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2020年 第56卷 第7期 刊出日期:2020-07-25
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林业科学. 2020, 56(7):  0-0. 
摘要 ( 112 )   PDF (2896KB) ( 149 )  
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论文与研究报告
川西亚高山暗针叶林及其采伐次生林林下分层谱系结构
陈欢欢,许格希,马凡强,刘顺,张淼淼,曹向文,陈健,赵广东,杨洪国,史作民
林业科学. 2020, 56(7):  1-11.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200701
摘要 ( 311 )   HTML ( 44 )   PDF (3705KB) ( 241 )  
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目的: 研究川西亚高山不同演替阶段森林群落的林下乔灌草层次谱系结构及对其驱动的生态学过程,为川西林区森林生物多样性保护与生态系统修复提供理论依据。方法: 利用川西亚高山原始暗针叶林(以下简称原始林)及其在1950—1969年和1970—1989年采伐后形成的天然次生林(以下简称次生林)的林下(不包括主林层,因其树种组成相对单一)乔灌草群落生态学调查资料,基于APG Ⅲ谱系框架,构建不同演替阶段森林群落的乔灌草系统发育树,选用广泛使用的谱系多样性指数——净亲缘指数(NRI)和最近类群指数(NTI),量化和评估不同演替阶段林型的乔灌草分层谱系结构及对其驱动的生态学过程。结果: 原始林亚林层物种组成谱系离散(NRI < 0;NTI < 0),即共存物种亲缘相疏,而原始林其他层次(草本层、灌木层与小乔木层)物种组成倾向于谱系聚集(NRI > 0;NTI > 0),即共存物种亲缘相近;2个不同采伐年代形成的次生林的草本层和亚林层的谱系结构呈现出林型间相似但层次间相反的模式(草本层:谱系离散;亚林层:谱系聚集),灌木层和小乔木层则表现为层间相似但林型间相反的模式(1950—1969年:谱系聚集;1970—1989年代:谱系离散);不同演替阶段森林群落的林下乔灌草NRI与NTI均极显著正相关(0.698 ≤ R2 ≤ 0.769,P < 0.001);不同演替阶段森林群落的林下乔灌草分层谱系结构(NRI与NTI)与物种多样性(香侬多样性指数H')的关联分析绝大部分未通过显著性检验,但林下乔灌草谱系结构与H'的局部多项式回归分析发现,原始林和1970—1989年采伐后次生林中的H'与NRI、H'与NTI的相关变化趋势表现出相似的波峰-波谷变化模式。结论: 川西亚高山原始暗针叶林及其采伐次生林的林下乔灌草层次谱系结构在层次间和林型间存在差异性。环境过滤是驱动原始林中草本层、灌木层和小乔木层物种谱系组成的主要生态学过程,竞争互斥则塑造亚林层中的物种谱系组成。次生林的林下乔灌草层次谱系结构及对其驱动的生态学过程大致与原始林相反,表现为环境过滤主导亚林层的谱系结构,竞争互斥主导草本层的谱系结构。川西亚高山不同演替阶段森林群落的林下乔灌草层次谱系多样性与物种多样性相互独立。

民勤荒漠绿洲过渡带不同发育阶段白刺灌丛沙堆点格局特征
孙涛,贾志清,刘虎俊,尚雯,刘江,张立恒
林业科学. 2020, 56(7):  12-21.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200702
摘要 ( 179 )   HTML ( 10 )   PDF (3633KB) ( 235 )  
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目的: 研究不同发育阶段白刺灌丛沙堆植被特征、沙堆形态特征及沙堆空间点格局分布,分析发育过程中白刺灌丛沙堆随尺度增加的空间点格局分布特征和变化规律,以期阐明各发育阶段不同级别白刺灌丛沙堆的空间关联性,揭示白刺灌丛发育过程中的种群形成特征及其生态格局维持机制。方法: 基于野外调查观测,在民勤绿洲荒漠过渡带选择4个不同发育阶段(雏形阶段、发育阶段、稳定阶段和活化阶段)的白刺灌丛沙堆典型样地,根据空间二维坐标,采用数量统计方法,按照沙堆体积大小将灌丛沙堆分为1级小沙堆、2级中沙堆和3级大沙堆3个等级,利用单变量O-ring函数对灌丛沙堆进行空间格局分析,并用双变量O-ring函数进行不同尺度各级沙堆关联性分析。结果: 随沙堆发育过程的进行,白刺灌丛的整体生长状况由好显著变差,植被覆盖度先增后减(雏形阶段最低为51.4%,逐渐升高到稳定阶段最高68.8%,活化阶段降低为60%),而植被枯枝率基本呈增加状态(由雏形阶段的15%增加到活化阶段的27%);各级沙堆在不同尺度中表现出不同的分布格局:雏形阶段,白刺灌丛沙堆在0~5 m的尺度上趋于均匀分布,在5~25 m尺度上为随机分布,而在>25的尺度上趋于聚集分布;发育阶段,白刺灌丛在0~5 m的尺度上倾向于均匀分布,在5~30 m尺度上为随机分布;稳定阶段与活化阶段,各级白刺灌丛在小尺度上(< 5 m)都表现出均匀分布的倾向,但在>5 m尺度上为随机分布。各发育阶段大小级别不同的白刺灌丛沙堆随尺度变化表现出不同的关联特性,除发育阶段小沙堆间(1、2级)无关联外,其他阶段小沙堆间(1级和2级)主要表现为随空间尺度增加正关联性逐渐增强,2级和3级沙堆在< 10 m尺度上表现为负关联,而在>10 m的尺度上表现为负向联系加强或无关联。结论: 各发育阶段不同级别白刺灌丛沙堆所占比重不同但均未表现出明显的聚集现象,随沙堆发育过程的逐渐推进,大沙堆趋于随机分布;各级沙堆之间的关联性在小尺度上表现出小沙堆间的正关联性逐渐增强,而在中大尺度上中大沙堆表现出负关联加强或无关联,表明白刺灌丛沙堆植物群落组成和沙堆结构随发育过程的进行越来越不稳定。

欧洲云杉PSⅡ的热稳定性对温度升高的响应
贾子瑞,王亚,马建伟,安三平,胡继文,王军辉
林业科学. 2020, 56(7):  22-32.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200703
摘要 ( 152 )   HTML ( 9 )   PDF (5405KB) ( 111 )  
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目的: 以欧洲云杉5年生幼苗为对象,研究其PSⅡ热激后自我修复能力,评估它的PSⅡ在未来气候变暖情况下的热稳定性和热损伤的自我修复能力。方法: 选择3个无性系、每个无性系10个分生株,共计30个分生株,放入人工气候室正常条件下培养,2周后应用hand-PEA和image-PAM检测叶片的荧光参数和影像作为对照。放入38℃培养箱中在低光的条件下预热5 h后,在40、42、43、44、46、48、50、52、53和54℃下分别热激30 mins,每个处理3个无性系(每个无性系1个分生株),应用hand-PEA和image-PAM检测叶片PSⅡ的荧光参数和影像,筛选2个胁迫临界温度。将热激后选择的2个临界温度处理的幼苗,再次放入人工气候室正常条件下培养2周,用hand-PEA和image-PAM继续检测叶片PSⅡ的荧光参数和影像。结果: 1)通过对参数Y(Ⅱ)、Y(NO)和Y(NPQ)荧光影像和动力学曲线研究发现,欧洲云杉在44℃热激胁迫下,达到初始胁迫温度,52℃热激胁迫下达到最大胁迫温度,与草本、木本以及近缘物种植物相比,欧洲云杉PSⅡ的热稳定性都处于较高水平。2)应用image-PAM检测临界温度下PSⅡ荧光参数F0FmFv/Fm、NPQ、qLqP的影像和NPQ、qLqP荧光动力学参数曲线:44℃短时热激下FmFv/Fm影像减弱,qLqP荧光影像增强,NPQ、qLqP荧光动力学参数曲线高于对照;52℃短时热激下Fm和NPQ被增强,Fv/FmqLqP影像被减弱,NPQ、qLqP的荧光动力学参数曲线低于对照。3)应用hand-PEA进一步检测PSⅡ荧光参数量值的变化,44℃短时热激下,Fv/Fm、OJIP曲线都没有明显变化,仅PIABS降至对照组的79.5%,叶绿素(Chl)吸收和捕获光能的能力、电子的传递、以及电子传递链中心蛋白的活性都没受到明显的抑制,并促进天线色素(Chl)吸收能量(ABC)的光化学反应的能力和荧光淬灭的能力;而52℃短时热激下,PSⅡ的功能已发生明显的抑制,OJIP曲线也出现大幅度的"K"带,Fv/Fm降为对照组的63.2%,PIABS仅为对照组的6.6%,Fm时刻叶绿素(Chl)对光能的吸收和捕获、光化学反应、荧光淬灭和电子传递的能力受到了严重的抑制,电子传递链的放氧复合体(OEC)也遭到严重破坏;因此,预测增温主要抑制了叶片PSⅡ反应中心的活性和受体侧电子传递,改变了PSⅡ反应中心能量流动分配,而对欧洲云杉PSⅡ供体侧的影响较小。4)经过2周的恢复后,在2种胁迫温度下幼苗针叶的荧光参数和影像都恢复到对照的水平,说明欧洲云杉对短期的胁迫有较强的恢复能力。结论: 在未来气候变化的情况下,欧洲云杉PSⅡ可能有较强的弹性适应生理机制应对极端天气午间的短期高温,它的热激胁迫可承受的温度范围在44~52℃。

转玉米PEPCPPDK基因杨树苗期的光合生理特性
孙伟博,宫新栋,周燕,李红岩
林业科学. 2020, 56(7):  33-43.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200704
摘要 ( 191 )   HTML ( 13 )   PDF (6674KB) ( 140 )  
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目的: 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和磷酸丙酮酸二激酶(PPDK)是保证C4植物高效光合作用的关键酶。杨树作为光合效率较低的C3植物,其光能利用率低,本研究以玉米PEPC基因和PPDK基因分别作为目的基因进行杨树遗传转化,分别获得转基因的高效表达植株,并进行分子检测及相关功能分析,为培育杨树高光效新品种提供依据。方法: 通过生物信息学筛选玉米PEPCPPDK基因。利用Gateway系统,将PEPCPPDK基因分别构建到植物表达载体pGWB406,通过农杆菌介导法转化南林895杨。比较分析转基因植株与对照(南林895杨)的光合生理特性。结果: 筛选克隆的PEPCPPDK基因均编码典型的C4光合作用关键酶。南林895杨转PEPC基因获得5个株系,不同株系间基因表达量具有差异,最大达1.79倍,但编码蛋白在不同株系叶片中的表达量无显著差异;转PPDK基因获得3个株系,各株系间基因及蛋白表达量无显著差异。PEPCPPDK在叶片中的表达量均高于茎中,且随着植株生长发育而提高;PEPCPPDK基因的表达均受光照条件的影响,在高光照下表达量上升2~3倍。转基因株系净光合速率在11:00—14:00出现双峰状态,且显著高于对照组,最高达16.2%(PEPC-5株系);气孔导度在12:00—16:00高于对照组;除PPDK-2株系外,转基因株系都检测到比对照组更高的胞间CO2浓度,除PEPC-1和PEPC-4株系外,转基因株系CO2饱和点均低于对照组;全部转基因株系CO2补偿点均低于对照组,且光饱和点以及在光饱和点的光合速率均高于对照组。生长参数方面,PEPC-3和PEPC-4株系多个指标显著优于对照组(P < 0.05),平均株高分别高于对照组5.6%和2.9%,叶面积分别高于对照组13.8%和8.9%,叶片质量分别高于对照组23.6%和19.8%,地径分别高于对照组13.5%和5.4%;转基因株系的茎生物量均高于对照组,叶生物量优势最为明显的依次是PEPC-3、PEPC-5和PEPC-4株系,分别高于对照组34.8%、15.4%和6.3%。结论: 玉米PEPCPPDK基因导入南林895杨获得的转基因植株在强光利用方面具有明显的优势,植株的光合能力显著提高,生长指标优于对照组。利用C4植物的光合作用关键酶编码基因对杨树进行遗传转化,对于提高杨树甚至木本植物的光合效率具有重要意义。

毛竹微管蛋白的分子特征及PeTUA3的功能
朱成磊,李彩丽,李晓佩,史晶晶,高志民
林业科学. 2020, 56(7):  44-54.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200705
摘要 ( 155 )   HTML ( 11 )   PDF (4682KB) ( 77 )  
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目的: 微管蛋白是植物细胞骨架的重要组成部分,在植物细胞分裂与生长、细胞形态维持、细胞内物质运输和细胞壁的生物合成等过程中均发挥着重要作用。为全面了解毛竹微管蛋白的分子特征,开展了毛竹微管蛋白全基因组鉴定与分析,并初步研究了PeTUA3基因的功能,以期为揭示微管蛋白在毛竹生长发育过程的作用提供参考依据。方法: 采用生物信息学的方法开展毛竹中微管蛋白基因的全基因组分析,利用转录组数据和实时荧光定量PCR技术分别分析微管蛋白基因的组织表达模式及其随笋高度增加的表达变化,通过在拟南芥中异位表达及表型观察初步研究PeTUA3基因的功能。结果: 在毛竹基因组中共获得18条微管蛋白基因序列,编码蛋白具有完整的保守结构域,蛋白长度为430~634 aa,分子量为48.31~69.89 kDa。在与水稻、拟南芥微管蛋白构建的系统进化树中,被聚类到2个亚家族(TUA和TUB),且毛竹各微管蛋白成员与水稻的亲缘关系更近,这些基因分别命名为PeTUA1-PeTUA6PeTUB1-PeTUB12。亚细胞定位预测显示PeTUAs均定位在细胞质中,而PeTUBs均定位于细胞核中。基于转录组数据的基因组织特异性表达分析表明,不同微管蛋白基因在毛竹7个不同组织中的表达量存在着一定的差异,如PeTUA3PeTUA6PeTUB2PeTUB3在各个组织中均有较高的表达,而PeTUA2PeTUB12在各组织中表达量均较低。实时荧光定量PCR结果显示,随着毛竹笋高度的增加,6个TUA亚家族成员基因的表达均呈现上调趋势,而TUB亚家族成员基因中有8个呈现上调趋势,4个表现为波动变化,表明它们在笋的不同发育阶段可能发挥着不同的作用。在拟南芥中正义表达PeTUA3促进了转基因植株的生长,尤其是对主根的伸长有明显促进作用,而转反义PeTUA3则抑制转基因植株的生长,主根生长明显受到抑制。结论: 从毛竹中鉴定了6个TUA基因和12个TUB基因,各基因的分子特征存在着一定的差异,并且各基因在毛竹不同组织以及不同发育阶段笋中呈现出不同的模式,说明它们在不同组织以及同一组织的不同生长发育阶段可能发挥着不同的功能;过量表达PeTUA3能够影响转基因拟南芥的生长,说明PeTUA3对毛竹的快速生长可能具有重要的作用。

长柄双花木种群遗传结构及种群历史
孟艺宏,徐刚标,卢孟柱,姜小龙,郭飞龙
林业科学. 2020, 56(7):  55-62.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200706
摘要 ( 196 )   HTML ( 21 )   PDF (1427KB) ( 125 )  
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目的: 分析长柄双花木种群遗传多样性和遗传结构,探讨其种群演化历史,加深对该物种进化过程的理解,为其遗传资源保护、开发利用提供理论基础。方法: 利用15对能获得高多态性扩增产物的SSR引物,采用TP-M13-SSR技术检测长柄双花木全分布区12个自然种群261株个体的遗传多态性,应用Gene Marker软件进行基因分型,FSTAT估算遗传参数,ARLEQUIN进行分子方差分析,STRUCTURE对所有个体进行Bayesian聚类分析,Bottleneck检测种群遗传瓶颈效应。结果: 15个SSR位点共检测到129个等位基因,平均每个位点上的等位基因数和有效等位基因数分别为8.6和3.5,观测杂合度和期望杂合度分别为0.37和0.67;种群水平上,平均每个位点上的等位基因数和有效等位基因数分别为3.4和2.1,观测杂合度和期望杂合度分别为0.35和0.43;私有基因丰富度和种群内近交系数分别为0.15和0.19。除道县种群外,其他种群极显著偏离Hardy-Weinberg平衡,表现出杂合子缺失。种群间遗传差异极显著(P < 0.001)。12个种群可归类为2个类群,大多数个体谱系清晰。在近期的进化过程中,种群遗传结构稳定,未经历遗传瓶颈事件。结论: 长柄双花木在物种和种群水平上,维持较丰富的遗传变异,具有较高的进化潜力。近期生境碎片化和遗传漂移对长柄双花木种群遗传多样性影响较小。种群间的自然屏障、气候变迁和人类干扰导致的种群生境碎片化,是其现代地理分布格局和种群遗传结构的主要成因,这可为该物种遗传资源保护策略的制定提供科学依据。

无细菌松材线虫对马尾松的致病性
朱丽华,章欣月,夏馨蕊,万羽,代善俊,叶建仁
林业科学. 2020, 56(7):  63-69.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200707
摘要 ( 292 )   HTML ( 15 )   PDF (4132KB) ( 165 )  
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目的: 探讨松材线虫及其伴生细菌在松材线虫病中的作用,为其致病机制研究及病害防治提供理论依据。方法: 以5年生温室健康马尾松盆栽苗为材料,人工接种无菌松材线虫和带菌松材线虫(8 000条·株-1),观察松苗萎蔫情况,并于接种5、10和30天后取茎段横切面观察松脂分泌情况,对接种20天后的茎段组织解剖结构进行显微观察,接种后30天对植株取样进行线虫再分离,统计线虫在树体内种群增殖情况。结果: 无菌松材线虫和带菌松材线虫均能引起5年生马尾松盆栽苗发病,且症状一致,接种35天后致萎蔫率均达到90%,对照植株保持健康状态;茎段横切面观察结果显示,无菌松材线虫接种5天后松脂停止分泌,10天后茎段开始出现少量空洞,30天时空洞化严重;带菌线虫接种5天后尚有少量松脂分泌,10天松脂分泌停止,30天后茎段产生空洞;对照松树松脂分泌正常,茎段横切面完整平滑。石蜡切片结果显示,2组线虫接种致萎蔫松树茎段的组织解剖结构均发生显著变化,皮层及木质部细胞、髓心细胞大多破碎变形,树脂道上皮细胞破碎解体。无菌松材线虫在松苗体内种群增殖速率高于带菌松材线虫,萎蔫松苗体内线虫数量分别为(8 105±5 661)条·g-1和(4 317±1 896)条·g-1,但二者差异不显著(P=0.361 9)。结论: 无菌松材线虫和带菌松材线虫接种均能使5年生马尾松苗发病,无菌化处理未使松材线虫失去对马尾松苗的致病性,松材线虫的致病性与其伴生细菌无关。

新疆野苹果内生娄彻氏链霉菌A-m1的鉴定和发酵条件优化及抑菌广谱作用
李永丽,王亚红,周洲,曲良建
林业科学. 2020, 56(7):  70-81.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200708
摘要 ( 199 )   HTML ( 18 )   PDF (4780KB) ( 111 )  
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目的: 研究新疆野苹果内生链霉菌菌株A-m1的分类地位,优化其发酵条件,测定其对多种植物病原物的抑菌活性,明确其广谱抑菌性,为相关病害的生物防治以及该菌株的应用提供参考。方法: 对菌株A-m1菌落培养性状、形态特征、理化性质和16S rDNA序列进行研究;以葡萄座腔菌为靶标菌,确定最高抑菌活性所需的基础培养基,优化碳源和氮源种类,确定最优发酵条件;测定发酵滤液对9种供试植物病原菌的抑菌活性。结果: 菌株A-m1是娄彻氏链霉菌,命名为Streptomyces rochei A-m1。高抑菌活性所需基础培养基为高氏一号,最佳碳源为可溶性淀粉,最佳氮源为硝酸钾;添加培养基体积5%的种子液、发酵温度23~32℃之间、pH 6~8之间、装液量100/500 mL和发酵培养4天为较优的发酵条件。发酵滤液对参试的9株植物病原菌均表现出抑菌活性,具广谱抑菌性;其中对葡萄座腔菌、苹果拟茎点霉的抑菌率可达95%以上,对胶孢炭疽菌、小麦赤霉病菌和小麦纹枯病菌的抑菌率超过80%,表现出强抑菌作用。结论: 链霉菌S. rochei A-m1抑菌谱较广、抑菌活性高,具有防治部分作物真菌性病害的应用潜力。

新疆野生苹果林苹小吉丁的伴生真菌多样性
周忠福,赵文霞,林若竹,淮稳霞,姚艳霞
林业科学. 2020, 56(7):  82-90.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200709
摘要 ( 148 )   HTML ( 10 )   PDF (3581KB) ( 116 )  
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目的: 调查新疆野生苹果害虫苹小吉丁伴生真菌类群及其多样性,研究苹小吉丁伴生真菌及其共同致死树木的情况。方法: 通过真菌分离和培养技术,运用分子标记手段,对苹小吉丁幼虫+蛹、成虫、坑道的伴生真菌进行分离鉴定,分析真菌类群的多样性指数。结果: 苹小吉丁伴生真菌类群共有57属,隶属于6纲18目。其中:坑道分离出的真菌类群最多,达40属;成虫次之,为37属;幼虫+蛹体表34属。从真菌类群整体来看,链格孢属为幼虫+蛹、成虫和坑道三者的最优势伴生类群,相对多度高达30.44%,其次是镰刀菌属,相对多度为13.80%;从不同分离材料来看,链格孢属是苹小吉丁成虫的最优势伴生类群,小穴壳菌属是幼虫+蛹最优势伴生类群,壳囊孢属则是坑道的最优势伴生类群,相对多度分别为50.30%、13.91%和16.96%。对于3类分离材料中的真菌类群,幼虫+蛹和成虫的β相异性最大(Jaccard相异性指数=0.608,Bray-Curtis相异性指数=0.683),成虫和坑道之间的2种相异性指数差别较大(Jaccard相异性指数=0.490,Bray-Curtis相异性指数=0.609)。对于Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数,坑道伴生真菌类群最高,分别为2.949 6和7.206 7,成虫伴生真菌类群最低,分别为2.012 8和6.214 4;幼虫+蛹均匀度指数(0.830 2)最高,成虫均匀度指数(0.557 4)最低。表明成虫携带真菌种类以少量真菌类群为主,且主要携带真菌种类所占比例在伴生真菌类群中较大。结论: 苹小吉丁伴生真菌多样性较为丰富,且不同分离部位、真菌种类和数量存在差异。在这些真菌类群当中,链格孢属和镰刀菌属是苹小吉丁整个生活史发育过程中的主要伴生真菌类群,而镰刀菌属的种类常常引起植物枝枯和褐腐,并且引起植物溃疡病的重要真菌类群——小穴壳菌属和壳囊孢属在幼虫+蛹和坑道中大量存在,这表明对野果林野生苹果造成危害的不仅仅是苹小吉丁本身,其携带的伴生真菌对野果林的危害和衰退也可能产生较大的影响。阐明苹小吉丁伴生菌群落和组成,可为制定苹小吉丁综合防治措施提供理论依据。

幼虫取食不同寄主树种的云斑白条天牛成虫种群分化
彭瀚,张守科,耿显胜,方林鑫,张威,舒金平,王浩杰
林业科学. 2020, 56(7):  91-103.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200710
摘要 ( 166 )   HTML ( 12 )   PDF (7031KB) ( 109 )  
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目的: 基于幼虫取食不同寄主树种云斑白条天牛的成虫补充营养行为、形态特征及遗传特性的比较,探讨不同寄主对成虫行为的影响及其机制。方法: 比较幼虫取食毛白杨和美国红木岑2种寄主树种的云斑白条天牛成虫外形特征及雄性生殖器结构差异,利用选择性取食试验,观测这2类云斑白条天牛成虫对美国红木岑、野蔷薇、美国山核桃、日本珊瑚树及毛白杨5种寄主植物嫩枝的取食行为及交配行为,最后基于COI基因分析二者间遗传多样性差异及系统发育关系。结果: 1)幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛和幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛外部特征存在明显差异。幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛雄虫腹部末端窄,呈钝角内凹状,毛稀疏,雌虫腹部末端呈弧形内凹,底部中央缺刻不明显,而幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛雄虫腹部末端宽,呈弧形内凹状,密被毛,雌虫腹部末端呈平截状,底部中央具有明显缺刻;两者生殖器差异不明显;2)幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛成虫仅取食美国红木岑嫩枝,而幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛可取食野蔷薇、美国山核桃和日本珊瑚树3种植物嫩枝,偏好顺序为野蔷薇>美国山核桃>日本珊瑚树;3)2个种群的天牛雌、雄成虫之间可相互交配,平均交配次数较同类群间存在差异但不显著(P>0.05);4)2个不同寄主源的天牛种群存在明显遗传分化,分化指数Fst=0.814(P < 0.001),变异分化主要来源于种群间(83.19%)。结论: 幼虫的取食经历(取食不同寄主植物)和生境异质性可能对云斑白条天牛成虫补充营养行为及种群遗传分化产生显著影响。

内蒙古大兴安岭典型乔灌树种及其地表死可燃物热解特性
张恒,甄雅星,李佳艳,薛江,张秋良
林业科学. 2020, 56(7):  104-114.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200711
摘要 ( 129 )   HTML ( 7 )   PDF (2947KB) ( 69 )  
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目的: 研究森林可燃物的热解特性,了解林火发生的难易程度及潜在火行为特征,促进合理选择防火树种和构建生物防火林带。方法: 以内蒙古大兴安岭毕拉河林区森林可燃物为对象,进行热重分析得出其热解过程,以筛选抗火性能良好的树种。运用热重分析法,在升温速率为30℃·min-1、通氧速率为20 mL·min-1的条件下,对5种典型乔木(白桦、黑桦、兴安落叶松、蒙古栎、山杨)的3个部位(树干、树皮、树枝)及其林内地表死可燃物分3个亚层(未分解层、半分解层、已分解层)和3种典型灌木(平榛、二色胡枝子、兴安杜鹃)的枝条研究热失重行为。使用TG-DTG曲线分析样品的热解过程,利用Coats-Redfem积分法对样品的快速热解阶段进行动力学分析,采用热解特性指数P对样品的热解特性进行全面评价;通过活化能、着火温度与热解特性指数的综合分析,评价各样品的抗火性。结果: 空气条件下的森林可燃物的热解过程分为脱水阶段、快速热解阶段、炭化阶段。通过一级反应动力学模型Coats-Redfem积分法求出样品在快速热解阶段时的活化能(E)、频率因子(A)和相关系数R。结合热稳定性、着火温度与热解特性指数的综合分析可知,5种乔木的抗火性依次为:兴安落叶松>白桦>黑桦>山杨>蒙古栎;3种灌木的抗火性依次为:平榛>二色胡枝子>兴安杜鹃;5种乔木地表死可燃物的抗火性排序依次为:兴安落叶松>黑桦、白桦>山杨、蒙古栎。结论: 在所选植物种类中,兴安落叶松与平榛的抗火性最佳,研究结果可为内蒙古大兴安岭地区的防火树种选择提供依据。

不同年龄刺槐枝、干和根的物理力学性质对比
杨茂林,冀晓东,孙恒,丛旭,杨光,侯凯,任一凡
林业科学. 2020, 56(7):  115-122.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200712
摘要 ( 183 )   HTML ( 13 )   PDF (3335KB) ( 75 )  
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目的: 研究不同年龄刺槐枝、干和根的物理力学性质差异,为提升其附加价值及其资源综合利用率提供理论支持和试验依据。方法: 测定不同年龄刺槐枝、干和根的密度、顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量4项物理力学性质,利用SEM图像和化学成分解释枝、干和根间强度差异的原因。结果: 同株刺槐气干密度枝>干>根,随年龄增大,枝、干和根密度呈增大趋势,但增大幅度减小;刺槐枝气干密度略高于中等密度,干和根气干密度属于中等密度;同株刺槐枝、干和根顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量从大到小依次为干>枝>根,随年龄增大,枝、干和根顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量呈增大趋势,但增大幅度减小。纤维素含量与力学强度呈正相关,木质素含量与力学强度呈负相关。刺槐根纤维素含量大于枝和干。结论: 10年生以上刺槐,干可作为承重木结构原木用材;枝力学强度略低于干,在满足用材尺寸要求的前提下可作为一般结构用材;根可作为小尺寸的装饰结构性用材。刺槐根纤维素含量较高,可用于中密度纤维板制作。

日本柳杉木构件内嵌钢填板销连接横纹承载性能
王朝晖,吕洋波,葛蓓清,张忠利,苏冠男,田昭鹏
林业科学. 2020, 56(7):  123-134.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200713
摘要 ( 174 )   HTML ( 8 )   PDF (3890KB) ( 54 )  
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目的: 研究日本柳杉木构件内嵌钢填板销连接在横纹荷载作用下的破坏机制和承载性能,为木结构梁、柱构件金属件连接时梁端销连接设计提供依据。方法: 在梁端部开槽钻孔后将单个钢销连接到内嵌钢填板,分别对日本柳杉锯材梁和胶合木梁进行横纹荷载作用下的弯曲剪切加载试验,按照日本通行数据分析方法确定销连接短期承载力标准值,并与5个不同国家标准规定的屈服荷载计算值进行比较。结果: 加载初期,荷载-位移曲线呈线性关系,构件处于线弹性阶段,随着位移增加曲线呈非线性,构件进入弹塑性阶段,当位移增加到一定数值,梁端出现初始脆性开裂,荷载瞬间急速减小,随后荷载又随位移增加再次上升,加载至极限状态时,梁构件产生劈裂破坏丧失承载力;最终的破坏形态为梁构件沿销孔水平剪切面开裂、销连接屈服模式Ⅲ型;通过足尺试验得到断面尺寸120 mm×240 mm锯材梁和胶合木梁的钢填板单个销连接短期承载力标准值取决于屈服荷载,分别为8.6和13.7 kN,初始开裂对应的荷载平均值分别为15.0和21.1 kN,屈服荷载平均值分别为14.50和15.00 kN,最大荷载平均值分别为27.0和30.8 kN。结论: 胶合木梁钢填板销连接的最大荷载和屈服荷载平均值均大于锯材梁,且变异系数明显小于锯材梁,含水率低而变异小,从而导致试验获得胶合木梁销连接的短期承载力标准值明显高于锯材梁,当销连接作为中小断面梁柱构件的主要连接方式时,宜选用强度等级确定、质量合格的胶合木作为木构件,比锯材具有更高的连接承载力。梁端销连接节点承载力与单个销连接承载力和销数量具有良好的相关性,可作为梁柱节点梁端销连接设计依据。销连接部位发生销屈服后木材开裂,初始开裂取决于木材抗剪强度、横纹抗拉强度和销所在的梁高部位以及销孔到梁端的距离,发生初始开裂后钢销仍能起到支撑作用,连接节点延性较好;锯材梁和胶合木梁短期承载力标准值与标准中规定的屈服荷载公式计算值吻合度较好。各国标准中关于脆性破坏计算公式均能较好预测销连接木材的脆性破坏,与试验值比较,日本标准对于劈裂破坏的计算值最为接近,欧洲和加拿大标准的计算结果更趋于保守,我国现行标准在销连接设计中尚未考虑木材的脆性破坏,今后应进一步研究完善销连接计算公式和参数,更好地保证木构件连接安全可靠度。

中纤板VOCs释放对室内空气品质影响评估
蒋利群,赵政,沈隽,孟娟,董华君
林业科学. 2020, 56(7):  135-141.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200714
摘要 ( 99 )   HTML ( 6 )   PDF (1092KB) ( 41 )  
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目的: 通过中纤板VOCs释放对室内空气品质的影响评价,预估中纤板在室内单独使用时的最大装载量,为室内装饰以及室内空气品质检测提供理论依据。方法: 以中纤板素板、PVC饰面中纤板和三聚氰胺浸渍胶膜纸饰面中纤板为研究对象,采用1 m3气候箱模拟室内环境,利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析中纤板一个周期(28天)释放VOCs的质量浓度变化,建立单因子指数模型确定中纤板释放的主要污染物,应用改进的沈氏模式对中纤板素板以及不同饰面中纤板被用于室内环境可能造成的污染进行综合评价,并预估中纤板在室内单独使用时的最大装载量。结果: 在1 m3气候箱测试条件下,中纤板素板释放的主要污染物为酯类、芳香烃类和烯烃类,PVC饰面中纤板、三聚氰胺浸渍胶膜纸饰面中纤板释放的主要污染物为芳香烃类和酯类。VOCs释放达到稳定后,单独使用三聚氰胺浸渍胶膜纸饰面中纤板的室内空气品质为Ⅰ级,适合居住;在释放初期,单独使用中纤板素板或PVC饰面中纤板的室内空气品质为Ⅴ级和Ⅳ级,污染较严重,待VOCs释放达到稳定后,室内空气品质上升至Ⅱ级,满足居住条件。在保证室内空气未污染的前提下,中纤板素板、PVC饰面中纤板和三聚氰胺浸渍胶膜纸饰面中纤板在室内单独使用时的最大装载量分别为1.5、1.8和3.2 m2·m-3结论: 中纤板VOCs释放对室内空气品质的影响评价较为理想,挥发性有机化合物释放达到稳定后,单独使用中纤板的室内空气品质可达无污染标准。在保证室内空气未污染的前提下,中纤板素板、PVC饰面中纤板和三聚氰胺浸渍胶膜纸饰面中纤板在室内单独使用时的最大装载量分别为1.5、1.8和3.2 m2·m-3

综合评述
极小种群植物天目铁木的濒危机制
施小瑜,付迪,胡玉洁,陈哲皓,王利琳
林业科学. 2020, 56(7):  142-150.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200715
摘要 ( 237 )   HTML ( 22 )   PDF (1822KB) ( 126 )  
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我国的极小种群植物多数为我国特有物种,对物种多样性的维持具有重要意义。天目铁木作为浙江省特有的极小种群野生植物,野生植株仅存5株,分布地域狭窄,其濒危机制的揭示是种群得以保护和恢复的重要基础。本文从气候变化、人为干扰和病虫危害等外部因素,以及天目铁木自身的光合能力、生长节律、种子活力和遗传多样性等内部因素2个角度综述了天目铁木濒危机制的研究进展:1)外部因素:第四纪冰期以来的气候变化,导致天目铁木有效种群数量急剧减少;人为干扰导致天目铁木生存压力增大,种群规模进一步减小;病虫害对其幼苗的存活也存在一定影响。2)内部因素:天目铁木较窄的光适应范围和较低的光合速率使其在群落光照资源竞争中处于劣势,环境适应能力较弱;雌雄花授粉时间短,花粉萌发率低、寿命较短等生长节律特点导致其种子产量低、品质差;种子结构特点及内源营养物质、植物激素的限制造成其种子萌发条件苛刻,萌发率低,自然更新幼苗数量十分有限;极小的种群规模、低水平的遗传多样性引发天目铁木近交严重,子代个体杂合度降低,遗传力、生殖力、生活力、适应力减弱。综上,人为干扰和气候变化应是天目铁木种群规模急剧减小的直接原因;极小的种群规模导致其近亲交配更为频繁,遗传多样性降低,进而导致其生殖生长发育存在潜在的缺陷;加之天目铁木所处群落中其他种群的资源竞争,幼苗自然更新存在很大困难,种群规模难以恢复。然而,针对天目铁木这样遗传多样性低的极小种群植物,早期保护工作多集中于濒危因素的去除或控制,对其特有的遗传学问题则缺乏考虑。因此,为有效保护天目铁木,应当科学设计人工杂交策略、结合无性繁殖技术,增加野生个体繁殖力,在有限基因库中尽可能维持其遗传多样性,结合就地保护、迁地保护、野外回归等多种手段,最终使这一物种得以保护和恢复。

林火导致树木死亡的作用机制和影响因素的研究进展
韩大校,韦睿,王晓红,丛日征,邸雪颖,杨光,蔡慧颖,张吉利
林业科学. 2020, 56(7):  151-162.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200716
摘要 ( 191 )   HTML ( 14 )   PDF (2078KB) ( 193 )  
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林火导致树木死亡的机制对计划烧除、火灾损失评估和火烧迹地恢复等具有重要指导意义,但目前对林火的作用途径和树木死亡的过程仍不甚清楚。本文将林火行为与树冠、树干和根系的受热过程联系在一起,分析火后树木死亡的潜在生物学机制和影响因素,总结树木烧伤程度的评判方法和死亡率预测模型。火后树木的直接死亡主要取决于叶片和分生组织(芽和形成层)的烧伤情况,而树木受热的边界条件和局部传热过程的精确量化是评判和预测树木烧伤程度的关键依据。由树冠光合速率和韧皮部传导能力下降共同促成的养分胁迫以及由导管(或管胞)气穴栓塞和软化形变导致的木质部水分运输失败都是导致火后树木死亡的潜在原因,而后者更倾向于在短期内造成树木死亡。气孔的导度和对饱和水气压差骤变的敏感性可决定叶片在林火发生时的响应能力,而叶片单位面积的光合速率会因林火矿化作用提供的养分而短暂上升。激素、酚类、萜烯类和乙醇等代谢产物是反映树木延迟死亡的关键生化指标,同时也与火后病虫害的侵染密切相关。树冠的烧伤程度是短期内评估树木死亡概率及恢复情况的可靠参数,次年萌芽和展叶情况应作为补充参考。独立指示变量、综合评级指标和统计经验模型都是目前评估和预测火后树木死亡率最可行且有效的途径,而基于过程的生物物理学模型是未来的研究趋势。此外,本文还对该研究领域仍存在的问题进行总结并提出相应的意见和建议,可为火后树木死亡的相关研究提供参考。

问题讨论
林业对生态文明的贡献及其“结构微笑曲线”
廖冰,张智光
林业科学. 2020, 56(7):  163-174.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200717
摘要 ( 157 )   HTML ( 4 )   PDF (1681KB) ( 121 )  
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目的: 测算林业及其三次产业对生态文明的贡献,并比较林业与其他产业对生态文明贡献的差异程度,以利于管理者掌握林业对生态文明作用的客观规律,为科学制定产业差异化发展战略、助推生态文明建设提供参考。方法: 基于2007—2016年10年数据,首先,运用PSIR-SEM方法对生态文明指标进行优化,确定生态文明指标权重;其次,采用Lotka-Volterra模型的"指标-指数"耦合法,通过指标及其权重测度阈值、绿值,依次对生态文明阶段和水平进行判定;第三,以生态文明水平为因变量,以农业、林业及其三次产业、畜牧业、渔业、工业、建筑业、交通业、运输业、科技服务业、生态环保治理业发展水平为自变量,构建回归模型估计林业及其三次产业对生态文明的作用影响系数;最后,通过"归一化"算法由回归系数算出林业及其三次产业对生态文明的贡献率。结果: 1)林业对生态文明的贡献为正向且最大,而工业的贡献为负向,林业、农业、生态环保治理业、科技服务业、工业、建筑业、交通运输业、畜牧业、渔业的贡献率依次降低;2)林业三次产业对生态文明的贡献率从大到小依次为林业第一产业(正向)、林业第三产业(正向)、林业第二产业(负向)。结论: 产业对生态文明的贡献率取决于产业的生态效益属性;林业三次产业对生态文明的贡献呈"结构微笑曲线"状。

研究简报
不同施氮模式和施氮量对福建柏幼苗生物量分配和根系生长的影响
荣俊冬,凡莉莉,陈礼光,张迎辉,何天友,陈凌艳,宋鲲鹏,郑郁善
林业科学. 2020, 56(7):  175-184.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200718
摘要 ( 154 )   HTML ( 10 )   PDF (1401KB) ( 157 )  
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目的: 探究不同施氮模式和施氮量对福建柏幼苗生物量分配和根系生长的影响,旨在为福建柏幼苗合理施用氮肥提供理论依据。方法: 以1年生福建柏幼苗为对象,设置平均施氮(相同间隔时间内施用等量氮素)、指数施氮(依据氮素指数添加)和对照(CK)3种处理,分析不同施氮量对福建柏幼苗根、茎和叶生物量分配及根系形态变化的影响;运用洛伦兹模型和抛物面模型拟合2种施氮模式下根系生物量与苗高、地径的生长变化关系,并通过主成分分析方法综合评价最佳施氮模式和施氮水平。结果: 在平均施氮和指数施氮模式下,氮素施入对1年生福建柏幼苗生物量均具有显著影响;2种施氮模式对生物量分配的影响程度存在差异,但根、茎和叶生物量均表现出随施氮量提高先增加后减少的变化趋势;在指数施氮模式下,福建柏幼苗的根、茎生物量高于平均施氮处理;在平均施氮和指数施氮模式下,总根长、总根表面积、总根体积、根平均直径和比根长指标均高于CK,表现出各指标均随施氮量提高先增加后减少的变化趋势,指数施氮处理下福建柏根系各形态指标均高于平均施氮处理;抛物面模型具有较高的R2(0.922~0.978)和较低的RSS(0.234~0.841),拟合结果优于洛伦兹模型,能够精确预测不同施氮处理下的根系生物量以及苗高、地径的生长变化。结论: 平均施氮和指数施氮均能促进福建柏幼苗的生物量积累和根系生长,其中指数施氮模式优于平均施氮,最佳施氮水平为每株600 mg氮素。

鲁中丘陵山地干旱生境上11个树种的细根解剖特征与耐旱策略
刘洪凯,陈旭,张明忠,王强,王延平
林业科学. 2020, 56(7):  185-193.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200719
摘要 ( 174 )   HTML ( 9 )   PDF (1374KB) ( 122 )  
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目的: 探讨干旱环境下不同树种细根解剖结构特征,以期揭示不同树种应对干旱胁迫的生态适应策略,为干旱瘠薄山地造林树种选择提供了理论依据。方法: 依托2011年在鲁中山地丘陵区建造的4 hm2固定样地,对该样地内11个造林树种的1~3级细根进行根序划分并制作石蜡切片,利用光学显微镜观察其剖面结构,测定细根的剖面直径、皮层厚度、维管柱直径、导管内径和导管密度等。采用单因素方差分析比较各树种1~3级细根解剖特征的差异显著性,综合树种解剖特征参数进行主成分分析并进行树种分组。结果: 各树种1~3级细根直径总体上随着根序的升高而增大;同根序细根直径、皮层厚度和维管柱直径在树种间差异显著(P < 0.05);皂荚的1~2级细根皮层厚度最大,海州常山和桑树皮层厚度最小;在3级细根中,黄栌的维管柱直径最大,苦楝的导管内径最大,黄连木的维管柱直径最小且导管内径最小,但导管密度最大;细根解剖特征的主成分分析表明,主成分1可以解释细根解剖特征变化的46.2%,代表细根吸收功能属性,主成分2解释了细根特征变化的38.02%,代表细根输导功能属性;主成分的PCA排序结果显示,11个树种按照细根解剖特征可划分为3组:根细、皮层薄、输导组织密集型(包括桑树、荆条、海州常山、黄连木、君迁子、连翘、花椒、金钟花8个树种),根细、皮层薄、输导组织疏松型(黄栌和苦楝),根粗、皮层厚、输导组织密集型(皂荚)。结论: 树木细根解剖结构在一定程度上体现了树种的耐旱策略。11个树种包括2种干旱适应策略:快速吸水和快速输水;有效觅水和快速输水。这2种适应策略在不同立地条件的生境中有各自优势,大多数树种是通过增强细根的吸水功能进而适应干旱立地环境。桑树、黄连木等快速吸水和快速输水型树种,更适应长期干旱但有季节性降水且土层较薄的生境;皂荚等有效觅水和快速输水型树种,更适应长期干旱但土层较厚的生境。细根解剖性状决定了树种适应干旱环境的生态策略,根内皮层厚度和维管组织导管特征是评价树种对干旱生境适应能力的重要参考指标。

6个竹种叶色与光合色素含量及叶片结构比较
苏佳露,史无双,杨雅运,王星,丁雨龙,林树燕
林业科学. 2020, 56(7):  194-203.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200720
摘要 ( 168 )   HTML ( 10 )   PDF (6495KB) ( 109 )  
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目的: 探究6个彩叶竹种在不同分区的叶色与光合色素,以及与细胞显微超微结构之间的关系,为明确6个彩叶竹种的叶色变异机制提供细胞学依据,为揭示竹种叶色变异机制提供参考。方法: 以七彩红竹、菲白竹、靓竹、黄条金刚竹、锦竹、花叶唐竹6个彩叶竹种叶片为材料,将叶片按叶色分为白区和绿区,对叶片不同分区的叶色、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量进行测定,比较不同生长阶段的叶片显微结构和成熟叶片不同分区超微结构进行观察比较。结果: 6个竹种不同叶色分区中光合色素含量、显微结构、超微结构之间存在明显差异。1)绿区各光合色素含量显著高于白区,其中绿区叶绿素a含量最高,白区类胡萝卜素含量最高。2)黄条金刚竹在叶片成熟后出现白区,七彩红竹、菲白竹、靓竹、锦竹、花叶唐竹在叶片发育中期出现白区,且七彩红竹与黄条金刚竹成熟叶片白区细胞内溶物缺失严重,其余4个竹种白区细胞内容物部分缺失。3)绿区指状臂细胞与梅花状细胞内部结构完整,叶绿体发育正常;白区内部细胞器较少,叶绿体结构异常,不同竹种质体形态不同。结论: 6个彩叶竹种叶片白(黄)色条纹的出现与细胞的排列方式无关;黄条金刚竹黄色条纹的出现,与叶片成熟后一部分叶肉细胞内部光合色素降解和叶绿体结构破坏有关,七彩红竹、菲白竹、靓竹、锦竹和花叶唐竹叶片不同叶色的呈现与一部分细胞内叶绿体发育异常和光合色素含量较低有关;白区类胡萝卜素的含量占比影响叶片黄色深浅度。

居室环境中浸渍纸层压木质地板释放甲醛质量浓度的验证
卢金汉,吕斌,杨忠
林业科学. 2020, 56(7):  204-210.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200721
摘要 ( 109 )   HTML ( 4 )   PDF (2751KB) ( 44 )  
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目的: 验证居室环境中浸渍纸层压木质地板释放甲醛质量浓度,为合理选用木质地板及保障室内空气质量提供基础数据参考。方法: 以甲醛释放量≤0.06 mg·m-3(1 m3气候箱法)的5批次浸渍纸层压木质地板为研究对象,分别全屋铺设在5种居室环境中,采用酚试剂分光光度法测试验证居室环境中释放甲醛质量浓度。结果: 1)铺装地板前, 5种居室环境中均存在一定量的甲醛质量浓度本底值(以下简称C0),在Ⅰ类建筑中,密闭1 h和12 h时C0分别在0.006~0.031 mg·m-3和0.006~0.032 mg·m-3之间,平均值为0.015和0.016 mg·m-3;在Ⅱ类建筑中,密闭1 h和12 h时C0分别在0.004~0.021 mg·m-3和0.004~0.022 mg·m-3之间,平均值均为0.015 mg·m-3;2)铺装地板后,随着门窗密闭时间增加,居室环境中甲醛质量浓度测试值(以下简称C)也增加,密闭时间从1 h提高到12 h,在Ⅰ类建筑中C的平均值从0.054 mg·m-3增加到0.068 mg·m-3,在Ⅱ类建筑中C的平均值从0.055 mg·m-3增加到0.066 mg·m-3;3)5种居室环境中,各采样点由木质地板向验证空间释放的甲醛质量浓度(扣除C0)均符合国家标准GB 50325—2010和GB/T 18883—2002规定,且各采样点甲醛质量浓度测试值(包含C0)也符合国家标准规定。结论: 本试验条件下,在居室环境中全屋铺设浸渍纸层压木质地板后释放甲醛质量浓度符合国家建筑和空气质量标准。建议进一步研究不同甲醛等级、地板种类对室内空气中甲醛质量浓度的影响,探索木质地板甲醛释放量与室内空气中甲醛质量浓度的关系模型,以系统、科学评价木质地板基本性能与甲醛质量浓度的关系。