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2019年 第55卷 第2期 刊出日期:2019-02-25
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林业科学. 2019, 55(2):  0-0. 
摘要 ( 39 )   PDF (3221KB) ( 87 )  
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论文与研究报告
采伐强度对东北针阔混交林林分生长和物种多样性的短期影响
何怀江, 张忠辉, 张春雨, 郝珉辉, 姚杰, 解蛰, 高海涛, 赵秀海
林业科学. 2019, 55(2):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190201
摘要 ( 121 )   HTML   PDF (1486KB) ( 414 )  
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[目的]在东北次生针阔混交林开展不同强度采伐试验,探讨采伐强度对林分生长和物种多样性的影响,以期为该地区针阔混交林合理地开展营林活动提供科学依据。[方法]2011年7月在吉林省蛟河林业实验区管理局次生针阔混交林内建立4块面积1 hm2的标准地,于2011年冬季对其进行采伐处理,采伐强度(胸高断面积强度)分别为0%(对照,CK),17.24%(弱度采伐,LT),34.74%(中度采伐,MT)和51.87%(强度采伐,HT),从每块标准地中分别选取5块20 m×20 m样地,采伐2和4年后测定并分析林分胸径、树高、胸高断面积、蓄积量、物种多样性和群落相似性,探讨采伐强度对其影响。[结果]采伐处理4年后,林分平均胸径增长量与对照相比均呈增加趋势,除LT处理显著增加外(P<0.05),其他处理与CK无显著差异(P>0.05);林分平均树高及其增长量与CK相比均降低,但各处理无显著差异(P>0.05);林分总胸高断面积和总蓄积量均比对照小,随着采伐强度的增大而降低,但LT和MT处理提高了单株胸高断面积增长量和单株蓄积增长量,HT处理降低了单株胸高断面积增长量和单株蓄积增长量,各处理间无显著差异(P>0.05);采伐2和4年后,灌木层和草本层以及总体多度均有明显增加,但HT处理降低了乔木层多度;与采伐2年后相比,采伐4年后草本层多度降低;采伐未改变乔木层物种丰富度、多样性及均匀度,但显著提高了灌木层和草本层Shannon-wiener指数和Simpson指数,其中MT处理对物种多度、丰富度和多样性的增加影响最为明显;各处理间群落相似性指数较高,为中度相似或极相似水平。[结论]短期内,采伐对林分胸径生长有一定的促进作用,但未能促进林分树高的生长;采伐虽未对林分总胸高断面积和总蓄积量的增长有促进作用,但合理的采伐强度能提高单株胸高断面积和单株蓄积增长量,同时能够促进林分灌木层和草本层物种多样性提高。综合考虑林木生长和维持物种多样性两个方面,东北近熟针阔混交林的最适宜采伐强度为34.74%。
北京市第二道绿化隔离区林木树冠覆盖特征与景观格局变化
贾宝全, 仇宽彪
林业科学. 2019, 55(2):  13-21.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190202
摘要 ( 120 )   HTML   PDF (2074KB) ( 265 )  
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[目的]第二道绿化隔离区是北京城市重要的生态屏障,利用城市森林的理念和3S技术手段,开展其生态变化动态监测,一方面可对其生态建设成效作出评估,另一方面也揭示其景观生态格局变化的过程、趋势与动因,进而为该区域进一步的生态建设和生态基础设施维护提供借鉴。[方法]利用0.5 m分辨率的2002年航片和2013年的worldview2卫片信息,以国际上森林城市通用的城市林木树冠覆盖(UTC)指标为核心,在eCongnition遥感解译技术平台下,利用景观格局指数、转移概率矩阵、斑块尺度、土地利用动态度、缓冲区分析等景观生态学分析方法,对第二道绿化隔离区内的UTC格局特征与变化原因进行分析。[结果]第二道绿化隔离区的林木树冠覆盖(UTC)从2002年的28 839.84 hm2增加到了2013年的63 709.95 hm2,同期的林木树冠覆盖率增加了21.4%,不透水地表与草地占比同期分别仅增加了8.89%和7.8%,而耕地、水域和裸土地则呈现了面积下降的变化;2002年景观基质为农田斑块与不透水地表斑块,2013年为UTC斑块与不透水地表斑块,表明该区域生态化过程对区域的控制作用在逐步增强;从景观斑块的稳定性看,最稳定的景观斑块类型为不透水地表和UTC斑块,其保持自身不变的面积比例分别为64.59%和60.34%,而裸土地斑块类型95%以上的面积都发生了变化;从总体景观格局变化看,2013年总斑块数量比2002年减少了176 979个,而斑块的分维数和斑块形状指数分别降低了0.052和0.128,景观斑块水平的多样性指数与均匀度指数也分别降低了0.136和0.076;从UTC斑块的变化来看,斑块数目净减少154 437个,而总的斑块面积增加了34 860.79 hm2,斑块平均面积也净增了2 528.3 m2;小、中、大和特大型UTG斑块数目与面积均呈现减少的动态过程。[结论]整个二道绿化隔离区景观的破碎化程度、斑块的复杂性与空间分布的不均匀程度都在降低,研究区域内景观斑块的自然化程度在提高;UTC斑块的变化趋势表明,第二道绿化隔离区UTC面积在快速扩大,其在城市生物多样性保护中的潜在作用也越来越大。从变化动因看,二道绿化隔离区规划的实施、城市总体规划、新农村建设政策、永定河与温榆河等大型河道生态治理和百万亩平原大造林等工程的实施都是最重要驱动因素。
西藏拉萨河谷区藏川杨和北京杨树干液流特征及其对环境因子的响应
辛福梅, 闫小莉, 张长耀, 贾黎明
林业科学. 2019, 55(2):  22-32.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190203
摘要 ( 125 )   HTML   PDF (2408KB) ( 275 )  
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[目的]研究西藏拉萨半干旱河谷地带藏川杨和北京杨树干液流的干湿季变化特征及环境影响因素,以期为该地区造林树种选择和合理配置提供科学依据。[方法]运用Granier热扩散探针技术,于2015年旱季和雨季在西藏拉萨半干旱河谷对藏川杨和北京杨的树干液流进行连续观测,并同步测定太阳辐射(Q)、空气温度(Ta)、土壤含水量(SWC)、饱和蒸气压亏缺(VPD)等环境因子。[结果]1)拉萨河谷区主要气象因子在旱季和雨季存在较大差异,雨季的QTa、SWC、VPD等均高于旱季,主要气象因子的平均值为雨季的60%左右。2)藏川杨和北京杨的树干液流日变化表现出昼高夜低的规律,二者在雨季的日变化为多峰曲线,旱季为单峰曲线。旱季和雨季藏川杨液流速率均显著大于北京杨,北京杨液流密度在旱季和雨季相比藏川杨的液流密度分别下降71%和58%;相比雨季的液流密度,2种杨树的液流密度在旱季分别下降65%和76%。3)在旱季和雨季,主要环境因子Q和VPD与2种杨树树干液流间具有显著相关性,且Q和VPD的日变化与2种杨树的液流速率日变化之间存在明显的时滞效应。Q和VPD对北京杨树干液流的影响小于对藏川杨树干液流的影响。[结论]在拉萨河谷区旱季和雨季较大气候差异的环境下,藏川杨和北京杨树干液流速率均具有较为明显的昼夜节律。但2树种树干液流在峰值、日平均值、启动时间以及受环境因子的影响方面均存在明显差异,特别是在干旱季节尤为显著,藏川杨作为乡土树种显示出更强的适应性。
干旱和高盐胁迫下钙离子依赖核酸酶基因CDD对银腺杨84K生长发育的影响
江成, 周厚君, 赵岩秋, 何辉, 楚立威, 宋学勤, 卢孟柱
林业科学. 2019, 55(2):  33-40.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190204
摘要 ( 132 )   HTML   PDF (4804KB) ( 277 )  
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[目的]钙离子依赖型脱氧核糖核酸酶(CDD)具有消化单链和双链DNA的活性,但CDD对水分等胁迫的响应尚未明确。本研究以CDD转基因银腺杨84K为材料,分析在干旱和高盐胁迫条件下CDD在84K杨生长中的作用,探讨CDD对干旱和高盐胁迫的响应,可为揭示杨树CDD基因在抗逆中的作用提供参考。[方法]以过表达PtoCDD和敲除PagCDD转基因银腺杨84K组培苗为材料,对其进行模拟干旱和高盐处理,分析其受干旱、高盐非生物胁迫条件下的表型变化,包括植株高、不定根数目。通过切片观察,分析不同处理条件下茎段木质部大小变化。利用qRT-PCR分析在不同处理条件下CDD转基因植株中水通道蛋白基因(PIP)的表达。[结果]与84K对照相比,在正常条件下CDD转基因植株株高没有显著差异,而干旱、高盐条件下CDD缺失突变体植株显著高于对照和CDD过表达植株,而过表达植株极显著低于对照及突变体。说明CDD过表达增强了杨树对干旱、高盐的敏感性,而敲除CDD后降低了杨树对干旱、高盐的敏感性。组织切片分析显示,在正常条件下木质部细胞层数呈现CDD过表达 > 对照84K > CDD缺失突变体,而在干旱、高盐条件下木质部细胞层数为CDD过表达 < 对照84K < CDD缺失突变体。表明CDD参与了木质部细胞分化过程,并当受到干旱、高盐胁迫时,CDD的表达对木质部分化过程的影响尤为明显。不定根数目统计显示,在正常条件和高盐条件下植株不定根数目呈现为CDD缺失突变体 > 对照84K > CDD过表达,且差异均达到显著水平或极显著水平,而干旱条件下差异不显著。表明CDD差异表达引起的不定根数目上的变化在一定程度上反映了杨树对干旱和高盐胁迫的敏感性。qRT-PCR分析显示,CDD过表达和CDD缺失突变体植株中均表现出多个PIP基因诱导高表达。表明CDD的表达变化可引起PIP基因不同成员的诱导表达,从而改变杨树的水分利用。[结论]杨树CDD的缺失或过量表达引起不定根数目的变化,同时改变了杨树的水分利用,影响对干旱和高盐胁迫的敏感性,导致胁迫下生长的变化。上述结果表明CDD参与杨树响应干旱和高盐胁迫过程。
极小种群濒危植物盐桦叶绿体基因组特征分析
于涛, 张宇阳, 高健, 柯蕾, 马文宝, 李俊清
林业科学. 2019, 55(2):  41-49.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190205
摘要 ( 170 )   HTML   PDF (3279KB) ( 295 )  
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[目的]为了解析极小种群植物盐桦叶绿体基因组结构,筛选SSRs分子标记和桦属叶绿体基因组高变区,采用高通量测序技术完成盐桦叶绿体基因组测序并与其近缘种进行比对分析。[方法]采集盐桦幼叶,使用TIANGEN试剂盒提取DNA并利用HiSeq Xten测序平台进行测序。以欧洲矮桦叶绿体基因组作为参考,使用MITObim v1.8和NOVOplasty软件拼接组装盐桦叶绿体基因组,并利用生物信息学手段进行特征分析。[结果]利用质量控制后的30 000 000条clean data,成功拼接完成序列全长为160 648 bp的盐桦叶绿体基因组,NCBI登录号为MG674393。其中,大单拷贝(LSC)区段长度89 553 bp,GC含量33.7%,小单拷贝(SSC)区段长19 027 bp,GC含量为29.7%,2个反向重复区(IRs)区段均为26 034 bp,GC含量42.5%。成功注释了盐桦叶绿体基因组共114个基因,其中包括79个蛋白编码基因,31个tRNA基因和4个rRNA基因。盐桦叶绿体基因组含有91个SSRs位点,其中33个SSRs均由A或T组成。SSRs主要分布于LSC区,56个SSRs位于LSC区,13个SSRs位于SSC区,而IRs区有22个SSRs。对盐桦和欧洲矮桦叶绿体全基因组进行比对分析,结果显示ndhC-trnVpetA-psbJrpl22-rps19区域的核酸变异度(π>0.2)显著高于其他区域,高变区的位置都位于LSC区,而IRs区和SSC区内2种植物变异度较小。正选择分析显示ycf1,rpoC1,rpl2ndhA 4个基因出现正选择信号。盐桦、欧洲矮桦与其他双子叶植物共14条叶绿体全基因组序列通过MP、NJ方法进行聚类分析,MP和NJ树中的11个节点中有9个支持度为100%。支持盐桦和欧洲矮桦亲缘关系最近,桦木属物种与天目铁木在同一分支。[结论]通过高通量测序和生物信息学分析,得到盐桦叶绿体基因组。比对分析表明结构、基因组成和SSRs分布都与欧洲矮桦叶绿体基因组相似,二者在3个片段区域存在较高的核酸多态性,可作为桦属植物叶绿体基因组高分辨率的分子条形码。正选择分析确定有4个基因出现正选择信号(ycf1,rpoC1,rpl2,ndhA)。本研究结果可为极小濒危植物盐桦的保护工作提供重要的遗传背景信息。
核桃JrGA2ox基因的克隆、亚细胞定位及功能验证
张佳琦, 胡恒康, 徐川梅, 胡渊渊, 黄有军, 夏国华, 黄坚钦, 常英英, 叶磊, 娄和强, 张启香
林业科学. 2019, 55(2):  50-60.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190206
摘要 ( 163 )   HTML   PDF (5070KB) ( 559 )  
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[目的]GA2-oxidase (GA2ox)是赤霉素合成过程中起负调控作用的一种关键酶,能够催化有活性的赤霉素为无活性的赤霉素,从而对植物生长起到一定的抑制作用。本研究主要对核桃中赤霉素氧化酶基因JrGA2ox进行克隆及功能验证,有利于进一步探究核桃JrGA2ox基因在植物生长和发育过程中,尤其是在植物株高调控中的作用,从而助力于挖掘与利用核桃中更多的优质基因,培育出更多优良的核桃品种。[方法]采用PCR扩增技术,克隆获得核桃JrGA2ox基因的全长编码序列,进一步通过In-Fusion克隆技术构建具有强启动子的35S::JrGA2ox::GFP过表达载体;利用BLAST网络在线工具得到其他植物中的JrGA2ox同源氨基酸序列,并对其进行氨基酸同源序列比对和系统进化分析;其后,通过亚细胞定位揭示其发挥功能的场所,进一步利用农杆菌介导法将构建好的过表达载体转化到核桃体细胞胚中,获得JrGA2ox超表达的阳性转化植株,深入分析JrGA2ox基因的生物学特性。[结果]通过基因克隆,得到1条JrGA2ox开放阅读框,其全长为1 056 bp,共编码351个氨基酸,分子量为39.25 kDa。通过比对发现,该基因编码的蛋白序列含有保守2OG-FeⅡ-Oxy蛋白结构域,具有GA2-氧化酶蛋白家族共同的结构特点,表明JrGA2ox属于GA2-氧化酶基因家族。氨基酸进化树比对分析结果显示,核桃JrGA2ox与毛白杨PtGA2ox聚为一个分支。且JrGA2ox蛋白与木本植物川桑MnGA2ox1、西洋梨PcGA2ox、桃PpGA2ox1及苹果MdGA2ox1蛋白序列同源性较高。烟草叶片表皮细胞亚细胞定位分析表明,JrGA2ox是定位于细胞核与细胞膜中的蛋白。对核桃体细胞胚进行基因遗传转化后经荧光检测及PCR验证表明,35S::JrGA2ox::GFP过表达载体被成功转入核桃体细胞胚中。阳性再生植株株高与对照苗相比具显著性差异,其平均株高为对照植株的1/2;且其株高与JrGA2ox基因表达量呈负相关。[结论]核桃JrGA2ox蛋白亚细胞定位于细胞核与细胞膜中。JrGA2ox基因调控核桃株高,主要起到负调节作用。阳性基因转化再生植株中JrGA2ox基因的表达量升高,并表现出明显的矮化特征。本研究结果可为进一步分析该基因在核桃生长发育过程中的作用提供技术参考,且为优良的矮化核桃品种选育奠定一定的基础。
基于高分2号遥感数据估测中亚热带天然林木本植物物种多样性
刘鲁霞, 庞勇, 任海保, 李增元
林业科学. 2019, 55(2):  61-74.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190207
摘要 ( 138 )   HTML   PDF (7818KB) ( 317 )  
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[目的]探索高分2号遥感数据与中亚热带天然林木本植物物种Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀性指数之间的关系,为森林经营管理和保护策略提供参考。[方法]提取高分2号多光谱数据的原始波段、植被指数、纹理特征和全色波段纹理特征,使用随机森林算法筛选变量并对3种多样性指数进行建模,设置不同纹理提取窗口来寻找最优窗口。[结果]基于随机森林算法的RFE冗余变量去除方法可从众多遥感变量中快速选择对模型精度具有显著贡献的少量变量。多光谱数据3×3窗口纹理特征、全色数据7×7窗口纹理特征和植被指数结合的特征集对3种多样性指数具有较好估测结果,其决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)分别为0.47和0.300(Shannon-Wiener多样性指数)、0.53和0.042(Simpson多样性指数)、0.61和0.051(Pielou均匀性指数)。植被指数中类胡萝卜素反射率指数与3种多样性指数具有显著相关关系。[结论]高分2号遥感数据中的植被指数和纹理特征可有效估测研究区森林木本植物物种多样性。类胡萝卜素反射率指数可体现森林中类胡萝卜素相对于叶绿素的含量,在秋冬季节作为反映常绿树种和落叶树种分布的指数,对森林木本植物物种多样性估测具有最大贡献。使用星载遥感数据预测的多样性和均匀性指数分布可有效监测森林木本植物物种多样性变化。
含地域和起源因子的马尾松立木生物量与材积方程系统
曾伟生, 贺东北, 蒲莹, 肖前辉
林业科学. 2019, 55(2):  75-86.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190208
摘要 ( 88 )   HTML   PDF (1595KB) ( 273 )  
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[目的]建立含地域和起源因子的相容性立木生物量与材积方程系统,为准确估计森林生物量提供依据。[方法]以我国南方主要针叶树种马尾松为研究对象,基于301和104株样木的实测地上生物量、树干材积和地下生物量数据,综合利用哑变量建模方法和误差变量联立方程组方法,建立集地上生物量、树干材积和地下生物量为一体、确保与生物量转换因子和根茎比等变量相容的一元和二元方程系统,并分析立木生物量和材积估计是否受地域和起源的影响。[结果]所建立的马尾松一元和二元相容性立木生物量方程与材积方程,确定系数(R2)均在0.92以上,其中地上生物量方程的平均预估误差在4%以内,地下生物量方程的平均预估误差在8%以内。对马尾松地上生物量和树干材积的估计,二元模型均显著优于一元模型,其F统计量远大于临界值;但对地下生物量的估计,二元模型反而不如一元模型效果好。不论是一元模型还是二元模型,地域和起源对马尾松地上生物量估计均无显著影响,地上生物量模型具有很好的通用性,同时也进一步印证了曾伟生等(2012)提出的通用性地上生物量模型M=0.3ρD7/3的广泛适用性。对马尾松地下生物量的估计,不同地域的模型存在显著差异;相同直径的林木,总体1地域范围内(长江流域东南部)的地下生物量要大于总体2(长江流域中西部)。对马尾松树干材积的估计,二元模型不受地域和起源影响,但一元模型受起源影响;相同直径的林木,人工林的材积估计值大于天然林。[结论]将哑变量引入误差变量联立方程组,可同时解决多个变量之间的相容性及地上生物量和地下生物量样本单元数不相等时如何联合建模的问题,是切实可行的生物量建模方法;研究所建立的马尾松立木生物量方程、材积方程及其相容的生物量转换因子和根茎比方程,达到相关技术规定预估精度要求,可推广应用。
基于航空正射影像的面向对象林隙识别
毛学刚, 邢秀丽, 李佳蕊, 谭良全, 范文义
林业科学. 2019, 55(2):  87-96.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190209
摘要 ( 92 )   HTML   PDF (9193KB) ( 277 )  
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[目的]研究分割尺度及对象特征对航空正射影像面向对象林隙识别的影响,评价基于航空正射影像林隙识别适宜性。[方法]以真彩色航空正射影像为基础数据,采用面向对象分类方法,以东北典型天然次生林帽儿山实验林场东林施业区为试验区进行林隙识别。在面向对象分类过程中,对航空正射影像的3个分量(Blue、Green和Red)采用10种尺度(10~100,步长为10)进行分割,应用拓扑组合准确度(RA(or)和RA(os))和位置准确度(Dsr)评价分割结果。对每种尺度分割结果,应用航空正射影像的光谱及光谱+纹理结合特征,采用带有线性核的支持向量机(SVM)分类器进行林隙、非林隙和树冠分类,共获得20种分类结果。利用混淆矩阵计算的生产者精度、用户精度、分类总精度和Kappa系数4个评价指标对分类结果进行精度评价。[结果]对象特征(大小和形状)受尺度参数影响,小尺度分割产生小面积对象,大尺度分割产生大面积对象,但大尺度不能有效将明显的林隙从冠层中分离出来,存在明显分割不足的现象。拓扑组合准确度(RA(or)和RA(os))和位置准确度(Dsr)说明与参考对象最相似的分割对象结果是在尺度20时获得的分割结果(RA(or)和RA(os)较大且接近,Dsr较小)。光谱及光谱+纹理结合特征分类方案分类总精度具有相似的变化特征,即小尺度分类总精度较低,随着尺度增大,分类总精度也再提高并在某个尺度达到最大值,之后分类总精度随尺度增大而降低,并趋于平稳。光谱+纹理结合特征的分类总精度低于仅使用光谱特征的分类总精度,在中小尺度上尤其明显。在尺度参数为20时使用光谱+纹理结合特征分类总精度低19个百分点,在尺度参数为30时低13个百分点。基于航空正射影像分割最优尺度参数为20。[结论]基于航空正射影像进行林隙识别,最高精度仅为74%(Kappa=61%),林隙生产者和用户精度在60%以上,非林隙生产者和用户精度在90%左右。基于航空正射影像林隙识别纹理特征的加入还将继续降低识别精度。
广东主要乡土阔叶树种含年龄和胸径的单木生物量模型
薛春泉, 徐期瑚, 林丽平, 何潇, 罗勇, 赵菡, 曹磊, 雷渊才
林业科学. 2019, 55(2):  97-108.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190210
摘要 ( 133 )   HTML   PDF (1485KB) ( 293 )  
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[目的]建立樟树、木荷和枫香3个树种以胸径、年龄为自变量的单木地上生物量模型,为精准估计森林生物量和碳储量变化规律提供理论、实践支撑和技术支持。[方法]基于每个树种按10个径阶均匀分配的90株伐倒木数据(3个树种共270株伐倒木),使用破坏性试验和树干解析分别获取生物量和年龄,采用哑变量方法区分起源,分别建立和比较3个树种不同起源(天然林和人工林)含胸径、年龄和2种常用的含胸径、树高单木地上生物量模型,并通过联立方程组总量控制法解决地上部分各组分(干材、树皮、树枝、树叶)的模型相容性问题。[结果]3个树种3个地上生物量模型修正的确定系数(Radj2)在0.89~0.94之间,使用含胸径、年龄的生物量模型(1)估计地上生物量是可行的,模型具有良好的估计效果且方便使用。增加哑变量后,3个树种3个地上生物量模型的Radj2均达0.90以上,模型(4)可以进一步提高模型精度,细化模型应用条件;基于B-D-T的相容性生物量模型系统(7)3个树种树干生物量模型的Radj2在0.90~0.95之间,树皮生物量模型的Radj2在0.84~0.94之间,树枝生物量模型的Radj2在0.73~0.91之间,树叶生物量模型的Radj2在0.63~0.75之间;构建含有哑变量的B-D-T相容性生物量模型系统(8),树干生物量模型的Radj2在0.88~0.97之间,树皮生物量模型的Radj2在0.82~0.93之间,树枝生物量模型的Radj2在0.84~0.90之间,树叶生物量模型的Radj2在0.62~0.69之间,表明含胸径、年龄的生物量模型比含胸径、树高的生物量模型效果更好,满足估计需求。[结论]含胸径、年龄的单木地上生物量模型(1)和分起源的单木地上生物量哑变量模型(4)拟合精度均高于2种常用的含胸径、树高的单木地上生物量模型(2)和(3)以及分起源的单木地上生物量模型(5)和(6),含哑变量的非线性联立方程组(8)比B-D-T模型系统(7)精度更高,同时含胸径、年龄的哑变量非线性联立方程组(8)精度指标也优于含胸径、树高的哑变量联立方程组(9)和(10),联立方程组(8)不仅可保证不同起源各分量生物量之间的相容性,还能得到更优化的参数估计。含胸径、年龄的单木生物量模型(1)和考虑起源的地上生物量模型(4)、模型系统(7)中的含胸径、年龄的地上各组分生物量相容性方程组以及考虑起源的地上各组分生物量相容性方程组(8)比2种常用的含胸径、树高的地上生物量模型拟合精度高,实践中更适用于人工阔叶林和碳汇造林项目的碳汇计量、监测和评估。
枣缩果病发生与矿质元素含量的关系
张宣, 宋韬亮, 刘平, 刘孟军
林业科学. 2019, 55(2):  109-117.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190211
摘要 ( 125 )   HTML   PDF (6518KB) ( 224 )  
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[目的]揭示矿质元素与枣缩果病发生的关系,提出防治枣缩果病的技术措施,为指导枣缩果病这一枣树重大果实病害的科学防治提供理论和技术支撑。[方法]系统比较重病区、轻病区及针对性施肥后枣树叶片和果实中9种主要矿质元素含量在枣缩果病发病过程中的动态变化。[结果]轻病区枣树叶片中K、Mn、Cu和B含量显著高于重病区,而Ca含量显著低于重病区;果实中K、Mn含量高于重病区,Ca含量显著低于重病区。针对性土施K、Mn肥后,叶片和果实中K、Mn含量显著增高,Ca含量显著降低,枣缩果病的发病率显著降低,由57%降低到15%以下;在补充关键元素(K、Mn)基础上喷施杀菌剂和生长调节剂防治缩果病的效果更好。通过主成分分析,初步确定河北省太行山枣区有效防控枣缩果病的叶片营养指标,即叶片中K含量高于2.06±0.23 mg·g-1、Mn含量高于261.83±21.54 mg·kg-1、Ca含量低于1.07±0.11 mg·g-1。[结论]枣缩果病的发生与K、Mn含量低和Ca含量高有密切关系,补充K、Mn可有效防控枣缩果病。该研究可提供通过土壤施用K、Mn有效防控枣缩果病的新途径。
基于新型最大熵模型预测刺槐叶瘿蚊(双翅目:瘿蚊科)在中国的适生区
赵佳强, 石娟
林业科学. 2019, 55(2):  118-127.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190212
摘要 ( 141 )   HTML   PDF (5542KB) ( 299 )  
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[目的]基于对刺槐叶瘿蚊在全国的普查情况,利用最大熵模型MaxEnt软件的互补双对数输出方式对刺槐叶瘿蚊在中国当前和未来(2050年)的适生区进行预测,为林业和海关检疫部门对刺槐叶瘿蚊当前与未来的防控与检疫工作提供重要参考依据。[方法]使用MaxEnt、ArcGIS、R软件对刺槐叶瘿蚊危害点,气候图层,模型参数这3方面进行科学的优化选择,确保模型的科学性、有效性。当前气候适生区的预测使用WorldClim网站全球气候数据Version 1.4,未来数据则采用通用气候系统模型CCSM4下3种外排情景(RCP26、RCP45、RCP85)。[结果]最终确定52个危害点,7个主导气候图层,运用互补双对数输出方式对适生区进行预测。模拟结果的测试遗漏率与理论遗漏率基本吻合,ROC曲线即AUC值为0.919,标准差为0.023,表明所使用的数据无空间自相关,构建的模型达到"极好"的标准。通过刀切图分析,对刺槐叶瘿蚊分布影响最大的3个气候图层分别为Bio1(年平均气温)、Bio12(年降水量)、Bio5(最热月的最高温度)。对当前气候刺槐叶瘿蚊适生区进行划分,刺槐叶瘿蚊在中国的适生范围为22.08°-48.42°N,39.39°-135.06°E,达国土面积的31.90%。除西藏、青海、海南、台湾4省区外,其余省份均包含其适生区,其高度适生区以西南(四川、重庆)和华北(北京、天津、河北、山东、陕西)为主。对未来(2050年)适生区的预测,3种外排情景RCP26、RCP45、RCP85的总适生区均比当前气候的总适生范围大,以高度、中度适生区面积的增大为主,新疆和我国北部区域面积显著扩增。RCP85情景下的刺槐叶瘿蚊适生区面积最大,达国土面积的39.71%,比当前预测的多出75万km2。[结论]结合实际调查情况,新型MaxEnt模型预测结果可信度高,阐明影响刺槐叶瘿蚊分布的主导气候因子,预测出刺槐叶瘿蚊当前与未来的分布范围及适生程度情况,对刺槐叶瘿蚊的防控具有重要意义。
农药与紫外胁迫对白蛾周氏啮小蜂小分子热激蛋白sHSP12.2基因表达的影响
范伟健, 相伟芳, 王静, 白鹏华, 潘丽娜, 杨艺新, 朱耿平, 李敏
林业科学. 2019, 55(2):  128-136.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190213
摘要 ( 87 )   HTML   PDF (2900KB) ( 170 )  
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[目的]研究寄生性天敌昆虫热激蛋白HSPs的功能,为探讨寄生性天敌昆虫的小分子热激蛋白对农药与紫外胁迫下的抗逆性作用提供基础。[方法]克隆白蛾周氏啮小蜂的一个小热激蛋白基因Ccshsp12.2,对其从系统发育、核苷酸替换速率和密码子使用偏好性等方面进行分析,并利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术研究其经紫外照射及用阿维菌素、苏云金杆菌、灭幼脲和高效氯氰菊酯4种农药处理后,Ccshsp12.2的表达量变化。[结果]获得了含有完整编码区的Ccshsp12.2基因序列,编码206个氨基酸,分子量为23.1 kDa;进化分析结果表明白蛾周氏啮小蜂等寄生性类群与麦茎蜂等自由生活类群聚成2个分支。选取的9条基因平均Ka/Ks (即dN/dS)值为0.906 556,主要接受负选择压力。寄生性昆虫的平均密码子选择偏好性指数为0.344,自由生活昆虫的平均密码子选择偏好性指数为0.353。RT-qPCR试验结果显示,与对照相比,经农药和紫外线的处理后,白蛾周氏啮小蜂Ccshsp12.2表达量均有所上调,达3.36~6.17倍。[结论]通过分子进化分析,发现不同生活方式的昆虫其热激蛋白所受的进化压力有显著差别;紫外照射及阿维菌素等4种农药均能显著诱导Ccshsp12.2基因表达上调。本研究结果将为白蛾周氏啮小蜂HSPs的抗逆性研究提供依据。
栎空腔瘿蜂虫瘿内天敌调查及其优势天敌生物学特性
张元臣, 苏山玉, 刘苹, 张玉晓, 张坤朋, 王景顺
林业科学. 2019, 55(2):  137-142.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190214
摘要 ( 151 )   HTML   PDF (1544KB) ( 158 )  
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[目的]栎空腔瘿蜂(膜翅目:瘿蜂科)危害栓皮栎及麻栎的重要害虫,该虫形成虫瘿并在虫瘿内取食危害,隐蔽性强,导致对其进行化学防治非常困难,而用寄生性天敌进行防治可能成为一种非常有效的方法。本研究旨在明确栎空腔瘿蜂虫瘿内天敌的种类和生物特性,为进一步利用天敌防治栎空腔瘿蜂提供科学依据。[方法]本文通过对栎空腔瘿蜂越冬期和生长期虫瘿进行田间调查和室内解剖,调查虫瘿内天敌种类及其优势天敌生活史和行为特性。[结果]栎空腔瘿蜂虫瘿内主要有3种优势天敌,均以幼虫在无性虫瘿内越冬。长尾小蜂Torymus sp.1年发生2代,越冬成虫5月上旬开始出现,产卵于无性虫瘿内,7月上旬第1代成虫出现;广肩小蜂1年发生2代,越冬成虫5月上旬开始羽化,成虫产卵于无性虫瘿内,6月下旬第1代成虫羽化;金小蜂1年发生3代,越冬成虫4月上旬羽化,成虫产卵于有性虫瘿内,第1代成虫5月上旬羽化,成虫羽化后将卵产于无性虫瘿内,第2代成虫6月下旬开始羽化。[结论]栎空腔瘿蜂虫瘿内主要优势天敌为长尾小蜂、广肩小蜂和金小蜂,可作为栎空腔瘿蜂幼虫生物防治的有效手段。
塑膜增强柔性装饰薄木热压复合卷曲变形特性分析
彭晓瑞, 张占宽
林业科学. 2019, 55(2):  143-151.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190215
摘要 ( 86 )   HTML   PDF (2525KB) ( 158 )  
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[目的]采用不同种类装饰薄木与塑膜热压复合,以卷曲曲率半径为表征,探寻塑膜与装饰薄木热压复合卷曲变形的影响因素,为控制塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形提供理论依据和实践支持。[方法]以红栎为试验对象,分析含水率、热压温度、塑膜和装饰薄木厚度等工艺条件对卷曲变形的影响,并以不同材质种类的柚木、水曲柳、红栎和花梨装饰薄木为试验材料,研究不同种类装饰薄木与塑膜热压复合的卷曲变形情况。[结果]热压温度对塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形具有显著影响,随热压温度增高,卷曲曲率半径逐渐减小,卷曲变形程度不断增大;装饰薄木与塑膜厚度比越大,塑膜增强柔性装饰薄木的卷曲变形相对越小,考虑成本和后续饰面加工,装饰薄木以0.3 mm厚为宜;含水率对塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形影响较小,实际生产中以8%~12%为宜;密度大、木材组织比率相对较大、结构致密的装饰薄木,热压复合卷曲变形相对较小。[结论]热压温度对塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形影响极显著,实际生产中,应尽可能降低热压温度,以增大曲率半径、减小卷曲变形。装饰薄木与塑膜厚度比对卷曲变形具有显著影响,一般而言,装饰薄木厚度越厚、塑膜厚度越薄,其热压复合卷曲变形程度越小,需结合生产实际进行厚度选择。本研究可为控制双层薄型材料热压复合特别是塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形提供思路。
正交胶合木(CLT)梁剪应力分析及其层间剪切强度测试
王正, 卢尧, 谢文博, 高子震, 丁叶蔚, 付海燕
林业科学. 2019, 55(2):  152-158.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190216
摘要 ( 175 )   HTML   PDF (2413KB) ( 244 )  
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[目的]探索正交胶合木(CLT)矩形截面梁剪应力计算公式,为测试CLT梁层间剪切强度提供理论依据。[方法]根据胡克定律及梁的弯矩与剪力的微分关系,计算3层、5层和7层CLT梁及同向胶合木梁的层间剪应力,给出CLT梁剪应力计算公式,比较CLT梁及同向胶合木梁的剪应力分布特征。[结果]CLT梁层间正应力间断,但层间剪应力是连续的;对于CLT矩形截面梁,其剪应力沿截面高度变化趋于均衡,不再遵循抛物线分布;CLT短跨距梁在三点弯曲加载中,依次发生垂直层滚动剪切破坏、层间剪切破坏和平行层弯曲破坏;短跨距梁三点弯曲载荷-位移曲线的最高峰值载荷为CLT发生层间剪切破坏载荷,其值稳定、易于读取;铁杉CLT梁层间剪切强度与其平行层弹性模量呈正相关。[结论]CLT梁层间剪应力和最大剪应力与CLT层数、平行层与垂直层弹性模量比值EL/ET(或EL/ER)有关;3层、5层和7层CLT矩形截面梁的最大剪应力均发生在梁截面中性轴上,其值分别为1.5倍截面平均剪应力的92.8%、86.7%和92.6%;短跨距梁三点弯曲法是一种有效测试CLT层间剪切强度的方法。
研究简报
中亚热带2种森林群落组成、结构及区系特征
陈金磊, 方晰, 辜翔, 李雷达, 刘兆丹, 王留芳, 张仕吉
林业科学. 2019, 55(2):  159-172.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190217
摘要 ( 146 )   HTML   PDF (2671KB) ( 304 )  
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[目的]研究中亚热带演替阶段相邻的2种森林群落的组成、结构、区系特征,旨在丰富亚热带地区森林动态资料,为加快该地区森林生态恢复和保护生物多样性提供科学依据。[方法]采用空间代替时间方法,结合群落生态学研究方法,在湘中丘陵区选取林龄为45~50年处于演替中期阶段的马尾松+柯(又名石栎)+檵木针阔混交林(PLL)和林龄为80~90年处于演替亚顶极阶段的柯+红淡比+青冈常绿阔叶林(LAG),分别设置3块30 m×30 m固定样地,对胸径≥ 1 cm的林木进行调查,计算群落多样性指数、特征值和相似系数等指标。[结果]PLL、LAG树种丰富,具有占绝对优势的优势种,且在群落内空间分布比较均匀,LAG树种丰富度和多样性指数高于PLL,且双子叶植物明显增加;PLL、LAG树种组成的差异主要源于乔木树种,特别是常绿阔叶乔木树种,PLL以松科、壳斗科为主,呈现针阔混交林特征,LAG以壳斗科、樟科、漆树科、金缕梅科和八角枫科等常绿阔叶树种为主,呈现常绿阔叶林特征;PLL、LAG的种数和株数垂直结构层次分化明显,LAG各层次树种比PLL更丰富,特别是林下1~5 m层和林冠≥ 15 m层;PLL、LAG的种数和株数径级结构均呈倒"J"型分布,主要集中在1~8 cm径级;LAG中大径级的种数和株数多于PLL;PLL中,马尾松林下更新失去优势,为衰退型,柯、檵木为增长型,表现出PLL向LAG演替;LAG中,马尾松衰退明显,柯、青冈为增长型,杉木为稳定型;PLL、LAG植物区系以泛热带分布型为主,具有较强热带向温带过渡的性质,LAG热带成分科、属、种多于PLL。[结论]PLL、LAG树种组成、空间结构存在较大差异;亚热带低山丘陵区地带性植被恢复应遵循群落演替动态规律,对已处于演替中期阶段的马尾松针阔混交林可采用封山育林让其自然演替,或通过人工干预(如补植常绿阔叶树种)缩短恢复时间,搭配合理的树种组成,提高林分质量;次生林改造或"针改阔"过程中,应加强泛热带分布型植物的利用,选择起源和演化具有相似性的阔叶树种作为建群种。
水曲柳轻基质容器苗菌根化生长效应
王思文, 卫星, 李虹谕, 韦庆钰
林业科学. 2019, 55(2):  173-181.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190218
摘要 ( 118 )   HTML   PDF (2415KB) ( 235 )  
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[目的]菌根真菌可有效的促进植物生长,提高植物抗性,在林业上具有广泛的应用前景。探索菌根真菌在水曲柳育苗中的合理应用,阐明单一接菌和混合接菌对苗木生长的影响,有助于更好地利用菌种资源,高效优质培育水曲柳菌根化轻基质容器苗。[方法]选用6种菌源接种水曲柳轻基质苗,并以非接菌苗为对照。在生长结束后分析水曲柳轻基质菌根化苗木生长及根系发育差异。[结果]接菌可显著促进苗木生长,提高苗木质量。混合接菌比单一接菌更有助于提高苗木生物量。摩+幼混合接菌处理下苗高比对照高出31.22%;水曲柳落叶松混交林下腐殖质处理苗木地径、叶面积分别比对照高出21.52%、55.13%。混合接菌可以显著促进水曲柳轻基质苗根系发育,增大水曲柳根系直径、根系表面积、根系体积、根尖数量、细胞直径、维管束直径及皮层厚度。混合接菌时菌丝侵染率显著提高的同时,菌丝侵入皮层的层数也增加。[结论]接菌可显著促进水曲柳轻基质容器苗生长。与单一菌种相比,混合接菌对苗木生长及菌根发育具有更好的促进作用。摩+幼混合接菌及水落混交林下腐殖质接菌效果更优。
缙云山5种乡土楠木资源叶片精油挥发性成分GC-MS鉴定与组成差异分析
毛运芝, 冯璐璐, 冉慧, 刘世尧
林业科学. 2019, 55(2):  182-196.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190219
摘要 ( 149 )   HTML   PDF (3850KB) ( 235 )  
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[目的]对缙云山5种野生乡土楠木植物资源叶片精油进行提取和成分鉴定,分析5种楠木植物精油挥发性成分组成差异研究和亲缘关系,为野生乡土楠木类资源的开发应用与分类提供基础数据。[方法]按照代表性原则于7月初在叶片年光合效率最高时采样,采用水蒸气蒸馏法进行叶片精油提取,气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分离,计算机自动检索辅助人工解析,对缙云山5种乡土楠木资源叶片精油组分进行鉴定与差异分析,用SPSS 19.0软件对挥发性组分进行主成分分析和聚类分析。[结果]缙云山5种乡土野生楠木植物资源叶片精油提取率分别为0.313 5%、0.003 6%、0.096 4%、0.075 3%和0.070 7%,白楠出油率最高,雅安琼楠次之,峨眉楠最低,白楠是峨眉楠的87倍。通过GC-MS鉴定,从5种乡土野生楠木植物资源叶片精油中共鉴定出挥发性组分187种,其中白楠78种,主要为喇叭烯(2.911 0 μg·g-1)、δ-卡迪烯(2.043 5 μg·g-1)和α-杜松醇(1.634 9μg·g-1);峨眉楠62种,主要为正十六烷酸(0.230 4 μg·g-1)、亚油酸(0.076 3 μg·g-1)和植醇(0.058 6 μg·g-1);雅安琼楠79种,主要为α-蒎烯(1.687 1 μg·g-1)、δ-卡迪烯(1.316 0 μg·g-1)和乙酸龙脑酯(1.249 2 μg·g-1);贵州琼楠79种,主要为α-蒎烯(1.607 5 μg·g-1)、δ-卡迪烯(1.448 7 μg·g-1)和古巴烯(1.393 9 μg·g-1);利川润楠54种,主要为13-烯十四醛(6.495 7 μg·g-1)、十四醛(2.375 4 μg·g-1)和癸醛(0.934 7 μg·g-1)。从成分种类上看,缙云山5种乡土野生楠木植物资源叶片精油挥发性组分以烯烃和醇类为主,此外还有酯类、烷烃类、醛类、萘类、酮类、有机酸类、苯类和其他多种化合物类型;但共有性成分少,仅有7种。通过主成分分析和聚类分析,5种乡土野生楠木植物资源可明显分为3类,雅安琼楠和贵州琼楠植物叶片挥发性成分组成相似,聚为一类;峨眉楠和利川润楠聚为一类;而白楠挥发性组分明显不同于其他几种,单独聚为一类。[结论]缙云山5种乡土楠木植物资源叶片精油挥发性组分均以烯烃和醇类为主,但成分含量差异较大,叶片精油化学分类研究结果与传统形态学的亲缘关系具有一定差异。