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2020年 第56卷 第1期 刊出日期:2020-01-25
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林业科学. 2020, 56(1):  0-0. 
摘要 ( 127 )   PDF (3131KB) ( 144 )  
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论文与研究报告
川西亚高山森林不同恢复阶段生长季蒸腾特征
张雷, 孙鹏森, 刘世荣
林业科学. 2020, 56(1):  1-9.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200101
摘要 ( 432 )   HTML ( 36 )   PDF (4587KB) ( 325 )  
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目的: 定量揭示我国川西亚高山地区不同恢复阶段森林的蒸腾耗水特征,为当地森林恢复树种选择、水源涵养功能提升与低效林改造等提供科学参考。方法: 选择川西亚高山地区植被恢复系列中无论是林龄、类型还是面积都具有典型代表性的岷江冷杉老龄原始林、红桦次生林和粗枝云杉人工林作为研究对象,利用热扩散技术监测生长季树木蒸腾量;利用林分边材面积进行尺度上推,估算林分冠层蒸腾耗水量。基于机器学习技术(随机森林回归算法)估算整个生长季(5-10月)的林分冠层蒸腾耗水量。结果: 各森林类型平均日冠层蒸腾量表现为粗枝云杉林>红桦林>岷江冷杉林;在整个生长季观测到的粗枝云杉林、红桦林和岷江冷杉林日最大冠层蒸腾量分别为3.17、2.08和1.69 mm;基于多气象因素,随机森林回归算法可有效估算森林蒸腾耗水量;整个生长季的林分冠层蒸腾总量估算结果表现为粗枝云杉林(314.1 mm)>红桦林(199.3 mm)>岷江冷杉林(125.5 mm)。结论: 处在演替早期的红桦次生林冠层蒸腾耗水量明显高于处于演替晚期的岷江冷杉原始林;人工林蒸腾耗水量明显高于天然林(岷江冷杉原始林和红桦次生林),因此可将森林蒸腾耗水特征作为研究区森林恢复度的评价指标。该区大量营造的粗枝云杉人工林已步入中龄林阶段,高蒸腾特征可能会对流域产水量构成压力,建议进行抚育性结构调整。通过综合分析多项研究结果,本文提出一个"森林水分利用生态演替"假说:伴随着亚高山森林植被自然恢复进程(正向演替),林地蒸腾耗水量趋于减少,地带性演替顶级群落亚高山暗针叶林具有最低蒸腾耗水特征。这个假说可作为川西亚高山区区域水文平衡维持和植被结构调整的参照体系。

三峡库区马尾松林穿透雨和树干茎流空间变异特征
袁秀锦, 肖文发, 雷静品, 潘磊, 王晓荣, 崔鸿侠, 胡文杰
林业科学. 2020, 56(1):  10-19.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200102
摘要 ( 258 )   HTML ( 13 )   PDF (1864KB) ( 219 )  
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目的: 探讨马尾松林下穿透雨和树干茎流空间分布特征及其影响因素,为准确量化马尾松林下降水分配过程以及水源涵养功能评价提供科学依据。方法: 2017年5-9月,在1个马尾松林下布设16个截面面积为3 000 cm2的雨量收集器来观测穿透雨,选择27株马尾松标准木研究树干茎流的空间变异特征,应用Pearson相关分析研究冠层结构参数与穿透雨、树干茎流之间的关系,并用Monte Carlo抽样方法确定在一定误差范围内估测穿透雨所需雨量收集器的数量。结果: 研究期间林外总降雨量1 008.4 mm,林下总穿透雨量和树干茎流量分别为829.8和14.4 mm,各占总降雨量的82.3%和1.4%;树干茎流量和茎流率均随降雨量的增加而增加,但茎流量变异系数随着降雨量增加而减小,且茎流量变异系数达到60%后趋于稳定,树干茎流量与树木的冠幅面积和胸径呈显著正相关(P < 0.01);穿透雨率随降雨量增加而增加,穿透雨率达到87%后趋于稳定,用"S"曲线函数可较好地拟合穿透雨率与降雨量的关系(P < 0.01);在测定样地中,穿透雨量存在较大的空间异质性,其变异系数随降雨量增加先显著降低而后稳定,两者用倒数函数拟合效果较好(P < 0.01);冠层结构是影响穿透雨量空间变异的主要影响因子,但其作用因降雨量的大小而不同;叶面积指数、冠层厚度、测点距树干的距离以及冠层覆盖度均能影响穿透雨的空间分布,其中以叶面积指数对穿透雨量的影响最大;不同雨量级在相同置信区间达到相同的误差水平,所用穿透雨收集器数量不同,随着雨量级增大,用较少雨量收集器就可以达到相同的误差水平,当雨量级在0~10 mm时,所用穿透雨收集器数量最多,即95%置信区间下,5%误差范围内,所需最少的穿透雨收集器数量为13个;雨量级在大于40 mm时,达到相同误差水平所用集水槽数量最少,即95%置信区间下,测的穿透雨值在5%误差范围内,所需最少的穿透雨收集器数量为6个。结论: 马尾松林下穿透雨量和树干茎流量空间变异特征同时受降雨特征和冠层结构特征的影响,且穿透雨量和树干茎流量的空间异质性均随着降雨量增大而减小,而后趋于稳定,但树干茎流量的空间变异系数稳定值大于穿透雨,冠层结构决定了林内穿透雨量空间分布的总格局,其中以叶面积指数与穿透雨率相关性最强,而胸径对树干茎流量的影响最为显著;本研究在参考降雨量级0~10 mm时,在95%或90%的置信区间下,若将穿透雨数值控制在5%误差范围内,在50 m×50 m样地内至少需布设13或11个3 000 cm2收集器。

中亚热带典型林分空间结构对土壤养分含量的影响
曹小玉, 李际平, 委霞
林业科学. 2020, 56(1):  20-28.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200103
摘要 ( 285 )   HTML ( 35 )   PDF (1336KB) ( 269 )  
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目的: 研究林分空间结构对土壤养分含量的影响,揭示影响土壤养分含量的主导空间结构因子,为以改善森林土壤养分含量为目标的森林空间结构优化措施的制定提供理论依据。方法: 以中亚热带人工针叶纯林、人工阔叶纯林、人工阔叶混交林、人工针阔混交林、天然次生林和竹林6种典型林分为研究对象,在比较其空间结构与土壤养分含量差异的基础上,运用Pearson相关系数、多元线性回归分析和典型相关分析法分析林分空间结构对土壤养分含量的影响。结果: 天然次生林的林分空间结构在整体上最优,其土壤有机质和氮磷含量也最高,其他5种人工林分的空间结构和土壤有机质、氮磷钾含量的优劣排序随着指标的改变而改变,没有呈现出规律性;Pearson相关分析表明林分混交度、角尺度和林层指数均与土壤有机质、全氮和有效磷含量显著正相关(P < 0.05);多元线性逐步回归结果显示混交度和林层指数是影响土壤有机质和有效磷含量的主导因子,而影响土壤全氮含量的林分空间结构主导因子只有混交度;典型相关分析表明第一组典型变量的相关系数为0.951,属于强相关(P < 0.01),说明林分空间结构与土壤养分整体上相关程度极显著;典型载荷分析进一步表明在对土壤养分的整体影响力上,混交度和林层指数起着决定作用。结论: 从数量有限的样地调查结果来看,研究地点的林分空间结构显著地影响着土壤养分含量,对土壤有机质、有效磷含量及土壤养分整体水平起决定作用的均是混交度和林层指数,而对土壤全氮含量水平起决定作用的只有混交度。因此,欲提高土壤有机质、有效磷含量水平或土壤养分含量整体水平,应采用调整林分树种结构和林层结构的综合经营措施;而要提高土壤全氮含量,只需选择调整树种结构的经营措施。

沙地樟子松边材液流速率的方位差异特征
党宏忠, 冯金超, 韩辉
林业科学. 2020, 56(1):  29-37.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200104
摘要 ( 203 )   HTML ( 1 )   PDF (6612KB) ( 149 )  
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目的: 针对树干边材液流速率(Js)在树干不同方位间的差异及其对估算个体蒸腾量时的影响,本研究兼顾精度与节约成本的估算单株平均液流速率的方法,为单株蒸腾量的估算提供可靠方法和依据。方法: 利用热扩散技术(TDP)在科尔沁沙地樟子松整个生长季期间树干4个垂直方位的Js进行了监测,并对降水、土壤水分等进行了连续、同步的监测。结果: 沙地樟子松大树树干边材相对液流速率(液流速率除以该方位观测期间的最大值,Js/max)具有显著的方位差异(P < 0.01),其中以南侧边材的Js/max最高。各方位间Js/max值的相对大小具有个体间差异。土壤水分亏缺能引起各方位Js/max的同步显著降低(P < 0.05)。通过对不同方位整树平均液流速率(4个垂直方位的平均值)代表性的比较,确定以树干北侧Js值估算樟子松整树平均液流速率的简化模型(slope=1.015,R2=0.99,P < 0.01)。经独立样本的检验,模型精度为0.99。结论: 沙地樟子松不同方位液流速率具有显著差异,且方位间的相对大小存在个体间差异。各方位液流速率间具有高度相关性。以北侧1个方位液流速率的测定就能较可靠地估算科尔沁沙地樟子松大树的平均液流速率。

转录组与代谢组联合解析红花槭叶片中花青素苷变化机制
陆小雨,陈竹,唐菲,傅松玲,任杰
林业科学. 2020, 56(1):  38-53.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200105
摘要 ( 491 )   HTML ( 41 )   PDF (16059KB) ( 287 )  
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目的: 红花槭秋彩叶的形成,与叶片中花青素苷的含量密切相关。本文旨在揭示红花槭中花青素苷的生物合成机理,为其叶色的定向改良提供理论依据。方法: 为解析花青素代谢物积累和基因表达水平的变化,以转色期同时具有绿叶、红叶和黄叶的红花槭特殊单株为材料,用超高效液相色谱串联质谱和高通量RNA测序的方法分别进行代谢组和转录组分析。结果: 1) 在红叶-绿叶、黄叶-绿叶、红叶-黄叶3个比较组中,代谢组正离子模式下分别检测出1 377、1 793、1 098个差异积累代谢物,负离子模式下分别检测出789、699、677个差异积累代谢物:红叶与绿叶相比,矢车菊素苷衍生物、天竺葵素苷元和飞燕草素苷元及其衍生物含量大幅上升;黄叶与绿叶相比,矢车菊素苷衍生物、飞燕草素苷及其衍生物含量增加,而天竺葵素苷及其衍生物减少。2)3个比较组中,转录组测序分别检测出28 536、43 017、27 110个差异表达基因:红叶与绿叶相比,花青素苷合成通路中89.5%的基因表达量增加;黄叶与绿叶相比,花青素苷合成通路中66.7%的基因表达量增加。3)红花槭花青素苷的生物合成中,有29个差异积累的相关代谢物和48个差异表达基因。4)差异代谢物和基因的网络互作分析显示,CHS2, CHS7, CHS8, F3H1, F3H5, F3H7, F3H8, F3H10, F3′H2, LAR, FLS1, FLS2, UFGT4逆向调控天竺葵素苷衍生物和飞燕草素苷衍生物的合成,UFGT5正向调控矢车菊素苷衍生物的合成。结论: 当红花槭叶片秋季变色时,花青素苷通路中大量基因的表达量上调,同时矢车菊素-3-(6″-乙酰半乳糖苷)和矢车菊素-3-阿拉伯糖苷含量大幅上升,此为红花槭叶片变色的主要驱动因子。

基于叶绿体和核基因片段序列的甘蒙柽柳谱系地理研究
温月仙, 甘红豪, 史胜青, 江泽平, 吴利禄, 褚建民
林业科学. 2020, 56(1):  55-64.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200106
摘要 ( 290 )   HTML ( 8 )   PDF (3241KB) ( 112 )  
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目的: 甘蒙柽柳为我国黄河流域特有种,本研究旨在探讨该物种各居群间的谱系地理结构以及黄河形成对甘蒙柽柳居群分布、遗传结构的影响。方法: 利用叶绿体基因trnQ-rps16片段和核基因片段ITS序列信息,通过PCR扩增、测序,对分布于我国黄河流域的甘蒙柽柳17个居群共266个个体的序列进行分析,研究其遗传多样性、遗传结构及种群历史动态。结果: 在甘蒙柽柳居群中,共检测得到4个叶绿体单倍型(207个个体)和32个核基因单倍型(232个个体)。该物种的叶绿体基因遗传多样性较低(HT=0.13),但其核基因的遗传多样性较高(HT=0.82)。甘蒙柽柳居群的遗传变异主要发生在居群内,叶绿体基因(cpDNA)和核基因(nDNA)的遗传分化系数NST(cpDNA:0.15;nDNA:0.22)和GST(cpDNA:0.19;nDNA:0.24)均不显著(P>0.05),且NST小于GST,表明该物种无明显的谱系地理结构。中性检验结果Tajima's D和Fu's Fs均为负值,且失配分析表明期望扩张群体的分布曲线与实际观测到的分布曲线基本吻合,期望分布曲线呈单峰,表明甘蒙柽柳居群经历过快速扩张,这可能与黄河的贯通形成有关。单倍型分布及网络结构分析结果表明,叶绿体单倍型H1、核基因单倍型R1频率最高,位于网络结构图中心位置,且分布最为广泛,可能为古老单倍型。叶绿体基因的结果: 显示,甘肃省永靖县、积石山县的甘蒙柽柳单倍型种类、多态性及核苷酸多样性显著高于其他地区,且具有特有单倍型(H2、H4),推测其在永靖县、积石山县附近最为古老,以此为起源中心,分别向上游(青海省)和中下游迁移,奠基者效应造成新建居群的遗传多样较低。结论: 本研究揭示了我国黄河流域主要甘蒙柽柳居群的遗传结构及其历史迁移动态。甘蒙柽柳的叶绿体基因遗传多样性水平较低,核基因的遗传多样性较高,遗传变异主要发生在居群内,无明显的谱系地理结构。该物种经历过快速扩张,其起源中心可能为甘肃省积石山县、永靖县附近,随着黄河的形成分别向黄河上游和中下游迁移,推测黄河的形成贯通是导致甘蒙柽柳居群迁移扩散的重要因素。

不同林龄柚木人工林心边材生长变异特征
杨保国, 贾宏炎, 郝建, 李运兴, 庞圣江, 刘士玲, 张培, 牛长海, 蔡道雄
林业科学. 2020, 56(1):  65-73.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200107
摘要 ( 267 )   HTML ( 10 )   PDF (1297KB) ( 110 )  
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目的: 探明广西大青山林区不同林龄柚木人工林心、边材量及心材年轮数和心材高度的生长变异特征,以期为了解该区域柚木心边材发育特征、心边材量预测及高质量、大径级柚木目标树的高效培育提供基础数据和科学依据。方法: 以广西大青山10、18、31和41年生柚木人工林平均木的解析木为研究对象,对心、边材的方位变异和心、边材量的株间差异进行方差分析,并采用曲线估计法拟合心、边材量与横截面直径、总年轮数之间的回归模型,研究柚木心、边材生长变异特征。结果: 各林龄柚木树干心材半径主要为北向最大,边材宽度则主要为北向和东向最大,各林龄内,树干4个方位的心材半径、边材宽度均无显著差异(P>0.05)。各林龄柚木心材半径、心材面积和边材面积均表现为随树高增加持续减小,边材宽度在树干基部(0~1 m)明显偏大,且在树干一定区域内保持相对稳定。林分心、边材量总体表现为随林龄增加而增大,不同林龄林分间除边材宽度差异不显著外(P>0.05),心材半径、心材面积和边材面积均存在极显著差异(P < 0.01)。横截面心、边材量随横截面直径和总年轮数的增加而增加,其中与横截面直径的相关性高于总年轮数,而总年轮数对心材发育早期影响较大。各林龄内,柚木个体的心边材量、心材消失最大高度存在较大的株间变异,其中,心材面积和边材面积的变异程度相近,心材半径、边材宽度和心材消失最大高度的变异程度相近。柚木最早在4年生时开始有心材形成,不同林龄的心材年轮数均表现为随总年轮数增加而增加,总年轮数可解释心材年轮数80%以上的变化,10、18、31和41年生柚木心材年轮数年均增长速率分别为0.9轮、0.7轮、1.0轮和1.0轮。柚木心材消失最大高度、心材消失的相对高度均与林龄呈正相关关系,即随着林龄的增大,心材在树干更高处消失。结论: 柚木心材形成初始年龄最早为4年生,属心材形成较早的树种。各林龄内,方位对柚木心、边材影响较小。柚木的心材半径、心材面积、边材面积和心材消失最大高度,均表现随林龄增加而显著增加,而边材宽度无显著变化。柚木横截面直径可以更好地解释横截面心、边材量的变化,总年轮数仅能解释柚木前期(< 31年生)心材量的变化。研究认为41年生柚木心材仍有很大增长潜力,若要达到高质量、大径级的培育目标,还需要更长时间的培育。

基于无人机激光雷达的银杏人工林有效叶面积指数估测
吴项乾,曹林,申鑫,汪贵斌,曹福亮
林业科学. 2020, 56(1):  74-86.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200108
摘要 ( 313 )   HTML ( 15 )   PDF (6647KB) ( 259 )  
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目的: 精确估测银杏人工林有效叶面积指数(eLAI),以更好了解银杏人工林的生长和竞争、理解人工林生态系统的功能和生产力。方法: 基于多旋翼无人机激光雷达(LiDAR)系统获取的点云数据,结合45块地面实测样地数据,使用孔隙度模型法(通过计算点云的冠层穿透率,根据Beer-Lambert定律计算有效叶面积指数)和统计模型法(首先通过地面实测的有效叶面积指数和所提取的LiDAR特征变量建模,然后借助拟合的模型估测有效叶面积指数)对我国典型银杏人工林进行样地尺度的有效叶面积指数估测。结果: 1)使用统计模型法估测eLAI时,仅利用LiDAR高度特征变量估测精度为R2=0.38(rRMSE=54%),引入其他特征变量(冠层密度特征、冠层容积比以及强度特征变量)后精度分别达到R2=0.64(rRMSE=26%)、R2=0.61(rRMSE=28%)、R2=0.74(rRMSE=23%);2)根据Cover将样地分组建模后发现,分组建模的精度优于不分组建模的精度;3)孔隙度模型法估测有效叶面积指数的精度为R2=0.71(rRMSE=32.0%)。结论: 结合多组LiDAR特征变量估测有效叶面积指数能够充分挖掘LiDAR数据包含的冠层结构特性,从而提升估测精度;同时,使用孔隙度模型法可以有效估测银杏人工林有效叶面积指数。无人机LiDAR点云在估测银杏人工林有效叶面积指数上具有较好的潜力。

面向人工林经营的模型库和方法库服务平台
陈栋,吴保国,王姗姗,苏晓慧,陈玉玲,李宜瑾
林业科学. 2020, 56(1):  87-102.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200109
摘要 ( 235 )   HTML ( 5 )   PDF (6524KB) ( 103 )  
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目的: 人工林经营模型众多,对统计学方法依赖性较强,传统人工林经营辅助决策支持系统与模型库、方法库耦合性较高,针对模型库通用性不高、方法代码与业务代码耦合度过高等问题,结合林业数学模型多样性等特点,构建人工林经营模型库和方法库服务平台,以实现人工林经营模型与方法的科学化管理和信息化服务。方法: 基于不同的模型表现形式和方法的调用机制,采用关系型数据库构建理论,设计模型库和方法库的关系模式;针对方程式表达模型,引入词法分析、语法分析和语义分析等方法,实现方程式模型解析计算;针对程序化模型,采用调用程序包方式实现模型解析计算;基于程序包的封装调用方法,实现方法库的调用和管理。利用数据耦合思想,将模型库、方法库与决策应用系统解耦,实现模型、方法的独立管理和标准化共享服务。结果: 模型库系统可实现数学公式型和程序块型模型的存储、管理与解析;方法库系统可实现对方法程序块的统一存储与管理,且通过构建模型与方法调用数据交互格式,可分别实现面向用户的模型和方法的计算服务与面向应用程序的API调用服务。结论: 设计通用性较好的模型、方法调用数据交互结构,构建面向人工林经营的模型库和方法库服务平台,实现基于Web的模型、方法的管理与解析,提供模型和方法的共享调用功能。

4株绿僵菌的鉴定及对松褐天牛成虫致病效果比较
张亚波,张威,张守科,彭瀚,孟珂,舒金平,王浩杰
林业科学. 2020, 56(1):  103-111.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200110
摘要 ( 296 )   HTML ( 4 )   PDF (2748KB) ( 243 )  
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目的: 为筛选对松褐天牛毒力更高的微生物资源,开展生物防治通过培养性状、分生孢子形态及系统发育树鉴定4个绿僵菌菌株,比较测定各自对松褐天牛的毒力。方法: 对4株绿僵菌的培养性状和分生孢子形态特征进行描述,并对4株绿僵菌的EF-1α基因进行克隆和测序,构建系统进化发育树,综合鉴定4株绿僵菌的分类地位。测定了不同孢子浓度及接种方法(浸虫、浸枝和无纺布)对松褐天牛成虫的致病效果,构建4个菌株对松褐天牛的毒力方程。结果: 1)菌株WTKH和WP08鉴定为平沙绿僵菌;菌株LV2鉴定为金龟子绿僵菌;菌株qc1401鉴定为瘿绵蚜绿僵菌。2)平沙绿僵菌WP08菌株和金龟子绿僵菌LV2菌株对松褐天牛校正死亡率较高,瘿绵蚜绿僵菌qc1401菌株次之,平沙绿僵菌WTKH菌株最低。4个菌株对松褐天牛的致死速度依次为WP08 > LV2 > qc1401 > WTKH,LT50分别为5.52、10.38、16.93和20.80天。3)以平沙绿僵菌WP08为供试菌株,在1.0×108、1.0×107、1.0×106个·mL-1共3个浓度下,孢子浓度越高则松褐天牛校正死亡率越高、半数死亡时间越短,孢子浓度为1.0×108、1.0×107时,试验期内校正死亡率均达到100%;半数死亡时间LT50分别为11.38、16.44和24.22天。4)以平沙绿僵菌WP08为供试菌株,3种接种方法40天内松褐天牛死亡率均为100%,LT50浸虫法为5.52天,浸枝法为11.38天,无纺布法为17.21天。结论: 4株绿僵菌均可侵染松褐天牛致其死亡,其中,平沙绿僵菌WP08的致死率和致死速度较快,为防治松褐天牛的优良菌株。

昆嵛山林区赤松赤枯病病基指数模型
胡瑞瑞,梁军,谢宪,黄咏槐,张英军,张星耀
林业科学. 2020, 56(1):  112-119.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200111
摘要 ( 182 )   HTML ( 4 )   PDF (1239KB) ( 81 )  
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目的: 构建赤松赤枯病病基指数(Disease based index,DBI)评价体系,定量评价与林分因子共同作用后,立地因子对赤松纯林中赤枯病发生程度的作用等级。方法: 在林龄相对一致(34±2)年的赤松纯林生态系统中设立临时样地,筛选影响赤松赤枯病发生的关键林分因子,建立关键林分因子与赤枯病病情指数的函数关系,选取最优模型作为主曲线;将主曲线等比值拉伸得赤枯病病基指数曲线群,其自下而上依次表示不同的病基指数,即立地对赤枯病发生程度的作用等级。结果: 1)基于森林病害发生的基本原理,提出病基指数的概念。2)确定赤松赤枯病病基指数的定量方法,它包含样地的设立、病情指数的调查、林分因子的调查、关键林分因子的筛选、基准点的确定、备选主曲线模型的建立、主曲线模型的确定和评价、主曲线的绘制及曲线群的建立共9个步骤。3)逐步回归分析表明,林分密度是影响赤松赤枯病发生的关键林分因子,依据所提定量方法建立主曲线方程:Q=65.61/(1+e-0.001 5x+2.32),决定系数R2=0.519 8,说明拟合方程较可靠,用该模型预估赤松赤枯病的病情指数时,平均预估误差是5.35%。4)将赤枯病病基指数主曲线等比值拉伸得曲线群,即建立定量评价体系。体系中的5条曲线自下而上分别表示为:Ⅰ为极轻病害发生,Ⅱ为轻度病害发生,Ⅲ为中度病害发生,Ⅳ为重度病害发生,Ⅴ为特重度病害发生。结论: 赤松赤枯病病基指数主曲线模型和曲线群图可以定量评价赤松林的立地因子对赤枯病的潜在发生程度的作用等级,可为赤松纯林合理、有效的管理提供理论基础,将成为森林有害生物生态控制方法的重要组成部分。

弗吉尼亚栎母树林外生菌根的真菌多样性
靳微,杨预展,孙海菁,陈连庆,袁志林
林业科学. 2020, 56(1):  120-132.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200112
摘要 ( 385 )   HTML ( 12 )   PDF (9245KB) ( 117 )  
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目的: 揭示弗栎引种到我国后在新的立地和气候条件下形成菌根的类型、不同采样时期菌根真菌群落结构及变化规律。方法: 2017年12月-2018年8月开展4次跟踪取样调查,采用菌根形态学描述、扩增子焦磷酸测序、系统发育分析等方法,对浙江上虞滩涂盐碱地弗栎母树林的外生菌根类型、群落结构组成及动态变化、优势外生菌根真菌的遗传多样性进行分析。结果: 弗栎主要形成黑色、白色和黄色及其中间色(乳白色和深红色)5种颜色的外生菌根类型,根据可操作分类单元(OTU)注释和相对丰度,前3种分别对应棉革菌、硬皮马勃和红菇,且均表现出较丰富的种间遗传多样性。基于加权的聚类分析表明乳白色和深红色菌根的群落组成分别与黄色菌根和黑色菌根最为相似,推测是同一菌根类型的不同发育阶段。此外还检测到少量鹅膏菌、粘滑菇、豆马勃、乳菇和蜡壳耳菌等类群。在不同采样时期,群落结构变化较为明显,主要表现为:棉革功在初始阶段丰度较高,随后呈逐渐下降趋势,但在所有时期丰度仍最高;相反红菇在初始阶段比例极低,随后呈较快增长,但丰度仍未超过硬皮马勃;棉革功在第2个时期的丰度跃升,其余时期较稳定。该动态变化特征与硬皮马勃和红菇子实体发生时间基本吻合。非度量多维度等分析表明,4个时期群落结构组成存在较明显差异(stress=0.157);第2个时期的α-多样性指数最高并且与后2个时期的菌根样品存在显著差异;β-多样性热图表明第1个时期与第4个时期的相异系数最大。结论: 弗栎外生菌根真菌主要由棉革菌、硬皮马勃和红菇3大类群组成。不同时期外生菌根真菌群落结构的显著变化可能与土壤水分和气温变化有关。研究结果为今后挖掘优质菌根真菌资源应用于弗栎栽培提供重要参考和技术依据。

融合全域与局域特征的深度卷积网络鸟类种群识别
林志玮,丁启禄,刘金福
林业科学. 2020, 56(1):  133-144.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200113
摘要 ( 523 )   HTML ( 9 )   PDF (6822KB) ( 181 )  
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目的: 基于鸟类影像数据,探讨全域与局域特征融合手段,结合深度卷积神经网络理论,建构鸟类种群识别模型,以期为森林与湿地的监控与治理提供新的手段。方法: 首先,依据人类识别物体从整体到局部的生理过程,采用跳跃结构实现物体整体信息与局部信息的交互,该模型主要采用2个模型框架提取鸟类的全域和局域部件特征,并采用跳跃结构,提出融合模块(Fusion block)结构进行特征融合,将全局特征信息传递至局部特征抽取模块。该模型训练阶段需提供鸟类局部的部位标注信息,而测试阶段采用Faster R-CNN模型自动提取其鸟类局部标注信息。其次,探讨不同鸟类局部影像信息对模型的影响,最后,通过对比不同网络分类模型和鸟类数据集,验证模型的有效性和适用性。结果: 该鸟类种群分类模型具有较高的分类精度,总体分类精度达90%以上;对于不同的鸟类局部影像信息,其分类精度表现出一定的差异性,其中基于鸟类头部局部影像的网络分类模型总体分类精度最高;Faster R-CNN模型对鸟类局部影像定位精度较高,测试阶段采用人工标注的局部影像标签和Faster R-CNN模型预测的局部影像标签对模型的总体分类精度差异小;对比Inception-V1、ResNet-101、DenseNet-121以及Bilinear CNN等网络分类模型总体分类精度,该模型总体分类精相对较高,具有一定的有效性;对比使用NABirds鸟类数据集的分类效果,该模型总体分类表现较好,具有一定的适用性。结论: 该鸟类种群分类模型具有较好的识别效果以及有效性,可为森林与湿地的监控和治理提供合理有效的依据。

内蒙古查干淖尔湿地夏季鸟类组成和变化趋势
陈丽霞,付建平,陆军,杨亮亮,丁长青
林业科学. 2020, 56(1):  145-153.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200114
摘要 ( 216 )   HTML ( 10 )   PDF (1470KB) ( 115 )  
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目的: 掌握内蒙古查干淖尔湿地夏季鸟类的组成及数量变化趋势以及栖息地类型的变化对鸟类群落组成的影响,为内蒙古查干淖尔湿地及鸟类的保护与管理提供科学依据。方法: 于2009-2014年每年8月份采用线路调查与样点观察法对查干淖尔湖湿地鸟类进行调查统计,并对不同年份鸟类群落的优势度指数,多样性指数、均匀度指数等特征参数进行分析,使用IBM SPSS Statistics、Excel软件以及R语言进行卡方检验、线性回归分析对不同年份鸟类群落特征的差异进行比较,并分析各气象因子与各年间鸟类组成的相关性。结果: 记录到内蒙古查干淖尔湿地夏季鸟类共18目37科171种,其中夏候鸟99种,旅鸟53种,留鸟16种,迷鸟2种,冬候鸟1种;按生态类型划分,涉禽58种,鸣禽50种,游禽41种,猛禽13种,攀禽5种,陆禽4种;国家Ⅰ级重点保护物种2种,国家Ⅱ级重点保护物种23种;列入IUCN红皮书的极危(CR)鸟类有青头潜鸭与白鹤,列入濒危(EN)鸟类有东方白鹳、猎隼和大杓鹬,有7种鸟类被列入易危(VU)物种,10种鸟类被列为近危(NT)物种。列入中美、中澳、中俄、中韩和中日迁徙鸟类名录的鸟类分别有73、44、156、126和92种。6年来,查干淖尔湿地各年间夏季鸟类相似性指数比较高,优势种、常见种和稀有种组成在不同年份有所变化;卡方检验结果显示,不同年份间的物种数、鸟种数量和多样性指数存在显著性差异,鸟类目数与科数逐年显著增加;夏候鸟种数、留鸟种数百分比、相对数量百分比逐年增加;涉禽与游禽的种数与数量有下降趋势,鸣禽的个体相对数量所占百分比明显增加。各气象因子与各年间鸟类组成的相关性分析显示,鸟类科数与最低气温呈显著正相关,多样性指数和均匀度指数与最低气温呈极显著正相关,优势度指数与最低气温呈极显著负相关,夏候鸟种数与最高气温呈显著负相关,与相对湿度呈极显著正相关,游禽相对数量百分比与相对湿度呈显著正相关,游禽种数与平均气温呈显著负相关。结论: 随着查干淖尔湿地湖泊萎缩,盐碱地、草地与林地不断增加,导致涉禽与游禽的种数与数量有下降趋势,而鸣禽数量有所增加,应建立长期的鸟类监测系统,并根据监测结果及时制定鸟类保护策略。

圆钢钉和自攻螺钉钉入角度对规格材握钉力性能的影响
滕启城,王菲彬,阙泽利,曾楠
林业科学. 2020, 56(1):  154-161.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200115
摘要 ( 381 )   HTML ( 4 )   PDF (5995KB) ( 159 )  
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目的: 基于规格材上不同角度钉入圆钢钉和自攻螺钉的握钉力性能测试,研究不同钉入角度、木材密度和木材径、弦向对握钉力性能的影响,为木结构钉连接设计提供更完善的科学依据。方法: 以落叶松和白云杉规格材为研究对象,参考握钉力性能试验国家标准,选取国产直径2.5 mm的圆钢钉和直径4.0 mm的自攻螺钉,长度均为50 mm,在满足国标最小钉边距、端距和间距的要求下,与木纤维分别成90°(横纹)、60°、45°和0°(顺纹)钉入规格材,在自主设计的多角度握钉力试验夹持装置上以3 mm·min-1恒定速度拔出并得到破坏荷载,比较分析不同条件下的握钉力。结果: 1)随着钉入角度减小,钉拔出时的荷载-位移曲线峰愈加尖锐,自攻螺钉握钉力大于白圆钢钉,密度较大的落叶松的握钉力大于白云杉,且对自攻螺钉的握钉力刚度明显大于白云杉,但相同角度条件下拔出时的荷载-位移曲线特征基本相似;2)90°钉入时圆钢钉和自攻螺钉的握钉力均大于0°,但从90°到0°圆钢钉的握钉力先增大后减小,而自攻螺钉则相反;3)白云杉径面自攻螺钉的握钉力大于弦面,其圆钢钉的握钉力没有规律,落叶松径面圆钢钉的握钉力小于弦面,其自攻螺钉的握钉力没有规律。结论: 钉与木纤维之间的角度对规格材握钉力具有显著影响,随着角度减小,规格材对自攻螺钉的握钉力先降低后增大,而对圆钢钉的握钉力则相反。规格材径面和弦面的握钉力没有确定关系,在木结构握钉力设计值计算时无需考虑年轮角度参数。欧洲木结构设计规范(BS EN 1995-1-1:2004)推荐的计算公式为螺钉握钉力随着钉入角度减小而减小,测试结果证明该公式在0°时握钉力估算过于保守。端面钉入的自攻螺钉被拔出时,荷载-位移曲线和破坏特征均表明其为明显的脆性破坏,在实际工程中木构件端面上使用自攻螺钉连接需要有效的增强措施和强度验算。

基于渐次目标跟踪的大气候箱防结露控制方法
郑焕祺,朱科,周玉成
林业科学. 2020, 56(1):  162-171.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200116
摘要 ( 134 )   HTML ( 0 )   PDF (5612KB) ( 45 )  
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目的: 针对现行气候箱装置在达到检测条件过程中易出现雾和结露现象,从而导致甲醛释放量检测结果不准确的问题,提出渐次目标跟踪算法,在大气候箱中进行温湿度控制,使大气候箱满足人造板及其制品甲醛释放量检测的高精度要求。方法: 将控制目标分为若干段,fC_sett)={fC_sett0),fC_sett1),…,fC_settm-1),fC_set(∞)±ξfC_set(∞)},控制算法从初始值开始,分段选择子控制目标和控制参数。当某一控制状态达到设定子目标fC_setti)(0 ≤ im)的某一邻域时,控制子目标fC_setti)变为下一段控制子目标fC_setti+1)。对每段控制采用PID算法,根据不结露的约束条件选择最优比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd,使大气候箱内温湿度快速达到检测条件,并确保任意时刻大气候箱内都不会出现雾和结露现象。将控制方法应用于大气候箱,进行板式家具鉴定和检测,在4个季节不同环境条件下进行试验。结果: 1)渐次目标跟踪算法能够在整个测试过程中保持防结露能力,大气候箱内始终没有出现雾和结露现象;2)大气候箱稳态工作时,温度的最大偏差为0.1℃,相对湿度的最大偏差为±3%;3)不同环境条件下大气候箱达到稳定检测条件的时间不同,春季为3.3 h,夏季为7.8 h,秋季为3.8 h,冬季为4.4 h。结论: 渐次目标控制算法能够使30 m3大气候箱在达到检测条件过程中不出现雾和结露现象,稳态工作精度达温度23±0.1℃,相对湿度50%±3%,满足国际标准化组织标准ISO 16000-9要求,达到稳态工作时间不超过8 h。

运动员运动生理生化指标与体育木地板运动功能的相关性
王宏棣,周志芳,何金存,李丽
林业科学. 2020, 56(1):  172-179.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200117
摘要 ( 201 )   HTML ( 3 )   PDF (1768KB) ( 75 )  
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目的: 从运动员与体育木地板的相互作用关系出发,研究运动员运动生理生化指标与体育木地板运动功能的相关性,构建一种基于运动员运动生理生化指标比较体育木地板运动功能性的方法。方法: 选用3种典型结构型式(双层龙骨结构、单层龙骨结构和可拆装式结构)体育木地板,在设定的2种运动强度(心率为每分钟110~120次的低强度运动和170~180次的高强度运动)和固定运动模式下,采集运动员运动相关生理生化指标,包括即时血乳酸、主观感觉评价和血清肌酸激酶等,利用方差分析和非参数分析方法判定检测值之间是否存在显著差异。结果: 1)固定运动模式条件下,体育木地板结构型式和运动强度对运动员的即时血乳酸具有显著影响,低强度运动条件下,双层龙骨结构体育木地板上运动员的即时血乳酸明显高于其他2种结构型式体育木地板;2)采用岗奈尔·鲍格主观体力感觉等级表评定运动员完成规定运动后的主观感觉,在低强度运动条件下双层龙骨结构体育木地板上运动员的主观感觉最累,体力感觉等级高于其他2种结构型式体育木地板;3)固定运动模式条件下,体育木地板结构型式和运动强度对运动员血清肌酸激酶的影响不明显。结论: 运动员运动生理生化指标与体育木地板运动功能间具有相关性,基于运动员运动生理生化指标比较体育木地板运动功能性的方法是可行的。该方法是在低强度运动条件下,运动员在不同结构型式体育木地板上完成连续跨栏运动,检测运动员的即时血乳酸和主观感觉,采用方差分析方法或非参数Kruskal-Wallis检验分析即时血乳酸,并判定不同结构型式体育木地板上运动员即时血乳酸之间是否有明显差异,结合主观感觉数值从大到小可对不同结构型式体育木地板的功能性进行排序。

综合述评
松材线虫生防真菌伊氏线虫菌研究进展
茅裕婷,马涛,蓝来娇,温秀军
林业科学. 2020, 56(1):  180-190.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200118
摘要 ( 444 )   HTML ( 16 )   PDF (1734KB) ( 249 )  
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松材线虫病对森林生态健康有显著影响,可以导致松林大面积死亡,有效预防松材线虫病是维护森林生态系统的重要措施。伊氏线虫菌是一种松材线虫的内寄生真菌,具有作为松材线虫病生物防治的天敌的潜力。近几年,对于这种鲜为人知的真菌的研究增多。本文从该菌的发现、形态学、培养、侵染机制、分子层面研究和生物防治应用等方面较系统全面地介绍该菌。伊氏线虫菌共有6个菌株,能产生月形孢子和杆状孢子2种类型的孢子,月形孢子能黏附到松材线虫体表并寄生于体内将其杀死。伊氏线虫菌能在松树和松树分泌的树脂中存活,通过产生宿主松树的香味而引诱松材线虫。培养条件对伊氏线虫菌生长、产孢、孢子侵染活力的影响较大,可以在培养基中添加甘氨酸等增强其对环境的抗性。伊氏线虫菌基因组已被完整测序,还克隆出1个对松材线虫具有强毒力的丝氨酸蛋白酶基因,同时在菌株细胞内发现内生细菌的存在,可以通过分子方法检测该菌。在温室和野外采用树干注射、树冠喷洒和伤口接种等不同方法施用含有该真菌的生防菌,均显示其能降低松材线虫对松树的侵染。目前对于该菌的研究主要集中在实验室,对于林间防治应用也有研究,但还是较少。关于该菌未来的研究可以从几方面开展:1)分子层面弄清其侵染机制;2)商品化生物制剂;3)野外防治方案;4)松褐天牛与伊氏线虫菌之间的关系。

研究简报
祁连山青海云杉中龄林混交度对细根形态特征的影响
邓磊,朱春云,于世川,祁银燕,张文辉,杜盛,关晋宏
林业科学. 2020, 56(1):  191-200.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200119
摘要 ( 296 )   HTML ( 10 )   PDF (1438KB) ( 144 )  
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目的: 研究青藏高原东部祁连山地区青海云杉中龄林混交度对各土层细根生物量和形态特征的影响,以期为当地森林恢复和林分经营提供理论依据。方法: 选择混交度分别为0、0.2、0.4和0.6的青海云杉天然中龄林样地,调查混交度对0~20和20~40 cm土层各树种细根生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度的影响。结果: 混交度为0.4的青海云杉林以10~25 cm径级(63.72%)、24~32 m高度级(48.72%)和16~20 m高度级(11.18%)乔木占比最大,且均显著高于其他3个混交度的林分;青海云杉林总细根生物量密度主要分布在0~20 cm土层,占细根总量的68.31%~83.49%,其数值随混交度增大呈现先升后降趋势,混交度0.4时最大,为616.26 g·m-3;20~40 cm土层总细根生物量密度随混交度增大而增大,在混交度0.6时最大,为227.17 g·m-3;在0~20 cm土层,细根根长密度和根表面积密度表现为混交度0.4 >混交度0.2 >混交度0 >混交度0.6,比根长和比表面积表现为混交度0.4 >混交度0.2 >混交度0.6 >混交度0;在20~40 cm土层,根长密度、根表面积密度和比根长均表现为混交度0.6 >混交度0.4 >混交度0.2 >混交度0,比表面积表现为混交度0.6 >混交度0.2 >混交度0.4 >混交度0;随混交度增大,云杉对0~40 cm土层林分细根生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度的贡献逐渐减小,而白桦对0~40 cm土层林分细根生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度的贡献持续增大;混交度对细根根长密度和根表面积密度的影响主要表现在0~1 mm径级细根上。结论: 与其他混交度林分相比,混交度为0.4的青海云杉中龄林具有更合理的径级结构和高度级结构,异龄、复层的林分结构可以减小相邻植株间生态位竞争重叠范围,优化林分空间利用效率,提高群落稳定性,细根生物量密度及细根形态特征如比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度达到最大。在未来青海云杉中龄林经营中,合理控制混交度在0.4左右,可促进群落细根发育,利于森林持续健康发育。