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2019年 第55卷 第8期 刊出日期:2019-08-25
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林业科学. 2019, 55(8):  0-0. 
摘要 ( 121 )   PDF (3192KB) ( 169 )  
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论文与研究报告
沙地樟子松散生单木的天然更新幼苗空间分布模型
王锋, 卢琦
林业科学. 2019, 55(8):  1-8.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190801
摘要 ( 334 )   HTML ( 51 )   PDF (2817KB) ( 387 )  
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[目的]构建具有清晰空间结构的樟子松天然更新幼苗空间分布模型,阐明沙地樟子松散生单木的天然更新幼苗空间分布特征,为重要固沙乔木樟子松天然更新和扩张方向预测提供参考依据。[方法]以呼伦贝尔沙地天然樟子松散生单木为研究对象,利用Von Mises分布和韦伯分布构建具有清晰空间结构的樟子松散生单木天然更新幼苗分布模型。基于10株散生樟子松母树及其1 374株更新幼苗观测数据,采用由最小二乘法估计模型参数,并应用模型随机模拟樟子松散生单木天然更新幼苗的空间分布状况。[结果] 1)樟子松散生单木的天然更新幼苗分布符合Janzen-Connell假说,但更新幼苗分布具有明显的方向性,主要分布在方位角(正北为0°,顺时针旋转)为0°~127°和216°~360° 2个区间中,更新幼苗与母树的距离集中在0.37~10.95 m,树龄较高的幼苗主要分布在距离母树较远的地方;樟子松散生单木的天然更新幼苗空间分布模型由更新幼苗数量模型、方向分布模型和距离分布模型构成,基于模型发现,樟子松天然更新幼苗的平均扩散方向为北偏东16°,平均扩散距离为5.37 m;应用樟子松散生单木天然更新幼苗模型模拟地径为70 cm的樟子松母树更新幼苗群体空间格局,生成的樟子松单木天然更新幼苗共97株,模拟的更新幼苗空间分布与观测一致。[结论]樟子松散生单木天然更新幼苗在扩散距离上符合Janzen-Connell假说,但分布具有方向性,绝大部分幼苗分布在母树北面。樟子松幼苗存活要求较低的太阳辐射微环境,没有遮荫的环境不利于天然更新。樟子松散生单木的天然更新幼苗空间分布模型可清晰描述单株樟子松周围更新幼苗的空间格局。
基于MODIS-NDVI的中老缅交界区近16年植被覆盖时空变化特征
李杰, 张军, 刘陈立, 杨旭超
林业科学. 2019, 55(8):  9-18.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190802
摘要 ( 218 )   HTML ( 17 )   PDF (1522KB) ( 217 )  
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[目的]探讨中国、老挝、缅甸三国交界区2000—2015年植被覆盖的时空分异和演化趋势,为区内植被的科学管理和有效保护提供参考。[方法]基于中老缅交界区近16年MODIS-NDVI时序数据,借助3S技术以及均值、趋势、变异系数、Hurst指数等统计学相关方法,从多层次多角度探究区内植被覆盖的时空格局、演化规律、空间变异、可持续性及未来演化趋势等特征。[结果] NDVI年均最大值和最小值分别出现在2013(0.779 4)和2002年(0.725 9),整体呈增加趋势,增速表现为每10年增加1.05%; NDVI月均值以3和9月为折点,呈"S"形变化特征,其值为0.698 6~0.831 6,并呈上升趋势,月均增长率为0.50%;区内植被覆盖率较高,16年NDVI均值大于0.6的高植被覆盖区占比97.45%,多集中于热带雨林连片分布的山区,低于0.6的区域仅占2.55%,以各国境内主要城市中心及其外围、山区大面积裸地和澜沧江-湄公河流域沿线等区域为主;区内NDVI随海拔增加表现出持续降低趋势,高值区(NDVI≥0.6)多集中于1 500 m以下的中低海拔地区; 2000—2015年,NDVI时间序列呈改善、退化和不变等变化趋势的区域分别占54.06%、15.62%和30.32%,其变异系数为0.024 4~0.468 8,空间分布上表现为较低波动变化区域 > 低波动变化区域 > 中波动变化区域 > 较高波动变化区域 > 高波动变化区域,低波动和较低波动变化区域占比合计78.49%; NDVI时间序列呈退化区域与呈高波动变化区域具有较明显的空间一致性,多集中于城镇、交通要道等建设用地以及山区大面积裸地等地区;未来,区内植被覆盖将延续过去16年变化趋势的区域占57.15%,与过去16年变化趋势相反的区域占41.09%;结合空间变化趋势特征,发现研究区未来将有39.63%、29.83%和28.98%的区域植被覆盖分别向良性、不变和恶性方向发展,1.56%的区域发展趋势不确定。[结论]中老缅交界区植被覆盖整体较好,16年来,区内植被覆盖随时间(年际、月际)变化幅度较小,并在此基础上整体呈现增加趋势,植被发展前景良好;然而,以建设用地和裸地为主的部分区域,其植被覆盖未来将出现退化趋势。区内各国应合理规划经济发展,节约、集约利用土地资源,并因地制宜地开展植树造林、退耕还林还草等生态修复工作,以促进区域生态环境的良性发展。
基于Maxent模型的丹霞山国家级自然保护区极小种群植物丹霞梧桐的潜在生境评价
王卫, 杨俊杰, 罗晓莹, 周长江, 陈世发, 杨志军, 侯荣丰, 陈再雄, 李永生
林业科学. 2019, 55(8):  19-27.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190803
摘要 ( 263 )   HTML ( 26 )   PDF (4149KB) ( 199 )  
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[目的]基于Maxent模型评价丹霞梧桐的潜在生境,为该种的就地保护和迁地保护提供科学依据。[方法]采用无人机获取丹霞梧桐黄叶期186个空间分布数据,结合6个环境变量,利用Maxent模型预测丹霞梧桐的潜在适生区,并分析主要环境变量对其分布的影响。[结果] Maxent模型评价效果达到优秀水平,训练集和验证集的AUC值分别为0.947和0.906;刀切法验证结果表明,高程、坡度和坡向是影响丹霞梧桐潜在分布的主要环境变量,其贡献率分别为51.2%、30.3%和7.8%;在3个主要环境变量的共同作用下,丹霞梧桐的潜在适生区主要分布在丹霞山高程150~530 m、坡度20°~60°的阳坡;以自然断点法将丹霞梧桐的潜在适生区分为高适生区、中适生区、低适生区和非适生区4个等级,高、中适生区面积为30.27 km2,仅占丹霞山总面积的10.41%;低适生区面积为41.01 km2,非适生区面积为219.5 km2,共占丹霞山总面积的89.59%;野外实地调查数据验证结果表明,92.1%的丹霞梧桐实地分布点落入高、中适生区,Kappa系数为0.958,说明Maxent模型的预测精度较高。[结论] Maxent模型可较准确预测出丹霞梧桐在丹霞山的潜在适生区,并揭示影响其分布的3个主要环境变量,该模型对小尺度区域预测亦有较好效果。对丹霞梧桐保护提出2点建议:1)就地保护方面,要严格限制其高、中适生区的旅游设施建设,并建立长期的无人机遥感监测系统跟踪其种群动态变化; 2)迁地保护方面,根据其适生条件,选择适合区域开展野外回归试验扩大其种群分布。本研究结果可验证低空无人机遥感在物种识别和种群调查中的优势和可行性,并揭示该方法在丹霞地貌这种特殊生境监测与评价中的潜力和应用价值。
间伐强度对马尾松人工林根际与非根际土壤中性糖特征的影响
叶钰倩, 赵家豪, 刘畅, 关庆伟
林业科学. 2019, 55(8):  28-35.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190804
摘要 ( 229 )   HTML ( 19 )   PDF (1165KB) ( 140 )  
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[目的]探讨不同间伐强度下马尾松人工林根际与非根际土壤中性糖为含量、组成和来源,以更好了解间伐后林地土壤有机碳库及其稳定性变化,为马尾松人工林可持续经营提供科学指导。[方法]以30年生马尾松人工林为研究对象,采用随机区组法,设置4种处理,各处理重复3次,共12块20 m×20 m固定样地,包括对照(0%)、轻度间伐(25%)、中度间伐(45%)和强度间伐(65%),测定土壤基本理化性质及枯落物和土壤中性糖的含量及组成。[结果]根际土壤中性糖含量(4.55~7.89 mg·g-1)显著高于非根际土壤(2.67~4.18 mg·g-1);间伐可显著降低根际土壤中性糖含量,且各处理间差异显著(P<0.05),分别低于对照15.34%、27.25%和42.33%;非根际土壤中性糖含量仅在强度间伐下显著降低(P<0.05);非根际土壤中8种中性单糖含量在不同间伐强度间差异不显著,均以葡萄糖含量最高,占中性糖总量的33.21%~41.39%,其次为甘露糖(占中性糖总量的18.34%~25.09%)、半乳糖(占中性糖总量的13.87%~16.99%)、阿拉伯糖(占中性糖总量的8.45%~11.34%)、木糖(占中性糖总量的6.22%~7.91%)、鼠李糖(占中性糖总量的4.37%~6.06%)、岩藻糖(占中性糖总量的2.71%~3.26%)和核糖(含量最少,占中性糖总量的比例不到1%);根际土壤中8种中性单糖分布规律与非根际土壤一致,且随间伐强度增加各中性单糖含量呈下降趋势,但各处理间差异除葡萄糖外均未达到显著水平;间伐可增加根际与非根际土壤中六碳糖(半乳糖+甘露糖)和五碳糖(木糖+阿拉伯糖)含量的比值,且间伐后该比值均大于2;根际与非根际土壤中性糖在总有机碳中的比例分别为16.65%~17.36%和16.75%~23.21%,且该比值均随间伐强度增加呈先降后升的趋势,在中度间伐时达到最低值。[结论]间伐可降低根际与非根际土壤中性糖总量,但对土壤中8种中性单糖含量影响不显著;间伐后土壤微生物活性增强,从而可增加土壤中性糖的微生物来源;中度间伐下根际与非根际土壤中性糖和总有机碳的比值最低,表明中度间伐有利于土壤碳库的稳定,对马尾松近熟林实施45%的间伐强度较为适宜。
皇甫川流域2000—2015年植被NDVI时空变化特征
黎铭, 张会兰, 孟铖铖, 杨文涛, 田琰琰
林业科学. 2019, 55(8):  36-44.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190805
摘要 ( 143 )   HTML ( 4 )   PDF (5037KB) ( 90 )  
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[目的]分析黄土高原砒砂岩区植被覆盖的时空动态变化特征,探讨土地利用类型对归一化植被指数(NDVI)的影响及植被盖度与水热因子的空间和时滞关系,为黄土高原砒砂岩区退化植被恢复重建和黄河粗泥沙的综合治理提供思路,改善当地生存条件和生态环境。[方法]在皇甫川流域,利用2000—2015年MODIS13Q1共192期产品,以ENVI为技术平台,计算NDVI,采用一元线性回归分析法和Spearman相关分析法分析其在不同时间尺度上的动态变化和不同空间尺度上的分布格局,基于地理空间系统分析其在不同土地利用方式下(分辨率30 m)的时空特性,并运用Spearman相关分析法详细分析NDVI和水热因子间的响应关系。[结果] 2000—2015年,皇甫川流域NDVI平均值为0.429~0.630,呈线性增加趋势,增长速率为0.004 2·a-1,生长季与非生长季差别显著,5月出现最大值,气温和降水量亦呈增加趋势,增长速率为0.034 8℃·a-1和6.27 mm·a-1;空间上,纳林川子流域16年来NDVI为0.1~0.3,十里长川子流域为0.25~0.4,均呈"沟道高-坡面低"的空间格局;不同土地利用类型下NDVI为0.2~0.25,表现为林地 > 耕地 > 草地 > 未利用地,16年的增长速率表现为草地>未利用地>林地>耕地;纳林川支流沟道附近NDVI呈下降趋势,变化率为-0.09~0,而远离沟道的坡面地区呈上升趋势,变化率为0~0.12;十里长川支流沟道附近NDVI变化率为0~0.4,而沟道周围地区变化率为0.04~0.12;整个流域内NDVI的增长趋势在空间上呈坡面极显著、沟道附近显著、沟道不显著的空间格局; 16年间生长季NDVI与气温无明显相关性,与降水的相关系数为-0.41~0.87,相比沟道附近植被而言,坡面上的植被更易受降水量影响;植被生长对降水的响应存在1年(P=0.036<0.05)和1个月(P=0.001<0.01)的滞后期,对气温存在2个月(P=0.002<0.01)的滞后期。[结论]时间上,皇甫川流域NDVI在不断波动中呈显著上升趋势,生长季与非生长季均值变化表现出明显不同。空间上,皇甫川流域NDVI在沟道均值高,但增长率低,甚至出现退化现象,在坡面均值低,但呈极显著增长。林地和草地增加最多,说明近年来退耕还林工程效果显著。NDVI与降水相关性较高并与气温和降水都存在一定滞后现象。
雷州半岛尾巨桉旱季径向生长特征及其影响因素分析
王志超, 许宇星, 竹万宽, 杜阿朋
林业科学. 2019, 55(8):  45-53.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190806
摘要 ( 174 )   HTML ( 12 )   PDF (3179KB) ( 75 )  
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[目的]量化认识旱季尾巨桉的径向生长动态及其影响因素,为提高桉树林的木材产量及其科学经营提供数据支持及理论指导。[方法]应用DC3型径向变化记录仪对5.5年生尾巨桉旱季径向生长进行连续监测,同步观测林内外各环境因子,分析旱季径向变化与各个因子之间的相关关系。[结果]受树干水分平衡因素的影响,旱季晴天尾巨桉的树干径向日变化呈现出规律的周期性波动,其日最大值出现在9:00—10:00,而最小值出现在16:00—18:00;雨天树干呈持续膨胀后保持不变,最大值较晴天晚约2 h。旱季尾巨桉树干径向累积增长为波动性上升过程,可分为相对稳定期、快速增长期及失水收缩期3个阶段。在整个旱季内,各个时期径向生长的主导影响因子不同,其中土壤含水量、土壤温度和大气温度是影响尾巨桉旱季径向生长的主要因素。[结论]土壤水分和温度是影响尾巨桉旱季径向生长的主要因素,若旱季能够通过采取提高土壤温度和土壤含水量(灌溉等)等有效的经营措施,将对尾巨桉树干的径向生长起到促进作用。
不同移栽时期对‘凤丹’牡丹植株生长效应及其综合评价
刘春洋, 史田, 史国安, 杨林菲, 范学峰, 高双成, 张改娜
林业科学. 2019, 55(8):  54-62.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190807
摘要 ( 168 )   HTML ( 10 )   PDF (1431KB) ( 97 )  
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[目的]探究'凤丹’牡丹种苗的最适移栽时期,为其丰产栽培技术提供参考。[方法]以3年生'凤丹’牡丹实生种苗为试验材料,设置8个移栽时期,通过大田对比试验,分析移栽后根系活力、叶片光合性能及生物量的变化;采用主成分分析和综合评价的方法对不同移栽时期的成苗效果进行评价。[结果]移栽期可能通过移栽时气温、土壤温度和移栽后土壤积温等环境因素影响'凤丹’牡丹新根和植株的发育,适时移栽显著促进牡丹苗体的生长发育。在不同的移栽时期,'凤丹’牡丹植株生长期间的新根总数、木质化新根数、根系活力、叶面积、叶片SPAD值、净光合速率、枝条粗度、根生物量、枝条生物量、总生物量和壮苗指数均有一定差异,而枝条长度和根冠比没有显著差异。9月29日与11月28日移栽相比,单株木质化新根质量和叶面积分别增加了90.26%和51.22%,根系活力和净光合作用速率分别提高了93.53%和60.98%,单株生物量增加了46.00%。经通径分析、主成分分析和综合评价表明:9月29日移栽的'凤丹’牡丹成苗效果最好。[结论]本研究依据植株生物量、壮苗指数与移栽期气象环境要素的依赖关系,明确9月中旬至10月下旬,日均气温15~20℃气侯条件,是'凤丹’牡丹的最适移栽期。
海南岛簕竹属5个竹种雨季光合特性与叶片形态结构性状
郭雯, 雷刚, 漆良华, 王一, 徐瑞晶, 张建
林业科学. 2019, 55(8):  63-72.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190808
摘要 ( 184 )   HTML ( 10 )   PDF (1670KB) ( 97 )  
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[目的]通过对簕竹属5个竹种雨季光合生理特性的研究,探究热带地区不同竹种雨季光合能力差异性,掌握不同竹种栽培特性,为竹种高效培育及园林应用提供理论依据。[方法]以海南岛簕竹属5个竹种作为研究材料,利用Li-6400便携式光合仪测定日变化、光响应曲线、CO2响应曲线,分析不同因子的影响及叶片形态结构性状与光合作用的相关性。[结果] 1)不同竹种之间净光合速率存在较大差异,5个竹种净光合速率日变化规律呈现"双峰"曲线; 2)各竹种光响应曲线在5—6月净光合速率较高,8—10月净光合速率较低,最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(Rd)之间存在差异;青秆竹、粉单竹Pmax、LSP值高、Rd值低,光合能力较强; 3)5个竹种CO2响应曲线均在5—8月净光合速率较高,9—10月净光合速率较低;相较于潜在最大净光合速率(Amax)、CO2饱和点(CSP),CO2补偿点(CCP)、光呼吸速率(Rp)、羧化速率(CE)之间存在差异; 4)雨季中5个竹种Pn主要受气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气温(Ta)、光合有效辐射(PAR)、胞间CO2浓度(Ci)、大气CO2浓度(Ca)等因子制约; 5个竹种叶片形态结构性状研究表明:佛肚竹、黄金间碧竹叶面积(LA)显著高于青秆竹、崖州竹、粉单竹(P<0.05),佛肚竹、青秆竹、黄金间碧竹叶厚度(LT)显著高于崖州竹、粉单竹(P<0.05),比叶面积(SLA)则相反;而5个竹种叶干物质含量(LDMC)差异不显著(F=0.691,P=0.615),不同竹种PmaxAmax与LA、LT、LDMC、SLA相关性有所差异,与LA相关性较大。[结论]簕竹属5个竹种光合特征参数与叶片形态结构性状不同,竹种生理特性与叶片形态结构性状存在一定相关性。在竹类植物保存与利用中,叶面积可作为竹类植物筛选的主要性状指标。在园林配置中,青秆竹栽培区域较广、佛肚竹栽培区域较窄、崖州竹可在阴生条件下栽培、粉单竹适宜光照充足地区生长、黄金间碧竹介于青秆竹与崖州竹之间。
基于BLUP和GGE双标图的华北落叶松家系区域试验分析
郑聪慧, 张鸿景, 王玉忠, 代剑锋, 党磊, 杜子春, 刘建婷, 高运茹
林业科学. 2019, 55(8):  73-83.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190809
摘要 ( 119 )   HTML ( 1 )   PDF (3033KB) ( 54 )  
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[目的]为综合评价华北落叶松参试家系的速生丰产性、稳定性及各试验地点的区分力和代表性,利用基因型主效加基因型-环境互作效应(GGE)双标图对2017年度华北落叶松区域试验中参试家系的生长数据进行分析。[方法]基于冀北地区4个试验地点26个华北落叶松家系的胸径数据,首先拟合3个线性混合效应模型,各个模型均具有相同的固定效应("地点"和"地点中的区组")和残差方差结构(行、列自回归AR1×AR1,以进行空间分析),其中,模型1为随机效应中包含2个公因子的因子分析模型(FA模型),模型2、3分别为随机效应里不含测量误差以及包含测量误差的非结构化矩阵模型(US模型);基于AIC信息准则选出一个最优模型,之后利用最佳线性无偏预测(BLUP)法得到各家系在各地点的胸径BLUP数据;基于胸径BLUP数据做GGE双标图分析,对华北落叶松家系和试验地点进行评价。[结果]基于AIC信息准则,模型3(空间变异结合包含测量误差的非结构化矩阵模型(US模型))被选为最优模型;基于胸径BLUP数据的GGE双标图的前2个主成分的方差解释百分比之和为92.4%,表明结果可靠; 4个试验地点被分成2组,地点L1(张家口赤城马营沟)、地点L3(张家口沽源柳条沟)和地点L4(承德围场查字)为一组(以111号家系的胸径最大),地点L2(承德围场御道口)为一组(以78号家系的胸径最大),相对而言,地点L3(张家口沽源柳条沟)能更有效地选择速生丰产且稳定的家系;各家系在不同试验地点上的表现有所不同,总体而言,26个华北落叶松家系中,111号的胸径(产量)最大,接着是78、72、82、76、59、100、77、56、86、96等系号,胸径(产量)最小的是1号,97、116、53、35、46、66和49号等家系的胸径(产量)也较低,68和42号家系的胸径(产量)接近总体均值; 96、86、100和76号是速生丰产且稳定的家系,速生丰产家系111、72、56号的稳定性居中,速生丰产家系78、82和77号的稳定性中等偏下,而速生丰产家系59号则不稳定。[结论]模型3(空间变异结合包含测量误差的非结构化矩阵模型(US模型))较另外2个模型而言,结果更为可靠。地点L3(张家口沽源柳条沟)既具高区分力,又具高代表性,能更有效地评价家系。家系96、86、100和76号兼具速生性、丰产性和稳定性,可被广泛推广。基于BLUP的GGE双标图能有效应用于华北落叶松家系及试验地点的评价,本研究可为冀北地区华北落叶松的家系选择和应用提供决策支持。
基于修正Kozak方程的人工樟子松树冠轮廓预估模型
高慧淋, 董利虎, 李凤日
林业科学. 2019, 55(8):  84-94.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190810
摘要 ( 128 )   HTML ( 7 )   PDF (2760KB) ( 77 )  
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[目的]对Kozak方程进行修正,采用树木易测因子为预测变量,构建人工樟子松树冠外部轮廓预估模型,为研究树木生理和树木竞争提供依据,为模拟单木树冠表面积和树冠体积奠定基础。[方法]基于黑龙江省14块固定样地70株人工樟子松解析木907个最大枝条数据,以Kozak方程基本形式为基础并对其进行修正,选出构建人工樟子松树冠外部轮廓基础模型的最优模型形式。在最优模型基础上,建立分别考虑样地效应、样木效应及同时考虑样地和样木效应两水平的非线性混合效应模型。利用R软件的nlme软件包求解非线性混合效应模型参数,采用AIC、BIC、-2LL对混合效应模型中不同随机效应参数组合形式、不同随机效应矩阵、方差-协方差矩阵和方差函数进行比较,选出最优模型形式,并对人工樟子松外部轮廓随树木因子的变化规律进行探讨。以林分密度为哑变量,构建不同密度的人工樟子松树冠外部轮廓预估模型。[结果]人工樟子松树冠外部轮廓预估模型因子包含胸径(DBH)、冠长率(CR)和高径比(HD)。与基础模型相比,分别考虑样地效应、样木效应的混合模型能够显著提高模型拟合效果,外部轮廓模型差异主要来源于样木效应。以样木为单水平的混合效应模型中,a2a6为随机参数,对角矩阵为方差-协方差矩阵形式,ARMA (1,1)为解释组内方差的矩阵,采用幂函数消除异方差的模型形式为最优模型。同时考虑样地和样木效应两水平混合模型的拟合效果较单水平混合模型有所提高。以两水平混合模型的固定效应部分模拟外部轮廓与树木因子之间的关系,在分别固定另外2个变量的情况下,树冠半径随着DBH、CR增大均逐渐增大,树冠上半部分半径随着HD增大而增大,下半部分半径随着HD增大而减小。外部轮廓拐点的变化范围为0.625 0~0.917 0,拐点平均位置为0.841 3,随着林木在林分中被压强度增大,拐点位置向树冠基部移动。密度小于1 000株·hm-2林分中单木的冠形与1 000~2 000株·hm-2和大于2 000株·hm-2林分中单木的冠形区别很大。[结论]修正后的Kozak模型满足梢头处半径为0、在整个树冠范围内存在拐点且拐点唯一的特性,能够对人工樟子松树冠外部轮廓进行合理模拟及预测。两水平非线性混合效应模型可显著提高模型拟合效果,能够在树冠外部轮廓模型中应用。
偏肿革裥菌在木质环境下转录组构建与相关基因表达分析
赵清泉, 池玉杰, 张健, 冯连荣
林业科学. 2019, 55(8):  95-105.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190811
摘要 ( 194 )   HTML ( 10 )   PDF (7081KB) ( 79 )  
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[目的]对白腐菌偏肿革裥菌在木质和非木质环境下的转录组进行测序,为白腐菌降解木材的机制研究提供支持。[方法]采用高通量测序技术对木屑和非木屑处理条件下的菌丝样本进行转录组测序。利用eggNOG、GO、KEGG等数据库对转录本进行注释和比较分析,预测和筛选出偏肿革裥菌与木材降解有关的基因。应用荧光定量PCR (qPCR)检测mnp2等11个与木质素降解相关的差异基因在木屑处理5天条件下的表达量,结合转录组数据对这些基因的表达量变化趋势进行分析。[结果]偏肿革裥菌转录组测序共得到38.9 Gb Clean Data,各样品Clean Data平均达到6.49 Gb,各样品的Reads与参考基因组的比对效率在71.23%~74.25%之间。使用edgeR软件进行差异表达分析,得到差异表达基因898个,其中上调351个、下调547个。差异基因被注释到GO数据库的有251个,注释到KEGG数据库的有223个,注释到eggNOG数据库的有704个。eggNOG分析表明,差异基因表达多聚集在能量产生和转换、转录后修饰、蛋白质代谢、伴侣关系、次生代谢物的生物合成、碳水化合物的运输和分解代谢等功能分类下。GO分析表明,显著性富集与频率较高的生物过程是丙酮酸代谢过程、类异戊二烯生物合成过程、天冬氨酸家族氨基酸代谢过程和木质素分解过程。在KEGG通路分析中,差异基因分布到86个不同的生物途径,差异基因显著富集的代谢通路主要为:碳代谢、柠檬酸循环、芳香化合物降解、乙醛酸代谢。qPCR结果表明在木屑处理条件下基因mnp2mnp3lip9lip2laccase1nadp的表达量明显上调; mnp10 smrpcyp450-1GroES1GroES2的表达量明显下调,qPCR与转录组测序结果在表达量差异倍数上存在较小偏差,但整体趋势一致,可以证明转录组测序结果是正确可靠的。[结论]偏肿革裥菌降解木材与碳代谢、芳香化合物降解等通路密切相关;与木质素分解等生物过程密切相关。根据基因功能注释的结果得到11个与白腐菌降解木质素相关的重要差异表达基因。
凉水国家自然保护区不同林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物群落组成和多样性分析
陈秀波, 朱德全, 赵晨晨, 张路路, 陈立新, 段文标
林业科学. 2019, 55(8):  106-117.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190812
摘要 ( 168 )   HTML ( 11 )   PDF (7454KB) ( 79 )  
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[目的]分析凉水国家级自然保护区内的3种原始红松林(云冷杉红松林、椴树红松林和枫桦红松林)、红松人工林和红松天然次生林5种林型的土壤nosZ型反硝化微生物的群落组成和多样性特征,为全面了解不同林型红松林土壤的反硝化潜势和氮循环过程提供数据支持。[方法]以选取的5种林型红松林林下土壤为研究对象,以反硝化过程中的关键酶——氧化亚氮还原酶的编码基因nosZ为标记基因,采用高通量测序和生物信息学分析技术进行研究。[结果]从5种林型红松林15个土壤样品中一共得到nosZ基因631 878条有效序列,579 871条优质序列,长度分布在178~383 bp之间,主要分布在260 bp。5种林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物主要门类为变形菌门和拟杆菌门,核心属为伯霍尔德杆菌属、黄杆菌属、慢生根瘤菌属、假单胞菌属、Dechloromonas属、芽单胞菌属、无色杆菌属和中华根瘤菌属。nosZ型反硝化微生物α多样性分析显示:除枫桦红松林的Shannon和Simpson指数显著高于红松天然次生林外,5种林型红松林之间土壤nosZ型反硝化菌群的4种α多样性指数(Shannon、Chao1、ACE和Simpson指数)差异不显著。β多样性分析显示:5种林型土壤nosZ型反硝化微生物群落组成差异显著(R=0.387,P=0.006),但3种原始红松林之间差异不显著。土壤铵氮和全氮含量是显著影响nosZ型反硝化微生物群落的主要因子(P<0.05)。[结论] 5种林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物多数α多样性指数无显著差异,但β多样性差异显著,引起不同林型之间nosZ型反硝化微生物组成和丰度的主要环境因子是土壤铵氮和全氮含量。
呼伦贝尔沙区4种生境土壤真菌群落结构和多样性
曹红雨, 高广磊, 丁国栋, 张英, 赵媛媛, 任悦, 陈宇轩, 郭米山
林业科学. 2019, 55(8):  118-127.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190813
摘要 ( 153 )   HTML ( 13 )   PDF (3923KB) ( 125 )  
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[目的]揭示呼伦贝尔沙区4种生境土壤真菌群落结构与多样性及其影响因素,探究不同生境对土壤真菌的影响。[方法]选择裸沙地、草地、樟子松人工林和樟子松天然林4种生境土壤真菌为研究对象,采用野外调查、ITS高通量测序结合RDA分析,比较分析不同生境土壤真菌种群特征。[结果]呼伦贝尔沙区土壤共检测到真菌5门22纲73目28科257属。其中,裸沙地和草地土壤优势真菌门为子囊菌门,樟子松人工林和天然林中优势真菌门为担子菌门。优势属共31属,裸沙地、樟子松人工林的优势属分别是被孢霉属和丝膜菌属,草地和天然林土壤中的优势属分别为被孢霉属和Archaeorhizomyces、红菇属和Geminibasidium。其中裸沙地和草地、樟子松人工林和天然林的土壤真菌进化分支更为接近。草地土壤真菌物种丰富度和个体数最高,分布最为均匀;裸沙地其次;樟子松天然林和人工林物种丰富度、个体数和多样性指数较低,分布也较为集中。土壤真菌群落分布的主要影响因子是土壤含水量,优势真菌属分布受多种环境因子影响,土壤孔隙度、含水量、有机质分别是被孢霉属、Archaeorhizomyces、丝膜属的主导影响因子,全磷则是红菇属和Geminibasidium的主导影响因子。[结论]呼伦贝尔沙区4种生境土壤真菌主要由子囊菌门和担子菌门组成,其中裸沙地和草地、樟子松人工林和天然林土壤真菌群落结构相似度较高。多类型草本植物使真菌种类增多且分布更为均匀,樟子松在一定程度上降低真菌数量和种类,并使其分布更为集中。不同生境的不同植被可以改变土壤性质,而土壤水分、营养元素及孔隙结构等土壤环境因素会直接影响4种生境土壤优势真菌属的代谢过程和功能特征,因此4种不同生境真菌群落结构及多样性呈显著差异。
基于表面主要缺陷的锯材外观质量量化评价方法
杨建华, 闫磊, 于航, 肖江, 吴健
林业科学. 2019, 55(8):  128-135.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190814
摘要 ( 204 )   HTML ( 18 )   PDF (3327KB) ( 77 )  
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[目的]提出一种锯材外观质量量化评价方法,探索锯材外观质量数字化检测与评价分级的可行性,为实现锯材外观质量的实时在线检测提供基础理论和技术支撑。[方法]建立由密闭暗室、光源、工业相机等组成的锯材表面缺陷在线检测系统,在稳定光环境下采集样本锯材彩色图像。基于图像处理技术开发软件试验系统,实现对锯材缺陷的检测和识别。分别建立节疤、孔洞和裂缝缺陷外观质量评价模型,并据此提出外观质量综合量化评价方法;通过与国家标准对照,验证本研究提出方法的科学性和可行性。[结果]量化评价方法与锯材材质指标等级进行对照,二者线性相关系数为0.85;锯材材质指标等级除了2级和3级对应的综合量化评价值分布比较分散、等级之间数据有部分交叉外,其他等级之间对应的综合量化评价值分布几乎没有交叉。量化评价方法与集成材层板外观质量要求进行对照,二者线性相关系数为0.88;锯材材质指标等级4级对应的综合量化评价值分布比较集中,与其他等级之间没有数据交叉;锯材材质指标等级1级、2级和3级相邻等级对应的综合量化评价值分布比较分散,等级之间数据有部分交叉,不相邻等级间数据分布没有交叉。[结论]综合量化评价值与依据有关国家标准确定的锯材材质指标等级、集成材层板外观质量要求的线性相关性相对较好,可为实现锯材外观质量数字化检测与评价奠定基础;通过调整模型有关影响系数,可满足不同树种和不同应用需求,以达到较好评价效果。
定向刨花板剪切模量和弹性模量动态测试
王正, 付海燕, 丁叶蔚, 曹瑜, 王韵璐, 吴晓莉, 张统越
林业科学. 2019, 55(8):  136-146.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190815
摘要 ( 195 )   HTML ( 4 )   PDF (2538KB) ( 68 )  
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[目的]研究定向刨花板(OSB)的各向异性,探讨OSB面内剪切模量动态和静态测试方法,以提供一种快速、简便、重复性好、精度高的动态测试方法测量和分析OSB弹性常数。[方法]应用ANSYS程序计算OSB自由板和悬臂板试件的振形系数,给出振形系数依赖于板长宽比和宽厚比的关系式,通过仿真计算、动态试验和方板静态扭转试验验证其正确性。动态试验测试OSB剪切模量试件从一块整张OSB上下料制作,分为3个方向,即沿整板纵向下料制作的试件(0°或x向)、横向方向下料制作的试件(90°或y向)和沿与纵向呈45°方向下料制作的试件;方板扭转试验测试OSB剪切模量试件沿整板纵向或横向下料制作;动态测试OSB纵向、横向和45°方向弹性模量以及面内剪切模量和45°方向剪切模量。[结果] OSB实测纵向弹性模量是横向弹性模量的2.89倍,45°方向剪切模量小于面内剪切模量。正交各向异性材料方板扭转试验测试剪切模量推算公式需用±45°方向应变测量值的差值进行推算,将其用于OSB,测得的静态剪切模量与动态测试的剪切模量相当吻合。[结论] OSB弹性模量具有方向性,纵向最大,横向最小,45°方向介于二者之间;自由板扭转振形法和悬臂板扭转模态法适用于动态测试OSB面内剪切模量,其正确性得到方板扭转试验验证; 0°和90°OSB动态测得的剪切模量几乎相等,可作为OSB面内剪切模量Gxy的估计值; OSB不宜按单向复合材料处理,在理论分析时宜按正交各向异性处理,OSB 45°方向的剪切模量G45° < GG90°;方板扭转试验用于测试OSB面内剪切模量时,应在方板两表面中心沿2条对角线粘贴±45°应变片,按±45°方向应变测量值的差值进行推算;动态测试的剪切模量与方板扭转试验测试的剪切模量相当吻合,扭转振形法测试OSB剪切模量可行。
问题讨论
福建省县域森林转型社会经济影响因素分析
赵晓迪, 李凌超, 杨文涛, 程宝栋, 刘金龙
林业科学. 2019, 55(8):  147-156.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190816
摘要 ( 139 )   HTML ( 7 )   PDF (1904KB) ( 59 )  
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[目的]研究森林转型的主要社会经济影响因素,为推动区域社会经济与森林生态协调发展提供参考。[方法]基于福建省32个典型样本县2000—2016年遥感影像,获取森林面积数据,结合社会经济统计数据,利用分位数回归方法研究不同森林资源条件下社会经济和制度等因素对森林转型的影响。[结果] 1)林农人均收入水平对森林面积增长具有显著促进作用,在森林资源适中的地区,人均收入提高对森林转型的促进效应较大,而在森林资源较为丰富或相对匮乏的地区,人均收入提高对森林转型的促进效应较小; 2)人均粮食产量对森林转型具有显著正向作用,在森林资源相对匮乏的地区,人均粮食产量提高对森林面积增长的促进效应更显著; 3)集体林权制度改革对森林转型具有负向影响。[结论]林农收入增长和人均粮食产量提高是促进福建省县域森林转型的重要因素,提高林区人均收入水平、促进土地集约化利用有助于森林面积恢复和增长;集体林权制度改革对森林转型具有负向作用,应进一步完善集体林权制度配套改革,形成促进林农投资林业的长效激励。
综合评述
被子植物性别分化的研究进展
许自龙, 陈益存, 高暝, 吴立文, 赵耘霄, 汪阳东
林业科学. 2019, 55(8):  157-169.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190817
摘要 ( 271 )   HTML ( 16 )   PDF (983KB) ( 129 )  
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被子植物的性别分化对遗传多样性、子代和环境适应有着巨大的贡献。在自然界中广泛存在单性花物种,单性花形成是避免自交、促进异交、保持遗传多样性和避免雌雄功能干扰的重要途径。单性花物种分布于不同的进化分支上表明被子植物性别分化可能存在性别多样性的进化途径和复杂的调控网络机制。因此,性别分化机制研究具有重要的理论意义和实际应用价值。性别分化和表达研究涉及形态学、生物化学、细胞学和分子遗传学等研究领域,在查阅近年来国内外文献的基础上,本文主要从4个方面对性别分化相关研究进行系统总结:1)单性花形成源于两性花祖先,主要是通过两性花中性器官缺失或者退化2条系统进化途径形成。从花着生部位和结构来看,单性花分为雌雄异花同株和雌雄异花异株,而且单性花的外部形态结构具有多样性;以花发育过程中划分的发育阶段来看,单性花的表型特征形成于4个发育阶段,即阶段0(性器官原基出现之前)、阶段1(性器官原基发育早期)、阶段2(减数分裂之前)和阶段3(减数分裂之后),而且已有处于发育阶段0、1和3物种的性别调控机制被发现和证实。2)赤霉素、生长素和乙烯等六大类植物激素在性别分化调控过程扮演着重要的角色,赤霉素主要具有促进雄蕊发育,而生长素、细胞分裂素和乙烯主要是促进心皮的生长,同时,已有相关激素的调控机制被阐明,如乙烯合成途径调控性别分化。3)了解不同类型单性花性器官缺失或者败育的遗传分子基础,整合已经鉴定的各物种中与性别相关或者性别决定基因,阐述DNA甲基化和小分子RNA等表观遗传调控性别形成的机制以及XY系统、X∶A系统和ZW染色体系统调控性别分化的模式。4)环境因素如温度、光照以及矿质营养等对植物性别分化的影响。本文旨在对于现有基于性别分化的相关研究进行总结,对单性花发育的不同调控机制进行回顾和梳理,了解性别分化的最新研究现状和成果,促进对性别表达途径及其系统发育进化的理解,为性别分化的调控机制提供理论基础和依据,也为进一步探索植物性别分化新思路提供参考。
木质素微纳米球的制备与应用研究现状
熊福全, 王航, 韩雁明, 储富祥, 吴义强
林业科学. 2019, 55(8):  170-175.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190818
摘要 ( 304 )   HTML ( 23 )   PDF (2345KB) ( 156 )  
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在植物纤维原料中,木质素是仅次于纤维素的天然可再生资源,但由于结构复杂且不同类型木质素结构性能差异,其通常被认为是一种废料或低价值副产品。微纳米木质素是近年来兴起的新发展方向,可为木质素产品高值化利用提供一种新途径。木质素微纳米球是一种具有规整结构的微纳米木质素,其自组装制备方法主要有溶剂-反溶剂法、气溶胶的流式反应器法和界面细乳液聚合法。利用四氢呋喃、二氧六环和乙醇等溶剂对木质素或化学修饰木质素进行溶解,然后滴加反溶剂去离子水可获得木质素微纳米球,然而溶剂-反溶剂法获得的木质素微纳米球悬浮液在干燥过程中存在微纳米球团聚问题;气溶胶的流式反应器法能将木质素溶液直接雾化自组装成气溶胶;界面细乳液聚合法可使木质素分子在非共价自组装形成微纳米球基础上实现共价键结合。相比实心微纳米球,中空微纳米球拥有较高的比表面积。木质素微纳米球当前主要应用于药物载体、紫外防护和纳米填料等方面。采用木质素包载疏水药物,能提高药物在水溶液中的溶解性能,实现可控释放,延长作用时间,降低毒副作用;将木质素微纳米球用于光敏性农药的包载,能使其具有可控释放和抗光降解功效;将木质素微纳米球对酶进行包载,能使其具有较好的稳定性和催化活性。通过调控木质素自组装过程,可使其微纳米球具有相对亲水或疏水外表面,使微纳米球与相应亲水或疏水高分子聚合物共混时具有较强的分子间作用。此外,木质素微纳米球亦可用于吸附材料、聚集诱导发光纳米材料和锂离子电池电极材料等方面。目前,木质素微纳米球研究还处于起步阶段,其简单可行的可控构筑方法及其高值化应用领域需要进一步探索。界面细乳液聚合法能使木质素分子自组装过程中实现非共价键和共价键协同作用,且通过该方法可获得中空木质素微纳米球,为新型中空结构木质素微纳米球的开发提供了新方向;木质素具有自发荧光特性,且自组装制备微纳米球过程中木质素分子会产生J-聚集增强其荧光强度,为新型木质素基发光材料的开发提供了新思路。
研究简报
天山云杉体细胞胚的成熟及萌发条件
依巴代提·木合旦尔, 伊丽米努尔, 张毓涛, 刘康
林业科学. 2019, 55(8):  176-183.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190819
摘要 ( 153 )   HTML ( 6 )   PDF (4411KB) ( 88 )  
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[目的]建立天山云杉体细胞胚成熟及萌发阶段的适宜培养条件,为该树种的体细胞胚大规模繁殖和工厂化生产提供基础。[方法]以天山云杉成熟合子胚为外植体所诱导形成的胚性愈伤组织为材料,通过14个株系、4种成熟培养基、接种量(100、150、200 mg的新鲜胚性愈伤组织)、ABA浓度(1.9、3.8、7.6、19、38 μmol·L-1)等体细胞胚成熟培养条件,以及对不同起源(体细胞胚、合子胚和种子)的幼苗形态特征的比较,筛选出最优的天山云杉体细胞胚成熟与萌发条件。采用SPSS 18.0等统计软件对体细胞胚进行统计分析。[结果] 1)天山云杉14个株系诱导体细胞胚的结果表明,不同株系在同一成熟培养基上诱导体细胞胚的数量存在差异;其中4个株系及其接种量对体细胞胚形成数量影响的结果表明,不同株系及其接种量诱导体细胞胚的数量也存在差异,当接种量为100 mg时,T36株系的体细胞胚诱导数量最高,为3 470 ±546个,显著高于其他接种量和株系(P<0.05)。2)在4种不同成熟培养基上,均形成了成熟的体细胞胚,在1/2BLG+30 g·L-1麦芽糖培养基上形成的体细胞胚数量高于其他培养基,分别为2 044个(T6株系)和2 282个(T36株系),且与其他培养基差异显著(P<0.05)。3)不同ABA浓度对天山云杉体细胞胚诱导数量的影响无显著性差异(P>0.05),在ABA浓度为1.9~38 μmol·L-1时,其体细胞胚平均诱导数量为2 850~2 913个,其中以7.6 μmol·L-1 ABA的浓度处理效果较好,平均获得2 913个正常体细胞胚,高于其他处理。4)将不同起源(体细胞胚、合子胚和成熟种子)萌发的小植株进行对比,结果表明,体细胞胚和合子胚幼苗发育阶段基本一致,但合子胚的幼苗比体细胞胚的幼苗约大1倍,但二者间差异不显著(P>0.05);体细胞胚与合子胚子叶的平均数量一致,二者无显著差异(P>0.05),多数幼苗子叶数量为7~8个。[结论]天山云杉体细胞胚成熟阶段的适宜培养条件为胚性愈伤组织接种量100 mg,1/2BLG培养基添加7.6 μmol·L-1的ABA及75% PEG4000、30 g·L-1麦芽糖,并添加750 mg·L-1的L-谷氨酰胺或50 mg·L-1 L-天冬酰胺。不同株系在诱导体细胞胚的数量上存在差异。体细胞胚再生植株与合子胚植株在形态上相似。研究结果可为天山云杉体细胞胚的大规模繁殖和工厂化生产提供基础。
杉木人工林土壤施用生物炭对细菌群落结构及多样性的影响
胡华英, 张虹, 曹升, 殷丹阳, 周垂帆, 何宗明
林业科学. 2019, 55(8):  184-193.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190820
摘要 ( 171 )   HTML ( 10 )   PDF (4136KB) ( 95 )  
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[目的]采集杉木人工林土壤,通过室内土壤培养实验,研究添加不同制备原料和制备温度的生物炭对土壤细菌群落结构及多样性的影响,为改善南方酸性红壤及合理应用生物炭提供科学依据。[方法]原土添加3%的300℃杉叶炭(BL300)、600℃杉叶炭(BL600)、300℃木屑炭(BW300)及600℃木屑炭(BW600),与对照土壤进行对比,进行培养实验80天,运用高通量测序技术对PCR所扩增16S rDNA序列的V3+V4区域进行测定。[结果] OTU韦恩图分析表明,添加BL300的土壤细菌较对照丰度提高,其他生物炭处理丰度减小;通过PCoA分析和Beta多样性分析及UPGMA聚类分析得出,添加杉叶炭后土壤细菌群落结构及多样性与对照土壤的差异显著,其中BL600与对照差异最大,添加木屑炭结果与对照较相似;添加生物炭对不同物种水平上的土壤细菌结构和功能产生一定影响,其中杉叶炭处理影响十分显著,使土壤优势菌丰度变化较大,木屑炭处理对优势菌的影响相对较小。[结论]添加BL300生物炭提高了土壤细菌的丰度,而添加其他生物炭降低了细菌丰度;不同制备原料和温度对生物炭存在影响,由于木屑炭可利用氮素不足,杉叶生物炭对土壤细菌结构和多样性的影响比木屑生物炭更显著,高温炭灰分含量较多,因此对细菌多样性的影响大于低温炭;不同的土壤细菌种群生活习性与功能不同,对生物炭组分利用程度也不同,添加生物炭能够改变土壤中优势种群的相对丰度和土壤细菌群落的整体功能。
基于随机森林模型的交界域火灾风险分析
侯晓静, 明金科, 秦荣水, 朱霁平
林业科学. 2019, 55(8):  194-200.  doi:10.11707/j.1001-7488.20190821
摘要 ( 246 )   HTML ( 3 )   PDF (5112KB) ( 113 )  
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[目的]城镇森林交界域火灾频繁发生,使民生经济遭受严重危害。使用随机森林模型对省域内的城镇森林交界域火灾风险与影响因子的关系进行空间建模,探究随机森林模型在拟合、解释交界域火灾风险方面的优势,并与森林火灾风险的影响因子对比,为进一步评估城镇森林交界域火险提供依据。[方法]研究基于安徽省2002—2011年火灾历史数据,采用气候、地理环境、人类活动、社会经济等方面的9个因子作为自变量,月均火灾密度作为因变量。使用特征选择方法得到模型内不同自变量的贡献度、统计特征以及内部模型的平均表现,选择出进入最后模型中的自变量;使用随机森林模型对城镇森林交界域火灾风险进行解释,分析影响城镇森林交界域火灾风险和森林火灾风险的重要因子。[结果]关键自变量对城镇森林交界域火灾风险的影响程度大小排序依次为:道路线密度、铁路线密度、月均最高温度、归一化植被指数、人口密度以及海拔;对森林火灾风险则为:月均最高温度、归一化植被指数、道路线密度、铁路线密度、人口密度以及海拔;经过训练与计算发现随机森林模型在5个子模型的训练集与测试集的表现基本一致,拟合值与实际值的简单相关系数均达0.90以上,可见随机森林模型对交界域火灾风险和森林火灾风险表现出显著的解释能力;此外,随机森林模型在总体数据集上进行了拟合,得到城镇森林交界域火灾风险的拟合值与实际值的相关性为0.997,森林火灾风险的拟合值与实际值的相关性为0.996,表明了随机森林模型具备极强的火灾风险拟合性能。[结论]影响城镇森林交界域火灾发生的最重要自变量是道路和铁路线密度,而对森林火灾则是月均最高温度与归一化植被指数,可见城镇森林交界域火灾发生人类活动因素密切相关。随机森林算法对城镇森林交界域火灾风险和森林火灾风险都能表现出稳健的和非常准确的拟合能力,是一个非常有用的工具。