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2018年 第54卷 第4期 刊出日期:2018-04-25
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林业科学. 2018, 54(4):  0-0. 
摘要 ( 51 )   PDF (9552KB) ( 156 )  
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论文与研究报告
花叶矢竹复绿期光合特性及叶绿体结构
成敏敏, 陈柯伊, 朱雪玉, 王凯利, 周明兵, 杨海芸
林业科学. 2018, 54(4):  1-10.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180401
摘要 ( 122 )   HTML   PDF (4530KB) ( 299 )  
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[目的]通过无损伤测量叶绿素相对含量(SPAD值)筛选不同复绿程度的叶片,揭示花叶矢竹白叶复绿过程的叶绿体超微结构、光合色素含量及光合特性之间的关系,为探讨白化突变材料的复绿机制及观赏竹繁育提供理论依据。[方法]以花叶矢竹花叶株白色不同复绿程度的叶片为研究材料,绿叶株相同位置的绿叶为对照组CK (100%),按照复绿程度为0、10%、30%、50%、70%和90%划分6个阶段,测定其光合色素含量、气体交换参数、光响应曲线、叶绿素荧光参数,观察叶绿体超微结构。[结果]花叶矢竹白叶色素含量极低,叶片复绿过程中,光合色素含量逐渐升高,而完全复绿叶的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量分别为正常绿叶的87.02%、98.20%、89.37%、85.02%,叶绿素b恢复至绿叶水平,但叶绿素a、总叶绿素及胡萝卜素含量均未达到绿叶水平;白叶无光合特性,复绿叶的净光合速率显著升高,气孔导度在复绿一定时期后趋于稳定,胞间CO2浓度显著降低,表明复绿叶片光合速率变化受非气孔因素影响;复绿叶片光饱和点升高,光补偿点降低,复绿叶暗呼吸速率与绿叶无显著差异,完全复绿叶表观量子效率仅为绿叶的78.66%;荧光参数Fo、NPQ呈先上升后下降,Fv/Fm、Y (Ⅱ)和ETR均显著升高,说明光合色素含量升高时PSⅡ反应中心捕光能力和光化学转化效率逐渐恢复,用于热耗散的能量逐渐减少;qP在复绿初期变化缓慢,到复绿后期变化不大,表明叶绿素a/b反应中心开放比例受复绿过程影响不大;叶绿体超微结构变化显著,白叶叶绿体无成熟类囊体片层结构,绿叶叶绿体类囊体垛叠清晰均匀,复绿叶叶绿体内膜结构逐渐恢复正常。[结论]光合色素累积及类囊体片层有序排列、垛叠是导致花叶矢竹复绿叶片光合功能逐渐恢复的2个重要的非气孔因素。
基于胡杨年轮的塔里木河下游地下水埋深历史重建
周洪华, 李卫红, 孙慧兰
林业科学. 2018, 54(4):  11-16.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180402
摘要 ( 100 )   HTML   PDF (1322KB) ( 245 )  
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[目的]采用树木年轮技术重建塔里木河下游地下水历史变化动态过程,以期弥补塔里木河下游地下水埋深历史数据资料的不足,为干旱区内陆河流域地下水埋深重建研究提供一个新方法。[方法]以荒漠河岸林建群植物胡杨为对象,于2015年9月在塔里木河下游英苏断面共钻取胡杨年轮样芯58个,经Cofecha交叉定年程序和Arstan软件,选用48个样芯建立胡杨年轮宽度年表。采用滑动t-检验、M-K趋势检验、累积曲线分析胡杨轮宽指数和地下水埋深变化趋势,采用频率分布、方差分析、相关分析和线性回归,分析轮宽指数与气温、降水量、径流和地下水埋深关系。[结果]塔里木河下游英苏断面的胡杨树龄为40~80年,超过60年的树木均有不同程度的心腐现象,未发现100年以上木质部保存完好的胡杨;塔里木河下游胡杨年表突变时间分别为1957,1967,1975和2000年;区域气温和降水量对胡杨年轮宽影响并不显著;采用胡杨年轮宽度重建了塔里木河下游英苏断面近83年来的地下水埋深历史变化,其重建结果与区域水文记录基本一致。[结论]塔里木河下游胡杨年轮的形成受气温和降水量的影响不显著;胡杨年轮可作为研究塔里木河下游地下水位变化过程的一个新生态指标。
中国特有植物短丝木犀的繁育系统
杨国栋, 钱慧蓉, 陈林, 王贤荣
林业科学. 2018, 54(4):  17-29.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180403
摘要 ( 98 )   HTML   PDF (6163KB) ( 191 )  
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[目的]通过对短丝木犀花粉的研究,包括花粉的散布范围及散布方式,揭示花粉在不同性别植株间的竞争及竞争机制;对斑块尺寸与自由授粉子代的适应性之间关联的探讨,以奠定对短丝木犀花部演化及其居群遗传进一步研究的理论及技术基础,有利于对其保护策略的制定。[方法]以雄全异株植物短丝木犀为研究对象,对四川省宝兴县东拉山的短丝木犀24个种群的性别比例进行统计,并对雄株和两性株的花部雌雄蕊形态、花粉粒数量和外部形态进行观察和比较;利用10对多态性微卫星(SSR)引物对24个种群中的271个候选父本的494个子代进行父本分析。[结果]1)东拉山短丝木犀群落中雄性与两性植株比接近1:1。两性株花的雌蕊发育正常,而单性雄株的花具有退化雌蕊的痕迹。2)在80%的置信度水平下,在所有确定父本的494个子代中,共376个子代(76%)确定了唯一的父本,其中来源于雄性和两性父本的子代分别为213个和163个。3)东拉山短丝木犀24个种群的平均有效花粉散布距离为(46.35±25.62) m,各母株的交配距离近似呈正态分布,进一步揭示出短丝木犀的异交模式。而种群内植株密度、海拔、风向等方面存在一定的差异,从而影响着短丝木犀的交配方式。[结论]短丝木犀的自然种群确为功能性的雄全异株,且自交亲和;并且这种繁育系统可能为两性同体与雌雄异株间的过渡类型,从雌雄同株到雌雄异株进化的一个过渡阶段。
改进型遗传算法在种子园无性系配置设计中的应用
王晴, 齐建东, 崔晓晖, 李伟
林业科学. 2018, 54(4):  30-37.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180404
摘要 ( 108 )   HTML   PDF (3986KB) ( 232 )  
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[目的]使用优化算法优化种子园无性系配置的设计方案,以保证种子园子代在具有较高的遗传增益的前提下维持丰富的遗传多样性,为高世代种子园的无性系配置设计提供参考。[方法]基于已有的内蒙古红花尔基樟子松国家良种基地的樟子松亲本为材料,采用SSR分子标记技术及其分析软件确定樟子松亲本之间的遗传距离,使用优化算法开展基于遗传距离的樟子松种子园无性系配置优化设计,并基于研究目标改进原有的优化方法,最后与传统的种子园无性系配置方案、其他优化方法得到的方案进行对比分析。[结果]使用本文改进的优化算法获得的种子园无性系配置方案优于传统的顺序错位以及其他方法的种子园配置方案,该方法能够使遗传距离较近的无性系在配置上保持最大距离,减少近亲交配机会,在一定程度上扩大了子代的遗传基础。[结论]当已知种子园无性系亲本间遗传距离时,可利用本文提出的基于传统遗传算法进行改进的多种群并行自适应的方法,即改进型自适应并行遗传算法,来实现基于遗传距离的种子园无性系优化配置。
杉木叶片原生质体分离及RNA提取体系的建立
唐佳妮, 林二培, 黄华宏, 童再康, 楼雄珍
林业科学. 2018, 54(4):  38-48.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180405
摘要 ( 580 )   HTML   PDF (4498KB) ( 495 )  
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[目的]以杉木组培苗幼嫩叶片为材料,分析不同因素对杉木原生质体分离的影响,建立杉木叶片原生质体分离体系,以期为杉木基因功能验证提供有效的技术平台;比较不同RNA提取方法,筛选获得杉木原生质体总RNA提取的有效方法,为今后利用杉木原生质体开展分子生物学研究提供技术支持,也可为其他林木原生质体的总RNA提取研究提供参考。[方法]选取杉木组培苗最上端未分轮的幼嫩叶片为材料,通过分析5种不同酶组合、真空处理时间(0、5、10、15、20 min)、渗透压(0.3、0.4、0.5、0.6 mol·L-1甘露醇)、BSA浓度(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)及酶解时间(1、2、3、4、5 h)5个条件,进行杉木叶片原生质体的分离。采用改良Trizol法、改良Trizol+10 μg糖原法、CTAB-LiCl法、CTAB-LiCl+10 μg糖原法、改良CTAB-异丙醇法、改良CTAB-异丙醇+10 μg糖原法、天根RNA提取试剂盒法共7种方法提取杉木原生质体RNA,通过杉木内参基因和2个特异基因进行RNA质量验证,比较不同方法的提取效果。[结果]在1.5%纤维素酶R-10、1%离析酶R-10、0.2%果胶酶Y-23、0.5 mol·L-1甘露醇以及0.3% BSA的混合酶液中,真空处理10 min,酶解2 h,可分离出高活力的纯净杉木原生质体,其产量可达到7.27×106个·g-1,活力可达到94%。7种方法皆能提取出杉木叶片原生质体的总RNA,但不同方法间存在明显差异,其中改良Trizol法、改良Trizol+10 μg糖原法、改良CTAB-LiCl法、改良CTAB-LiCl+10 μg糖原法提取的RNA有不同程度的降解现象,其余方法所提取的RNA完整性较好,且OD260/280和OD260/230值均在1.8~2.0范围内;在RNA得率方面,改良CTAB-异丙醇+10 μg糖原法可高效提取杉木原生质体RNA,106个细胞RNA产量平均可达到6.89 μg,分别是改良CTAB-异丙醇法和天根RNA提取试剂盒法的1.73倍和1.58倍;综合考虑,改良CTAB-异丙醇+10 μg糖原法提取杉木原生质体RNA的效果最好。[结论]以杉木组培苗幼嫩叶片为材料,分离条件为纤维素酶R-10浓度1.5%、离析酶R-10浓度1%、果胶酶Y-23浓度0.2%、甘露醇浓度0.5 mol·L-1、BSA浓度0.3%,真空处理10 min,酶解2 h,可大量获得高质量的杉木原生质体;利用改良CTAB-异丙醇+10 μg糖原法,可高效提取杉木原生质体RNA,106个细胞RNA产量平均可达到6.89 μg。研究结果为杉木重要性状关键基因的功能研究及其在育种中的应用提供了重要基础。
基于植物生长过程的根系固土机制及Wu模型参数优化
朱锦奇, 王云琦, 王玉杰, 马超
林业科学. 2018, 54(4):  49-57.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180406
摘要 ( 121 )   HTML   PDF (3233KB) ( 294 )  
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[目的]为提高植物根系固土效果模型量化的准确性,针对植物根系在土壤中受破坏的不同方式,基于植物生长过程的根土复合体直剪试验,利用根的拔出与抗拉试验,分析根系在不同生长时期的受力机制,定量评估植物根系对土壤的加固效果。[方法]在原有直剪仪器的基础上,设计了一套分离式、可测定盆栽植物根系固土效果的装置。将12棵3年生山矾幼树样本直接种植于直剪盒,针对移植后1个月、4个月和1年后山矾根系的单根抗拉强度、拔出强度和根土复合体的抗剪强度进行测定,建立植物单根直径与单根抗拉强度、拔出强度的关系曲线。在时间尺度上,研究影响其根系固土的相关参数变化,分析根系与土壤的相互作用机制和根系的破坏情况,并优化现有Wu模型,并尝试评估动态生长过程中的根系固土效果。[结果]1)植物根系固土效果受抗拉强度与拔出强度的共同影响,在植物的生长的过程中,拔出强度对固土效果的影响比抗拉强度更加显著;2)随着植物种植时间的增加,4个月后根土复合体的抗剪切强度显著增加,1年后根土复合体的抗剪切强度较前4个月增长放缓。根土复合体发生剪切破坏后,根系发生断裂破坏的概率随种植时间的增加而增加。3)将根系抗拉和拔出强度2个参数加入到植物根系固土模型的计算中,可以更好地反映植物根系固土效果,特别是对于植物移植生长过程,模型计算结果与实际值平均相差仅为8.13%。[结论]植物根系在1年的生长周期内,根系数量不会发生较大变化,根系抗拉强度由其材料属性决定,也不会发生较大变化。而根系与土壤间的键合则变得更加紧密,根系的拔出强度增加显著,更多的根系在土壤发生破坏时发生断裂,最终提高根系加固土壤的效果。
华山松大小蠹冷休克结合蛋白的鉴定与表达
王娟, 陈辉
林业科学. 2018, 54(4):  58-66.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180407
摘要 ( 124 )   HTML   PDF (2231KB) ( 210 )  
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[目的]研究华山松大小蠹冷休克结合蛋白基因和表达特性,为揭示冷休克结合蛋白基因在华山松大小蠹适应性、耐寒性分子机制奠定基础。[方法]从华山松大小蠹cDNA转录组中克隆获得的扩增序列经Blast同源比对鉴定基因,应用MEGA软件构建系统发育树和实时荧光定量PCR分析冷休克结合蛋白基因在不同低温环境与时间序列的表达特性。[结果]从华山松大小蠹cDNA转录组序列克隆出1条华山松大小蠹冷休克结合蛋白基因序列,命名为DarmCSP。Blast比对结果显示,华山松大小蠹DarmCSP与黑山大小蠹CSP最为相似,相似性达92%。经实时荧光定量PCR分析华山松大小蠹冷休克结合蛋白基因DarmCSP在越冬期间(9月-次年3月)的表达特性,发现DarmCSP在越冬期间相对表达量呈上调趋势,DarmCSP在1月的相对表达量是9月的4.26倍,3月的2.90倍。越夏成虫(7月)和越冬幼虫(1月)DarmCSP相对表达量均呈现上调表达。华山松大小蠹幼虫在-10℃ 1~24 h低温胁迫下,DarmCSP的相对表达量随处理时间的延长而升高,24 h时相对表达量达到最大值,而在-2、-4、-6和-8℃低温下胁迫12 h,相对表达量达到最大值,这说明0℃~-10℃低温胁迫均能诱导华山松大小蠹DarmCSP的表达。同时,越夏成虫在4℃~-6℃低温胁迫下DarmCSP也呈上调表达,但相对表达量小于越冬幼虫。[结论]华山松大小蠹冷休克结合蛋白基因DarmCSP的表达受低温诱导,参与了华山松大小蠹对低温适应过程,这对进一步研究华山松大小蠹冷休克结合蛋白信号转导途径和作用机制具有重要的价值。
仁扇舟蛾化学感受蛋白cDNA的克隆、序列分析及时空表达
李慧, 顾天滋, 陈昌宇, 黄开茹, 田朔, 赵旭东, 郝德君
林业科学. 2018, 54(4):  67-75.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180408
摘要 ( 103 )   HTML   PDF (2287KB) ( 255 )  
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[目的]通过克隆仁扇舟蛾化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)覆盖编码区的cDNA序列全长并研究其特征以及在不同发育阶段、不同日龄、不同组织的表达情况,为研究该蛋白在仁扇舟蛾化学感受系统中的作用奠定基础。[方法]利用转录组测序和RACE技术克隆CresCSP3的覆盖编码区的全长cDNA序列,使用在线工具预测其信号肽、等电点、分子质量和三维结构。利用Blast进行同源性对比,并用MEGA 6.0软件Neighbor-joining法构建进化树,进而分析其与鳞翅目其他12种昆虫化学感受蛋白的亲缘关系。应用qRT-PCR技术对CresCSP3在不同发育阶段,羽化后1~6日龄雌雄成虫触角以及在雌雄成虫头(不含触角)、触角、足、翅不同组织的表达情况进行分析。[结果]克隆获得仁扇舟蛾1条化学感受蛋白基因的cDNA序列全长,命名为CresCSP3。cDNA全长为545 bp,包括61 bp的5'非翻译区,100 bp的3'非翻译区以及384 bp的开放阅读框,编码127个氨基酸残基,成熟蛋白分子质量14.34 kD,等电点5.75,预测N末端含有18个氨基酸组成的信号肽。CresCSP3的三维结构由6个α-螺旋组成,形成1个疏水性的结合腔,具有化学感受蛋白家族的典型特征。氨基酸序列比较显示仁扇舟蛾化学感受蛋白氨基酸序列与棉铃虫、烟青虫及双委夜蛾比较相近,与亚洲玉米螟和小菜蛾也较为相近,与小菜蛾的CSP相似性最高,氨基酸序列相似性达到61%,而与茶尺蠖的EOblCSP2氨基酸序列的相似性只有27%。系统进化树分析表明,CresCSP3并没有与其他种类聚为一支。qRT-PCR结果表明:CresCSP3在不同发育阶段均有表达,卵期及蛹期表达量较低,并在4龄时达到高峰。CresCSP3在雌雄成虫触角均有分布,但表达情况有差异,雄虫前4天CresCSP3的表达量高于雌虫,3~4天出现高峰,而雌虫于羽化后4、5天出现表达高峰;CresCSP3在触角、头、足和翅中均有分布,相对表达量触角中均为最高,且在雄虫触角中高于雌虫触角。[结论]明确了仁扇舟蛾化学感受蛋白基因仁扇舟蛾化学感受蛋白CresCSP3的结构特征。CresCSP3与其他12种鳞翅目昆虫的CSP亲缘关系较远,表明化学感受蛋白家族的多样性。不同发育阶段CresCSP3的表达方式表明该基因参与仁扇舟蛾在幼虫取食过程中的寄主定位。不同日龄雌、雄虫触角中CresCSP3的表达量特性表明CSP3参与雄虫交配行为和配偶定位,也可能参与雌虫产卵过程中的寄主定位。CresCSP3在雌、雄成虫的触角中表达量最高,可能是因为昆虫主要通过触角感受外界挥发性气味分子,而翅、足、头部一定程度上也会参与对外界环境的感知,CresCSP3的广泛分布表明其对仁扇舟蛾识别环境中复杂的化学信号的从而使机体做出准确的反应起到重要作用。
不同纹理方向栎木微小无疵试样板材蠕变特性
王聪, 吴强, 林鹏, 杨东, 俞友明
林业科学. 2018, 54(4):  76-83.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180409
摘要 ( 71 )   HTML   PDF (3909KB) ( 416 )  
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[目的]考察高温高湿环境下不同锯切方向栎木板材的弯曲蠕变行为,为湿热条件下翘曲栎木板材展平整直工艺提供参考。[方法]制备4种不同锯切方向栎木试样(分别对应弦切板纵向、径切板纵向、径切板横向和弦切板横向),利用DMA-Q800型动态热机械分析仪测定不同锯切方向栎木试样在不同温度下的蠕变曲线,采用Burger模型和广义Kelvin模型对栎木短期蠕变曲线进行拟合,分析锯切方向对栎木试样各蠕变参数的影响,并对不同取向栎木板材蠕变特性进行评价。[结果]在70~90℃范围内,不同取向栎木板材蠕变和蠕变恢复均随温度升高而增大。在相同应力作用下,径切板纵向蠕变大于弦切板纵向蠕变,而径切板横向蠕变小于弦切板横向蠕变。Burger模型和广义Kelvin模型都可以较好地模拟栎木短期蠕变过程,Burger模型相关系数(R2)大于0.90,广义Kelvin模型相关系数(R2)大于0.99。在试验范围内,相同含水率下栎木试样的普弹模量和本体黏度均随温度升高而降低。在单个滞后时间的Burger模型拟合中,滞后时间随温度升高而增加,90℃时达到最大,栎木在90℃时最接近理想黏性体。不同锯切方向栎木板材本体黏度依次为弦切板纵向 > 径切板纵向 > 径切板横向 > 弦切板横向。[结论]升高温度可以降低栎木本体黏度,随温度升高栎木更易产生黏性形变;栎木板材横向相比纵向更易发生黏性形变;在板材纵向,径切板相比弦切板易发生黏性形变;在板材横向,径切板相比弦切板更难产生黏性形变。
浸渍后处理及干燥处理对木材树脂浸渍改性效果的影响
徐康, 吕建雄, 刘君良, 吴义强, 李贤军
林业科学. 2018, 54(4):  84-92.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180410
摘要 ( 89 )   HTML   PDF (3627KB) ( 298 )  
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[目的]探讨不同浸渍后处理方式和干燥方式对MUF树脂浸渍材增重率和尺寸稳定性的影响,为树脂浸渍改性技术提供参考和借鉴。[方法]利用5%、10%、15%和25%浓度的MUF树脂真空加压浸渍毛白杨木材,每种浓度树脂浸渍后试样首先分别进行4种方式浸渍后处理(气干处理7天、高湿度环境中平衡处理7天、树脂溶液中平衡处理7天以及不进行气干或平衡处理),然后分别利用2种干燥方式(直接干燥和湿干燥)进行干燥处理,干燥处理后测量不同处理条件下树脂浸渍材的增重率和容胀率,最后将素材和树脂浸渍材置于蒸馏水中常压浸渍14天,测试树脂浸渍材的抗胀率和径弦向差异湿胀程度。[结果]木材增重率与树脂浓度呈正相关关系,4种浓度树脂浸渍后试样增重率分别为9.7%、19.1%、28.4%和50.0%;不同浸渍后处理试样间的增重率差别不大;相同浸渍后处理条件下,直接干燥试样的增重率略低于湿干燥试样的增重率。树脂浸渍后,置于高湿度环境或树脂溶液中处理的试样,细胞壁容胀率较高;相同浸渍后处理条件下(除气干处理外),直接干燥试样的细胞壁容胀率低于湿干燥试样的细胞壁容胀率。树脂浸渍材抗胀率的变化规律与其细胞壁容胀率的变化规律基本一致。随着增重率增加,树脂浸渍材的径弦向湿胀率均降低,而其径弦向差异湿胀程度呈增加趋势,低增重率时试样的径弦向差异湿胀程度低于素材,而增重率超过30%左右时试样的径弦向差异湿胀程度高于素材。[结论]1)相同浓度树脂浸渍条件下,干燥方式对增重率的影响大于浸渍后处理方式,湿干燥处理有利于树脂在木材内部良好固着,从而获得更高的增重率;2)细胞壁容胀率受浸渍后处理方式和干燥方式二者的共同影响,置于高湿度环境或树脂溶液中的浸渍后处理有利于树脂继续扩散到木材细胞壁,湿干燥处理有利于树脂进一步扩散到木材细胞壁中并良好固着,从而对细胞壁产生更好的容胀效应;3)树脂浸渍材的抗胀率与细胞壁容胀率密切相关,树脂对细胞壁的容胀是树脂浸渍材尺寸稳定性提高的前提;4)树脂浸渍材的径弦向差异湿胀程度随增重率增加而有所增加。
木材胶合界面微观结构样品制备新方法——激光烧蚀技术
秦理哲, 林兰英, 傅峰
林业科学. 2018, 54(4):  93-99.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180411
摘要 ( 91 )   HTML   PDF (4281KB) ( 325 )  
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[目的]分析激光烧蚀技术对木材胶合界面样品表面及微观结构的影响,为木基复合材料样品微观结构检测等相关领域研究提供一种简单可行的样品制备方法。[方法]以柳杉木材/脲醛树脂(UF)胶合界面和柳杉木材/聚醋酸乙烯酯(PVAc)胶合界面为研究对象,采用切片制样和激光烧蚀2种方法对样品进行处理,利用扫描电镜观察处理后的样品表面及微观结构。[结果]切片制样过程中的机械切割使得样品表面出现毛刺和刀痕,细胞形态发生变化甚至破碎。柳杉/UF样品胶层发生断裂,并且胶层附近的管胞出现破碎现象,既不利于观察胶层形态,也不利于检测胶黏剂与木材细胞壁之间的结合。柳杉/PVAc样品胶层有撕扯现象,但对于观察和分析界面结构的影响程度不大。激光烧蚀样品表面出现一些木材或胶黏剂小颗粒溅射的痕迹,尤其以胶黏剂区域和晚材区域较为明显。除划痕缺陷外,激光烧蚀还会导致部分离胶层一定距离的早材管胞破碎且有碎屑残留在细胞腔内,但这些缺陷并不影响胶合界面微观结构的观察,如胶黏剂在木材细胞中的分布、胶层区域的形貌以及胶黏剂与细胞壁之间的界面相容性等。激光烧蚀方法还适用于研究不同压力下胶合界面微观缺陷的变化规律,随着压力增加,柳杉/UF胶合界面上的胶层孔洞以及胶黏剂与木材细胞壁之间的缝隙数量逐渐减少,尺寸逐渐减小,但当压力增至1.2 MPa时,木材细胞壁开始出现细微裂纹,胶黏剂与细胞壁之间也开始出现裂隙。[结论]与切片制样方法相比,激光烧蚀方法不需任何预处理,并且对样品尺寸没有限制,所耗时长与样品尺寸及其密度呈正比,适用性广,可为其他木基复合材料胶合界面微观结构的研究提供技术支持。
国产结构用规格材的抗拉强度设计值
钟永, 武国芳, 任海青
林业科学. 2018, 54(4):  100-112.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180412
摘要 ( 91 )   HTML   PDF (9618KB) ( 348 )  
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[目的]提出国产结构用规格材抗拉强度设计值确定方法,以指导国产结构用规格材在木结构中的安全设计和合理应用,为今后相关规范的制修订提供参考。[方法]以国产兴安落叶松规格材为例,总结不同材质等级(Ⅰc、Ⅱc、Ⅲc和Ⅳc)规格材的足尺抗拉试验数据;采用最小二乘法确定不同拟合数据点下规格材抗拉强度的概率分布参数值,并基于非参数法确定规格材的抗拉强度标准值;结合可靠度理论分析方法,分析规格材在不同拟合数据点、概率分布、荷载组合类型和荷载比值下可靠度指标与抗力分项系数之间的相互关系。[结果]不同材质等级规格材的抗拉强度存在显著差异,其平均值表现为Ⅰc > Ⅲc > Ⅳc > Ⅱc,变异系数则表现为Ⅱc < Ⅰc < Ⅲc < Ⅳc;通过拟合结果比较,随着拟合数据点减少,正态分布(Normal)、两参数威布尔分布(2-P-Weibull)和对数正态分布(Lognormal)拟合的尾部概率分布开始趋于一致,且与实测尾部概率分布基本相同;通过可靠度分析结果比较,规格材抗拉强度采用Lognormal分布得到的可靠度指标最大,采用Normal分布得到的可靠度指标最小;随着拟合数据点减少,3种概率分布(Normal、Lognormal和2-P-Weibull)得到的可靠度指标开始趋于一致;在抗力分项系数相同的情况下,对于恒荷载+住宅楼面活荷载(D+R)、恒荷载+办公室楼面活荷载(D+O)组合类型,其可靠度指标随荷载比值增大呈递增趋势,但对于恒荷载+雪活荷载(D+S)、恒荷载+风活荷载(D+W)组合类型,其可靠度指标随荷载比值的增大基本不变化;结合我国目标可靠度要求,D+WD+S荷载组合类型下的抗力分项系数最大,D+O荷载组合类型下的抗力分项系数最小。[结论]在确定国产结构用规格材的抗拉强度设计值时,建议其抗拉强度的概率分布选用对数正态分布模型且采用后25%的数据拟合点来确定模型参数值,荷载组合类型应选择恒荷载+住宅楼面活荷载且荷载比值为1.0。不同材质等级(Ⅰc、Ⅱc、Ⅲc和Ⅳc)国产兴安落叶松规格材抗拉强度设计值分别为9.0、6.8、5.6和2.9 MPa。
BTCA交联纳米纤维素气凝胶的结构及性能
郭丽敏, 陈志林, 吕少一, 王思群
林业科学. 2018, 54(4):  113-120.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180413
摘要 ( 207 )   HTML   PDF (3169KB) ( 288 )  
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[目的]制备基于1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)的化学交联型纳米纤维素(CNF)气凝胶,研究交联程度对CNF气凝胶化学结构、微观形貌和物理力学性能的影响规律,为下一步功能型CNF气凝胶的开发奠定基础。[方法]配制不同质量比的CNF与BTCA混合水悬浮液,采用常规冷冻干燥和后交联方法制备出具有不同交联结构的CNF气凝胶,利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和全自动比表面积孔径分析仪对气凝胶的化学结构、微观形貌、比表面积和孔径分布进行表征分析,并测试其力学性能。[结果]1)与纯CNF气凝胶相比,BTCA交联型CNF气凝胶的FTIR和XPS谱图形态均发生明显变化,FTIR谱图中羟基(-OH)吸收峰减弱而羰基(C=O)吸收峰增强,XPS谱图中C1s的C1、C2、C3能谱均有较大幅度变化,并且拟合出C4(O-C=O)能谱。2) CNF气凝胶经BTCA交联后,其孔结构由原来的缝形孔变为相对规整的柱状孔。随着BTCA含量增加,其比表面积和总孔容逐渐减小,当m(CNF)/m(BTCA)为10/1时,CNF气凝胶的比表面积和总孔容分别从原来的62.8 m2·g-1、0.21 cm3·g-1减小到35.5 m2·g-1、0.098 m2·g-1,降低了将近一半;当m(CNF)/m(BTCA)达到10/4时,CNF气凝胶的整体结构变疏松、易掉渣,出现明显酯化现象。3)纯CNF气凝胶的密度仅5.76 mg·cm-3,在100 g载荷下的压缩率高达62.4%,压缩回弹率仅30%。随着BTCA含量增加,其密度和压缩回弹率逐渐增大,压缩率则逐渐减小,当m(CNF)/m(BTCA)为10/1时,CNF气凝胶仍表现出较低的密度(7.67 mg·cm-3),压缩率略微下降(56.8%),但压缩回弹率显著增加(80.8%);当m(CNF)/m(BTCA)达到10/4时,CNF气凝胶的密度增加到9.54 mg·cm-3,其压缩率(下降到34%)和回弹率(增加到95%)均发生了显著变化。[结论]BTCA使CNF气凝胶形成化学键结合的交联结构,对其孔隙结构和物理力学性能产生明显影响。BTCA与CNF的质量比越大,CNF气凝胶的密度越大,孔隙结构越致密,只有当BTCA与CNF的质量比在一定范围内时,才能在明显改善CNF气凝胶抗变形性和形变恢复能力的同时使其保持良好的柔韧性,提高其应用价值。
羟基酪醇快速硝基化及产物波谱表征
谢普军, 黄立新, 张彩虹, 丁莎莎, 邓叶俊
林业科学. 2018, 54(4):  121-127.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180414
摘要 ( 152 )   HTML   PDF (4798KB) ( 215 )  
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[目的]为解决传统硝基化方法存在的易使羟基酪醇氧化和反应过程污染大等问题,建立一种对羟基酪醇进行快速硝基化反应的新方法,并解析反应产物结构,为邻二苯酚类化合物的硝基化及产物鉴定提供理论和数据支持。[方法]构建弱酸和室温环境,将亚硝酸钠与羟基酪醇充分混合进行快速硝基化反应,运用Uv-vis、FTIR、HPLC-MS、1HNMR和13CNMR等手段表征其硝基化产物。[结果]在室温和HAC-NaAC缓冲液(pH 3.8)条件下反应10 min,硝基羟基酪醇的转化率达99.5%;Uv-vis全波段扫描结果表明,硝基羟基酪醇的最大吸收波长分别为245、296和346 nm;FTIR结果表明,反应物羟基酪醇中的酚羟基在反应过程中未发生变化(波数3 359 cm-1),而其反应产物中引入了硝基基团(波数1 557和1 405 cm-1);反应产物的HPLC-MS结果证实硝基羟基酪醇的相对分子质量为199,1HNMR和13CNMR结果证实了硝基基团键合于羟基酪醇酚羟基的对位。[结论]以温和的反应条件(室温、pH 3.8和10 min),使用价廉易得的亚硝酸钠调控羟基酪醇快速硝基化,及形成专一性对位取代产物的特征,使其在替代传统混合强酸制备硝基酚方面具有重要意义。
超临界CO2萃取红松松针甾醇的动力学和热力学
李亚峰, 修毅, 杨元直, 李晓彤, 郭庆启
林业科学. 2018, 54(4):  128-133.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180415
摘要 ( 97 )   HTML   PDF (984KB) ( 152 )  
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[目的]研究超临界CO2对红松松针甾醇的萃取作用,并对其动力学和热力学性质进行分析,为超临界CO2萃取植物化学有效成分提供参考。[方法]以甾醇得率为指标,在单因素试验基础上,重点探讨不同萃取压力和萃取时间对甾醇提取效果的影响,对萃取过程进行模型拟合并验证。[结果]松针甾醇超临界CO2萃取最佳工艺条件为:松针粉原料粒度80目、萃取压力25 MPa、CO2流量20 L·h-1、萃取温度60℃,此条件下的甾醇得率为(40.00±1.23) mg·(100 g)-1。当萃取压力为10、15和25 MPa时,一阶衰减指数函数模型拟合度最好(R2 ≥ 0.958 4),而当萃取压力为20 MPa时,逻辑斯蒂模型拟合度最好(R2=0.996 8)。验证试验结果表明,甾醇得率的最佳模型预测值与实测值之间的拟合程度变化范围为0.936 4~0.986 0。[结论]超临界CO2萃取松针甾醇的有效扩散系数(Deff)随萃取压力增大而增加,随萃取时间延长而减小,自由能ΔG变化表明超临界CO2萃取松针甾醇的传质过程为自发过程。
超声电机检测竹片缺边装置设计与试验
郑伟, 周景亮, 罗敏峰, 彭晋民
林业科学. 2018, 54(4):  134-141.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180416
摘要 ( 70 )   HTML   PDF (1983KB) ( 187 )  
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[目的]利用超声电机微幅振动检测竹片缺边缺陷,研究超声电机微幅振动参数与竹片尺寸变化规律,并设计可实现检测竹片边沿尺寸变化控制在100 μm内的装置,为生产过程在线快速检测提供理论依据。[方法]以超声电机定子上压电陶瓷逆压电效应产生的运动为驱动,使超声电机产生微米级的椭圆运动驱动竹片运动,驱动点为竹片边缘。在超声电机驱动频率固定及不同法向压力、滑动摩擦和波峰数的条件下,采用定子动力学方程分析竹片的运动速度和超声电机定子质点运动,并通过显微镜观察竹片不同位置的微观形貌,分析其运动的不均匀性。[结果]1)超声电机驱动竹片的波峰数与超声电机产生的驱动力呈正比,竹片的边缘尺寸变化,导致竹片与定子接触时某些定子驱动质点与竹片间存在空隙,使其在某一时间点驱动竹片的波峰数减少,从而导致竹片运动速度下降;2)竹片产生的法向压力均匀分布在超声电机产生的波峰驱动点上,当竹片边缘尺寸减小时法向压力减小,导致驱动力相应减小,使竹片运动速度下降;3)超声电机定子超声振动的法向速度可产生超声减摩效应,导致法向压力减小,降低竹片运动速度;4)检测竹片微小缺边的装置,对正常竹片和缺边值逐步扩大到50 μm的竹片进行检测,竹片平均速度与竹片缺陷程度呈比例关系;5)单根竹片多次测量时,其速度变化波动较大。速度波动的原因包括2方面:一是由于竹片本身弹性模量下降,导致超声电机输出力下降;二是竹片与超声电机定子接触界面的不一致性,合格的竹片在显微镜下,其表面具有微米级的缺边现象,这种现象使得多次测量时超声电机驱动竹片接触面的不一致,从而导致速度不均匀。[结论]竹片运动速度与超声电机驱动竹片的波峰数呈正比;超声电机定子超声振动产生的法向振动,导致竹片实际运动速度下降;增加竹片与超声电机间的压力,可提高竹片运动速度;装置检测的敏感缺边尺寸为48 μm,通过测量其通过速度,能够分辨出缺边大于48 μm的竹片;竹片边界尺寸在微米范围上变化大,该方法无法准确测量竹片尺寸。
综合评述
药用乔木树种猴耳环研究现状及开发利用前景
李梅, 黄世能, 陈祖旭, 马星宇, 金文云
林业科学. 2018, 54(4):  142-154.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180417
摘要 ( 224 )   HTML   PDF (2365KB) ( 319 )  
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介绍药用乔木树种学名及科属分类演变、形态特征、生活习性和天然分布,综述其药用、资源、栽培研究进展和现状,指明其当前研究和应用所面临的问题和解决办法,并对其开发利用前景进行展望。关于猴耳环的研究多集中在药材鉴别、化学成分、药理药效、临床疗效、药品制剂及质量监控等方面,其根、枝、叶、果实均可入药,具有清热解毒、凉血消肿、去湿敛疮等功效,主要含黄酮类、儿茶酚类和鞣质等化合物,已成功提纯并鉴别出的化学成分有40多种,经过验证的有效药用成分主要为没食子酸、槲皮素、槲皮甘等。已通过临床验证并推广使用的猴耳环复方制剂有正胃片,单一制剂药物有猴耳环消炎片、消炎胶囊、消炎颗粒等,这些药物既可单独又能辅佐用于治疗上呼吸道感染、急性咽喉炎、急性扁桃体炎和急性肠胃炎等症,且疗效显著。猴耳环药材需求量越来越多,而现有商品药材几乎都来源于野生资源,过度的采伐利用已使野生资源急剧减少,药材原料严重供不应求。目前对猴耳环种子贮藏、萌发及实生苗培育技术和扦插、组培繁殖技术等培育方面的相关研究和技术尚不成熟,还需要进一步改进和完善。猴耳环不仅在人类健康用药方面前景广阔,而且在研制生物源农药、用于园林绿化、木材加工和发展林业经济等方面也有较高的发展潜力,全方位开发和利用猴耳环树种资源意义重大。总之,保护现有猴耳环野生资源,改进和完善其栽培技术是当务之急;多领域交叉合作、共同研究和全方位开发利用猴耳环是未来发展趋势;培育符合未来发展方向的良种资源,提高全树综合利用技术水平,是未来研究重点;建立大型猴耳环生产基地,进行多目标定向经营和产业化利用,是猴耳环树种全方位造福人类社会的最终发展目标。
研究简报
北京香山公园主要植被类型的夏季环境效应评价
杜万光, 王成, 王茜, 包红光, 贺然, 徐晨, 高飞, 谢静
林业科学. 2018, 54(4):  155-164.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180418
摘要 ( 146 )   HTML   PDF (3064KB) ( 327 )  
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[目的]对香山公园典型植被生态环境效应相关影响因子分析评价,以期为游客选择香山公园最佳游览时间及公园绿地管理和景观设置提供理论依据。[方法]夏季连续10天在北京香山公园5处不同植物类型的游憩点进行测定,选择园外广场为对照,分析6处监测点微气候、PM10和PM2.5浓度、人体舒适度、空气负离子浓度及噪音情况,研究各因子日变化规律,并统计比较不同游憩点间差异和各生态因子间的相关性。[结果]香山公园日空气温度和空气相对湿度呈单峰型变化,平均降低空气温度1.7℃,增加空气相对湿度6%;人体舒适度达到Ⅱ级标准的时间最长可达8.5 h;PM10和PM2.5浓度均呈早晚高、午后低的双峰型变化特征,各游憩点对PM2.5日均净化率达27.6%,对PM10日均净化率达25.9%,2种颗粒物浓度间呈极显著正相关(P<0.01),2种颗粒物浓度与温度、湿度分别呈显著负相关(P<0.05)和极显著正相关(P<0.01);负离子浓度呈波峰波谷交替变化,早、中、晚出现3个高峰,园内日均值为795个·cm-3,为园外的2.43倍,与PM10和PM2.5浓度极显著负相关(P<0.01),与温度显著负相关(P<0.05)、与湿度极显著正相关(P<0.01),通过空气离子评价指数得出各游憩点均在6:00前后和20:00-21:00达到了轻度或中度污染;噪音呈现出早晚2个高峰,园内噪音平均值为40.3 dB,平均降噪率达21.8%,与植物郁闭度显著负相关(P<0.05);植物郁闭度与负离子浓度极显著正相关(P<0.01),与PM10和PM2.5质量浓度极显著负相关(P<0.01)。[结论]香山公园绿地内不同植被类型间增湿、降温、抗污染、降噪等能力存在差别,黄栌混交林的生态效应最高,草坪最低;香山公园夏季合理的游憩时段为7:00-11:00和17:00-20:00。
安徽牯牛降北坡种子植物区系特征及其多样性的海拔梯度变化
王育鹏, 洪欣, 刘坤, 李建辉, 周守标, 张丁来, 陈文豪
林业科学. 2018, 54(4):  165-173.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180419
摘要 ( 130 )   HTML   PDF (1695KB) ( 249 )  
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[目的]分析安徽省牯牛降国家级自然保护区北坡种子植物区以及植物多样性,为该区植物资源保护和利用提供依据。[方法]对牯牛降北坡植被垂直带进行样地调查并划分植物区系,分析不同海拔梯度植物群落的物种多样性。[结果]保护区种子植物丰富,区系起源古老,地理成分复杂;共有种子植物145科687属1 414种(含种下分类单位);科属的优势现象明显,属的组成相对较为分散,寡种属和单种属占总属数的94.32%;植物分布区类型表现出从亚热带到温带过渡的区系特点;牯牛降北坡植被垂直带谱为海拔800 m以下为常绿阔叶林,800~1 100 m为常绿落叶阔叶混交林,1 100~1 300 m为落叶阔叶林,300~1 500 m为针阔叶混交林,海拔1 500 m以上为黄山松针叶林;随海拔升高,植被类型表现为从亚热带常绿阔叶林向暖温带落叶阔叶林过渡;物种丰富度和多样性指数大致表现出沿海拔升高而降低的趋势;受冰川影响,南坡海拔高差大,地势陡峭,土壤层薄,因而在相同海拔条件下,北坡的物种丰富度往往大于南坡。[结论]该保护区北坡具有很高的物种多样性保护价值,物种多样性随海拔升高而下降,最大的物种多样性出现在中海拔地带。对牯牛降保护区北坡进行植被监测时,应以大样地为主要监测方法,以海拔700~1 000 m的落叶阔叶林作为主要监测对象。对北坡科普、旅游区域需进行全面系统的环境承载力和环境影响评估,建立完善生态旅游规划体系,并依照自然景观进行合理布局。
珍稀濒危植物金丝李种子的萌发特性
张俊杰, 柴胜丰, 韦霄, 吕仕洪, 吴少华
林业科学. 2018, 54(4):  174-185.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180420
摘要 ( 163 )   HTML   PDF (3022KB) ( 414 )  
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[目的]揭示珍稀濒危植物金丝李种子的萌发特性和幼苗适宜生长条件,分析种子萌发过程中金丝李的致危因素,为其保护、引种驯化和高效种苗繁育提供理论支撑。[方法]从温度、光照、水分、基质、埋深和不同种群等可能影响其萌发的生态因子和种皮、种子质量等生物学特征研究其萌发特性,探讨金丝李种子萌发条件,推测其濒危机制。[结果]金丝李种子萌发缓慢且极不整齐;带内果皮和去种皮均会延缓种子的萌发,但对萌发率无影响,种皮对其萌发不存在抑制作用;25、32℃和室温条件下种子能萌发,32℃下能明显加快其萌发进程和生长速度,而18和37℃下种子均不萌发;种子在持续光照、持续黑暗、周期性光照条件下均能萌发,周期性光照下萌发速度最快、最整齐,但3种光条件下萌发率无显著差异,其为光中性种子;播种在河沙和泥炭土基质里的萌发率最高,在黏质壤土或石山土里萌发缓慢且萌发率较低,在泥炭土和蛭石基质里幼苗地上和地下部分生长均较好;40%~60%含水量的石山土较适宜萌发,80%含水量下萌发时滞较长,而20%含水量下种子不能萌发;播种在相同深度下时,以河沙为基质相比以石山土为基质,种子的发芽势和发芽率较高,且随着埋深增加,发芽势和发芽率均降低,以河沙为基质埋深0.5 cm的处理萌发速度最快、最整齐;在弄岗、安宁和胡润种群的种子中,胡润种群的萌发率最低,萌发速度最慢,弄岗种群的幼苗较细长,胡润种群幼苗较粗矮且根系较发达;<4 g、4~5 g和>5 g 3个质量级种子的萌发参数和幼苗生长量大多差异不显著,种子质量对金丝李种子萌发和幼苗生长无显著影响;已萌发的种子被摘除芽和根后再次播种,仍能萌发,其具有再生能力。[结论]金丝李种子存在休眠,萌发对温度的适应范围较窄,对基质通气透水性反应敏感,其种子的再生能力可防止种子成苗失败,加强它的生存能力,但其萌发及幼苗生长缓慢,不利于种群空间资源的迅速占据,加上种子萌发对土壤透气和水分要求较高可能是导致其种群衰落,成为濒危的重要原因。
荒漠生态林区大沙鼠鼠洞密度的无人机遥感监测技术初探
温阿敏, 郑江华, 陈梦, 穆晨, 马涛
林业科学. 2018, 54(4):  186-192.  doi:10.11707/j.1001-7488.20180421
摘要 ( 145 )   HTML   PDF (5839KB) ( 242 )  
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[目的]采用无人机遥感技术对古尔班通古特沙漠南缘荒漠林的大沙鼠洞密度进行监测,探究大沙鼠鼠洞航空影像最佳解译方法,为快速解译低空遥感航拍鼠害数据提供解决途径。[方法]采用固定翼无人机搭载高清数码相机,获取0.024 m空间分辨率的航空影像,预处理得到TDOM影像;分别采用人工目视解译、最大似然分类方法及面向对象分类方法,对TDOM影像进行解译,进而提取鼠洞空间分布信息,然后分析评价各方法在荒漠林鼠洞提取中的适用性和分类精度。[结果]对比3种解译方法发现,人工目视解译准确度高,但工作量太大;最大似然分类方法的分类精度较低,不适用;而面向对象分类方法不仅分类精度与人工目视解译结果基本吻合,而且很大程度上提高了大数据的处理速度,提高了大面积鼠害遥感监测的效率。[结论]无人机遥感技术在荒漠林大沙鼠灾害监测中有很好的适用性和应用潜力,为今后采用低空遥感技术进行鼠害监测提供了参考。