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2019年 第55卷 第4期 刊出日期:2019-04-25
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林业科学. 2019, 55(4):  0-0. 
摘要 ( 46 )   PDF (3185KB) ( 168 )  
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论文与研究报告
中亚热带天然林改造成人工林后土壤呼吸的变化特征
刘宝, 王民煌, 余再鹏, 林思祖, 林开敏
林业科学. 2019, 55(4):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190401
摘要 ( 155 )   HTML   PDF (1631KB) ( 463 )  
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[目的]研究中亚热带常绿阔叶林(天然林)改造成人工林后土壤碳排放量的变化及主要影响因子,为评估森林类型转换对土壤碳排放的影响提供科学依据。[方法]在福建农林大学西芹教学林场的常绿阔叶林及由其改造而来的38年生闽楠人工林与35年生杉木人工林中分别设置4块20 m×20 m样地,利用Li-8100土壤碳通量观测系统于2014年9月—2016年9月进行定点观测,并同期观测土壤温度、含水量、有机碳含量(SOC)、微生物生物量碳含量(MBC)、可溶性有机碳含量(DOC)、0~20 cm土层细根生物量和年凋落物量及凋落物碳氮比(C/N)。[结果]常绿阔叶林改造成闽楠(38年后)和杉木人工林(35年后),年均土壤碳排放通量由16.22显著降为12.71和4.83 tC·hm-2a-1,分别减少21.60%和70.20%;各林分类型的土壤呼吸温度敏感性Q10值表现为常绿阔叶林(1.97) < 闽楠人工林(2.03) < 杉木人工林(2.91),转换为杉木人工林后,Q10值显著升高(P<0.05);土壤温度能分别解释常绿阔叶林、闽楠人工林与杉木人工林土壤呼吸速率变化的89.70%、88.50%和87.90%,土壤呼吸速率和土壤含水量相关不显著(P>0.05);土壤呼吸速率和SOC、MBC、DOC、年凋落物量及0~20 cm土层细根生物量均极显著正相关(P<0.01);土壤呼吸温度敏感性指数Q10值和凋落物C/N极显著正相关(P<0.01),而与年均土壤呼吸速率及MBC极显著负相关(P<0.01);进一步分析发现土壤MBC和SOC含量是影响土壤呼吸速率的2个最重要因子,而凋落物C/N在影响土壤呼吸温度敏感性中的贡献最大。[结论]中亚热带地区常绿阔叶林改造成闽楠(38年)或杉木(35年)人工林后,土壤碳排放通量显著降低。林分类型转换后树种组成和林分结构发生改变,凋落物数量、质量及细根生物量显著降低,土壤SOC和MBC含量显著下降可共同导致土壤呼吸通量的下降。土壤温度是3种林分类型土壤呼吸季节变化的主导因素,而土壤总有机碳库和土壤微生物量碳库的差异是不同林分之间土壤呼吸差异的主导因素,凋落物C/N对土壤呼吸的Q10影响最大。为提高模型预测森林类型转换影响土壤碳排放的精度,应综合考虑土壤有机碳库、易变性有机碳库及底物质量的变化。
北京市六环内城市道路附属绿地木本植物多样性及结构特征
马杰, 贾宝全
林业科学. 2019, 55(4):  13-21.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190402
摘要 ( 110 )   HTML   PDF (2378KB) ( 247 )  
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[目的]探讨北京市六环内城市道路附属绿地木本植物多样性以及结构特征,梳理北京市城区道路绿化建设现状,探索北京市城市道路附属绿地存在的问题及梯度变化规律。[方法]以0.5 m的World View 2遥感影像为基础,目视解译北京六环外1 km范围内道路,以每种类型道路总长度的10%作为调查长度,利用Arcgis对该范围已命名道路随机选取实地勘测路段,调查选取路段木本植物树种、胸径、冠幅等指标,并对调研数据进行多样性及结构分析。[结果]本研究共记录北京市道路附属绿地木本植物33科、61属、77种,其中乔木59种、灌木15种、藤本3种;使用数量最多、频度最高的树种为国槐;北京本地种62种;植物丰富度、多样性指数均沿环路呈现了由城内向城外逐步增加的变化趋势;乔木平均胸径24.07 cm,平均胸径沿环路由内向外逐渐减小,胸径等级分布在Ⅱ级数量最多;径级较大的树木占比由城内向城外逐渐减少,国道与胡同较大径级树木比例高于其他类型道路;乔木平均冠幅6.33 m,Ⅳ级冠幅即6~8 m最为常见;各环路间冠幅由城内向城外逐渐减小,国道与胡同大冠幅树种占有较大比例。[结论]北京市道路绿地的物种多样性不高,优势树种优势度过强,尤其是北京市市树国槐,无论在数量上还是使用频率上都远高于其他树种;在乔木树种中,青年期占比较高,分布不均匀,幼年期树种过少;整体树冠覆盖较好,冠幅分级分布均衡;北京市道路绿地受城市化进程影响明显,沿环路由城内向城外显示出物种增加、胸径和冠幅减小的梯度变化;城市道路(环路、主干道、次干道、支路、胡同)物种丰富度明显高于公路(高速公路、国道、省道),大径级树木多分布于国道与胡同,公路冠幅大于城市道路。
三峡库区消落带土壤化学性质年际变化特征
郭燕, 程瑞梅, 肖文发, 沈雅飞, 杨邵, 王娜, 刘泽彬, 王晓荣
林业科学. 2019, 55(4):  22-30.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190403
摘要 ( 102 )   HTML   PDF (1333KB) ( 206 )  
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[目的]分析三峡库区消落带经历长期水库水位变化后的土壤化学性质,为揭示消落带水文环境变化提供科学依据。[方法]在秭归段消落带回水区选择典型次生灌丛固定监测样地,根据库区水位运行计划,于2008、2009、2012、2014和2015年(分别经历0、1、4、6和7次水位涨落)对不同海拔(145~155、155~165、165~175、175~185 m)样地的不同土层(0~10和10~20 cm)土壤的pH值和有机质及碱解氮、速效磷和速效钾含量进行测定。[结果]经历7次水位涨落后,所有海拔的pH值均明显增加,其中海拔145~155 m土壤由酸性(pH6.1)变为碱性(pH8.2),而其他海拔土壤逐渐由酸性趋于中性;水淹海拔区土壤有机质含量高于非水淹对照海拔(175~185 m),且随水淹时间增加,0~10 cm土层有机质含量较2008年呈逐年下降趋势,而10~20 cm土层则先增加后降低;随水位涨落周期的增加,土壤碱解氮含量呈波动性下降趋势,且0~10 cm土层土壤对水淹影响更为敏感,0~10 cm土层碱解氮以2009年和2015年下降最为显著(P<0.05),和2008年相比各海拔降幅分别达37.2%~54.7%和50.6%~65.7%;0~10 cm土层速效钾含量在2009年降幅最大,达17.1%~50.8%;速效磷含量则呈逐年下降趋势,且在速效养分中的流失量最大,在经历4、6和7次水位涨落后,速效磷含量较2008年分别下降78.0%、94.8%、91.6%(0~10 cm)和89.5%、93.6、92.5%(10~20 cm)。[结论]随三峡水库运行周期的不断延长,消落带土壤pH值升高、有机质含量下降,消落带土壤养分匮乏现象将突显,对于消落带经历长期水位涨落后的土壤化学性质变化仍需长期监督。
土壤温度和水分变化对川西云杉幼苗氮和磷含量的影响
申静霞, 袁秀锦, 李迈和, 于飞海, 王雪, 刘录, 贺云龙, 雷静品
林业科学. 2019, 55(4):  31-41.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190404
摘要 ( 113 )   HTML   PDF (1589KB) ( 282 )  
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[目的]研究不同梯度的土壤温度和水分对川西云杉幼苗生长性状和各器官氮和磷含量的影响,以期为全球气候变暖背景下解释川西云杉树线形成的原因提供参考和数据积累。[方法]以5年生川西云杉幼苗为试验材料,采用人工气候室结合嵌套设计,设置5个土壤温度梯度(2、7、12、17、22℃)和3个土壤水分梯度(干旱处理、正常水分含量处理、饱和水分含量处理)。每处理9株幼苗,共135株幼苗。实验处理4个月后,测定并比较分析不同梯度的土壤温度和水分对幼苗的生长性状、各器官干物质含量、各器官全氮、全磷浓度和含量以及土壤全氮和全磷浓度的影响。[结果]土壤温度处理对幼苗基径和株高生长量均无显著影响,而土壤水分处理对幼苗株高生长量有显著影响;在2℃和7℃土壤温度干旱处理下显著降低了幼苗的株高生长量,但随着土壤温度的升高其影响效应不显著。土壤温度处理对土壤氮和磷浓度无显著影响,而干旱处理显著升高了土壤氮和磷浓度。川西云杉幼苗各器官的氮和磷浓度以及当年生叶氮含量随土壤温度降低显著降低;干旱和饱和水分处理显著降低了当年生叶和当年生枝的氮浓度,饱和水分处理显著降低了当年生叶的磷浓度,干旱处理显著降低了当年生枝、茎和根的磷浓度,干旱和饱和水分处理显著降低了当年生叶和根的氮和磷含量,且随着土壤温度升高影响效应更显著。[结论]在短期内,土壤低温对川西云杉幼苗的生长性状没有明显的制约作用,但对川西云杉幼苗各器官的氮和磷浓度及含量影响显著,尤其是当年生叶和根的氮和磷浓度及含量。在川西地区,低温、干旱等极端气候胁迫导致的云杉幼苗氮、磷含量的不足很可能是限制川西云杉垂直分布的重要因素。此外,土壤温度和水分处理存在显著的交互作用,随着土壤温度的降低,水分胁迫对幼苗各器官氮和磷含量的影响由显著变得不再显著,说明随着海拔升高,与水分因子相比,土壤低温成为造成云杉各器官营养元素亏缺的主导因子。
碧玉杨叶形态结构与生理特性对干旱的响应
王怡霖, 王卫锋, 张芸香, 常淑君, 郭晋平
林业科学. 2019, 55(4):  42-50.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190405
摘要 ( 157 )   HTML   PDF (1396KB) ( 283 )  
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[目的]以群众杨为对照,探讨干旱胁迫下碧玉杨的叶形态、结构和光合、水分生理特性的关系及其影响植株生物量积累的内在成因,进一步揭示碧玉杨和群众杨的抗旱机制,为区域造林绿化杨树的抗旱生理研究和品种推广提供参考。[方法]以碧玉杨与和群众杨1年生扦插苗为研究对象,应用盆栽控水法模拟干旱条件,对比分析不同干旱胁迫程度下2个品种的叶面积、叶脉密度、叶氮素利用效率、光合特性及叶水分输导能力的响应,及其对植株生物量和抗旱能力的影响。[结果]干旱胁迫程度加剧,2个杨树品种的叶脉密度(LVD)和单位干质量叶氮含量(Nmass)上升,碧玉杨的LVD增幅大、Nmass增幅小;净光合速率(Pn)、植株总光合速率(PTL)、最大净光合速率(Pnmax)、光合日累积量、蒸腾日累积量、叶导水率(Kleaf)、水分利用效率(WUE)、光合氮利用效率(PNUE)、叶面积(LA)以及植株生物量(TB)均下降,碧玉杨的降幅均小。相较群众杨而言,碧玉杨的LA、LVD、PNUE、TB和日均耗水量在干旱胁迫前后均高,PnKleaf、WUE和Nmass在干旱胁迫前后均低,PTL和Tr日累积在中度和重度干旱胁迫下高,PnmaxPn日累积和Tr在重度干旱胁迫下高。PTL较Pn与TB相关关系更紧密,PNUE较Nmass与TB相关关系更紧密。[结论]干旱胁迫下碧玉杨的叶形态结构与生理特性呈现出低效水分利用、高效叶形态结构调整、高效氮素利用和高效光合固碳的平衡制约关系。2个品种的抗旱机制不同,抗旱能力强的碧玉杨其叶结构调整更高效,抗旱能力弱的群众杨其光合特性对干旱更敏感,叶结构与抗旱性关联最大,其次是光合特性。
不同磷水平下刺梨实生苗生长及根系形态特征与内源激素含量的关系
官纪元, 樊卫国
林业科学. 2019, 55(4):  51-61.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190406
摘要 ( 110 )   HTML   PDF (2403KB) ( 247 )  
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[目的]探究不同磷水平对‘贵农5号’刺梨实生苗生长、根系形态变化的影响及其与内源激素的相互作用,了解刺梨应对低磷胁迫的适应策略,为喀斯特地区低磷土壤刺梨的磷养分管理和生长调控提供科学依据。[方法]采用基质培养方法,设5、25、45、65和85 mg·L-1有效磷含量的5个供磷水平处理,对不同处理的生长和根系形态指标及叶、根中内源激素含量进行测定,解析不同磷水平下根系形态与内源激素含量变化的关系。[结果] 1)45 mg·L-1磷水平下实生苗生长的最好,整株生物量、主根长度、总根尖数和根的总长度、总体积、总表面积、平均直径、侧根长度和数量、一级侧根密度均最大,根和叶中的GA1+3含量最高,ABA含量最低。2)供磷水平低于或高于45 mg·L-1后,植株生长受到抑制,生物量明显减小,GA1+3含量降低,ABA含量增大,上述根系形态指标变小。在5 mg·L-1的低磷胁迫下,植株根冠比、2级、3级侧根密度和根毛的密度及长度达到最大。3)根和叶中的IAA及ZR含量随磷水平的降低而增大。4)不同磷水平下植株的生长指标和生物量大小与根和叶中的IAA和ZR含量间均表现出极显著(P<0.01)的一元二次非线性回归关系,与GA1+3和ABA的含量分别呈极显著(P<0.01)正相关和极显著(P<0.01)负相关。供磷水平过低、过高对植株生长的抑制是IAA、ZR、GA1+3、ABA含量改变后协同作用的结果。低磷水平下根的生长抑制与叶和根中的IAA、ZR和ABA含量增大和GA1+3含量降低有关,高浓度的GA1+3和低浓度的ABA能促进主根的伸长和侧根的形成,而高浓度的IAA和ZR对根毛的形成及伸长和增加根毛的密度有促进作用。[结论] 45 mg·L-1磷水平下刺梨实生苗生长和根系发育最好,主根长度、总根尖数和根的总长度、总体积、总表面积、平均直径、侧根长度和数量、一级侧根密度最大。降低或提高磷水平后植株生长受到抑制,上述根系形态指标随之变小。低磷胁迫下刺梨实生苗根冠比和2、3级侧根密度、根毛密度及长度明显增大。供磷水平变化导致刺梨实生苗叶和根中IAA、ZR、GA1+3、ABA的含量发生改变,并共同对植株生长和根系形态变化产生协同调控作用。根冠比的增大,2、3级侧根密度和根毛密度及长度的增加是刺梨实生苗应对低磷胁迫采取的适应策略,根和叶中高水平的ZR和IAA发挥重要的促进和调控作用。
山鸡椒水分及氮素利用效率性别特异性动态
高暝, 陈益存, 吴立文, 汪阳东
林业科学. 2019, 55(4):  62-68.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190407
摘要 ( 90 )   HTML   PDF (1471KB) ( 252 )  
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[目的]以雌雄异株山鸡椒为研究材料,分析雌雄植株在生殖生长过程中水分及氮素利用策略的性别特异性动态变化规律,以期为雌雄异株植物资源分配动态变化机制提供理论依据。[方法]测定雌雄植株在开花后105~165天共5个时期叶片养分含量(碳含量、氮含量、碳氮比)、稳定碳同位素组成(δ13C)、稳定氮同位素组成(δ15N),并分析其动态变化规律。[结果]1)雌雄株叶片δ13C平均值分别为-29.38‰和-28.08‰。性别和发育时期对雌雄株叶片δ13C值影响均显著,5个时期雌株δ13C值均显著低于雄株;且随发育进程雌雄植株δ13C值均不断下降。2)雌雄株叶片δ15N平均值分别为1.90‰和2.95‰。性别和发育时期对雌雄株叶片δ15N值均有极显著影响,开花后105~150天(即雌株果实中精油及柠檬醛含量快速积累期)雌株δ15N值显著低于雄株;随着发育进程,雌雄株叶片δ15N值均表现出双峰变化趋势,双峰出现在开花后105天和135天,雌株叶片δ15N在开花后120天达到最低值,雄株叶片在开花后165天时达到最低值。3)雌雄株叶片碳含量平均值分别为49.44%和49.28%。开花后105天和120天,雌株叶片C含量高于雄株叶片C含量,开花后135~165天(果实精油快速积累期到稳定期),雌株叶片C含量低于雄株。雄株叶片C含量随发育进程显著升高,而雌株叶片C含量在不同时期无显著差异。4)雌雄株叶片N含量平均值分别为1.71%和1.51%。性别对N含量影响显著,雄株叶片N含量均低于雌株(除开花后135天)。5)雌雄株叶片C/N平均值分别为29.15和33.72。性别对叶片碳氮比影响显著,雌株C/N值在不同发育时期均小于雄株,但发育时期对其无显著影响;随着发育时期推进,雄株C/N值下降程度高于雌株。6)雌雄植株叶片δ13C与N含量以及δ13C与δ15N之间均无显著相关性。[结论]山鸡椒雌雄植株在养分含量、水分及氮素利用策略存在差异,且在开花后105~165天表现出动态变化规律。雌株水分利用效率低于雄株,从果实精油及柠檬醛含量快速积累期到稳定期,雌株水分利用效率不断下降;雌株氮利用低于雄株,且随着植株发育,雌雄株叶片氮素利用效率均表现出双峰变化趋势;雄株叶片氮含量低于雌株,分配更多的氮素至花芽以保证花粉形成;果实精油快速积累期到稳定期,雌株叶片碳含量低于雄株,为果实及种子的形成提供更多的碳元素。
濒危植物格木天然种群的表型多样性及变异
李洪果, 陈达镇, 许靖诗, 刘光金, 庞晓东, 叶金辉, 莫小文, 谌红辉
林业科学. 2019, 55(4):  69-83.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190408
摘要 ( 151 )   HTML   PDF (2681KB) ( 231 )  
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[目的]通过对濒危植物格木在我国中心分布区种群的果荚和种子表型性状测量分析,研究其表型多样性及变异规律,结合地理气候信息探讨影响表型变异的关键因子,为格木天然种群的遗传多样性保护恢复和引种栽培提供科学依据。[方法]对8个格木天然种群114个单株的13个果荚及种子表型性状进行测量,利用巢式方差分析、多重比较、相关性分析、主成分分析、聚类分析等分析方法,探讨格木天然种群的表型多样性水平、进化和适应性潜力、表型变异规律、表型分化水平、种群聚类特征及其与地理气候因子的相关性。[结果]格木表型多样性水平中等,13个性状的Shannon-Wiener指数在1.911 1(种形指数)~2.103 9(果荚周长)之间,平均2.027 8;8个种群的Shannon-Wiener指数在0.920 9(P6)~1.885 6(P8)之间,均值为1.474 7。格木表型性状离散程度较轻,13个性状的变异系数在7.544 6%(种子长)~18.868 5%(果荚面积)之间,均值为12.410 9%;8个种群的变异系数在8.852 9%(P1)~13.984 8%(P5)之间,均值为12.410 9%。13个表型性状的极大值为极小值的1.395 2(种形指数)~2.805 6(每荚种子数)倍,均值为1.791 7。巢式方差分析表明,格木13个表型性状在种群间和种群内均存在极显著差异(P<0.01),说明这些性状在种群间和种群内均存在丰富的变异;种群内的变异(40.387 1%)远大于种群间(11.948 9%)。种群平均表型分化系数为21.857 9%,各性状的分化系数变化幅度在7.476 5%(种形指数)~38.674 0%(果荚宽)之间。相关性分析表明,13个表型性状之间大多存在显著或极显著相关,果荚宽度、种子周长等性状和温度指标呈负相关,与纬度呈正相关,格木在气温高、降雨量大的地区往往具有小果荚、小种子的特征,随着温度指标降低和纬度增加,格木果荚及种子有变大的趋势。格木13个表型性状可提炼为4个主成分,累积贡献率为87.382%。8个天然群体基于欧氏距离可分为3类:第1类2个种群呈现果荚小、种子小的特征,该类表型主要出现在格木分布区的南端;第2类5个种群呈现果荚大、种子大的特征,该类表型主要出现在格木分布区的北部,仅1个种群位于分布区的南部;第3类1个种群呈现果荚小、种子少、种子大而薄的特征,该类表型出现在格木南北分布区的中间衔接部。[结论]格木的表型多样性处于中等水平,在个体上存在较为丰富的变异。在群体及物种水平上,格木表型性状离散程度较轻,各个性状分布相对集中,较为稳定,不易发生群体分化,拥有特殊表型的格木单株具有较高的保存价值。果荚及种子大小进化及适应性潜力相对较大,种形指数最不易产生变异。种群内的变异是格木表型变异的主要来源,格木的种质资源收集保存可减少种群数量,增加种群内个体数量,并优先收集有特殊表型的单株。广西省容县和龙圩区的格木种群是格木遗传多样性保护及种质资源收集保存的重点区域。年均温等温度因子是影响格木表型及分布的最主要因子。果荚及其中种子的大小是格木种群间聚类的主要依据。
掌叶木不同种源种子的经济性状
郭松, 李在留, 薛建辉, 李雪萍, 陈晶晶
林业科学. 2019, 55(4):  84-96.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190409
摘要 ( 108 )   HTML   PDF (2503KB) ( 205 )  
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[目的]研究掌叶木种子千粒质量、出仁率、含油率和籽油脂肪酸等经济性状在种源间的差异及变异规律,评估并筛选最优生物柴油原料种源。[方法]以广西乐业、田林、凤山、环江和贵州独山5个种源掌叶木种子为试验材料,测定千粒质量和出仁率后,采用索氏抽提法分别测定种子、种仁和种皮含油率,利用气相色谱法分析籽油脂肪酸组成和含量;对种子经济性状间及其与地理-气候因子进行相关性分析,并对各种源进行聚类分析;基于脂肪酸燃料特性因子对各种源进行评估。[结果] 1)各种源间的种皮含油率差异不显著,千粒质量、出仁率、种子和种仁含油率差异均极显著(P<0.01),此5个性状在种源间变异系数均值为13.7%,其中凤山种源除种皮含油率外,千粒质量(210.02 g)、出仁率(68.89%)、种子含油率[43.23 g·(100 g)-1]和种仁含油率[56.56 g·(100 g)-1]均最高。2)掌叶木籽油含有14种长链脂肪酸,包括6种饱和脂肪酸、5种单不饱和脂肪酸和3种多不饱和脂肪酸,其中不饱和脂肪酸平均质量分数高达94.08%,种源间变异系数仅为0.53%;8种主要脂肪酸(质量分数>1%)占籽油脂肪酸组成的98.19%,它们在种源间的变异系数均值为7.21%,其中神经酸平均质量分数(7.8%)排在已知含有神经酸木本植物第4位。3)相关性分析结果表明:种子含油率与种仁含油率呈极显著正相关(P<0.01,R=0.997);除亚麻酸外,主要脂肪酸间均呈较多的显著或极显著相关,这些脂肪酸按碳链长度22划分为2大类群,群内各组分相互促进,群间反促进;千粒质量与亚麻酸、出仁率与饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸、种子含油率与棕榈酸、亚油酸、芥酸和单不饱和脂肪酸均呈极显著相关(P<0.01),相关系数分别为-0.983、-0.964、0.964、-0.998、-0.981、0.995和0.976 ;种子经济性状与地理-气候因子间的相关性不显著。4)聚类分析结果显示:5个种源被分为3组,其中,乐业和独山2个种源聚为一组,田林和环江2个种源聚为一组,凤山种源单独聚为一组。5)掌叶木籽油作为生物柴油原料须分离木焦油酸和神经酸,且不能满足冷滤点-10℃要求,凤山种源各项评估数值均为最优。[结论]掌叶木种子千粒质量、出仁率、种子含油率和种仁含油率等经济性状在种源间存在丰富变异;籽油经济利用价值较高,籽油低温流动性较好,主要脂肪酸质量分数在种源间离散程度和变异幅度均较小,性状稳定;种子经济性状受地理-气候因子影响不显著,在种源间具有随机变异的特点,且广西凤山为最优生物柴油原料种源。
南水北调中线水源区2000—2015年森林动态变化遥感监测
高文文, 曾源, 刘宇, 衣海燕, 吴炳方, 鞠洪波
林业科学. 2019, 55(4):  97-107.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190410
摘要 ( 108 )   HTML   PDF (6456KB) ( 205 )  
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[目的]监测南水北调中线水源区2000—2015年森林空间分布格局,研究森林动态变化过程及其机制,为水源区森林生态系统保护和水质安全提供理论依据。[方法]基于2000、2010和2015年3期30 m分辨率国产环境灾害卫星HJ-1 A/B CCD以及Landsat TM影像数据,采用面向对象决策树分类方法,监测南水北调中线水源区的土地覆被,并运用像元二分模型和归一化植被指数估算植被覆盖度。[结果] 3期土地覆被数据精度(K)分别为89.4%、86.9%和84.4%,2000年用户精度为98%,2010年用户精度为96%,2015年用户精度为94%。土地覆被监测结果表明,受退耕还林和封山育林等生态工程项目实施影响,2000—2015年,南水北调中线水源区森林面积持续增加,增幅达9.5%,增加面积主要来自草地、耕地和建设用地;然而,随着水源区大规模移民和区域经济不断发展,也使得约4 547 km2的森林转化为耕地、草地和建设用地。分市统计分析表明,十堰市和安康市森林面积增量最大,均超过1 300 km2,生态修复工程效果显著。2000—2015年,水源区植被覆盖度也呈增加趋势,其中森林植被覆盖度增幅达25.4%,且植被覆盖度在0.6以上的森林面积比例3期均超过70%。[结论]近15年来,南水北调中线水源区森林面积和森林植被覆盖度增加显著,森林密度得到提升,高密度的森林植被能够在地表形成植被保护层,降低水源区发生水力侵蚀和沟渠侵蚀的风险,从而提高水源区水土保持能力。
高精度DEM支持下的多时期航片杉木人工林树高生长监测
夏永杰, 庞勇, 刘鲁霞, 陈博伟, 董斌, 黄庆丰
林业科学. 2019, 55(4):  108-121.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190411
摘要 ( 109 )   HTML   PDF (10822KB) ( 285 )  
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[目的]集成多时期航片数据和由机载激光雷达数据获取的密集林区数字高程模型,估测多时期杉木人工林冠层高度,并对其生长情况进行定量监测,为多时期航片监测森林生长趋势和评价林地生产力提供可能。[方法]首先基于分类后的激光雷达点云数据获得林下高精度数字高程模型和森林数字表面模型,利用航片数据构建立体像对,通过自动立体匹配算法生成森林冠层的摄影测量数字表面模型,然后借助数字高程模型将2种数字表面模型进行高度归一化,提取研究区多时期森林冠层高度。利用1996、2004年历史航片和2014年数字航片以及激光雷达数据,构建18年内皖南杉木人工林3期森林冠层高度,并对其精度进行分析。[结果] 1)由2014年数字航片和激光雷达数据获取的森林冠层高度的R2为0.52,RMSE为1.79 m;2)由2014年数字航片处理得到的森林冠层高度与对应样地实测上层木的平均高验证精度较高,平均绝对误差1.59 m,平均相对误差15%,最大绝对误差3.45 m,最大相对误差30.80%,测量精度85.00%;3)由1996、2004、2014年航片得到3期杉木人工林冠层高度,其增长趋势与树高生长曲线预测趋势一致。[结论]在多山复杂地形条件下,利用航片可准确定量反映山脊向阳面的森林冠层高度变化,但对于山谷阴影处,则会出现冠层高度被低估情况,利用多期航片结合高精度DEM数据可定量反映上层木的冠层高度变化。
基于28S rDNA分析板栗和杉木上针叶小爪螨物种分化原因
尹淑艳, 李波, 周成刚, 张卫光, 谢丽霞, 刘永杰
林业科学. 2019, 55(4):  122-128.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190412
摘要 ( 78 )   HTML   PDF (1097KB) ( 171 )  
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[目的]我国经济林树种板栗和杉木上的重要害螨一直被认为是同一种螨——针叶小爪螨,但针叶小爪螨的山东板栗种群和浙江杉木种群间存在生殖隔离,且生殖隔离并非由地理隔离和能调控寄主生殖的内共生菌引起,似乎二者已分化为2个独立的种。本研究目的是明确其成种原因,丰富物种形成理论。[方法]从之前做杂交试验时所采集的针叶小爪螨板栗和杉木种群中各随机取3头雌成螨,提取单头雌成螨的总DNA,使用根据其他小爪螨28S rDNA两端保守序列设计的引物扩增28S rDNA,扩增产物纯化后测序。比较2种群的28S rDNA序列,并基于28S rDNA序列构建小爪螨属系统发育树,结合已有研究分析两种群分化原因。[结果]每个种群的3个个体的28S rDNA序列完全一致,无种群内变异。2种群的28S rDNA序列一致性为98.3%,遗传距离为1.7%。在基于28S rDNA序列构建的小爪螨属系统发育树上,浙江杉木种群与采自日本的日本柳杉上的本岛小爪螨亲缘关系最近,山东板栗种群与采自日本的日本栗上的栗小爪螨的亲缘关系最近。[结论]板栗和杉木上的叶螨并非由同一种叶螨因适应不同寄主植物分化而成,很可能是2个独立的物种。
横坑切梢小蠹林间危害与诱捕量之间的相关性分析
方加兴, 武承旭, 卢文娟, 刘福, 张苏芳, 张真, 孔祥波
林业科学. 2019, 55(4):  129-135.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190413
摘要 ( 82 )   HTML   PDF (1250KB) ( 210 )  
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[目的]明确聚集信息素对横坑切梢小蠹诱捕量与不同危害程度的云南松林有虫梢率之间的关系,为横坑切梢小蠹种群监测与防治提供技术支持。[方法]采用随机抽样法,调查云南省祥云县普淜镇和下庄镇2个样地云南松林内切梢小蠹的危害情况,并在由梢部危害转至干部危害期利用聚集信息素诱捕横坑切梢小蠹成虫,分析横坑切梢小蠹在梢转干时期的种群变化规律及有虫梢率与诱捕量之间的关系。[结果]普淜和下庄2个样地横坑切梢小蠹和云南切梢小蠹是优势种。普淜样地中横坑切梢小蠹占49.75%,雌雄比为1.06∶1;云南切梢小蠹占50.25%,雌雄比为1.32∶1。下庄样地中横坑切梢小蠹占54%,雌雄比为1.45∶1;云南切梢小蠹占46%,雌雄比为1.88∶1。2样地中横坑切梢小蠹蛀梢期树冠有虫梢率从上到下依次降低,普淜样地有虫梢率约为下庄样地的10倍。2样地横坑切梢小蠹的诱捕量在整个梢转干期呈现相同的规律,成虫扬飞均始于11月中旬,终见于翌年5月下旬,扬飞高峰期是3月初至4月下旬。诱捕器中天敌种群数量与横坑切梢小蠹数量有明显的跟随现象。诱捕器中横坑切梢小蠹雌雄性比在1∶1.09~1.71之间,雄性个体数量明显多于雌性。横坑切梢小蠹林间有虫梢率(y)与诱捕量(x)之间呈线性正相关,其中在高虫口密度普淜样地拟合函数关系式为y=0.002 4x+0.060 1(R2=0.67),低虫口密度下庄样地拟合函数关系式为y=0.003 2x-0.004 3(R2=0.71)。[结论]了解高、低虫口密度下横坑切梢小蠹在云南松树冠中的分布规律,利用聚集信息素诱捕可作为监测横坑切梢小蠹种群变化的有效方法,且诱捕量与林间有虫梢率呈线性正相关,诱捕量可反应横坑切梢小蠹在蛀梢期的有虫梢率。
微坑型微织构硬质合金表面对木材摩擦特性的影响
李伟光, 张占宽
林业科学. 2019, 55(4):  136-143.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190414
摘要 ( 69 )   HTML   PDF (6223KB) ( 206 )  
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[目的]探讨木材含水率、木材切面和纤维方向以及运动速度等因素对木材表面摩擦系数的影响规律,为设计更加合理的木材切削刀具表面织构形式提供参考和指导。[方法]以水曲柳和樟子松为研究对象,在具有不同微坑直径硬质合金表面条件下,研究木材含水率、木材切面和纤维方向以及运动速度等因素对木材表面摩擦系数的影响。[结果]与无微坑表面相比,当微坑直径为60 μm、含水率为67%±3%时,在水曲柳表面产生的摩擦系数由0.151降低到0.091,降幅为39.7%,在樟子松表面产生的摩擦系数由0.241降低到0.164,降幅为32.0%。木材径切面上纤维方向差异对表面摩擦系数的影响不大,但在横切面上,微坑直径越小,其表现出的摩擦系数越高。摩擦过程中运动速度对表面摩擦系数的影响与木材中的水分有较大关系,当含水率处于生材状态时,表面摩擦系数随运动速度增大而降低,且微坑型结构表面产生的摩擦系数降幅明显高于无微坑表面,无微坑表面产生的摩擦系数由0.160降低到0.134,降幅为16.3%,微坑直径为60 μm时的摩擦系数由0.124降低到0.071,降幅为42.7%。[结论]木材含水率状态对微坑型表面微织构与木材之间的摩擦系数影响较大,木材中自由水的存在有利于降低硬质合金与木材表面之间的摩擦系数。微织构直径越小,其接触角平均变化率越大,表面铺展速度越大,越有利于改善木材/硬质合金摩擦副的状态,使表面间的摩擦系数减小。
综合评述
城市森林降温效应影响因素研究进展
刘海轩, 许丽娟, 吴鞠, 徐程扬
林业科学. 2019, 55(4):  144-151.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190415
摘要 ( 143 )   HTML   PDF (1205KB) ( 268 )  
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城市森林是缓解城市热岛效应的重要绿色基础设施。本文探讨影响城市森林降温效应的内、外因素及作用机制,为优化城市森林结构、缓解城市热岛效应提供参考。影响城市森林降温效应的内部因素从单木尺度上主要有树种、树冠结构和树冠形状,从林分尺度上主要有林分类型、林分结构、绿量、林分面积和形状,城区尺度主要应用遥感方法对城市森林降温效应进行研究,主要指标有归一化植被指数、叶面积指数和景观格局指数;影响城市森林降温效应的外部因素有气候、地面类型和经营措施等;内部因素及外部因素通过影响林内外能量的流动和交换,共同影响城市森林降温效应。缓解城市热岛效应,一方面要加强理论研究,重视温度场理论,结合地面观测与遥感解译,充分研究林分结构与城市森林能量传输的关系,另一方面需加强城市森林的经营管理,从促进热量交换的角度优化林分结构,合理布局城市建筑、森林和水体等基础设施,实现降温效应最大化。
纤维素纳米晶体胆甾相液晶形成与应用
卿彦, 王礼军, 吴义强, 罗莎, 吴清林, 颜宁
林业科学. 2019, 55(4):  152-159.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190416
摘要 ( 201 )   HTML   PDF (3950KB) ( 355 )  
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液晶是一种介于完全有序的固态和完全无序的液态之间且具有部分有序排列的相态。纤维素纳米晶体(CNC)由天然存在的纤维素(来源于木材、竹材、背囊动物和细菌等)经强酸水解获得,在低浓度溶液中随机分散,当溶液浓度上升到一定程度时自发有序排列,形成胆甾相液晶,胆甾相液晶具有选择性反射、圆二色性和旋光性等特殊光学性能,在防伪识别、光信息储存、智能窗口和液晶显示等领域应用前景广阔。本研究概述国内外CNC胆甾相液晶的制备方法及调控手段,总结并比较不同原料制备的纳米纤维素晶体的结构特性,重点探讨物理法(包括超声波、温度、真空干燥和磁场等)和化学法(包括添加电解质或其他添加剂等)调控对CNC胆甾相液晶螺距的影响规律,为CNC胆甾相液晶的可控制备奠定理论基础。同时,综述CNC胆甾相液晶的形成机制、结构和光学特性,总结CNC胆甾相液晶在温敏型功能材料、光电功能材料和手性介孔功能材料等领域的应用现状。在此基础上,展望CNC胆甾相液晶未来发展趋势:1)改良CNC制备技术,获得到表面电性稳定、粒径分布均一的纤维素纳米晶体,为CNC胆甾相液晶的形成提供结构基础;2)开发绿色快速的CNC胆甾相液晶制备方法,替代现有的缓慢溶剂蒸发自组装法,加快CNC液晶材料商业化进程;3)建立CNC胆甾相液晶螺距调控模型,实现CNC胆甾相液晶材料有序可控制备,达到成分-结构-性能的协调统一;4)丰富CNC胆甾相液晶的手性向列结构固定和复制方法,研发更多结构稳定、性能优异的手性结构功能材料,实现纤维素纳米晶体高值高效利用。
问题与讨论
基于MaxEnt模型的松针红斑病在中国的潜在分布区及适生性预测分析
王晓玮, 任雪燕, 梁英梅
林业科学. 2019, 55(4):  160-170.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190417
摘要 ( 137 )   HTML   PDF (4097KB) ( 287 )  
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[目的]依据气候变化,探究气候变化对松针红斑病分布的影响,预测中国松针红斑病的潜在分布区。[方法]根据松针红斑病已知分布区域和相关气候数据,结合政府间气候变化专门委员会(IPCC)针对未来气候变化情景发布的CCSM4气候模式数据,采用最大熵模型(MaxEnt)预测松针红斑病的潜在分布区。[结果]松针红斑病最适宜分布区为黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东北部和云南省。经刀切法分析(Jackknife)表明,6月降水量、11月平均最高温度和最冷季度降水量等主要影响松针红斑病的潜在分布区。在未来不同气候变化情景下,总适宜区面积呈上升趋势,增加幅度为15.66%~18.29%。山东北部、河北、山西的大部分地区、陕西中部和南部、甘肃东南部、四川北部和南部、辽宁西部和内蒙古东部的各等级适宜区面积增加,适宜等级上升。[结论] MaxEnt模型预测结果与实际调查结果具有很高的一致性,能够反映松针红斑病在中国的分布情况。随着未来气候变化,云南、四川交界地区,东北三省和内蒙古东北部最适宜分布区呈现破碎化的趋势。松针红斑病适生区质心有由东北向华北、西北扩散的趋势。
研究简报
蜡杨梅与杨梅种间嫁接及亲缘关系分析
梁森苗, 张淑文, 任海英, 郑锡良, 戚行江
林业科学. 2019, 55(4):  171-177.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190418
摘要 ( 124 )   HTML   PDF (1567KB) ( 176 )  
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[目的]研究蜡杨梅与杨梅的嫁接亲和性及亲缘关系,为杨梅扩展栽培提供参考。[方法]连续3年在浙江余姚滩涂上(土壤pH8.01),以蜡杨梅和杨梅为砧木,以4种主栽品种‘荸荠种’‘东魁’‘夏至红’和‘水晶种’为接穗的种间嫁接,并基于SSR对蜡杨梅和杨梅进行亲缘关系鉴定和聚类分析。调查各砧穗组合的嫁接成活率及相关指标。[结果]杨梅砧穗组合的嫁接成活率为:70.08%~83.75%,其中‘夏至红’接穗的嫁接成活率最高(81.98%),‘荸荠种’次之(80.43%);蜡杨梅砧穗组合的嫁接成活率为27.51%~38.29%,其中,‘东魁’接穗的嫁接成活率最高(34.88%);杨梅砧穗组合的嫁接成活率极显著高于蜡杨梅砧穗组合。不同组合间的T-test显示:蜡杨梅砧穗组合BQ4-6、DK4-6和SJ4-6分别在冠径、干周和植株高度等指标上显著性高于杨梅砧穗组合。6个指标的相关性分析显示:2个砧木群体在连续3年的试验中,嫁接成活率与植株高度和冠径之间均存在显著性正相关,砧木高度与植株高度均呈现显著性负相关。利用127对SSR标记对2个砧木及4个接穗材料进行了多态性检测,聚类分析后分为3个群体,蜡杨梅与杨梅的种间亲缘系数为0.31,杨梅砧木与‘夏至红’亲缘关系最近,与‘荸荠种’次之;蜡杨梅与‘东魁’亲缘关系最近;与嫁接成活率的表现一致,亲缘关系越近成活率越高。[结论]蜡杨梅砧木与杨梅接穗间存在一定的亲和性,而且更适合生长在碱性土壤中。
培养基成分对黑松体胚发育成熟的影响
孙婷玉, 王艳丽, 沈李元, 吴小芹, 朱丽华, 叶建仁
林业科学. 2019, 55(4):  178-186.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190419
摘要 ( 103 )   HTML   PDF (1994KB) ( 240 )  
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[目的]对日本抗性黑松体细胞胚成熟的影响因子进行研究,探究各因素在体细胞胚发生过程中的作用,为进一步提高体细胞胚发生的质量和数量提供理论依据。[方法]胚性细胞团在固体增殖培养基上继代生长10天,使用灭菌(75%乙醇擦拭、紫外灭菌30 min)的电子天平称量1 g胚性细胞团,采用50 mL无菌量筒(紫外灭菌30 min)量取30 mL培养液中于100 mL的三角瓶中,将1 g胚性细胞团转至100 mL的三角瓶中,手动搅拌至细胞团分散,置于90 r·min-1摇床上,25℃黑暗培养7~8天。随后,取3 mL沉淀悬浮细胞进行继代增殖,每星期继代增殖一次至胚性细胞全部均匀散落于培养液。将继代4次的胚性细胞充分摇匀,取2 mL(鲜质量约200 mg)胚性悬浮细胞喷洒在不同组分麦芽糖(30、45、60 g·L-1)、脱落酸(ABA)(0、5、10、20、30、50 mg·L-1)、聚乙二醇(PEG8000)(0、50、75、100、125、150 g·L-1)、活性炭(AC)(1、2、3 g·L-1)、琼脂(琼脂6、8、10、12 g·L-1,植物凝胶2、2.5、3、3.5 g·L-1)以及麦芽糖、ABA、PEG 3因素的组合固体成熟培养基上。[结果]以#1337为材料的体细胞胚成熟发育过程中,麦芽糖45 g·L-1,获得的体细胞胚数量显著增多。ABA浓度为5~20 mg·L-1,体细胞胚数量呈显著上升趋势,ABA为20 mg·L-1时,获得的体细胞胚最多。125 g·L-1PEG8000为体胚发生最佳浓度;AC 2 g·L-1时,胚性细胞形成结构完整、数量较多的成熟体胚;成熟培养基中添加琼脂粉,培养基不能凝固,植物凝胶更适合作为成熟培养基凝固剂。3 g·L-1植物凝胶为抗性黑松体胚发育成熟的最佳浓度。在设计的9种成熟培养基组合中(胚性细胞#1337、#1537、#1637),胚性细胞产生体细胞胚最多的成熟培养基组合为麦芽糖45 g·L-1、ABA 10 mg·L-1、PEG8000 125 g·L-1。在不同的麦芽糖、ABA和PEG组合中,不同无性系生产体细胞胚数量呈现出不同的变化趋势:胚性细胞系#1337体胚发育成熟的最佳组合为麦芽糖45 g·L-1+ABA 10 mg·L-1+PEG 125 g·L-1;#1537和#1637体胚发育成熟的最佳组合为麦芽糖30 g·L-1+ABA 10 mg·L-1+PEG 125 g·L-1;在3个无性系中PEG的极差最大,对抗性黑松体细胞胚发育成熟的影响最大。[结论]抗性黑松体胚发育成熟过程中,麦芽糖45 g·L-1、ABA 20~30 mg·L-1、PEG8000 125 g·L-1、AC 2 g·L-1和植物凝胶3 g·L-1对体细胞胚成熟都具有促进作用。30 g·L-1麦芽糖、10 mg·L-1ABA、125 g·L-1PEG为抗性黑松体胚发育成熟的最佳组合。
基于线性谱聚类的林地图像中枯死树监测
宋以宁, 刘文萍, 骆有庆, 宗世祥
林业科学. 2019, 55(4):  187-195.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190420
摘要 ( 169 )   HTML   PDF (9276KB) ( 291 )  
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[目的]将基于线性谱聚类超像素的方法应用在森林病虫害防治领域,可智能监测无人机森林虫害图像中的枯死树,为森林有害生物的监测工作提供技术支撑。[方法]分别以湖北省受松材线虫与辽宁省受红脂大小蠹侵害的松林无人机图像为试验数据,首先使用线性谱聚类超像素分割算法将图像划分为多个超像素;然后基于枯死树木的颜色特征,初步提取可能为枯死树的超像素区域;最后基于枯死树木与其他干扰地物具有不同的纹理特征,计算超像素的区域密度和缝隙量,利用支持向量机对初步提取的超像素进行分类,从而检测出图像中的枯死树。[结果]基于线性谱聚类超像素和支持向量机的枯死树监测方法可有效排除与枯死树木颜色相近的其他干扰地物,较准确地提取出枯死树木。使用该方法与基于植被颜色指数的阈值分割方法、基于简单线性迭代聚类超像素和随机森林的方法,对35幅受灾松林无人机图像进行试验,并选用交并比、虚警率和漏检率3个评价指标对3种方法进行定量对比分析。结果表明,基于线性谱聚类超像素的方法监测出的枯死树区域最精确,其监测结果与人工检测结果的交并比均值大于58%,且虚警率和漏检率均优于另外2种方法。[结论]基于线性谱聚类超像素的枯死树监测方法能实现松林中枯死树的快速、准确检测及定位。
树脂铸型法研究毛竹材细胞壁的纹孔特征
刘嵘, 陈美玲, 刘贤淼, 费本华
林业科学. 2019, 55(4):  196-202.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190421
摘要 ( 141 )   HTML   PDF (6467KB) ( 294 )  
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[目的]研究毛竹材细胞壁纹孔的形态、结构和分布排列等特征,揭示维管束组织细胞间的纹孔通道,为竹子生长发育机制的深入研究和竹材高效利用提供理论依据。[方法]毛竹竹条经树脂渗透、树脂固化、组织消化和清洗干燥等处理后,获得单个细胞铸型和空间范围内多个细胞连接的立体铸型网络。结合毛竹切片扫描电镜图像,研究导管、薄壁细胞和纤维细胞的纹孔特征以及细胞间纹孔对的连接和分布特点。[结果]毛竹后生木质导管纹孔具明显的纹孔缘结构,并呈较高的选择性分布,即靠近维管束几何中心位置一侧的导管壁上往往密集分布大量纹孔,而另一侧纹孔则十分稀少或基本没有。导管铸型上,纹孔口和纹孔膜分别为0.9~2.7 μm和1.1~3.8 μm;维管束内存在小导管且相互间以具缘纹孔对连接;维管束内薄壁细胞纹孔比基本组织中的数量多、孔径大,紧邻木质部导管的薄壁细胞,其纹孔分布尤为密集;纤维细胞上纹孔稀疏分布,纹孔小、纹孔道狭长,纤维状管胞上分布有具缘纹孔;维管束内细胞间由纹孔对进行横向和纵向连接,并进一步形成流体移动的空间网络。[结论]树脂铸型法可直接展现纹孔立体结构,客观反映特定流体在竹材内部的扩散或渗透路径,适用于毛竹材细胞壁纹孔特征的研究。