显著。  结论  光核桃果实表型性状变异主要来源于种群间;根据表型性状筛选出了果用型和核用型光核桃及其代表种群,其特征性状主要受经纬度、海拔的影响。
北京山区3种栎属植物居群遗传结构与基因渐渗研究
高基朋, 秦岭, 曹庆芹, 房克凤, 田晔林
2020, 42(7): 58-67. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190402
摘要:
  目的  栎属植物种间经常发生种间杂交和基因渐渗现象,特别是同域分布的同组内栎树之间,这种情况会更加频繁。本文通过对北京山区3种栎属植物居群遗传结构遗传变异与遗传结构进行研究,为了解北京地区自然分布的栎属植物种间基因渐渗情况、种质资源现状以及经营管理提供有效数据。  方法  本文使用6对SSR引物对云蒙山、上方山和北农林场同域分布的304个蒙古栎、槲树、槲栎的居群遗传多样性、遗传结构和种间基因渐渗进行了研究。  结果  共检测到等位标记105个,每个位点的平均等位标记数(Na)为17.5个,期望杂合度(He)为0.660 ~ 0.911,平均为0.838,多态性信息含量指数(PIC)为0.632 ~ 0.903,平均为0.822,3种栎树在总体水平上具有较高的遗传多样性。在种的水平上,3种栎树的平均等位标记数(Na)为12.667 ~ 14.167,期望杂合度(He)为0.743 ~ 0.849,多态性信息含量指数(PIC)为0.725 ~ 0.826,3种栎属植物的遗传多样性水平为蒙古栎 > 槲树 > 槲栎。对7个栎树居群的遗传结构分析表明,遗传变异大部分发生在居群内。通过Structure软件对3种栎树种间基因渐渗进行分析,发现槲树−槲栎、槲树−蒙古栎和槲栎−蒙古栎这3个种对间均有基因渐渗发生。  结论  在北京山区分布的蒙古栎、槲树和槲栎这3种栎属植物之间存在普遍的、复杂的渐渗杂交现象。
降雨减少对油松人工林凋落叶分解的影响
杜琳垚, 刘千慧, 申璇璇, 王绮彤, 王艺霖, 张峰, 于海群, 贾昕
2020, 42(7): 68-76. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190211
摘要:
  目的  凋落物分解是森林生态系统物质循环和能量流动的重要环节。探究降雨减少对油松人工林凋落叶分解的影响,有助于理解油松人工林碳(C)氮(N)循环对降雨减少的响应,可为气候变化情景下人工林生态系统功能预测与评估提供科学支撑。  方法  以北京八达岭林场油松人工林为研究对象,采用野外控制实验,通过设置3个减雨水平(100%减雨、50%减雨和对照),对比分析不同处理下油松人工林凋落叶分解过程中的质量损失和C、N动态。  结果  布设分解袋5个月后(2018年5—10月),100%减雨处理下的油松凋落叶未见质量损失,甚至出现微弱的物质积累;50%减雨处理下的凋落叶质量残留率、C残留率和N残留率分别为75.75%、49.31%和71.00%;对照下分别为73.18%、51.92%和75.50%。凋落叶质量和C、N残留率在50%减雨处理和对照间差异不显著。50%减雨处理和对照下的年分解速率k分别为0.64和0.92。油松凋落叶月分解速率与土壤含水量之间呈显著正相关。50%减雨处理和对照下的油松凋落叶N元素呈现出先富集(6月)后释放(7—10月)的动态。  结论  在北京油松人工林中,降雨减少对油松凋落叶分解的影响依赖于降雨减少的程度,在轻度和中度干旱下其分解速率仅略微下降,且C、N动态基本维持不变;而严重干旱下其分解速率和C、N周转均受到强烈制约。
格氏栲林窗土壤微生物群落功能多样性季节动态特征
王雪琳, 刘金福, 何中声, 吴则焰, 江蓝, 朱静, 邢聪, 谷新光
2020, 42(7): 77-88. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200052
摘要:
  目的  林窗作为森林生态系统中的小尺度干扰,对森林土壤养分循环与微生物群落功能多样性维持起着重要作用。明确不同林窗大小土壤养分和微生物群落功能多样性及其季节动态响应机制,有助于改善格氏栲林土壤生态环境。  方法  以格氏栲天然林林窗为对象,采用Biolog微平板法,研究不同林窗大小土壤理化性质、碳源利用能力和代谢特征的季节动态变化规律。  结果  (1)林窗生长季土壤温度、速效钾含量显著高于非生长季,pH值、速效磷含量显著低于非生长季。林窗形成促进了土壤pH值升高与速效钾积累,加速了微生物对碱解氮与速效磷的吸收和利用。(2)林窗生长季土壤微生物平均颜色变化率在培养的中后期显著高于非生长季。林窗内土壤微生物在生长季中主要利用碳源为羧酸、多聚物和氨基酸类,在非生长季中主要利用碳源为氨基酸类和羧酸类。(3)林窗土壤微生物功能多样性指数中,生长季Shannon-Wiener和Pielou指数显著高于非生长季,Simpson指数显著低于非生长季。林窗面积对生长季土壤微生物群落功能多样性指数影响不明显。非生长季小林窗Simpson指数最高,中林窗Shannon-Wiener指数和Pielou指数最高。(4)广义线性模型表明,林窗生长季的土壤温度和土壤速效钾含量升高有利于土壤微生物常见种优势度升高;非生长季土壤碱解氮含量降低,速效钾含量升高有利于微生物功能多样性升高。  结论  生长季林窗内土壤微生物群落功能多样性保持较高水平,土壤养分循环效率高;非生长季非林窗土壤环境有利于土壤微生物生长代谢,维持土壤生态系统功能。林窗形成导致土壤温度与速效养分含量的异质性是影响土壤微生物群落代谢特征和功能多样性的主要因素。
多枝柽柳改变胡杨幼苗根系对土壤水盐的响应
雷善清, 王文娟, 徐艺心, 王雨辰, 陈利俊, 杜志强, 李景文
2020, 42(7): 89-97. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190441
摘要:
  目的  根系的生长是胡杨幼苗能否定植和实现有效更新的关键,本研究拟探讨根系生长对土壤环境以及生物因子的响应,为胡杨适应特性的进一步研究提供参考,并为胡杨林的保护管理提供理论依据。  方法  以当年生胡杨幼苗根系为研究对象,通过盆栽控制实验,设置胡杨−胡杨、胡杨−柽柳两种伴生模式,3个水盐梯度交互,研究胡杨当年生幼苗根系形态特征对伴生多枝柽柳以及土壤水盐的响应。  结果  (1)当年生胡杨幼苗根系形态具有保守性,一定范围的水盐条件下,主营固着的根系(根径大于0.5 mm)和营吸收功能的根系(根径小于0.5 mm)数量分布相对稳定,不随水盐梯度的改变而变化,但种间竞争的存在改变这种形态特性。(2)多枝柽柳伴生的条件下,幼苗拥有更大的比根长和比根面积,吸收能力提高,但是根系生长受到强烈抑制,基径、总根体积、根表面积等指标显著降低(P < 0.01)。(3)多枝柽柳伴生会改变胡杨幼苗根系形态特征对土壤水盐的塑性响应,表现为胡杨−柽柳组的胡杨幼苗对盐分变化更为敏感。相对于盐分,水分和伴生模式对根系生长的影响更为关键。  结论  当年生胡杨幼苗根系对种间竞争表现出一定的适应策略,但与多枝柽柳的竞争仍对胡杨的根系生长产生不利的影响。对野外的胡杨幼苗而言,多枝柽柳的竞争也是威胁其生存的重要因素。
宁夏盐池油蒿叶片水分利用效率的生长季动态变化及对环境因子的响应
周文君, 查天山, 贾昕, 田赟, 卫腾宙, 靳川
2020, 42(7): 98-105. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190206
摘要:
  目的  探明西北半干旱区典型沙生植物油蒿叶片的水分利用效率季节动态及其对环境因子的响应机制,为生态系统过程建模提供重要的生理生态参数。  方法  本研究于2018年5—9月,使用 LI-6400XT便携式光合仪,测定了油蒿叶片的气孔导度(gs)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E),并计算得出来叶片水分利用效率(WUE),分析了WUE与土壤含水量(SWC)、叶片表面饱和水汽压差(VPDl)、光合有效辐射(PAR)及叶片表面温度(Tl)的关系。  结果  油蒿叶片的gsPnE和WUE对SWC、VPDl、PAR和Tl具有一定的响应关系。当SWC ≤ 0.08 m3/m3时,gsEPn、和WUE对VPDl的响应更为敏感;SWC > 0.08 m3/m3时,gsPnE和WUE对PAR与Tl的响应更为敏感。  结论  本研究结果进一步证明,油蒿在干旱条件下通过气孔的调节来适应环境变化,环境因子通过影响gs,进而影响植物的PnE,从而使WUE发生改变,且WUE在干旱时较低,表明土壤干旱胁迫制约油蒿叶片光合作用,从而使叶片水分利用效率受到抑制。因此,得出如下结论:油蒿通过水分资源保存策略来适应干旱环境。
园艺学
短生育期‘骄阳’百合的育性分析及2n配子诱导
朴美玲, 贾桂霞, 张冬梅
2020, 42(7): 106-112. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190425
摘要:
  目的  探究百合远缘杂种‘骄阳’百合的花粉与雌配子的育性,通过诱导提高、恢复配子的育性,在多倍体优秀种质渗入育种中加以应用。  方法  以‘骄阳’百合为试验材料,通过醋酸洋红染色法观测花粉育性,观察其花粉母细胞减数分裂进程,采用秋水仙素注射法诱导2n配子,通过与兰州百合杂交以验证2n花粉育性;为探究雌配子的育性,以‘骄阳’百合为母本与兰州百合杂交,通过直接授粉法与切割柱头授粉法,以子房膨大率、有胚种子数、发芽率加以衡量雌配子的育性。  结果  ‘骄阳’百合在花粉母细胞减数分裂过程中存在染色体与细胞质不均等分离的现象,产生大量非整倍体小孢子,不能发育成可育的花粉,雄配子没有育性。通过秋水仙素处理后,产生部分有活力的2n花粉,适宜的秋水仙素诱导浓度为0.10%,最高诱导率为86.00%,与兰州百合杂交时未能结实。当‘骄阳’百合作母本与兰州百合杂交时可以结实,雌配子具有育性并产生非整倍配子,通过切割柱头法授粉,子房膨大率由11.91%提高至65.02%。  结论  ‘骄阳’百合的花粉不育,利用秋水仙素可以诱导2n花粉的产生并恢复一定的育性;而雌配子可育,作为母本杂交能获得有胚种子并发芽。研究‘骄阳’百合的育性有助于进一步对不同杂种系间百合进行种质渗入,对培育综合性状优良的百合新品种具有重要价值。
风景园林
基于MSPA模型的北京市延庆区城乡生态网络构建
孔阳, 王思元
2020, 42(7): 113-121. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190271
摘要:
  目的  随着北京城市化的快速发展,北京生态环境趋于恶化,城市生态安全面临着巨大的挑战。生态网络的构建能够减缓快速城市化带来的城乡景观格局破碎化等危害,对保护城市生物多样性意义重大。  方法  本文选取北京市延庆区作为研究区,基于ArcGIS软件平台,对北京市延庆区遥感影像进行解译得到土地覆被类型,将土地覆被类型分为前景和背景,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法得到7类景观类型,将其中的核心区识别为重要生态源地,运用最小耗费距离模型和网络分析法得到最佳阈值下的生态网络,在此基础上提出延庆区的生态网络优化建议。  结果  (1)延庆区整体破碎度较低,不同类型间的物质和能量迁移比较通畅,整体景观多样性较高,但城市内生境斑块数目较少,廊道较为匮乏。(2)最适合延庆区生态网络现状结构的距离阈值为20 000 m,此时网络闭合度α为0.73。(3)林地、耕地是研究区域潜在生态廊道的重要构成景观类型,其中林地面积最大,为17 452.9 hm2,占廊道总面积的81.1%。  结论  MSPA方法具有评价几何连通性较准确细致、需要的数据量小、分析结果可视化等优点,而网络分析法可以对生态网络进行优化,因此基于MSPA方法和网络分析法对延庆区的生态网络构建精度更加细致准确,研究结果对延庆区的生态网络构建以及生物多样性的保护具有指导作用和实践价值,同时能够为其他地区的生态网络构建提供参考。
上海滨海地区25种园林树种的抗风性研究
张德顺, 李科科, 李玲璐, 章丽耀, 刘鸣
2020, 42(7): 122-130. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190253
摘要:
  目的  台风是我国东部沿海地区的主要气象灾害之一,近年来气候变化引发的风害发生的频度和成灾强度有不断上升的趋势,加强园林树种的抗风性研究直接关乎城市绿地体系的生态稳定性。  方法  本文通过对上海常见的25种园林树种的静态拉力实验、树木形态稳定性评价、树木木材测试以及土壤紧实度测量,综合评价了各树种的抗风性特征。  结果  实验结果显示,各树种的抗拉力矩与抗拉角度呈对数函数关系;稳定性指数随着树木高度、冠高比、树冠不对称性指标的上升而减小;树木树芯的抗压强度与抗压弯度呈线性关系。  结论  将25种受试树种大致分为两大类:一类是以广玉兰、梧桐、金丝楸、枫香为中心的静态拉力较大、弯曲角度较小的刚性树种,另一类是以银杏为中心的静态拉力较小、弯曲角度较大的韧性树种。
林业工程
苯丙乳液掺杂对地质聚合物木材胶黏剂性能的影响
马苏, 甄晋, 汪珈羽, 张德荣, 于志明, 唐睿琳, 张扬
2020, 42(7): 131-139. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200019
摘要:
  目的  地质聚合物因兼顾合成有机胶黏剂的高强度与无机胶黏剂的耐候性等特点,在人造板木材胶黏剂中具有巨大的应用潜力,但无机网络的高脆性与低界面相容性限制了其与木材的胶接强度。本研究以提高地质聚合物的基体韧性及其与木材的剪切性能为目的,采用地质聚合物为原料制备木材胶黏剂,探索地质聚合物在木材胶黏剂领域应用的可能性,旨在从原料角度解决人造板产品甲醛释放的危害。  方法  采用苯丙乳液(苯乙烯−丙烯酸酯)作为有机掺杂物,以偏高岭土(MK)为地质聚合物原料,以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为偶联剂,经碱激发、有机掺杂和养护成型制备有机掺杂地质聚合物木材胶黏剂,通过调节苯丙乳液含量和养护工艺,研究其对地质聚合物基体性能及其与木材剪切性能的影响。  结果  相比于纯地质聚合物,苯丙乳液会降低地质聚合物基体的抗压与抗折强度,使压折比降低至6.09,剪切强度升高至2.6 MPa,接触角降低了4.1%,增加基体表面微孔尺寸与裂缝数量;添加KH-550后,基体抗压与抗折强度仍有所降低,但其明显改善了胶黏剂性能,压折比降低为5.96,剪切强度升高至3.6 MPa,接触角降低了25.7%,基体表面微孔尺寸变小,裂缝减少,结构更紧密。硅烷在基体中起偶联作用,使苯丙乳液与地质聚合物产生化学连接。  结论  苯丙乳液有机掺杂与硅烷偶联协同作用,在偏高岭土基地质聚合物中形成韧性膜,虽然降低了偏高岭土基地质聚合物基体强度,但能较好地改善其脆性,达到增韧效果,并且能够提高地质聚合物与木材的界面相容性,从而增强地质聚合物木材胶黏剂的剪切强度。
基于水曲柳基材的水性漆漆膜性能研究
皇权飞, 黄艳辉, 张唯, 林欣雨, 王雪聪
2020, 42(7): 140-146. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200088
摘要:
  目的  水曲柳作为优良的硬质木材,常被用来制造中高档家具。水性漆是一种非常环保的涂料,研究其在水曲柳基材上的漆膜性能对于水性漆性能的提高和涂饰工艺的优化具有重要的现实意义,还可为水性漆在木材上的大规模工业化应用提供理论支持和科学依据。  方法  以水曲柳为基材,用商业水性漆对其进行涂饰,待漆膜完全固化后按照相应标准测定漆膜的各个性能,并用SEM和FTIR分析水性漆在基材上的附着机理。  结果  得到的漆膜厚度为96.63 μm,硬度为H,附着力高至0级,耐水性可达1级;涂饰前后总色差值ΔE为9.86,说明本涂饰较好地保持了水曲柳本身的颜色。由于底漆均匀地覆盖在基材表面,封闭了基材中亲水性的羟基,使得涂饰底漆后基材表面的接触角提高了10°,疏水性能得到提升。涂饰后基材的表面光泽度明显提高,且其平行纹理方向的光泽度比垂直纹理方向的高了40.4%。这主要是由于组成木材的细胞大多呈轴向排列,水性漆主要填充在纵向排列的细胞腔中,很难渗入到以纳米级孔隙为主的细胞壁中。水性漆与基材主要以机械互锁的物理形式相结合,此外也发生了化学反应。1 148 cm− 1处峰强度增加,说明水性漆中的羧基与基材中的羟基发生了酯化反应;出现了新的1 063 cm− 1峰,说明基材中的纤维素与水性底漆中的羟基发生了醚化反应。  结论  水性漆能在水曲柳表面形成较好的附着,保护性能较好,且能有效提高基材的视觉效果,进而提高其商业价值。