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2020年 第56卷 第3期 刊出日期:2020-03-25
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林业科学. 2020, 56(3):  0-0. 
摘要 ( 133 )   PDF (3169KB) ( 143 )  
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论文与研究报告
中亚热带单优群落的林层划分——以格氏栲群落为例
马志波,黄清麟,庄崇洋,郑群瑞,王宏,陈铮
林业科学. 2020, 56(3):  1-7.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200301
摘要 ( 286 )   HTML ( 37 )   PDF (1646KB) ( 199 )  
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目的: 以格氏栲群落为例,研究中亚热带单优群落乔木层的林层划分,为进一步探讨林层特征及林层形成与发展动态提供先决条件。方法: 在福建三明莘口格氏栲自然保护区设置2块50 m×50 m格氏栲标准地,采用最大受光面法、剖面图法和基于有限正态混合模型的聚类法研究格氏栲群落的林层划分。结果: 2块标准地均为郁闭林分,且郁闭度均不低于0.95;1号标准地林分密度为424株·hm-2、平均胸径为39.2 cm、平均树高为26.69 m、蓄积量为588.04 m3·hm-2,2号标准地林分密度为542株·hm-2、平均胸径为29.1 cm、平均树高为26.69 m、蓄积量为417.19 m3·hm-2;3种林层划分方法均可给出林层数和各层临界高度,其中最大受光面法外业工作量少、使用简便,且分层结果具有明确的生物学意义;根据最大受光面法,格氏栲群落乔木层分为受光层和非受光层,2块标准地的临界高度分别为16.00和16.90 m,符合剖面图和基于有限正态混合模型的聚类分析结果;1号标准地受光层与非受光层林木株数比约为6:4、蓄积量比约为99:1,2号标准地受光层与非受光层林木株数比约3:7、蓄积量比约为97:3;在1号标准地,分布在受光层和非受光层的格氏栲分别占标准地林木总株数的40.6%和3.8%、总蓄积量的76.9%和0.4%,在2号标准地,分布在受光层和非受光层的格氏栲分别占标准地林木总株数的27.0%和5.7%、分别占总蓄积量的84.1%和0.2%。结论: 在3种林层划分方法中,最大受光面法较适合格氏栲单优群落的林层划分。调查的2个格氏栲群落可分为受光层和非受光层,受光层以格氏栲数量和蓄积占绝对优势,非受光层格氏栲不占优势,这种垂直分布格局暗示林下更新与补充不足,不利于格氏栲种群的持续发展。应进一步研究各林层的主要特征、层与层的相互关系和空间结构的形成与演变发展动态,为天然格氏栲群落保护提供科学依据。

欧美杨单株液流昼夜组成及其影响因素分析
孔喆,陈胜楠,律江,陈立欣,张志强
林业科学. 2020, 56(3):  8-20.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200302
摘要 ( 217 )   HTML ( 16 )   PDF (6534KB) ( 247 )  
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目的: 分析欧美杨107杨昼夜液流特征,量化夜间液流对整日液流的贡献率,探讨昼夜液流对树形因子和环境因子的响应差异,为深入认识树木水分利用策略对环境的响应机制提供理论依据。方法: 以北京市顺义新城滨河森林公园内的树种欧美杨107杨为研究对象,在样地内选择8株35年生、长势良好的样木,于2018年7—10月采用热扩散探针对样木进行树干液流变化监测,并同步监测环境因子。结果: 1)欧美杨小、中、大径阶的液流速率呈"昼高夜低"单峰曲线,前半夜液流活动比后半夜活跃;2)各径阶整日液流量为39.04~94.96 g·cm-2d-1,夜间液流量为3.34~10.49 g·cm-2d-1,夜间液流对整日液流的贡献率在4.2%~16.2%范围内波动,整日液流量与日间液流量(去除夜间液流的日总液流)差异性达极显著水平(P < 0.01);3)日间和夜间液流对树形因子的响应关系一致,冠幅与昼夜液流呈显著正相关(P < 0.05),对昼夜液流的解释程度分别为80%和77%,树高和胸径对昼夜液流的影响不显著(P>0.05);4)饱和水汽压差(VPD)、太阳总辐射(Ra)、空气温度(T)和风速(Ws)是影响欧美杨整日液流量的主要环境因子;影响日间和夜间液流速率的环境因子存在差异,VPD、RaTWs是影响日间液流速率的主要环境因子,而夜间液流速率主要受VPD和Ws影响;Ws对昼夜液流速率的影响具有两重性,具体表现为白天促进树干液流速率,夜间抑制树干液流速率;日间液流量与夜间液流量极显著正相关(P < 0.01),小、中、大径阶的日间液流量对夜间液流量的解释程度分别为37%、48%和47%。结论: 欧美杨存在明显的夜间液流,估算欧美杨耗水量时,忽略夜间液流会低估日常需水量。液流速率对环境因子的响应存在昼夜差异,估算和模拟树木蒸腾量时,应分日间和夜间考虑环境因子对液流速率的影响。

基于差示扫描量热技术的板栗胚轴低温保存技术及临界含水量
韩彪,李文清,郭素娟,陆璐,解孝满
林业科学. 2020, 56(3):  21-27.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200303
摘要 ( 146 )   HTML ( 5 )   PDF (1402KB) ( 82 )  
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目的: 研究板栗胚轴的临界含水量,探索板栗种子低温保存技术和胚轴超低温保存技术,为板栗等顽拗性种子设施保存提供参考。方法: 以采自山东济南的'烟泉’品种板栗种子为试验材料,剥取其胚轴,使用硅胶快速脱水至目的含水量,测定不同含水量胚轴的萌发率。基于差示扫描量热技术(DSC),分析不同含水量胚轴的热力学特征,根据胚轴含水量和对应热焓关系测算胚轴临界含水量。运用低温密封保存法保存板栗种子,采用直接冷冻法、程序冷冻法、玻璃化冷冻法和程序玻璃化冷冻法对不同含水量板栗胚轴进行超低温保存测定。结果: 1)含水量从初始的61%降至25%时,胚轴萌发率未明显下降;当含水量降至20%时,萌发率降至82.1%;当含水量降至10%,萌发率降至25.6%。2)DSC热分析显示,随着胚轴含水量降低,结晶起始温度、峰值温度和热焓均呈规律性下降趋势,二者显著正相关。当含水量降至25%时,结晶起始温度降至-37.2 ℃,峰值温度降为-44.1 ℃,热焓值降为5.0 J·g-1 dw;当含水量降至20%时,冷却结晶和加热熔融阶段均无结晶峰出现。3)以胚轴含水量和对应热焓测算,'烟泉’品种板栗胚轴的萌发率开始显著下降的脱水临界含水量为23.9%。4)将板栗种子密封保存在2 ℃低温环境下6个月,种子萌发率、胚根和胚芽长度无显著性变化(P>0.9)。5)在4种超低温保存方法中,程序玻璃化冷冻法和玻璃化冷冻法的胚轴萌发率高于直接冷冻法和程序冷冻法,程序玻璃化冷冻法效果最好。结论: 板栗胚轴含水量降至20%及以下会对胚轴萌发活力产生影响,属于典型顽拗性种子。基于差示扫描量热技术,结合不同含水量胚轴萌发情况,可有效确定板栗等顽拗性种子的临界含水量,'烟泉’品种板栗胚轴的临界含水量为23.9%。板栗种子在2 ℃低温密封保存条件下可有效保存6个月以上,其萌发率、根胚胚芽长度无显著变化。加入冷冻保护剂PVS2可提高板栗胚轴超低温保存后的萌发率。

橡胶树魏克汉种质萌条机械伤害诱导的次生乳管分化特征
史敏晶,杨署光,张世鑫,邓顺楠,何鑫,陈月异,田维敏
林业科学. 2020, 56(3):  28-37.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200304
摘要 ( 150 )   HTML ( 5 )   PDF (4448KB) ( 65 )  
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目的: 分析橡胶树魏克汉种质萌条经机械伤害处理后次生乳管的分化特征,为成龄大树割胶后次生乳管的分化能力提供早期预测,为鉴定和评价魏克汉种质提供依据。方法: 选取304份魏克汉种质,用刀片刮伤其幼嫩萌条茎的表面,深至皮层。萌条受伤害5天和10天后采集茎皮,经碘-溴染色处理制备石蜡切片。光学显微镜下观察不同种质次生乳管的分化情况并进行统计,分析次生乳管出现的早晚和多少。结果: 不同魏克汉种质萌条经机械伤害处理后被诱导分化出次生乳管的能力存在明显差异。刮伤后5天,在304份种质中,有95份种质分化出明显的成列的次生乳管;有172份种质分化出未成列的分散的次生乳管;余下37份种质未检测到次生乳管。刮伤后10天,有265份种质分化出明显的成列的次生乳管,其中22份种质分化的次生乳管有2列及以上;有37份种质分化出未成列的分散的次生乳管;仅2份种质未检测到次生乳管。机械伤害处理后10天萌条分化出次生乳管的比例明显多于伤害处理后5天。不同种质受伤害诱导分化次生乳管的敏感性不同,响应强弱各异。在不同育种系列中,次生乳管诱导效果好的种质主要有大丰、保亭、热研、大岭系列,以海南选育的种质为主。根据萌条分化出次生乳管的早晚以及分化乳管的强弱程度可将304份魏克汉种质分为敏感型、敏感叠加型、迟缓型和迟缓叠加型4种类型,生产中的高产品种大多属于叠加型分化种质。结论: 不同魏克汉种质萌条经机械伤害处理后诱导分化次生乳管的反应不同,具有明显的种质特异性。机械伤害处理5天可用来筛选次生乳管分化敏感的种质,而10天更适合用来筛选分化滞后叠加的种质。在4种不同分化类型中,叠加型种质可成为筛选优良高产品种的主要来源。萌条的伤害诱导性乳管分化能力可作为高产育种早期选择的一个有效指标。

基于空间回归模型的思茅松林生物量遥感估测及光饱和点确定
周律,欧光龙,王俊峰,胥辉
林业科学. 2020, 56(3):  38-47.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200305
摘要 ( 249 )   HTML ( 14 )   PDF (2837KB) ( 179 )  
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目的: 确定思茅松林生物量遥感估测的光饱和点,构建空间全局和局域遥感信息模型反演思茅松林生物量,为思茅松林生物量遥感估测提供参考。方法: 以云南省普洱市思茅松林为研究对象,基于Landsat8 OLI遥感影像数据和森林资源二类调查数据,运用二次项函数和幂函数求解思茅松林生物量光饱和点,采用普通最小二乘模型(OLS)、空间滞后模型(SLM)、空间误差模型(SEM)和地理加权回归模型(GWR)构建遥感信息模型,估测思茅松林地上生物量。结果: 1)普洱市思茅松林Landsat8 OLI遥感估测地上生物量的光饱和点为106.3 t·hm-2;2)空间回归模型拟合精度较高,尤其是GWR模型具有最高的R2(0.373)和最小的AIC(4 577.8),其拟合精度显著高于OLS、SLM和SEM模型;3)独立性样本检验结果表明,GWR模型的预估精度最高,且通过刀切法检验可知GWR模型在高值阶段(≥100 t·hm-2)和低值阶段(0~50 t·hm-2)的生物量估测能力强于OLS、SLM和SEM模型;4)GWR模型反演计算结果表明,思茅松林单位面积地上生物量为66.496 t·hm-2,与实测值偏差23.511%,估测误差低于OLS、SLM和SEM模型。结论: 对普洱市思茅松林生物量进行遥感估测时,GWR模型优于OLS模型和其他空间全局回归模型,且GWR模型可在一定程度上解决高值低估和低值高估问题,减小光饱和点对遥感估测精度的影响。

一种改进的高空间分辨率遥感影像森林类型深度学习精细分类方法:双支FCN-8s
郭颖,李增元,陈尔学,张旭,赵磊,陈艳,王雅慧
林业科学. 2020, 56(3):  48-60.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200306
摘要 ( 287 )   HTML ( 17 )   PDF (8345KB) ( 207 )  
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目的: 对全卷积神经网络模型进行双支化改进,探索高空间分辨率遥感影像森林类型深度学习分类新方法,为提高森林资源遥感调查精度提供技术支撑。方法: 双支FCN-8s包含2个FCN-8s子模型,一个子模型基于R、G、B三波段特征,采用微调方式构建;另一个子模型基于五特征构建。将2个子模型8、16、32倍下的采样结果进行融合并分类,得到每个像元的类别。以旺业甸林场为研究区,采用GF-2卫星遥感影像提取标准化植被指数(NDVI),构建基于R+G+B三波段特征、R+G+B+NIR四波段特征和R+G+B+NIR+NDVI五特征的数据集,对双支FCN-8s优化方法的有效性进行定量评价。结果: 1)双支FCN-8s方法的总体分类精度为85.89%,Kappa系数为0.84;相比传统FCN-8s,双支FCN-8s方法可提高大部分森林类型的分类精度,尤其对油松、红松、白桦等类别改善效果明显。2)相对于传统基于特征优选的SVM模型而言,双支FCN-8s方法的总体分类精度由75%上升至85.89%,精度提升大于10%,各类别的分类效果均有改善。3)使用微调策略以及加入NDVI特征后,模型可有效改善油松、山杨及白桦等树种的分类效果。结论: 双支FCN-8s高空间分辨率遥感影像森林类型深度学习精细分类方法可有效提升森林类型的细分程度和分类精度。

我国4个典型城市近30年绿色空间时空演变规律
金佳莉,王成,贾宝全
林业科学. 2020, 56(3):  61-72.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200307
摘要 ( 279 )   HTML ( 10 )   PDF (7695KB) ( 429 )  
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目的: 以长沙、大连、南昌和深圳为例,探究城市绿色空间格局近30年来的时空演变规律及主要影响因素,为完善城市景观生态学的相关理论和模型提供数据支持,为城市绿色空间管理提升和政策调整提供参考依据。方法: 以30 m分辨率的Landsat TM/ETM+合成影像为数据源,运用NDVI阈值将绿色空间分为4种类型,利用景观指数量化绿色空间格局特征,并引入距离归一化指数(NDI)进行城乡梯度分析,使用Mann-Kendall趋势检测分别计算绿色空间格局在时间和城乡梯度上的单调变化趋势,运用时间动态弯曲法(DTW)探究不同城市绿色空间格局时空变化轨迹的差异性,采用最大信息非参数勘探法(MINE)对影响绿色空间格局变化的主要因素进行相关性分析。结果: 1985—2011年,长沙、大连和深圳高密度植被面积比例平均增加0.26%,斑块面积平均增加0.11 hm2,而中密度植被面积比例平均下降0.40%;中密度植被平均斑块面积在南昌和深圳均呈上升趋势,分别增加0.15和0.04 hm2,而在长沙和大连则分别减少0.01和0.08 hm2;低密度植被面积比例和平均斑块面积在长沙和南昌均呈增加趋势,其面积比例分别增加0.12%和0.23%,平均斑块面积分别增加0.04和0.01 hm2,而在大连和深圳则均呈减少趋势,低密度植被面积比例分别减少0.22%和0.63%,平均斑块面积分别减少0.04和0.06 hm2;高密度植被面积比例在长沙和南昌呈"∩"型轨迹;低密度植被面积比例在长沙和深圳呈单调下降轨迹,而在大连和南昌呈"∪"型轨迹;绿色空间格局的时空变化与城市居民人均年收入、人均国民生产总值、城市人口比例和城市市区面积比例之间有极强的非线性相关。结论: 1985—2011年,长沙、大连和深圳高密度植被比例增加,其斑块空间分布更集中,而中密度植被则相反;所选城市中,内陆城市的低密度植被比例增加,破碎度减少,而沿海城市则相反;绿色空间的城乡梯度轨迹主要呈3种规律,一是抛物线"∩/∪"型,二是平稳"—"型,三是递增或递减型;绿色空间在城市中心或城郊区域有显著的大幅变化趋势。

基于改进差分进化算法的鳞翅目昆虫图像识别方法
林达坤,黄世国,张飞萍,梁光红,吴松青,胡霞,王荣
林业科学. 2020, 56(3):  73-81.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200308
摘要 ( 277 )   HTML ( 21 )   PDF (2519KB) ( 116 )  
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目的: 应用计算机图像处理技术提取昆虫图像特征,提出一种新的特征选择技术筛选昆虫识别相关的特征,以准确、快速地识别出鳞翅目昆虫种类。方法: 基于开源的利兹蝴蝶数据集和拍摄的以森林鳞翅目昆虫为主的数据集,采用改进的纹理特征提取算法(DRLBP)提取鳞翅目昆虫图像纹理特征,应用汉明距离计算的粒子间距离度量种群多样性,提出进化过程中自动调整多样性的方法,给出二进制自适应差分进化算法(BADE)。利用BADE算法筛选合适的较小维数的纹理特征子集,并用基于概率协同表示的分类器(PROCRC)进行图像分类。结果: PROCRC分类器在所有数据集上均展现出良好分类效果,平均识别率分别为81.73%和88.18%。经特征选择后的昆虫的分类精度显著提升,最高提升率达13.49%。BADE的性能高于其他特征选择算法,且经BADE算法特征选择后纹理数据集的维数和分类所需时间均显著下降,其降维率接近50%,时间减少率最高达50%。结论: BADE算法可有效进行特征选择,提高识别精度,节约模型的识别时间,利用群体智能优化算法对鳞翅目昆虫图像进行特征选择的方法具有可行性,DRLBP和BADE算法相结合的鳞翅目昆虫识别方法在农林昆虫的快速、准确识别中具有广阔应用前景。

非刚竹属5种竹子丛枝病病原菌的分离和鉴定
耿显胜,舒金平,盛建立,张威,彭瀚
林业科学. 2020, 56(3):  82-89.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200309
摘要 ( 217 )   HTML ( 12 )   PDF (2280KB) ( 129 )  
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目的: 分离和鉴定非刚竹属5种竹子丛枝病病原菌,并分析其与麦角菌科其他真菌间的系统发育关系,为竹子丛枝病病原菌的鉴定、病害的防控和麦角菌科物种间亲缘关系的确定提供科学依据。方法: 采用组织分离法从非刚竹属5种竹子丛枝病样品上分离病原菌,利用显微镜观察病原菌的形态结构并测量分生孢子大小,结合形态学与分子生物学方法鉴定病原菌物种,基于ITS rDNA和LSU rDNA序列构建麦角菌科的系统发育树。结果: 中华业平竹、巴山木竹和薄箨茶竿竹丛枝病组织分离的病原菌形态结构与竹针孢座囊菌一致,分生孢子在PDA平板上形成表面凹凸不平的褶皱、略有光泽、边缘不整齐的浅黄色菌落,分生孢子针形,大小为(22.4~52.0)μm×(2.2~6.0)μm。黄麻竹和牡竹丛枝病组织分离的病原菌菌丝在PDA平板上形成表面平整、边缘整齐的圆形菌落,病原菌培养72天后产生短棒状分生孢子,大小为(5.4~10.5)μm×(1.2~2.8)μm。ITS rDNA和LSU rDNA序列分析和系统发育分析表明,分离自中华业平竹、巴山木竹和薄箨茶竿竹丛枝病样品的病原菌与针孢座囊菌聚为一支,支持率为99%;分离自黄麻竹和牡竹丛枝病样品的病原菌与竹异香柱菌聚为一支,支持率为100%。结论: 中华业平竹、巴山木竹和薄箨茶竿竹丛枝病的病原菌为竹针孢座囊菌,该菌与麦角菌属的亲缘关系近。黄麻竹和牡竹丛枝病的病原菌为箣竹异香柱菌,该菌与肉瘤座菌属的亲缘关系近,与香柱菌属的亲缘关系远。

云南松3种切梢小蠹梢转干期竞争共存的时空生态位
武承旭,刘福,孔祥波,张苏芳,张真
林业科学. 2020, 56(3):  90-99.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200310
摘要 ( 198 )   HTML ( 2 )   PDF (1881KB) ( 67 )  
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目的: 研究横坑切梢小蠹、云南切梢小蠹和短毛切梢小蠹梢转干期在寄主云南松树冠和树干中的分布规律及三者之间的竞争互存关系,为其种群监测和综合防治提供理论基础。方法: 采用抽样调查法,根据生态位理论,从时间和空间资源利用上分析云南省大理市祥云县云南松梢转干期树冠和树干中3种切梢小蠹的种群分布和生态位关系。结果: 树冠中横坑切梢小蠹雌、雄高峰期均晚于云南切梢小蠹,短毛切梢小蠹无明显高峰期;横坑切梢小蠹主要分布在树冠下层,云南切梢小蠹和短毛切梢小蠹主要分布在树冠上层;云南切梢小蠹入侵初期可分布于整个树干,随着横坑切梢小蠹由树干基部向上部入侵过程而逐步向中上部分布;横坑切梢小蠹虫口密度在树干不同高度差异显著,而云南切梢小蠹虫口密度则在蛀干后期差异显著;3种切梢小蠹种间在时间和空间资源利用上存在差异,且性别间也存在差异;横坑切梢小蠹的时间生态位宽度大于云南切梢小蠹,但在空间资源利用上弱于云南切梢小蠹,短毛切梢小蠹与横坑切梢小蠹和云南切梢小蠹在时间资源利用上生态位分离;横坑切梢小蠹、云南切梢小蠹和短毛切梢小蠹在1月对空间资源的利用最大。结论: 横坑切梢小蠹和云南切梢小蠹通过对时空资源的分配和弥补达到种群共存和同源竞争,短毛切梢小蠹与横坑切梢小蠹和云南切梢小蠹在时间资源利用上生态位分离。

基于轻量级神经网络的2种害虫钻蛀振动识别方法
孙钰,脱小倩,蒋琦,张海燕,陈志泊,宗世祥,骆有庆
林业科学. 2020, 56(3):  100-108.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200311
摘要 ( 219 )   HTML ( 9 )   PDF (4235KB) ( 88 )  
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目的: 设计轻量级神经网络,使用声音识别技术构建钻蛀振动识别模型,自动识别双条杉天牛和臭椿沟眶象幼虫蛀干取食振动,为提高钻蛀性害虫的早期预警能力提供技术支撑。方法: 在接双条杉天牛、臭椿沟眶象幼虫木段中嵌入AED-2010L便携式声音探测仪的SP-1L压电式传感器探头,使用录音笔以音频格式记录钻蛀振动信号。双条杉天牛钻蛀振动、臭椿沟眶象钻蛀振动和无钻蛀振动3种声音信号经端点检测、时间规整操作后,计算对数梅尔声谱作为卷积神经网络学习和识别的数据集。由于钻蛀性害虫取食振动脉冲持续时间短,数据量远小于图像,为避免模型出现过拟合,设计轻量级卷积神经网络InsectFrames,网络包含4层3×3卷积,全连接层前接全局平均池化进一步降低网络参数量。使用不同的中间层特征维度和降维方法,实现4种网络变体结构InsectFrames_1—4。结果: 基于轻量级卷积神经网络的钻蛀振动识别方法可有效监测早期虫害的发生,较准确地识别害虫种类。利用InsectFrames_1—4模型,对双条杉天牛钻蛀振动、臭椿沟眶象钻蛀振动和无钻蛀振动3种信号进行识别,在测试集上的平均识别准确率均达90%以上,CPU上平均识别时间为0.1~1.3 s。InsectFrames_2模型识别准确率达95.83%,较广泛用于虫声识别的高斯混合模型提高34.2%,较传统重量级神经网络ResNet18提高6.94%,时间效率提高171.1倍。结论: 将神经网络和声音识别技术用于幼虫钻蛀振动的自动化侦听,具有高效、简单、成本低等优势,可提升林业钻蛀性害虫的早期预警能力。

酶解木质素质量浓度对纳米木质素粒子结构及载药行为的影响
周宇,韩雁明,李改云,储富祥
林业科学. 2020, 56(3):  109-116.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200312
摘要 ( 157 )   HTML ( 11 )   PDF (5155KB) ( 71 )  
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目的: 研究酶解木质素(EHL)在四氢呋喃(THF)中的质量浓度对制备纳米木质素中空粒子(LHNPs)结构的影响以及载盐酸阿霉素(DOX)粒子(DOX@ LHNPs)结构对药物控释行为的影响,为LHNPs在不同领域的选择性包载利用提供参考。方法: 将不同质量EHL溶解在THF中,制备不同质量浓度木质素溶液,向溶液中滴加去离子水使两亲性木质素自组装成结构不同的纳米木质素中空粒子。在制备过程中加入一定质量DOX,EHL自组装成纳米粒子的同时会将DOX包裹在LHNPs腔体内,形成载药纳米粒子。借助透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、激光粒度仪(DLS)、比表面与孔隙度分析仪等手段表征材料的微观结构和粒径尺寸。利用紫外-可见光分光光度计(UV-vis)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)等仪器表征测试LHNPs对DOX的包载和控释。结果: DLS测试结果表明,EHL初始质量浓度从0.3 mg·mL-1增加到3 mg·mL-1,颗粒直径从552.6 nm减小到266.8 nm,PDI基本保持稳定;制备的纳米木质素粒子尺寸分布均匀,可在水中稳定保存10天以上。利用TEM、SEM结合比表面与孔隙度分析可知,纳米木质素粒子呈中空球形结构,表面开孔;随着EHL初始质量浓度增加,粒子的直径、表面积和孔隙体积均有所减小。UV-vis、XRD、FTIR表征测试表明,LHNPs能够包载DOX。酸性(pH=5.5)条件下,自由DOX和载药粒子释放DOX的速度均大于中性(pH=7.4)条件下的药物释放速度。较大的比表面积和孔隙率可提高纳米中空粒子对DOX的包载能力,壳层更厚的粒子对DOX拥有更稳定的控释能力。结论: 酶解木质素可自组装成尺寸稳定且表面具有单孔的纳米级中空球形粒子。控制酶解木质素初始质量浓度,可调节中空粒子的直径和壳层壁厚。对于DOX@ LHNPs,比表面积和孔隙率越大,其载药量越大,但结构更规整、壳层壁更厚的纳米中空载药粒子对DOX的释放更稳定。

综合评述
成熟森林固碳研究进展
朱万泽
林业科学. 2020, 56(3):  117-126.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200313
摘要 ( 357 )   HTML ( 26 )   PDF (1211KB) ( 351 )  
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成熟森林在在维持生物多样性和长期碳平衡中发挥着重要作用,近十多年来,全球掀起了成熟森林固碳研究热潮。理解成熟森林碳储存和碳源/汇动态,有助于评估和预测成熟森林在区域碳循环中的作用,对于估计森林碳减排范围、发展近自然林管理策略亦十分重要。本研究在介绍成熟森林林龄阈值的基础上,分析成熟森林碳储量与碳分配以及自然成熟森林生产力及其影响因素,综述成熟森林固碳的3个假说:1)碳中性假说随着森林演替林龄增加,森林生产力达到最大值后开始下降,到成熟森林阶段,森林碳吸收与生态系统呼吸达到平衡,因而处于碳中性状态;2)碳汇假说许多热带、亚热带以及北半球的北方和温带成熟森林可持续固碳几百年,成熟森林为全球碳汇,成熟森林固碳主要集中在土壤中,可能与气候变化引起森林生产力增加、植被碳流向土壤碳的比率随森林成熟度增加而增加以及气温上升和大气氮沉降等降低土壤异养呼吸有关;3)碳源假说少数研究报道认为成熟森林为净碳源,与成熟森林地被物、枯死木及土壤有机碳的周转加快有关。越来越多研究证实成熟森林能持续固碳,支持成熟森林碳汇假说。建议今后:1)加强成熟森林碳通量观测研究;2)从生态系统呼吸及其构成角度探讨成熟森林碳源/汇过程及其形成机制研究;3)加强全球变化对成熟森林固碳的影响研究。

假木质素沉积及对纤维素酶解的影响研究进展
沙如意,张沙沙,余瞻,赵福权,蔡成岗,肖竹钱,毛建卫
林业科学. 2020, 56(3):  127-143.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200314
摘要 ( 190 )   HTML ( 7 )   PDF (2852KB) ( 109 )  
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木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源。为提高木质纤维素类生物质的转化率,提升纤维素酶的水解效率和可发酵性糖产量,降低纤维素酶的使用量和生物质转化成本,对木质纤维素类生物质进行预处理十分必要;然而,木质素、纤维素和半纤维素之间的天然屏障限制了纤维素酶对纤维素组分的酶解。木质纤维素类生物质预处理主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法,目前更多采用质量分数小于4%的稀酸法(如盐酸、硫酸和硝酸等,120~210 ℃)、高温热水法、蒸汽爆破法和液相水热法等,不同预处理方法对木质素或大部分半纤维素的溶解和去除有利于提高纤维素酶的可及性。木质素对纤维素酶解具有明显抑制作用,通过预处理降低木质素含量有利于提高纤维素酶解效率。木质纤维经稀酸或高温热水等预处理后,Klason木质素相对含量反而会增加。在木质纤维素类生物质预处理过程中,木质素液滴可能以假木质素形式沉积于纤维素表面,使其比天然木质素更加抑制纤维素酶解。本研究首先概述生物质预处理过程中木质素液滴和假木质素的形成过程,提出假木质素产生的可能机制,并对其组成和性质进行综述;然后阐述木质素液滴和假木质素对木质纤维酶解的影响;最后总结假木质素形成的调控策略。假木质素的形成过程属于非均相反应过程,受传质扩散(分子水平)和流动(宏观统计水平)的影响,可从介尺度行为研究假木质素的形成机制,同时建立相关模型和理论实现其科学的定量描述和定向调控,这不仅有利于木质纤维素类生物质炼制工艺的发展,也有利于促进跨学科科学规模的形成。

问题讨论
农户林地转出规模的门限效应——基于集体林权制度改革监测数据的实证检验
张自强,李怡,高岚
林业科学. 2020, 56(3):  144-155.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200315
摘要 ( 125 )   HTML ( 0 )   PDF (2009KB) ( 71 )  
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目的: 揭示农户林地转出行为的门限效应,识别门限特征及其不同门限区域内关键影响因素的非线性作用,为完善林地流转政策提供决策参考。方法: 基于国家林业局2016年集体林权制度改革监测数据及2017年广东和贵州的农户调查数据,分地块构建农户转出林地规模的面板数据,从权能匹配视角选择农户营林规模为门限变量,以家庭收入水平、务农劳动力规模和是否具有林权证为解释变量,运用门限回归模型,实证检验农户林地转出规模的门限效应与各影响因素的非线性作用。结果: 1)当以家庭收入水平和以务农劳动力规模为解释变量时,门限估计显示农户营林规模均存在双重门限,其值分别为18 hm2和20 hm2;当以是否具有林权证为解释变量时,农户营林规模仅有单一门限,其值为33.4 hm2。2)当农户营林规模大于18 hm2时,家庭收入水平对林地转出规模具有显著正向影响,且当营林规模大于20 hm2时,其影响系数明显更大;当农户营林规模小于18 hm2时,务农劳动力规模对林地转出规模具有显著负向影响,而当营林规模大于18 hm2且小于20 hm2时其又具有显著正向影响;当农户营林规模分别小于和大于33.4 hm2时,是否具有林权证对林地转出规模分别具有负向和正向影响,但不显著。根据农户营林规模的门限值对样本进行分组后再回归,以检验估计结果的稳健性,发现各解释变量的影响显著程度与门限估计结果有差异,但方向一致。结论: 农户林地转出行为并不是单向或线性的,关键因素的作用是非线性的。只在一定营林规模水平下,家庭收入的提高才明显促进农户转出林地规模,表明降低农户的林地依赖度未必能促进林地流转。在不同营林规模门限区域内,务农劳动力规模对农户林地转出规模的影响方向不同,即加快农村劳动力转移也未必就能促进林地流转。林地确权对农户林地转出规模的影响也是双向的且均不显著,即林地产权稳定对促进林地流转的重要性不如政策预期。完善林地流转政策需要关注农户行为的门限效应,坚持放松约束未必能促进农村林地流转,甚至可能存在相反作用,制度供给可考虑不同条件下林地流转差异化诉求,加大政策执行弹性与优先序,以提高制度绩效,促进林地规模经营。

研究简报
陕西省国家森林公园游客满意度——以太白山、太平和王顺山森林公园为例
董楠,张红,张春晖
林业科学. 2020, 56(3):  156-163.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200316
摘要 ( 138 )   HTML ( 5 )   PDF (1656KB) ( 124 )  
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目的: 以陕西省3家森林公园(自西向东依次为太白山国家森林公园、太平国家森林公园和王顺山国家森林公园)为例,探讨森林公园游客满意度现状及影响游客满意度评价的关键因素,为森林公园景区发展质量提升提供基础理论借鉴。方法: 在有效性改进基础上,采用模糊综合评价法划分森林公园游客满意度评价等级,并结合IPA分析影响森林公园发展质量的优劣势资源。结果: 3家森林公园游客总体满意度得分为5.076,处于"有点满意"等级;自然环境满意度评价得分最高,处于"非常满意"等级;旅游设施及其质量、旅游信息与通讯满意度评价等级最低,处于"比较不满"等级;旅游消费价格满意度评价等级为"一般";景区服务质量与安全、旅游交通与环卫设施以及旅游吸引物满意度评价等级为"有点满意";IPA分析显示,指标层中的门票价格合理、景区内小交通价格合理、餐饮价格合理、餐饮设施、餐饮质量、住宿质量、外部交通可进入性、景区手机通讯良好、景区无线网络完备、珍稀动植物多样、文化遗存价值高以及紧急救援体系完备位于高重要性-低满意度象限,急需重点改进。结论: 在森林公园景区发展建设中,应重点改进旅游设施及其质量、旅游信息与通讯、旅游消费价格等满意度较低的项目。具体而言,应注重创新旅游吸引物,重点控制景区内小交通价格、餐饮价格,着重改善餐饮设施、旅游通讯设施,提高餐饮质量和住宿质量。

城市污泥和园林废弃物混合堆肥对桑树种子萌发和幼苗生长的影响
乔永,王小平
林业科学. 2020, 56(3):  164-171.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200317
摘要 ( 142 )   HTML ( 4 )   PDF (2679KB) ( 79 )  
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目的: 研究不同施用量及不同配比的城市污泥和园林废弃物混合堆肥对桑树种子萌发和幼苗生长的影响,探究有利于桑树生长的施用量及配比的混合堆肥最佳组合,为城市污泥和园林废弃物的合理利用提供科学依据。方法: 配制不同施用量(CK、T1、T2、T3、T4,即混合堆肥与土壤体积比为0:1、1:3、1:1、3:1、1:0)及4种不同配比(W01、W13、W11、W10,即城市污泥和园林废弃物体积比分别为0:1、1:3、1:1、1:0)的城市污泥和园林废弃物混合堆肥产品,通过盆栽试验,观察其对桑树种子萌发、幼苗不同时期株高及地上、地下生物量积累的影响。结果: 4种不同配比混合施肥的全部处理均对桑树种子萌发产生抑制作用,在施肥量相同情况下,W10配比对种子萌发抑制作用最强烈;在各配比中,T4处理对桑树种子萌发抑制程度最高;在桑树幼苗生长前期(30~60天),各配比幼苗堆肥产品随施肥量增加均显著抑制桑树幼苗生长,抑制作用随试验时间延长而减弱,在试验后期(120天),一些配比处理转为促进桑树混合生长,幼苗株高最大值出现在W11配比T2处理;除W10配比T4处理外,其余全部处理均不同程度提高桑树地上、地下生物量积累。结论: 城市污泥和园林废弃物混合堆肥产品会对桑树种子萌发产生抑制作用,并显著抑制桑树幼苗前期生长,但随时间延长会促进桑树幼苗生长和生物量积累,其中以W11配比T1处理(施用25%的污泥和园林废弃物体积比1:1混合堆肥)效果最佳。

氮沉降和降水增加对榆树幼苗不同器官碳氮磷分配格局的影响
王凯,张大鹏,宋立宁,吕林有,刘建华
林业科学. 2020, 56(3):  172-183.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200318
摘要 ( 218 )   HTML ( 6 )   PDF (4090KB) ( 293 )  
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目的: 研究榆树幼苗C、N、P分配格局对氮沉降和降水增加的响应特征,为明确榆树对水氮环境变化的适应策略、培育高质量苗木提供参考。方法: 2015年4月末,将榆树幼苗(株高37.76 cm,茎粗0.44 cm)盆栽于风沙土(全C、N、P含量分别为4.52、0.31和0.11 g·kg-1)中。采用两因素(氮素和水分)随机区组设计,设置4个施氮处理梯度(施不施氮及添加5、10和15 g N·m-2a-1)以及3个水分处理水平(自然降水、自然降水增加50%和增加100%),分析不同水氮处理下榆树幼苗叶、枝、茎、粗根和细根的C、N、P含量及计量比变化特征,探讨C、N、P元素含量的稳定性及其异速生长关系。结果: 施氮和增加降水对榆树幼苗不同器官N、P含量及比值均具有显著交互作用。随着施氮量增加,叶和细根C含量增加,枝、茎和粗根C含量保持稳定;各器官N含量及N:P升高,C:N降低;叶和茎P含量降低,叶、茎和细根C:P增加。随着降水增加,叶和细根C含量下降,枝、茎和粗根C含量保持稳定;枝和茎P含量下降,C:P和N:P上升。而在不同氮沉降水平下,降水增加对各元素分配影响不同。当不施氮时,随着降水增加,叶N含量及N:P增加,C:N下降;叶、粗根和细根P含量先增加后减少,C:P先降低后升高;细根N:P先增加后降低。当施氮量为15 g N·m-2a-1时,随着降水增加,叶N含量下降,C:N增加,N:P无显著变化;叶、粗根和细根P含量下降,C:P增加;细根N:P逐渐增加。水氮添加处理下,幼苗C含量顺序为茎、枝和粗根>叶和细根,N和P含量顺序为叶>细根>枝、茎和粗根。各器官元素含量及比值的变异系数不同,C含量变异系数为叶和细根>枝、茎和粗根;N含量变异系数在叶和粗根中最大,在细根中最小;P含量变异系数在茎中最大,在叶中最小;C:N变异系数为粗根>叶、枝和茎>细根,C:P和N:P变异系数为茎>粗根和细根>叶和枝;且各器官N:P变异系数均高于N、P含量变异系数。幼苗叶、枝、粗根和细根中C与N含量具有显著异速生长关系,C与P含量在叶和粗根中呈显著负相关。各器官N与P含量间均呈显著负相关,异速生长指数在-0.534~-1.224之间。结论: 氮沉降可提高榆树幼苗叶和细根C含量、各器官N含量及N:P、叶、茎和细根C:P,降低叶和茎P含量、各器官C:N。降水增加可提高枝和茎C:P和N:P,降低叶和细根C含量、枝和茎P含量,同时N利用效率降低,P利用效率提高。N含量稳定性在细根中最强,P含量和N:P稳定性在叶中最强,N和P含量稳定性在各器官中均高于N:P。

马尾松PmPIN1基因的克隆及功能分析
武星,胡兴峰,陈佩珍,孙晓波,吴帆,季孔庶
林业科学. 2020, 56(3):  184-192.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200319
摘要 ( 262 )   HTML ( 15 )   PDF (5620KB) ( 116 )  
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目的: PIN1基因通过调控生长素极性运输的方式在植物根系生长发育中发挥作用。对马尾松PmPIN1基因进行全长克隆和功能分析,有助于在分子水平揭示马尾松的生根机制。方法: 运用PCR和RACE技术成功克隆马尾松PmPIN1基因cDNA序列;利用生物信息学软件分析PmPIN1基因的核苷酸序列及其编码蛋白的氨基酸序列,并构建系统进化树;通过实时荧光定量分析PmPIN1基因在10年生马尾松幼根、1年生枝条、新叶、花中的表达量差异;利用农杆菌侵染法将PmPIN1基因转入烟草获得转基因植株,比较转基因烟草与转pCAMBIA-1302空白载体烟草之间的表型差异;用激光共聚焦显微镜观察PmPIN1-GFP荧光蛋白在转基因烟草根中的表达模式;酶联免疫法测定野生型和转基因烟草的根、根茎结合处及叶中的生长素含量;用不同浓度的生长素极性运输抑制剂1-N-萘基邻氨甲酰苯甲酸(NPA)处理野生型与转基因烟草,分析烟草根、根茎结合处、叶中的生长素含量变化;利用PEG介导法将16318-hGFP-PmPIN1重组载体转化至拟南芥原生质体中进行亚细胞定位分析。结果: PmPIN1基因全长2 914 bp,包含2 085 bp的ORF,编码的蛋白由695个氨基酸组成,N端与C端均有膜运输蛋白。系统进化树显示马尾松与油松在发育树同一支上。通过实时荧光定量发现PmPIN1在不同组织中的表达量差异达到极显著,1年生枝条与幼根中表达量较高,花中最低。农杆菌介导法转化烟草获得的转基因烟草,较转空载烟草株高增长,生根量增加且根系变长。激光共聚焦显微镜观察得出转基因烟草根部中间有明显绿色荧光富集现象。酶联免疫法测定结果表明转基因烟草根、根茎结合处生长素含量高于野生型,且叶较根和根茎结合处减少。不同浓度NPA处理后,野生型烟草根中生长素含量变化达极显著,且生长素含量随NPA处理浓度的增加而减少;处理浓度为10 nmol·L-1时,叶中生长素含量最高;处理浓度为2 nmol·L-1时,根茎结合处生长素含量增加较多。不同浓度NPA处理后,转基因烟草不同部位生长素含量变化均未达到极显著。亚细胞定位分析表明PmPIN1蛋白主要分布于细胞膜上。结论: 马尾松PmPIN1与油松PIN1亲缘关系最近。PmPIN1属于膜蛋白。PmPIN1转基因烟草可能提高生长素由地上部位向地下部位的运输能力,减少NPA对生长素含量变化的影响,表明PmPIN1可能调控生长素的极性运输;PmPIN1-GFP绿色荧光富集在根部中间部位,PmPIN1在幼根中表达量较高,转基因烟草较转空载植株发根量多,根长长。研究结果表明PmPIN1基因可能在根系发育中发挥重要作用。

危险性害虫枫香刺小蠹的形态特征及发生现状
高磊,王建国,王章训,李猷,鞠瑞亭
林业科学. 2020, 56(3):  193-198.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200320
摘要 ( 296 )   HTML ( 8 )   PDF (3184KB) ( 98 )  
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目的: 研究枫香刺小蠹的形态特征、生物学特性及发生现状,为其早期监测和防治提供参考。方法: 对上海及周边北美枫香种植区进行实地调查,收集枫香刺小蠹标本,镜检观察其各虫态外部形态特征、前胃和雄虫外生殖器,并比较其与中国已知刺小蠹属昆虫形态特征的差异。结果: 枫香刺小蠹成虫鞘翅坡面有齿4对,各着生于第2、4、6、8沟间部,前足和中足胫节外侧具4枚齿状突起,雌虫鞘翅坡面上齿小于雄虫;枫香刺小蠹与中国已经报道的2种刺小蠹属昆虫形态差异明显,华南刺小蠹体长小于2 mm,鞘翅坡面有齿3对,多刺小蠹与枫香刺小蠹大小相似,但多刺小蠹鞘翅坡面有8对尖锐的长齿,枫香刺小蠹有齿4对;枫香刺小蠹在上海地区1年发生2~3代,以幼虫取食北美枫香主干韧皮部内侧导致寄主快速死亡;在上海及周边的苗圃、公园、绿地等生境下,共发现14处北美枫香种植区遭受枫香刺小蠹为害而致死,累计死亡植株超过30 000株,也有个别地区的中国枫香被为害致死。结论: 枫香刺小蠹是刺小蠹属昆虫为害健康植物的首例报道。枫香刺小蠹属于寡食性害虫,其寄主范围目前已知仅限于枫香属植物,取食为害其他植物的可能性不大,其更偏好于取食北美枫香,可能与寄主植物的生理等效性原理有关。枫香刺小蠹对我国引种栽培外来观赏性色叶乔木北美枫香存在严重威胁,需高度重视该虫的危害风险,各地北美枫香种植区应尽快开展监测,一旦发现枫香刺小蠹为害,应立即清除有虫植株,设置隔离区,保护健康植株,阻止成虫侵入,防止其扩散蔓延;同时需加强对枫香刺小蠹适生区的风险预测、早期预警和防控技术等方面的研究,为该虫的最终控制提供理论依据。