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2019年 第55卷 第3期 刊出日期:2019-03-25
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林业科学. 2019, 55(3):  0-0. 
摘要 ( 40 )   PDF (3216KB) ( 103 )  
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论文与研究报告
间伐强度对杉木人工林林下植被和土壤性质的影响
徐雪蕾, 孙玉军, 周华, 张鹏, 胡杨, 王新杰
林业科学. 2019, 55(3):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190301
摘要 ( 134 )   HTML   PDF (1374KB) ( 382 )  
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[目的]从发展林下植被、改善群落结构的角度,探讨适合杉木人工林的间伐强度,为提高人工林的稳定性和维护地力、维持人工林的可持续经营提供依据。[方法] 2013年对福建省将乐国有林场的杉木人工林采取3种强度间伐:弱度间伐(LT,10%~25%)、中度间伐(MT,25%~35%)和强度间伐(HT,40%~50%),并设置对照样地(CK,未间伐)。于2016年对样地内林木进行每木检尺,调查林下植被物种多样性、盖度、生物量和土壤理化性质。对测定数据进行单因素方差分析,用Tukey法多重比较进行两两差异显著性检验,并对林下植被与土壤理化性质进行Pearson相关分析。[结果]间伐3年后,未间伐、弱度和中度间伐的盖度分别为25.52%、52.81%和58.98%,林下植被均未能形成群落,强度间伐的盖度为100%,林下形成灌木蕨类群落;灌木层物种丰富度、多样性指数、盖度和生物量均随间伐强度增加而增加,均匀度指数随间伐强度的增加而降低;草本层物种丰富度、多样性指数、均匀度指数、盖度和生物量均随间伐强度增加而增加;间伐3年后,弱度、中度、强度间伐林比未间伐林的表层土(0~10 cm)有机质含量分别增加71.41%、39.31%和98.10%,全氮含量分别增加82.76%、51.27%和115.87%,碱解氮含量分别增加49.47%、25.59%和42.22%,有效磷含量分别增加138.29%、112.23%和174.29%,速效钾含量分别增加-16.25%、-24.25%和16.27%,对表层土pH值、全磷含量和土壤物理性质的影响均不显著;灌木的盖度和生物量与土壤的有机质、全氮、全磷和有效磷含量均显著(P<0.05)正相关,此外灌木的盖度还与速效钾含量显著(P<0.05)正相关,草本盖度与土壤理化性质相关性不强,草本生物量与土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮以及有效磷含量显著(P<0.05)正相关,林下植被的盖度和生物量均与土壤pH值和物理性质没有显著相关性。[结论]未间伐的杉木人工林林下植被的物种多样性、盖度和生物量均低,林下植被未能形成群落,缺乏稳定性;间伐能够促进林下植被的发育,增加林下植被生物多样性、盖度和生物量,林下植被能形成群落,可提高维护地力的能力,尤其是强度间伐;建议杉木人工幼龄林进行40%~50%强度的抚育间伐,将郁闭度调整到0.6~0.7较为合理。
气候变化情景下河北省3个优势树种适宜分布区预测
吕振刚, 李文博, 黄选瑞, 张志东
林业科学. 2019, 55(3):  13-21.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190302
摘要 ( 121 )   HTML   PDF (4030KB) ( 243 )  
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[目的]探究河北省3个优势树种分布与气候因子的关系,并进行适宜分布区预测,以期为评估气候变化的影响及制定适宜未来气候变化的森林经营策略提供理论依据。[方法]依据河北省森林资源调查数据,选取华北落叶松、蒙古栎和油松这3个主要树种,采用ClimateAP气候模型生成当前及未来(2040—2069年和2070—2099年)与降水和温度相关的10个气候因子,利用MaxEnt生态位模型和基于3个气候变化情景(温室气体最低排放,RCP2.6;中度稳定排放,RCP4.5;高度排放,RCP8.5)的一致性预测,模拟3个树种当前和未来的潜在适宜分布区,并采取响应曲线分析主要气候因子对3个树种适宜分布区的影响。[结果] 3个树种MaxEnt模型的受试者工作特征曲线下面积(AUC值)都大于0.85,具有较好的预测能力;当前3个树种主要适宜分布在燕山和太行山地区;影响3个树种分布的主导气候因子存在差异,华北落叶松主要受小于0℃年积温和湿季降水量的影响,蒙古栎则主要受最热月平均气温、Hargreaves水分亏缺和湿季降水量的影响,而最热月平均气温、湿季降水量、大于5℃年积温和年均气温是影响油松分布的主要气候因子;一致性预测表明,在2040—2069年,河北省华北落叶松分布面积明显扩大,蒙古栎分布面积变化较小,而油松分布面积显著缩小;在2070—2099年,3个树种的适宜分布面积都显著缩小,幅度均超过3%。[结论]随着气候变化,3个树种均有向高海拔地区迁移的趋势,但在经纬度方向上的分布变化不大。在未来3个树种的适宜分布区,采取人工手段(如造林)辅助树种扩散以适应气候变化,有利于提高森林生产力,构建健康稳定的森林生态系统。
不同种源北美乔柏和北美香柏幼苗叶挥发性成分的比较
倪妍妍, 肖文发, 刘建锋, 张玉婷, 胡军
林业科学. 2019, 55(3):  22-35.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190303
摘要 ( 137 )   HTML   PDF (3841KB) ( 243 )  
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[目的]分析不同种源北美香柏和北美乔柏叶挥发油成分的组成及相对含量,为进一步合理开发和利用崖柏属植物资源提供理论依据。[方法]以大小相同、长势一致的健康2年生幼苗为材料,通过固相微萃取技术(SPME)提取幼苗相同位置新叶中的挥发性成分,利用气相色谱质谱联用(GC-MS)进行分离与鉴定,采用质谱进行定性,并通过峰面积归一化法求得各挥发成分的相对含量。[结果]不同种源北美乔柏和北美香柏幼苗叶挥发油中共鉴别出156种成分,北美乔柏鉴定出74种,北美香柏鉴定出95种。北美乔柏和北美香柏叶挥发性成分均以单萜类化合物为主,北美乔柏的平均相对含量(80.258%)高于北美香柏(69.445%),而倍半萜类及其他萜类化合物相对含量相反。两树种挥发油成分组成差异明显,不同种源北美乔柏幼苗特有成分27种,北美香柏35种;10个种源共有成分仅6种且含量差异显著,共有成分分别为α-崖柏酮、γ-松油烯、(8β,13β)-13-methyl-17-Norkaur-15-ene、α,α-4-三甲基-3-环己烯-1-甲醇乙酸酯、石竹烯和棕榈酸甲酯。北美乔柏和北美香柏的主要成分差异明显,相同主成分仅有α-崖柏酮和β-水芹烯,但两树种均以α-崖柏酮含量最高。[结论]不同种源北美乔柏和北美香柏挥发性成分组成和含量差异明显,但两树种均以α-崖柏酮含量最高。
旱柳枝条叶绿体光化学特征的径向异质性
刘俊祥, 于永畅, 郎蓬蓬, 孙振元
林业科学. 2019, 55(3):  36-42.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190304
摘要 ( 67 )   HTML   PDF (1578KB) ( 161 )  
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[目的]研究枝条叶绿体光化学特征的径向异质性和组织特异性,可为确定枝条中不同组织对枝条碳同化的贡献以及揭示叶绿体对枝条异质性光环境的适应机制提供依据。[方法]测定照光和黑暗条件下旱柳无性系当年生枝条的CO2释放速率,评价枝条光合的碳回收贡献。测定树皮绿色组织、木质部和髓心的光合色素含量、吸光系数、光化学效率、电子传递速率,分析不同组织中叶绿体光化学特征的差异。[结果]饱和光强下旱柳当年生枝条的总光合速率达到1.27 μmolCO2·m-2s-1,可将77%呼吸消耗的碳回收固定。在旱柳当年生枝条中,树皮的总叶绿素含量显著高于木质部和髓心,分别是木质部和髓心的15.90和1.83倍。叶绿素b与叶绿素a的比例随径向深度的增加由树皮至髓心呈显著升高的趋势,树皮中的类胡萝卜素含量、类胡萝卜素与叶绿素的比例均显著高于木质部。旱柳当年生枝条不同组织的吸光系数沿径向方向显著降低,树皮绿色组织的最大光化学效率、实际光化学效率和相对电子传递速率显著高于木质部和髓心。[结论]枝条光合可将77%呼吸消耗的碳回收。不同组织的光合色素含量和光化学效率呈现随径向深度增加而显著降低的规律,树皮绿色组织是枝条光合的主要载体。树皮绿色组织具有较强的光保护能力,木质部和髓心通过光合色素比例的调整最大限度地捕捉组织中有限的光能。
基于ITS和cpDNA序列的梭梭和白梭梭物种分化
孙芳芳, 聂迎彬, 马松梅, 魏博, 吉万全
林业科学. 2019, 55(3):  43-53.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190305
摘要 ( 58 )   HTML   PDF (3078KB) ( 166 )  
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[目的]基于nrDNA和cpDNA 2种基因,探讨中国同域分布的梭梭和白梭梭的物种分化,分析2种基因的单片段及其片段组合对2种植物的物种鉴别力,并分析生态位分化的程度及其对物种进化的影响,为梭梭和白梭梭的系统发育和谱系地理等研究提供基础数据。[方法]基于2个nrDNA序列(ITS2、ITS1-ITS4)和3个cpDNA非编码区序列(trnS-trnG、rps4和trnV),对古尔班通古特沙漠南缘同域分布的梭梭和白梭梭共30个个体进行序列分析;利用距离法(基于Kimura 2-parameter)研究2种植物的遗传分化;基于贝叶斯方法分析个体间的分子系统关系;并利用距离法、系统发育树法、BLAST比对法和诊断特征法评价ITS和cpDNA的单序列及其组合对2种植物的物种鉴别力。在此基础上,利用生态位分析软件ENMTools V1.4定量分析梭梭与白梭梭生态位分化的程度。[结果] 1)对于梭梭和白梭梭,2个ITS序列拼接比对的总长均为1 117 bp,G+C含量平均分别为34.74%和34.82%,总的信息位点数分别占片段总长的2.33%和1.43%;3个cpDNA序列拼接比对的总长均为2 344 bp,G+C含量平均分别为59.62%和59.39%,信息位点数分别占片段总长的0.68%和0.43%。2)基于ITS和cpDNA序列组合构建的贝叶斯系统发育树都表明梭梭和白梭梭各聚为一支。3)基于ITS和cpDNA序列组合计算的2种植物的种间最小遗传距离均大于种内的最大遗传距离,并且种间种内都存在1个明显的距离间隙,表明本研究所用的ITS和cpDNA的序列组合可以作为鉴定梭梭和白梭梭的DNA条形码序列。4)基于4种方法评价的ITS和cpDNA序列对梭梭和白梭梭的物种鉴别力表明:2个ITS的单序列及其序列组合的鉴别率均为100%;cpDNA序列中,rps4的单序列及其与trnS-trnG,trnV的两两序列组合的鉴别率均为0,而trnS-trnG,trnV的单序列及其序列组合,以及trnS-trnG+trnV+rps4组合的鉴别率均为100%。5)生态位参数D值和I值的观察值和一致性检验的模拟值都集中在0.65和0.90左右,表明梭梭和白梭梭的生态位分化不明显。[结论]基于ITS和cpDNA序列组合,梭梭和白梭梭物种间的遗传分化明显,分子系统关系清楚;ITS和cpDNA序列组合都可以作为鉴定梭梭和白梭梭的DNA条形码序列;梭梭和白梭梭的生态位分化不明显,说明生态因素很可能对2种植物的分化与进化没有起到明显的作用,2种植物很可能也具有相近的进化历史。本研究的结论可以为梭梭和白梭梭的系统发育、遗传和进化研究提供重要的理论依据和数据支撑。
刚毛柽柳NAC24基因的表达及抗逆功能分析
卢惠君, 李子义, 梁瀚予, 岳远志, 周天畅, 杨玉璋, 王玉成, 及晓宇
林业科学. 2019, 55(3):  54-63.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190306
摘要 ( 107 )   HTML   PDF (5269KB) ( 377 )  
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[目的] NAC类转录因子是植物特有的最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的生长发育过程,并在植物响应盐、干旱等多种非生物胁迫的过程中发挥至关重要的调控作用。本研究拟从盐生木本植物刚毛柽柳中克隆获得一个NAC转录因子基因,研究该基因的耐盐、抗旱功能,以期为研究木本植物NAC转录因子的抗逆分子机制奠定理论基础。[方法]在刚毛柽柳NaHCO3胁迫转录组数据库中筛选获得一个NAC转录因子基因,将其命名为ThNAC24(GenBank登陆号:KF031949)。利用生物信息学工具将其与其他9个物种的NAC蛋白进行多序列比对,与拟南芥105个NAC蛋白进行进化树分析。分别用300 mmol·L-1 NaCl和400 mmol·L-1甘露醇对刚毛柽柳进行胁迫,在胁迫6、12、24和48 h后分别取刚毛柽柳根及叶组织。通过实时荧光定量RT-PCR (qRT-PCR)技术分析盐、干旱胁迫下ThNAC24基因在不同胁迫时间点及不同组织的表达情况,初步鉴定其是否响应盐、干旱胁迫。为进一步研究ThNAC24基因的抗逆功能,分别构建植物过表达(pROKⅡ-ThNAC24)及抑制表达(pFGC5941-ThNAC24)载体。利用农杆菌介导的高效瞬时遗传转化体系获得ThNAC24基因瞬时过表达(OE)、抑制表达(IE)及对照(Control)刚毛柽柳植株。在盐、干旱胁迫下分析比较了ThNAC24基因瞬时过表达、抑制表达及对照刚毛柽柳植株的二氨基联苯胺(DAB)和氯化硝基四氮唑蓝(NBT)染色情况,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,及电解质渗透率、失水率及丙二醛(MDA)含量,鉴定ThNAC24基因的耐盐、抗旱功能。[结果] ThNAC24基因的开放阅读框为1 023 bp,编码340个氨基酸。多序列比对结果显示ThNAC24在N端的氨基酸序列相似度比较高,具有NAC家族的序列特征;系统进化树分析结果显示ThNAC24与ANAC103和ANAC082的亲缘关系较近。qRT-PCR结果显示:盐胁迫下,ThNAC24基因上调表达,在根组织中胁迫12 h表达量最高,而叶组织中胁迫24 h的表达量最高;干旱胁迫下,ThNAC24基因上调表达,在根组织中胁迫6 h表达量最高,在叶组织中胁迫12 h的表达量最高。ThNAC24基因在刚毛柽柳根和叶组织中均有表达且响应盐和干旱胁迫。过表达ThNAC24基因显著降低了刚毛柽柳H2O2和超氧阴离子含量,增强了POD和SOD酶的活性,从而减少活性氧(ROS)的积累。过表达ThNAC24基因能够降低刚毛柽柳在逆境胁迫下的电解质渗透率、失水率及MDA的积累,从而保护细胞膜结构的完整性。[结论]刚毛柽柳ThNAC24基因能够响应盐、干旱胁迫,过表达ThNAC24基因植株通过增强POD和SOD活性,进而提高ROS清除能力,减少细胞受损或死亡,从而提高刚毛柽柳的耐盐及抗旱能力。
脱落酸和玉米素结合使用对杂交鹅掌楸体胚分化及发育的影响
陈婷婷, 王鹏凯, 张稼霁, 施季森, 成铁龙, 陈金慧
林业科学. 2019, 55(3):  64-71.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190307
摘要 ( 77 )   HTML   PDF (5309KB) ( 162 )  
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[目的]探讨了不同浓度脱落酸(ABA)和玉米素(ZT)处理对杂交鹅掌楸体胚发生发育的效应,为杂交鹅掌楸大规模繁殖技术的建立提供理论依据。[方法]以15-5202基因型的杂交鹅掌楸胚性愈伤组织为材料,比较在体胚分化阶段单独添加ABA以及同时添加ABA和ZT对体胚分化的影响;通过体胚发生数量统计、体胚生长状况观察等筛选出诱导效率高、体胚发育正常的体胚分化培养基。[结果] 1)在体胚分化培养基中添加ABA对体胚的分化及成熟具有促进作用,添加0.5~1.5 mg·L-1 ABA可加快体胚发育,且体胚形态正常;添加2.0~2.5 mg·L-1 ABA时,虽使体胚分化率明显提高,但畸形胚比例增加;低浓度ABA处理30天后转入光培养2周体胚即可成熟;而未添加ABA处理的体胚在同样条件下未完全发育成熟,体胚呈白色、子叶淡黄色。2)在体胚分化培养基中同时添加ABA及ZT能提高体胚分化率及促进体胚发育;2.0 mg·L-1 ABA结合0.2~0.4 mg·L-1 ZT处理后光培养2周,体胚形态发育正常,子叶分化明显,胚根健壮,生长状况较佳;未经过ZT处理的体胚生长发育较慢;ZT浓度高于0.6 mg·L-1时体胚生长发育受到抑制,不利于体胚分化及成熟。[结论]在杂交鹅掌楸体胚分化培养基中添加2.0 mg·L-1 ABA和0.2~0.4 mg·L-1 ZT能够进一步提高体胚发生效率,促进体胚正常发育。
杉木单木枯损率与初植密度、竞争和气候因子的关系
张雄清, 王翰琛, 鲁乐乐, 陈传松, 段爱国, 张建国
林业科学. 2019, 55(3):  72-78.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190308
摘要 ( 128 )   HTML   PDF (1021KB) ( 215 )  
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[目的]分析杉木单木枯损率与初植密度、竞争和气候因子的关系,为杉木科学经营管理提供决策依据。[方法]以江西杉木密度试验林为研究对象,选取常用的logit、probit和cloglog 3种二分类变量数据结构模型构建杉木单木枯损率基础模型,并进行选择。以选择出的最优模型为基础,引入样地和样木的随机效应构建杉木单木枯损率混合效应模型。[结果] logit模型的AIC值最小(4 700.419),probit模型次之,cloglog模型最差。考虑样地和样木两水平随机效应的混合效应模型模拟精度最高,其AUC值为0.966 8。初植密度、林分优势高越大,杉木单木枯损率越高;相对直径d/Dg越大,杉木单木枯损率越低;气候越干旱,杉木单木枯损率越高;温度升高,杉木单木枯损率减小。[结论]考虑样地和样木两水平的logit模型能够较好分析杉木单木枯损率与初植密度、竞争、立地和气候因子的关系,并且随着气候干旱发生,杉木单木枯损率提高。
基于Landsat长时间序列的森林扰动参数提取与树高估算
毛学刚, 姚瑶, 范文义
林业科学. 2019, 55(3):  79-87.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190309
摘要 ( 198 )   HTML   PDF (3234KB) ( 218 )  
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[目的]研究基于遥感影像的森林扰动信息定量提取及其对树高估算的影响,为遥感反演森林参数(树高、生物量)提供参考和借鉴。[方法]选取黑龙江省凉水国家级自然保护区为研究区,以1984—2006年33期Landsat TM/ETM+多光谱遥感影像为数据源,对其进行缨帽变换提取缨帽角(TCA)和缨帽距离(TCD)2个扰动监测指数,采用时间轨迹分析方法(LandTrendr)对TCA与TCD指数进行时间序列重构,分别提取扰动发生的前一年(DBYEA)、扰动发生前的光谱值(DBVAL)、扰动持续时间(DDUR)、扰动量级(DMAG)、扰动后开始修复的时间(RBYEAR)、扰动后开始修复的光谱值(RBVAL)、修复量级(RMAG)和修复持续时间(RDUR)8个时间序列扰动参数。基于单时相Landsat影像光谱信息与单时相Landsat影像光谱信息+森林扰动参数2组变量分别采用随机森林(RF)算法估算树高。[结果]采用单时相Landsat影像光谱信息结合基于TCA和TCD提取的16个时间序列扰动参数建立的树高反演模型预估精度比采用单时相Landsat影像光谱信息建立的树高反演模型预估精度提高6.34%,均方根误差(RMSE)降低0.50 m。树高反演模型中基于TCA提取的时间序列扰动参数变量重要性高于基于TCD提取的时间序列扰动参数变量重要性。[结论]基于LandTrendr提取的森林时间序列扰动参数能够增强反射率与树高之间的相关性,提高遥感树高模型的反演精度,基于TCA提取的森林时间序列扰动参数对树高的解释能力高于基于TCD提取的森林时间序列扰动参数。
基于时序Landsat数据的浙江省竹林信息提取及时空演变
李阳光, 杜华强, 毛方杰, 李雪建, 崔璐, 韩凝, 徐小军
林业科学. 2019, 55(3):  88-96.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190310
摘要 ( 88 )   HTML   PDF (6274KB) ( 216 )  
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[目的]提取浙江省不同时期竹林分布信息,分析其时空演变规律,揭示竹林面积变化与土地利用格局之间的关系,为国家及至全球尺度长时间序列的竹林时空动态研究提供参考。[方法]以浙江省为研究区,基于2000、2004和2008年Landsat5 TM及2014年Landast8 OLI时间序列影像数据,首先,对不同时期的Landsat数据进行大气校正和几何校正,采用最大似然法提取土地利用和竹林时空分布信息;然后,利用变化幅度和动态度2个指标分析4个时期、3个时间段的竹林时空演变规律;最后,建立全省土地利用时空转移矩阵,揭示竹林时空动态与土地利用格局之间的关系。[结果] 1)基于时序Landsat数据提取的浙江省竹林信息精度较高,分类精度达75%以上,使用者精度达91%以上,且分类统计面积与实际清查面积高度吻合,面积提取精度达96%以上;2)2000—2014年浙江省竹林面积变化幅度和年均变化率分别为16.55%和1.18%,在时空上呈逐渐增加趋势;3)浙江省竹林面积由2000年占全省面积的7.33%增长到2014年的8.56%,其中针叶林、阔叶林和农田3种土地利用类型变化对竹林面积增加的贡献最大,贡献率分别为28.62%、37.23%和16.15%。[结论]基于Landsat时间序列数据能够高精度监测浙江省竹林资源动态变化,针叶林、阔叶林和农田等土地利用类型减少对竹林面积时空演变具有显著影响。
林火蔓延过程中辐射换热和点燃特性分析
方祥, 王海晖, 陶骏骏, 盛昌栋
林业科学. 2019, 55(3):  97-105.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190311
摘要 ( 126 )   HTML   PDF (1878KB) ( 176 )  
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[目的]基于辐射换热原理和火行为模型,从理论角度研究林火蔓延过程中火源辐射换热规律以及辐射点燃的特点。[方法]林火蔓延过程中的燃烧区为辐射源,其向火蔓延前方的热辐射等效为矩形辐射面。矩形热辐射面的长度为火焰长度,宽度对应火线宽度;环境风速的变化导致热辐射面出现不同程度的倾斜。选取枯立木和枯倒木这2类林火环境中典型可燃物作为辐射接受体,并分别设定接受体微元距地面1.5 m高和贴于地面。将林火蔓延以及至林缘后熄灭过程中对目标物的辐射换热分2个阶段计算,由此推导出接受体的瞬态辐射换热通量和累积的辐射换热量的计算式,并相应构筑辐射点燃的判据。与此同时,结合以往对林火行为规律的认识建立起林火蔓延以及至林缘衰弱熄灭过程中火行为参数间的关系式以辅助模型计算。基于火灾安全计算的有效性原则,设定火灾场景为最糟糕情形,即火焰温度赋值为1 200 K、发射率为1.0,并且一般情形下热辐射在大气中透过率为1.0。计算过程中,取火焰火宽度50 m,火焰长度变化范围为5 m~40 m,而风速变化范围则为0 m·s-1~10 m·s-1。[结果]针对特定野外试验工况试算结果确认,辐射换热通量计算结果与野外测量数据高度一致,由此验证了辐射换热模型的可靠性。针对若干火灾场景开展系列计算表明,无论是接受到的辐射换热通量还是累积辐射换热量,枯立木相对于枯倒木都占有优势,但这种优势随环境风速增大有所削弱。火焰蔓延至林缘后对接受体的辐射换热为其能量积累做出主要贡献,是造成辐射点燃的主要能量来源。[结论]随着接受体与林缘间距离的增大,目标物的能量积累水平迅速降低;火焰长度和环境风速则通过改变热辐射辐射换热效率和持续时间以影响辐射点燃的条件。以林缘附近枯立木作为接受体开展热辐射点燃条件的计算证实,当树冠火焰长度增至40 m,30 m以上间隔都能有效避免辐射点燃现象。如果替换成生物防火林带,该间隔则可以大大缩短。本项工作凸显生物防火林带在阻隔林火中的重要性,同时为林火阻隔系统的设计以及林区设施的保护提供特定理论指导。
基于加权信息量模型的油松毛虫灾害发生危险性评价
李霓雯, 张晓丽, 张凝, 朱程浩, 孙振峰
林业科学. 2019, 55(3):  106-117.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190312
摘要 ( 172 )   HTML   PDF (7004KB) ( 146 )  
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[目的]充分考虑影响灾害发生及灾害等级的气象、地形地貌等多种因素,实现多因子灾害发生危险性评价和制图,以期为灾前的防控和预警提供依据。[方法]以辽宁省西部的油松人工林为研究区,基于Landsat影像提取油松分布范围,以高程、坡向、坡度、降雨量、活动积温、日照时数、上一年灾害程度和距离上一年重灾区远近8个危险性评价因子,采用层次分析法确定各因子权重,建立加权信息量模型,结合GIS空间分析方法,将油松的受灾危险性划分为5个等级:极低危险区、低危险区、中危险区、高危险区和极高危险区,实现危险区划制图,并与实际灾害程度监测结果对比进行精度验证。[结果] 1)根据信息量法原理,信息量值越大代表发生灾害的危险性越大。本文计算得到的各因子类别信息量值均与油松毛虫的生物学特性相吻合。2)研究区2017年虫灾极高和高危险区主要分布在建平县北部,中危险区主要分布在北部部分地区和建平县与凌源市交汇处,其他地区发生虫灾危险性较低,与实际调查结果相吻合。3)最终划分等级中的中低危险区和实际受灾油松失叶率大小对应关系明显,实际成灾油松林地中有90.32%被划分至高危险区和极高危险区。[结论]基于加权信息量模型的油松毛虫灾害发生危险性评价充分考虑了不同评价因子对灾害发生影响程度的差异,得到的风险区划结果较为准确,具有应用价值,可为大区域的森林病虫害危险性评价及风险评估提供技术依据。
内蒙古赛罕乌拉国家级自然保护区中华斑羚种群生存力分析
唐书培, 李春华, 刘威, 乌力吉, 鲍伟东
林业科学. 2019, 55(3):  118-124.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190313
摘要 ( 93 )   HTML   PDF (1967KB) ( 142 )  
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[目的]基于种群生存力分析,为孤立种群中华斑羚的物种保护提供依据。[方法]根据赛罕乌拉国家级自然保护区隔离分布的中华斑羚种群连续10年的观察数据,参照种群大小、婚配制度、环境容纳量、遗传多样性、灾害发生的频率等种群参数,并结合斑羚其他种群的研究结果,利用漩涡模型(Vortex 10.2.7.0)进行种群生存力模拟分析。[结果]该种群未来100年的存活率将下降到0.33。新生幼崽性比、新生雌性幼崽死亡率、成年雌性死亡率是影响斑羚种群增长的重要限制因子。如能补充外源个体,即每3年补充1只雌性和1只雄性,该地区斑羚数量能稳定增长,无灭绝风险。[结论]该地区斑羚种群的生存动态不容乐观,补充外源个体是促进种群增长最有效的方法。严寒冬季补充饲料和营养盐,改善个体生存和繁殖条件,也是维持种群稳定的重要措施。
木粉增强P34HB生物复合材料的制备及其结构性能表征
安胜男, 马晓军, 朱礼智
林业科学. 2019, 55(3):  125-133.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190314
摘要 ( 82 )   HTML   PDF (4188KB) ( 154 )  
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[目的]通过木粉纤维增强生物塑料聚3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯(P34HB),为生物复合材料的理论研究和生物可降解塑料的广泛应用提供科学依据和理论支持。[方法]以毛白杨木粉和P34HB为原料,采用共混热压法制备P34HB/木粉生物复合材料,基于电子扫描显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、傅里叶红外光谱(FTIR)、动态热机械分析(DMA)和力学性能分析等手段对其结构和性能进行表征。[结果]随着木粉含量增加,生物复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度先增加后减小,冲击强度逐渐下降,拉伸强度、弹性模量和杨氏模量分别增加89%、59%和103%,储能模量E'逐渐增加,tanδ峰值先下降后上升。生物复合材料的高频率模量大于低频率模量,动刚度比静刚度好。相比P34HB,生物复合材料的热分解区间变宽,热解速率变慢,热解剩余质量增加。[结论]随着木粉含量增加,P34HB分子链运动受阻,生物复合材料的储能模量和脆性增大;同时,木粉纤维的成核作用诱导P34HB形成结晶度高、层状结构发达的横晶层,木粉与P34HB之间界面结合力增强,力学性能和热稳定性明显提高。综合考虑,P34HB/木粉生物复合材料的最佳木粉加入量为50%。
竹材旋切的数学模型建立与理论分析
刘九庆, 张贺, 马岩, 范芯蕊, 杨春梅, 周玉成
林业科学. 2019, 55(3):  134-140.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190315
摘要 ( 93 )   HTML   PDF (2243KB) ( 212 )  
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[目的]为加工出等厚连续的整张竹单板,减小竹材无卡轴旋切机加工竹材选取的局限性,扩大旋切设备的应用范围,提高竹材旋切的整体出材率和成品率,提出一种以"对数螺旋线"为基础的新型旋切曲线数学模型,并计算竹单板的理论出材率,分析讨论所建立模型是否适用于无卡轴竹材旋切机的使用。[方法]对旋切机2种旋切曲线进行数学建模,利用Matlab软件对传统无卡轴旋切理论"阿基米德螺旋线"的数学模型及改进的旋切曲线数学模型(呈椭圆形的"对数螺旋线"旋切曲线)进行仿真分析,建立待加工竹材段的三维模型,结合Matlab仿真结果,对竹材旋切出材率公式进行推导。[结果]通过Matlab仿真结果可知,"阿基米德螺旋线"为圆形螺旋线,由于竹材横截面不规则且近似为椭圆形,壁薄,旋成圆形后,竹材壁厚加工余量小,圆形螺旋线旋切曲线并不完全适用于加工自然生长的竹材,存在加工竹单板易碎、形状不整等缺陷;改进后的"对数螺旋线"旋切曲线呈椭圆形,旋切曲线贴近竹材实际形状,可以保证相邻螺旋线距离误差精确度在许可范围内,模型更加适用于竹单板旋切。数学模型参数可以根据竹材内外径大小实时调整,缩小竹材选取局限性。对推导出的出材率数学模型进行分析,得出竹材的材率η与竹段长度L无关,但应注意长度、壁厚和尖削度的相互影响。[结论]改进后的旋切曲线数学模型以"对数螺旋线"为基础,在旋切竹材时单板厚度误差小,旋切效率更高,具有很高的可靠性和加工精度。在满足加工要求的前提下,为保证竹材出材率、旋切效率、旋切质量等具体要求,加工竹段长度L应在0.8~1 m,竹材壁厚大于10 mm,尖削度小于3~4 mm·m-1。新的旋切模型的建立可提升竹材的整体利用率,拓宽加工范围,为竹材旋切设备设计提供基础理论,对无卡轴竹材旋切加工提出一个新的发展方向。
综合评述
从效用视角审视人工树洞的研究与设计
陈亮, 杨光, 邹红菲, 马建章
林业科学. 2019, 55(3):  141-148.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190316
摘要 ( 74 )   HTML   PDF (1404KB) ( 156 )  
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巢箱作为人工树洞在世界各地广泛应用已经超过百年,但巢箱内温度与耐用寿命等原因导致实际效用较差。未来的人工树洞设计应更接近天然树洞,使用弧形外表构造以均匀获得太阳辐射并减小风阻;使用模块化部件以适应不同招引物种对不同功能部件的需求;使用高强度、非亲水性、防紫外线的耐候性防火材料做外壳;使用低导热系数的可塑性轻质材料做人工树洞的内芯。使用能够补偿树干径向变化固定方式,增设顶部防撞设施以减轻落枝破坏;尝试使用活体攀援类植物做固定材料以增加附着寿命;使用非损伤性固定方式来连接人工树洞与载体;设计摩擦力大的背板结构,从增加与附着物连接部位摩擦的角度来减轻附着设备的受力,进而延长使用寿命。使用太阳能供电的微加热装置,便于提高越冬巢的热效用;加装移动通讯信号接收器和相应程序,可使用远程遥控来控制巢箱表面颜色或太阳反射及通风口,以满足目标物种在不同季节的热生理需求。新的设计通过疲劳测试与耐候性测试后再投入野外使用,并根据回馈的野外持续监测数据来进一步修正各类影响因素的设计;综合运用流体力学、材料学、建筑环境学、设计艺术学原理和知识不断完善人工树洞的设计。
纤维饱和点概念的演变、测试方法及其应用
高鑫, 周凡, 庄寿增, 周永东
林业科学. 2019, 55(3):  149-159.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190317
摘要 ( 127 )   HTML   PDF (3185KB) ( 202 )  
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纤维饱和点(FSP)是木材科学中早期提出的概念,距今已超过1个世纪,在木材-水分关系、物理力学性能等木材科学研究各领域均发挥了重要作用。相较于FSP概念的最初形式,其无论从定义形式还是从物理含义等方面都有了变化,从最初以木材内水分状态及其存在位置的定性描述朝着水分与木材结合形式差异、木材内水分势能边界方向发展。目前国内关于FSP的研究相对滞后,也未见系统的FSP测试原理和方法介绍。本研究对FSP概念演变与发展、测试方法及其优缺点进行系统分析,并在此基础上总结FSP在木材-水分关系、木材干燥技术、改性效果评价中的应用及其进一步发展方向。根据木材-水分关系研究的不同阶段,FSP概念可归纳为4种类型:第1类概念强调以物理力学性质转折点及水分存在位置定义FSP;第2类概念以木材细胞壁容纳水分极限作为FSP,简化了限制条件;第3类概念强调水分与木材结合形式差异,从吸、放热的热物理角度等进行阐述;第4类概念引入溶液热力学概念,将FSP视为木材内不同状态水分的相态边界,给出了FSP明确的物理含义。FSP测试方法可归纳为7类,包括外推法、溶剂排出法、压力板法、示差量热法、离心脱水法、核磁共振法和溶液热力学计算法,除外推法、溶液热力学计算法获得的FSP为计算值外,其他方法都可获得细胞壁内吸着水真实含量,测定的FSP明显高于传统引用的FSP平均值30%,但具体应用时应根据实际需求而定。FSP可进一步在木材干缩湿胀特性分析、木材干燥基准制定等方面发挥作用,同时在木材改性效果评价及改性处理后微观构造分析等领域均可应用。在FSP热力学概念基础上衍生的全含水率区间木材-水分关系的化学势表达方式,以及在此基础上发展而来的木材-水分相态图,将成为今后建立木材-水分关系的科学评价体系机制,并进一步服务于科研与生产。
山区生态保护对当地社区居民生计影响的研究进展及展望
陈传明, 侯雨峰
林业科学. 2019, 55(3):  160-166.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190318
摘要 ( 63 )   HTML   PDF (1173KB) ( 160 )  
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山区生态保护和农村扶贫是发展中国家重要的政策,山区生态保护对当地社区居民生计的影响是乡村地理学和生态保护学关注的焦点。基于国内外相关文献,本研究从生态保护对当地社区居民生计资本的影响、生态保护对当地社区居民生计策略的影响和生态保护对当地社区居民生计结果的影响等方面对国内外生态保护对社区居民生计的影响进行系统归纳总结。依据目前研究和实践现状,提出生态补偿对社区居民可持续生计的影响过程与机制是未来需要关注的重点问题,应深入探索生态保护区社区居民可持续生计的研究,强化新技术方法在社区居民可持续生计研究中的运用。
问题与讨论
祥丰牡丹经济效益评价
刘萍, 富丽莎, 蒋凯明
林业科学. 2019, 55(3):  167-174.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190319
摘要 ( 70 )   HTML   PDF (1275KB) ( 138 )  
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[目的]对祥丰牡丹的价值、市场需求和前景发展进行分析,为引种推广该新品种提供参考,以促进祥丰牡丹与油用牡丹企业健康发展,保障油用牡丹产业可持续发展。[方法]在借鉴油茶、土地整理等领域经济效益评价研究的基础上,基于频度分析法和专家咨询法构建油用牡丹品种经济效益评价指标体系,包括单位面积产量、单位面积收益、田间管理费用、投资回收年限和种植农户人均收入增加率5个评价指标。利用AHP (层次分析法)结合Yaahp11.1软件确定指标权重,运用模糊综合评价法建立评价模型。以凤丹牡丹为对照,对祥丰牡丹和凤丹牡丹的经济效益进行对比分析。[结果]祥丰牡丹经济效益评价结果为"好",凤丹牡丹经济效益评价结果为"一般"。单位面积产量上,祥丰牡丹比凤丹牡丹产量提高近750 kg·hm-2,提升126.84%;单位面积收益上,祥丰牡丹因产量提升,平均收益提高约22 500元·hm-2;田间管理费用上,祥丰牡丹的表现略低于凤丹牡丹;投资回收年限上,祥丰牡丹可在种植后第3年实现收支平衡,早于凤丹牡丹1年。祥丰牡丹新品种在经济效益方面优于凤丹牡丹。[结论]相较于凤丹牡丹,祥丰牡丹新品种具有较好的经济效益,对种植农户收入提升、地区经济发展等方面具有积极推动作用,其未来发展趋势较好,发展潜力较大,会形成较高的经济收益和利润,祥丰牡丹新品种具备被农户和企业大范围推广引种的价值和潜力。
研究简报
2000—2014年中亚地区主要植被类型水分利用效率特征
邹杰, 丁建丽
林业科学. 2019, 55(3):  175-182.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190320
摘要 ( 76 )   HTML   PDF (1765KB) ( 190 )  
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[目的]比较中亚地区不同植被类型水分利用效率(WUE)差异,探究不同植被类型WUE在海拔和纬度上的分布特征,分析WUE在年内和年际间的变化趋势,以期从宏观的角度揭示中亚地区不同植被类型WUE的时空变化规律。[方法]利用土地覆盖数据整合出不同植被类型分类,使用MODIS产品数据初级生产力(GPP)、蒸散发(ET)计算中亚地区月平均和年平均WUE,观测不同海拔和纬度上的WUE变化。[结果]中亚地区GPP较低植被类型的WUE值高,而GPP较高植被类型的WUE值低,WUE表现为稀疏灌木林 > 草地 > 郁闭灌木林 > 森林 > 农田,其中稀疏灌木林WUE显著(P<0.05)高于其他植被类型;不同植被类型WUE随海拔升高出现先增加后下降的趋势,当海拔高于1 200 m后WUE与海拔显著负相关(P=0.018);农田、森林、郁闭灌木林、稀疏灌木林和草地WUE高值区分别出现在海拔750、750、750、1 250和500 m;不同植被WUE随纬度增加的变化方式和幅度差异较大,各植被类型出现WUE峰值的纬度分别为农田36°、郁闭灌木林32°、稀疏灌木林36°~38°、森林50°和草地32°;在2000—2014年间,中亚地区WUE均值为2.65 g·kg-1,整体变化趋势为增加,年增加量为0.066 g·kg-1;WUE的年内变化趋势为先升高后降低,可用一元三次函数很好地描述(R2=0.98)。[结论]随着海拔增加,WUE呈现先增高后降低的变化趋势,各植被类型WUE随纬度的升高表现出不同的变化趋势。各植被类型WUE在2000—2014年间均呈现上升趋势。
叶型对马尾松幼苗生长及叶绿素荧光特征的影响
王好运, 吴峰, 朱小坤, 谢维斌
林业科学. 2019, 55(3):  183-192.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190321
摘要 ( 65 )   HTML   PDF (2116KB) ( 352 )  
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[目的]研究叶型对马尾松幼苗生长及叶绿素荧光特征的影响,以期为马尾松苗木选择及栽培提供参考。[方法]以出圃时呈现为全初生条形叶、全次生针形叶和中间型的马尾松1年生幼苗为试验材料,分析其生长指标、光合色素含量及叶绿素荧光参数,研究初生叶和次生叶叶绿素荧光特征差异及对幼苗生长的影响。[结果]全次生叶幼苗出圃时苗木质量指数(QI)、干物质积累量及造林1年后净生长量均显著高于全初生叶幼苗;次生叶的叶长、体积和表面积等指标均显著大于初生叶;初生叶中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均显著高于次生叶,两者间的类胡萝卜素含量无显著差异。初生叶的FmFv/FmFv/Fo均显著高于次生叶,Fo在2种叶型间无显著差异;初生叶的PSⅡ反应中心参数Y(Ⅱ)和Fv’/Fm’、淬灭参数qP和NPQ、能量耗散参数Y(NPQ)和Y(NO)及光响应参数ETRmaxαβIk也均高于次生叶,在高光强条件下,初生叶的非光化学淬灭和调节性能量耗散能力增强。由于次生针叶叶长、体积和表面积等形态指标均显著大于初生叶,因而具有次生针叶的幼苗的光合作用面积更大,干物质量积累较多,出圃时的苗木质量以及造林后的生长表现均高于全初生叶的幼苗。[结论]与次生叶相比,初生叶拥有较高的叶绿素含量,较耐光抑制,有较高的光能转化效率,但高光强条件下会通过热耗散的形式来减少多余光能对光合系统的损害;拥有次生叶的幼苗表现出较好的苗木质量及生长特性。
印加果种子发育过程中脂肪酸的累积规律
陈鸿鹏, 彭彦, 刘果, 李慧, 高丽琼, 詹妮, 谢耀坚
林业科学. 2019, 55(3):  193-198.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190322
摘要 ( 92 )   HTML   PDF (2012KB) ( 133 )  
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[目的]研究印加果种子中脂肪酸物质的累积规律,对印加果种子不同发育时期的脂肪酸物质进行解析,为印加果种植区域推广和新品种选育提供理论依据。[方法]分别选取成年印加果植株的18、36、54、72和90 DAF种子,利用液氮微量提取印加果种子的脂肪酸,通过气相色谱-质谱技术对其组分和相对含量进行动态变化的测定分析。[结果]印加果种子整个发育过程主要分离鉴定出56种物质,其中包括14种脂肪酸类化合物(80.13%),7种酯类化合物(2.70%),24种烷烃类化合物(12.40%),7种苯环类化合物(3.96%)以及4种其他化合物(0.81%)。脂肪酸类化合物主要包含亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸及16-甲基十七烷酸等物质。随着成熟度增加,脂肪酸总含量逐渐从53.60%、76.30%、76.78%、96.43%增加至97.54%。其中,亚油酸和亚麻酸呈增加趋势,棕榈酸、硬脂酸、油酸及16-甲基十七烷酸等物质呈下降趋势。[结论]在印加果种子发育过程中,脂肪酸物质逐渐由饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸物质转化为多不饱和脂肪酸物质,相比其他油料植物具有成熟期短、不饱和脂肪酸转化效率高等优点,推测可能与其高效的光合速率相关。因此,印加果作为一种强需光性的食用油料植物,适宜在纬度较低的广东、广西、云南、福建、海南以及台湾等部分区域进行种植。