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2017年 第53卷 第8期 刊出日期:2017-08-25
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林业科学. 2017, 53(8):  0-0. 
摘要 ( 50 )   PDF (3048KB) ( 315 )  
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论文与研究报告
西双版纳热带季雨林木质藤本多样性及其攀援方式
刘奇, 吴怀栋, 谭运洪, 张教林
林业科学. 2017, 53(8):  1-8.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170801
摘要 ( 176 )   HTML   PDF (995KB) ( 381 )  
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[目的]揭示西双版纳地区热带季雨林内木质藤本多样性特征,阐明木质藤本对热带季雨林共存树木的攀援方式,为研究木质藤本对热带森林更新、动态和碳固定等生态过程的影响奠定基础。[方法]参考巴拿马热带季雨林木质藤本普查规范,调查并鉴定西双版纳热带季雨林20 hm2动态监测大样地中500块20 m×20 m样地中胸径≥ 1 cm的木质藤本,分析其空间分布、多样性、丰富度、径级、攀援方式及其对共生树木的攀援状况。[结果]20 hm2大样地中胸径≥ 1 cm的木质藤本共有21 781株(包括分株),密度为1 089.1株·hm-2,其中20 611株鉴定到种,分属127种45个科;样地中木质藤本的优势科为豆科和葡萄科,分别占木质藤本物种总数的51.1%和24.4%;夹竹桃科的长节珠个体最多(2 382株),占木质藤本总株数的10.9%,其次为梧桐科的全缘刺果藤和番荔枝科的黑风藤,分别占木质藤本个体总数的10.3%和4.6%;重要值排名前三的木质藤本分别为全缘刺果藤、长节珠和阔叶风车子;样地中共有43个稀有种(密度≤ 1株·hm-2),占总种数的33.6%,但个体数仅占个体总数的1.4%;小径级木质藤本在样地中比例较高,胸径1~5 cm的个体数占总个体数的86.6%,胸径≥ 10 cm的仅占总个体数的0.7%;茎缠绕是主要攀援方式,所占比例达58.0%,其次是钩刺攀援和卷须缠绕,分别占16.0%和15.0%;依靠叶卷须、花梗进行攀援或蔓生的木质藤本比例较小,各占1.0%;约10.7%的树木个体(胸径≥ 1 cm)被木质藤本攀援,被攀援树木种数占总树种数的68.2%;随着树木个体增大,其上攀援的木质藤本数量逐渐降低,但树木被木质藤本攀援的比例增加。[结论]西双版纳热带季雨林内木质藤本种类丰富,样地中出现豆科木质藤本葛藤等先锋木质藤本表明该热带季雨林历史上可能遭受较严重干扰,加之该地区降雨季节性比较明显,使得西双版纳热带季雨林维持了较高的木质藤本多样性。
钟山风景区土壤环境对人为踩踏扰动的响应
王舒甜, 张金池, 郑丹扬, 王金平, 李伟强
林业科学. 2017, 53(8):  9-16.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170802
摘要 ( 136 )   HTML   PDF (618KB) ( 351 )  
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[目的]探究风景区不同旅游干扰强度下土壤质量的变化规律,分析人为踩踏对土壤的影响,为恢复土壤质量以及风景区的生态旅游规划与管理提供基础数据和理论依据。[方法]在南京钟山风景区选择3条宽度为3 m的游道,在每条游道边缘的垂直方向上设置1条7 m×1 m的调查样带,在每条样带上均选择3个1 m×1 m样方,距游道边缘1 m处样方为高强度干扰,距游道边缘3 m处样方为中等强度干扰,距游道边缘7 m处样方为对照区。采集样方不同土层(0~5,5~15和15~25 cm)土壤样品,测定土壤密度、含水量、持水量、pH、土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤速效磷含量和土壤酶活性。采用因子分析和主成分分析法计算公因子的贡献率和因子负荷量以确定各指标因子对土壤质量的重要性和贡献度,并通过对土壤各指标因子加权求和综合分析论证不同旅游干扰强度下土壤质量的变化规律。[结果]随旅游干扰强度增加,土壤含水量、孔隙度、持水量趋于下降,而土壤密度、pH趋于上升,且旅游干扰对0~5 cm土层土壤的影响大于5~15和15~25 cm土层土壤;随干扰强度增加,土壤有机质、全氮和速效磷含量趋于下降,碳氮比呈上升趋势;与对照区相比,旅游干扰下,土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性降低,且土壤质量趋于下降;随土层加深,土壤质量呈先上升后下降的趋势;由于背景区未受干扰,其表层土壤质量最佳,土层越深,土壤质量越差。[结论]土壤有机质含量、全氮含量和蔗糖酶活性的权重较大即对旅游干扰下土壤质量变化的贡献度较大,可作为钟山风景区土壤健康状况评价指标;可以通过土壤酶活性和有机质含量来动态监测景区土壤肥力;需对游客数量进行时空调控来控制生态环境容量,从而保证景区的可持续发展和生态效益。
毛竹向杉木林扩展过程中叶功能性状的适应策略
刘广路, 范少辉, 唐晓鹿, 刘希珍
林业科学. 2017, 53(8):  17-25.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170803
摘要 ( 130 )   HTML   PDF (1191KB) ( 411 )  
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[目的]揭示毛竹和杉木叶功能性状变化规律,探索毛竹林扩展过程中毛竹和杉木叶片的适应特性和生存对策,为毛竹林合理调控与生态经营提供依据。[方法]沿毛竹向杉木林扩展方向设置3个10 m×50 m调查样带,每一样带平均划分为10个5 m×10 m样方,在每个样方内选取不同年龄的标准毛竹和杉木,选取叶片测定比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)及叶片中碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,并计算其比值。[结果]1)毛竹与杉木比叶面积(除Ⅰ度竹)与毛竹比例呈负相关关系,干物质含量与毛竹比例呈正相关关系。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ度平均比面积分别为291、215、207、213 m2·kg-1,平均干物质含量分别为0.38、0.40、0.42、0.42 g·g-1,均显著高于杉木(115 m2·kg-1与0.34 g·g-1P < 0.05)。2)Ⅰ度竹和Ⅳ度竹叶片N、P含量随着毛竹比例增加呈增加的趋势,Ⅱ、Ⅲ度竹和杉木叶片N、P含量呈降低的趋势。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ度竹平均叶碳含量分别为46.5%、46.1%、45.5%和46.0%,氮含量分别为27.6、22.3、21.7和20.8 g·kg-1,磷含量分别为1.6、1.4、1.2和1.2 g·kg-1。其中,毛竹叶氮、磷含量显著高于杉木(分别为13.6和1.0 g·kg-1)。3)毛竹SLA,LDMC与叶C、N、P含量,C:N,N:P等性状之间存在显著或极显著相关关系。[结论]毛竹叶片具有比杉木叶片更高的SLA和叶N、P含量,且其向杉木扩展过程中,不同年龄毛竹的SLA,LDMC与叶C、N、P含量及C:N,N:P等叶功能性状采取的适应策略不同,具有互补效应,能够比杉木更有效地利用资源。
马尾松三代测定林抽梢性状的遗传效应及与针叶氮磷钾养分的遗传相关
张振, 金国庆, 余启新, 刘青华, 丰忠平, 董虹妤, 周志春
林业科学. 2017, 53(8):  26-34.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170804
摘要 ( 97 )   HTML   PDF (697KB) ( 198 )  
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[目的]测定分析马尾松三代测定林的抽梢性状及针叶氮磷钾含量,揭示抽梢性状的遗传控制方式,探究针叶中氮磷钾含量与生长的相关关系,为解析马尾松高生长的遗传规律提供理论依据。[方法]利用设置在浙江省淳安县姥山林场的5年生6×6半双列遗传交配设计的马尾松三代种质遗传测定林,对其抽梢性状(初次抽梢生长量、后续抽梢生长量、年抽梢次数及年抽梢长度)、树高及针叶氮磷钾含量进行测定与分析,探究马尾松抽梢性状及针叶养分含量的遗传变异规律及遗传控制方式,揭示抽梢性状间及与针叶氮磷钾含量的遗传相关。[结果]马尾松三代测定林的初次抽梢生长量、后续抽梢生长量、年抽梢次数、年生长量和树高的平均值分别为0.89 m、0.45 m、1.90次、1.34 m和5.16 m,且方差分析结果表明在不同杂交组合间的差异均达到极显著。配合力分析表明,后续抽梢生长量、抽梢次数、年生长量等抽梢性状和树高以加性基因效应控制为主,加性基因效应百分数在52.10%~73.28%,而初次抽梢生长量则几乎完全受显性效应控制(98.32%);针叶养分含量中,钾含量以加性基因效应(69.70%)控制为主,氮磷含量则几乎完全受显性效应控制。抽梢性状、树高与氮磷钾含量受中等及以上程度的遗传控制(hf2=46.54%~84.17%)。性状间及与针叶养分含量的遗传相关分析发现,树高与后续抽梢生长量、抽梢长度及抽梢次数均呈极显著正相关;后续抽梢生长量与抽梢长度、抽梢次数呈极显著正相关;初次抽梢生长量与树高、后续抽梢生长量、抽梢次数呈极显著负相关,与抽梢长度的相关性不显著。针叶氮含量与树高、后续抽梢生长量、抽梢长度及抽梢次数极显著正相关;针叶磷含量与初次抽梢生长量及抽梢长度成极显著正相关;针叶钾含量与抽梢长度呈显著负相关。N/P比与树高、后续抽梢生长量及年抽梢次数呈显著正相关;N/K比与树高、后续抽梢生长量及抽梢长度呈极显著正相关;P/K与抽梢长度极显著正相关。[结论]马尾松三代测定林的抽梢性状及针叶氮磷钾含量变异丰富。后续抽梢生长量、抽梢次数、年生长量、树高和钾含量以加性基因效应控制为主,初次抽梢生长量与氮磷含量则几乎完全受显性效应控制。抽梢性状影响高生长,尤其是后续抽梢特性显著地影响后续抽梢生长量,增加年抽梢长度,进而增加当年高生长。
竹花叶病毒福州分离物基因组序列分析及其侵染性克隆的构建
闫文凯, 林文武, 杨文婷, 杜雅馨, 吴祖建, 杨靓
林业科学. 2017, 53(8):  35-42.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170805
摘要 ( 133 )   HTML   PDF (1240KB) ( 399 )  
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[目的]研究BaMV福州分离物BaMV-TMS1及其携带的卫星RNA(satBaMV)分离物satBaMV-TMS1的全基因组特征,明确其系统发育关系;对BaMV进行cDNA侵染性克隆构建方法的改进,为其反向遗传学体系的快速建立提供简便的方法。[方法]根据已报道的BaMV和satBaMV全长序列保守区分别设计2对和1对扩增引物,从感染BaMV的竹叶中扩增、克隆获得BaMV-TMS1和satBaMV-TMS1的全长序列,并进行序列特征分析和系统发育树构建。采用多片段无缝克隆方法将扩增得到的2个病毒DNA片段和载体进行连接并转化农杆菌,接种本氏烟后检验其侵染性。[结果]测序获得的BaMV-TMS1和satBaMV-TMS1分离物核苷酸序列全长分别为6 366和834 nt(不含3'端的多聚腺苷酸尾),具有典型的BaMV和satBaMV基因组结构特征。BaMV-TMS1分离物与已报道的其他分离物序列同源性为82%~83%,而satBaMV-TMS1分离物与其他分离物的序列同源性为92%~93%。系统进化树分析表明,BaMV-TMS1分离物可单独形成一簇,satBaMV-TMS1分离物也单独形成一个新的分支。侵染性克隆通过农杆菌注射接种本氏烟10天以后,RT-PCR检测以及透射电镜负染观察结果都验证病毒成功侵染。[结论]BaMV-TMS1和satBaMV-TMS1分离物与已知序列有着较高的变异度且生成新的系统发育树分支,体现了该病毒与卫星RNA较高的遗传多样性。本研究成功构建具有生物活性的BaMV侵染性克隆且构建方法相对简单快速。
湖南省油茶炭疽病病原鉴定
李河, 李杨, 蒋仕强, 刘君昂, 周国英
林业科学. 2017, 53(8):  43-53.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170806
摘要 ( 162 )   HTML   PDF (1819KB) ( 520 )  
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[目的]研究湖南省油茶炭疽病病原,为该病害的防控提供依据。[方法]采集湖南省长沙、株洲、浏阳、永州、怀化、常德、常宁等油茶主产区9个样地的典型油茶炭疽病叶,分离纯化叶片病健交界处的真菌菌株,观察菌株在(PDA)培养基上的菌落、分生孢子及附着孢的形态特征,确定为炭疽属真菌。进一步对炭疽属菌株进行柯赫氏法则验证,确定油茶炭疽病病原菌菌株。对获得病原菌的rDNA-ITS、CAL和GAPDH 3个基因进行PCR扩增和测序,得到的基因序列与GenBank中已有模式炭疽属菌株序列按照3个基因一致的顺序拼接后采用PAUP和MrBayes软件构建系统发育树。[结果]从湖南省9个采样地共分离获得62株炭疽属菌株,致病性测试表明这62株菌均能对油茶嫩叶和果致病,但不同菌株的发病时间具有一定差异;根据形态特征及多基因系统发育分析,最终明确湖南省油茶炭疽病的病原种类。[结论]湖南省油茶炭疽病的病原菌包含果生炭疽菌、暹罗炭疽菌、胶孢炭疽菌、山茶炭疽菌和哈锐炭疽菌5种炭疽属真菌,其中果生炭疽菌分布范围最广,分离率最高,达到64.5%。
tuf基因为靶标的5种16SrⅠ组植原体环介导恒温扩增技术
王圣洁, 王胜坤, 林彩丽, 于少帅, 汪来发, 朴春根, 郭民伟, 田国忠
林业科学. 2017, 53(8):  54-63.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170807
摘要 ( 139 )   HTML   PDF (1296KB) ( 399 )  
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[目的]建立一种能够特异性检测和鉴定16SrⅠ组植原体的环介导恒温扩增技术,实现16SrⅠ组植原体的快速检测。[方法]以植原体tuf基因作为靶标,通过序列比对,设计多组具有特异性的LAMP引物组,筛选出一套适用于16SrⅠ组植原体的特异性检测体系。以16SrⅡ组、16SrV组、16Sr XIX组植原体样品按照此检测体系进行反应,来验证其特异性;同时将稀释后的感病组织样品同步进行PCR和LAMP检测,以确定其检测灵敏度。对来自不同省市的6份田间样品以及9份组培样品进行检测,以验证其检测的稳定性。[结果]16SrⅠ-LAMP在恒温63℃条件下40 min内完成扩增,能检测5种分别引起泡桐丛枝、苦楝丛枝、桑树萎缩、莴苣黄化和长春花绿变病的16SrⅠ组植原体,不能检测其他组植原体包括16SrⅡ组的花生丛枝、甘薯丛枝、臭矢菜丛枝、16SrV组的枣疯病、红花槐丛枝、樱桃致死黄化和16Sr XIX组的板栗黄化皱缩植原体。通过在反应液中加入钙黄绿素肉眼判断绿色为阳性结果,褐色为阴性结果,与用荧光定量设备进行判读扩增曲线的结果一致。相比于PCR检测,16SrⅠ-LAMP检测的灵敏度提高了8倍;16SrⅠ-LAMP能够快速检测出来自不同区域的田间泡桐发病样品、感病泡桐组培苗和嫁接传病脱毒苗。[结论]以tuf基因作为靶标,建立能同时检测5种16SrⅠ组植原体的环介导恒温扩增技术,具有高效、特异、操作简便、检测时间短及成本较低等优点,适合于基层和现场检测。
偏肿革裥菌锰过氧化物酶的分级纯化
张玉龙, 池玉杰, 冯连荣
林业科学. 2017, 53(8):  64-70.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170808
摘要 ( 102 )   HTML   PDF (1125KB) ( 309 )  
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[目的]研究白腐菌偏肿革裥菌(Lenzites gibbosa)锰过氧化物酶(MnP)的分级纯化,以期得到L.gibbosa MnP的纯品和进行后续酶学性质研究。[方法]在对L.gibbosa所产MnPs进行优化培养、获得大量MnPs粗酶液的基础上,通过硫酸铵(NH42SO4分级盐析、聚乙二醇(PEG)沉淀进行粗酶液浓缩、在起始缓冲液中进行透析、经DEAE-琼脂糖CL-6B离子交换柱层析进行梯度洗脱和葡聚糖G-75凝胶过滤柱层析等方法对MnPs粗酶液进行纯化,并对分级纯化方法进行优化,对纯化浓缩后的纯酶样品采用SDS-PAGE方法进行酶纯度检验。[结果]在75%、80%和85%这3种(NH42SO4饱和度中,85%的(NH42SO4是沉淀MnPs的适宜饱和度,在该饱和度下测得上清液中酶活为3.63 U·L-1,蛋白浓度为0.132 mg·mL-1,表明MnPs已基本沉淀完全;试管小试法确定离子交换柱层析中上样的最适缓冲体系为pH7的Na2HPO4-NaH2PO4起始缓冲液;离子交换柱层析后收集的洗脱液检测到3个蛋白吸收峰,其中只在第2个蛋白吸收峰中检测出MnP活性,该MnP活性值变化曲线与蛋白吸光值一致。这个活性峰经凝胶过滤柱层析后,洗脱结果只出现1个明显的蛋白吸收峰,在其中检测出较高的MnP活性;浓缩后的冻干样品经SDS-PAGE电泳检测只在约40 kDa处有1条清晰的蛋白谱带,表明对MnP的纯化已达到电泳纯。[结论]筛选出85%饱和度的(NH42SO4盐析法是初期沉淀与纯化L.gibbosa所产MnPs的最适方法;PEG浓缩法简便、易行、有效;初期浓缩后再经过离子交换柱层析和凝胶过滤柱层析可以得到电泳纯的MnP纯化样品。
湖南九龙江国家森林公园白鹇栖息地选择的季节变化
韩婉诗, 王德良
林业科学. 2017, 53(8):  71-80.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170809
摘要 ( 112 )   HTML   PDF (1088KB) ( 331 )  
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[目的]调查湖南九龙江国家森林公园内白鹇不同季节的栖息地选择特征,分析其栖息地选择的季节性差异,探讨白鹇在不同生活史阶段对栖息地的需求及成因,丰富对栖息地选择的认识,为白鹇种群的保护工作提供基础资料。[方法]基于春夏秋冬四季的实地调查,采用比较实际利用和可获得生境样方法,共测定105个利用样方和91个对照样方的21个生境参数,通过Vanderlooeg和Scavia选择指数、资源选择函数、逐步判别分析对所采集的数据进行分析。[结果]在坡度选择上,白鹇对15°~30°和30°~45°的生境都表现出较好的选择性;在坡位方面,春夏秋三季几乎随机选择,只有冬季偏好下坡位;在海拔方面,白鹇夏季喜欢在较高海拔处活动,而冬季倾向在较低海拔处活动。春季主要影响因素为草本高度、落果丰富度和无脊椎动物丰度,正确预测率为88.5%;夏季主要影响因素为乔木层郁闭度、无脊椎动物丰度和可取食植物丰度,正确预测率为92.5%;秋季主要影响因素为落果丰富度和无脊椎动物丰度,正确预测率为93.8%;冬季主要影响因素为海拔、灌木盖度、落果丰富度、可取食植物丰度和裸地面积比,正确判别率为100%。[结论]白鹇春季栖息地选择主要受食物来源、繁殖期生境需求、降水影响;夏季主要影响因素为育雏期生境需求和食物来源;秋季主要受食物来源和隐蔽性影响;冬季主要受上层植被隐蔽性和食物可获得性影响。决定白鹇四季生境选择差异性的原因,主要为安全因素和食物因素。植被的郁闭度、草本盖度、取食条件等的季节变化,影响白鹇对植被类型、乔木高度、食物种类等的选取,从而使白鹇的栖息地选择发生季节变化。建议参照不同季节的生境要求,对白鹇采取有针对性的保护措施。
江西省不同立地等级的马尾松林生物量估计和不确定性度量
赵菡, 雷渊才, 符利勇
林业科学. 2017, 53(8):  81-93.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170810
摘要 ( 108 )   HTML   PDF (2029KB) ( 358 )  
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[目的]选择适合的单木地上生物量异速生长模型形式,获得区域尺度马尾松林生物量及其误差在不同立地等级下的估计,为精准估计不同立地质量的森林生物量提供技术支持,进而为森林立地生产力估计提供参考。[方法]在马尾松林3种单木生物量模型gi=aDib+ε[式(1)]、gi=aDi2Hib+ε[式(2)]、gi=aDibHic+ε[式(3)]形式下(式中:gi为单木生物量,Di为单木胸径,Hi为单木树高,a、b、c为估计参数,ε为残差),运用优势木树高分级法对我国江西省马尾松林占优势的样地进行立地质量分级,采用蒙特卡洛模拟法估计3种模型形式下不同立地质量的单位面积生物量均值和不确定性。[结果]1)3种生物量模型形式的决定系数(R2)及调整决定系数(Radj2)均达到0.95以上,拟合效果良好。从综合平均偏差、平均绝对偏差及均方根误差来看,式(3)模型较优。2)用优势木树高等级代替立地等级,利用树高分级法建立优势木树高-胸径模型,曲线的R2为0.907,平均偏差为0.001,平均绝对偏差为0.559,均方根误差为0.027,模型拟合效果良好。相同立地等级的样地成片分布,相对集中,每一立地等级的样地在江西省全境范围内均有分布。3)采用蒙特卡洛法对马尾松不同立地等级下的3种单木地上生物量模型估计结果及误差进行10 000次模拟后,马尾松地上生物量均值和误差的估计结果均达到稳定。在同一单木生物量模型形式下,不同立地等级的地上生物量均值估计结果随着立地等级的升高而增大;相对误差估计值在中间立地等级(3级)时最小,并有随着立地等级升高或降低而增大的趋势。相同立地等级下,3种模型地上生物量均值估计结果为式(1) > 式(3) > 式(2);绝对误差和相对误差估计结果为式(2) < 式(3) < 式(1)。[结论]1)区域尺度下的3种马尾松单木地上生物量模型从评价指标来看式(3)最好;从生物量估计误差结果相比较,3种模型的估计效果为式(2)好于式(3)好于式(1),带有树高因子的式(2)和式(3)的相对误差较式(1)更小。2)不同立地条件下,立地质量越接近平均水平,单位面积生物量均值估计的相对误差越小。3)结合优势木树高分级对立地等级进行划分,采用蒙特卡洛模拟法对不同立地等级下的生物量均值和误差进行估计,可以得到生物量及估计误差在不同立地条件下的分布。
脱除部分化学成分杨木的动态水分吸着行为
周海珍, 杨甜甜, 马尔妮
林业科学. 2017, 53(8):  94-100.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170811
摘要 ( 99 )   HTML   PDF (1583KB) ( 312 )  
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[目的]考察木材主要化学成分对其在动态条件下水分吸着行为的影响,以获得动态条件下化学成分之间相互作用的信息,为解析木材的吸着和变形行为提供理论依据。[方法]以40~60目的杨木木粉为研究对象,对试材分别进行脱抽提物、脱半纤维素及脱matrix(木质素和半纤维素)处理,并采用X射线衍射(XRD)检测脱化学成分处理对试材的影响。将未处理材和各化学处理材分别置于温度为25℃、相对湿度在45%~75%之间正弦变化(周期1 h、6 h和24 h)的环境中,测量试材含水率变化情况,并利用傅里叶法对相对湿度及各试材的含水率变化进行拟合分析。[结果]1) XRD测试表明,化学处理材纤维素结晶区常用衍射峰的位置没有发生变化,脱抽提物材、脱半纤维素材和脱matrix材的结晶度分别为36.4%、41.3%和48.5%;2)在动态条件下,傅里叶法对不同周期下的相对湿度及各化学处理试材的含水率变化均获得了良好的拟合效果;3)各试材的动态等温吸附曲线由多个连续的椭圆形相互叠加而成,可以明显地观察到吸湿滞后现象,滞后率在0.881~0.955范围内;4)当相对湿度循环周期足够长时,未处理材、脱抽提物材、脱半纤维素材和脱matrix材的水分吸着系数分别是0.090 8、0.094 8、0.089 2和0.087 4,仅为静态条件下水分吸着系数的1/2左右。[结论]1)在化学处理过程中,木材的半纤维素被脱除,而纤维素的结晶结构没有受到破坏;2)随着相对湿度的正弦变化,各处理材的含水率也呈正弦变化,在相位上滞后于相对湿度的变化,且随着时间的延长逐渐趋于稳态;3)随着周期的延长,试材的振幅和水分吸着系数均有所增加,相位滞后有所下降;4)将各化学处理材进行比较,对于任一周期下,脱抽提物材的振幅和水分吸着系数最大,其次分别是未处理材、脱半纤维素材和脱matrix材。
基于悬臂板扭转模态测试材料剪切模量
王正, 曹瑜, 王韵璐, 李敏敏
林业科学. 2017, 53(8):  101-112.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170812
摘要 ( 117 )   HTML   PDF (1421KB) ( 322 )  
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[目的]探讨基于悬臂板扭转模态测试正交各向异性材料(木材)和各向同性材料剪切模量的原理和方法。[方法]首先根据ANSYS计算的悬臂板一阶扭转振形,应用优化原理分别得到垂直和平行于板中面位移wu的一阶扭转振形函数,然后借助能量法导出悬臂板一阶扭转频率与板材弹性模量和剪切模量的关系式,该式中的2个振形系数通过与动能、扭转应变能和拉压应变能相关积分计算,从振形系数计算值的二元线性回归得到振形系数依赖于悬臂板宽长比和厚宽比的相关式。[结果]导出的悬臂板一阶扭转频率与板材弹性模量和剪切模量的关系式,只有在测出悬臂板一阶弯曲频率得到弹性模量后,才能应用这个关系式由悬臂板一阶扭转频率推算出剪切模量。[结论]导出了悬臂板一阶扭转频率与弹性模量和剪切模量之间的关系式,其中振形系数依赖于悬臂板宽长比和厚宽比。该关系式动态测试剪切模量的正确性不仅得到低碳钢、轧制铝、桃花心木、白蜡木和轻木剪切模量仿真计算的验证,还得到低碳钢、西加云杉(径切面和横切面)、蒙古栎(顺纹)和油松(弦切面和径切面)等材料剪切模量的动态和静态试验的验证,且基于悬臂板一阶扭转模态与自由板扭转振形法测试木材或各向同性材料的剪切模量相当吻合。基于悬臂板一阶扭转模态提供了一个应用悬臂板频谱动态测试剪切模量的简便和快速的方法,该方法不仅适用于测试木材的3个主向剪切模量GLTGLRGRT,还适用于测试各向同性材料的剪切模量。
木本粮油补贴政策实际效果分析及其经济学解释
洪燕真, 冯亮明
林业科学. 2017, 53(8):  113-119.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170813
摘要 ( 158 )   HTML   PDF (1175KB) ( 203 )  
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[目的]激励农户扩大木本粮油种植面积,提高生产效率,缓解粮油安全问题是木本粮油补贴政策的主要目标。确定木本粮油补贴政策在主产省份的实施效果,并从农户行为响应的视角构建理论模型验证政策效果,有助于探究木本粮油补贴政策的实施效果及其理论机制,从而为制定针对性更强和效率更高的木本粮油补贴政策提供科学依据。[方法]首先,基于调查研究法,梳理木本粮油补贴政策的主要内容;其次,利用访谈问卷调查法,实地调研木本粮油主产省的补贴政策实施和产业发展情况,归纳出木本粮油补贴政策的实际效果。在此基础上,将木本粮油市场看作完全竞争市场,构建理论模型分析木本粮油补贴政策对市场均衡的影响、对不同规模农户的影响以及对生产效率的影响,并通过对木本粮油种植户规模的区分,研究木本粮油补贴政策对不同规模种植户生产行为和生产效率的影响,为补贴政策实施的实际效果提供经济学解释。[结果]1)木本粮油补贴政策实施后,主要种植地区木本粮油种植面积大幅度增加。2)板栗、枣、核桃、油茶等大部分木本粮油产品市场价格呈现下降趋势。3)木本粮油新型林业经营组织增多,单户种植规模扩大,规模集中效应明显。4)主要针对种植面积的一次性资金补贴难以有效改进"重造轻管"问题,对木本粮油生产率提高效果有限。5)在农业补贴标准和造林成本不断提高的背景下,木本粮油补贴标准偏低且缺乏及时调整弱化了激励效果。[结论]1)木本粮油补贴政策对扩大木本粮油种植规模具有积极作用,继续实施木本粮油补贴政策具有必要性,但应实现补贴的连续性,低产林改造补贴适当倾斜小规模种植户。2)造林补贴为主的木本粮油补贴政策导致"重造轻管",对木本粮油生产率的提高效果有限。应逐步对林业补贴政策由造林补贴为主向抚育管理补贴调整。3)最低补贴面积太高或补贴标准太低造成小规模种植户种植规模的减少和福利的损失。应扩大资金来源渠道,提高补贴标准。4)只同种植面积挂钩的生产环节补贴政策使大规模种植户的生产效率低于小规模种植户,应通过补贴条件设置引导适度规模经营,提高边际生产率。
空气质量与公共健康:以森林吸收烟粉尘为例
周海川
林业科学. 2017, 53(8):  120-131.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170814
摘要 ( 95 )   HTML   PDF (1136KB) ( 324 )  
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[目的]以森林吸收烟粉尘为例,实证检验烟粉尘对居民呼吸系统相关疾病的影响,定量分析空气污染与公共健康的关系。[方法]首先,沿用文献回顾阐述大气污染引发呼吸系统相关疾病,森林可以通过减少空气污染物来影响人体健康的相关研究;其次,基于我国30个省(市、区)7年的面板数据,分别通过最小二乘法(OLS)、面板模型、3SLS估计烟粉尘对公共健康的影响;第三,着重采用3SLS方法克服颗粒物排放的内生性问题,从而更加准确地评价环境污染对公共健康的负面影响,有效解释地区间健康水平异质性;第四,采用不同排放物作为工具变量对估计结果进行稳健性检验,以保证结论的可信度。[结果]1) OLS估计显示,烟粉尘对公共健康的影响非常显著,烟粉尘排放量每增加1%,万人中死于肺癌和呼吸性疾病的人数相应增加0.568%和0.488%。2)随机效应模型(RE)估计显示,烟粉尘对肺癌死亡人数的显著性水平有所降低,在10%水平下显著为正,对呼吸系统疾病的死亡人数影响非常显著,烟粉尘排放量每增加1%,二者死亡人数分别增加0.207%和0.467%。3)采用外生的病虫害发生面积作为森林面积的工具变量来解决烟粉尘排放的内生性问题。基于工具变量的三阶段最小二乘估计(3SLS)显示,森林面积显著影响烟粉尘排放水平,森林面积每增加1%,烟粉尘排放量大约降低0.884%;烟粉尘排放量每增加1%,万人中死于肺癌人数将增加0.777%,死于呼吸系统疾病的人数将增加0.704%,并且均高于用OLS、随机效应模型估计出的值,说明后2种方法会低估空气污染对公共健康的影响。4)人均GDP和人口密度正向作用于居民公共健康水平,人均医疗支出对居民公共健康水平在1%水平下显著为负,即人均医疗支出每增加1%,万人中肺癌及呼吸系统疾病死亡人数将分别降低0.362%和0.543%。[结论]鉴于森林通过吸收烟粉尘可提高公共健康水平,为了进一步提高公共健康水平,除了通过法律和强制措施从源头治理污染外,还需要大力提倡植树造林、提高森林覆盖率、扩大烟粉尘吸收能力强的树种面积、有效提高病虫害防治水平等。
研究简报
黄藤2个NAC基因的分子特征及其SSR分子标记开发
孙化雨, 李利超, 赵韩生, 杨意宏, 王思宁, 高志民
林业科学. 2017, 53(8):  132-140.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170815
摘要 ( 111 )   HTML   PDF (1392KB) ( 316 )  
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[目的]棕榈藤是重要的森林植物,纤鞭是其重要的攀援器官,也是重要的分类依据。研究黄藤NAC(NAM,ATAF和CUC)转录因子基因的分子特征并开发SSR分子标记,以期为棕榈藤的分子育种和辅助分类提供参考依据。[方法]以黄藤为材料,借助转录组数据,采用同源克隆的方法从黄藤中分离NAC基因,采用生物信息学方法进行基因结构、蛋白性质与结构分析和SSR位点预测,采用实时定量PCR技术分析基因的组织表达特性,利用PAGE电泳和测序技术分析SSR分子标记在不同棕榈藤样品中的通用性和多态性。[结果]从黄藤叶片中获得了2个NAC同源基因DjNAC3(GenBank登录号:KU556738)和DjNAC4(GenBank登录号:KX579750),二者的开放阅读框长度分别为729 bp和1 326 bp,对应的基因组序列为850 bp和1 441 bp,均包含2个外显子和1个内含子。DjNAC3DjNAC4编码的蛋白分别为242 aa和441 aa。蛋白结构分析表明,DjNAC3和DjNAC4具有典型的NAC转录因子结构特征,属于NAC家族的CUC亚家族,但二者之间的相似系数仅为23.6%,表明它们在黄藤生长发育过程中可能具有不同的功能。DjNAC3DjNAC4在不同组织中的表达模式存在明显差异,DjNAC3在发育成熟纤鞭中的表达丰度最高,叶片中的表达丰度最低,而DjNAC4则在发育成熟的钩刺中表达丰度最高,而发育初期的钩刺中最低。在DjNAC3DjNAC4的基因组序列中分别包含1个SSR位点,其中前者的SSR位点位于内含子区域,为(TA)6,后者的SSR位点位于第1个外显子区域,为(GCA)5。根据DjNAC3DjNAC4中SSR位点旁侧序列设计引物,以黄藤和另外20个不同棕榈藤样品的基因组DNA为模板进行扩增,PAGE电泳结果分析表明,引物具有较高的通用性,且扩增产物具有多态性。6个样品的测序结果证实,用DjNAC3设计引物的扩增产物测序获得的SSR位点序列存在着一定的差异,既包括SSR类型变异、重复次数变化等多态性,又有SSR位点缺失的现象;而根据DjNAC4设计引物扩增获得的SSR位点序列差异主要为重复次数的变化。[结论]黄藤DjNAC3DjNAC4基因的基因结构、表达模式、SSR位点等均存在明显的差异,这表明它们在黄藤生长发育中可能具有不同的功能,二者所包含的SSR分子标记具有通用性和多态性,可以作为分子标记应用于棕榈藤的辅助分类和分子辅助育种。
针叶小爪螨不同种群内共生菌WolbachiaCardinium的检测及系统发育分析
孙菲, 杨春红, 李波, 郑金柱, 周成刚, 谢丽霞, 尹淑艳
林业科学. 2017, 53(8):  141-148.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170816
摘要 ( 112 )   HTML   PDF (1322KB) ( 282 )  
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[目的]针叶小爪螨的山东板栗种群(TSBL)和浙江杉木种群(ZJSM)间存在生殖不亲和,而内共生菌WolbachiaCardinium能引起宿主的胞质不亲和等生殖异常现象,明确WolbachiaCardinium在针叶小爪螨中的分布情况,为下一步研究其在该螨种群分化中的可能作用及其对该螨的生殖调控作用奠定基础。[方法]提取单头雌成螨的总DNA,使用特异性引物通过PCR扩增Wolbachiawsp基因和Cardinium的16S rRNA基因的部分片段,将电泳检测为阳性的PCR产物纯化、测序,以确定所得产物是否为目的基因产物,并进行系统发育分析。[结果]针叶小爪螨的山东板栗种群(TSBL)和浙江杉木种群(ZJSM)均无WolbachiaCardinium感染。所检测的12个针叶小爪螨种群中,WolbachiaCardinium的感染率分别是0和8.3%。Cardinium仅在河北麻栎种群中检测到,但种群内感染率较高,为66.7%。感染针叶小爪螨的Cardinium与感染二斑叶螨的Cardinium的亲缘关系较近。[结论]我国针叶小爪螨中Wolbachia的感染率可能极低,该螨山东板栗种群(TSBL)和浙江杉木种群(ZJSM)间的生殖不亲合与WolbachiaCardinium无关。
营养和蒎烯胁迫条件下松材线虫雌雄比变化规律
王璇, 理永霞, 张星耀
林业科学. 2017, 53(8):  149-154.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170817
摘要 ( 86 )   HTML   PDF (1424KB) ( 395 )  
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[目的]研究松材线虫不同环境条件下繁殖策略,为该病种群扩张繁殖生物学的深入研究和防控策略的制定提供理论基础。[方法]通过显微观察检测在营养和蒎烯胁迫条件下松材线虫雌雄比变化规律。[结果]在营养富足条件下,松材线虫雌虫比例增加,反之松材线虫雄虫比例增高;低浓度α-蒎烯和β-蒎烯胁迫条件下,松材线虫雌雄比降低,而高浓度α-蒎烯处理后,松材线虫雌雄比升高,雌性后代比例增大;在低浓度α-蒎烯和低浓度β-蒎烯混合处理条件下,松材线虫雌雄比最低,且一直稳定在较低水平。[结论]松材线虫在适宜环境条件下有利于雌性后代的发育,而不适宜环境条件下雄性后代发育更快,因此,松材线虫可能通过种群雌雄比来调整其种群繁殖力,从而适应不同环境的变化。
水分解吸过程中杉木黏弹行为的经时变化规律及其频率依存性
詹天翼, 吕建雄, 张海洋, 蒋佳荔, 彭辉, 常建民
林业科学. 2017, 53(8):  155-162.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170818
摘要 ( 91 )   HTML   PDF (1166KB) ( 256 )  
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[目的]研究木材黏弹行为在水分解吸过程中的经时变化规律及其频率依存性,明确细胞壁不稳定化现象对木材松弛转变行为的影响机制。[方法]以含水率为22.2%(对应的温度和相对湿度为30℃和85%)的杉木木材为研究对象,采用动态机械分析仪(DMA Q800)测定水分解吸过程中木材贮存模量E'和损耗模量E"的经时变化,并比较不同频率(1~50 Hz)之间黏弹行为变化的异同。在水分解吸过程中,共设置3个相对湿度水平(0%、30%和60%),任一相对湿度水平下的水分解吸过程分为降湿和恒湿2个阶段:在降湿阶段,相对湿度由85%以2%·min-1分别降低至0%、30%或60%;在恒湿阶段,相对湿度在0%、30%或60%下恒定120 min。此外,选取6个平衡含水率水平(0.6%、3.2%、7.4%、13.1%、17.9%和22.2%)研究水分平衡状态下木材黏弹行为在不同频率之间的差异。[结果]在所有频率下,随着解吸时间延长,木材贮存模量增加,损耗模量减小。以1 Hz频率为例,选取降湿阶段和恒湿阶段结束为时间节点,贮存模量和损耗模量变化率(|ΔE'|和|ΔE"|)及其与含水率变化率的比值(|ΔE'/ΔMC|和|ΔE"/ΔMC|)随解吸时间的变化为:在降湿阶段结束时,|ΔE'|基本等于或大于|ΔE"|,|ΔE'/ΔMC|基本等于或大于|ΔE"/ΔMC|;但在恒湿阶段结束时,|ΔE'|小于|ΔE"|,|ΔE'/ΔMC|小于|ΔE"/ΔMC|。在降湿和恒湿阶段,|ΔE'|、|ΔE"|、|ΔE'/ΔMC|和|ΔE"/ΔMC|均随相对湿度水平的减小而增大。在解吸过程中,贮存模量随频率的增加而增大,损耗模量随频率的增加先减小后增大;损耗模量极小值对应的特征频率出现在10~30 Hz范围内。特征频率随着解吸时间的延长向低频方向移动。在含水率相同时,解吸过程对应的理论特征频率要较水分平衡状态的高。在解吸过程中,木材黏弹行为的变化在不同频率间有所差异。以损耗模量在1 Hz和20 Hz频率下的比值(E"1Hz/E"20Hz)为例,随着解吸时间的延长,E"1Hz/E"20Hz先增大后减小;在解吸过程的任一时间节点处,E"1Hz/E"20Hz在相对湿度为0%时最大,60%时最小。根据E"1Hz/E"20Hz的变化量计算细胞壁不稳定化程度的残余率,对应于相对湿度0%、30%和60%,残余率分别为2.22%、0.48%和0.37%。[结论]随着解吸时间的延长,木材刚度增加,阻尼减小;刚度的变化主要与"分子间氢键重建"效应有关,而阻尼的变化则是"分子间氢键重建"效应和"自由体积"效应的叠加作用。随着解吸时间延长,吸着水分子和"吸着水-聚合物分子链"复合基团的取向运动难度增大,表现为α力学松弛过程(由半纤维素玻璃化转变引起)和β力学松弛过程(基于木材细胞壁无定形区中伯醇羟基回转取向运动的力学松弛过程与吸着水分子回转取向运动的力学松弛过程二者叠加而成)的转变向低频方向移动,但细胞壁不稳定化的存在使得聚合物分子链的取向运动难度减小。随着解吸时间延长,细胞壁的不稳定化程度逐渐减弱;根据损耗模量在1 Hz和20 Hz频率下的比值可以预测达到新的平衡含水率时细胞壁不稳定化程度的残余率。此外,理论残余不稳定化程度随着相对湿度水平的降低而增大。
数控激光加工试验台设计与加工斑点计算理论
马岩, 宋明亮, 李虎, 杨春梅
林业科学. 2017, 53(8):  163-168.  doi:10.11707/j.1001-7488.20170819
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[目的]将现代激光加工方法应用到木材加工中,辅以水导配合,设计数控纳秒水导激光束激光加工试验台,为纳秒激光技术加工木材提供一种新的理论和方法。[方法]以针叶材为例,在分析针叶材结构特点的基础上,基于纳秒水导激光束对针叶材型面包络成形的加工原理,研究数控激光加工试验台的结构配置形式,根据确定的结构配置形式建立试验台的开环运动控制链,从而建立纳秒水导激光束激光加工的运动学模型;在针叶材三维造型基础上,建立针叶材STL模型,研究激光加工的过切与欠切,得到正确的光斑点计算理论,获得光斑文件,为开发出纳秒水导激光加工试验台的编程系统做铺垫;基于工控机IPC和PMAC104两级开放式控制系统,开发出纳秒水导激光加工试验台控制系统。[结果]根据纳秒水导激光加工试验台的配置形式,确定激光加工试验台为COZY的结构配置形式,并建立其运动学模型r0=[y·cosγy·sinγ,1+z];通过建立的STL模型,得出一系列激光束触点,进而计算出光斑点的方位矢量,根据激光加工的过切与欠切分析,选出符合加工精度的光斑文件。[结论]通过对纳秒水导激光束激光加工的运动分析、纳秒水导激光加工试验台的结构配置形式分析以及纳秒激光加工斑点计算理论的研究,完成COZY配置形式的针叶材数控纳秒水导激光加工试验台样机1台;根据纳秒水导激光加工试验台的配置形式建立纳秒水导激光束激光加工的运动学模型,并经相关激光加工试验,验证所建立的模型;开发纳秒水导激光加工试验台的控制系统,并用实机检验激光加工试验台纳秒水导激光束系统的控制功能。