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2020年 第56卷 第8期 刊出日期:2020-08-25
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林业科学. 2020, 56(8):  0-0. 
摘要 ( 125 )   PDF (3195KB) ( 132 )  
相关文章 | 多维度评价
论文与研究报告
百里杜鹃林区马缨杜鹃凋落物花叶混合比例对分解的影响
田奥,王加国,韩振诚,吴佳伟,李苇洁
林业科学. 2020, 56(8):  1-10.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200801
摘要 ( 239 )   HTML ( 54 )   PDF (2319KB) ( 212 )  
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目的: 百里杜鹃是贵州毕节的重要旅游资源,其凋落物和林地枯落物层发挥着保护土壤、固碳、涵养水源等多种生态功能。杜鹃花有良好的药用价值,收集鲜花凋落物是实现其药用价值的主要途径。本研究以贵州毕节百里杜鹃林区优势树种马缨杜鹃为例,量化不同花叶比例凋落物混合的非加和效应,建立凋落物分解模型并模拟凋落物分解动态,以期为确定花凋落物合理收集强度提供理论依据。方法: 在固定样地布设不同花叶比例的混合凋落物分解网袋420个,即花干质量比例分别为0(纯叶)、10%、20%、30%、40%、50%、100%(纯花)7个处理,每个处理60个重复,在1年内每2个月测1次样品质量损失率;然后,基于Olson方程,构建凋落物分解残留率随花比例及分解时间变化的模型。结果: 马缨杜鹃的花叶混和凋落物的分解残留率随分解时间及花比例增加而降低,分解1年后的残留率在花比例为0、10%、20%、30%、40%、50%和100%时分别为63.1%、58.7%、60.2%、56.8%、56.2%、55.5%和55.2%;凋落物的阶段分解率在0~61天内最大(0.054 g·d-1),在62·183天内迅速降至0.017 g·d-1,在184~306天内回升至0.024 g·d-1,在307~365天内大幅降至0.005 g·d-1;存在混合凋落物的非加和效应且表现为促进分解作用,在花比例10%、20%、30%、40%和50%的处理中,非加和效应最大值分别为分解365天后的7.8%、365天后的4.7%、330天后的6.9%、310天后的6.8%和270天后的6.6%;建立了考虑凋落物混合的非加和效应的凋落物分解残留率模型,拟合精度高达0.987;模拟分析表明,花比例80%时的凋落物累积分解率最高,1年后可达48%;当花比例为接近自然比例的20%和人为降低的15%、10%、5%和0时,分解1年后的模拟残留率分别为60.0%、61.3%、62.8%、64.4%和66.1%;野外实测分解1年后,花比例10%处理的残留率平均值为58.7%,花比例20%(接近自然比例)处理的残留率平均值为60.2%,二者无显著差异,但都显著低于纯叶处理的残留率(63.1%),即在收集利用花凋落物时,只要剩余凋落物中的花比例不低于10%,就可使凋落物分解率基本维持在自然水平。结论: 马缨杜鹃的花叶混合凋落物分解率随花比例增大而加快;建立考虑非加和效应的分解模型能准确预测分解过程;花凋落物药用开发的收集利用强度不应超过自然花凋落量的一半,以维持凋落物的自然分解速率及枯落物层的结构与功能。

添加硫和锰对长白山森林土壤与腐殖质顽固性有机碳矿化的影响
王玉哲,张凤丽,郑兴波,韩士杰,郑俊强
林业科学. 2020, 56(8):  11-19.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200802
摘要 ( 123 )   HTML ( 13 )   PDF (3724KB) ( 73 )  
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目的: 探究硫和锰添加对长白山森林土壤和腐殖质顽固性有机碳的矿化速率及其温度敏感性(Q10)的影响,为评估长白山森林碳元素的生物地球化学循环对大气硫输入的响应提供科学依据。方法: 采集长白山阔叶红松林、杨桦林和高山苔原土壤以及阔叶红松林和杨桦林腐殖质样品,进行室内培养试验。首先将样品置于25℃预培养90天,以移除易分解的活性碳组分,之后分别加入2 mL MnCl2、NaCl、MnSO4和Na2SO4溶液(Mn添加量为3 mg·g-1有机碳),对照处理加入等体积的双蒸水,分别置于25和35℃下培养30天,于第1、3、6、10、15、21和30天测定释放的CO2量,并计算顽固性有机碳矿化速率、累积矿化量和有机碳矿化的温度敏感性(Q10)。在培养结束时(第30天),采用磷脂脂肪酸生物标记(PLFA)法测定土壤和腐殖质样品的磷脂脂肪酸总量。结果: 在MnCl2和NaCl处理间及在MnSO4和Na2SO4处理间,土壤和腐殖质的顽固性有机碳矿化速率、累积矿化量和Q10无显著差异(P>0.05);腐殖质的顽固性有机碳矿化速率在4种处理之间无显著差异;土壤顽固性有机碳矿化速率在MnSO4处理下得到提高(P < 0.05),而MnCl2处理对其无显著影响;添加可MnSO4和Na2SO4显著提高3种土壤和杨桦林腐殖质顽固性有机碳累积矿化量(P < 0.05),而添加MnCl2和NaCl处理则无显著影响,表明供试土壤和腐殖质有机碳矿化受到硫添加的影响,而不是锰添加;添加硫和锰可显著降低阔叶红松林土壤顽固性有机碳矿化速率Q10P < 0.05),而对杨桦林和高山苔原土壤无显著影响;阔叶红松林和杨桦林腐殖质的微生物总量在MnSO4处理下显著提高(P < 0.05),而MnCl2处理对其无显著影响;MnSO4添加可提高土壤的微生物总量,特别是高山苔原土壤显著高于对照(P < 0.05)。结论: 硫添加可显著提高长白山森林土壤的顽固性有机碳矿化速率和累积矿化量,而锰添加则无显著影响。考虑到硫对土壤有机碳矿化的重要性,今后建立土壤有机碳矿化模型时应将硫输入作为一个重要参数。

施用草甘膦对桉树人工林土壤理化性质的影响
侯文军,邹明,李宝福,俞元春
林业科学. 2020, 56(8):  20-26.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200803
摘要 ( 149 )   HTML ( 7 )   PDF (992KB) ( 116 )  
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目的: 探究施用草甘膦除草剂对桉树人工林土壤理化性质的影响,为草甘磷的合理施用提供参考。方法: 以福建省漳州市林下国有林场4年生桉树人工林为对象,设立6块20 m×20 m样地,3块为施用草甘膦的处理,3块为不施用草甘膦的对照。2015、2016年的5月和9月施用草甘膦清除灌木和杂草,成分为41%草甘膦异丙胺盐水剂和水按质量1:50配制而成,每次施用量1 500 kg·hm-2。对照组样地不施用草甘膦,采用人工除草,其他抚育内容和方式与处理组一致。2017年5月采集土样,测定土壤的草甘膦残留量、物理和化学性质。结果: 施用草甘膦后,0~10、10~20和20~40 cm土层土壤密度分别为1.23、1.27和1.34 g·cm-3,较对照组分别增加0.02、0.02和0.01 g·cm-3;土壤总孔隙度分别为49.79%、48.23%和46.64%,较对照组分别下降0.49%、0.32%和0.47%,但差异均不显著;草甘膦残留主要集中在土壤表层,0~2 cm土层残留量为4.43 mg·kg-1,差异显著(P < 0.05);pH值在0~2、2~5和5~20 cm土层分别为5.26、4.63和4.57,较对照组分别增加了0.90、0.24和0.07,但在20~40 cm土层却由4.53降低到了4.34,降低了0.19,2种处理仅在0~2 cm土层差异显著(P < 0.05);各土层电导率均有所降低,在0~2、2~5、5~20和20~40 cm土层分别为61.83、42.77、34.20和38.17 us·cm-1,较对照组分别降低了4.27、8.26、9.20和1.00 us.cm-1,差异均不显著;两种处理的土壤电导率随土层加深的变化趋势有所不同,对照组表现为逐渐降低,处理组则先下降后上升;各土层有机质含量均不同程度地降低,0~2、2~5、5~20和20~40 cm土层分别为40.38,36.62、28.08和18.99 g·kg-1,较对照组分别降低16.70、9.90、0.90和3.89 g·kg-1,其中仅0~2 cm土层差异显著(P < 0.05);各土层有效磷含量均有不同程度地提高,0~2、2~5、5~20和20~40 cm土层分别为5.29、2.89、1.51和0.93 mg·kg-1,较对照组分别提高2.39、0.98、0.26和0.22 mg·kg-1,其中仅0~2 cm土层差异显著(P < 0.05);各土层全氮、水解氮、全磷含量均下降,全钾和速效钾含量均有所提高,但差异都不显著。结论: 在桉树人工林施用草甘膦2年后,土壤物理性质变差但影响尚未达显著水平;草甘膦残留量集中在0~2 cm土层,含量达4.43 mg·kg-1,与对照组差异显著(P < 0.05);对土壤化学性质的影响主要集中在表层,0~2 cm土层的pH值提高0.90,有机质含量下降16.70 g·kg-1、有效磷含量提高2.39 mg·kg-1,均与对照组差异显著(P < 0.05)。

亚热带主要造林树种土壤氮保留及相关功能的微生物特征
王磊,梁艺凡,杨军钱,张冰冰,王涛,施秀珍,胡行伟,黄志群
林业科学. 2020, 56(8):  27-37.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200804
摘要 ( 178 )   HTML ( 15 )   PDF (2899KB) ( 113 )  
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目的: 探讨我国亚热带人工林主要造林树种对土壤氮循环相关功能微生物基因丰度和群落结构的影响,阐明土壤氮保留影响的微生物驱动机制的树种差异。方法: 对生长在酸性红壤上的5种人工林采用实时荧光定量PCR研究森林土壤的固氮微生物(nifH)、硝化微生物(AOA amoA、AOB amoA)、反硝化微生物(narGnirKnirSnosZ)、真菌(ITS)和细菌(16S rRNA)基因丰度,通过建立克隆文库和测序,对AOA不同的末端限制性片段进行系统发育分析,通过采用末端限制性片段多态性技术(T-RFLP)分析AOA群落结构,研究各树种人工林土壤的保氮能力及相关功能微生物特征。结果: 1)5种人工林土壤pH值范围为4.63~4.82,木荷和火力楠林的土壤硝态氮含量显著高于闽楠和福建柏林(P < 0.05),火力楠和木荷林土壤的微生物生物量(MBC、MBN)在5个人工林中均最高,而闽楠和杉木林的均最低;凋落物的木质素和纤维素含量显著抑制土壤微生物生物量;2)5种森林土壤的固氮微生物nifH基因丰度无显著差异。木荷林的AOA丰度显著高于闽楠、火力楠和福建柏林,木荷林的AOB丰度显著高于福建柏林,木荷林的AOA和AOB丰度均最高;在氨氧化微生物中,AOA/AOB>2,AOA在数量上占据优势地位。反硝化微生物的narGnirKnosZ丰度在树种间均无显著差异,木荷林土壤的nirS丰度显著高于火力楠、杉木和福建柏林。闽楠林土壤的真菌ITS丰度显著高于木荷林,土壤细菌16S丰度在树种间均无显著差异;3)Pearson相关分析发现,土壤pH值与AOB、narGnosZ显著正相关,土壤NO3--N含量与土壤AOA极显著正相关(P < 0.01);4)系统发育分析显示,5种森林土壤AOA类群属于NitrosopumilusNitrososphaera,使用HpyCH4V限制性内切酶对AOA amoA基因PCR产物进行酶切,能够产生4个TRFs,其中TRF-76和TRF-165是最主要的2个片段类型,分别占总片段的54.88%~100%、0~45.12%,TRF-76和TRF-165的相对丰度的树种差异非常明显。通过非度量多维测度法(NMDS)分析,5种森林土壤AOA amoA的群落结构无显著差异(P>0.05)。结论: 亚热带酸性森林土壤中,AOA在数量上占据优势地位,在土壤硝化作用中可能发挥着主导作用;木荷林的AOA和AOB丰度均最高,nirS的基因丰度显著高于火力楠、杉木和福建柏林,木荷林的AOA丰度显著高于闽楠林,可能加剧氮素从森林生态系统损失的风险。5种森林土壤的AOA类群属于NitrosopumilusNitrososphaera,AOA群落结构无显著差异。

继代培养中马尾松生根能力及其与内源激素含量的相关分析
王胤,姚瑞玲
林业科学. 2020, 56(8):  38-46.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200805
摘要 ( 123 )   HTML ( 7 )   PDF (1452KB) ( 86 )  
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目的: 研究长期连续继代培养中马尾松继代芽生根能力与内源激素水平的变化,分析内源激素与生根能力的相关性,为揭示马尾松生根机制,建立高效马尾松无性育苗技术体系提供科学依据。方法: 以26年生桐棉松为研究对象,利用2014—2018年期间繁育的生根能力较强GLM-8基因型的继代芽为试验材料,分别在继代1、3、5、8、10、15、20、30、40次时取样观察生根能力(生根率、根条数)并测定内源激素水平变化,运用线性回归法分析两者相关性,并利用变异分析检验继代培养时间对生根率、根条数、内源激素是否存在显著影响。结果: 1)继代次数对马尾松继代芽生根能力影响显著。初代培养时,继代芽生根率为83.1%、根条数为2.4;继代15~20次时,继代芽生根能力最强,生根率达98.7%,根条数为6.9;而继代40次后,继代芽生根能力显著下降,生根率仅为65.7%、根条数0.5。2)长期连续继代培养中,继代芽内源生长素(IAA)、赤霉素(GAs)、脱落酸(ABA)和玉米素苷(ZR)水平均发生显著变化,其中以IAA、GAs与继代芽生根能力相关性较大。线性回归分析结果表明,IAA/GAs比值与生根率或根条数间呈显著正相关线性关系。3)生根能力差异显著的3种不同继代时间继代芽,在外源萘乙酸(NAA)、IAA和(或)GA合成抑制剂多效唑(PAC)作用下的生根效果不同:继代培养35~40天,外源IAA显著改善继代芽不定根条数,并以4 μmol·L-1 IAA处理下生根效果最佳,而PAC对继代芽表现出明显的生根抑制性;继代培养700~800天,低浓度(1.2 μmol·L-1)萘乙酸(NAA)的促根效果最稳定,外源IAA和PAC均对生根率和根条数产生抑制性,且浓度越高,抑制作用越强;继代培养1 400~1 600天,IAA、PAC各自显著改善了继代芽根条数或生根率,但其作用浓度存在一定的阈值范围,在4 μmol·L-1 IAA+4 μmol·L-1 PAC交互作用下,生根效果最佳,生根率和根条数分别较对照(NAA)处理增加49.3%和406.7%。结论: 继代培养时间不同,马尾松继代芽生根能力也不同,长期继代培养导致马尾松继代芽生根能力衰退。内源IAA、GAs水平与马尾松不定根发育密切相关,两者平衡调控着马尾松不定根的发生与形成。为取得高效、稳定的生根效果,针对不同生根能力繁殖材料中内源IAA和GAs水平,应选择NAA、IAA、PAC等不同类型外源生长调节剂。

基于叶片形态的毛竹单叶叶面积模型
巫娟,胡姝珍,茅思雨,邹凯,郑淇元,邱啟璜,施建敏
林业科学. 2020, 56(8):  47-54.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200806
摘要 ( 110 )   HTML ( 7 )   PDF (1751KB) ( 69 )  
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目的: 毛竹叶片小、易卷曲的特点增加了叶面积测量的难度和测量误差,本研究旨在建立快速、便捷、准确测量毛竹叶片面积的模型。方法: 采集7个省份的毛竹叶片,对毛竹叶片形态进行分类,利用叶长、叶宽数据和扫描所得实际叶面积进行建模,并采用均方根误差、卡方、赤池信息量准则和预测精度检验模型的精度,同时与叶面积仪测定结果进行精度比较。结果: 1)根据长宽比,毛竹叶片可以分为3类,分别是类三角形叶片(长宽比≤7.2)、长椭圆叶片(7.2 <长宽比≤ 8.3)和细长条叶片(长宽比>8.3);2)对毛竹叶面积和叶形态学指标的相关分析显示,叶片长度与宽度的积对叶面积影响最大,相关系数为0.993;3)建立以叶片长宽积为自变量的叶形分类拟合模型,其决定系数为0.990 1、均方根误差为0.159 6、卡方值为10.368 1、赤池信息量准则为-6 317.10、预测精度为97.73%,其预测结果最佳,优于叶形不分类的整体拟合和叶面积仪测量结果。结论: 基于叶片形态分类的毛竹叶面积拟合模型仅需测定叶片的长和宽,便可准确预测叶片面积,其精度不但优于叶面积仪与整体拟合结果,而且测量过程快速、便捷。该模型可解决长期困扰的毛竹叶片面积测量难题。

毛竹四倍体诱导及初步鉴定
徐鹏飞,杨艳红,张毓婷,陈云,汤定钦
林业科学. 2020, 56(8):  55-62.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200807
摘要 ( 97 )   HTML ( 4 )   PDF (4537KB) ( 76 )  
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目的: 植物多倍体品种在表型、营养物质含量及抗逆性等方面都具有十分优良的表现,本研究借鉴多倍体育种这一成功的育种方法,旨在突破毛竹新品种缺乏的瓶颈,获得毛竹新品种多倍体的种质资源。方法: 以经浸泡后的毛竹吸胀种子为材料,用不同浓度的秋水仙素进行不同时间的诱变处理。以种子下胚轴膨大为变异植株的早期鉴定标准,并通过流式细胞仪测定细胞核DNA含量鉴定四倍体毛竹,比较分析二倍体与同源四倍体形态学和生理生化方面的特征。结果: 0.5 g·L-1的秋水仙素就可以诱导吸胀后的毛竹种子的染色体加倍,其中以0.5 g·L-1的秋水仙素浸泡72 h以及1 g·L-1的秋水仙素浸泡24 h效果最佳,二者诱导率都可达5%左右;流式细胞仪测定表明,四倍体毛竹叶片细胞DNA相对含量比二倍体增加1倍;与二倍体相比,四倍体植株叶片下表皮的气孔密度显著降低而气孔大小明显增大(P < 0.05);四倍体毛竹株高、叶片长度和宽度显著增加,其光合作用优于二倍体植株。结论: 利用秋水仙素处理毛竹吸胀种子,可以成功诱导出四倍体植株,并且四倍体毛竹与二倍体植株的生理生化特点存在显著差异。

12个欧美杨无性系生长初期基因型与环境的互作效应
刘宁,丁昌俊,李波,丁密,苏晓华,黄秦军
林业科学. 2020, 56(8):  63-72.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200808
摘要 ( 123 )   HTML ( 15 )   PDF (4786KB) ( 103 )  
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目的: 研究12个欧美杨杂交无性系生长初期在不同环境下生长性状的观测值变异,从基因型与环境互作效应的角度入手,筛选可以推广的稳产、丰产的优良基因型;总结试验中适地适品种的规律;评价试验地点的区分力和代表性。为后续欧美杨的育种工作提供相关技术支撑。方法: 试验材料为3年生的12个不同基因型的欧美杨杂交无性系,设计了辽宁黑山、河北滦南、湖北石首和山东诸城、郓城、宁阳6个试验地点,测定树高、胸径,计算变异系数和均值进行初步比较,利用ASReml-R软件建立混合效应模型,利用预测性状值作GGE双标图,分析并总结其中规律用以评价试验地点和筛选优良基因型。结果: 整体上胸径的变异大于树高,黑山和石首的变异较大。均值统计的结果表明,不同基因型的生长性状在同一环境下的表现不同,同一基因型的生长性状在不同环境下的表现也不同;经混合线性模型检验,基因型、环境及基因型与环境的互作对于生长初期的欧美杨树高、胸径存在极显著(P < 0.01)的效应,由区组带来的效应也极显著。提取性状预测值作GGE双标图,拟合度均在80%以上,结果近乎与实际情况一致。GGE双标图的结果表明,对于树高的表现和胸径的表现,环境间的关系相似但不相同;树高、胸径的表现均存在交叉性互作现象;入选基因型有5号、7号、3号、4号和9号,其中4号、5号和7号为全同胞家系。父本的遗传物质和种源地对杂交无性系的表现有明显可见的影响,荷兰北方型的欧洲黑杨N146是优良的父本材料。结论: 1)生长初期欧美杨杂交无性系树高、胸径在东北地区和华中地区变异较大;欧美杨杂交无性系在生长初期的生长性状受基因型、环境及其交互作用的显著影响。2)由GGE双标图中的信息,综合筛选出丰产性较高稳产性最高的基因型7号、丰产基因型5号、高于平均产量且丰产稳产都较好的基因型4号。3)在黑山地区和诸城地区适合栽植基因型3号和4号;在宁阳地区和石首地区适合栽植5号基因型;滦南地区和郓城地区适合栽植7号基因型。

川西高原昆虫病原真菌的多样性
裴晓亚,MadukaNilakshi Jayasekara Arachchige,朱晨慧,王敦
林业科学. 2020, 56(8):  73-79.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200809
摘要 ( 82 )   HTML ( 6 )   PDF (2633KB) ( 47 )  
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目的: 探讨川西高原的昆虫病原真菌种类多样性及其分布特点,为昆虫病原真菌的开发利用及川西高原物种多样性的研究提供参考。方法: 以川西高原13个不同海拔区域土壤总DNA为研究材料,通过illumina HiSeq测序平台测序得到有效数据,分析土壤样品中真菌群落结构组成、昆虫病原真菌的种类及其与海拔梯度变化的相关性。结果: 1)在门分类水平上,子囊菌门与担子菌门在每个海拔样品中的共同占比超过69%,占绝对优势;从属水平分布来看,各样品间的差异显著,最优势属均有不同。2)在13个土壤样品中检测到的昆虫病原真菌分属于肉座菌目3个科的18个属,其中麦角菌科的优势属为绿僵菌属,虫草科的优势属为棒束孢属与虫草属,线虫草科的优势属在不同的样品中存在差异。3)虫草科的虫草属与棒束孢属的种类丰度在肉座菌目中的占比分别在4 300与3 700 m时达到2个顶峰。结论: 川西高原病原真菌种类丰富,在不同海拔其丰度存在差异。昆虫病原真菌主要集中于子囊菌门肉座菌目的3个科,其中虫草科的变化差异最为明显:虫草属集中在海拔3 400~4 300 m,而棒束孢集中在海拔3 400~3 700 m。说明在海拔3 400~4 300 m的范围内虫草菌科真菌相对丰度较高。

景观格局对松褐天牛种群密度的影响
李叶晨,郭雅洁,翁小倩,林先云,池金良,陈红英,吴松青,张飞萍
林业科学. 2020, 56(8):  80-88.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200810
摘要 ( 103 )   HTML ( 5 )   PDF (3597KB) ( 122 )  
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目的: 明确景观格局与松褐天牛种群密度及成虫发生期的关系,为制定利用景观格局调控松褐天牛种群的技术措施提供理论依据。方法: 采用景观生态学的研究方法,应用诱捕法对福建省顺昌县4个乡镇马尾松林的松褐天牛种群数量进行监测,将其发生期划分为3个时期并构建时间动态模型,利用ARCGIS、ENVI、FRAGSTATS软件对景观信息进行提取划分和景观指数计算,分析斑块类型与景观2个水平上的景观指数同松褐天牛种群密度及成虫发生期的相关性。结果: 共捕获松褐天牛139 321头;埔上镇始盛期(T)结束的时间最早,双溪街道始盛期结束时间最晚,高峰期(P)与盛末期(L)结束时间最早,而大干镇在这2个时期上结束最晚;斑块类型水平上,松褐天牛种群密度与林地斑块面积及道路斑块数量呈显著正相关,相关系数分别为0.952、0.959,与农田斑块面积呈显著负相关(R=-0.963),与道路斑块分离度也呈显著负相关(R=-0.968);景观水平上,景观总面积与松褐天牛种群密度具有显著正相关(R=0.970),松褐天牛种群密度随景观丰富度的升高而降低,相关系数为-0.958;林地斑块的密度和聚合度对成虫发生的不同时期有重要影响,成虫发生的高峰期与道路斑块的密度和面积有较强的正相关,城市、农田、水域3种斑块的密度与面积均与松褐天牛成虫的发生期呈负相关,而景观总面积与成虫的不同发生期呈正相关。结论: 林地斑块面积、道路斑块数量与松褐天牛种群密度呈显著正相关,而道路斑块的分离度、农田斑块面积与松褐天牛种群密度呈负相关。林地与道路斑块的密度与松褐天牛的始盛期、高峰期、盛末期的结束时间长短呈正相关,而城市、农田、水域3种斑块类型的密度及面积则呈负相关。景观格局不仅能够影响松褐天牛的种群密度,还能够影响其种群发生的时间动态。

纤维素高效降解真菌的筛选及其降解森林地表可燃物的效果
孙思琦,瓮岳太,邸雪颖,刘志华,杨光
林业科学. 2020, 56(8):  89-97.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200811
摘要 ( 94 )   HTML ( 4 )   PDF (5517KB) ( 58 )  
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目的: 筛选纤维素的降解真菌,探究其对森林地表可燃物的分解效果,以期利用纤维素高效降解真菌促进降解森林地表可燃物,从而降低森林火灾风险。方法: 采集东北林业大学帽儿山实验林场的兴安落叶松、胡桃楸、水曲柳和云杉人工林内的可燃物,采用孟加拉红培养基进行真菌的分离培养,采用刚果红染色法,根据测定菌株的纤维素分解指数筛选高活性纤维素酶菌株,对其进行形态学及分子鉴定;以阔叶、针叶与针阔混交可燃物碎块为分解基质,接入高活性纤维素酶菌株菌液,恒温培养80天,定期取样测定综纤维素含量,分析纤维素分解过程并筛选出对森林地表可燃物中纤维素降解效果最好的菌株;结合扫描电镜超微结构观察结果进行验证。选取筛选出的纤维素高效降解真菌菌株,制取菌饼并接入麦芽浸粉培养基中,恒温振荡培养5天,得到的菌悬液作为单一菌剂,2菌种菌悬液等体积混合为混合菌剂,分低、中、高剂量喷洒到不同样地中装有胡桃楸、兴安落叶松以及胡桃楸-兴安落叶松混交可燃物的凋落物袋内,每月采集凋落物袋测定综纤维素质量分数,分析不同菌剂对可燃物中综纤维素降解效果。结果: 根据孟加拉红氯霉素培养基筛选出的15株真菌在CMC-Na培养基上产生的水解圈大小,筛选出8株高活性纤维素酶菌株,菌株B2(枝细枝孢)的纤维素分解指数最大;根据地表可燃物样品中的纤维素降解结果,菌株A4(紧密帚枝霉)对3种可燃物基质中综纤维素的降解能力最强,其次是菌株A2(肉色隔孢伏革菌);根据扫描电镜观察结果,菌株A4的菌丝可以黏附在叶片表面并侵入叶片组织,通过分泌纤维素酶降解叶片中的综纤维素;不同剂量使可燃物基质综纤维素降解率由大到小呈现大剂量、中剂量、小剂量的规律,且施加菌剂的3种基质综纤维素降解率均高于对照;施加菌剂的3种可燃物基质综纤维素降解率由大到小均表现为:菌剂C(混合菌剂)>菌剂B(菌株A4)>菌剂A(菌株A2)。结论: 菌株A4为室内降解试验筛选出的高效纤维素降解真菌,在野外对地表可燃物中综纤维素也表现出较强降解能力,且与菌株A2构建的混合菌剂对可燃物中综纤维素降解效果更佳,可在后续研究中摸索其最佳产酶条件,以实现林区地表可燃物更大程度上的降解。

基于FCN与面向对象的滨海湿地植被分类
谢锦莹,丁丽霞,王志辉,刘丽娟
林业科学. 2020, 56(8):  98-106.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200812
摘要 ( 89 )   HTML ( 2 )   PDF (6069KB) ( 71 )  
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目的: 提出一种基于全卷积神经网络(FCN)与面向对象的滨海湿地植被分类方法,以提高滨海湿地植被监测效果。方法: 以浙江慈溪部分杭州湾滨海湿地为研究区,基于高分辨率QuickBird影像,采用FCN与面向对象相结合的方法监测滨海湿地植被:1)融合QuickBird影像的多光谱数据和全色数据提高影像空间分辨率,运用目视判读制作标签图,以100×100窗口选取样本后进行翻转、旋转等操作,获得训练样本4 904对、测试样本544对,采用FCN对样本完成训练后得到相应的模型参数用于整幅影像,获得全图分类结果;2)对原始影像进行多尺度分割,利用平均全局评分指数法确定最优分割尺度为170,以最优分割结果对FCN分类结果进行边界约束,得到最终分类结果并制作滨海湿地植被分类图;3)基于混淆矩阵对仅采用FCN处理的结果影像及采用FCN与面向对象相结合处理的结果影像进行精度评价。结果: 1)采用FCN处理的影像分类总体精度达94.39%,典型滨海湿地植被精度均在85%以上,但分类结果存在少量椒盐现象,分类误差产生的主要原因是滨海湿地下垫面背景复杂,不同植被类型空间分布杂乱;2)将面向对象与FCN相结合处理的结果影像可消除椒盐现象,总体精度达97.56%,典型滨海湿地植被精度均在90%以上。结论: 基于FCN的滨海湿地植被分类方法能够有效从高分辨率影像中提取典型滨海湿地植被信息,在此基础上结合面向对象的多尺度分割方法可有效消除椒盐现象,弥补基于像元分类的缺陷,优化滨海湿地植被分类结果,在滨海湿地植被监测方面值得推广和运用。

城市园林废弃物生物质炭性质及其应用潜力
鞠艳艳,丁元君,邵前前,张晓春,高红艳,连梦莹,卞荣军,王晓明,潘根兴
林业科学. 2020, 56(8):  107-120.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200813
摘要 ( 113 )   HTML ( 6 )   PDF (3161KB) ( 75 )  
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目的: 以城市园林废弃物树皮、树枝、树叶和残草为研究对象,采用生物质热解炭化工艺制备生物质炭,分析评价生物质炭的理化性质及用于改善土壤和环境的潜力,为园林废弃物炭化处理及其产物的循环利用提供依据。方法: 运用C、H、O等元素分析和物理分析,Pb、Cd、Cu、Zn等重金属元素含量分析,表面形貌分析及可溶性组分气质联用(GC/MS)分析等方法,表征生物质炭的有机物质组成、颗粒吸附特性、活性有机质丰度以及环境风险物质的存在等。结果: 4种园林废弃物生物质炭的有机碳含量介于46.8%~76.1%之间,树枝类高于草本类20%以上,且热值高达30 MJ·kg-1;残草和树叶生物质炭N、P、K等养分含量高于树皮和树枝,且孔隙度和比表面积较高;4种园林废弃物生物质炭水溶性有机碳含量介于2.86~31.20 g·kg-1之间,检测出177种化合物,主要是有机酸,其次是醇类和糖类等。园林废弃物生物质炭的重金属元素含量尽管满足直接农用,但均符合非农地土壤限值。结论: 城市园林废弃物生物质炭有机质丰富,物理结构良好,活性有机组分和养分含量高,环境风险极低,资源化利用潜力突出。木本类生物质炭可用作燃料炭或土壤覆盖吸水材料,树叶和残草生物质炭宜作为土壤改良剂和营养基质利用,且因丰富的可溶性有机-无机养分,有望进一步开发用作园林绿化植物叶面调理剂。

无机盐与激素混合对土沉香结香的诱导
宋晓琛,王西洋,杨光,黄桂华,周再知,梁坤南,张青青
林业科学. 2020, 56(8):  121-130.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200814
摘要 ( 105 )   HTML ( 2 )   PDF (10251KB) ( 51 )  
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目的: 探明无机盐与激素混合配比对土沉香结香的影响,揭示其结香机制,为促进土沉香结香奠定基础。方法: 以10年生土沉香为材料,采用均匀试验设计,以NaCl、FeSO4、CaCl2、茉莉酸甲酯和乙烯利为诱导因子,每个因子3个水平,共5种处理,分别在诱导处理后0.5、1、3、6、10个月取样,测定淀粉、可溶性糖、醇溶性浸出物含量以及木芯变色范围;利用光学显微镜观察切片组织化学变化,扫描电镜观察组织结构内含物变化。结果: 1)随诱导时间增加,各处理淀粉含量先降低后升高,降至最低值时间不同;可溶性糖含量先升高后降低,各处理均在第6个月达到峰值;2)各处理射线薄壁细胞、轴向薄壁细胞和导管内油脂类物质含量随诱导时间增加不断积累;3)木薄壁细胞内侵填物质通过导管-薄壁细胞间半具缘纹孔进入相邻导管内积累至完全堵塞;4)各处理在木芯变色横向宽度上诱导效果不佳,而在纵向上诱导效果较好、变色较长,其中处理2(0.5% NaCl+1.5% FeSO4+0.1% CaCl2+0.01%茉莉酸甲酯+0.05%乙烯利)诱导10个月的纵向变色长度达77.0 cm;5)随诱导时间增加,各处理醇溶性浸出物含量不断增加,且差异显著。结论: 1)5种诱导处理中,以0.5% NaCl+1.5% FeSO4+0.1% CaCl2+0.01%茉莉酸甲酯+0.05%乙烯利诱导效果最好,处理10个月时醇溶性浸出物含量最高,达19.07%;2)促进土沉香结香的主要诱导因子为NaCl和乙烯利,其中乙烯利起主导作用,理论上诱导土沉香结香的最佳因子组合为0.16% NaCl+0.21%乙烯利;3)结香油脂首先在薄壁细胞内形成,随后在导管和薄壁细胞内积累,导管内油脂物质积累与薄壁细胞内淀粉含量变化有关,淀粉转化为可溶性糖的能力越强,油脂积累越多,越有利于结香。

基于高频热压成型的竹集成材制备及力学性能评价
刘延鹤,周建波,傅万四,张彬,常飞虎,何文
林业科学. 2020, 56(8):  131-140.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200815
摘要 ( 77 )   HTML ( 3 )   PDF (3394KB) ( 56 )  
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目的: 探索竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度对高频热压成型竹集成材力学性能的影响,并优化高频热压加工工艺获得力学性能较优的竹集成材,为竹集成材高频热压成型提供技术参考。方法: 设计正交试验,采用高频热压加工工艺,以酚醛树脂(PF)为胶黏剂,研究竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材抗弯强度和剪切强度的影响,建立抗弯强度和剪切强度数学模型,分析力学性能最优解。结果: 极差分析表明,热压参数对抗弯强度的影响顺序为热压压力、竹材含水率、热压温度和施胶量,对剪切强度的影响顺序为施胶量、竹材含水率、热压压力和热压温度;主效应分析表明,4级竹材含水率、1级热压压力、1级施胶量和3级热压温度为最佳抗弯强度的热压参数,1级竹材含水率、1级热压压力、2级施胶量和3级热压温度为最佳剪切强度的热压参数;交互分析表明,各热压参数间存在交互作用;方差分析表明,热压压力是影响竹集成材抗弯强度的最重要因素,施胶量是影响竹集成材剪切强度的最重要因素;数学模型分析得出,竹材含水率15%、热压压力2.0 MPa、施胶量260 g·m-2、热压温度130℃为抗弯强度最优解(168.51 MPa);竹材含水率10.2%、热压压力2.0 MPa、施胶量240 g·m-2、热压温度130℃为剪切强度最优解(263.26 MPa)。结论: 竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材力学性能均有影响,提出的热压参数对竹集成材抗弯强度和剪切强度影响的数学模型,可有效反映热压参数与竹集成材力学性能间的关系,优化高频热压加工工艺生产的竹集成材,其力学性能满足相关标准和使用要求。

综合评述
木材多尺度结构差异对其破坏影响的研究进展
王东,林兰英,傅峰
林业科学. 2020, 56(8):  141-147.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200816
摘要 ( 168 )   HTML ( 3 )   PDF (1967KB) ( 118 )  
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木材多尺度结构主要包括纳米级高分子结构、微米级细胞壁多层结构和毫米级生长轮结构。纳米级高分子结构中三大素(纤维素、半纤维素和木质素)性质各异,微米级细胞壁多层结构中细胞壁各层三大素含量和微纤丝角不同,毫米级生长轮结构中细胞类型、大小和排列方向存在差异,这些结构差异均会导致多尺度结构单元之间的力学性质各异。木材破坏过程主要包括初始裂纹萌生和裂纹扩展,裂纹萌生和扩展主要由木材不同尺度单元间结构和力学性质的差异以及木材内部缺陷的不规则演化决定。本研究综述木材不同尺度单元间的结构和力学性质差异,并分析结构差异对木材破坏的影响。同时,提出今后有关木材多尺度结构差异对其破坏影响研究的几点建议:1)深入解译木材微纳结构的性质差异,研究木材三大素的排列取向规律以及木材不同化学组分对外部载荷的响应差异,揭示壁层内三大素的变形机制;研究细胞壁各层化学组分分布以及微纤丝取向不同导致的力学性能差异,分析外载荷作用下各壁层之间存在的应力传递规律;2)研究不同载荷作用下木材生长轮结构和细胞壁结构的裂纹萌生和扩展规律,精准定位木材破坏过程中不同尺度结构的裂纹萌生位置,区分裂纹在不同木材组织内部扩展时破坏断面的细胞破坏模式;3)借助有限元分析等理论方法,研究木材不同尺度单元间结构差异对木材生长轮结构和细胞壁结构上应力分布规律和应力集中位置的影响,揭示木材多尺度结构差异对木材破坏的影响机制。

问题讨论
不同贫困程度农户退耕还林的收入效应
潘丹,陆雨,孔凡斌
林业科学. 2020, 56(8):  148-161.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200817
摘要 ( 88 )   HTML ( 1 )   PDF (2456KB) ( 62 )  
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目的: 剖析退耕还林工程对不同贫困程度农户收入的影响效应,探究退耕还林工程能否有效提高不同贫困程度退耕农户收入以及缓解退耕地区农村贫困状况,明确该工程对退耕农户收入效应的影响机制,为探索建立退耕还林工程减贫长效机制提供科学依据。方法: 基于2013年中国家庭收入调查数据,剔除城镇住户、流动人口样本以及未实施退耕还林工程省份后保留7 150户农村住户样本,采用内生转换回归模型(ESR)构建"反事实"分析框架,分别估计参与退耕还林工程对不同贫困程度农户收入的平均处理效应,用以检验退耕还林工程能否有效提升退耕农户收入水平,基于收入类型进一步剖析工程对不同贫困程度农户收入影响的直接效应和间接效应,以明确工程对退耕农户收入效应的影响机制。结果: 基于反事实假设,从家庭整体收入水平来看,参与退耕显著增加了一般贫困退耕农户和重度贫困退耕农户的人均可支配收入水平,且重度贫困退耕农户的增收效应更明显;退耕还林工程对农户收入的直接效应表现为,与未参与退耕的反事实相比,参与退耕的重度贫困农户的人均转移性收入和人均经营性收入分别增加15.9%和18.6%;退耕还林工程对不同贫困程度农户收入的间接效应表现为,非贫困农户、一般贫困农户和重度贫困农户的人均工资性收入分别提高了4.0%、7.9%和24.6%。结论: 退耕还林工程可增加一般贫困农户和重度贫困农户收入水平。其中,通过人均转移性收入和人均经营性收入对重度贫困农户收入有直接影响;通过人均工资性收入对不同贫困程度农户均有正向间接影响,且随着贫困程度的加深,间接效应越大。因此,对不同贫困程度退耕农户实施差异化补贴政策和非农生产就业的知识技能培训能更有效利用工程资金,可为实现工程增收和减贫目标及建立减贫长效机制提供思路借鉴。

碳交易背景下控排企业林业碳汇需求意愿及其影响因素——基于计划行为理论的探讨
邹玉友,李金秋,齐英南,贯君,田国双
林业科学. 2020, 56(8):  162-172.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200818
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目的: 控排企业是碳排放权交易的重要参与主体之一,也是碳市场中林业碳汇的关键需求载体,研究控排企业林业碳汇需求意愿的形成过程,识别影响控排企业林业碳汇需求意愿的核心因素,对于科学引导控排企业选择绿色履约方式,实现市场化、生态化森林生态补偿具有重要的现实意义。方法: 基于计划行为理论框架和企业自然资源基础观,探究碳交易背景下控排企业林业碳汇需求意愿的行为态度、主观规范和感知行为控制3个维度影响因素来源的理论根基和深层逻辑关系,构建出控排企业林业碳汇需求意愿理论模型,利用396份控排企业实际调研数据,选用Heckman两阶段模型实证检验各因素对控排企业林业碳汇选择意愿和需求程度的影响。结果: 绝大多数控排企业在有林业碳汇选择意愿的前提下,会尽可能多地使用林业碳汇减排量。管理者环境观念、绿色企业文化、林业碳汇双重优势、合作伙伴、减排成本和政策支持对控排企业林业碳汇的选择意愿有显著影响;管理者环境观念、林业碳汇双重优势、合作伙伴、消费者、减排成本和政策支持对控排企业林业碳汇需求程度有显著影响;管理者环境观念、林业碳汇双重优势、合作伙伴、减排成本和政策支持构成影响控排企业林业碳汇需求意愿的核心因素。结论: 从管理者环境伦理、利益相关者驱动和企业减排压力的视角为控排企业林业碳汇需求意愿形成过程提供一个新的理论解释方案,扩宽了计划行为理论在企业绿色减排研究中的适用范围,明确了碳交易情境下影响控排企业林业碳汇需求意愿的核心因素,为推进控排企业选择林业碳汇实际需求和促进林业碳汇市场化价值实现提供理论参考与管理启示。

研究简报
树木风荷载与流场特性的风洞试验
李正农,李枫,陈斌,何定颖
林业科学. 2020, 56(8):  173-180.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200819
摘要 ( 73 )   HTML ( 2 )   PDF (4570KB) ( 28 )  
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目的: 研究不同树木布置方式下风荷载与风速的关系,同时分析树后流场特性,以期初步探明树木间存在相互干扰时的风荷载与流场特性,进而为树木防护和树木抗风提供依据。方法: 以豆瓣黄杨为试验树木,通过风洞试验,探讨单株、一排和一列3种布置方式下树木风荷载与风速的关系,同时对单株和一排布置下树后特定平面的流场特性进行研究。结果: 3种布置方式下树木所受到的阻力与倾覆力矩均随风速的增大呈幂函数增大;一排布置下树木的受力略小于单株布置情况,但两者差值随着风速的增大呈减小趋势,一列布置下树木的受力显著减小,其阻力值仅为单株布置时的1/3;单株和一排布置下树木的阻力系数与倾覆力矩系数均随风速的增大呈幂函数减小,一列布置下树木的阻力系数基本不受风速变化影响,倾覆力矩系数则随风速增大近似线性增加;在10 m·s-1的来流风速下,单株布置下树后横风向平面内相对风速最小值为0.47,相对湍流度最大值为2.1,相对风速与相对湍流度的等值线均以树冠为中心呈辐射状分布,一排布置下树后横风向平面内相对风速最小值为0.42,相对湍流度最大值为2.2,相对风速与相对湍流度的等值线均以树冠为中心呈平行带状分布,2种布置下树后顺风向平面内相对风速与相对湍流度的等值线均以树冠为中心呈椭圆线分布结论: 树木风荷载随风速的增大近似呈幂函数增加,但树木间的相互干扰会对树木风荷载产生影响。风速相同时,单株、一排和一列三种布置方式下树木所受到的阻力和倾覆力矩均依次减小。树木的背风面存在风影响区,此区域的流场特性会发生显著改变,体现为风速降低和湍流度增大。单株布置时树后风影响区为以树冠为中心的辐射状区域,一排布置时树后风影响区为相对连续的区域。

降雨和灌溉影响下毛白杨叶片的颗粒物滞纳特征变化及其生理特性响应规律
马煦,曹治国,岳晨,金楚晗,刘俊,刘洋,修桂芳,席本野
林业科学. 2020, 56(8):  181-190.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200820
摘要 ( 82 )   HTML ( 4 )   PDF (3307KB) ( 54 )  
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目的: 探究降雨和灌溉措施对毛白杨叶面颗粒物滞纳量的影响,分析降雨冲刷对叶片的生理性状的影响,为城市森林空气污染缓解能力提升技术的优化,以及树木生理活动与大气颗粒物污染交互作用研究提供参考。方法: 在3年生毛白杨林分中,选取充分滴灌(DIFI)和不灌溉(CK)2个水分处理,每个处理中各选5株样树,每株样树选取2根冠层下部枝条,然后设置一根枝条遮雨、另一枝条不遮雨2种处理。试验期间进行叶片颗粒物滞纳量、叶片生理性状的测定。结果: 1)DIFI处理滞纳的所有类型和径级PM的质量均略高于CK处理(水溶性PM2.5-10除外),但均未达到显著差异(P>0.05)。2)不遮雨时叶片上各类型和各径级PM(尤其是较大径级颗粒物)的长期累积滞纳量均略低于遮雨叶片,但未达到显著水平(P>0.05)。3)遮雨和不遮雨处理中叶片上的蜡质层质量和蜡质层内PM质量在试验末期均显著降低(P < 0.01),但2个处理间却均无显著差异(P>0.05)。4)试验中、末期,不遮雨叶片的气孔导度均显著低于遮雨叶片(P < 0.05),且试验末期不遮雨叶片的正午叶水势也更低(P=0.032)。经历降雨冲刷后(不遮雨处理),虽然叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)没有显著变化(P>0.05),但Pn和WUE却一直呈降低趋势,而Tr则未一直出现该趋势。结论: 在叶片尺度上,灌溉对毛白杨颗粒物的滞纳能力影响较小,而降雨可一定程度上冲刷掉叶片上较大径级的颗粒物。叶面颗粒物的增多会显著提高毛白杨叶片的气孔导度,从而对其气体交换速率可能产生影响。

多杀菌素与碳酸铵复合微球的制备及其对沙棘绕实蝇成虫的防治效果
程态明,李彦艳,魏建荣,苏智
林业科学. 2020, 56(8):  191-200.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200821
摘要 ( 72 )   HTML ( 4 )   PDF (2735KB) ( 55 )  
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目的: 为克服单独使用引诱剂或农药防治沙棘绕实蝇成虫的局限性,通过采用微球包埋的方法将农药和引诱剂制成微球,使二者在林间缓慢释放,明确该药剂引诱及杀死沙棘绕实蝇的效果。方法: 以明胶和聚乳酸作为载体,多杀菌素和碳酸铵为芯材,通过溶剂挥发法制备含有杀虫剂与引诱剂的微球;碳酸铵为水溶性,多杀菌素为脂溶性,因此采用从里到外的"水溶性物质1/油溶性物质/水溶性物质2"的包埋步骤实现对引诱剂和农药的包埋;采用单因素试验设计,同时固定另外4种因素即聚乳酸、多杀菌素、明胶和反应温度,测定不同碳酸铵含量对微球理化性质的影响;采用红外光谱仪检测多杀菌素和碳酸铵是否成功包封在微球内;采用高效液相色谱法(HPLC)测定微球中多杀菌素的含量;应用凯氏定氮仪测量并计算出微球中的碳酸铵包载量;使用透析袋法测量多杀菌素的释放速率;使用手持氨检测器检测微球对氨气的缓释效果;微球的形态采用扫描电子显微镜进行观察和记录;微球的大小和粒度分布则采用激光粒度分析仪进行分析;采用生物测定方法测试微球对沙棘绕实蝇成虫的引诱和致死作用;并在野外开展无人机喷洒微球防治沙棘绕实蝇的试验。结果: 红外光谱分析显示,多杀菌素和碳酸铵被成功包封在微球内;以碳酸铵为变量时,微球中多杀菌素和碳酸铵的载药量和包封率均呈先增大后减小的趋势;微球中的多杀菌素持续释放时间约为15天,高于纯多杀菌素持续释放时间(7天),纯碳酸铵最长释放历期为6天,而微球中的碳酸铵最长缓释历期为14天,能够实现杀虫剂和引诱剂持续释放的目的;制备的4种不同含量碳酸铵形成的微球都呈球形、分散状,大小较为均匀,表面多孔,微球平均粒径60 μm左右;所制备的微球对沙棘绕实蝇的毒杀和引诱作用分别与对照相比都存在显著差异(P < 0.05);与对照相比,沙棘绕实蝇的虫口密度平均降低约76.13%,沙棘果实的受害率平均降低约75.38%。结论: 采用多杀菌素和碳酸铵制成的微球,可达到缓释效果,具有引诱和杀死沙棘绕实蝇的作用,可用于沙棘绕实蝇的防治。

红松水导纳秒激光烧蚀机制及加工试验
杨春梅,蒋婷,刘九庆,马岩,缪骞,于文吉
林业科学. 2020, 56(8):  201-208.  doi:10.11707/j.1001-7488.20200822
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目的: 分析水导纳秒激光对木材表面的烧蚀机制,探讨有无水导系统参与下激光功率、切割速度对切缝宽度的影响,剖析木材切缝表面质量的影响因素,建立多元线性回归预测模型,为纳秒激光加工木材切缝宽度的预测提供理论依据。方法: 在介绍自行搭建水导纳秒激光试验台工作原理的基础上,分析水导纳秒激光对木材表面的烧蚀机制,深入剖析水射流与纳秒激光耦合作用下木材表面烧蚀的动态演化规律。以红松为材料进行水导纳秒激光加工切割试验,加工后多次测量切缝宽度取平均值。采用单因素试验方法,探讨有无水导系统参与下激光功率、切割速度对红松表面切缝宽度的影响;通过扫描电镜对加工后的红松切缝表面进行微观形貌表征,剖析有无水导系统参与下红松切缝表面质量;利用IBM SPSS Statistics 23对有水导系统参与下的试验数据进行多元线性回归分析,建立激光功率、切割速度、水流速度与红松表面切缝宽度的多元线性回归预测模型。结果: 切缝宽度随激光功率增加而增大,随切割速度增加而减小;当切割速度为50 mm·s-1、激光功率为6 W时,无水导系统参与下红松表面切缝宽度最小为0.53 mm,有水导系统参与下红松表面切缝宽度最小为0.31 mm。切缝表面微观形貌表征显示,无水导系统参与下红松管胞内壁留有残留物,平滑度低,表面粗糙;有水导系统参与下红松管胞内壁清晰,几乎没有残留物,表面平滑,表面质量良好。通过多元线性回归分析,获得激光功率、切割速度、水流速度与切割宽度的关系,所建立的多元线性回归预测模型具有较好预测精度。结论: 利用水导纳秒激光加工木材,应控制好工艺参数与切缝宽度的关系,当切割速度较大、激光功率较小时,可获得最小切缝宽度。有水导系统参与相比无水导系统,切缝表面质量更好。