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2022 年 11 期目录
2022, 44(11): 1-2.
摘要:
林学
杨树PdKNAT7基因调控拟南芥次生细胞壁厚度的功能研究
林世伟, 周扬颜, 张月, 李政, 刘超, 尹伟伦, 夏新莉
2022, 44(11): 1-9. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210083
摘要:
  目的  次生细胞壁的发育对于木材的形成至关重要,揭示林木次生壁形成的分子调控机制将为改良其木材品质提供理论依据。  方法  (1)本研究从速生型杨树NE19中克隆得到PdKNAT7基因,并构建表达载体,采用花序侵染法转化拟南芥,筛选得到过表达植株。(2)利用农杆菌介导的瞬时转化法侵染烟草,对PdKNAT7进行亚细胞定位。(3)通过徒手切片观察不同基因型拟南芥花薹基部的次生细胞壁厚度。(4)通过真空渗透的方法瞬时转化84K杨。(5)qRT-PCR分析不同品系杨树中PdKNAT7基因的表达情况,并揭示拟南芥和杨树中参与次生壁形成的相关基因的表达模式。  结果  (1)PdKNAT7定位于细胞核。(2)PdKNAT7主要在NE19杨茎中表达,且表达量高于107杨。(3)与野生型相比,过表达PdKNAT7的拟南芥花薹基部的束间纤维壁变薄,木质部纤维壁变厚,而突变体正好相反;另外,突变体的导管壁更厚。(4)过表达PdKNAT7的拟南芥植株中,4CL1、C4H1、CCR1、CesA8、IRX9和IRX10基因的表达量均下调,突变体中与之相反。(5)瞬时转化PdKNAT7基因的84K杨中,4CL3、C4H1、CCR1、CesA8、IRX9和IRX10基因的表达量也下调。  结论  PdKNAT7通过调控木质素和纤维素的积累来影响拟南芥次生细胞壁的厚度。
板栗Hsp90基因家族的鉴定及在胚珠发育过程中的表达分析
崔艳红, 李玲, 白倩, 杨清, 苏淑钗
2022, 44(11): 10-19. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210272
摘要:
  目的  热激蛋白(Hsp90)是一种在细菌、植物、动物中均广泛存在的高度保守的蛋白质分子,在植物应激反应和生长发育等过程中发挥着重要的作用。板栗作为我国重要的坚果树种,雌雄花比例不同、授粉受精困难及胚败育等现象致使板栗单产低,严重制约板栗的产量。近期有研究发现Hsp90基因家族参与植物的胚形成,本研究首次对板栗中Hsp90基因家族进行鉴定及表达分析,旨在揭示Hsp90基因家族的功能及其在授粉受精和胚珠发育过程中的作用,进而为提高板栗产量提供理论依据。  方法  利用生物信息学方法对板栗Hsp90基因家族成员进行了鉴定,分析家族成员的理化性质、基因结构、进化关系、启动子元件。基于转录组数据分析CmHsp90基因在板栗胚珠不同发育时期的表达情况。  结果  本研究在板栗中共鉴定到10个CmHsp90基因,该基因家族成员的编码区(CDS)长度范围是2 112 ~ 2 481 bp,含有4 ~ 22个外显子,编码703 ~ 826个氨基酸,相对分子量范围为80.67 ~ 94.21 kDa,等电点pI范围介于4.81 ~ 5.26;不稳定系数介于36.15 ~ 46.75之间,除CmHsp90-6、CmHsp90-4、CmHsp90-9外,其他基因编码的蛋白质相对比较稳定。对CmHsp90基因家族蛋白进行亚细胞定位预测发现:5个成员(CmHsp90-1CmHsp90-4CmHsp90-5CmHsp90-9CmHsp90-10)定位到了细胞质上,2个成员(CmHsp90-7CmHsp90-8)定位到了内质网上,其余3个成员分别定位到细胞核(CmHsp90-3)、线粒体(CmHsp90-2)和叶绿体上(CmHsp90-6)上。对CmHsp90基因家族蛋白信号肽预测发现,仅CmHsp90-7和CmHsp90-8存在潜在的信号肽位点。CmHsp90基因家族蛋白的motif、保守结构域基本一致,均包含Hsp90结构域(PF00183)和HATPase_C结构域(PF02518)。基于系统进化树分析,10个CmHsp90家族蛋白被分为5个组。对CmHsp90基因家族启动子区域进行顺式作用元件预测,发现光响应元件是CmHsp90基因家族启动子上的主要调控元件,其次为ABA响应元件,此外,有4个基因(CmHsp90-1、CmHsp90-5、CmHsp90-7、CmHsp90-8)存在温度响应元件。通过对板栗胚珠不同发育阶段的RNA-seq数据进行分析发现:除CmHsp90-3基因外,其他基因在受精前胚珠中的表达量均高于受精后胚珠;CmHsp90-2、CmHsp90-4、CmHsp90-5、CmHsp90-7、CmHsp90-8、CmHsp90-9、CmHsp90-10基因在发育胚珠中的表达量高于败育胚珠。  结论  CmHsp90基因在胚珠不同发育过程中的表达存在差异,在同一子房内发育胚珠和败育胚珠中的表达情况也不尽相同,研究结果为下一步研究CmHsp90基因在板栗授粉受精以及胚发育过程中的具体作用奠定理论基础。
不同生态区域板栗品质差异性分析及气候适应性评价
樊晓芸, 郭素娟, 李艳华
2022, 44(11): 20-30. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210289
摘要:
  目的  筛选影响板栗品质的关键气候因子,进行不同生态区域板栗气候适应性评价及其适宜性种植区划,为板栗引种以及科学种植提供理论依据。  方法  以我国不同生态区域(黄淮海、西北、长江中下游、西南等4大区域)105个板栗品种(含优系)为研究对象,对其坚果单粒质量、果形指数等表型性状和可溶性糖、淀粉、蛋白质等内在品质进行差异性分析,选择4大区域中24个板栗主栽区的12个气候因子进行主成分分析,筛选与板栗品质形成最密切的气候因子,通过逐步回归构建板栗气候品质评价模型;利用气候适应性指数(CAI)对板栗进行气候适应性评价和适宜性分区。  结果  (1)不同生态区域板栗表型性状和内在品质均存在显著差异性。长江中下游地区单粒质量和果形指数均显著高于其他地区,黄淮海地区可溶性糖最高,支链淀粉/直链淀粉比值最大。(2)影响板栗坚果品质的主要气候因子为热量因子,其次为光照因子和水分因子。单粒质量与年平均温度和生长季降水量呈显著正相关,与生长季温差呈显著负相关;果形指数与年平均温度和生长季平均温度均呈显著负相关;含水量与生长季降水量呈极显著正相关;可溶性糖与生长季温差和生长季日照时数均呈极显著正相关,与生长季降水量呈不显著负相关;支链淀粉/直链淀粉比值与生长季平均温度和生长季温差均呈极显著正相关;蛋白质与年平均温度呈显著正相关,与年日照时数和生长季日照时数均呈负相关,与生长季降水量呈不显著负相关。(3)根据CAI,4大区域中24个板栗主栽区可划分为最适宜区、较适宜区和适宜区。黄淮海北部区域CAI值达到0.90 ~ 0.96,为最适宜区;黄淮海东部、西北和西南区域CAI值为0.81 ~ 0.89,属较适宜区;而长江中下游区域CAI值最低,为0.71 ~ 0.77,属适宜区。  结论  生长季温差大、平均温度高、日照时数长的气候条件有利于板栗坚果甜、糯品质的形成。
长期氮添加对阔叶红松林细根形态、解剖结构和化学组分的影响
周诚, 刘彤, 王庆贵, 韩士杰
2022, 44(11): 31-40. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210212
摘要:
  目的  细根作为植物吸收养分和水分的主要器官,是植物根系中最活跃的部分,对土壤环境的变化尤为敏感。氮(N)沉降改变了土壤环境,也必将影响细根的结构和功能。红松是阔叶红松林的重要组成树种。探讨不同N添加水平对红松细根化学组分、形态特征和解剖结构的影响,了解长期N添加下红松细根性状的变异和权衡,对于理解和预测全球气候变化下植物根系生理功能变化具有重要意义。  方法  于2011年5月,在小兴安岭阔叶红松林建立3个样地,每个样地设立4个不同N 添加处理,分别为对照(CK,0 g/(m2·a))、低N处理(LN,2.5 g/(m2·a))、中N处理(MN,5.0 g/(m2·a))和高N处理(HN,7.5 g/(m2·a))。在2019年7月,利用挖掘法挖取红松根系,测定其1 ~ 5级根在不同N添加处理下细根化学组分、细根直径、根长、根表面积、皮层厚度、皮层细胞特征、维管束直径、维根比和管胞特征的变化。  结果  与CK处理相比,N添加显著增加了红松细根的TN含量,LN和MN处理显著降低了C∶N;LN和MN处理显著增加了红松1 ~ 5级根直径以及1级根的平均长度和表面积,显著降低了2 ~ 3级根的平均长度和表面积;LN处理显著增加了1 ~ 5级根维管束直径、1 ~ 3级根皮层厚度和皮层细胞特征以及4 ~ 5级根管胞特征。  结论  长期N添加显著改变了细根化学组分、形态特征和解剖结构。细根直径的变异主要来源于皮层厚度和维管束直径,皮层厚度的变异主要来源于皮层细胞直径,维管束直径的变异来源是管胞平均直径和总管胞面积,细根通过调整其形态特征和解剖结构来优化其生理功能,以此应对土壤环境的变化。
不同密度下2种杨树短轮伐期矮林生长及生物量
高峰, 张亚雄, 刘峰, 卜绍玮, 赵婉凝, 贾黎明
2022, 44(11): 41-49. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210371
摘要:
  目的  在培育能源林的过程中,短轮伐期矮林(SRC)培育模式在生产力及环境上有着优良表现,并正受到各国关注,但不同栽植密度及经营方式对其生长及生产力的影响尚有许多值得深入探讨的方面。本研究旨在探究在不进行后期人工水肥管理的情况下,2种杨树短轮伐期矮林的生长和生物量差异及其可持续性。  方法  本研究以种植在山东省高唐县的三倍体毛白杨B301(以下简称“B301”)和欧美杨107(以下简称“107”)为试验材料,以3种栽植密度(5 000、10 000、20 000株/hm2)和3种不同轮伐期(2、3、4年)为处理,历时6年,研究其存活率、离地22 cm处萌条直径(D22)、单株萌条数及各周期和6年间单位面积的生物量。  结果  (1)2树种的存活率在2年轮伐期中较高,在栽植密度为20 000株/hm2时较低。存活率最高可达98.89%,处于B301中的2年轮伐期、10 000株/hm2栽植密度的第2次轮伐。经过6年的短轮伐管理后,2年与3年轮伐期所有处理的存活率均显著下降,B301的存活率保持在66%以上,107在58%以上。(2)2树种的D22与单株萌条数均在较小栽植密度下得到较大值,D22在较长的轮伐周期及第1次轮伐中较大,而单株萌条数在2年和3年的轮伐周期及后2次轮伐中较大。2树种D22均在4年轮伐期、5 000株/hm2、第1次轮伐的处理下最大,B301可达到5.83 cm,而107可达到7.32 cm。B301平均单株萌条数为1.10 ~ 5.52枝,107为1.14 ~ 9.55枝。107有更强的萌蘖能力。(3)华北地区以本试验条件所栽植短轮伐期矮林的生产力:单个轮伐周期内B301的年均单位面积生物量为3.36 ~ 13.42 t/(hm2·a),107为4.58 ~ 14.45 t/(hm2·a)。在6年时间内B301的单位面积年均生物量为5.10 ~ 9.95 t/(hm2·a),107则为6.22 ~ 10.69 t/(hm2·a);B301单位面积总生物量为30.63 ~ 59.68 t/hm2,107为37.32 ~ 64.17 t/hm2  结论  (1)在未进行人工水养管理的情况下,2种杨树短轮伐期矮林在第1次轮伐时生产力最高,之后随轮伐次数增加生产力下降。(2)在该地区培育短轮伐期矮林,若要取得较高生产力,107整体上优于B301。(3)考虑到实际经营中栽植和管理成本,3年轮伐期、10 000株/hm2是这2种杨树较为适宜的轮伐期与栽植密度。
考虑环境因素的杨树生长率模型研究
张瀚月, 冯仲科, 黄国胜, 杨雪清, 冯泽民
2022, 44(11): 50-59. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210201
摘要:
  目的  杨树是我国栽培数量最多的阔叶树种,其生长快、易繁殖、适应性强、轮伐期短等特点对解决木材供需平衡、促进碳汇、实现碳循环等方面至关重要,探究杨树生长环境影响机制对实现森林资源高效管理、推动生态文明建设具有重要意义。  方法  本研究利用全国森林资源连续清查部分固定样地杨树实测数据,构建未考虑环境因素和考虑环境因素的杨树胸径生长率多元回归模型,结合随机森林(RF)、梯度提升机(GBM)和支持向量机(SVM)算法,对RF、GBM和SVM算法以RMSE最小完成模型最优参数确定,并通过平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(R2)进行模型评价,实现环境因子对杨树生长的重要性程度知识挖掘。  结果  杨树胸径生长率主要受其自身胸径大小的影响,且随着胸径的增大而减小,呈现反“J”型趋势;考虑环境因素的回归模型较未考虑环境因素的回归模型R2从0.066提高到了0.403;机器学习算法预测效果明显优于回归模型算法,其中以RF算法精度最高,R2达0.730,预测结果和实际值基本一致;多元回归模型、RF和GBM对模型重要性解释程度规律基本一致,SVM存在微小差异。  结论  回归模型精度虽略低于机器学习算法,但其“白箱”优势可为未来森林资源调查工作中判定其胸径是否存在异常提供依据;杨树生长受环境影响,与地理空间位置关系紧密,温度适宜、降水充沛的低海拔地区以及坡度平缓、坡位较低的北坡区域更适宜杨树生长,密度越大越不利于其生长;在杨树林的营造过程中,应首先考虑造林地理位置、气象气候等因素;其次,考虑林分结构,特别是林分密度合理性;最后,考虑地形结构是否适宜进行杨树林营造工程建设。
基于高空间分辨率时间序列影像的对象级侵占林地图斑快速检测
刘晓双, 李才文, 赵义兵
2022, 44(11): 60-69. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210261
摘要:
  目的  为掌握森林资源动态变化情况,及时、快速、准确地发现侵占林地地块,并解决主流遥感变化检测方法对数据源和时相一致性要求高、人工干预多、过程繁琐等应用瓶颈,采用一种基于高空间分辨率时间序列影像的多尺度对象级分割和变化提取方法,对主流方法的分类和检测两个过程进行了融合和简化。  方法  以陕西省白水县为研究区,采用GF-1和ZY-3卫星数据源,将前后两期遥感影像波段拆分和重组形成时间序列影像,对时间序列影像进行多尺度面向对象的分割,通过分割结果的光谱变化值统计学抽样判断临界点并制定提取阈值,再利用NDVI变化值对结果进行优化。  结果  以人工目视解译结果作为参照,该方法的检测精度达86.2%。在成功检出的侵占林地图斑中,形状吻合较好或基本吻合的图斑占48.8%。  结论  该方法能够实现侵占林地图斑的快速检测,在检测效率、精度和适应性方面可满足大范围、多时相、混合数据源森林资源监测工作的实际应用需要。
联合GF-1和GF-3影像的森林地上生物量反演
史建敏, 张王菲, 曾鹏, 赵丽仙, 王梦金
2022, 44(11): 70-81. doi: 10.12171/j.1000-1522.20220029
摘要:
  目的  探索高分(GF)光学、合成孔径雷达(SAR)数据及其联合数据在森林地上生物量(AGB)及其组成部分反演中的可行性。  方法  以云南省昆明市宜良县小哨林区的云南松为研究对象,结合实地调查数据,以GF-1光学数据和GF-3 SAR数据作为数据源,提取光学数据常用的植被指数和纹理特征,SAR数据的各极化后向散射系数、纹理特征以及极化分解等参数,利用KNN-FIFS方法分别进行森林AGB及其分量的反演;然后采用留一交叉验证法对反演结果进行精度评价,并在此基础上绘制森林AGB及其分量空间分布图。  结果  联合GF-1和GF-3数据反演森林AGB及其分量的精度最高,R2均超过了0.710,RMSEr的值在22% ~ 27%之间,其中树叶的反演精度最优,模型的R2为0.714,RMSE为10.270 t/hm2,RMSEr为24.58%;除树叶生物量外,森林AGB和其他分量仅采用GF-1提取的特征进行反演时,精度均优于采用GF-3特征的反演结果。  结论  联合GF-1光学数据和GF-3全极化SAR可以实现一定程度的互补,提高森林AGB及其分量的反演精度,此外KNN-FIFS方法在低生物量水平的云南松纯林的AGB及其分量的反演中具有一定的鲁棒性,且KNN-FIFS优选的重要参数多为SAR和光学的纹理特征。
带状混交对长白落叶松防御蛋白活性的影响
姜虹, 孟昭军, 李鹏, 薛羿, 姜礅, 李国江, 严善春
2022, 44(11): 82-89. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210249
摘要:
  目的  为探明混交林水曲柳化感作用对落叶松防御蛋白的影响,本研究分析了与水曲柳带状混交模式下长白落叶松针叶内防御蛋白活性的变化。  方法  以长白落叶松为对照,将盆栽和地栽方式种植的长白落叶松与水曲柳分别按1∶1、3∶3、5∶5(HJ1∶1、HJ3∶3、HJ5∶5)带状混交,1年后利用紫外分光光度计测定各处理长白落叶松针叶内防御蛋白活性。  结果  地栽、盆栽3种带状混交长白落叶松针叶内防御蛋白活性多高于对照。地栽HJ3∶3针叶内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、胰凝乳蛋白酶抑制剂(CI)、胰蛋白酶抑制剂(TI)活性及HJ5∶5针叶内多酚氧化酶(PPO)活性始终高于对照(P < 0.05);除8月1日外,地栽HJ3∶3 针叶内PPO活性显著高于对照(P < 0.05),HJ3∶3 与HJ5∶5差异均不显著(P > 0.05)。盆栽HJ3∶3针叶内防御蛋白活性始终高于对照(P < 0.05),且HJ3∶3多显著高于HJ1∶1或HJ5∶5。与盆栽相比,地栽HJ5∶5更有利于提高针叶内PAL活性;而地栽HJ1∶1对针叶内PPO活性及HJ5∶5对针叶内CI活性影响较小。  结论  与水曲柳带状混交,能够提高长白落叶松针叶内防御蛋白活力,以HJ3∶3混交模式效果最为显著,其防御蛋白活力明显增强。
基于Maxent模型的长林小蠹的全球及中国适生区预测
周玉婷, 葛雪贞, 邹娅, 郭思维, 王涛, 陶静, 宗世祥
2022, 44(11): 90-99. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210345
摘要:
  目的  长林小蠹是一种重要的林木检疫性害虫,对智利、新西兰等多国松树造成严重危害,并随林木进口入侵我国山东,对我国林业安全造成威胁。根据长林小蠹的已知分布,对其全球和中国范围内的适生区范围进行准确预测,明确该虫在我国潜在的分布区范围,为相关部门提供理论参考,有助于采取科学高效的监测和防治措施,降低潜在的生态和经济损失。  方法  利用Maxent物种分布模型,通过筛选生物气候变量和优化模型参数构建拟合优度和复杂度综合表现最佳的模型,进而应用于长林小蠹在全球和中国范围内的适生区的预测。利用ArcGIS软件对预测结果进行可视化处理和面积统计,并利用模型的结果对影响长林小蠹定殖的主要环境因素进行分析。  结果  相较默认参数下的模型,参数优化后的模型精度明显提高,平均AUC值达到0.964 6。同时,模型预测结果显示:长林小蠹在全球的适生区主要位于欧洲、北美洲东部和西部沿海、亚洲东部、南美洲东南部、非洲最南端以及大洋洲的东南沿海。其中高度适生区、中度适生区和低度适生区的面积分别占比1.21%、1.92%和3.95%。中国范围内该虫的适生区主要位于中部和南部,其南界至中国台湾,北界至辽宁大连。其中高度适生区、中度适生区和低度适生区的面积分别占比0.28%、5.00%和13.43%。在所有生物环境变量中,贡献率最为显著的为最干季降水量、最冷月份的最低温度、温度季节性、最热月份的最高温度、年降水量。贡献率分别为37.9%、25.4%、12.7%、7.0%和6.6%。  结论  已有长林小蠹发生的区域外,美国东南部和西北部、阿根廷东部、巴西的南部和中国大部的适生区尚未有长林小蠹的捕获记录,被入侵风险较高。长林小蠹在中国的适生区主要以中度和低度适生区为主,几乎囊括了中国中部和南部所有的省份,其中,山东省和江苏省的沿海地带及其周边地带、中国西部局地和中国中南部局地的适生性相对较高。由此我们建议在国内开展长林小蠹的普查及防控工作,严防其扩散蔓延;同时加强入境口岸的各项检疫措施。
园艺学
基于蜂类视觉的北京公园常用园林植物花色分析
吴宜静, 赵天祎, 王露, 张一鸣, 蔡明, 李运远, 刘燕, 张启翔
2022, 44(11): 100-110. doi: 10.12171/j.1000-1522.20220054
摘要:
  目的  蜂类是城市传粉昆虫的主要类群,具有重要的生态服务功能,而人类活动和城市发展导致蜂类数量与多样性下降。本研究基于蜂类视觉模型,评估分析各花色特征与蜂类招引能力的关系,为建立蜂类友好型园林植物的筛选体系和保护城市蜂类传粉昆虫奠定基础。  方法  以奥林匹克森林公园、海淀公园、朝阳公园等6个北京市内公园的常用园林植物为研究对象,从蜂类视觉的角度,通过光谱仪测量花反射光谱,并结合蜂类视觉模型,分析了春季与夏秋季开花的园林植物的花色多样性、花色与背景的对比度等色彩特征。  结果  不同季节和不同色系开花植物的色彩特征存在显著性差异。春季开花植物的花色标记点平均绝对偏差和最小绝对偏差(400 nm)显著低于夏秋季,表明春季开花植物比夏秋季开花植物更易被蜂类识别,但春季花色多样性较低。比较了白色系、黄色系、红色系、粉色系和蓝紫色系植物花色特征,发现黄色系花色多样性最高,红色系花色多样性最低。比较了不同色系的平均绝对偏差和最小绝对偏差,发现黄色系、白色系和粉色系开花植物易被蜂类识别,红色系开花植物难被蜂类识别。  结论  花色光谱标记点偏差、非彩色对比度和彩色对比度能够作为筛选蜂类友好型园林植物的指标。
风景园林
面向多类型、多尺度协同传导的乡村景观特征识别与评价方法—以科右前旗为例
吴雪, 陈荣, 张云路
2022, 44(11): 111-121. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210553
摘要:
  目的  提升乡村景观品质是促进人与自然和谐统一,形成良好居住环境的关键。面对新时代中国乡村人居环境建设需求,乡村景观亟需通过规划设计来突出地域特征、展现地域风貌特色。本文探索了面向多尺度乡村空间的景观特征识别与评价方法,以期为营建地域化乡村景观提供新思路。  方法  文章探讨了景观特征评估工具在乡村景观风貌识别与营建中的实践应用。以内蒙古科尔沁右翼前旗为例,首先,在传统LCA工具的基础上构建了多尺度乡村景观特征评价的工作框架;其次借助地理信息分析平台进行了国土—区域—场地多尺度视角下的乡村景观特征分类识别与描述;最后,构建了基于具体发展目标的景观决策评价体系,并提出相应的景观发展策略。  结果  通过分析获取了研究区域的景观特征分类图,并根据分类及决策评价结果提出了相应的优化思路,完成了从国土空间到场地、从景观特征区到景观特征要素的多尺度、多层级乡村景观分类与决策协同的实践探索。  结论  相较于传统的乡村景观质量评价,研究中的多类型、多尺度的景观特征评估强调了对乡村景观自身特性及多样性组合方式的关注,不仅能够更好地衔接国土空间一体化发展,更在进行地域化的乡村风貌特色识别与区分时具有明显优势,为乡村景观可持续发展建设提供了全新路径。
林业工程
纳米SiO2-IPBC微胶囊的制备及其在橡胶木防霉的应用
李佳淇, 徐国祺, 秦韶山
2022, 44(11): 122-131. doi: 10.12171/j.1000-1522.20220229
摘要:
  目的  制备一种新型纳米SiO2-IPBC微胶囊防霉剂并探究其性能,旨在提高3-碘-2-丙炔基氨基甲酸丁酯(IPBC)在木材中的固着性能和耐老化性能,使其具有长效缓释性能,拓宽其在木材防霉领域的应用范围。  方法  通过溶胶–凝胶法合成的纳米SiO2粉末为囊壁,以IPBC为囊芯,采用真空共混法制备纳米SiO2-IPBC微胶囊木材防霉剂。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、耐光老化和缓释性能分析等方法对微胶囊进行表征;以橡胶木为研究对象,可可球二孢、黑曲霉、绿色木霉、桔青霉为被试菌种,对不同质量分数纳米SiO2-IPBC微胶囊防霉剂处理的橡胶木抑菌效力进行综合评价,获得微胶囊防霉剂的综合性能指标。  结果  纳米SiO2-IPBC微胶囊呈规则球状,粒径分布在20 ~ 100 nm之间,包覆率达46.33%。微胶囊发生热失重温度为120 ~ 280 ℃;经紫外灯照射60 min仅产生轻微黄变。微胶囊在质量分数20%的乙醇水溶液中,前60 min释放速率较快,后180 min释放缓慢,240 min时释放率达50%。FTIR分析表明微胶囊有Si−OH键生成。SEM表明微胶囊除了分布于木材导管中,还大量沉积在木材纹孔内。橡胶木防霉实验结果表明:随着微胶囊防霉剂质量分数的增加,其对4种霉菌的防治效力逐渐提高,当微胶囊防霉剂的质量分数为1.25%时,其对可可球二孢、桔青霉、绿色木霉、黑曲霉的防治效力均达到最高值,分别为78.125%、75.000%、68.750%和62.750%,防治效力由强到弱的顺序为可可球二孢 > 桔青霉 > 绿色木霉 > 黑曲霉。  结论  本研究制备的纳米SiO2-IPBC微胶囊新型防霉剂,改善了IPBC的耐光老化性能,并具有缓释效果。微胶囊防霉剂对于4种橡胶木常见的霉菌均有较好的抑制作用,其中对蓝变菌可可球二孢的防治效果最佳。
30 mm厚斜叶桉锯材常规间歇干燥基准
施静波, 程帅, 董会军, 曾金盛, 蔡家斌
2022, 44(11): 132-139. doi: 10.12171/j.1000-1522.20220143
摘要:
  目的  产自澳大利亚的斜叶桉木材渗透性极低,常规干燥过程中极易开裂、皱缩,难以保证质量。本研究在常规干燥工艺中引入间歇处理,制定常规间歇干燥基准,缩短斜叶桉锯材干燥时间的同时提升其干燥质量。  方法  采用100 ℃试验法测定斜叶桉木材干燥缺陷等级,拟定干燥初终期条件。结合Keylwerth研究,用图表法得到初步常规干燥基准,干燥30 mm厚斜叶桉锯材。根据干燥初期锯材表面的皱缩程度,设置间歇处理,修订原基准。依据GB/T 6491—2012《锯材干燥质量》,从含水率梯度、弯曲、开裂程度、皱缩等方面评价锯材干燥质量。  结果  本研究中斜叶桉试件平均基本密度为(558 ± 21) kg/m3。综合弦切和径切试件测得的缺陷等级,评定斜叶桉木材干燥缺陷等级为初期开裂4级,内裂5级和截面变形5级。据此拟定30 mm厚斜叶桉锯材常规干燥基准的初始温度为46 ℃,初期干湿球温差为1.5 ℃,后期最高温度为67 ℃。干燥过程中试件平均含水率为37.7%、34.4%和24.4%时,观察到严重皱缩,做了3次间歇处理,处理时长分别为16、8和8 h。试件从61.0%的平均初含水率干燥到10.8%的终含水率,共耗时20 d,平均干燥速率为0.10%/h。试件厚度方向含水率偏差为0.70%,可见干燥缺陷指标中顺弯、翘弯、扭曲、纵裂、内裂均达到一级标准,但试件横弯和皱缩较严重,仅能达到三级标准。  结论  100 ℃试验法表明:由皱缩导致的截面变形为斜叶桉木材最为严重的干燥缺陷,且径切板的皱缩程度要大于弦切板。在依据100 ℃试验制定的初步干燥基准中加入间歇处理,能够较为有效地缓解和抑制皱缩。本研究中干燥的30 mm厚斜叶桉锯材仍然存在少量皱缩,未达到GB/T 6491—2012中锯材干燥质量二级指标。但是,干燥时间比传统的大气干燥 + 常规干燥的联合干燥方式减少约90%,且干燥质量有所提高。本研究推荐的常规间歇干燥基准可为斜叶桉锯材的实际应用提供科学依据。
金中都水关遗址木结构无损检测与评估
彭林, 周浩宇, 张厚江, 宗圆圆, 王皓宇, 麻润杰, 石金山
2022, 44(11): 140-151. doi: 10.12171/j.1000-1522.20220251
摘要:
  目的  金中都水关遗址有约870年的历史,是金中都现存最大的遗址。其中木结构作为遗址的基础和主体,在整个水关结构中起到了重要的作用。探明水关遗址木结构的详细组成,无损检测和评估木构件的缺陷状况,旨在为金中都水关遗址修缮、保护提供依据,为同类型的地下木结构的无损检测和评估提供借鉴。  方法  首先对木结构现场进行勘测、校对,获得擗石桩、基础木桩、衬石枋3类木构件的典型尺寸、位置、数目及相互关联等信息,还原水关木结构模型;其次,根据3类木构件各自特征,以其中的236根木构件为对象,进行现场检测和实验室分析,包括敲击、尺寸测量、含水率测量、微钻阻力检测和树种鉴定等;最后,汇总现场检测和实验室分析所获得的信息,对被测木构件状况给予分等,并归纳木构件腐朽缺陷存在规律。  结果  重构了金中都水关遗址木结构三维模型,发现木结构应当由204根擗石桩、771根基础木桩、92根衬石枋组成;遗址木构件主要缺陷形式为腐朽及腐朽导致的材料缺失,次要形式为裂纹;从单根木构件来讲,地面以上部分腐朽程度相对较轻,而地面以下部分腐朽程度相对严重;遗址木构件树种以落叶松为主,樟子松为辅。  结论  金中都水关遗址木结构整体状况较差,未发现状况良好的A等木构件。在3类木构件中,擗石桩的整体状况相对最好,基础木桩的整体状况相对最差。实践证明,对水关遗址木构件的缺陷状况,综合利用敲击、尺寸测量、含水率测量和微钻阻力检测等进行检测、评估是可行的。