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基于广义代数差分法的长白落叶松人工林地位指数模型
牛亦龙, 董利虎, 李凤日
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190036
[摘要](150) [HTML全文](102) [PDF 1174KB](24)
摘要:
目的森林立地质量评价是森林经营的基础工作,是估计林分生长量和收获量、评价森林生产潜力及确定合理经营措施的重要依据。本文基于60株优势木和亚优势木解析木数据,采用广义代数差分法(GADA)构建了更加灵活的异形地位指数模型,为黑龙江省长白落叶松人工林立地质量的精准评价提供了依据。方法选择修正Weibull、Korf和Richards生长方程为基础方程,使用GADA法推导出6个差分地位指数模型,基于1994—2017年在黑龙江省调查的解析木数据,利用非线性最小二乘法进行拟合。结合拟合样本和检验样本计算R2、均方根误差(RMSE)、模拟效率和平均绝对误差等4项指标检验模型的拟合效果与预测能力,初步筛选出较优模型。通过分析比较它们的残差图、地位指数曲线簇进一步筛选出最优模型。将最优模型和使用代数差分法(ADA)推导的模型绘制地位指数曲线簇,并对地位指数为12 ~ 22 m曲线的参数、年生长量达到最大值的时间(拐点)和数值进行分析比较。结果基于Richards方程\begin{document}$h = a{\left( {1 - {{\rm{e}}^{ - bt}}} \right)^c}$\end{document},设定自由参数为\begin{document}$a = {{\rm{e}}^{{X_0}}},c = {c_2}/{X_0},{X_0} = \dfrac{1}{2}\left[ {\ln {h_1} + \sqrt {\ln h_1^2 - 4{c_2}\ln \left( {1 - {{\rm{e}}^{ - b{t_1}}}} \right)} } \right ]$\end{document}的差分地位指数模型被选为最优模型。其参数的拟合结果为b = 0.046 8,c2 = 4.675 4,R2为0.987 4,RMSE 为0.749 1,平均绝对误差为0.904 0,模拟效率为97.04%。相比于使用ADA法推导的模型,采用GADA法推导的最优模型能更好地预测优势木树高生长过程。结论在推导地位指数模型时,根据GADA法,指定多个参数为自由参数所推导出的差分模型不仅具有良好的拟合效果,也能同时符合多条水平渐近线与曲线多形性的性质,而ADA法只能满足其中一个条件。最优模型的拟合结果表明,随着地位指数的提升,优势木树高生长曲线的渐近最大值(参数)逐渐增大,连年生长量达到最大值(拐点)的时间越早。这说明立地条件越好长白落叶松人工林优势木树高年生长量和最大值越大,且年生长量更早达到最大值。
北京市城市边缘区通风廊道型林地营建方法研究
徐一丁, 杨子蕾, 李运远
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190002
[摘要](4976) [HTML全文](101) [PDF 2263KB](15)
摘要:
目的近年来北京市空气质量日益受到威胁,城市森林建设一定程度上可以改善空气质量。受既有上位规划、气候、河流、农田分布等基础条件的限制,城市边缘区的城市森林营建是森林城市建设的难点,尤其是通风廊道型城市森林建设面临诸多现实问题和技术困难。本文以北京市黑庄户地区通风廊道型城市森林营造为例,详细介绍其具体营建策略与方案并验证有效性,为此类区域开展森林城市建设提供案例依据。方法通过宏观规划城市森林结构布局、中观优化城市森林结构特征以及微观营建城市森林植物群落,运用Ecotect与Winair建立在不同重现期(西北风5、10、15 m/s)下城市森林营建前后的两种3D模型并进行对比。结果(1)结合黑庄户地区现状条件和通风廊道作用原理,构建以宏观规划林地结构、增加林地面积,中观保留生态冷源、明确林廊西北—东南走向为主、宽度大于150 m,微观营建草地型、灌木型结构为主并结合现状地形的植物群落的通风廊道型城市森林体系。(2)在西北风5、10、15 m/s条件下,平行于通风廊道城市森林的样带平均空气流速较未改造前提升了0.042、0.033、0.101 m/s;垂直样带平均空气流速提升了0.023、0.059 3、0.075 3 m/s。改造后模拟区域内空气流速均有所增强,总体随着风力增强空气流速增幅也有提高;森林廊道内的空气流速高于廊道外。结论使用多维度策略结合的通风廊道型城市森林改造后的区域相对于现状地区的空气流速大幅度提升,充分说明在城市边缘区通风廊道型城市森林的营建可有效加速风速,实现换气、降温、排污等综合目标。
云南省建水县防火树种筛选研究
顾汪明, 卢泽洋, 黄春良, 李逸凡, 关颖慧
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180378
[摘要](1329) [HTML全文](487) [PDF 768KB](24)
摘要:
目的根据云南省建水县森林火灾和造林树种组成的特点,选取当地18种主要造林树种作为研究对象,旨在筛选出适宜建水县林业发展的防火树种,以期为该区森林火灾预防提供一定的理论依据。方法以含水率、粗脂肪、灰分等树种的理化性质和燃烧性能,树冠浓密稀疏、叶质地厚薄、树皮厚度等树种的生物学、生态学特性,自然更新能力、种苗来源、造林技术等树种的造林学特性共16项指标作为评价因子,采用典型采样、选点调查、实验测定、层次分析等方法对18种树种的防火性能进行综合评判。结果按照防火性能综合评价结果,通过聚类分析可以将树种分为4类。Ⅰ类(最优防火树种):火力楠、黄连木、油茶、短萼海桐,是营造防火林带的首选树种;Ⅱ类(较优防火树种):厚皮香、石楠、女贞、滇青冈、山矾,可作为防火树种营造生物防火林带;Ⅲ类(一般防火树种):红叶乌桕、麻栎、栓皮栎、清香木,难以作为防火树种大量种植,但可用于营林防火;Ⅳ类(非防火树种):云南松、白枪杆、蓝桉、马尾松、侧柏,防火性能差,不宜作为防火树种,应予保护。结论针对目前建水县林分结构单一、纯林面积大的林分组成特点,建议未来可以I类和II类防火树种为主营建生物防火林带,以达到阻隔林火蔓延的目的;III类树种的防火性能一般,实地可根据立地条件和地域特征与I类和II类防火树种搭配栽植。
干旱胁迫环境中黄栌叶功能性状变异与产地地理−气候因子的关系
李金航, 朱济友, Catherine MhaeB. Jandug, 赵凯, 徐程扬
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190079
[摘要](271) [HTML全文](168) [PDF 861KB](21)
摘要:
目的分析持续干旱胁迫环境中不同产地黄栌幼苗叶功能性状的变异规律及差异,并探究产地地理−气候因子对叶功能性状变异的影响。方法采用田间模拟试验方法,选取来自5个产地的黄栌1年生幼苗作为供试材料,设置对照(CK,土壤田间持水量的75% ~ 80%)、中度胁迫(MS,土壤田间持水量的55% ~ 65%)和重度胁迫(SS,土壤田间持水量的35% ~ 45%)3个土壤水分含量梯度,分析干旱胁迫、产地及其二者的交互作用对叶功能性状的影响,并结合主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)分别研究产地分布与地理−气候因子的关系以及产地地理−气候因子对叶功能性状变异程度(TVD)的影响。结果(1)干旱胁迫对幼苗叶功能性状均具有显著影响。其中,SS环境中,叶绿素含量(LChl)、叶相对含水量(RWC)、比叶面积(SLA)和叶片面积比例(LAR)分别比对照低17.61%(P < 0.001)、3.71%(P < 0.001)、10.89%(P = 0.002)和17.22%(P = 0.001),叶干物质含量(LDMC)、叶组织密度(LD)分别比对照高9.04%(P < 0.001)和14.52%(P = 0.009)。(2)黄栌叶功能性状之间的相关性在干旱胁迫环境中具有增强的趋势。其中,SLA与LDMC和LD均呈极显著(P < 0.01)的负相关关系,LDMC和LD之间具有极显著(P < 0.01)的正相关关系,RWC与LChl(P < 0.01)、SLA(P < 0.01)和LAR(P < 0.05)呈极显著或显著的正相关关系。(3)干旱胁迫环境中不同产地叶功能性状具有显著差异。MS处理时,SLA(P = 0.002)、LChl(P = 0.025)和LD(P = 0.026)在产地间具有显著差异;SS处理时,LChl(P < 0.001)、LAR(P < 0.001)和RWC(P = 0.005)存在显著的产地差异。(4)来自北京延庆区幼苗的叶功能性状平均变异程度(所有性状变异程度的平均值)最大,为17.57%,而来自山西运城绛县幼苗的最小,为6.97%。(5)经RDA筛选,最干燥月份降水量(DMP,P = 0.002)、生长季月降水量平均差(GSPD,P = 0.008)、最热月份的最高气温(WMT,P = 0.016)和年平均降水量(ANP,P = 0.036)对幼苗TVD影响显著。其中,DMP与所有性状的变异程度之间均具有不同程度的负相关关系,但与LDMC和LD变异程度之间的负相关性更为显著,GSPD和ANP与SLA和LAR变异程度的负相关性较为显著,WMT与LChl变异程度的正相关性极为密切。结论黄栌叶功能性状在不同干旱胁迫环境中、不同产地间均具有显著差异。产地气候 (尤其是DMP、GSPD、WMT和ANP)是导致干旱逆境中不同产地黄栌叶功能性状发生遗传变异的重要原因。5产地中,山西运城绛县的DMP最高,GSPD和ANP较为适宜,WMT较低,且来自该产地的黄栌叶功能性状在干旱胁迫中的平均变异程度最小,因此较适合引种至华北地区的干旱区域。
基于热重分析的呼和浩特主要园林树种热解动力学研究
王雷, 徐家琛, 甄雅星, 张恒
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190280
[摘要](250) [HTML全文](116) [PDF 1253KB](26)
摘要:
目的树木是森林或园林城市火灾发生的物质基础,也是火灾发生不可避免的因素。园林植物合理的选择和配置是构建生物防火林带的基础工作。目前,文献中关于可燃物热解和燃烧性的研究对象多为森林可燃物,对园林树种热解动力学研究较少。为此,本文以呼和浩特市21种园林树种的树叶为研究对象,进行热解动力学研究,筛选抗火性强的园林树种,为城市生态安全以及园林植物在防火型绿地的树种配置提供理论基础。方法运用热重分析法以高纯度氧气为载气,空气为通气气氛,气体流量10 mL/min,升温速率60 ℃/min条件下的热失重行为进行研究,利用TG-DTG曲线分析园林树种的热解过程和热解参数。结果空气气氛下21种园林树种的热解均经历脱水阶段、快速热解阶段、炭化阶段。通过一级反应动力学模型Coats-Redfem积分法可以求出样品在快速热解阶段时的相应参数。结论各树种的树叶部位热稳定排序由低到高依次为:接骨木、紫叶小檗、重瓣榆叶梅、小叶黄杨、蒙古荚蒾、砂地柏、黄刺玫、互叶醉鱼草、柽柳、山桃、土庄绣线菊、蒙桑、紫叶碧桃、暴马丁香、华北珍珠梅、一叶萩、细裂槭、锦带花、灰栒子、沙枣、枸杞。各树种的树叶部位热解特性指数P值由大到小依次为:枸杞、灰栒子、暴马丁香、锦带花、黄刺玫、沙枣、华北珍珠梅、蒙桑、山桃、紫叶碧桃、细裂槭、柽柳、互叶醉鱼草、砂地柏、小叶黄杨、紫叶小檗、一叶萩、重瓣榆叶梅、土庄绣线菊、蒙古荚蒾、接骨木。结合热稳定性、着火温度与热解特性指数综合分析,一叶萩、细裂槭、沙枣、枸杞和锦带花具有良好的防火特性。研究结果可为园林植物防控城市森林火灾方面提供理论依据。
利用分位数回归模拟人工樟子松树干干形
辛士冬, 姜立春
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190014
[摘要](3381) [HTML全文](128) [PDF 1446KB](33)
摘要:
目的采用非线性分位数回归方法构建樟子松树干削度方程,并对比分析9个分位数(τ = 0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)模型和传统的非线性回归削度方程的预测精度。方法以七台河市林业局金沙林场154株人工樟子松干形数据为研究对象,选取简单削度方程、分段削度方程和可变指数削度方程,利用非线性回归和非线性分位数回归方法构建樟子松树干削度方程。采用确定系数(R2)、平均误差(MAB)、相对误差(MPB)、均方根误差(RMSE)为统计指标对构建的削度方程进行对比分析。结果(1)在9个分位点(τ = 0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)下的各削度方程都可以收敛,分位数回归方法可以灵活预测各分位点树干曲线的变化。(2)与非线性回归相比,基于中位数(τ = 0.5)时的各削度方程在拟合过程中表现最好,其中以可变指数削度方程表现最优。(3)检验结果也表明:相对于非线性回归的各削度方程,基于中位数(τ = 0.5)的简单削度模型的MAB和MPB均下降26.7%,RMSE下降19.9%;基于中位数(τ = 0.5)的分段削度方程和可变指数方程预测能力较强。(4)中位数回归的各削度方程在树干大部分的预测能力都优于相应的非线性削度方程。结论分位数回归方法是一种稳健的建模方式,基于中位数(τ = 0.5)的可变指数削度方程的预测精度最高,适合于该区域的樟子松树干干形的预测。
蓝莓种质资源表型多样性研究
李伟, 王攀, 其其格, 张启昌, 黄兵军, 肖泽军
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190279
[摘要](3447) [HTML全文](102) [PDF 665KB](23)
摘要:
目的以山东和吉林两地的蓝莓品种为研究对象,探究蓝莓种质资源表型性状遗传多样性,为种质资源保存和基因改良提供理论依据。方法对47个蓝莓品种表型性状进行测量,结合主成分分析、相关分析及聚类分析等方法,探讨蓝莓品种间的表型多样性。结果主成分分析表明,前4个主成分特征根值大于0.5的包含25个性状,累计贡献率达53.48%,占调查指标的67.57%。表型数量性状间呈极显著相关的有62对,显著相关的有40对。蓝莓品种种质资源表型性状变异丰富,质量性状与数量性状的香浓维纳多样性指数分布在0.32 ~ 1.36(平均0.87)和0.22 ~ 2.06(平均1.8)。其中质量性状15个,包含52个变异类型,数量性状22个,变异系数在11.39% ~ 46.98%之间。说明蓝莓表型数量性状相对于质量性状表现出更广泛的变异。对调查性状降维后,保留25个主要性状做Q型聚类分析,当欧式距离为17时,将47个蓝莓品种分为5个组群,各组群与栽培生境和栽培类群有一定相关性。结论本研究明确了吉林、山东两地的40个蓝莓品种表型多样性与亲缘关系,今后在培育蓝莓新品种选择亲本时,应着重考虑树冠型、灌丛高度、树冠长径、果粉厚度、果实萼片着生姿势、果实硬度、果实萼片长宽比、果实萼片类型、长势等指标。研究结果可为优良种质资源评价与筛选提供参考。
坡位对寒温带天然樟子松林土壤微生物生物量碳氮的影响
肖瑞晗, 满秀玲, 丁令智
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190309
[摘要](126) [HTML全文](79) [PDF 662KB](21)
摘要:
目的研究我国寒温带天然樟子松林土壤微生物生物量碳、氮含量与坡位之间的关系,了解樟子松林对立地条件的响应,揭示天然樟子松林土壤微生物生物量变化特征及影响因素。方法以大兴安岭北部不同坡位天然樟子松林为研究对象,选择坡上、坡中和坡下3种立地条件,采用氯仿熏蒸浸提法测定了0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm土层土壤微生物生物量碳、氮含量。对其季节动态变化规律及影响因素进行分析比较。结果在观测期内(5—9月),樟子松林土壤微生物生物量碳、氮含量均呈现出波动式下降趋势,其变化范围分别是74.33 ~ 515.33 mg/kg和15.33 ~ 240.57 mg/kg,土壤微生物生物量碳氮比在1.04 ~ 5.73之间。坡位对土壤微生物生物量碳、氮和碳氮比产生显著影响(P < 0.01),坡下和坡中樟子松林土壤微生物生物碳、氮含量均值显著高于坡上(P < 0.05);不同土层间土壤微生物生物量碳、氮含量也存在显著差异,0 ~ 10 cm土层显著高于10 ~ 20 cm土层(P < 0.05)。土壤微生物生物量碳、氮与土壤总有机碳、全氮和土壤含水量呈显著正相关,但与土壤温度和pH 值相关性不显著。结论坡位对天然樟子松林土壤微生物生物量影响显著,其含量存在明显的立地分异规律性,土壤总有机碳、全氮和土壤含水量是导致土壤微生物生物量碳、氮差异的主要影响因子。
气候、系统发育对长白山乔灌木比叶面积与叶元素含量关系的影响
高林浩, 孙晗, 白雪卡, 代爽, 樊艳文, 刘超, 王襄平, 尹伟伦
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190320
[摘要](131) [HTML全文](72) [PDF 888KB](8)
摘要:
目的比叶面积(SLA)是植物关键的功能性状,受气候及系统发育影响且与叶片元素含量关系密切,探讨SLA和这些因子的关系,能够反映植物环境适应及资源收支的策略。同时,乔木、灌木是两种不同生活型植物,研究相关的适应策略是否存在差异。方法对长白山海拔梯度上森林样地内常见乔木和林下灌木进行比较,利用DNA条形码序列建立了系统发育树。分析了SLA与叶片元素含量、气候因子和系统发育间的关系,并研究了SLA与叶片元素含量关系及这类关系所受气候和系统发育的影响在乔、灌木间的差异。结果(1) 乔木、灌木SLA均与年降水负相关,与温度条件(最冷月均温、潜在蒸散量)正相关。和灌木相比,乔木SLA受系统发育的影响更大。(2) 乔木、灌木SLA均与TN(全氮)、TP(全磷)含量正相关,与TC(全碳)含量负相关;乔木、灌木SLA和TN、TP间关系的斜率差异显著,和TC间关系的斜率差异不显著。(3) 系统发育影响乔木、灌木SLA与TN、TC间关系的斜率;气候因子影响乔木、灌木SLA与TC间关系的斜率,这两类因子也影响灌木SLA和TP关系的斜率;但乔木SLA和TP关系的斜率不受上述因子影响。结论乔木、灌木SLA对环境的适应及资源收支的策略基本相似,但SLA和TP间关系的影响因子在乔木和灌木中存在一定差异。相对于乔木,林下灌木有趋同进化趋势、SLA普遍较高且对气候更敏感,可能会在叶片内存储更多的磷来满足生存的需要。
磷肥施用方式对蓝莓苗木生长及养分吸收的影响
王爱斌, 张流洋, 宋慧芳, 张明, 苗雅慧, 郭雨潇, 张凌云
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190235
[摘要](269) [HTML全文](176) [PDF 810KB](24)
摘要:
目的通过研究磷肥施用方式对蓝莓苗木生长及养分吸收的影响,确定蓝莓苗木培育的最佳施肥方式,为蓝莓的科学施肥提供理论依据和实践基础。方法以两年生蓝莓‘米斯提’苗木为试材,采用完全随机区组试验设计,设置一次性施肥(DF)、线性施肥(LF)、平均施肥(AF)和指数施肥(EF)4种施肥方式,以不施肥(CK)为对照,测定苗木形态、生理指标和土壤理化性质,筛选出磷肥最佳的施肥方式。结果4种施肥方式均能显著提高蓝莓基生枝条长度、百叶干质量、叶面积、基生枝条数量和冠幅,同时有利于叶片磷、钾、可溶性糖、可溶性蛋白、总酚和叶绿素含量的积累;土壤全氮、全钾、铵态氮、硝态氮、速效钾和pH值均低于对照,而全磷、有效磷、有机质和EC值均高于对照。指数施肥在促进基生枝条长度、粗度、数量、百叶干质量、叶面积、冠幅、叶片钾和可溶性糖、可溶性蛋白、总酚及叶绿素含量等生理方面和增加土壤有机质、有效磷及降低pH值等土壤养分方面均优于其他3种施肥方式。线性施肥在促进叶片氮含量积累方面优于指数施肥。主成分分析发现4种磷肥施用方式对蓝莓生长及养分吸收影响效果依次是EF > AF > DF > LF > CK。结论4种施肥方式均能改善土壤环境和促进蓝莓苗木生长,而指数施肥效果最佳。
喀斯特断陷盆地典型林地土壤酶活性及理化性质研究
孙永磊, 卢泽洋, 周金星, 庞丹波, 刘玉国, 关颖慧
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180328
[摘要](239) [HTML全文](147) [PDF 702KB](24)
摘要:
目的土壤酶参与土壤中各种生物化学过程,与土壤理化性质密切相关。本文以喀斯特断陷盆地3种典型林地为研究对象,探究林地土壤酶活性与理化性质之间的关系,为该地区植被生态恢复工作提供参考依据。方法本研究以喀斯特断陷盆地云南松林、桉树林和天然次生林为研究对象,采用冗余分析方法,探讨不同林地土壤酶活性及其与理化性质之间的关系。结果(1)3种林地土壤pH介于5.47 ~ 6.03之间,10 ~ 20 cm和20 ~ 30 cm土层土壤密度,云南松林显著高于桉树林和次生林(P < 0.05),0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm土层全氮含量,桉树林显著高于云南松林和次生林(P < 0.05),0 ~ 10 cm土层速效磷含量,次生林显著高于云南松林和桉树林(P < 0.05),有机碳和铵态氮含量整体呈现次生林 > 云南松林 > 桉树林的规律。(2)3种林地0 ~ 10 cm土层酸性磷酸酶和脲酶活性为次生林 > 桉树林 > 云南松林,而10 ~ 20 cm土层呈现相反的规律。淀粉酶、纤维素酶和蔗糖酶活性在0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm土层均为次生林最高,云南松林次之,桉树林最低。此外,林地各土层间土壤酶活性具有显著性差异(P < 0.05),土壤酶活性呈现出随土层深度增加而逐渐降低的趋势。(3)冗余分析表明,有机碳、铵态氮、速效磷和pH均与蔗糖酶活性呈显著正相关关系,而全氮与蔗糖酶活性呈显著负相关关系。土壤密度与脲酶和酸性磷酸酶活性呈负相关关系。(4)蒙特卡洛检验表明土壤理化性质对土壤酶活性影响的重要性大小排序为:有机碳(41.4%) > 铵态氮(32.9%) > 速效磷(24.3%) > 土壤密度(12.6%) > 全氮(7.9%) > pH(5.5%)。结论综上分析表明,有机碳、铵态氮等是影响研究区内土壤酶活性变化的主要指标,在断陷盆地林地土壤肥力和酶活性恢复方面,次生林最佳,而云南松林的优势高于桉树林。
下垫面覆盖类型变化对城市热岛的影响
李膨利, MuhammadAmir Siddique, 樊柏青, 黄华国, 刘东云
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190045
[摘要](176) [HTML全文](31) [PDF 1457KB](10)
摘要:
目的快速发展的城市化进程改变了下垫面性质和结构,从而影响了城市热量平衡,导致城市热岛效应逐渐蔓延。方法本文利用2002—2017年北京市朝阳区Landsat系列遥感影像计算研究区域归一化植被指数(NDVI)变化,并基于大气校正法利用Landsat热红外波段进行地表温度(LST)反演,进一步对所获地表温度进行归一化处理;同时利用2002—2017年北京市朝阳区谷歌全色卫星影像,基于DeepLabv3 + 网络利用深度学习对朝阳区下垫面分类并分析其动态变化。结果(1)朝阳区15年间平均地表温度呈上升趋势,城市热岛逐年加剧;至2017年,区内不再存在单一热岛中心,而转为复杂的镶嵌式结构、多中心分布。(2)15年间不透水面面积共减少71.02 km2,降幅20.98%;水域面积共减少2.53 km2,降幅24.12%;植被面积共增加73.54 km2,增幅56.57%。(3)对地表温度与下垫面类型动态变化相关性进行分析表明,地表温度与不透水面面积呈正相关,与植被面积呈负相关关系。(4)从总量来看,2012—2017年朝阳区与城市热岛效应成负相关关系的植被与水域面积总量增加明显,但城市热岛效应不降反增。结论植被和水域对城市热岛效应的缓解作用在用地强度、建筑密度和人类活动不断增长的前提下逐渐变得有限。在现有城市发展模式下,朝阳区地表温度将继续上升,城市热岛进一步加剧。
红花玉兰挥发油萃取及抗氧化、抗菌活性研究
程嘉莉, 马江, 肖爱华, 朱仲龙, 桑子阳, 马履一
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190249
[摘要](3505) [HTML全文](75) [PDF 720KB](13)
摘要:
目的研究红花玉兰花蕾挥发油的萃取工艺,并对其化学组成、抗氧化及抗菌活性进行鉴定和评价,旨在为红花玉兰花蕾挥发油的萃取建立一套可行的工艺体系,并为其后续的开发应用提供技术支持和理论参考。方法以‘娇红1号’红花玉兰阴干花蕾为原料,在单因素试验基础上,采用响应面分析法优化超临界CO2萃取工艺,结合自动化质谱解卷积和保留指数对最佳工艺条件下得到的挥发油进行成分定性和定量;采用DPPH自由基清除法和还原能力法评价挥发油抗氧化活性,纸片扩散法和微量肉汤稀释法评价挥发油抗菌活性。结果阴干预处理条件下,红花玉兰花蕾挥发油萃取的最佳条件为萃取温度47 ℃,萃取压力40.7 MPa,动态萃取时间102 min,该条件下挥发油的萃取率为(1.217 ± 0.014)%。GC-MS共鉴定出30种化学成分,占检测到的挥发油总量的70.65%。DPPH自由基清除法测定得到挥发油IC50值为12.82 mg/mL AEAC值为198.64 mg,表明挥发油具有一定的抗氧化活性,还原力测定也得到了这一结果。抗菌试验表明,挥发油对4种供试菌抑制作用强弱依次为金黄色葡萄球菌 > 枯草芽孢杆菌 > 大肠杆菌 > 鼠伤寒沙门氏菌。结论首次建立了红花玉兰阴干花蕾挥发油的超临界CO2萃取工艺,确定了该工艺条件下挥发油的主要成分,并验证其具有一定的抗氧化和抗菌活性。
杉木体细胞胚胎发生胚性愈伤组织诱导条件的优化
吴夏雷, 韩超, 孙宇涵, 曹森, 胡瑞阳, 徐金良, 郑会全, 李云
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190196
[摘要](727) [HTML全文](138) [PDF 961KB](15)
摘要:
目的优化杉木体细胞胚胎发生过程中胚性愈伤组织的诱导条件,探究基本培养基、供体母株基因型和外源添加剂对杉木体胚诱导的影响。方法以3个供体母株基因型(Z1、Z2、Z3)的杉木雌配子体(其未成熟合子胚处于裂生多胚期)为外植体,采用6种基本培养基及不同浓度的外源添加剂塞苯隆(TDZ)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理,并对诱导培养过程中的愈伤组织进行细胞学观察。结果以DCR为基本培养基,诱导培养效果最好,愈伤组织诱导率达70.74%,胚性愈伤组织的诱导率达17.36%;供体母株基因型对胚性愈伤组织诱导有较大影响,Z1基因型供体母株的雌配子体最适合用于诱导产生胚性愈伤组织,诱导率为14.73%;诱导培养时以DCR为基本培养基,添加蔗糖30 g/L、活性炭1 g/L、倍力凝5 g/L并附加植物生长调节剂2,4-D 1.5 mg/L、KT 0.4 mg/L,MeJA 1.2 μmol/L和TDZ 0.004 mg/L,杉木胚性愈伤组织的诱导率最高,达19.83%;仅需4 d就可诱导产生胚性愈伤组织,不同阶段原胚团的结构和极性特征有明显差异。结论基本培养基、供体母株基因型和外源添加剂都会明显影响杉木体胚诱导培养,以Z1供体母株基因型的杉木雌配子体为外植体、DCR为培养基并组合添加MeJA和TDZ可明显提高杉木体胚诱导率。
基于树干不同形率的樟子松立木材积方程研建
靳晓东, 姜立春
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190047
[摘要](92) [HTML全文](53) [PDF 743KB](11)
摘要:
目的立木材积方程在森林生产力、生物量和碳储量等林业问题方面都有着广泛的应用。因此,提高立木材积的预测精度一直是林业模型研究者的重要任务。本研究以大兴安岭樟子松为研究对象,构建含有不同形率的二元和三元材积方程,并对比检验其预测效果,旨在把传统立木材积的预测精度提高到一个新的水平。方法利用15个树干不同形率,基于传统的一元和二元立木材积方程分别建立二元和三元立木材积方程,并与传统的一元和二元材积方程比较。通过对各模型进行拟合选出最优形率模型,具体选用统计软件S-PLUS中的广义非线性模块(GNLS)进行拟合。并利用幂函数、指数函数以及常数加幂函数校正在拟合过程中各立木材积模型表现的异方差现象。选择确定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均误差绝对值(MAB)和相对误差绝对值(MPB)4个指标对模型进行评价。最终采用分径阶比较法比较不同径阶范围内4种方程的预测精度。结果基于相对树高70%处形率的二元模型拟合效果最好,基于相对树高50%处形率的三元模型拟合效果最好。模型检验结果表明:基于传统的一元模型,加入形率后模型的RMSE、MAB、MPB分别降低了33.7%、30.7%、29.9%;基于传统的二元模型,加入形率后的模型RMSE、MAB、MPB分别降低了70.5%、70.9%、71.2%。不同径阶的检验表明:对于小径阶和中等径阶的树木,模型的检验精度顺序为模型(13) > 模型(2) > 模型(12) > 模型(1);对于大径阶的树木,模型的检验精度顺序为模型(13) > 模型(12) > 模型(2) > 模型(1)。结论形率因子是干形的重要指标。在传统立木材积模型中引入形率因子可以提高材积的预测精度,因此,对于樟子松立木材积的估算,尤其是中大径阶林分,推荐使用带有形率的三元立木材积模型。
不同气候区失稳性坡面植被生物量与土壤密度的关系
吴建召, 孙凡, 崔羽, 贺静雯, 刘颖, 李键, 林勇明, 王道杰
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190066
[摘要](490) [HTML全文](130) [PDF 802KB](11)
摘要:
目的探讨泥石流频发流域不同气候类型失稳性坡面土壤密度与生物量特征及其关系,是因地制宜进行生态恢复的先决条件,对促进该区域生态系统稳定发展及其变化的准确评估极为重要。方法选择蒋家沟流域温带湿润山岭区(大地阴坡、小尖风阳坡),亚热带和暖温带半湿润区(多照沟阳坡),亚热带干热河谷区(大凹子沟阴坡、查菁沟阳坡)3个主要气候区为研究区,在各气候区失稳性坡面的不同区段(稳定区、失稳区、堆积区)设置样地,进行植被群落调查、植物和分层土壤样品(0 ~ 5 cm、5 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm)采集,测定植物地上和地下部分生物量及土壤密度等。结果(1)乔木生物量在亚热带和暖温带半湿润区显著高于温带湿润山岭区(P < 0.05);凋落物生物量则表现为温带湿润山岭区显著高于亚热带和暖温带半湿润区(P < 0.05);在无乔木分布的亚热带干热河谷区失稳性坡面,地上生物量、地下生物量和总生物量均表现为稳定区 > 失稳区 > 堆积区(P < 0.05)。(2)不同气候区失稳性坡面的草本植物地上生物量和地下生物量的关系符合根冠异速生长幂函数模型,表现出稳定的生长比例。(3)总体上,气候区和坡面不同区段及其交互作用对生物量和分层土壤密度均存在显著的影响(P < 0.05),但不同气候区坡面土壤密度空间变异不大,表现为弱变异性。(4)随0 ~ 5 cm土壤密度增大,地上、地下部生物量和总生物量均下降,但根冠比无显著变化。结论本研究阐明了泥石流频发流域土壤密度、地下与地上生物量和根冠比沿环境梯度的空间分布格局,系统分析其相互间的关系,促进了环境因子对植被调控机制方面的认识,对基于环境因子效应开展生态恢复研究具有重要意义。
基于节子剖析数据的长白落叶松人工林枝条丢失年轮数研究
贾炜玮, 冯万举, 李凤日
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190038
[摘要](8864) [HTML全文](83) [PDF 903KB](12)
摘要:
目的为提高木材质量,本文利用节子剖析数据建立枝条丢失年轮数量的混合效应模型,以达到预测枝条丢失年轮数量的作用,为人工整枝提供一定的理论依据。方法以黑龙江省孟家岗林场长白落叶松人工林为研究对象,基于50棵长白落叶松解析木的1 434个节子数据,以Poisson分布为基础,采用SAS9.4软件中的glimmix模块,建立了节子丢失年轮数量的广义线性混合模型,通过计算相应的指标,选出最优混合模型。结果在考虑树木效应情况下,包含截距、节子高度、节子相对高度的随机效应参数的混合模型为最优混合效应模型;在考虑等级效应的情况下,包含节子相对位置、节子直径的随机参数的混合模型为最优混合效应模型。综合比较,两个混合模型的拟合效果均好于基础模型,其中考虑树木效应的拟合效果最好。模型的拟合结果表明:节子丢失年轮数量与节子着生高度、节子直径密切相关,位于树干基部的直径较大的节子,由于竞争作用,生长受到抑制,但是生存能力强、存活时间长,故而产生丢失年轮的数量较多。着生位置越靠上的节子,生存条件好,产生丢失年轮的数量少。结论通过长白落叶松人工林节子丢失年轮数量混合模型的建立,并对模型的预测效果进行检验,检验结果显示本文的混合模型能对枝条丢失年轮的数量进行预测且偏差较小。在接下来的研究当中可以进一步完善,从而为人工整枝提供一定的理论依据。
基于无人机影像的高郁闭度杉木纯林树冠参数提取
孙钊, 潘磊, 孙玉军
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190386
[摘要](2756) [HTML全文](79) [PDF 863KB](10)
摘要:
目的冠幅是树冠结构的重要特征因子,直接影响树木的生产力和生命力,郁闭度是反映森林冠层结构与密度以及评价森林经营管理采伐强度的重要指标之一。利用无人机可以云下飞行,易于获取图像,精度高,低成本等优势,研究无人机影像上提取树冠参数的方法,使无人机影像提取林木树冠参数的操作系统化,实现精准高效的森林资源清查和监测。方法以福建将乐林场杉木人工纯林为研究对象,采用四旋翼无人机为数据源,基于面向对象分类的方法,将杉木纯林的树冠参数从无人机影像中提取出来。面向对象分类的方法需要先利用ESP工具选取最优分割尺度,然后根据影像的分割结果将树冠对象聚为一类,进而统计每个树冠对象栅格像素个数计算出树冠冠幅面积以及林分郁闭度。结果面向对象分类有效的对高郁闭度林分进行了树冠的提取。在分割尺度为70时,单木树冠分割效果最好,树冠被单独分割出来,但也存在一定的过分割以及未分割的问题,以至于部分单木的丢失。分割结束后,对分割对象进行特征空间的优化,选取适当的分类特征,最终将研究区分为树冠和林隙两类。通过统计每个对象栅格点数,计算得出的林分因子包括林分郁闭度,树冠面积。以地面实测数据作为参考,冠幅面积提取精度为0.829 1,林分郁闭度测量精度为0.973 1。结论研究结果表明,基于无人机高分辨率影像的树冠参数提取在高郁闭度林分同样适用,能有效提高森林资源调查的效率并且能够满足森林资源调查的精度。
鸡树条荚蒾果多酚改善胰岛素抵抗HepG2细胞的糖代谢效应
符群, 王梦丽, 郐滨, 郭庆启
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190243
[摘要](154) [HTML全文](59) [PDF 1017KB](6)
摘要:
目的探讨鸡树条荚蒾果多酚对HepG2细胞胰岛素抵抗(IR)模型的改善作用,以评价其降血糖活性。方法本研究采用高浓度胰岛素诱导,建立体外IR模型,并进行模型稳定性(细胞活性法)及可靠性(Z因子法)评估。试验设空白组、IR模型组、阳性对照(二甲双胍)组和荚蒾果多酚组,MTT法检测细胞活性;葡萄糖氧化酶法检测培养液葡萄糖含量,计算葡萄糖消 耗量;蒽酮法测定糖原含量;比色法检测细胞己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)活性,酶联免疫吸附试验(ELISA)检测细胞磷酸烯醇式丙酮酸激酶(PEPCK)、葡萄糖六磷酸酶(G6PC)活性。结果10− 6 mol/L的胰岛素诱导处理HepG2细胞24 h是产生胰岛素抵抗模型的最适条件,且IR模型在12 ~ 36 h内有较高的稳定性和可靠性。0.10 ~ 1.00 mg/mL 荚蒾果多酚组的葡萄糖消耗量显著高于模型组(P < 0.05),24 h、0.50 mg/mL组的糖消耗量最高,为(3.49 ± 0.11)mmol/L,消耗率可达88.81%(P < 0.01)。与模型组对比,荚蒾果多酚可提高糖原的含量33.65%(P < 0.01),HK、PK活性可分别提高43.36%(P < 0.05)、48.41%(P < 0.01),对G6PC、PEPCK活性抑制率为分别为22.86%(P < 0.01)、17.33%(P < 0.05)。结论鸡树条荚蒾果多酚可提高IR- HepG2细胞的HK、PK活性,加快糖酵解,增加糖原含量;抑制G6PC、PEPCK活性,从而减少细胞内源性葡萄糖的产生。所以鸡树条荚蒾果多酚对胰岛素抵抗细胞的治疗具有一定效果。
巴里黄檀心材色素为染料桉木单板仿珍染色工艺与着色机制
张卿硕, 杨雨桐, 符韵林, 孙静
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190270
[摘要](930) [HTML全文](411) [PDF 1177KB](29)
摘要:
目的从巴里黄檀心材中提取色素制得天然染料对桉木单板进行染色,在充分利用巴里黄檀加工剩余物的同时提高桉木的附加值。方法利用超高效液相色谱串联四极杆−静电场轨道阱高分辨质谱仪联用技术(UPLC-Q-EXCTIVE-MS)对巴里黄檀心材内含物的主要成分进行分析。探究桉木单板最佳上染工艺,测定染色单板的水洗色牢度。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析巴里黄檀染料与木材的结合方式,并使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察染料在桉木单板内的分布特征,从而探究巴里黄檀染料对桉木单板的染色机理。结果采用UPLC-Q-EXCTIVE-MS法从巴里黄檀心材色素中鉴定出9种黄酮类和酚类成分:锦葵色素、鼠李黄素、紫铆查尔酮、樱花素、茜草素、木犀草素、苏木素、乔松素和花旗松素。桉木单板的最佳上染工艺为:染色温度90 ℃,染色时间12 h,色素质量分数4%,NaCl质量分数2%。染色试验因素影响的主次顺序为:温度 > 色素质量分数 > 染色时间 > NaCl质量分数,水洗对染色单板色牢度影响的主次顺序为:温度 > 色素质量分数 > 染色时间 > NaCl质量分数。通过成分分析结合FTIR与FESEM对染色机理进行分析,初步判定巴里黄檀染料结合桉木单板的机理为物理吸附和分子间氢键结合。结论利用巴里黄檀心材色素制成天然染料对桉木单板进行仿珍染色,为珍贵红木的充分利用开辟了新的途径,并为速生材高附加值利用作出了探索。
植酸−三聚氰胺处理木材阻燃性能研究
吴宇晖, 张少迪, 任自忠, 王明枝
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190406
[摘要](4915) [HTML全文](182) [PDF 1325KB](28)
摘要:
目的公共场所和住宅起火后易引燃木质材料,迅速燃烧,火势蔓延,并产生大量有毒烟气,导致人员伤亡。为了进一步提高公共场所消防安全水平,以及降低火灾危险性,需对木材进行阻燃处理。本研究用植酸与三聚氰胺处理木材,研究改性材阻燃性能,旨在为木材阻燃提供新思路,丰富木材阻燃体系。方法使用两步浸渍法在青杨内部浸入植酸−三聚氰胺阻燃剂,研究改性木材的增重、增容、热解与燃烧性能;分析改性材燃烧后的残炭形貌,探讨植酸三聚氰胺复配阻燃剂应用于木材的阻燃机理。结果与对照组相比,15%植酸与5%三聚氰胺复合处理组(PM2)的热释放速率峰值和总热释放量分别降低了91.24%和79.05%,热释放抑制效果较好;与对照组相比,PM2组显示出更好的抑烟性能,烟释放速率减少了52.94%。与P15%组相比,PM2组的一氧化碳平均产率减小了51.29%,具有明显的减毒作用。PM2组的残炭量显著提高,较P15%组提升了69.58%,与对照组相比增加了278.4%。结论植酸−三聚氰胺阻燃体系能够进入木材,植酸与三聚氰胺复配处理能减少阻燃木材燃烧的热释放速率、总热释放量、总烟释放量与CO产率。植酸能催化木材脱水和炭化反应,使热解反应在较低温度发生,促使木材产生较多残炭。三聚氰胺能减缓木材热解速率,植酸与三聚氰胺协同作用可促使木材生成更多残炭。
木材曲线锯送料平台动力学解析及补偿控制策略研究
孟兆新, 曹甲甲, 朱莉, 马婧尧, 石晋菘
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190234
[摘要](644) [HTML全文](258) [PDF 1385KB](15)
摘要:
目的送料平台是模仿木材锯切时人工送料研发的新型机构,平台末端姿态的准确性是保障锯切质量的关键。但由于平台驱动支链多,误差无法从硬件方面进行控制,为提高板材曲线锯切时的送料精确度,本文提出一种补偿控制策略。方法运用拉格朗日法建立平台的动力学传递函数,通过动力学解析,分析平台关键部件的运动特征。通过数学解算、模拟仿真等方法,研究末端姿态的误差及其特性,从而建立简单的误差模型;接着,以传统PID控制为基础,融合RBF神经网络的参数优化功能,设计适用于送料平台的单神经元PID控制器,用以补偿各支链的驱动位移关系,对机构进行实时补偿控制;最后,运用Matlab和Adams联合仿真的方法对补偿控制策略进行检验和分析,并将验证成功的算法移植到试验台控制器中进行板材锯切试验。结果经文中设计的单神经元PID算法补偿后,送料平台末端轨迹曲线在XY方向的偏移误差从补偿前的3 mm降低至小于1.5 mm,倾斜角误差从补偿前的3.5°减小至1.5°,甚至在大部分曲线段,平台末端轨迹曲线与指令曲线完全重合。结论文中所设计的单神经元PID补偿控制策略可以有效提高木工锯送料平台末端姿态的准确性,经过补偿控制的送料平台可以实现板材的精密曲线锯切任务。
残损斗栱节点受力性能试验研究
陈九璋, 陈雪瑶, 戴璐
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190278
[摘要](2371) [HTML全文](205) [PDF 1266KB](29)
摘要:
目的斗栱是古建筑木结构的重要组成部分,对维持整体结构力学性能的稳定起着至关重要的作用。现存古建结构中的斗栱节点都存在着一定的残损变形,而目前对斗栱节点力学性能的研究多以完好的斗栱为试验对象,甚少考虑残损状态,尤其腐朽、虫蛀带来的体积损失对斗栱节点力学性能的影响。因此,研究残损对斗栱节点乃至整体结构力学性能的影响具有十分重要的现实意义,可为古建木结构的修缮与保护提供科学依据。方法以应县木塔二层平坐层的典型柱头铺作为研究对象,以1∶3.5的缩尺比制作了4组斗栱节点模型,保持1组模型完好,对余下3组进行不同位置钻孔的人工残损处理来削弱斗栱组成构件的受力截面,从而模拟斗栱的残损. 通过进行竖向加载试验,得到了4组斗栱节点的荷载−位移曲线,结合试验现象明确了残损斗栱节点的受力和变形特征。结果竖向荷载作用下,斗栱节点的破坏主要体现在第二跳华栱的断裂、弯曲变形和交互斗的开裂。残损斗栱节点的破坏形态与完好斗栱节点相似,但破坏程度更严重。其极限荷载与抗压刚度都有所下降,且残损对斗栱节点的抗压刚度影响更为显著。结论在残损类型相同,且结构整体残损度相近时,第一跳栱的残损对斗栱节点极限荷载和抗压刚度的影响最大。
可可球二孢的培养及其侵染橡胶木表面性能的研究
赵博识, 于志明, 张扬, 漆楚生, 唐睿琳, 刘源松, 王皓炜, 韩祎昀
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190382
[摘要](337) [HTML全文](183) [PDF 1038KB](24)
摘要:
目的可可球二孢是导致橡胶木蓝变的主要菌种之一,对蓝变的研究大多以防治为主。本研究利用蓝变颜色的多样性将防治转化为诱导,以提高蓝变现象的利用价值。方法通过分析不同配比的察式培养基对可可球二孢菌落在培养基和橡胶木表面生长速度的影响,优选菌落适宜生长环境,并探究不同时间条件下菌落对橡胶木表面性能的影响。结果可可球二孢菌落的适宜生长环境为酵母膏9 g/L、葡萄糖20 g/L、pH值弱酸性、硫酸镁1.0 g/L、硫酸亚铁0.03 g/L、氯化钾0.2 g/L;随着时间的增加,橡胶木表面的染色面积比逐渐提高,颜色逐渐由红黄到蓝绿色系,整体颜色逐渐变暗,耐光色牢度逐渐提高,静态接触角提高了13.04%,动态接触角显著变大,表面粗糙度和耐磨性能逐渐降低。结论本研究制备出可可球二孢调色橡胶木,并利用不同时间梯度对橡胶木表面纹理和颜色进行调控,证明了生物方式加工木材的可行性,扩大了微生物在木材加工中的利用价值。
辽河源自然保护区油松林火烧迹地林木更新研究
王博, 谷兴翰, 韩树文, 张佳男, 牛树奎, 刘晓东
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190315
[摘要](553) [HTML全文](295) [PDF 627KB](43)
摘要:
目的从树种组成、密度、生长性状(基径、株高、冠径)、空间分布格局4个方面探讨辽河源自然保护区油松人工林火烧迹地林木更新特征,为火烧迹地植被恢复和森林科学经营管理提供参考。方法以保护区内火烧迹地油松林分为研究对象,根据重度火烧下不同更新方式(天然更新和人工促进天然更新)、天然更新下不同火烧强度(重度火烧、中度火烧、轻度火烧)和对照(未过火)分别设置3块20 m × 20 m样地,重度火烧下天然更新样地和天然更新下重度火烧样地为相同样地,共15块样地,调查林木更新出现的种类和数量,测量林木更新的基径、株高、冠径,进行每木检尺并记录样地的地理坐标和立地因子等信息。利用单因素方差分析方法分析林木更新密度、生长性状的差异,利用方差/均值法分析林木更新的空间分布格局。结果(1)油松林火烧迹地林木更新树种主要是蒙古栎和山杨,分别占所有林木更新的38.1%和42.3%,此外还包括油松、裂叶榆、大果榆、榆树、色木槭等。重度火烧下不同更新方式之间所有林木更新的密度存在显著性差异(P < 0.05),天然更新下不同火烧强度之间所有林木更新的密度不存在显著性差异(P > 0.05)。(2)重度火烧下不同更新方式之间所有林木更新的生长性状特征无显著性差异(P > 0.05),天然更新下不同火烧强度之间所有林木更新的生长性状特征存在极显著性差异(P < 0.01)。(3)油松林火烧迹地林木更新的空间分布格局受到种子来源、种间竞争和火灾后生长空间的影响,适宜的微生境、动物携带种子扩散等因素会促进更新小规模聚集。结论火烧后4年的油松林火烧迹地更新树种主要是蒙古栎、山杨,中、低强度地表火可以促进林分天然更新,采取抢救性采伐等管理措施人工促进天然更新,可以加速火烧迹地植被恢复。
不同清理方式对北京市透水砖铺装渗透率衰减过程影响
李美玉, 张守红, 王云琦, 谢朝帅, 李睿贤
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20190062
[摘要](440) [HTML全文](243) [PDF 1035KB](22)
摘要:
目的透水砖铺装作为新兴的径流调控措施之一,已被广泛应用于我国海绵城市建设。由于缺乏长期监测数据,透水砖铺装渗透率衰减过程及不同清理方式的维护效果尚不明确。本文通过室内模拟多年雨水径流入渗过程实验,定量监测其渗透率衰减过程并对比不同清理维护措施效果。方法基于透水砖铺装入流−渗透实验,测定分析了不清理以及真空抽吸尘和压力水冲洗两种清理维护方式下透水砖铺装系统渗透率的衰减过程和实验前后找平层粒径分布的变化特征。结果3种清理方式下,透水砖铺装渗透率均呈指数衰减趋势,运行7年后,不清理、真空抽吸尘和压力水冲洗清理下透水砖铺装渗透率分别为26 mm/h,229 mm/h和19 mm/h,分别衰减了99.6%、96.3%和99.7%,真空抽吸尘的清理效果优于压力水冲洗。三种清理方式下透水砖铺装的悬浮颗粒物平均去除率在95%−98%之间,差异不显著(P < 0.05,n = 7),铺装系统的找平层上部细颗粒物含量分别增加了29.2%、15.6%和30.1%。更新透水砖(即“新砖+旧找平层+旧土工布”)可将透水砖铺装系统的渗透速率恢复至新建系统的28.3%−32.4%,而更新找平层和土工布可将渗透率恢复至新建系统的63.8%−72.6%。结论雨水径流携带的细颗粒物在找平层上层聚集是透水砖铺装系统堵塞的主要原因,采用真空抽吸尘清理可有效减少找平层上层的细颗粒物含量,更新找平层和土工布比更新透水砖层可取得更好的透水性能恢复效果。
上海城市街道小气候要素与绿化布局关系测析——以徐汇区、杨浦区为例
张德顺, 薛凯华, 王振, 曹玮, 马椿栋
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20170359
[摘要](693) [HTML全文](496) [PDF 1087KB](51)
摘要:
目的阐述小气候要素与街道绿化布局的对应关系,指导城市街道绿化空间的适应性设计。方法基于街道绿化布局因素分类进行小气候要素的相关分析。对太阳辐射、空气温度和风速等小气候要素进行测析,探索小气候要素与街道绿化垂直结构的关系。结果(1)街道绿荫覆盖率与小气候要素的作用关系:绿荫覆盖率越高,对太阳辐射的削减效率越好,当覆盖率达到90%以上时,效果最为显著;绿荫覆盖率越高,降温效应的规律特征越显著,但过高的绿荫覆盖使得街道空间闭塞,导致其降温效应反而有所降低;绿荫覆盖率在90%以上的街道绿化对风速削减效率比覆盖率为50% ~ 70%高出21%以上。(2)街道绿化复层结构与小气候要素的作用关系:复层垂直结构中,结构越复杂,绿化量越大,所能发挥的太阳辐射削减效率越高,其总体对太阳辐射的平均削减效率为88.78%;复层垂直结构的日平均降温效率为8.69%;乔−灌−草在一天的自然周期内,对风速的削弱效率相对最好,乔−灌其次,乔−草再次,灌−草最弱;复层结构的日平均风速削减效率在77.61%左右。(3)垂直绿量比与小气候要素的作用关系:乔灌木所占总绿量的比值与太阳辐射削减效率呈现正相关性;乔灌木所占比例越高,平均降温效率也越高;在一天的自然周期内,当乔灌与草比例越接近时,对风速的削弱效率越好。结论基于街道绿化布局与小气候要素的关系,提出了调控街道绿化构成对提升小气候舒适度的技术对策:(1)为营造舒适的街道夏季小气候,宜保持70 ~ 90%的绿荫覆盖率;(2)通过适度的绿化复层结构增加遮荫和通风,但要避免过于复杂以至影响正常通风;(3)科学配比垂直绿量,综合考虑夏季绿荫覆盖率和冬季增温要求,通过种植落叶乔木并保持乔灌木占街道绿化中50%以上。
贺兰山丁香对土壤理化性质、酶活性和微生物多样性的影响
王涛, 郭洋, 苏建宇, 徐春燕
当前状态:  doi: 10.12171/j.1000-1522.20180365
[摘要](365) [HTML全文](254) [PDF 1167KB](29)
摘要:
目的明确濒危植物贺兰山丁香对生长地土壤养分、土壤酶活力和微生物群落的影响。方法从贺兰山丁香灌丛下及其附近裸地分别采集3份土壤样品,在测定两组样本的理化性质、酶活性的基础上,基于高通量测序技术分析了两组样本的微生物群落结构。结果贺兰山丁香对土壤酸碱度的影响不大,能使水分、有机质、总氮、速效钾、速效氮的含量显著增加(P < 0.05),但导致速效磷含量显著降低(P < 0.05);使蔗糖酶、脲酶、漆酶的活性显著增加(P < 0.05);使土壤中细菌的多样性减少,但对细菌丰富度基本没有影响,使真菌的多样性和丰富度均增加。在微生物的属水平上,贺兰山丁香使细菌中的芽孢杆菌属和真菌中的螺旋聚孢霉属、复膜孢酵母属、木霉属、Paranamyces属明显增加,使细菌的鞘氨醇单胞菌属、黄杆菌属和真菌的Lentinula属、镰孢菌属、赤霉菌属、Lycogalopsis属、土赤壳属、曲霉属、集壶菌属、支顶孢属等类群的微生物明显减少,这些微生物群落的改变与植物生长地土壤的营养成分和土壤酶活力改变息息相关。结论贺兰山丁香主要通过影响土壤中真菌的群落结构增加土壤酶活性,通过提高功能细菌的丰富度增加土壤的养分和水分含量,并促进土壤中碳、氮、磷、钾等元素的循环。
芍药根茎解剖结构特征及生长轮分析
张建军, 陈莉祺, 李建光, 孙苗, 范永明, 于晓南
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190096
[摘要](878) [HTML全文](644) [PDF 886KB](44)
摘要:
目的观察分析不同芍药品种群品种的根茎结构发育特点,对芍药根茎进行解剖学研究,初步解析芍药根茎次生结构及生长轮特征,以期为通过根茎结构判断芍药株龄、优化无性繁殖和栽培管理技术,促进资源的开发和利用研究提供一定的理论依据。方法以芍药不同品种群的6个品种不同发育时期的地下根茎为研究对象,观察并分析其发育更新特征,应用石蜡切片和徒手切片技术,对不同品种、同一品种不同生长年限的根茎次生结构特征进行观察分析。结果不同芍药品种的地下根茎组织架构基本一致,即由根茎、着生于根茎上的根茎芽和根3部分组成,根茎每年有序更新,年龄分级特征明显;四倍体品种‘Cream Delight’根茎发育特征与其余5个品种差异明显;6个芍药品种根茎次生结构由周皮、皮层、次生韧皮部、形成层、次生木质部和中央髓组成。二倍体‘种生粉’、二倍体‘粉玉奴’、三倍体‘Coral Sunset’和四倍体‘Cream Delight’4个品种根茎次生木质部大小导管有规律地依次排列,口径较大的导管和周围的小导管聚集形成群团状,导管群分布较稀疏,两导管群之间的间隔明显。与四倍体‘Cream Delight’相比,三倍体‘Coral Sunset’的导管群分布较紧凑。伊藤杂种两个三倍体品种‘Prairie Charm’和‘Going Bananas’根茎的次生木质部大小导管分布较均匀,形成较连续的环带,并不聚集形成团块状。芍药根茎截面在脱水后维管组织呈白色或淡黄色,间断环状分布,中央髓部组织下凹,位于不同环的维管组织从髓部向皮层呈放射状排列。不同生长年限的根茎中次生木质部口径较大的导管及其周围的小导管聚集呈团块状,导管群切向断续有规律地依次排列成与形成层平行的环,形成清晰的生长轮,且生长轮的数目与其实际生长年龄一致。结论芍药不同品种地下根茎组织架构特征基本一致,且存在明显的龄级特征。二倍体及三倍体各品种根茎发育特征相似,而与四倍体不同。中国芍药及杂种芍药品种群品种根茎次生结构相似而与伊藤杂种差异明显,杂种芍药品种群内三倍体及四倍体品种根茎次生结构差异较大,芍药根茎生长轮次生结构特征与品种倍性无关。芍药根茎中的生长轮即为其年轮,且其数目能够反映芍药的实际生长年限。
古建筑七架梁缺陷安全性影响数值模拟研究
欧自娜, 张厚江, 管成
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190328
[摘要](263) [HTML全文](187) [PDF 2055KB](21)
摘要:
目的七架梁作为大型木结构古建筑的主要承重构件,其承载力安全性直接影响古建筑木结构整体的安全性。由于周围环境和使用长久等原因造成木梁出现不同程度的缺陷,会影响木梁弯曲拉应力和剪切应力的分布,进而影响其承载力安全性。因此,研究不同缺陷类型、尺寸、位置对古建筑七架梁承载力安全性的影响很有必要。方法采用Abaqus有限元软件模拟计算梁上存在的裂纹、腐朽和空洞等不同缺陷时的应力分布状态,通过量化缺陷大小和缺陷位置,对不同残损因素进行单参量数值模拟分析,确定带有缺陷木梁的最大工作应力位置,分析木梁破坏的敏感位置,探究木梁承载力安全性的变化规律。结果不同缺陷类型对七架梁安全性的影响不同,外部腐朽对七架梁承载力的影响最大,空洞缺陷次之,裂纹缺陷的影响相对最小;对于弹性阶段的受弯木梁而言,缺陷位于两下金瓜柱之间的受拉区域时,对七架梁承载力安全性的影响程度最大;不同缺陷大小对七架梁承载力的影响不同,随着木梁开裂深度、腐朽区域深度、空洞缺陷大小的增加,木梁安全性逐步降低。结论局部缺陷的存在会降低七架梁安全性。数值模拟结果可以精确算出木梁最大拉应力值,是定量研究缺陷对七架梁安全性影响和确定七架梁安全性监测位置点的良好方法。
我国东北地区自然保护地数量特征分析
张芳玲, 蒲真, 梁晓玉, 古元阳, 邢韶华
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190139
[摘要](1235) [HTML全文](330) [PDF 633KB](33)
摘要:
目的研究我国大型地理单元内自然保护地的数量特征对当下建设以国家公园为主体的自然保护地体系具有重要意义。方法本文以我国东北地区为研究范围,基于研究区内594处国家级自然保护地的基础信息,从建设类型、建设时期和自然生态系统类型3方面对我国东北地区国家级自然保护地的数量特征进行了综合分析,对范围重复的国家级自然保护地进行了筛查统计。结果我国东北地区的国家级自然保护地数量在1956—2016年的60年间,经历了停滞、发展、爆发3个阶段,无论是类型、数量还是面积,均呈上升趋势;受自然环境和社会等因素的影响,国家级自然保护地在研究区域内分布并不均衡,具有明显的区域性;范围存在交叉重叠的国家级自然保护地多达108处,尤以自然保护区和森林公园重叠最多;以自然保护地内主要自然生态系统类型对东北自然保护地进行归类,可将其大致归为6类,森林生态系统类和内陆湿地生态系统类在数量和面积上均占据优势,草原草甸类、荒漠与沙漠类和海洋海岸类生态系统受重视程度不高,存在相当大未受保护的区域。结论建议未来东北地区的自然保护地形式在保持多元化的同时,也应向系统化方向发展;自然保护地规划建设多从自然生态系统的空间分布出发,更注重自然保护地类型与典型自然生态系统的一致性,以便于建设和管理;对自然保护地集中的热点区域按照主要自然生态系统类型进行优化整合,通过建设国家公园,合并空间距离邻近,保护对象存在关联的自然保护地来减少重复。此研究结果可为我国东北地区国家公园和自然保护地的建设和管理提供科学的数据支撑。
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2020-01ml 目录
2020, 42(1): 1-2.  
[摘要](86) [HTML全文](73) [PDF 332KB](7)
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](2514) [HTML全文](193) [PDF 1033KB](32)
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](24728) [HTML全文](86) [PDF 723KB](12)
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](304) [HTML全文](232) [PDF 627KB](20)
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](1091) [HTML全文](142) [PDF 976KB](13)
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](675) [HTML全文](285) [PDF 1167KB](44)
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](307) [HTML全文](100) [PDF 790KB](8)
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](361) [HTML全文](272) [PDF 1421KB](47)
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](505) [HTML全文](238) [PDF 1254KB](26)
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](321) [HTML全文](137) [PDF 891KB](17)
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](313) [HTML全文](129) [PDF 1031KB](11)
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](497) [HTML全文](356) [PDF 1167KB](27)
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](1148) [HTML全文](104) [PDF 827KB](4)
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](525) [HTML全文](219) [PDF 1107KB](7)
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](380) [HTML全文](194) [PDF 845KB](17)
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](1245) [HTML全文](181) [PDF 1529KB](15)
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](7516) [HTML全文](211) [PDF 1067KB](21)
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](4245) [HTML全文](195) [PDF 1361KB](7)
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。

1979年创刊

CN 11-1932/S

ISSN 1000-1522

主管:中华人民共和国教育部

主办:北京林业大学