2024年,面向国家“双碳”战略与森林质量提升需求,我国林木遗传育种取得系列标志性进展,推动育种体系向精准化、智能化加速转型。在基因组学方面,完成杨树、二球悬铃木、橡胶树等11种代表性树种的高质量单倍型或端粒到端粒的基因组组装,构建了涵盖多个代表性类群的超泛基因组,推进比较、群体与泛基因组研究,解析物种地理分化机制与染色体演化路径,实现了种质资源与性状基因的深度整合。围绕木材形成、抗逆响应与产量积累等关键性状,借助多组学联合解析,构建了调控细胞增殖分化、激素信号、环境适应等过程的分子网络。基因编辑技术实现无外源遗传物质的精准改造,建立了适用于多种树种的高效编辑体系,加速了功能基因验证与优异突变体的创制。全基因组选择结合全基因组关联分析先验信息,实现林木复杂性状预测准确率的显著提升,增强了选育效率。在育种技术方面,远缘杂交与染色体加倍相结合的多倍体育种,打破生殖障碍,拓展了速生、抗逆种质的创新路径。全年审定23个突破性良种,覆盖经济林树种与用材树种等主要类型,适宜区域覆盖全国50%以上可造林地。我国林木遗传育种正逐步构建以‘组学资源积累—功能基因挖掘—精准预测模型—分子设计育种—优异种质创制’为主线的育种技术路径体系,并同步推进多树种、多组学、多尺度集成的数据平台与共享系统建设,持续增强支撑复杂性状解析与高效育种的基础能力,为森林碳汇提升、林地提质和国家生态安全提供了坚实科技支撑。
树木三维建模与可视化模拟技术是研究森林结构与生长动态规律的重要手段,也是开展森林精准经营管理的关键技术和基础。本文从基于一维文本规则、二维图像、三维激光雷达点云以及多源数据融合等不同维度,系统分析了不同类型树木三维建模技术,并梳理了树木形态结构、生长、多态性可视化模拟等方面的进展。结合树木三维建模技术的发展趋势,重点讨论了生成式人工智能GAI、多源数据融合、大模型等技术在树木三维建模中的融合应用前景,论述了树木三维建模个性化、多样性、大规模、智能化发展方向,并梳理了在GAI发展背景下树木三维建模的研究思路,提出以多源数据融合为基础、GAI为驱动的智能化三维建模框架。分析了数字孪生、元宇宙等技术体系对树木三维模型的应用推广,剖析了其在树木育种培育、古树名木保护、景观设计、森林经营、生态监测灾害预警以及生态保护与修复等树木全生命周期应用场景中的特征与需求。通过树木三维模型模拟,能够有效突破时空限制,辅助智能决策,为森林精准、高效经营管理以及生态系统服务修复等提供关键技术支撑,并为树木培育、监测、保护等提供全新的研究思路与智能化的手段,助力林业全业务场景的跨模态数据协同处理与机制探索。
目的: 构建一种作用于楸树叶片的瞬时基因沉默技术体系,以阐明楸树八氢番茄红素脱氢酶基因CbuPDS-5在楸树叶片类胡萝卜素合成途径中的作用。方法: 以楸树为研究对象,在楸树基因组中鉴定楸树PDS基因家族成员,并基于表达模式分析明确CbuPDS在楸树各组织的表达量情况。进一步通过同源克隆从楸树中获得了CbuPDS-5的cDNA序列。通过构建系统发育树和同源蛋白序列比对分析其结构和类型。利用同源重组技术,构建TRV2-CbuPDS-5表达载体,利用农杆菌注射法侵染楸树叶片创制楸树基因沉默株系。同时,通过表型观察和实时荧光定量PCR技术分析CbuPDS-5基因沉默对楸树生长和叶片色素合成的影响。结果: 在楸树全基因组中鉴定出6个楸树PDS成员,并分别在叶片、花等组织中存在显著差异。其中,选择与番茄CaPDS相似度最高和在叶片中显著高表达的CbuPDS-5基因作为目标基因。本研究分离得到的CbuPDS-5基因全长1095 bp,其中ORF长948 bp,共编码315个氨基酸,含有1个二核苷酸结合基序,但在C端存在氨基酸缺失。功能验证结果表明,侵染2个月后的新生叶片呈现明显光漂白症状,并且多次侵染可显著增加叶片白化范围。qRT-PCR结果证明出现光漂白症状的叶片,其CbuPDS-5基因的相对表达水平显著降低。结论: 试验结果表明,VIGS系统可以用于楸树的瞬时基因沉默。楸树CbuPDS-5基因可作为指示基因更快验证林木瞬转体系的有效性和沉默时长,而由CbuPDS-5基因创制的花斑叶楸树可有效提高楸树的园林观赏价值,同时为观材两用的花斑叶楸树新品种的培育奠定遗传和材料基础。
生物多样性对森林生态系统功能和生态系统服务具有十分重要的影响,而不断加剧的气候变化正在严重威胁森林生物多样性及生态系统的健康和稳定性。为应对气候变化和保护生物多样性,提高森林生态系统韧性、多功能性和可持续性尤为重要。树种多样性是森林经营过程中关注的核心问题,直接影响森林生态系统的多功能性、稳定性和可持续性,是当今国内外森林生态学研究的前沿和热点。由于森林生态系统的复杂性(如类型多样、结构复杂以及对干扰和环境变化的时空动态响应),人们对树种多样性调控森林生态系统多功能性内在机理的认识还十分有限。本研究系统总结树种多样性对生态系统多功能性影响的生态学原理,包括生态位分化、资源分配与功能性状整合及拮抗、互补效应与选择效应、杠杆效应与功能冗余等;综述近年来树种多样性与生态系统多功能性的研究进展,涉及树种多样性对树木生长、林分生产力、根系及根系分泌物、土壤有机碳、土壤养分、土壤微生物和根系?土壤?微生物互作等生态过程与相关功能的影响,以及树种多样性对森林生态系统响应极端干旱、病虫害、外来物种入侵等的影响;结合经营实践,从树种选择与遗传多样性、混交与不同功能型树种组配、轮伐期调整与地力维持、景观配置与多功能性等方面提出人工林质量与生态系统多功能性协同提升的经营技术对策。最后,展望树种多样性与生态系统多功能性的未来研究趋势,探究应对气候变化与生物多样性保护相协同的近自然解决方案,以期为全球气候变化背景下森林生态系统经营,尤其是人工林多功能可持续经营提供科学依据和实践参考。
水凝胶是一种由亲水性聚合物通过化学或物理交联而成的具有三维网络结构的聚合物材料,通常具备柔性、亲水性、弹性等特点,在生物医药、柔性电子、智能材料等领域应用广泛。传统水凝胶大多以化石基聚合物为原料,原料不可再生,且部分聚合物还有一定毒性,在使用和回收利用过程中会给人体和环境带来潜在威胁。大多数水凝胶是由均匀溶解在水介质中的分子组分聚合或组装而合成的,得到的聚合物网络往往具有各向同性,在长时间外力作用下容易产生机械破坏。近年来,研究者们致力于将具有层次化各向异性结构的材料与有机、无机相在纳米尺度上进行组合,制备具有显著机械性能和生物功能且兼备定向结构的水凝胶,然而制备这类水凝胶仍是一个挑战。木材是一种丰富的天然可再生生物质资源,具备独特的多尺度分级各向异性结构、定向的纤维素纳米纤维和多孔特性,可被用来制备水凝胶。木材中的纤维素纤维具有高强度和高模量,可作为增强相增强水凝胶的机械性能,其天然的多孔结构为制备高吸水性的水凝胶提供了基础,且木材中许多官能团,如羟基使木材易于进行各种化学改性,为根据不同应用需求定制水凝胶的性质提供了可能性。基于此,近年来研究人员通过对木材进行化学处理,得到具有亲水性的纤维骨架结构,再将聚合物浸渍到木材微观通道中,使其与其他聚合物交联,原位形成具有天然木基骨架结构的水凝胶,这种水凝胶不仅具有传统水凝胶的柔性、可调节的物理和化学特性,同时还能发挥出木材各向异性、优异机械性能、绿色可降解的优势。本研究通过分析木材组分(纤维素、半纤维素、木质素)与水分子间的相互作用,总结木基水凝胶骨架的制备方法及不同类型木基水凝胶的特点,归纳木基水凝胶中分子间的交联方式,对其在生物医药、柔性电子、智能材料等领域的应用现状进行总结,并结合木基水凝胶取得的相关研究成果,提出木基水凝胶现阶段仍需解决的问题,展望其未来研究趋势。
园林绿化废弃物是园林绿化经营管理过程中所产生的枝干、落叶、草屑等植物残体,作为城市生态循环中的剩余物,富含有机质,其资源化利用对于推动绿色可持续发展具有重要意义。目前,全国园林绿化废弃物年产量高达7000万至1亿t,然而资源化利用率不足10%,传统处理方式面临严峻挑战,严重制约现代化城市建设,因此探寻高效资源化利用途径迫在眉睫。堆肥技术是实现园林绿化废弃物稳定化处理、促进有机物回归土壤的核心手段。在微生物的协同作用下,堆肥原料依次经历升温期、嗜热期和降温期,完成复杂的降解与转化过程,最终形成富含腐殖质的优质产物。通过调整堆肥工艺和添加外源添加剂,不仅可以提高堆肥效率,还可以降低温室气体和氨气排放。堆肥产品应用广泛,既可作为优质有机肥,改善土壤结构、增强土壤肥力;也能作为栽培基质,为植物生长提供良好环境;在土壤修复领域,堆肥产品更能发挥其独特作用,可有效钝化重金属、降解有机污染物,助力土壤生态系统的修复与重建。生态覆盖技术可以将园林绿化废弃物加工成散状覆盖物和成型覆盖物2种地面覆盖材料。这些覆盖材料不仅可以改善土壤性质,抑制杂草生长和扬尘,还可以降低土壤裸露面积,美化城市景观。特别是成型覆盖物,凭借其良好的透水性,在海绵城市建设中展现出巨大的应用潜力,为城市雨水管理提供了新的解决方案。热裂解技术作为一种新兴的生物质能源化利用方式,可将园林绿化废弃物转化为低分子液体生物油、气态可燃气体和固态生物炭3类高附加值产品。这些产品经过进一步加工,还能衍生出多种具有广泛应用前景的新产品,是推动园林绿化废弃物能源化与材料化的关键技术,具有极高的探索价值和发展潜力。同时,园林绿化废弃物资源化利用也面临高木质纤维素植物残体降解困难、堆肥过程中碳排放严重和生物油提炼成本高等诸多挑战。因此,为全面推进园林绿化废弃物资源化利用,需深入探索高效菌剂开发、低碳堆肥工艺、覆盖技术革新和生物油高值利用等前沿问题,以寻求突破关键技术瓶颈。本文系统梳理了园林绿化废弃物资源化利用体系,深入剖析其产量变化趋势、堆肥技术体系及产品应用、生态覆盖技术及生态效益、热裂解技术及产品优势,详细阐述各项技术原理与应用效果,并对未来面临的挑战及前沿问题进行了展望,旨在为园林绿化废弃物的资源化利用提供系统的技术参考和实践指导。
目的: 探究近自然化改造对南亚热带针叶人工林土壤有机碳化学组分及其分布均匀性的影响,为揭示针叶人工林近自然经营土壤有机碳化学稳定性机制提供参考依据。方法: 以经过疏伐后在林下补植乡土阔叶树(大叶栎和格木)的马尾松和杉木近自然化改造林及未改造纯林(包括马尾松改造林、杉木改造林、马尾松对照林和杉木对照林)为对象,采用13C核磁共振技术系统分析土壤、凋落物和细根的有机碳化学组分(烷基碳、氧烷基碳、芳香碳、羰基碳),并利用Pielou均匀度指数评估土壤、凋落物和细根总有机碳中各类有机碳组分分布的均匀程度。结果: 1) 近自然化改造可显著改变马尾松林凋落物、细根和土壤有机碳化学组分:凋落物中,烷基碳比例提高,而氧烷基碳和芳香碳比例降低;细根中,烷基碳比例提高,芳香碳比例降低;土壤中,烷基碳比例提高,氧烷基碳比例降低(P<0.05);然而,近自然化改造对杉木人工林凋落物、细根和土壤中的各有机碳化学组分均无显著影响。2) 马尾松改造林土壤、凋落物和细根的烷基碳比例/氧烷基碳比例比值以及凋落物、土壤Pielou均匀度指数均显著提高。3) 近自然化改造可显著增加土壤微生物生物量碳,但并未显著影响土壤细菌Chao1多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数。4) RDA分析表明,细根烷基碳比例和氧烷基碳比例是影响土壤有机碳化学组分最关键的2个因子,说明与凋落物相比,细根有机碳化学组分是导致纯林和改造林土壤有机碳化学组分差异的关键因素。结论: 近自然化改造对土壤有机碳化学稳定性的影响具有明显的树种特异性:马尾松林改造后土壤有机碳化学组分分布更均匀,烷基碳比例及烷基碳比例/氧烷基碳比例比值显著提升,有效增强了有机碳的化学稳定性,而杉木林改造后未产生类似效应。
栎树为壳斗科栎属植物的总称,广泛分布于北半球的亚洲、欧洲、北美洲和非洲大陆,也是我国从温带到热带阔叶林的重要建群种之一,面积和蓄积量均位居全国首位。同时,作为重要的材用、工业用、果用和生态用等多用途树种,栎树资源的系统开发和可持续利用已成为林业科研的重要攻关方向,受到越来越多的关注。然而,栎树在我国的实际生产应用中存在重要应用型性状系统评价较少、优良品种缺乏、繁育体系不健全以及次生林经营方式不规范等问题。自20世纪30年代以来,相关科研人员在栎树多样性与适应性进化、种质资源收集和性状评价、新品种与良种选育、种苗繁育以及森林培育经营等方面开展了一系列研究,取得了重要研究成果。本研究在充分对比国外栎树对应研究现状的基础上,系统梳理我国栎树科学研究各方面的核心进展情况,探讨当前研究中存在的不足和问题,并对未来栎树的研究发展方向提出建议与展望,以期为我国栎树资源利用以及珍贵树种产业发展提供参考。
目的: 揭示自然环境条件松材线虫在松树体内的侵染移动与病害症状表现、治疗效果的关系,探索松树不同染病阶段实施康复治疗的可行性,为建立松材线虫病的早期诊断与治疗技术提供科学依据。方法: 以10年生马尾松为研究对象,在一级侧枝顶端人工接种松材线虫AMA3(每株10 000条)。在不同症状表现期分部位采样,分离统计各部位线虫密度,分析在不同症状表现期线虫移动动态并评估修除接种感染枝的治疗效果。同时,以普通自然感染21年生黑松和赤松林为研究对象,通过采集疑似感病小枝,结合形态学和分子学检测,对不同症状表现期的松树进行感病确诊。针对不同感病阶段的确诊松树,采用单一治疗(仅主干施药34.1%甲维盐注干粒剂)和联合治疗(修除病枝+主干施药)2种方案,分析防治效果。结果: 1) 发病前:松树全绿,线虫聚于接种点附近,主干内无线虫,松脂流动正常;早期I:接种小枝针叶开始退绿,线虫由一级侧枝接种点向下部移动,主干内几乎无线虫,松脂分泌略减;早期II:接种小枝针叶变红褐色,线虫向主干内移动,主干出现少量线虫,松脂分泌显著减少;中期:单个接种小枝枯萎,附近小枝针叶变色,松脂基本停止分泌,线虫在主干内大量繁殖、快速移动;晚期:整株针叶枯萎大于50%或整株变色,无松脂分泌,线虫已扩散至全株。2) 发病前修除接种枝,染病松树最终可实现无症状;早期I阶段到中期阶段修除,可不同程度推迟松树发病进程;晚期阶段修除则完全无效。3) 处于早期阶段的染病株通过联合治疗处理存活率达到100%,中期阶段可达50%~80%。中期阶段的对比试验进一步表明,联合治疗显著优于仅单一药物治疗。结论: 松材线虫在松树体内的移动与外部症状之间存在紧密联系,不同感病阶段松材线虫分布特征明显。在松树早期和中期感染阶段,采用联合治疗方案对于病树的治疗效果显著,这种现象为松材线虫病的早期诊断方法和治疗康复提供了实际应用效果支撑。
目的: 竹林是中国特殊的森林类型,具有显著的生态、经济和社会价值。其光谱特征常与同纬度地区其他森林类型混淆。如何基于遥感技术精确提取中国的竹林分布,是个较大的挑战。本研究构建新的时序遥感指数,并结合随机森林算法评估其对竹林信息提取的贡献作用,从而得以提高竹林信息提取的精度,进而为竹林资源监测提供新的技术思路。方法: 首先基于目视解译,选择竹林、常绿林、落叶林、草地、建筑、裸地、水体和道路8种土地覆被类型的训练样点,利用2022—2023年的哨兵(Sentinel-2A)影像,分析竹林与其他覆被的类似光谱特征差异;在此基础上,创新性地构建能有效辨识竹林与其他林地光谱差异的3个单波段(Rc、RE1c和SWIRc)和两个多波段(MVIc和NDWIc)时序遥感指数;同时设计下面4种特征组合方案:原始波段+传统指数(FS1)、原始波段+传统指数+红边指数(FS2)、原始波段+传统指数+时序遥感指数(FS3)、原始波段+传统指数+红边指数+时序遥感指数(FS4),并利用随机森林分类算法比较FS1、FS2、FS3和FS4对竹林提取精度的影响,分析时序遥感指数在竹林提取中的重要性,并与《2021中国林草生态综合监测评价报告》的统计数据对比,以验证提取结果的准确性。结果: 在4种组合方案中,土地覆被分类总体精度排序表现为:FS4 > FS3 > FS2 > FS1,竹林的生产者精度和用户精度在FS4中也都是最大的,分别为0.95和0.85。方案组合结果比较表明:时序遥感指数的引入使竹林提取精度明显提升;FS4提取的竹林面积与统计数据具有更好的一致性,均方根误差从不使用时序遥感指数的FS2的17.53降低至7.46;构造的5个时序遥感指数都位于特征值重要性排序的前列,相对重要性均在75%以上,表明研发的时序遥感指数对竹林提取很有应用价值。结论: 引入时序遥感指数能够显著提高竹林提取的精度,基于多时相影像构建的时序遥感指数在竹林资源监测中具有很好的应用潜力。
目的: 探索南方人工林林分中更易受到干旱的影响的类型,以及干旱导致树木受损或死亡的关键影响因子,以期为全球变化背景亚热带森林经营管理提供理论支撑。方法: 以2022年发生在我国南方地区极端干旱为契机,以林龄相近的杉木-闽楠为主的人工混交林为研究对象,按陡坡缓坡2种坡度、2种树种混交与3种以上树种混交4个类型,分别设置3块植物样地,调查样地内物种组成、胸径、树高、单木受损率以及土壤物理性等,分析本次极端干旱气候特征、不同坡度林分受损率、受损木组成及影响因素等。结果: 坡度对土壤团聚体影响较大,而混交类型对土壤团聚体无影响,混交类型对表层(0~20 cm)土壤孔隙度、土壤密度、最大持水量、毛管持水量和最小持水量均产生较大的影响,且随着土层深度的增加影响减少,相同混交类型中,不同坡度对这些指标无显著的影响;干旱导致树木不同程度的损伤,平均受损率为29.18%,其中轻度受损、中度受损和重度受损分别为15.46%、2.42%和11.3%;受损木中主要为林冠层优势种和林下更新层受损严重,其中阔叶树比针叶树受损严重,人工栽培种比天然更新种受损严重;坡度和坡位对树木受损率影响最大,此外还受林分密度、土壤密度、土壤团聚体、海拔、20 cm土层总孔隙度、土壤最大持水量和毛管持水量等因素影响。结论: 2022年南方极端干旱呈降水格局显著变化的特征,该变化与全球气候变化的预测具有一致性,多树种混交有利于提高森林的抗旱能力,坡和上坡位易受干旱的影响,干旱对森林的影响是多因素相互作用的结果。亚热带森林经营管理应以构建多树种混交林为主,确定合理的林分密度,加强表层土壤管理。
随着枸杞种植规模不断扩大以及劳动成本逐渐增加,实现枸杞采收机械化和智能化已成为提升枸杞生产效率的重要手段,同时也是推进枸杞产业高质量发展的有效途径。本研究基于文献分析法,对国内外近10年来枸杞采收相关理论与装备研究进展进行梳理和综述,通过分析现有研究在理论和实际应用中的优缺点,进一步探讨其未来研究方向和发展趋势。目前,关于枸杞采收方面的研究以国内相关农林院校为主,并多以宁夏地区枸杞品种为研究对象,采收装备分为便携式和自走式,其工作方式包括振动式、梳刷式、气力式和剪切式,振动式的采摘效率相对理想。为进一步实现枸杞高效低损的采收目标,提出未来枸杞采收相关技术的研究方向:1) 结合枸杞生物力学特性差异,加强基础理论研究,揭示采收过程中各部位之间的耦合互作机理,避免机械作业过程中对果实造成损伤;2) 研发适合枸杞采收装备作业的农艺新技术,将农机与农艺深度融合,提高整体采摘效率;3) 开展复杂田间环境中对枸杞果实不规则运动状态下的快速识别与定位算法研究,基于图谱融合技术对枸杞果实的成熟度进行识别和检测;4) 开发基于自动导航技术和智能避障系统的大型枸杞采收装备。
本文主要从战略角度对现代林草业的本质、内涵及可持续发展路径几个方面进行探讨。首先,从可持续发展及生态文明建设的理念形成及发展进程来看,现在林草部门从事自然资源经营管理事业,是生态文明建设的主力部门之一。其次,明确林草业既是生态文明建设中生态保护和建设的主要支柱,同时它又是带有物质生产功能的产业部门。在分别仔细分析林草业在3个生态系统领域(自然生态系统、人工生态系统及高层次区域生态系统)的治理活动,以及林草业作为一个产业部门在四大生态系统服务功能(物产提供、生态调节、社会文化及系统支持)的作用下所产生的巨大的经济、生态、社会文化三大效益之后,指出林草业的这种双重身份,是它的特色,也是它的优势所在。为了充分发挥林草业在生态建设和产业发展中的作用,需要做三件大事,即生态保护、科学绿化和林草可持续经营。在分别分析这三条路径的内涵和原则方针后提出结论,即护绿、扩绿、兴绿三绿并举。生态保护、科学绿化、林草可持续经营这三驾马车并列前进,必将使中国的林草业成为中国现代化生态文明建设的一根坚强支柱,也将把林草业上升为一个强国富民的兴旺产业。
在党的二十大精神引领下,我国生态文明建设迈入新时期,赋予了林业发展新责任和新要求。传统林业是以供给人类生活资料和生产资源为导向的林产品生产和经营的商品经济产业,归属于国民经济第一产业。然而这种产业定位和经营模式已经难以满足人民对多样化优质生态产品日益增长的需要,更难以满足人类应对全球生态危机、营造优美栖息地及高质量生态环境的要求。在人类社会发展新时期,构建相应的林业生态经济体系是历史发展的必然趋势,也是强烈的社会需求。当前,我国林业生态经济体系建设正处于理念确立与实践探索的关键期,其科学概念、基础理论和应用模式等尚未形成系统性框架。本研究立足于中国林业发展的历史与现实背景,初步探索构建林业生态经济体系的新视角和科学概念,以期为新时期林业高质量发展提供理论支撑。在讨论基础理论与科学原理的基础上,进一步明确林业生态经济体系建设的重大任务,提出亟需重点强化的3项关键科技支撑能力:一是系统开展森林生态系统多功能性联动机制的科学基础研究;二是系统研发森林生态系统多目标统筹经营管护的技术体系;三是建立生态资产全生命周期智能化管理机制体系。期望本研究能够为建立以林区为生态经济空间,以生态资产的持续积累与长期稳定增值为目标,统筹生活资料生产、生产资源供给、生态环境保护与社会经济发展的林业生态经济体系提供理论依据与实践指引。
泡桐原产中国,栽培历史悠久,其材质优良,纹理美观,且具有良好的导音性能,除用作建筑材料外,还广泛用于家具制造、乐器制作以及装饰板材,在保障木材供应、改善生态环境、推动乡村振兴和助力“一带一路”建设等方面均发挥着不可或缺的作用。然而,泡桐在实际生产应用中存在优良品种少、冠大干低和泡桐丛枝病发生严重等问题。自20世纪60年代以来,在泡桐的生物学特性、种质资源收集与保存、新种质创制与新品种培育、栽培技术、丛枝病发生机理与防治,以及资源开发与利用等方面开展了深入研究,并取得了一系列原创性理论与应用成果,奠定了我国在泡桐研究领域的国际领先地位。鉴于现有泡桐综述多侧重于局部成果,缺乏全面整合,本文系统梳理了泡桐研究的最新核心进展,涵盖基础生物学、育种与栽培技术、加工利用等方向。同时,深入探讨当前泡桐研究中存在的问题,展望未来研究方向与产业发展前景,并提出进一步深化基础研究、推动育种从“经验育种”向“精准设计育种”转型、提升附加值以实现高值化综合利用的建议,以期推动泡桐深入研究和可持续利用,促进泡桐产业及林业高质量发展。
遵循“战略要义?技术突破?关键举措”逻辑主线,以“林下经济为什么要高质量发展?林下经济高质量发展要做什么?林下经济高质量发展要如何做”为分析框架,剖析林下经济高质量发展的内涵特征,诠释林下经济高质量发展与深化集体林权制度改革、国有林区转型升级、构建多元化食物供给体系、森林“四库”建设和乡村全面振兴等国家战略之间的关系。基于林下经济高质量发展的战略价值和本质要求,明确未来应在林下种质资源保育与新种质创制、林下资源生态高效经营、林下产品精深加工利用等关键领域,突破林下食用菌保育促繁技术、濒危珍稀林源药材保育技术、重点种质资源挖掘利用技术、林菌仿野生栽培和抚育技术、林源药材多元生态种植技术、“森林+”全生命周期经营技术、活性成分绿色分离技术、大健康产品加工利用技术等重点方向。从林下经济高质量发展实践需求出发,以技术突破为基础,提出促进林下经济高质量发展的关键举措:以科技创新培育林下经济新质生产力,以制度激励会聚林下经济发展新要素,以产业融合激发林下经济发展新动能,以部门协调推动林下经济发展新合力,以示范样板带动林下经济发展提质增效。
目的: 以东北森林10个主要树种幼树为研究对象,探讨其叶片功能性状对氮添加的响应差异,旨在阐明不同树种对氮沉降的适应策略,为该地区森林生态系统氮沉降管理提供科学依据。方法: 在吉林舒兰生物多样性控制试验样地,以东北森林常见的10个主要树种(白桦、红松、胡桃楸、怀槐、黄檗、蒙古栎、色木槭、水曲柳、紫椴和云杉)2~3年生幼树为对象,进行氮添加对叶片功能性状影响的试验。试验于2021—2022年夏天用喷施尿素(CH4N2O)来模拟氮沉降,共设置3个氮沉降梯度,其浓度分别为 0(CK对照)、50(LN低氮)和100 kg ·hm?2a?1(HN高氮)。在每年最后一次氮添加后采取叶片样本,测定8个叶片功能性状指标(叶面积、比叶面积、叶干物质含量、叶碳含量、叶氮含量、叶磷含量、叶氮磷比和叶碳氮比)并进行比较。结果: 1) 植物叶片功能性状对不同氮添加处理均表现出显著响应(P<0.05),叶氮含量、比叶面积和叶磷含量在氮添加下显著增加,叶干物质含量、叶氮磷比和叶碳氮比则显著减少(P<0.05)。叶片功能性状间也存在相关性,比叶面积与叶面积和叶氮含量显著正相关(P<0.05),但与叶干物质含量显著负相关(P<0.05)。2) 不同树种的植物叶片功能性状对氮添加的响应不同,例如只有白桦、红松和黄檗的叶面积对氮添加有显著响应(P<0.05),其他树种均无显著变化,但所有树种的叶磷含量都对氮添加显著响应(P<0.05)。3)不同类型的树种采取不同的生存策略。以白桦、胡桃楸为代表的阔叶树种通过增加叶氮含量和比叶面积,提升光合效率,以促进快速的生长;而针叶树种红松和云杉则生长相对缓慢,维持较高的叶干物质含量。结论: 氮添加对不同树种幼树叶片功能性状的有差异化影响,在氮添加下,该地幼树叶片资源获取型功能性状如比叶面积增加;阔叶树种通过提高叶片氮含量和比叶面积以增强资源获取能力,而针叶树种则调整叶干物质含量强化资源保守策略,从而适应氮富集环境。这些发现为理解氮沉降对森林生态系统的影响提供了重要依据,并为合理选择氮利用率较高的树种等森林管理实践提供指导。
目的: 结合无人机激光雷达(UAV-LiDAR)和全球生态系统动态调查(GEDI)数据,构建“样地?局部?区域”估算框架估算高峰林场森林地上生物量(AGB),为森林碳储量监测提供新路径。方法: 以林场内样地实测数据为基础,评估多元线性回归(MLR)、随机森林(RF)和支持向量回归(SVR)3种模型在估算UAV-LiDAR区域AGB中的性能。为扩增区域尺度样本数量,利用GEDI光斑处的UAV-LiDAR区域AGB,结合筛选的GEDI光斑关键特征,构建光斑尺度AGB估算模型,预测林场内的光斑AGB。联合UAV-LiDAR局部AGB与光斑AGB,采用经验贝叶斯克里金(EBK)法实现森林AGB空间插值;对关键光斑特征进行EBK插值,并结合UAV-LiDAR估算的AGB构建模型,实现AGB空间分布反演。结果: 与MLR和SVR模型相比,RF模型在估算UAV-LiDAR区域AGB中表现更优异,R2高达0.95,RMSE为9.96 Mg?hm?2,rRMSE为9.79%。利用RF估算的光斑AGB与UAV-LiDAR区域AGB的拟合较好,R2为0.93,RMSE为5.93 Mg?hm?2,rRMSE为5.84%。采用UAV-LiDAR局部AGB和光斑AGB协同插值的预测精度R2为0.78,RMSE为22.30 Mg?hm?2,MAE为16.99 Mg?hm?2。与基于插值关键特征(fhd、rh96、cover、pt4和pai)的AGB反演结果相比,获得的研究区AGB空间范围更合理(49.26~193.27 Mg?hm?2)。结论: 以“样地?局部?区域”AGB估算框架为基础,并采用随机森林算法和空间插值法,有效结合UAV-LiDAR和GEDI数据,克服了实测样地数量有限和遥感数据空间不连续的问题,验证了光斑样本在森林区域AGB估算中的可行性,实现了高峰林场AGB估算,为森林碳储量评估和可持续管理提供了数据支撑。
植物抗逆性对农林业生产具有重要意义。传统抗逆性改良方法存在育种周期长、效率低等局限性,亟需开发更高效精准的新技术和新方法以增强植物抗逆性,推动农林业可持续发展。近年来,随着纳米技术在农林生态领域的集成创新与应用,纳米材料(NMs)在提升植物抗逆性方面的作用逐渐凸显,为应对气候变化提供了新的机遇。本研究基于NMs与植物抗逆性研究现状,重点从以下3方面系统论述NMs提升植物抗逆性的研究进展及其在林业中的应用潜力和挑战:1) NMs增强植物对非生物胁迫(盐、干旱、重金属胁迫等)和生物胁迫(病虫害)的抵御能力;2) NMs提升植物抗逆性的作用机制;3) NMs在提高林木抗逆性中的探索与实践。总体而言,NMs因其独特的形态结构和高反应活性,在促进植物生长及缓解生物和非生物胁迫方面展现出巨大应用潜力,且纳米技术已在农作物品种改良和栽培实践中取得初步成效,特别是在非生物胁迫下提高作物产量方面具有广阔应用前景。然而,由于林业经营周期较长,NMs在提高林木抗逆性、促进产量增长以及助力森林生态系统修复方面的潜力有待进一步挖掘,当前研究仍面临NMs剂量依赖性效应、潜在生态风险及其田间应用效率等关键挑战。未来,需重点聚焦绿色合成技术开发、多组学机制解析、智能响应材料设计及多学科协同创新,同时构建标准化风险评估体系,推动纳米技术从实验室研究向规模化应用迈进,为林业可持续发展提供强有力的科技支撑。
目的: 分析黄土高原刺槐人工林主要生长指标(平均树高、平均胸径和林分蓄积量)对林龄、林分密度及立地指数的响应规律,构建多因子耦合模型,准确模拟和预测立地质量等因子对刺槐生长的影响,为该地区刺槐人工林可持续经营提供科学依据。方法: 基于2021—2022年样地调查及文献收集数据,首先采用上外包线法确定平均树高和平均胸径对林龄、林分密度和立地指数的单因子响应关系和函数类型;然后,通过连乘构建多因子耦合生长模型的框架,并利用3/4和1/4的数据率定和验证树高与胸径生长的多因子耦合模型;最后,基于模型计算的平均树高和胸径数据,重新率定林分蓄积量生长模型,并用于林分密度管理的情景分析。结果: 1) 随林龄增加,平均树高、胸径均先快速增大后缓慢增大;随密度增加,树高先缓慢降低后快速降低,胸径先快速降低后缓慢降低;随立地指数增加,树高和胸径均近线性增大。2) 建立了耦合立地指数、林龄和密度影响的平均树高、平均胸径和林分蓄积量生长模型,精度均较高(R2分别为0.73、0.67和0.71)。3) 模拟并分析了不同立地指数、林分密度和林龄时的平均树高、平均胸径及林分蓄积量生长,并提出了不同立地条件的刺槐人工林经营策略建议。在劣等(SI<7.5 m)和中等立地(SI为7.5~12.5 m),仅能生产小径级林木(胸径<13 cm),林分蓄积量较低,建议以土壤保持、水文调节等为主导功能,但可在中等立地上兼顾木材生产功能。在优等立地(SI≥12.5 m),林龄40 年前可生产小径级林木;林龄50 年时可生产中径级林木(胸径13~21 cm),林分蓄积量较高,建议以木材生产为主导功能,同时兼顾土壤保持、水文调节等生态功能。结论: 黄土高原刺槐人工林的生长同时受到立地质量和林分结构的影响,建立的包括立地指数、林分密度和林龄的多因子耦合生长模型,可准确地预测和解释不同立地条件下刺槐林生长对密度调控的响应,并据此制定不同经营策略,指导刺槐人工林的可持续经营。
目的: 探讨2001—2021年间“三北”工程区内不同类型植被韧性的分布特征及其主要驱动因素,为在气候变化背景下提升“三北”工程区植被生态服务功能的可持续性提供科学依据。方法: 采用21年(2001—2021年)核归一化植被指数(kNDVI)的滞后1时间自相关系数(AC1)来衡量植被韧性,分析“三北”工程区植被韧性的分布特征。同时,运用可解释的机器学习算法解析生物和环境因素对植被韧性的调控机制。结果: 在“三北”工程区内,森林的韧性最高,其次是灌木,草地韧性最低;从空间分布来看,内蒙古高原地区植被韧性最低,而西北地区则表现出较高的植被韧性。不同植被类型的韧性受到各驱动因素的影响程度存在差异,但总体而言,年平均气温(MAT)和年平均降水量(MAP)等环境因素对植被韧性的影响显著高于生物因素。此外,植被韧性受到植被覆盖度(FVC)与MAP之间交互作用的显著影响。在干旱地区,应特别关注水资源承载力的限制,合理控制森林FVC,以避免因水分竞争导致的韧性下降;而草地FVC与韧性呈正相关关系,FVC的增加有助于提升草地韧性。在半干旱和半湿润地区,森林FVC与韧性呈正相关,高FVC有助于增强森林韧性,植被种植与管理应根据当地水资源可用情况进行调整。结论: “三北”工程区植被韧性的变化主要受环境因素驱动。针对不同类型的植被,应结合区域生态可利用水条件实施差异化的经营管理策略,以增强生态韧性。在全球气候变化的背景下,本研究不仅有助于揭示“三北”工程区植被的韧性,还为未来的造林规划和植被种植管理提供了重要的科学依据和理论指导。
目的: 大模型作为发展新质生产力的重要引擎,对传统行业的转型升级以及基础科学研究起到重要支撑作用。林草行业具有地域广阔、类型复杂和工作难度大等特点,当前林草专业模型在通用性、适应性、复杂问题处理和协同决策等方面存在不足,难以满足行业需求,制约林草行业高质量发展,林草行业亟需以行业大模型为代表的人工智能(AI)技术进行深度融合,实现创新赋能。本研究旨在探索构建林草行业大模型的有效路径,突破行业发展瓶颈,全面提升林草行业新质生产力,推动林草行业智能化升级。方法: 阐述大模型的发展现状,提出林草行业大模型的建设思路,构建涵盖基础设施层、数据资源层、模型构建层、应用服务层的林草行业大模型框架;基于林草行业应用场景特点,设计林草大语言模型、林草视觉大模型、林草时空大模型和林草多模态大模型4类林草大模型协同的林草行业大模型技术体系。面向智慧林草的发展需求和趋势,针对林草AI智能体的应用前景,深入探讨林草行业大模型在林草资源监测、林草育种与培育、林草经营管理、林草生态系统管理、林草资源保护、林草资源利用、林草生态工程、林草行业管理8大林草行业典型场景中的应用,提出林草行业大模型与林草实景三维重建、林草数字孪生、林草具身智能、林草元宇宙等前沿技术的创新融合发展思路。结果: 通过构建林草行业大模型与专业模型协同的林草AI智能体,强化不同业务场景下大小模型的协同决策效能,提升林草行业复杂问题的协同分析处理水平,为智慧林草提供专业化、智能化和精准化解决方案。结论: 林草行业大模型是智慧林草建设的核心驱动力和林草信息化发展的智能引擎,不仅能变革林草科学研究范式,重塑行业管理体系,更能为林草新质生产力的发展注入核心动力,为智慧林草全行业垂直领域的科研、应用和产业发展提供有力支撑,全面推动林草智能化转型与AI产业创新应用,赋能林草行业高质量发展。
在我国的防沙治沙史中,沙地樟子松书写了浓墨重彩的一笔,特别是在“三北”工程建设中,赢得了“功勋树”的美名。但是,关于沙地樟子松成功应用于固沙造林的历史过程,以及沙地樟子松林发生衰退的现象等缺乏系统梳理。本文籍《林业科学》创刊70周年出版专刊之际,以中国科学院沈阳应用生态研究所(原中国科学院林业土壤研究所)几代科学家从事沙地樟子松营林研究与实践为主线,从1955年首次将樟子松幼苗引入科尔沁沙地南缘的章古台大一间房开始固沙造林、到大面积推广,樟子松人工林发生衰退、再到沙地樟子松天然林也发生衰退等,系统梳理了沙地樟子松引种70年来(1955—2025),防风固沙林的营林历史、存在衰退的原因、以及应对策略等;在此基础上,总结沙地樟子松林需要进一步开展的研究问题,旨在为沙地樟子松林可持续经营提供参考。
目的: 针对现阶段油茶育苗装备中缺乏对无纺布育苗容器的自动拾取、开袋和基质灌装功能,对适用油茶嫁接苗的无纺布育苗容器进行开袋条件与力学试验分析,为相关容器化育苗装备的研制提供理论依据。方法: 查阅油茶嫁接苗无纺布育苗技术相关文献并进行数据比对,结合自动给袋式灌装要求选择尺寸100 mm×120 mm的M袋型无纺布育苗袋,开展无纺布育苗袋抓取试验,基于抓取效果确定针式吸盘为开袋关键部件;以无纺布育苗袋开袋轮廓的完整性为依据进行开袋机理分析,得出吸盘与袋顶间距和开袋间距的合理范围;根据无纺布育苗袋开袋基质灌装后吸盘受力分析结果,搭建无纺布育苗袋脱落力试验平台,以开袋间距、吸盘与袋顶间距、育苗袋规格为试验因素,无纺布育苗袋脱落力为试验指标,设计多因素正交试验,利用Design-Expert 13软件进行方差和响应曲面分析,探究其最佳参数组合。结果: 开袋间距由100 mm降为80 mm的过程中,吸盘与袋顶间距越小,育苗袋脱落力越大;开袋间距由80 mm升为100 mm的过程中,吸盘与袋顶间距越大,育苗袋脱落力越大。开袋间距由100 mm降为80 mm的过程中,育苗袋质量越大,育苗袋脱落力越大;开袋间距由80 mm升为100 mm的过程中,育苗袋质量越小,育苗袋脱落力越小。吸盘与袋顶间距在10~20 mm范围内对育苗袋脱落力的变化影响不显著,育苗袋质量越大,育苗袋脱落力越大。利用Design-Expert 13软件进行优化求解,得到最佳参数组合为开袋间距80 mm、吸盘与袋顶间距15 mm、育苗袋规格厚度35 g·m?2(100 mm×120 mm的M袋型无纺布育苗袋),该参数组合下无纺布育苗袋对针式吸盘的脱落力最大值为97.7 N。结论: 无纺布育苗袋与针式吸盘间的脱落力越大,开袋效果越稳定,开袋间距80 mm、吸盘与袋顶间距15 mm、育苗袋规格厚度35 g·m?2(100 mm×120 mm的M袋型无纺布育苗袋)时育苗袋脱落力达最大值,同时该参数组合下开袋轮廓最为完整,无纺布育苗袋对针式吸盘的脱落力最大值为97.7 N,与验证试验得到的最大脱落力97.4 N相差较小。
目的: 分析不同林龄马尾松人工林土壤有机碳(SOC)及其组分碳库变化特征和影响因素,为厘清人工林SOC固存机制提供参考。方法: 以亚热带马尾松人工幼龄林(6 a)、中龄林(13 a)、近熟林(29 a)、成熟林(38 a)和过熟林(57 a)为对象,探索0~10 cm土层SOC及其组分的林龄梯度规律,分析SOC组分变化与林木特征、土壤化学性质和微生物生物量等指标的关系,探讨人工林SOC固存机制。结果: SOC含量在成熟林[(21.90±1.07) g·kg?1]显著(P<0.05)高于幼龄林[(15.35±0.37) g·kg?1]和中龄林[(13.22±0.83)g·kg?1]。成熟林矿物结合组分的干质量分数(72.98%)显著(P<0.05)低于幼龄林、中龄林、近熟林和过熟林,而轻颗粒组分的干质量分数(26.08%)和重颗粒组分的干质量分数(0.93%)显著(P<0.05)高于幼龄林和中龄林(P<0.05)。成熟林矿物结合组分有机碳含量[(21.90±1.07) g·kg?1]显著(P<0.05)高于幼龄林、中龄林、近熟林和过熟林,重颗粒组分有机碳含量[(21.00±1.76)g·kg?1]显著(P<0.05)低于过熟林[(55.81±9.89 g·kg?1],轻颗粒组分有机碳含量[(286.99±3.69)g·kg?1]显著(P<0.05)低于中龄林[(335.68±12.45) g·kg?1]。所有龄组矿物结合组分有机碳质量分数均大于50%,主导SOC积累。成熟林矿物结合组分有机碳质量分数(66.78%)显著(P<0.05)低于幼龄林、中龄林、近熟林和过熟林。相关性分析显示,SOC含量与轻颗粒组分的干质量分数、重颗粒组分的干质量分数和矿物结合组分有机碳含量显著(P<0.05)正相关,与轻颗粒组分有机碳含量显著(P<0.05)负相关。逐步回归分析显示,地表凋落物、轻颗粒组分的干质量分数、重颗粒组分的干质量分数和矿物结合组分有机碳含量驱动SOC积累(R2=0.98)。偏最小二乘模型显示,林分发育过程中矿物结合组分(包含矿物结合组分有机碳含量和碳磷比)对SOC积累总效应最高(0.91)。结论: 马尾松人工林林分发育过程中矿物结合有机碳主导SOC积累,且成熟林SOC的高效固存受地表凋落物和SOC组分的共同调控。
目的: 研究柿嫩枝扦插生根过程中的相关生理变化特征,探讨内源激素、相关氧化酶活性和内源生根抑制物含量的动态变化规律及作用,为进一步研究柿嫩枝扦插不定根发育机制及优良砧木资源快速繁育提供技术和理论支持。方法: 以5年生嫁接苗母树‘中柿7号’柿上剪切的当年生半木质化嫩枝为试验材料,经专用生根剂快速浸蘸的插穗基部30 s处理,于扦插35天后计算插穗的生根率;利用高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)测定插穗基部生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)和玉米素(ZR)的含量;利用比色法测定吲哚乙酸氧化酶(IAAO)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性和总酚(TP)、总黄酮( TF)、总单宁(TT)含量。结果: 1) 柿嫩枝扦插生根过程可划分为根原基诱导期(0~15天)、不定根表达期(15~25天)和不定根伸长期(25~35天)。在不定根表达期可观察到插穗基部有幼小白色不定根突破皮层。柿嫩枝扦插生根类型以皮部诱导生根和混合生根为主,柿嫩枝扦插生根率可达82.33%,平均根长6.54 cm,平均每根插穗生根数达6.80根。2) 柿嫩枝插穗内源激素含量随生根过程而发生变化,其中,IAA和ZR含量均呈逐步上升的趋势;ABA含量呈先上升后下降趋势,在扦插20天时达到最大值;而GA3含量呈逐步下降趋势。IAA、GA3、ABA和ZR在根原基诱导和不定根形成过程中功能不同。3) 柿扦插生根与氧化酶活性密切相关,其中,SOD和PPO活性呈先平稳后下降的变化趋势,且在扦插15天内一直保持较高活性,直到根原基诱导期后才显著下降;POD活性呈先上升后下降的变化趋势,在扦插20天时达到最大活性;IAAO活性则呈逐步下降趋势,与IAA含量呈此消彼长趋势。4) 柿嫩枝扦插生根与内源生根抑制物密切相关,其中总酚、总黄酮和总单宁含量呈先下降后稍微上升的变化趋势,并在扦插25天时达到最低值,在扦插35天时却稍有上升。结论: 在柿嫩枝扦插生根过程中,IAA含量的升高和总酚、总黄酮和总单宁等内源生根抑制剂含量的下降是诱导不定根发生的关键因素,同时,ZR含量升高,GA3和ABA含量下降,IAAO活性降低,SOD、POD和PPO活性的提高,均与生根关系密切。
目的: 针对北方森林,协同无人机激光雷达和无人机RGB影像进行单木地上生物量估测,以彰武县樟子松和杨树为研究对象,探究应用组合数据和单一数据对针、阔叶林单木地上生物量估测的影响,为彰武县防风固沙人工林单木地上生物量的精准预测提供技术参考。方法: 从LiDAR点云和基于RGB光学影像获取的数字正射影像图(DOM)中提取单木尺度高度、强度、密度、冠层结构、光谱、纹理和植被指数多特征,采用置换重要性(PI)和Boruta优选特征子集,结合地面实测单木地上生物量数据,使用随机森林(RF)、极端梯度提升树(XGBoost)和分类提升算法(CatBoost)3种典型机器学习方法构建樟子松和杨树地上生物量估测模型,对仅用LiDAR数据、仅用DOM数据以及联合二者的建模结果进行比较。结果: 1) 点云高度和冠层结构是估测2个树种单木地上生物量的关键特征;纹理特征仅对樟子松地上生物量估测产生积极影响。2) 对于樟子松,基于组合数据的单木地上生物量估测精度最高,优于单一LiDAR和单一RGB影像;3种数据集的最优模型分别为ALL-PI-XGBoost、LiDAR-PI-XGBoost和DOM-PI-RF,测试集R2分别为0.77、0.69、0.67,RMSE分别为10.94、12.75、13.16 kg·plant?1。对于杨树,基于组合数据和单一LiDAR数据的单木地上生物量估测精度相当,且优于单一RGB影像;3种数据集的最优模型分别为ALL-PI-XGBoost、LiDAR-Boruta-XGBoost和DOM-Boruta-CatBoost,测试集R2分别为0.85、0.85、0.59,RMSE分别为17.63、17.11、28.99 kg·plant?1。结论: 基于低成本无人机遥感技术获取的高密度点云和高分辨率影像可以实现彰武县防风固沙人工林单木地上生物量高精度、快速且无损估测;应用组合数据和单一数据对针、阔叶林单木地上生物量估测有不同影响,组合数据可以显著提高樟子松单木地上生物量估测精度。
目的: 探讨不同原料来源及热解温度对林业剩余物生物炭理化性质的影响机制,旨在为定向制备林业剩余物基生物炭提供理论依据。方法: 选用杨树、桉树、杉木和马尾松枝条为原料,分别在300、400、500和600 ℃热解温度下制备生物炭。利用扫描电镜、X射线多晶衍射等方法对生物炭进行表征,分析孔隙结构及表面官能团等理化特性。结果: 热解温度对林业剩余物基生物炭的理化性质造成显著差异。随着热解温度从300 ℃升至600 ℃,杨树、桉树、杉木和马尾松枝条生物炭产率均呈下降趋势。杉木枝条生物炭在600 ℃时的比表面积达到最大值449.65 m2·g–1,同时其微孔孔容和微孔比表面积也达到最大值。以杉木和马尾松为原料制备的生物炭具有较高的比表面积和孔隙度,相比之下,以杨树和桉树为原料制备的生物炭则较低。马尾松与杉木生物炭热重分析曲线趋势一致,其中300 ℃条件下制备的生物炭热稳定性最差,600 ℃条件下稳定性最佳。此外,杉木和马尾松生物炭的XRD图谱中CaCO3衍射峰较弱,表明其方解石含量和结晶度均较低。结论: 本研究阐明了4种典型林业剩余物基生物炭对不同热解温度的响应机制,揭示了热解温度和原料类型是影响林业剩余物基生物炭产率和理化性质的关键因素。通过对热解温度和原料的有效调控,可以定向制备不同功能的林业剩余物基生物炭,以满足不同领域对生物炭性能的特定需求,为林业剩余物的资源化利用提供新的途径。
目的: 明确毛白杨纸浆材培育末期的最佳灌溉施肥策略,为不同时期水肥管理提供依据,也为解决长期灌溉施氮造成水资源浪费和土壤酸化等问题提供参考。方法: 以华北平原沙地的三倍体毛白杨为研究对象,采用增广试验设计滴灌水氮耦合试验,设置3 种灌水处理(W20、W33、W45)和 4种施氮水平(N0、NL、NM、NH),研究第5个生长季内(4—10月)各水氮处理的叶面积指数(LAI)、土壤体积含水率(SVWC)的时空动态变化以及生长季末林木生长、林地土壤养分特征。结果: 1) 培育末期,经过4年滴灌水氮耦合培育,不同水氮条件下林木生长、林地蓄积和林地生产力无显著差异。2) 滴灌水氮耦合并未改变整个生长季LAI的变化趋势,受风灾(6月1日发生)影响,LAI总体呈双峰状,分别在5月30日和7月15日前后达到峰值。3) 春季(5月)W20处理主要增加根区土壤表层(0~50 cm)水分,W33和W45处理则主要增加100~180 cm深度土壤水分;夏季(7月)灌溉能够增加0~180 cm深度土壤体积含水率,且W20处理对土壤水分的补充优于W33和W45处理;秋季(10月)停灌后,在W20和W33处理下深层土壤水分得到补充,而秋季的表层土壤相比春、夏季变得更为干燥。4) 毛白杨林地土壤养分主要积累在浅土层(0~40 cm土层),浅土层土壤有机质和全氮含量对水氮耦合的响应弱于有效磷,其中灌溉对有效磷的积累作用大于施肥;且在水分充足的条件下(W20和W33灌溉下),施氮量的增加将抑制土壤磷含量的积累。5) 土壤速效磷含量与林木胸径之间具有显著正相关,滴灌水氮耦合措施可调控土壤磷含量,进而影响林木生长。结论: 连续4年滴灌水氮耦合对毛白杨纸浆材培育末期林木生长及林地生产力无显著促进作用,且在灌水较多的水平下(W20和W33),高水平施氮(NM和NH)可能降低土壤有效磷积累,抑制林木生长。综合考虑经济成本和生态安全,在相近立地条件下,短轮伐期毛白杨纸浆材培育第5年停止施肥,保持充分灌溉(土壤水势?20 kPa时灌溉),土壤水分和养分维持在较高水平,实现地力可持续。
(月刊 1955年创刊) 主管:中国科学技术协会 主办:中国林学会 出版:《林业科学》编辑部 主编:尹伟伦 国内统一刊号:CN 11-1908/S 国际标准刊号:ISSN 1001-7488 国内邮发代号:82-6