采用5种常用的物种多样性指数和基于相邻木空间关系的树种空间多样性指数(TSS),计算2类12种具有不同混交度的模拟林分和甘肃小陇山林区12种不同森林群落类型的树种多样性。结果表明: 运用物种丰富度和相对多度的结合计算物种多样性,不同模型会得出不同的结论,调查数据的数目与群落中种的分布比例直接影响多样性计算结果,且Shannon-Wiener指数(H')和Simpson指数对稀少种并不敏感; 基于相邻木空间关系的树种空间多样性指数(TSS)具有多样性随物种丰富度增大而增大的一般属性,不受调查株数和样地大小的影响,对稀少种敏感,且该指数能够正确表达出具有相同物种数量群落的树种空间隔离程度的大小,是一种良好的测度树种多样性的指数。

在毛竹单株生物量模型及其林分特征的基础上,构建基于非空间结构的毛竹林固碳潜力模型,并阐述模型的生物学意义; 应用Matlab提供的Linprog函数与Solve函数,对所建模型在满足约束条件下进行优化求解,结果表明,当1度竹、2度竹、3度竹和≥4度竹占毛竹样地总株数的百分比均为0.25,毛竹林分立竹度为4 363 株·hm^-2,平均胸径为12.169 1 cm时,毛竹林碳储量达到最大,其值为42 220.214 9 kg·hm^-2; 根据优化结果与2004年浙江省毛竹林结构现状,提出增加毛竹林固碳量的一些措施。

以三峡水库岸坡系统常见的5种不同土地利用类型(林地、草地、退耕地、耕地、消落带)为对象,研究不同用地类型下土壤酶活性、土壤化学性质及其二者之间的关系。结果表明: 林地土壤的过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶的活性在所有用地类型中最低,这与耕地土壤中的蔗糖酶、蛋白酶活性最低形成鲜明对照。与之相反,退耕地土壤中的脲酶、蛋白酶活性最高,而草地中的蔗糖酶、碱性磷酸酶活性居于最高。相关性分析表明: 土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性与全氮、速效氮、全磷、有机质含量以及pH值分别呈现极显著的正相关,但碱性磷酸酶活性与速效磷含量呈现出极显著的负相关。蔗糖酶和脲酶活性则与全氮、速效氮、速效磷、pH值也呈显著的相关性。脲酶与有机质含量之间、蛋白酶与全氮、速效氮、pH值之间均分别呈显著相关性。林地土壤的全氮、速效氮、全磷、速效磷含量在几种用地类型中居于最低,岸坡林地能够有效减少可能进入三峡库区水体的N,P含量。消落带土壤中的速效氮、速效磷以及全磷含量在所有用地类型中最高,消落带的人为耕作可能是加剧水库水体N,P元素富营养化的重要来源之一。建议在三峡库区进一步增加林地,限制在消落带进行耕作等农事活动。

研究不同光环境(旷地、林窗、林下)下缙云山常绿阔叶林6种常见树种的叶片功能性状及性状间的相互关系,并对不同演替阶段物种的叶片性状进行比较。结果表明: 1)在光照较弱的林窗和林下,树种的比叶面积(SLA)、叶片氮含量(LNC)和叶片N:P比显著高于光照充足的旷地,叶干物质含量(LDMC)变化趋势与SLA相反,叶片磷含量(LPC)在3种光环境下无显著差异; 2)演替前期种具有较高的SLA,LNC和LPC,而演替后期种的LDMC和N:P比显著高于演替前期种。随光照的减弱,演替前期种的LPC无显著差异,而演替后期种则呈下降趋势; 3)在3种光环境下,LNC与LPC,SLA正相关,LDMC与LPC,LNC,SLA负相关,N:P比与LPC负相关,而与LNC无显著相关性。随光照的减弱,SLA-LDMC,LPC-N:P及LNC-LPC性状关系沿共同斜率或Y轴截距发生了显著的变异,表明研究材料主要通过增大SLA,LNC及维持较高的N:P比来适应低光环境,不同演替阶段物种适应策略不同; 叶功能性状间的权衡关系沿光资源梯度发生了相应的变化。

以长江以南8个不同种源的1年生喜树实生苗为研究对象,采用温室土培盆栽模拟干旱环境,研究干旱对不同种源喜树苗期生长的影响,同时利用超高效液相色谱测定干旱胁迫下各种源叶片喜树碱含量,计算单株叶片喜树碱产量。结果表明: 干旱胁迫限制喜树苗期的生长,不同喜树种源地径和苗高的生长以及总生物量的积累均受到抑制,不同干旱处理间和种源间喜树的地径增粗、苗高增长、总生物量及叶产量等均存在显著差异(P<0.05); 干旱对叶片喜树碱含量有显著影响(P<0.05),且不同种源之间存在显著差异(P<0.05),随干旱处理程度加深,叶片喜树碱含量呈先升高后降低的变化趋势; 干旱导致大部分种源的单株叶片喜树碱产量降低,仅有桂林种源和南京种源的单株叶片喜树碱产量在轻度干旱胁迫下有所升高,不同种源之间存在显著差异(P<0.05),轻度干旱下种源桂林的喜树碱产量最高,达到27.904 mg。轻度干旱可以提高喜树苗木叶片喜树碱含量,同时种源桂林在所有受试种源中均有较高的叶片喜树碱含量和产量。

采用非损伤微测技术并结合激光共聚焦显微镜,研究沙冬青悬浮细胞遭受机械刺激后,胞内发生的早期信号事件的变化规律及信号间的作用关系。结果表明: 沙冬青悬浮细胞遭受机械刺激后激活了不同类型的Ca²⁺通道触发了Ca²⁺内流,药理学试验表明沙冬青质膜上存在着应力激活的Ca²⁺通道; 机械刺激触发沙冬青细胞H₂O₂的积累及H⁺内流依赖于胞外Ca²⁺的内流; 并且H⁺内流与H₂O₂的积累有关,H₂O₂是引起H⁺内流的上游信号。

顶端分生组织的分化影响茎及根的生长,从而形成具有不同形态的植株,拟南芥因其在适当条件下与木本植物分生组织分化以及次生生长的共性而被运用到研究当中。花异常株系(AFDL)由于AP 1表达的显著降低导致分枝增多。用拟南芥基因芯片对AFDL的幼苗进行基因表达分析,结果显示在临近抽薹期,AFDL与野生型相比有111个变化倍数大于2且P<0.01的基因; 其中大部分参与对外界环境及内源刺激的感知和应答,表明AP 1下降可能是由于植株对内外环境刺激的过度反应所导致。从基因芯片中挑选出表达量变化显著的2个基因,分别构建相应的植物表达载体并转化拟南芥,其中AT1G56300基因的超表达植株及AT1G65490基因的抑制表达植株都出现了多茎融合、真叶萌发延迟且生长缓慢的表型,并且转基因植株的基因表达变化趋势与性状强弱程度相对应。上述结果初步表明这2个基因能影响茎的分化并作用于最终的形态建成。

采用SRAP分子标记技术,对采自我国云南、广东、广西、江西、福建、湖南、贵州7个省以及越南安沛省的20个白花树天然群体共269个个体的遗传多样性和遗传结构进行研究。8对引物共获得88个条带,多态性条带81个。白花树在物种水平上的多态条带百分率(PPB)为91.0%,Shannon表型多样性指数(H_o)为0.453 6; 在群体水平上PPB为49.49%,H_o为0.284 1,表现出高的遗传多样性。AMOVA分析显示,30.40%的变异存在于白花树群体间,69.60%的变异存在于群体内; 群体内与群体间的遗传分化均很明显。Mantel检测表明群体间的遗传距离与地理距离存在显著的相关性。

采用胸径、树高和冠幅计测大小比数分析林分空间结构与杨树人工林溃疡病发生程度的关系。结果表明: 欧美杨107、108和DN113在同密度下,溃疡病发病程度与胸径、树高和冠幅的大小比数均呈极显著负相关,且在不同指标个体优势度间存在极显著差异。针对同一品种不同密度下进行比较分析,在株行距为3 m×2 m的林地中,欧美杨107溃疡病发病程度与上述指标大小比数的相关性显著,且均呈显著性负相关,但随着密度的减小,其相关性越来越弱,当株行距达到3m×4m时,杨树溃疡病病害的发生基本不受林木个体优势度强弱的影响。

采用ANSYS有限元分析软件,模拟分析3种嵌合度条件下樟子松结构用指接材的抗弯强度,实现对指接材抗弯强度的无损检测。当指榫嵌合度为0,0.1,0.3 mm时,模拟分析得出的抗弯强度分别为78.0,72.0和45.0 MPa。将模拟分析结果与试验测试结果进行对比可以发现,有限元模拟分析方法可以用于预测指接材的抗弯强度性能,但由于模拟过程中未考虑齿榫加工后干缩变形引起的指接嵌合度下降,因此导致模拟分析结果相对试验测试结果偏大20%左右。为减小模拟分析结果与试验测试结果间的误差,需要对模拟分析模型进行一定程度的修正。

利用玉米秸秆酶解木质素通过添加和液化改性2种方法分别制备填充型和液化改性型聚氨酯泡沫。采用红外光谱(FTIR)对聚氨酯泡沫的结构进行表征,并通过压缩试验和动态机械(DMA)试验分别测定2种制备方法对聚氨酯泡沫的物理性能和动态力学性能的影响。结果表明: 液化改性型聚氨酯泡沫密度低于填充型聚氨酯泡沫,凝胶量和压缩强度要高于填充型聚氨酯泡沫。当木质素液化产物添加量为30%时,液化改性型聚氨酯泡沫的压缩强度达到最大值291 kPa。当多元醇替代物含量低于30%时,液化改性型聚氨酯泡沫的玻璃化温度稍高于填充型聚氨酯泡沫。

采用扫描电镜技术(SEM)观察研究各种不同真菌败坏竹材的宏观和微观变化。结果表明: 霉菌的菌丝和孢子团仅聚集在竹材表面,不能进入竹材内部,不会破坏竹材的内部结构或影响内部颜色变化; 变色菌不仅在竹材的表面聚集,还深入到竹材内部使其内外都发生青色、褐色或黑色等颜色变化,但对竹材的质量没有大的影响; 腐朽菌不仅侵入竹材内部,还造成竹材明显质量损失。变色菌和腐朽菌侵入竹材的过程为: 菌丝由外部细胞壁纹孔侵入竹材内部,沿着后生木质部导管、原生木质部和薄壁组织细胞壁之间的孔隙蔓延,填充到竹材的维管束中。腐朽菌密粘褶菌降解竹材的过程为: 穿过细胞壁的菌丝在周围的胞壁上形成孔洞,孔洞逐步扩展,各孔洞连成片,最终导致组织的破损和崩解。竹材组织受褐腐菌侵染发生降解的顺序是: 先是木质部导管细胞壁,而后基本薄壁组织细胞壁,最后是纤维。

采用复配碱液处理榆木后,对榆木的幼龄材和成熟材顺纹压缩,通过建立的榆木顺纹压缩应力-应变本构关系得出: 在榆木顺纹压缩初始阶段,符合线形的弹性虎克定律; 在弹塑性阶段,也基本符合线形的力学关系。 分析榆木幼龄材在顺纹压缩中体现出较大的差异性、顺纹压缩弹性模量和应力、应变的原因是木材化学组分的降解和抽出; 得出复配碱液处理后木材顺纹压缩弹性、弹塑性变化的基本规律,木材在弹塑性阶段呈一段平滑的曲线,细胞壁在此阶段形成褶皱。

应用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)训练多层前馈(back propagation,BP)神经网络,提出毛竹导热系数的PSO-BP模型,将神经网络的学习过程映射为粒子群体的迭代寻优过程,达到优化神经网络权值及阈值的目的。结果表明: 毛竹导热系数PSO-BP模型在泛化性能、拟合精度、训练及验证误差等方面均优于标准BP网络模型。

以红柳为材料研究蒸汽爆破预处理强度系数lgR对木质组分和纤维素酶水解性能的影响。结果表明: 蒸汽爆破处理对红柳中纤维素和木质素含量的影响并不显著,但是它可以有效破坏红柳的天然物理结构,并且导致大部分半纤维素(木聚糖)产生自水解反应生成单糖和低聚糖溶出,同时产生乙酸、甲酸和糠醛等小分子降解产物。基于纤维素回收率和纤维素酶水解得率分析,在蒸汽爆破强度系数达到4.239时(爆破温度210℃和保温时间10 min)对红柳的预处理效果最佳,汽爆物料中纤维素的含量可达到 52.4%,残余木聚糖含量仅为2.01%,并生成0.76%甲酸和3.17%乙酸。采用每克纤维素20.0 FPIU的纤维素酶用量水解5%(w/w)该汽爆红柳物料48 h,纤维素酶水解得率可达到86.6%(未处理的原料仅为15.5%)。这表明无化学品添加的蒸汽爆破是适于红柳糖化及生物炼制的一种有效的预处理方法。

采用多组分平行反应模型并结合非线性最小二乘拟合技术,对树叶在惰性氛围中的热重(TG)试验结果进行动力学过程的解析,理论上跟踪各组分的热解特性和规律。结果表明: 随着温度的提升,树叶经历脱水、挥发油类物质析出、半纤维素、纤维素以及木质素的依次降解并形成焦炭(即固定碳)等过程。温度150℃后树叶的热失重速率(DTG)曲线的变化特征主要由半纤维素、纤维素以及木质素的热解叠加而成,与木材中主要成分的热解现象相似。半纤维素热解几乎完全生成气体,对碳形成的贡献很小; 纤维素则稍有不同。木质素对固定碳的含量贡献最大。相应地,半纤维素和纤维素的份额对应工业分析中的挥发分含量,而固定碳含量则取决于木质素所占的比例。工业分析中挥发分的含量高意味着对应材料的热稳定性差,即可燃性强; 对于固定碳的含量来说则正好相反。研究结果为评估植物的热稳定性以及防火树种的筛选提供了重要的依据。

‘宛楸8402’是由自然选优育成的楸树良种,通过嫁接和扦插等无性繁殖方式繁殖。5年生时树高和胸径平均为6.60 m和6.60 cm,较对照‘大叶金丝楸’高10.0%和4.0%;15年生时胸径和单株材积平均达29.40 cm和0.48 m³,较对照提高65.4%和182.5%,而材质与对照无明显差异。该品种具有速生、材质优良、抗性强等特点。