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林业科学
 
2017年 53卷 12期
刊出日期:2017-12-25

论文与研究报告 综合评述 研究简报 目录
      
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2017 Vol. 53 (12): 0-0 [摘要] ( 18 ) [PDF 3422KB] ( 40 )
论文与研究报告
间伐与气候对长白落叶松树轮宽度的影响
崔诗梦, 向玮
[目的]研究间伐及气候因子对长白落叶松树轮宽度的影响,以期了解全球气候变化背景下,树木生长对气候变化的响应,及人类营林措施对树木生长的影响。[方法]以长白落叶松为对象,建立以树轮宽度指标为因变量、包含间伐效应及气候因子的非线性混合模型。样地数据为20块人工林起源经自然演替形成的长白落叶松云冷杉针阔混交林间伐区组试验样地1987-2012年的调查数据。利用Lintab 6树轮宽度测量仪测量树轮宽度并通过COFECHA程序交叉定年后,共保留231条长白落叶松年轮条的年轮宽度数据。气候数据为样地附近多个气象站1964-2010年的线性插值数据。综合各部分数据的重叠时间段,选用1987-2010年的数据进行建模。[结果]形成层年龄、林分密度、单木竞争、间伐和气候因子均对长白落叶松树轮宽度指标有显著影响;第1次间伐时间在林龄20年左右,重度间伐(40%)后树轮宽度指标增量最大,中度间伐(30%)次之,轻度间伐(20%)的影响不显著,树轮宽度指标增长量在伐后1~2年达到峰值,并持续至伐后4年;第2次间伐时间在林龄26年左右,中度、轻度间伐均显著引起树轮宽度指标增加,其中中度间伐效果弱于轻度间伐,树轮宽度指标的增加在伐后4~5年达到峰值,并持续至伐后15年;气候因子中有7个变量对长白落叶松树轮宽度指标表现出显著影响,其中,7月最高气温和生长季大于5℃积温对树轮宽度指标影响最大,夏季热湿指数次之,冬季降水量、9月最低气温、4月平均温和5月降水量对树轮宽度指标影响较小;将样地与树木个体水平的随机效应引入模型后,模型决定系数相比只有固定效应时大幅提高,从0.37提高至0.73。[结论]对林龄20年的长白落叶松云冷杉混交林进行中高强度的间伐,能显著促进伐后4年内长白落叶松保留木的生长;低海拔长白落叶松生长受到显著的气候影响,最主要的限制因子是7月最高气温和生长季大于5℃积温;为精确预估全球气候变化背景下的树木生长,有必要建立气候敏感的树轮宽度模型。
2017 Vol. 53 (12): 1-11 [摘要] ( 76 ) [PDF 1673KB] ( 312 )
典型中亚热带天然阔叶林群落各乔木亚层的空间格局与关联性
马志波, 黄清麟, 庄崇洋, 郑群瑞, 王宏
[目的]研究典型中亚热带天然阔叶林群落的空间格局和关联性,以期更深入地了解群落构建机制和空间结构与群落稳定性之间的关系,为天然林资源保护和以典型群落为样板的近自然经营实践提供依据。[方法]在福建省万木林保护区内近原始林群落地段设5块50 m×50 m样地,采用最大受光面法划分乔木层,使用点格局分析方法分析乔木层及其各亚层的空间格局和关联性。[结果]调查样地的乔木层都可以划分为受光层和非受光层2个亚层,即第Ⅰ,Ⅱ亚层;各样地乔木层的第Ⅰ,Ⅱ亚层在0~25 m尺度内都主要为随机格局,在不服从随机格局的个别尺度上,第Ⅰ亚层主要为均匀格局,与同层林木间竞争较为激烈有关,第Ⅱ亚层主要为聚集格局,与该层林木在个别地段的聚集生长有关;第Ⅰ,Ⅱ亚层之间总体表现为无显著关联,只在个别尺度上偏离零模型。[结论]典型中亚热带天然阔叶林群落主要受中性作用控制;群落内部的各种生态学过程处于平衡状态,因此群落具有稳定性,可以长期维持下去。
2017 Vol. 53 (12): 12-19 [摘要] ( 25 ) [PDF 2550KB] ( 159 )
安庆地区大气降水氢氧同位素特征及水汽来源
张蓓蓓, 徐庆, 姜春武
[目的]研究安庆地区大气降水氢氧同位素特征、水汽来源和运移过程,为揭示安徽沿江地区森林生态系统水循环过程对气候变化的响应机制提供科学依据。[方法]运用氢氧稳定同位素技术测定安庆地区2015年6月至2017年6月(25个月)共155个大气降水样品的氢氧同位素组成,得出大气降水线方程;建立安庆地区大气降水中氢氧稳定同位素值与气温、日降水量相关关系,分析影响该地区降水中氢氧同位素组成变化的主要因素;计算大气降水过量氘值用以示踪水汽来源,并运用HYSPLIT气团轨迹模型进一步验证水汽来源结果的可靠性。[结果]安庆地区大气降水氢同位素(δD)与氧同位素(δ18O)关系为δD=(8.08 ±0.06)δ18O+(10.84 ±0.48)(R2 =0.99,n=154);降水δD和δ18O均与气温显著负相关(P< 0.01),与日降水量无显著相关关系;大气降水过量氘值接近全球平均值(10‰),表明该地区水汽主要受海洋季风的影响;HYSPLIT气团轨迹模型结果进一步表明,安庆地区春季的水汽主要来源于我国华北、华南地区的大陆性气团及局地蒸发水汽,降雨量较大时也会受到太平洋东南季风的影响,而夏、秋、冬季的水汽主要受我国南海气团、印度洋西南季风及太平洋东南季风的影响。[结论]安庆地区大气降水由海洋水汽主导;不同于经典大气降水稳定同位素理论中的温度效应,安庆地区大气降水稳定同位素呈现显著的反温度效应,这可能与其所处纬度有关,表明不同地理位置会对大气降水的氢氧稳定同位素组成产生影响,今后研究中需加以区分。
2017 Vol. 53 (12): 20-29 [摘要] ( 14 ) [PDF 3837KB] ( 79 )
枣不同品种和果实不同部位糖积累及相关酶活性
李洁, 姚宝花, 宋宇琴, 李六林
[目的]本文旨在揭示不同的枣品种生长发育过程中果实不同部位糖积累特征及其与糖代谢相关的酶活性的关系,为进一步完善枣果实糖积累理论提供依据。[方法]以3个枣品种壶瓶枣、婆婆枣、婆枣为研究对象,利用高效液相色谱等技术测定不同发育时期枣果实果肩与果顶部位的蔗糖、果糖、葡萄糖、淀粉含量及相关酶活性的变化。[结果]1)3个枣品种果肩部位糖积累均早于果顶,且果肩可溶性糖含量均显著高于果顶(P<0.05)。在果实发育前期主要积累果糖和葡萄糖,壶瓶枣果实最早开始积累蔗糖,成熟时其含量为果糖和葡萄糖的3~4倍;其次是婆婆枣,其糖积累模式与壶瓶枣相似;婆枣果实糖积累发生最晚,其果糖和葡萄糖含量远高于蔗糖。成熟时婆婆枣果实可溶性总糖含量极显著高于壶瓶枣和婆枣(P<0.01)。2)整个果实发育阶段,3个枣品种果实淀粉含量均较低(最高值为6.78 mg·g-1FW),且果肩部位淀粉含量均低于果顶,淀粉酶活性的变化基本与其淀粉含量的变化趋势相反。3)3个品种果肩与果顶部位蔗糖代谢酶活性变化规律相似;在整个阶段,酸性转化酶(AI)活性始终高于中性转化酶(NI),果实发育前期较高活性的转化酶促进了蔗糖的分解;蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性变化与3个品种的蔗糖含量差异及变化趋势均相符;婆婆枣和壶瓶枣蔗糖合成酶的合成方向(SSs)活性分别极显著和显著的高于婆枣,3个品种蔗糖合成酶的分解方向(SSd)活性均较低,品种间无显著差异。[结论]壶瓶枣和婆婆枣为典型的蔗糖积累型果实,婆枣为己糖积累型果实;SPS是调控婆婆枣同时也是影响3个枣品种果实蔗糖积累的共同关键酶,可能也是引起不同枣品种果实糖含量差异的主要原因,枣果实中蔗糖合成酶活性以合成方向为主,壶瓶枣果实糖积累受蔗糖代谢相关酶的综合调控,婆枣果实糖积累还受SSd调控。淀粉酶在3个品种枣果实淀粉积累过程中起着主要调控作用。
2017 Vol. 53 (12): 30-40 [摘要] ( 27 ) [PDF 4889KB] ( 94 )
抗松材线虫病赤松体细胞胚的发育和成熟萌发
许建秀, 吴小芹, 叶建仁, 朱丽华, 吴静
[目的]研究脱落酸、PEG、肌醇、碳源、凝固剂及培养方式等对抗松材线虫病赤松体细胞胚发育及成熟萌发的影响。[方法]通过对抗松材线虫病赤松种质资源库的调查与分析,选用诱导和增殖状态良好的抗松材线虫病赤松无性系22#-1和13#-1为供试材料,通过不同培养条件的对比试验,筛选出最优的抗病赤松体细胞胚发育及成熟萌发条件。采用SPSS17.0等软件对体细胞胚进行统计分析。[结果]添加15 mg·L-1 ABA和140 g·L-1 PEG8000的LP培养基上,正常体细胞胚数达到171个·g-1,高于其他处理;在渗透剂方面,肌醇的浓度为8.0 g·L-1时,抗病赤松的正常体细胞胚数最多,达到179个·g-1,胚性愈伤组织直接放置于添加了肌醇的成熟培养基中,没有在中间过渡培养基中培养,因此可以缩短2~3周培养时间,在8周前后就形成了成熟的子叶胚;在碳源方面,添加60 g·L-1麦芽糖的LP培养基上,正常的体细胞胚数达到235个·g-1,高于其他处理;在凝固剂方面,植物凝胶浓度为3.0 g·L-1时,培养基凝固,软硬适中,产生的子叶胚生长良好,而培养基中添加了聚乙二醇(PEG),凝固剂琼脂从6.0 g·L-1添加至12.0 g·L-1时,培养基均不能凝固,愈伤组织无法生长,也无子叶胚形成;在培养方式方面,采用液-固增殖-固成熟方式培养时,胚性愈伤组织经11~12周发育为成熟体细胞胚,其中22#-1的正常体细胞胚数最多达到239个·g-1,高于其他处理;在体细胞胚萌发培养基上产生的体细胞胚的萌发率和植株转化率分别为67.2%和46.5%,再生植株移栽3个月后成活率为32.7%。[结论]将抗松材线虫病赤松胚性愈伤组织置于15.0 mg·L-1ABA、140 g·L-1 PEG8000、8.0 g·L-1肌醇、60 g·L-1麦芽糖、3.0 g·L-1植物凝胶的LP培养基上,以液-固增殖-固成熟培养方式培养,成功获得了正常的体细胞胚和再生植株,同时可缩短2~3周培养时间,加快抗松材线虫病赤松体细胞胚胎发生的进程。研究结果可为抗病赤松的大规模繁殖和工厂化生产提供技术支持。
2017 Vol. 53 (12): 41-49 [摘要] ( 21 ) [PDF 3949KB] ( 67 )
毛竹SQUAMOSA启动子结合蛋白SBP家族基因的鉴定及表达模式分析
王凯利, 傅鹰, 周明兵
[目的]SBP家族基因编码的一类转录因子可识别并结合MADS-box基因SQUAMOSA(SQUA)的启动子,参与植物营养生长和生殖生长的调控。系统地鉴定和分析毛竹SBP家族基因,有助于理解SBP家族基因在毛竹营养生长和生殖生长过程中的调控作用,为毛竹SBP家族基因功能分析奠定基础。[方法]利用已公布的毛竹基因组数据,通过生物信息学方法鉴定毛竹SBP家族基因。利用MEGA 6.0、DNAMAN、psRNATarget等生物信息学软件获得毛竹SBP家族基因基本生物学信息。通过实时荧光定量PCR分析SBP家族基因在毛竹根茎叶、花序发育不同时期和实生苗受到高盐胁迫时的表达模式。[结果]在毛竹基因组中共鉴定到18条SBP家族基因,这些基因都有单一且高度保守的SBP结构域,其中有10条SBP家族基因具有miR156靶位点。毛竹SBP结构域有74个氨基酸残基,包括2个锌指结构域和1个NLS结构域。毛竹SBP转录因子进化关系、基序分布和DNA结构结果表明,进化关系相近的毛竹SBP转录因子的Motif和基因结构均具相似性。对不同物种来源的SBP家族基因进行进化分析发现,毛竹SBP家族基因与水稻SBP家族基因进化关系较近。对SBP基因在毛竹根茎叶中的相对表达量进行研究发现,PeSBP11PeSBP16表达量分别在茎和根中最高。在花序发育P1-P4期(P1:花序形成初期;P2:小穗的分化;P3:颖花的分化;P4:小穗的生长),有6个基因(PeSBP1,PeSBP2,PeSBP3,PeSBP7,PeSBP15PeSBP17)表达量较低,且无明显的表达量变化;7个基因(PeSBP5,PeSBP9,PeSBP10,PeSBP12,PeSBP14,PeSBP16PeSBP18)在P1-P2期表达量上升,其中PeSBP10PeSBP14的高表达延续到P3期;7个基因(PeSBP6,PeSBP8,PeSBP9,PeSBP10,PeSBP14,PeSBP16PeSBP18)在P3期表达值较高;5个基因(PeSBP4,PeSBP5,PeSBP9,PeSBP13PeSBP16)在P4期表达值较高。在高盐胁迫环境下,随着高盐胁迫处理时间的延长,PeSBP2,PeSBP3,PeSBP4,PeSBP8,PeSBP10,PeSBP11,PeSBP12PeSBP14相对表达量逐渐上升。[结论]毛竹SBP家族基因在进化上非常保守,在进化过程中毛竹基因组可能并未出现特异的SBP基因。实时荧光定量PCR分析显示毛竹SBP家族基因参与了毛竹的营养器官生长,而且在毛竹开花过程中也发挥了重要的作用。在逆境盐胁迫条件下,有4个毛竹SBP基因的表达量发生了明显上调,表明毛竹SBP家族基因可能参与了毛竹对高盐的响应。
2017 Vol. 53 (12): 50-61 [摘要] ( 20 ) [PDF 7059KB] ( 110 )
基于ICESat-GLAS数据的波形去噪算法优选与森林冠顶高反演模型建立
王新闯, 吴金汝, 陆凤连, 焦海明, 张合兵
[目的]比较基于不同窗函数的GLAS数据去噪算法和多种森林冠顶高反演模型的精度,优选波形去噪算法并确立对森林冠顶高估算精度较高的反演模型,为森林生物量估测等研究奠定数据基础。[方法]首先基于布莱克曼窗函数和高斯窗函数对GLAS数据进行去噪处理,采用RMSE和SNR定量比较2种波形去噪方法的去噪效果;然后对去噪效果最好的窗函数去噪后的波形提取波形参数,并分针叶林、阔叶林、针阔混交林和不分林型4种情况,采用线性回归方法,以波形长度为参数建立波形参数模型,以波形长度、地形指数为参数建立地形因子模型,在地形因子模型基础上,逐步引入波形半能量高、波形前缘长度和波形后缘长度等参数建立全模型,比较3类模型的模拟效果。[结果]高斯窗函数去噪后的RMSE较低、SNR较高,去噪效果较优;冠顶高反演模型中,分林型和不分林型情况下,全模型模拟效果均优于其他2类模型。其中地形因子模型中针叶林效果较好:R2=0.853,RMSE=2.519 7 m;全模型中针阔混交林效果最好:R2=0.972,RMSE=1.001 4 m。[结论]高斯窗函数对GLAS波形去噪能力较强,且在复杂地形情况下,当引入多种波形参数结合地形因子建立多元线性回归模型时,模型对各林型最大冠顶高的解释能力显著提高,可在一定程度上克服地形因子模型在坡度较大地区对冠顶高解释困难的问题,实现复杂地形情况下森林冠顶高的精确估算。
2017 Vol. 53 (12): 62-72 [摘要] ( 12 ) [PDF 3594KB] ( 65 )
分割尺度对面向对象树种分类的影响及评价
毛学刚, 陈文曲, 魏晶昱, 范文义
[目的]研究分割尺度对高空间分辨率遥感影像与星载全极化SAR数据协同面向对象树种分割与分类的影响,进而评价2种数据协同树种分类的适宜性。[方法]以QuickBird遥感影像和Radarsat-2数据为试验数据,在面向对象分类过程中采用3种分割方案(单独使用QuickBird遥感影像分割、单独使用Radarsat-2数据分割和QuickBird&Radarsat-2协同分割),每种分割方案采用10种分割尺度(25~250,步长为25),应用修正的欧式距离3(ED3modified)评价分割质量。对于3种分割方案采用各自特征及二者共同特征,分别应用支持向量机(SVM)分类器进行面向对象树种分类。[结果]在10种分割尺度上,QuickBird&Radarsat-2协同分割和单独使用QuickBird遥感影像分割的ED3modified明显低于单独使用Radarsat-2数据分割获得的ED3modified。QuickBird&Radarsat-2协同分割以分割尺度100进行分割的质量最好(ED3modified=0.34)。3种分割-分类方案在小尺度上分类总精度(OA)较低,随着尺度增大,OA也再提高并在某个尺度达到最大值,之后OA随尺度增大而降低。QuickBird&Radarsat-2协同分割-分类在分割尺度100获得了最高分类精度(OA=85.55%;Kappa=0.86)。单独使用QuickBird遥感影像分割-分类在分割尺度150获得了最高分类精度(OA=81.11%;Kappa=0.82),单独使用Radarsat-2数据分割-分类在分割尺度125获得了最高分类精度(OA=66.67%;Kappa=0.68)。OA与ED3modified高度相关(R2=0.73)。[结论]在所有尺度(25~250)上,QuickBird&Radarsat-2协同使用的分割质量和分类精度高于单独使用其中一种数据源的分割质量和分类精度,相比单独使用Radarsat-2数据优势更加明显。分割尺度对面向对象树种分类结果有着重要影响。匹配良好的分割和参考对象能够得到更高精度的分类结果,同时,轻微的过度分割或分割不足不会明显影响分类结果。
2017 Vol. 53 (12): 73-83 [摘要] ( 19 ) [PDF 6397KB] ( 56 )
黄土高原刺槐纯林的土壤-菌根关系及随林龄的变化
陈雪冬, 唐明, 张新璐, 周远博, 韦素贞, 盛敏
[目的]通过分析黄土高原不同林龄刺槐纯林中AM真菌侵染水平、植株养分状况和土壤理化性质,阐明"菌根-刺槐-土壤"三者之间的内在联系,揭示影响不同林龄刺槐纯林生长的关键因子,为黄土高原人工刺槐纯林的经营管理及深入研究植被恢复后生态效益的发挥提供理论依据。[方法]选取位于陕西省长武县王东沟流域的草地(0年)和11、23、35和46年生的刺槐纯林,采集刺槐枝、根及其根际土,测定AM真菌侵染率和孢子密度、枝和根中养分含量、土壤理化性质以及易提取球囊霉素含量。[结果]1)随林龄的增加,AM真菌侵染率呈先增加后维持稳定的趋势,孢子密度呈直线上升的趋势。2)刺槐根和枝中养分状况与林龄显著相关,其中以根中钾、锌、铁、锰以及枝中氮、铜、锌、钾、铁、锰、钙、镁含量与林龄关系最为密切。3)随林龄的增加,土壤速效钾含量显著增加,硝态氮含量呈先增后减再增加的趋势,而易提取球囊霉素含量则呈直线下降的趋势。4)总的来说,土壤理化性质、AM真菌和植株养分状况与刺槐生长均有关,但刺槐林龄与各因子间的相互关系是随林龄而变化的。其中,11和23年生刺槐主要与枝中钾、锰、钙、镁、铁和锌含量呈正相关;35年生刺槐与枝中氮和铜含量、土壤速效钾含量、AM真菌侵染率和孢子密度呈正相关;46年生刺槐与根中钾和铁含量、AM真菌孢子密度、土壤速效钾和硝态氮含量呈正相关。[结论]1)刺槐纯林地土壤理化性质、AM真菌侵染状况、易提取球囊霉素及植株养分含量与其林龄有关。2)不同林龄刺槐生长状况与土壤理化性质、AM真菌和植株养分状况间的相互关系不同,其中,中幼龄(11~23年生)刺槐林的生长状况主要依赖于地上部养分状况,而成熟(35~46年生)刺槐林则受植株地上和地下部养分状况、AM真菌及土壤中氮、钾储量等因素的综合影响。
2017 Vol. 53 (12): 84-92 [摘要] ( 18 ) [PDF 3136KB] ( 85 )
桃金娘烯醛基噻唑-腙类化合物的合成及抑菌活性
陈智聪, 段文贵, 林桂汕, 张瑞, 罗梦香, 杨章旗
[目的]桃金娘烯醛可由可再生的α-蒎烯选择性氧化而得到,且本身具有多种生物活性。另外,含噻唑或腙亚结构化合物具有广泛的生物活性,常用于构建生物活性分子的砌块。本研究将噻唑和腙2类活性基团引入到桃金娘烯醛骨架中,合成得到系列新型桃金娘烯醛基噻唑-腙类生物活性化合物,为我国的天然优势林产资源α-蒎烯的改性和高值化利用提供新的途径。[方法]α-蒎烯经选择性烯丙位氧化得到桃金娘烯醛,然后与氨基硫脲缩合制备桃金娘烯醛缩氨基硫脲,再与一系列取代的α-溴代苯乙酮反应,合成得到16个桃金娘烯醛基噻唑-腙类化合物。通过FT-IR、1H-NMR、13C-NMR和ESI-MS等技术手段确认目标化合物的结构,并用琼脂稀释法测定对所合成的目标产物的抑菌活性。[结果]合成得到16个新型桃金娘烯醛基噻唑-腙类目标化合物4a-4p。测试4a-4p抑菌活性,在50 mg·L-1质量浓度下,目标化合物对水稻纹枯病菌、黄瓜枯萎病菌、花生褐斑病菌、玉米小斑病菌、苹果轮纹病菌、西瓜炭疽病菌、番茄早疫病菌和小麦赤霉病菌均具有一定的抑制活性。总体上,目标化合物对苹果轮纹病菌的抑制效果最好,有12个化合物的抑菌率大于60%,尤其是化合物4n(R=4-NO2),其抑菌率高达90.6%(活性级别为A级)。[结论]合成得到系列新型桃金娘烯醛基噻唑-腙类化合物。这些化合物均具有一定的抑菌活性,其中化合物4n(R=4-NO2)是值得进一步研究的先导化合物。
2017 Vol. 53 (12): 93-101 [摘要] ( 10 ) [PDF 1023KB] ( 38 )
超声波辅助纳米Ag/TiO2浸渍木材的化学改性与微观构造表征
林琳, 庞瑶, 刘毅, 郭洪武, 张仲凤
[目的]采用超声波辅助浸渍制备纳米Ag/TiO2木基复合材料,分析其化学结构与微观构造,为防霉抗菌型纳米木基复合材料研发提供理论依据。[方法]以樟子松为原料,以纳米Ag/TiO2为主要试剂,以六偏磷酸钠和KH560为分散剂,采用超声波辅助浸渍制备纳米Ag/TiO2木基复合材料,分析超声功率、超声时间和纳米Ag/TiO2浓度对木材载药量和抗流失性能的影响,以及浸渍前后木材的微观构造、轴向分布、化学结构、结晶度和热稳定性。[结果]1)随着超声功率增加,木材载药量呈先升高后降低的趋势,在功率为75 W时达到峰值,载药量较常压浸渍提高31.5%,抗流失率随着超声功率增加持续提高,在功率为300 W时,抗流失率较常压浸渍提高7%;2)超声时间对载药量的影响不大,对抗流失率的影响呈先升高后降低的趋势,在超声时间为30 min时抗流失率达到峰值77.73%;3)随着纳米Ag/TiO2浓度增加,载药量持续上升,浓度为2.0%时载药量为3.363 kg·m-3,抗流失率则持续下降,浓度为0.5%时抗流失率为78.33%;4)超声波辅助浸渍处理后,纳米Ag/TiO2成功进入木材内部并附着在细胞壁上,团聚现象减少,分散性显著增强,浸渍深度加深;5)纳米TiO2与木材表面的羟基发生氢键缔合反应,偶联剂KH560不仅枝接在TiO2上,而且与木材纤维素中的羟基发生反应;6)纳米Ag/TiO2木基复合材料出现锐钛矿型纳米TiO2特征峰,在超声波作用下,纤维表面生长疲劳裂纹,木材纤维素结晶度略有下降;7)纳米Ag/TiO2使纳米Ag/TiO2木基复合材料热稳定性增强,最大降解温度升高11.8℃。[结论]1)超声波辅助处理可提高木材的载药量和抗流失率,超声功率对抗流失率影响显著;2)纳米Ag/TiO2成功进入木材细胞腔并附着于细胞壁上,部分与木材纤维素羟基发生反应;3)纳米Ag/TiO2木基复合材料较素材热稳定性能提高。
2017 Vol. 53 (12): 102-111 [摘要] ( 15 ) [PDF 3447KB] ( 59 )
激光切割蒙古栎合理技术参数组合优化
赵洪刚, 孙耀星, 高金贵, 刘明利, 乐磊, 赵洪波, 刘彦龙
[目的]利用激光切割蒙古栎,为了获得更好的切割效果,研究从单次切割到多次切割激光切割机的技术参数对切割缝宽和缝深变化的影响规律,为生产加工技术人员根据切割效果需求快速确定合理的技术参数提供理论依据。[方法]以激光切割机的各项技术参数为影响因素,以缝深和缝宽为切割效果目标设计试验方案,采用纵向比较和横向比较观察数据变化规律和试验数据处理,分析同次切割中不同技术参数对切割效果的影响,以及同样参数下不同切割次数对切割效果的影响。[结果]1次切割条件下,镜头高F=3 mm时,缝宽约为0.2 mm;F=7 mm时,缝宽约为0.1 mm;F=11 mm时,缝宽约为0.3 mm。2次切割条件下,镜头高F=3 mm时,缝宽为0.2~0.3 mm;F=7 mm时,缝宽为0.1~0.2 mm;F=11 mm时,缝宽为0.3~0.4 mm。3次切割条件下,镜头高F=3 mm时,缝宽约为0.3 mm;F=7 mm时,缝宽约为0.2 mm;F=11 mm时,缝宽约为0.4 mm。同次切割中,镜头高从3增加到7 mm时,缝宽逐渐缩小,镜头高大于7 mm时,缝宽开始增加,且增加速率越来越快;镜头高相同时,随切割次数增加,缝宽增加量很小。同样条件下,切割次数越多,缝深绝对值越大,但每次切割缝深增量不同。在进给速度v ≤ 100 mm·s-1、光强≤ 40%时,随切割次数增加,缝深增量变小,即每次切割的缝深越来越小。在v ≥ 100 mm·s-1、光强≥ 60%时,随切割次数增加,缝深增量虽然变大,但增加速率变小。[结论]影响缝宽的最主要因素是镜头高F,同次切割中F约为7 mm时缝宽最小,约0.1 mm,镜头高过小或过大缝宽都增加,但镜头高过大时缝宽增加速率快;多次切割会使缝宽增加,但到一定程度后不再变化。多次切割随切割次数逐渐增加,缝深增加,在中低速时增加速率逐渐降低;第1次切割合理方案为进给速度50 mm·s-1、光强60%、镜头高7 mm,第2次切割合理方案为进给速度50 mm·s-1、光强40%、镜头高7 mm,第3次切割合理方案为进给速度50 mm·s-1、光强60%、镜头高4 mm。如果采用不调整镜头高、通过多次切割获得较大缝深时,应选择初始镜头高F=5~6 mm、光强50%~60%、进给速度50 mm·s-1或者更小。如果为了获得更大缝深,采用多次切割逐渐降低镜头高方式比采用单次切割低速大光强效果更好、安全性更高。
2017 Vol. 53 (12): 112-119 [摘要] ( 6 ) [PDF 1520KB] ( 45 )
固化时pH环境对脲醛树脂水解稳定性及结晶度的影响
丁中建, 田建国
[目的]研究脲醛树脂固化条件(pH)对固化树脂水解稳定性的影响,并结合其结晶度变化进一步解释产生影响的原因,为优化脲醛树脂固化条件提供理论依据。[方法]合成4种不同F/U摩尔比(0.95、1.20、1.35和1.50)的脲醛树脂,并使其在不同pH条件(3.5、4.0、4.5、5.0和7.5)下固化。运用XRD技术分析固化脲醛树脂的结晶度,通过检测固化树脂在酸性水溶液(0.1 mol·L-1HCl)中的质量损失率和因水解释放的甲醛量判断脲醛树脂固化时pH环境对固化树脂水解稳定性和结晶度的影响。[结果]摩尔比为0.95的脲醛树脂水解稳定性先随pH下降(从7.5到4.0)而提高,后随pH下降(从4.0到3.5)而降低;结晶度也在相同区间内有相同的变化趋势。在pH4.0处,水解稳定性和结晶度都处于最大值。对于摩尔比为1.50的脲醛树脂,其水解稳定性随pH下降(从7.5到3.5)呈单调趋势提高;结晶度远低于摩尔比为0.95的脲醛树脂,随pH下降而下降。在相同pH条件下固化的不同摩尔比的脲醛树脂水解稳定性随摩尔比下降先降低(从1.50到1.20)后上升(从1.20到0.95),结晶度则随摩尔比下降(从1.50到0.95)而增大。在摩尔比1.20处,脲醛树脂水解稳定性最低。摩尔比为0.95的脲醛树脂水解稳定性最佳且结晶度最高。[结论]当摩尔比高于1.20时,脲醛树脂水解稳定性主要受树脂固化时的缩聚程度影响。固化体系pH越低,越有利于提高树脂水解稳定性,但不利于树脂结晶。当摩尔比小于1.20时,脲醛树脂水解稳定性不仅受固化时的缩聚程度影响,同时也受固化树脂结晶度的影响,且缩聚反应是通过改变固化树脂结晶度来影响树脂水解稳定性的。固化体系pH降低有利于提高低摩尔比树脂的结晶度和水解稳定性,但pH若低于4.0,则结果相反,从提高树脂水解稳定性的角度而论,固化体系pH在4~5之间较好。摩尔比为1.20的脲醛树脂水解稳定性相对最低。
2017 Vol. 53 (12): 120-125 [摘要] ( 2 ) [PDF 1903KB] ( 44 )
中国林业技术效率与全要素生产率增长分解——基于SFA-Malmquist方法的估计
史常亮, 揭昌亮, 石峰, 温亚利
[目的]针对已有研究中存在的测量误差和分解有偏问题,采用新的估计方法重新测算中国2004-2015年的林业技术效率及全要素生产率(TFP)增长率,以期正确认识和评价当前中国林业的发展模式和经济增长质量。[方法]首先利用Battese等(1995)提出的"一步法"随机前沿模型(SFA)对各省林业技术效率进行估算,并分析其主要影响因素;然后结合Malmquist生产率指数,测算各省及东北、东部、中部和西部4大区域的林业TFP增长率,分析其时序增长与空间分布特征;最后将TFP增长分解为前沿技术变化和技术效率变化2部分,确认不同省份林业TFP增长的来源。[结果]1)中国林业生产中存在比较普遍的技术无效现象,平均技术效率只有0.546,还有很大提升潜力;2)年降水量、森林病虫鼠害防治面积和林业专业技术人员数对林业技术效率提升具有显著正向作用,而森林病虫鼠害发生面积正好相反,森林火灾受害面积虽然影响也为负,但未通过显著性检验;3)样本期内,中国林业TFP年均增长16.48%,其中技术变化贡献了16.92个百分点,是TFP增长的主要动力,技术效率变化贡献了-0.37个百分点,一定程度上阻碍了林业TFP获得更快增长;4)中国林业TFP增长及其成分的空间差异明显,虽然几乎全部样本省份都实现了TFP正增长,但其中过半省份表现为技术进步与技术效率恶化并存的"单驱动"型增长,不具有可持续性。[结论]2004-2015年,主要是技术进步支撑中国林业TFP增长,林业技术效率水平低下且长期处于恶化状态对TFP产生负面影响;从各省份、各区域林业TFP增长特征的比较来看,虽然除北京外几乎所有样本省份都实现了TFP正增长,但省份间、区域间TFP增长速度差异很大,TFP增长的源泉也各不相同。因此,推动中国林业TFP持续增长,除了继续加大林业科技投入、促进林业技术进步外,加强对现有技术的吸收利用和减少林业技术效率损失同等重要;要充分考虑不同地区林业TFP增长特征,实行因地制宜的林业发展政策。
2017 Vol. 53 (12): 126-135 [摘要] ( 17 ) [PDF 2003KB] ( 55 )
综合评述
木材细胞壁结构及其流变特性研究进展
李安鑫, 吕建雄, 蒋佳荔
木材流变学主要研究木材在应力/应变、温度、湿度等条件下与时间因素有关的变形规律和机制,以研究木材的黏弹性为主要内容。木材发生形变时,其实质承载结构是细胞壁,细胞壁的壁层构造和化学组分对其黏弹行为有显著影响,深入了解木材细胞壁结构及黏弹性质对于实现木纤维/塑料复合材料和制浆造纸工艺的高效设计具有重要意义。本文围绕木材细胞壁S2层超微构造和细胞壁化学组分2个方面对细胞壁结构进行阐述,归纳S2层微纤丝角和化学组分对木材细胞壁黏弹行为的影响规律,并从分子水平上解释其作用机制,总结动态力学分析技术和纳米压痕技术在研究木材细胞壁结构与黏弹性之间关系上的具体应用。木材细胞壁的黏弹性受壁层构造的复杂性、化学组分的多样性和外部环境条件等多种因素影响,并且各因素之间存在一定的交互作用。因此,建议今后从以下几个方面开展研究:1)解明木材细胞生长过程中的微纤丝取向、纤维素结晶区与非结晶区比例的分子控制机制;2)阐明木材细胞壁次生壁Matrix的空间组织排列方式、纤维素聚合体与Matrix之间相互作用的力学行为表达;3)揭示木材细胞壁中半纤维素的含量、种类以及木质素类型对细胞壁黏弹性的影响机制;同时将环境外因(温度、湿度)和载荷类型(静态/动态、拉/压/弯)纳入研究体系,系统揭示"湿-热-力"协同作用下木材细胞壁的机械吸湿蠕变行为规律和响应机制;4)联合运用多种测试技术手段,并引入相关学科的研究方法及理论模型,如有限元法及复合材料的研究方法,构建可以解释木材细胞壁黏弹特性的物理和数学模型。
2017 Vol. 53 (12): 136-143 [摘要] ( 31 ) [PDF 2301KB] ( 100 )
研究简报
巨棒蜂属(膜翅目:棒蜂科)中国一新纪录种
武星煜, 辛恒, 侯攻科, 张宁
记述采自中国甘肃天水的棒蜂科巨棒蜂属一新纪录种:红角巨棒蜂Megaxyela parki Shinohara,1992。该种原记录分布于韩国。本种虫体黑色,触角全部红褐色,胸腹部和足具明显的红褐色斑纹,与本属其他已知种类均不同。标本保存于中南林业科技大学叶蜂博物馆。
2017 Vol. 53 (12): 144-146 [摘要] ( 14 ) [PDF 2583KB] ( 79 )
无人机(UAV)施药防控美国白蛾的飞行参数及防治效果
高悦, 仇才楼, 王光标, 解春霞, 成聪
[目的]精准有效地解决常规森防器械难以进入林地核心区、施药量大、效率低等问题,掌握无人机防治美国白蛾的最佳施药飞行参数。[方法]在林间利用曙红水基染色法对YM-V6型无人机防治美国白蛾飞行施药的雾滴飘移距离、雾滴密度、穿透性、均匀度等进行测定。[结果]当无人机距离树冠顶端2.5~3.5 m施药时,无人机施药飞行速度在1.5~3 m·s-1范围内,雾滴飘移距离较小,可控在2~3 m以内,施药穿透力可以达到10 m,雾滴密度较高,雾滴均匀度好,施药效果好。在无人机航高为距树冠顶端3.0 m,并以2.5 m·s-1速度作业时,对林间上、中、下部靶标的雾滴沉积效果进行了分析,林间上部的雾滴直径较大,雾滴均匀度低,中、下部雾滴直径较小,但均匀度高,雾滴在上、中、下部的沉积密度差异显著。[结论]无人机在距树冠顶端2.5~3.5 m、飞行速度为1.5~3 m·s-1时,施药效果好。使用无人机分别喷洒1.8%阿维菌素乳油和1.0%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐乳油防治美国白蛾,施药后24、48和72 h虫口校正死亡率分别为30%、50%和70%左右,无人机喷洒1%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐乳油的防效高于1.8%阿维菌素乳油。
2017 Vol. 53 (12): 147-152 [摘要] ( 12 ) [PDF 2950KB] ( 55 )
天山中部天山云杉林地表可燃物载量及其影响因素
梁瀛, 李吉玫, 赵凤君, 张毓涛, 孔婷婷, 努尔古丽·马坎
[目的]对天山中部天山云杉林地表可燃物载量进行系统调查,分析地表可燃物载量与地形和林分因子的关系,比较不同郁闭度林分可燃物载量差异,为制定科学合理的天山云杉林可燃物管理措施提供科学依据。[方法]在天山中部沿海拔梯度设置48个样地,调查和测定天山云杉林林分的1、10和100 h时滞地表可燃物载量以及地形和林分因子,采用相关分析方法分析地表可燃物载量与林分和地形因子的关系,利用多元线性回归方法建立可燃物载量估测模型。[结果]天山云杉林1、10和100 h时滞及总地表可燃物载量平均分别为1.49±1.00、2.69±1.05、2.06±0.29和6.24±1.21 t·hm-2。高、中和低郁闭度天山云杉林地表总可燃物载量分别为12.09±3.13、4.29±2.35和2.34±0.83 t·hm-2。1 h时滞地表可燃物载量与海拔呈显著负相关(P<0.05),与坡度和郁闭度呈显著正相关(P<0.05);10 h时滞地表可燃物载量与海拔呈显著负相关(P<0.05),与树高和郁闭度呈极显著正相关(P<0.05);100 h时滞地表可燃物载量与郁闭度呈极显著正相关(P<0.01),与树高呈显著正相关(P<0.05);总地表可燃物载量与郁闭度呈极显著正相关(P<0.05),与树高和坡度呈显著正相关(P<0.05)。[结论]海拔、坡度、树高和郁闭度对天山中部天山云杉林可燃物载量均有一定影响,其中郁闭度影响最显著。林分郁闭度与地表可燃物载量呈正相关。地表可燃物载量在高郁闭度林分最大,在中郁闭度林分次之。由于林内较干燥,凋落物不易分解,导致地表可燃物大量堆积,林内较高的1 h时滞地表可燃物载量使得林分发生林火的可能性增加;从地表可燃物载量的数量和构成来看,天山中部天山云杉林已具备发生森林大火的物质基础。
2017 Vol. 53 (12): 153-160 [摘要] ( 11 ) [PDF 2724KB] ( 62 )
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