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2018年 第54卷 第12期 刊出日期:2018-12-25
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林业科学. 2018, 54(12):  0-0. 
摘要 ( 41 )   PDF (3205KB) ( 194 )  
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论文与研究报告
亚热带常绿落叶阔叶混交林优势种川陕鹅耳枥和多脉青冈的空间格局
姚良锦, 姚兰, 易咏梅, 艾训儒, 冯广, 刘峻城, 陈斯, 黄伟, 丁易, 臧润国
林业科学. 2018, 54(12):  1-11.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181201
摘要 ( 98 )   HTML   PDF (6085KB) ( 513 )  
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[目的]分析湖北七姊妹山6 hm2亚热带常绿落叶阔叶混交次生林动态监测样地中优势物种的空间分布格局,阐明群落恢复过程中物种共存机制,为森林生态系统恢复和多样性保护提供理论依据。[方法]通过空间点格局分析法,将川陕鹅耳枥和多脉青冈按胸径(DBH)划分4个径级:幼树(1 cm ≤ DBH < 2.5 cm)、小树(2.5 cm≤DBH < 5 cm)、中树(5 cm ≤DBH <10 cm)和成年树(DBH≥ 10 cm),分析2个优势种不同径级的个体数量、空间分布、种内及种间相关性。[结果]在4个径级段上,川陕鹅耳枥个体数量基本相同,多脉青冈为倒"J"型分布,但2个物种各径级内的个体均具有相似的生境偏好;川陕鹅耳枥与多脉青冈各径级个体主要表现为聚集分布,随着径级增加聚集程度逐渐减弱;随空间尺度增大,川陕鹅耳枥中树对幼树种内相关性表现出由显著正相关(P<0.05)向无显著相关性的递减趋势,成年树对幼树表现出由无明显相关性向显著负相关性(P<0.05)递减的趋势,小树对幼树、中树对小树、成年树对中树、成年树对小树均表现出显著(P<0.05)正相关;多脉青冈各径级个体间均表现为显著正相关性(P<0.05),且随着空间尺度的增大而减弱;不同径级的川陕鹅耳枥对多脉青冈各径级个体均表现为显著正相关性(P<0.05),并随着空间尺度的增大而减弱;随空间尺度增大,较大径级(中树和成年树)的多脉青冈个体对川陕鹅耳枥幼树和小树表现出由无明显相关性向显著负相关(P<0.05)的变化趋势,并且径级差距越大,负相关性越强。[结论]湖北七姊妹山亚热带常绿落叶阔叶混交林次生林中优势种(川陕鹅耳枥与多脉青冈)具有相似的生境偏好,演替后期种(多脉青冈)对前期种(川陕鹅耳枥)具有显著的抑制作用,而前期种促进后期种的定居与生长。随着群落恢复,次生林样地将逐步成为后期种占优势的森林群落。本研究结果通过展现物种间关联性的变化也表明,物种关联性的变化过程驱动森林群落构建过程。
林分密度及混交度对长白山天然风景林树木形态的影响
吴鞠, 陈瑜, 刘海轩, 许丽娟, 金桂香, 徐程扬
林业科学. 2018, 54(12):  12-21.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181202
摘要 ( 98 )   HTML   PDF (2334KB) ( 306 )  
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[目的]以期探明天然风景林不同林分密度、不同混交度条件下树木形态的变化规律,及林分密度、混交度及其交互作用对不同大小树木个体形态特征的影响机理。[方法]采用综合指数法建立4个树木形态指数,通过分析65块样地的林分空间结构信息与样地内1 891株林木个体各形态指数的关系,研究林分密度和混交度对长白山天然风景林树冠、树干形态及干冠协调程度的影响。[结果]林分密度对各树木形态指数均产生极显著影响(P<0.01),并与林木空间占有指数、干冠协调指数、树冠扩展指数呈负相关关系,与干形通直指数呈正相关关系,林木空间占有指数、干冠协调指数在各径级树木个体上受密度的影响均达到显著水平(P<0.000 5),树冠扩展指数、干形通直指数受林分密度的影响分别只在中径级(P<0.000 5)和小径级(P=0.017)树木个体中达到显著水平;混交度与林木空间占有指数、干冠协调指数、干形通直指数呈负相关关系,与树形扩展指数呈正相关关系,其中对干冠协调指数的影响达到显著水平(P<0.000 5),并且在小径级树木和大径级树木个体上作用分别达到极显著(P<0.000 5)和显著(P=0.038)水平;密度和混交度的交互作用对干冠协调指数产生极显著影响(P<0.000 5),林分密度对干冠协调指数的影响程度随混交度的增大而呈现先增后减的趋势,混交度对干冠协调指数的影响程度随林分密度的增大而呈现先减后增的趋势。[结论]林分密度和混交度通过改变风景林树木的邻体竞争关系,进而显著影响风景林树木个体的树冠、树干形态及其协调关系,其中林分密度是主导因素,在研究范围内高于1 200株·hm-2的林分密度会抑制各径级树木体积的增大和干冠形态比例协调程度的提升,混交度在林分密度高于1 600株·hm-2或小于800株·hm-2时显著影响大径级和小径级树木个体干冠形态的协调性,低密度中度混交的林分最有利于树木个体干冠形态的协调发展。
不同种源刨花楠林下幼苗叶片碳氮磷化学计量特征
余华, 钟全林, 程栋梁, 张中瑞, 徐朝斌, 郑文婷, 裴盼
林业科学. 2018, 54(12):  22-32.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181203
摘要 ( 86 )   HTML   PDF (2106KB) ( 322 )  
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[目的]探明不同种源刨花楠林下幼苗叶片C,N,P化学计量特征及其对地理环境变化的响应,以期为探讨刨花楠天然林人促更新技术、开展其人工造林的适宜栽培环境选择提供理论依据与实践参考。[方法]以9个种源地天然刨花楠林下幼苗为研究对象,运用单因素方差法分析各种源地间叶片C,N,P化学计量特征差异,利用Pearson法分析其相关性,结合熵权法和冗余分析法选取代表性的环境因子,基于逐步回归分析法构建叶片化学计量特征与环境因子的拟合模型,并按赤池信息准则选取最佳模型,据此分析环境因子对刨花楠林下幼苗叶片化学计量特征的影响。[结果]不同种源间刨花楠林下幼苗叶片P含量、C:P和N:P均差异极显著(P<0.01),但C,N含量和C:N差异不显著;种源间变异系数表现为P含量 > C:P > N:P > N含量 > C:N > C含量;叶片N含量均与C,P含量极显著正相关(P<0.01),与C:N和C:P则极显著负相关(P<0.01);P含量与C含量显著正相关(P<0.05),与C:N、C:P和N:P则极显著负相关(P<0.01);C:P与C:N和N:P均极显著正相关(P<0.01);影响林下幼苗叶片C,N,P化学计量特征的主要环境因子为经度、年均气温和1月气温;叶片C,N含量分别与经度显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)正相关;C:N与1月气温极显著正相关(P<0.01);P含量与经度和年均气温均极显著正相关(P<0.01),与1月气温极显著负相关(P<0.01);C:P与经度、年均气温均极显著负相关(P<0.01),与1月气温极显著正相关(P<0.01),2者受经度影响程度均大于年均气温和1月气温;N:P与经度、年均气温均显著负相关(P<0.05),受经度影响程度大于年均气温。[结论]不同种源间刨花楠林下幼苗叶片C,N,P化学计量特征存在差异,其主要受经度和年均气温影响。在刨花楠天然林人促更新及人工造林的适宜栽培环境选择过程中,考虑不同种源的适应性及种源地环境异质性显得十分关键。
不同光照时间对欧美杨幼苗生长和光合特性的影响
刘成功, 王明援, 刘宁, 丁昌俊, 顾炳国, 陈存, 宁坤, 苏晓华, 黄秦军
林业科学. 2018, 54(12):  33-41.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181204
摘要 ( 127 )   HTML   PDF (1998KB) ( 467 )  
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[目的]研究不同光照时间下欧美杨生长过程中长势及生理适应性,为其优良高光效品种的早期选育及推广栽培提供一定的理论依据。[方法]以16个欧美杨无性系幼苗为研究对象,全遮光条件下,采用LED-100 W全光谱植物生长灯进行人工控光试验,探讨不同光照时间(11、12、13、14和15 h)对欧美杨幼苗生长、生物量、叶绿素相对含量及光合特性等的影响。[结果]1)光照14 h和15 h下幼苗的苗高地径相对增长率、叶生物量显著高于其他光照下(P< 0.01),而根冠比和叶片SPAD值相对较低,且幼苗光响应曲线走势基本一致,随光合有效辐射(PAR)增加,叶片净光合速率(Pn)先迅速增加,达光饱和点后曲线开始趋于平缓,直角双曲线拟合效果良好(相关系数R2≥ 0.948);2)叶片最大净光合速率(Pmax)随光照时间的延长而增大,其中光照15 h比11 h高104.53%。光照15 h叶片表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)和光补偿点(LCP)最高,光照14 h光饱和点(LSP)较高,仅次于13 h,而LCP和Rd均低于其他光照时间;3)叶绿素荧光参数显示,光照11 h幼苗的初始荧光(Fo)最大,最大荧光(Fm)总体差异未达极显著水平(P> 0.01),可变荧光(Fv)在光照13 h相对较高。随光照时间延长PSⅡ反应中心原初光能转化效率(Fv/Fm)及潜在光化学活性(Fv/Fo)逐渐增大,且Fv/Fm均在0.83~0.85之间。[结论]随光照时间的延长,欧美杨幼苗的PmaxFmFvFv/FoFv/Fm均逐渐增大,Fo和根冠比逐渐减小,此外SPAD值、AQY、LSP、LCP和Rd对光照时间也存在不同程度的响应。此结果可作为早期估测欧美杨生长量和生态适应性的参考依据之一,也可作为欧美杨新品种选育、良种推广应用及生产实践过程的重要参考。
平欧杂种榛坚果种仁发育期品质形成规律
蒋江照, 刘子煜, 梁丽松, 佟世生
林业科学. 2018, 54(12):  42-51.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181205
摘要 ( 164 )   HTML   PDF (1528KB) ( 283 )  
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[目的]研究平欧杂种榛坚果种仁生长发育时期品质形成规律,探讨榛坚果种仁不同生长发育时期营养品质特点,为榛坚果的生产栽培管理、适时采收与高效利用提供重要的理论依据。[方法]以平欧杂种榛不同发育期坚果为研究对象,测定其果苞含水量、果壳含水量和种仁含水量,测定种仁主要营养物质含量和重要生物活性物质含量,包括脂肪、蛋白质、糖、脂肪酸、Vc、VE、总酚和总黄酮含量,分析榛坚果发育期种仁品质形成规律。[结果]在发育前期,种仁含水量从88.6%迅速降至38.2%,脂肪、总蛋白质和VE含量分别从29.9 g·kg-1 FW、37.3 g·kg-1 FW和0.038 g·kg-1 oil迅速增加至362.4 g·kg-1 FW、96.7 g·kg-1 FW和0.35 g·kg-1oil,发育后期则保持在较稳定的水平;种仁中的VE以α构型为主,另含有少量的β、γ和σ构型;糖含量在整个发育期间逐渐增加,蔗糖是种仁中糖的主要组分,其含量在整个发育期间逐渐增加;VC在种仁充实期达到最大累积量0.13 g·kg-1 FW,随后则迅速降低直至坚果完全发育成熟时的0.062 g·kg-1 FW;总酚和总黄酮含量在发育前期逐渐增加,并在种仁充实期达到峰值,分别为1.49 g GAE·kg-1 FW和2.44 g RE·kg-1 FW,此后二者含量均迅速降低,坚果脱落期时总酚和总黄酮含量分别是峰值含量的34.0%和23.7%。[结论]在整个发育过程中,榛坚果种仁的含水量逐渐减少,营养物质逐渐累积;作为种仁脂肪的主要脂肪酸组分,油酸含量逐渐增加的趋势与棕榈酸和亚油酸含量逐渐减少的趋势一致;以α构型为主的VE逐渐累积;VC、多酚和黄酮等抗氧化活性物质的累积在种仁充实期达到峰值,在之后的成熟过程中迅速减少。种仁发育前期是各种营养物质形成的重要时期,种仁充实期是榛坚果种仁生长发育进程中的转折时期,榛坚果在此时期基本完成了主要营养物质的积累,并具有较高的抗氧化活性物质储备。
‘壶瓶枣’果实表面特征变化及其与吸水和裂果的关系
宋宇琴, 李洁, 付丽娇, 李娜, 李六林
林业科学. 2018, 54(12):  52-59.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181206
摘要 ( 108 )   HTML   PDF (3752KB) ( 216 )  
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[目的]枣果实成熟期遇雨易开裂,会带来巨大的经济损失。明确引起枣果实开裂的水分吸收主要途径,为进一步探明枣裂果机制和科学防控提供依据。[方法]于2013—2015年,以易裂果的‘壶瓶枣’果实为试材,通过染液示踪结合体视镜观测枣果实不同部位的吸水分布,确定枣果实可能的吸水途径;通过蜡封果实不同部位结合浸水处理,测定枣果实不同部位单位时间内吸水量的差异;利用体视镜和扫描电镜观测枣果实表面结构特征,分析枣果实表面结构特征变化与吸水和裂果的关系。[结果]1)‘壶瓶枣’果实的果面、果梗和梗洼部位均可吸水,在易裂果的果实着色期3个部位的相对吸水量分别占51%~54%、31%~40%和9%~18%。2)枣果实发育成熟过程中,果面气孔木栓化形成皮孔,部分皮孔形成微裂隙,果面吸水量成倍增加;水分可以通过开放的皮孔和微裂隙进入果实,吸水途径包括共质体途径吸水和质外体途径吸水。3)自然降雨形成的裂果和浸水试验中的裂果上均普遍观察到宏观裂纹经过2个以上的果点连接成线、交叉裂口的交叉点为果点所在位置,证明枣果实表面气孔是引起果实宏观开裂的诱因。[结论]枣果面气孔在果实成熟进程中形成的皮孔和微裂隙是果实吸水的主要部位,也是枣果实吸水开裂的诱因;果实表面同时存在水分进入果实内部的共质体途径和质外体途径。
毛竹叶黄酮碳苷C-糖基化途径及C-糖基转移酶的分析
王源杰, 郭雪峰, 赵蕾, 郭成, 王煜炜
林业科学. 2018, 54(12):  60-69.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181207
摘要 ( 112 )   HTML   PDF (2638KB) ( 262 )  
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[目的]毛竹叶中含有大量具有很强生物活性的黄酮碳苷,C-糖基转移酶(CGT)是黄酮碳苷生物合成代谢途径中C-糖基化的关键酶。本研究从毛竹叶中分离纯化CGT,研究毛竹叶黄酮碳苷的C-糖基化途径以及CGT的酶学性质和一级结构氨基酸序列特征,为后续深入研究毛竹叶中的CGT奠定良好的基础。[方法]通过硫酸铵分层沉淀、透析、葡聚糖凝胶过滤、阴离子交换层析、超滤脱盐等方法纯化CGT,使用SDS-PAGE进行检测。分别用圣草素查尔酮、圣草素、木犀草素作为底物,根据已建立的CGT催化的C-糖基化反应体系,进行可能的C-糖基化途径验证。运用Q-TOF检测分析和数据库搜索比对等方法,确认毛竹CGT的基因序列和一级结构氨基酸序列。[结果]毛竹叶黄酮碳苷CGT的分子量大约是50 kDa,酶反应体系最佳的反应时间是40 min,最佳反应温度是28℃,缓冲盐的最佳pH8.1,底物木犀草素的最佳浓度是31.76 μmol·L-1。底物为木犀草素的反应体系在CGT催化下大量转化生成了异荭草苷,底物为圣草素查尔酮和圣草素的反应体系在CGT催化下大量转化生成了未知产物,只有少量转化生成异荭草苷。根据蛋白质质谱裂解规律和蛋白质碎片离子,解析出4个CGT肽段,并均可与毛竹基因(PH01000603G0510)编码的蛋白质氨基酸序列匹配,经数据搜索匹配,毛竹基因(PH01000603G0510)与水稻CGT基因(FM179712)匹配率为81%。[结论]通过对毛竹叶黄酮碳苷C-糖基转移酶提取、分离纯化及质谱鉴定得到可能的毛竹叶黄酮碳苷CGT基因序列(PH01000603G0510)。确定毛竹叶黄酮碳苷C-糖基化途径,主要途径是CGT催化木犀草素和UDP-葡萄糖直接合成异荭草苷,次要途径是CGT催化圣草素查尔酮和UDP-葡萄糖,或圣草素和UDP-葡萄糖间接合成异荭草苷。毛竹叶CGT极易催化生成C-6黄酮苷(异荭草苷),而极少催化生成C-8黄酮苷(荭草苷)。
光皮桦MYB基因的克隆及表达和调控分析
倪飞, 励文豪, 林二培, 童再康, 黄华宏
林业科学. 2018, 54(12):  70-81.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181208
摘要 ( 73 )   HTML   PDF (10884KB) ( 264 )  
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[目的]MYB转录因子是植物中一类重要的转录因子,在调控次生壁纤维素和木质素等的合成中具有重要作用。为了挖掘参与光皮桦木材形成的MYB基因,本研究通过克隆MYB基因,分析其序列特征、表达模式和下游调控基因,以期为后续功能深入解析和分子辅助育种提供理论依据和基因资源。[方法]利用RACE技术分离到4个光皮桦BlMYB基因的cDNA片段。利用生物信息学工具对这些基因的序列特征进行分析,利用实时荧光定量PCR分析BlMYB及预测的下游基因在不同器官(雌花序、雄花序、嫩芽、嫩叶、成熟叶、茎)、组织(内外层木质部、韧皮部、形成层)中,以及应拉木诱导早期阶段的表达差异。以2个木质部特异表达的BlMYB为指导基因,采用相互排名法和Cytoscape软件构建共表达网;使用Plant CARE在线查询共表达的下游基因启动子区元件。[结果]分离到4个BlMYB的全长cDNA序列,分别命名为BlMYB1BlMYB2BlMYB3BlMYB4,它们编码的蛋白分别由395、252、258、320个氨基酸残基组成,且在靠近N端都有R2R3结构域。4个BlMYB氨基酸序列间一致性27%~37%,而与它们同源的拟南芥AtMYB氨基酸序列间的一致性为39%~55%。4个BlMYB基因都含有1~2个内含子。进化树构建分析发现4个BlMYB分属于4个不同的分支,其中BlMYB2、BlMYB4分别与细胞次生壁形成相关的MYB聚在一起。BlMYB1BlMYB3在成熟叶片中优势表达,且随叶片成熟表达水平呈递增趋势,可能与叶片的发育有关。BlMYB2在木质化茎段的木质部强烈表达,而在叶片、韧皮部等组织中的表达相对较弱;在应拉木诱导形成的早期阶段,应拉木中BlMYB2呈下调表达,尤其是拉弯处理48 h和7天时的相应数值均显著低于直立木。BlMYB4在茎的木质部、成熟雄花序中优势表达,在根、嫩叶中的表达水平较低;同时,在应拉木诱导形成早期阶段,BlMYB4在应拉木和对应木中分别呈现上调和下调表达。另外,基于共表达分析和特异性AC元件筛选,推测FRK、COMT、HCT、CesA3、CesA4、4CL、CCoAOMT 7个纤维素、木质素合成酶基因可能受BlMYB2BlMYB4所调控。[结论]获得的4个光皮桦BlMYB基因属于R2R3-MYB家族,具不同的基因结构。4个基因呈现不同的表达模式暗示它们可能参与调控不同代谢途径。结合光皮桦应拉木特征和共表达分析结果,可初步推测BlMYB2BlMYB4可能参与光皮桦木材形成过程的调控。
马尾松产脂性状与生长性状的无性系变异及相关性
尹焕焕, 刘青华, 周志春, 余启新, 丰忠平
林业科学. 2018, 54(12):  82-91.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181209
摘要 ( 94 )   HTML   PDF (2171KB) ( 304 )  
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[目的]马尾松是我国南方山地的主要针叶用材和采脂树种。本文研究产脂性状在产地间和产地内的遗传变异及与其他经济性状的关系,为培育高产优质的马尾松无性系奠定理论基础。[方法]利用34年生不同产地马尾松的无性系试验林来估计生长、产脂力和松脂组分在产地间和产地内无性系间遗传变异的相对大小以及性状间的相关性。[结果]用气相色谱-质谱联用仪共检出26种松脂组分。方差分析结果表明,产脂力和松脂组分在产地间和产地内无性系间皆存在显著差异,其中产地内无性系间的变异是其变异的主要来源,占总变异的30.93%~80.89%。生长性状中除冠幅外其他性状的遗传变异主要来自产地间,占总变异的40.13%~52.89%。胸径(DBH)与产脂力呈显著正相关(rG=0.67)。松脂组分中,发现有6种组分与产脂力呈中度相关。松脂组分间,较强的遗传相关主要存在于同一萜类内,尤其是倍半萜类内。聚类结果显示单萜与二萜距离更近,与倍半萜相对较远。最后,兼顾产脂力、生长和松脂品质,选出11个高蒎烯和9个高枞酸型树脂酸含量的优良无性系。[结论]产脂力和松脂组分变异主要来自产地内的无性系间,因此在松脂性状改良过程中更应注重产地内优树的选择。胸径和6种松脂组分可用于间接选择产脂力。松脂化学组分间,较强的遗传相关主要存在于同一类萜类组分间。选出11个高蒎烯和9个高枞酸型树脂酸含量且生长好、松脂产量高的优良无性系。
马尾松人工林干扰对土壤微生物群落结构的短期影响
高尚坤, 肖文发, 曾立雄, 雷蕾, 黄志霖, 王松
林业科学. 2018, 54(12):  92-101.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181210
摘要 ( 110 )   HTML   PDF (2375KB) ( 273 )  
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[目的]揭示马尾松林土壤微生物群落结构对不同干扰的响应特征,初步探究响应机制,评估不同干扰方式对地下生态系统的影响。[方法]对马尾松人工林样地分别采取除灌、轻度干扰(清除少量非马尾松乔木)、重度干扰(清除较大胸径马尾松),以未经处理的样地为对照。对每个样地多点混合采集0~10 cm表层土壤,采用Illumina Miseq高通量测序方法,获取并分析了不同干扰方式下土壤微生物群落组成与结构的响应特征,并结合相似性和系统发育指数初步探究微生物响应机制。[结果]1)马尾松人工林土壤中细菌的优势菌群主要是变形菌门、酸杆菌门和放线菌门等;真菌的优势菌群是担子菌门、子囊菌门、接合菌门。在门水平上对细菌群落相对丰度进行组间差异显著性检验表明,拟杆菌门、β-变形菌门、δ-变形菌门和γ-变形菌门相对丰度的组间差异显著(P<0.05)。不同干扰方式分别与对照样地的土壤微生物比较:轻度干扰样地的变形菌门、β-变形菌门、δ-变形菌门和γ-变形菌门相对丰度显著降低;重度干扰样地的拟杆菌门、δ-变形菌门相对丰度显著降低(P<0.05);而除灌样地在门和纲水平上都无显著变化。2)主成分分析结果表明不同样地的土壤微生物(细菌和真菌)群落结构能够明显分开,非参数多元方差分析表明不同样地的土壤细菌与真菌的群落结构整体差异显著(P<0.05);不同样地土壤微生物的群落结构与对照相比,只有除灌样地土壤的细菌群落无显著差异,而轻度干扰和重度干扰样地有显著差异(P<0.05);除灌、轻度干扰和重度干扰样地土壤的真菌群落结构与对照均有显著差异(P<0.05)。3)与对照相比,细菌的相似性在轻度干扰和重度干扰时显著降低(P<0.05),真菌的相似性在除灌、轻度干扰和重度干扰均产生显著差异(P<0.05)。4)基于零模型的差异分析表明,只有轻度干扰样地土壤的微生物群落谱系多度和谱系多样性变化达到显著水平(P<0.05)。[结论]马尾松人工林的干扰措施显著影响土壤微生物群落的组成和结构特征,降低了土壤养分有效性;显著降低了土壤微生物群落的相似性,导致土壤微生物群落稳定性下降;改变了土壤微生物谱系多样性,即土壤微生物的养分含量和生态位多样性,降低了生态系统的稳定性。轻度干扰和重度干扰都显著降低了土壤质量,导致土壤养分含量下降,因此,不宜进行轻度和重度干扰。
CO2浓度升高对舞毒蛾生长发育和体内解毒酶及保护酶活性的影响
苑冉, 李欣悦, 吴韶平, 曹传旺
林业科学. 2018, 54(12):  102-109.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181211
摘要 ( 58 )   HTML   PDF (1119KB) ( 232 )  
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[目的]以林业食叶害虫舞毒蛾为对象,研究CO2浓度升高对个体生长发育、营养利用和体内解毒酶及保护酶的影响。[方法]利用密闭式CO2人工气候箱研究了不同CO2浓度(397、550和750 μL·L-1)对人工饲料饲养舞毒蛾生长发育指标和营养利用的影响,并采用分光光度计法测定CO2升高对体内保护酶和解毒酶活性的影响。[结果]CO2浓度升高可延长舞毒蛾卵孵化历期、增加产卵量和孵化率;同时显著延长了幼虫总发育历期,而对蛹和成虫历期影响不显著。CO2浓度升高可降低舞毒蛾幼虫相对取食率和近似消化率,同时增加食物利用率和食物转化率。750 μL·L-1 CO2浓度可显著诱导舞毒蛾幼虫体内超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,分别比397 μL·L-1 CO2浓度处理组增加了32.05%和13.47%;随着CO2浓度的升高,550 μL·L-1和750 μL·L-1 CO2浓度下细胞色素P450的活性比397 μL·L-1CO2浓度下分别增加了78.79%和93.50%;谷胱甘肽S转移酶(GST)活性在550 μL·L-1 CO2浓度处理下最高,分别比397 μL·L-1和750 μL·L-1CO2处理组活性增加71.03%和50.00%(P<0.05)。[结论]CO2浓度升高能够影响舞毒蛾幼虫生长发育和生理代谢功能,同时舞毒蛾通过改变发育历期、增加食物的利用和转化以及改变体内解毒酶和(或)保护酶活性来维持生长以抵抗高浓度CO2环境。
阿维菌素与杀铃脲对舞毒蛾幼虫的联合作用机制
曾健勇, 张方明, 吴玥, 张婷婷, 张国财
林业科学. 2018, 54(12):  110-115.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181212
摘要 ( 112 )   HTML   PDF (954KB) ( 201 )  
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[目的]通过舞毒蛾幼虫解毒酶活力、保护酶活力测定,研究阿维菌素和杀铃脲对舞毒蛾幼虫的联合作用机制,为上述2种农药的混用提供理论依据。[方法]人工饲料中添加不等量的9 000 μg·mL-1阿维菌素丙酮溶液和25 000 μg·mL-1杀铃脲丙酮溶液,分别配制成含有阿维菌素、杀铃脲的单剂和复合剂混毒饲料。饲料中药剂含量:低浓度处理组单剂阿维菌素0.50 μg·g-1,单剂杀铃脲8.30 μg·g-1,复合剂阿维菌素0.50 μg·g-1、杀铃脲8.30 μg·g-1;高浓度处理组单剂阿维菌素1.10 μg·g-1,单剂杀铃脲16.60 μg·g-1,复合剂阿维菌素1.10 μg·g-1、杀铃脲16.60 μg·g-1。采用含毒饲料处理3龄舞毒蛾幼虫,24 h后统计幼虫死亡率,测定存活幼虫解毒酶CarE和GST活力以及保护酶SOD、POD、CAT和PPO活力。[结果]对照组、阿维菌素和杀铃脲单剂处理时舞毒蛾幼虫死亡率为0,低浓度复合剂处理的舞毒蛾幼虫死亡率为1.15%,与对照组、单剂处理组无显著差异;高浓度复合剂处理的舞毒蛾幼虫死亡率为4.11%,与对照组、单剂处理组有显著差异。阿维菌素和杀铃脲单剂处理、复合剂处理的幼虫CarE和GST活力均高于对照组;阿维菌素和杀铃脲单剂处理时,幼虫CarE和GST活力显著高于对照组,复合剂处理与对照组无显著差异。阿维菌素和杀铃脲单剂处理及复合剂处理时,幼虫SOD、CAT和PPO活力均高于对照组,而POD活力均低于对照组;复合剂处理SOD、POD和CAT活力均高于单剂处理,而复合剂处理PPO活力则均低于单剂处理。[结论]阿维菌素和杀铃脲联合作用主要是通过抑制舞毒蛾幼虫解毒酶CarE和GST活力,再辅以抑制保护酶PPO活力,从而提高毒杀效果。
基于林分潜在生长量的立地质量评价方法与应用
雷相东, 符利勇, 李海奎, 李玉堂, 唐守正
林业科学. 2018, 54(12):  116-126.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181213
摘要 ( 237 )   HTML   PDF (3408KB) ( 530 )  
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[目的]提出一种基于林分潜在生长量的立地质量评价方法,为精准提升森林质量提供可靠依据。[方法]首次严格定义潜在立地生产力概念,推导出潜在生产力和现实生产力的模型和计算方法,提出立地元素-林分元素-林分生长类型-现实生产力和潜在生产力模型-落实到地块的立地质量制图技术流程,并以吉林省针阔混交林为例,利用4期一类清查固定样地数据,基于林分潜在生长量的立地质量评价方法开展案例研究。[结果]影响吉林省林地立地质量的主要立地因子包括地貌、海拔、坡位、坡度、土壤类型和腐殖质层厚度;采用立地类型约束的树高生长分级法,将6个因子组合的立地类型分为5个等级,针阔混交林不同立地等级的林分平均高、断面积和蓄积量生长模型具有较好的生物学意义和统计可靠性,决定系数(R2)分别为0.991 8、0.986 6和0.984 2;5个立地等级的潜在蓄积生产力在3.6~5.8 m3·hm-2a-1间,并给出了立地潜在生长量对应的合理林分密度。[结论]基于林分潜在生长量的立地质量评价方法适用于纯林和混交林,可以回答一定立地的最大生产力及现存林分通过密度调控可以提高多少生产力。
机载激光雷达人工林单木分割方法比较和精度分析
李平昊, 申鑫, 代劲松, 曹林
林业科学. 2018, 54(12):  127-136.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181214
摘要 ( 165 )   HTML   PDF (7053KB) ( 338 )  
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[目的]研究分水岭算法、四次多项式拟合法和基于点云的距离判别聚类法对人工林单木分割的适用性,分析3种方法对人工林单木分割的精度,探索进行单木分割时3种方法关键参数的最优选择。[方法]结合地面实测数据和目视解译方法,计算单木探测率、准确率和F得分,比较分水岭算法、四次多项式拟合法和基于点云的距离判别聚类法的单木分割精度,并通过改变栅格化冠层高度模型(CHM)的分辨率及调整基于点云的距离判别聚类法的距离阈值,分别对3种方法进行单木提取效果的敏感性分析。[结果]1)分水岭算法、四次多项式拟合法和基于点云的距离判别聚类法对人工林单木总体分割精度较高(F=0.76~0.83);2)对于"复杂林型"样地,基于点云的距离判别聚类法的分割精度最高(F=0.78),优于分水岭算法(F=0.74)和四次多项式拟合法(F=0.53);对于"中等复杂林型"样地,基于点云的距离判别聚类法的分割精度最高(F=0.89),优于分水岭算法(F=0.84)和四次多项式拟合法(F=0.75);对于"简单林型"样地,基于点云的距离判别聚类法(F=0.89)、分水岭算法(F=0.89)和四次多项式拟合法(F=0.93)的分割精度都较高;3)敏感性分析结果表明,当CHM分辨率为0.5 m×0.5 m时,分水岭算法和四次多项式拟合法的分割精度最高;当基于点云的距离判别聚类法的距离阈值近似样地平均冠幅半径时,其分割精度最高。[结论]对多种类型样地进行单木分割,体现了分水岭算法、四次多项式拟合法和基于点云的距离判别聚类法对人工林单木分割的适用性;结合多种类型样地充分评估并比较了3种方法对人工林单木分割的精度;通过对3种方法进行敏感性分析,阐述了进行单木分割时关键参数的最优选择。
基于灰狼算法SVM的NIR杉木密度预测
谭念, 王学顺, 黄安民, 王晨
林业科学. 2018, 54(12):  137-141.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181215
摘要 ( 90 )   HTML   PDF (1278KB) ( 203 )  
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[目的]提出一种基于灰狼算法支持向量机(GWO-SVM)的木材密度预测模型,利用近红外光谱(NIR)对杉木密度进行预测,为杉木性质定量分析提供理论依据。[方法]将109个杉木样品光谱数据和样品密度数据进行归一化,选取88个样品作为训练集、21个样品作为测试集,对2 151维光谱数据提取主成分,以主成分作为输入变量,以杉木样本密度作为输出变量,建立杉木密度多元线性回归(MLR)模型、SVM模型和GWO-SVM模型,采用决定系数(R2)、均方误差(MSE)和平均绝对百分误差(MAPE)对3种模型的预测结果进行比较分析。[结果]对光谱数据进行主成分分析并选择5个主成分,其累积贡献率达98.7%。MLR模型的R2为0.771 4,MSE为0.000 282 1,MAPE为3.009 23%;SVM模型的R2为0.923 8,MSE为0.000 233 1,MAPE为2.794 50%;灰狼算法对SVM进行参数寻优,获得的最优参数分别为C=18.366 6、σ=0.043 3,GWO-SVM模型的R2为0.919 2,MSE为0.000 183 4,MAPE为2.496 37%。3种模型的平均绝对百分误差均在可接受范围内,且GWO-SVM模型的平均绝对百分误差最小,预测效果最好。[结论]从预测精度分析,GWO-SVM模型明显优于MLR模型和SVM模型;从模型决定系数分析,GWO-SVM模型和SVM模型均优于MLR模型。灰狼算法优化支持向量机结合近红外光谱对杉木密度进行预测分析合理、高效。
粒度粒形分布特点对板材锯切和油漆砂光粉尘流动性的影响
邢成, 丁涛, 周捍东, 李智, 闻靓
林业科学. 2018, 54(12):  142-148.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181216
摘要 ( 61 )   HTML   PDF (2471KB) ( 196 )  
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[目的]对板式家具生产性粉尘的粒度粒形进行研究,分析粒度粒形分布特点对粉尘流动性的影响,为板式家具生产线除尘系统的设计与运行参数优化提供基础数据。[方法]以板式家具生产中板材锯切和油漆砂光粉尘为研究对象,采用图像法对粉尘的面积等效直径、长宽比、粗糙度、坚固度和钝度等粒度粒形参数进行分析,归纳粉尘的粒度粒形分布特征,分析其对流动性的影响。[结果]锯屑和砂光粉主要由粒径小于100 μm的小颗粒构成,具有较强的悬浮和扩散能力。与锯屑相比,砂光粉的尺寸更细小,分布相对集中,具有更强的黏附性和凝聚性。锯屑和砂光粉的宏观形态不规则,具有长宽差异较大的几何比例,个体间形态差异大;但在介观上,二者都具有高度平整的表面织构,并且2种颗粒的形态都随粒度减小而趋于规则。与砂光粉相比,锯屑颗粒的形态不规则性更强,颗粒间的形态差异也更显著。[结论]锯屑和砂光粉都属于流动性差的颗粒,与二者的粒度粒形特征密切相关。2种粉尘的尺寸较小,颗粒间的黏附性凝聚性较强,限制了粉尘的总体流动性。在形态上,大颗粒的形态不规则,在运动中易相互咬合并在颗粒间形成孔隙;小颗粒虽然形态上相对规则,但易填充在大颗粒间的孔隙中,流动性也受到限制。
基于ADAMS和ABAQUS热磨机研磨木片断裂过程数值模拟
张绍群, 颜家雄, 曹雷, 王海涛
林业科学. 2018, 54(12):  149-156.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181217
摘要 ( 78 )   HTML   PDF (5527KB) ( 278 )  
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[目的]基于ADAMS和ABAQUS软件对热磨机研磨木片的断裂过程进行数值模拟,研究当动、静盘磨齿间的夹角α一定、木片到主轴中心的距离R变化时的场变量输出,从理论上分析磨片破碎区域面积对纤维分离能耗的影响,指导热磨机磨片的优化设计。[方法]结合断裂力学理论,基于数值模拟方法,取动、静盘磨齿间的夹角α=15°,运用ADAMS软件求解木片到主轴中心的距离R分别为370、390、410、430、450 mm 5种情况时木片所受的研磨压力Fm和剪切力Fr,并利用ABAQUS软件将所求得的力加载在木片上进一步模拟木片断裂过程。[结果]1)在热磨机动、静磨齿研磨压力Fm和剪切力Fr的作用下,木片发生断裂破坏,α=15°、R=450 mm时木片的Mises应力变化范围为9.846×10-2~7.493 MPa,第一主应变变化范围为1.235×10-5~2.546×10-2,第三主应变变化范围为-1.231×10-4~-1.853×10-2,应变E23变化范围为-3.481×10-2~3.756×10-3,较大的应力应变主要分布在裂纹附近,木片左右两侧的应力应变逐渐减小。α=15°、R=450 mm时木片节点位移U1的变化范围为-7.605×10-4~1.693×10-3mm,节点位移U3的变化范围为-3.334×10-2~1.966×10-2mm,U3的变化范围大于U1的变化范围,木片主要沿U3方向被撕裂,即木片在被研磨过程中主要在剪切力Fr的作用下沿木片横纹方向被分离。2)在磨片破碎区,当动、静盘磨齿间的夹角α一定时,木片到主轴中心的距离R增大,木片的Mises应力、正应力、Magnitude、节点位移呈增大趋势。当木片到主轴中心的距离R越大,即破碎区面积越大时,木片所受应力应变增大,木片断裂越容易。[结论]1)木片被研磨过程中主要在剪切力Fr的作用下沿木片横纹方向被分离,对磨片进行结构设计和优化分析时应尽可能增加磨齿对木片的剪切力Fr,使磨片破碎区木片的断裂程度更充分,降低粗磨区和精磨区的纤维分离能耗。2)热磨机研磨木片时木片到主轴中心的距离R越大,即破碎区面积越大,木片断裂就越容易,合理设计磨片破碎区域面积可以降低纤维分离能耗。3)运用ABAQUS软件模拟木片到主轴中心的距离R不等时的场变量输出,从理论上分析磨片破碎区域面积对纤维分离能耗的影响,可以指导热磨机磨片的优化设计。
研究简报
砂壤土下滴灌毛白杨幼林土壤水分运移规律与模拟
李豆豆, 席本野, 唐连峰, 冯超, 贺曰林, 张亚雄, 刘龙龙, 刘金强, 贾黎明
林业科学. 2018, 54(12):  157-168.  doi:10.11707/j.1001-7488.20181218
摘要 ( 89 )   HTML   PDF (4634KB) ( 259 )  
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[目的]明确滴灌下林地土壤水分运移规律,以期为林分精准滴灌策略制定提供数据支撑和理论依据。[方法]以砂壤土下进行地表滴灌的2年生毛白杨人工林为研究对象,通过田间试验研究灌水及水分再分布过程中土壤水势(ψs)、湿润锋和含水率(θ)的动态变化规律,然后利用田间实测数据评估HYDRUS-2D/3D模拟土壤水分短期运动的精度和可行性,并运用验证后的模型对不同初始土壤含水率(θi)下的湿润锋运移进行模拟。[结果]灌溉过程中ψs、湿润锋水平和垂直运移距离、土壤湿润体内θ随灌水时长的变化可分别用Logistic函数(R2=0.99)、对数(R2=0.99)、幂函数(R2=0.82)和多项式(R2=0.99)函数描述;停灌时,湿润锋水平和垂直运移距离分别达到22.9和37.3 cm,湿润体内ψsθ较灌溉开始时分别提高61.6%和30.9%,ψs在停灌后约120 h恢复至灌溉起始水平;湿润锋水平和垂直运移距离模拟值与实测值的平均偏差分别为1.3和4.5 cm,停灌时及水分再分布过程中HYDRUS-2D/3D模拟θ的平均RMSE和RMAE分别为0.021 cm3·cm-3和9.7%;利用HYDRUS-2D/3D模拟,得到试验地不同干旱程度时(土壤水分有效性的40%,60%,73%和80%) θi越高,湿润锋的水平和垂直运移均越大,且不同θi下的水平运移均略小于其垂直运移。[结论]HYDRUS-2D/3D可用于模拟砂壤土下地表滴灌毛白杨幼林的短期土壤水分动态。不同θi下湿润锋水平和垂直运移距离随灌溉时长的变化图,可为砂壤土上毛白杨及相似树种人工林的合理滴灌时长的确定提供参考。
总目次
2018年总目次
林业科学. 2018, 54(12):  169-184. 
摘要 ( 43 )   HTML   PDF (1825KB) ( 232 )  
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