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2020年 第56卷 第10期 刊出日期:2020-10-25
目次
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林业科学. 2020, 56(10):  0-0. 
摘要 ( 137 )   PDF (2980KB) ( 178 )  
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论文与研究报告
生境异质性和扩散限制对南亚热带常绿阔叶林群落物种多样性的相对作用
李林,魏识广,马姜明,叶万辉,练琚愉
林业科学. 2020, 56(10):  1-10.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201001
摘要 ( 365 )   HTML ( 59 )   PDF (1943KB) ( 348 )  
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目的: 量化研究生境异质性和扩散限制对南亚热带常绿阔叶林群落物种多样性的相对作用,为进一步揭示鼎湖山南亚热带森林群落的多样性维持机制提供理论依据。方法: 以鼎湖山20 hm2南亚热带常绿阔叶林群落的71 333株、195种植物空间分布信息为基础,采用准确、可靠的空间统计模拟方法,系统比较物种多样性维持机制。采用均质泊松模型、异质性泊松模型、均质Thomas模型和异质性Thomas模型分别检验随机过程、扩散限制、生境异质性以及扩散限制和生境异质性的联合作用对种-面积关系(SAR)的影响。结果: 大多数种群在空间上都呈聚集分布;生境多样性假说中的生境异质性和和群落中性理论中的扩散限制,都对物种多样性分布格局产生显著影响;空间点格局模型模拟结果表明,相比于生境异质性和扩散限制的单独作用,它们的联合作用对SAR的解释更好;Cox过程模拟物种分布过程的结果表明,生境异质性和扩散限制在鼎湖山样地中联合起作用的物种比例高于二者单独起作用的物种比例,43.75%的物种同时受2个过程的显著影响,二者单独起显著作用的比例表现为生境异质性(31.12%)高于扩散限制(25.13%)。结论: 生境异质性和扩散限制都是维持该地区物种多样性的主要驱动力,二者缺一不可。鼎湖山南亚热带森林群落中生境异质性的作用强于扩散限制作用。要进一步揭示鼎湖山南亚热带森林群落的多样性维持机制,有必要继续细化研究不同种组在不同尺度上的作用机制和贡献。

黑龙江帽儿山温带森林类型土壤非生长季温室气体排放特征
刘辉,牟长城,吴彬,张悦,井立杰
林业科学. 2020, 56(10):  11-25.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201002
摘要 ( 237 )   HTML ( 22 )   PDF (2950KB) ( 148 )  
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目的: 探讨东北温带8种森林类型非生长季土壤温室气体通量、非生长季土壤温室气体排放的年贡献率及增温潜势的规律,以期揭示森林类型变化对土壤非生长季温室气体排放的影响。方法: 采用静态暗箱-气相色谱方法,测定温带帽儿山2种人工林(红松人工林与兴安落叶松人工林,林龄均51年)、5种天然次生林(硬阔林、白桦林、山杨林、杂木林和蒙古栎林,林龄均为61~67年)和原始针阔混交林(林龄150年)非生长季土壤CO2、CH4和N2O通量及相关环境因子(0~40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度),采用单因素和Duncan法进行方差分析和多重比较(α=0.05),利用多元逐步回归从各月平均气体通量的可能影响因子(0~40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度)中筛选主要影响因子。结果: 帽儿山8种温带林型的非生长季土壤CO2通量(15.97~57.86 mg·m-2h-1)表现为2种人工林和4种次生林(蒙古栎林除外)显著高于原始林107.5%~147.1%和135.3%~262.3%(P < 0.05);非生长季CH4通量(-69.74~-9.13 μg·m-2h-1)表现为3种次生林(硬阔林、山杨林和杂木林)显著高于原始林152.8%~174.6%(P < 0.05),2种人工林却低于原始林52.0%~64.1%(P > 0.05);非生长季N2O通量(7.68~40.55 μg·m-2h-1)表现为2种人工林和3种次生林(硬阔林、山杨林和杂木林)显著高于原始林114.2%~286.6%和116.3%~192.0%(P < 0.05);非生长季土壤CO2排放通量表现为原始林主要受T5及0~40 cm土层土壤pH值、含水率及硝态氮含量影响,人工林主要受T5和积雪厚度影响,次生林主要受T5和0~40 cm土层土壤铵态氮含量影响;CH4吸收表现为原始林仅受T5影响,人工林受积雪厚度影响,次生林受T5和0~40 cm土层土壤铵态氮含量影响;N2O排放表现为原始林仅受积雪厚度影响,人工林与次生林主要受积雪厚度及0~40 cm土层土壤铵态氮含量和含水率影响;与原始林相比,人工林和次生林使非生长季土壤CH4吸收的年贡献率(12.3%~30.2%)减少2.8%~10.0%(山杨林除外),而使CO2和N2O排放的年贡献率(4.8%~12.5%和7.0%~63.6%)增加了3.1%~7.7%或3.0%~56.6%;与原始林相比,人工林和次生林使非生长季土壤温室气体增温潜势(71.16~250.64 g CO2·m-2)显著提高130%~190%和120%~250%(P < 0.05)。结论: 温带原始红松林被皆伐后形成的人工林和次生林恢复至51~67年时,早期的人为干扰对其非生长季温室气体排放的影响尚未得到彻底消除;人工林和次生林CO2、N2O通量较原始林均显著提高,次生林CH4通量显著提高,人工林却显著降低。

毛竹向撂荒地扩展过程中的土壤养分特征
申景昕,刘广路,范少辉,冯云,陈本学,吴昌明,刘希珍
林业科学. 2020, 56(10):  26-33.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201003
摘要 ( 177 )   HTML ( 11 )   PDF (1085KB) ( 164 )  
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目的: 探究毛竹扩展过程中土壤养分及其化学计量的变化特征,为毛竹林的扩展调控提供理论依据。方法: 以福建永安竹林生态定位观测研究站毛竹向撂荒地扩展前期、扩展中期、扩展后期毛竹林为研究对象,沿毛竹扩展方向设置3块10 m×50 m调查样带,每个样带设置3个样地,分析毛竹扩展过程中土壤养分以及计量特征,揭示毛竹扩展对土壤养分影响规律。结果: 毛竹向撂荒地扩展过程中,0~30 cm土层土壤养分含量及化学计量比的平均值变异系数表现为扩展后期(13.8%~51.3%)>扩展中期(8.3%~31.8%)>扩展前期(4.3%~29.8%);C、N含量的变异系数变化范围(26.7%~43.8%)大于P、K(4.3%~24.1%);在0~30 cm土层,随着毛竹向撂荒地扩展,扩展后期C、N含量从20.19和1.70 g·kg-1显著增加到24.97和2.13 g·kg-1,P含量显著降低到0.263 g·kg-1;在0~20 cm土层,扩展后期C、N含量显著高于扩展前期和中期(P < 0.05);在20~30 cm土层,各扩展时期C、N含量差异不显著(P>0.05);P含量随毛竹扩展呈降低趋势,不同扩展阶段的差异达到显著水平(P < 0.05);在0~30 cm土层,C:N相对稳定,不同扩展阶段间差异不显著,C:P、N:P扩展后期显著大于扩展前期,扩展前期与扩展中期差异不显著(P>0.05);在0~30 cm土层,C、N含量极显著(P < 0.01)正相关,二者与K含量极显著(P < 0.01)负相关,与P含量不显著相关;C:N与C:P呈极显著正(P < 0.01)相关,与N:P无显著相关。结论: 毛竹向撂荒地扩展过程中,扩展后期0~20 cm土层的土壤C、N含量显著(P < 0.05)增加,土壤P含量显著(P < 0.05)降低;在0~30 cm土层,土壤K含量并未发生显著变化,扩展后期C:P、N:P显著高于扩展前期,但N:P仍小于我国及全球平均水平,不能满足毛竹林的N、P需求。扩展后期毛竹林土壤养分含量有所增加,但有效性降低,不利于毛竹林的健康稳定发展;在今后经营管理过程中,应加以人工调控,及时补充土壤N和P元素,以维持毛竹林健康生长。

毛乌素沙地沙柳光系统Ⅱ光保护机制和能量分配动态及其影响因子
靳川,查天山,贾昕,田赟,周文君,卫腾宙
林业科学. 2020, 56(10):  34-44.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201004
摘要 ( 196 )   HTML ( 16 )   PDF (5296KB) ( 151 )  
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目的: 通过叶绿素荧光原位连续监测技术,探究毛乌素沙地半干旱区典型固沙造林物种沙柳光系统Ⅱ能量分配及其对环境因子的响应,在日和季节尺度下揭示环境因子对沙柳光系统Ⅱ能量分配的动态影响及其光合生理适应策略特征,以期为研究地区的植被恢复管理和物种选择提供理论指导。方法: 在宁夏盐池毛乌素沙地,对固沙物种沙柳进行整个生长季(5—10月)的叶绿素荧光原位连续监测。采用Kramer光能分配方法计算相关荧光参数,采用分段平均方法对数据进行分组平均,利用线性回归在日和季节尺度分析荧光参数与环境因子关系。结果: 在日尺度,实际光化学效率(φPSⅡ)和调节性热耗散(φNPQ)与光合有效辐射(PAR)直接相关,受空气温度(Ta)、相对湿度(RH)和饱和水汽压差(VPD)的影响,非调节性热耗散(φNO)相对稳定。在季节尺度,生长季前期(5—6月)φPSⅡφNPQ分配相对均匀,φNO较高且在1天内稳定,最大光化学效率(Fv/Fm)有低值出现。在生长季中期(7—9月),8月φPSⅡ降低且伴随φNPQ升高,8—9月φNO在1天内波动较大。在生长季末期(10月),φPSⅡ最低且φNPQ达到最高,φNO较高且在1天内稳定,Fv/Fm持续降低。结论: 在日尺度,沙柳光系统Ⅱ能量分配主要由PAR和Ta决定,同时受RH和VPD调控。在季节尺度,沙柳光系统Ⅱ能量分配随物候期而变。沙柳Fv/Fm与日最大光合有效辐射(PARmax)(R2=0.13,P < 0.01)、Ta变化幅度(R2=0.16,P < 0.01)和土壤含水量(SWC)显著相关(R2=0.19,P < 0.01),说明高辐射、极端气温和干旱是限制沙柳光系统Ⅱ光合生理状态的主要环境胁迫因子。沙柳光系统Ⅱ能量分配在日与季节尺度的差异,很可能是由于光系统Ⅱ叶黄素循环等短期光保护机制与叶绿素浓度、比值分配等长期调控机制的差异造成。

BtCry1Ac欧洲黑杨的外源基因插入位点分析及特异性检测
张磊,胡建军
林业科学. 2020, 56(10):  45-52.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201005
摘要 ( 156 )   HTML ( 13 )   PDF (2037KB) ( 76 )  
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目的: 分析转BtCry1Ac欧洲黑杨外源基因插入位点,从而进一步完善抗虫转基因杨树的背景信息,推进抗虫转基因杨树的安全评价及应用。方法: 以转BtCry1Ac欧洲黑杨株系n12、n222为试验材料,使用高效热不对称交错PCR法(hiTAIL-PCR)分离外源基因插入位点侧翼序列,比对毛果杨基因组序列确定插入位点。根据插入位点处的侧翼序列设计2对特异性PCR检测引物,建立转BtCry1Ac欧洲黑杨外源基因特异性PCR检测方法,并利用实时荧光定量PCR技术分析插入位点周边基因表达情况。结果: PCR及半定量PCR结果表明,转基因欧洲黑杨株系的BtCry1Ac基因稳定表达。通过比对毛果杨基因组序列确定转基因杨n12 T-DNA插入基因组Chr15的10162773位点即Potri.015G076600第2个内含子,其碱基组成AT含量为65%;n222整合位点为基因组Chr01基因间隔区41596184位点,其碱基组成AT含量为69%。特异性PCR检测显示,n12能扩增出709 bp(转基因)和1 159 bp(非转基因)特异性条带,n222及其与丹红杨杂交子代能扩增出1 265 bp(转基因)和1 827 bp(非转基因)特异性条带,而对照仅能扩增非转基因特异性片段。n12 T-DNA插入造成插入位点的丝氨酸蛋白激酶(SPK)Potri.015G076600基因表达量上调4.3倍,而附近的共济失调毛细血管扩张症突变蛋白(ATM)Potri.015G076700表达量下调20倍,从而可能调节杨树生长速度。n222插入位点上下游基因异黄酮-7-O-β-葡萄糖苷6″-O-丙二酰转移酶(IBG)Potri.001G395700和光敏色素互作因子解旋酶(PIF)Potri.001G395800表达量均上调。结论: BtCry1Ac欧洲黑杨T-DNA偏好插入富含AT区域,同时T-DNA载体边界序列缺失,并引起插入位点附近基因表达量变化。建立转BtCry1Ac欧洲黑杨特异性检测方法,为转BtCry1Ac欧洲黑杨的管理与监测提供参考。

3类转基因南林895杨田间试验的安全性评估
孙伟博,魏朝琼,马晓星,魏辉,诸葛强
林业科学. 2020, 56(10):  53-62.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201006
摘要 ( 121 )   HTML ( 13 )   PDF (4788KB) ( 72 )  
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目的: 转基因植物大田种植可能存在风险,本研究从不同外源基因在转基因杨树中的遗传稳定性及向土壤微生物转移的风险、转基因杨树对土壤微生物群落影响以及对于野生植物的化感作用4个方面进行综合分析,通过评估3类转基因南林895杨田间释放的安全性,为转基因林木的安全评估及田间释放提供参考。方法: 将3种编码不同抗性蛋白的外源基因(PeTLP、Cry1Ac、AtGols)分别构建到植物表达载体pGWB9中,采用根癌农杆菌LBA4404侵染南林895杨叶盘进行转化,筛选阳性植株,获得3类转基因南林895杨(TLP抗病系列、Bt抗虫系列、Gols抗逆系列)共13个株系,于温室培养1年,剪取茎段在试验田中进行扦插种植。田间种植采用随机区和裂区设计2种方式,在20个月的试验周期内,记录试验地环境条件及转基因杨树生长状况;定期采集各转基因系列及对照组南林895杨叶片及周围土壤样品,通过PCR技术检测3种外源基因在转基因杨树中的遗传稳定性,并提取土壤微生物总DNA进行3种外源基因的PCR检测,对外源基因向土壤微生物转移的风险进行评估;采用平板计数方法分析土壤微生物群落组成及变化情况,评估转基因杨树对土壤微生物群落的影响;利用"三明治"方法和莴苣种子模拟转基因杨树对于野生植物的化感作用,记录并分析莴苣种子胚根和胚轴的发育水平,评估转基因杨树对于生态多样性的影响。结果: 试验地环境条件相对稳定,未出现极端天气影响杨树生长,转基因南林895杨的生长趋势与对照组(南林895杨)的生长趋势基本一致,3类转基因杨树的高与各自对照组之间的差异未达到显著水平;3种外源基因均稳定存在于转基因南林895杨中,未发现向土壤微生物中转移的现象;土壤微生物数量受气温和降水量影响显著(P < 0.05),转基因杨树对土壤微生物的群落结构和生长未产生显著影响;3种外源基因转化的南林895杨叶片对于莴苣种子胚根和下胚轴的生长并无显著影响。结论: 本研究中Bt系列、TLP系列和Gols系列3类转基因南林895杨在田间试验中无明显的环境危害。

毛白杨融合基因4CL1-CCR对烟草木质素沉积的影响
胡嘉祺,齐芪,蒋湘宁,盖颖
林业科学. 2020, 56(10):  63-69.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201007
摘要 ( 156 )   HTML ( 11 )   PDF (3040KB) ( 71 )  
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目的: 将毛白杨编码4CL1(4-香豆酸辅酶A连接酶)和CCR(香豆酰辅酶A还原酶)的基因连接在一起形成融合基因4CL1-CCR,在体外对其编码的融合酶4CL1-CCR进行活性分析,发现此融合酶具有4CL1和CCR的催化活性,并在大肠杆菌体内证明4CL1-CCR可以高效催化香豆酸等酚酸生成相应的醛。在前期研究基础上,本研究将融合基因转化烟草,对转基因烟草植株的木质素各单体的组成和木质部形态进行分析,以揭示融合基因在植物体内的功能。方法: 用硫酸解法结合GC-MS分析烟草茎中各个单体的含量;间苯三酚染色法和木质素由紫外激发荧光法用于观测细胞的木质化状态;并通过半定量PCR法对转基因烟草中参与木质素合成关键基因的表达进行分析。结果: 与野生型烟草相比,转基因烟草茎中木质素G+S总量增加10.89%~36.44%;其中转基因烟草中G型木质素单体含量显著增多,S型单体含量无明显变化。显微结构观察可见,转基因烟草木质部宽度增加,细胞壁显著增厚,木质素沉积状态没有变化,表现为高密度木质素区域仍然为细胞角隅和复合胞间层,而低密度区域为次生细胞壁。半定量PCR分析显示在转基因烟草中C3HCADCOMT的表达量较野生型烟草均有不同程度的提高,而由G型木质素单体向S型木质素单体转化的关键基因F5H的表达没有显著变化。结论: 人工融合基因4CL1-CCR可以在植物中表达并发挥其功能,在未改变木质素密度分布的前提下,增加烟草茎细胞中木质部细胞数量和木质素的含量,并使细胞壁增厚。

山核桃贝壳杉烯氧化酶基因CcKO的克隆和表达分析
梁璧,张佳琦,任飞,胡恒康,徐川梅,胡渊渊,黄有军,娄和强,张启香
林业科学. 2020, 56(10):  70-82.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201008
摘要 ( 176 )   HTML ( 27 )   PDF (6000KB) ( 111 )  
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目的: 内根-贝壳杉烯氧化酶(KO)是赤霉素(GAs)生物合成途径关键酶,也是植物GAs生物合成抑制剂多效唑的靶酶,若GAs生物合成途径中在KO基因位点发生阻塞,会影响植株的正常生长。本研究克隆山核桃CcKO基因(Caca0733S0131)及其启动子并进行表达分析,以利于进一步探究山核桃CcKO基因在植物生长和发育过程中,尤其是与株高调控相关的生物学功能,从而助力山核桃优新种质的创制。方法: 以山核桃体细胞胚为试验材料,采用同源重组及PCR扩增技术,克隆获得山核桃KO的基因及启动子序列,并进一步构建了具有强启动子的35S∷CcKO∷GFP过表达载体和CcKOpro∷GUS启动子表达载体;利用BLAST在线工具得到该基因编码的氨基酸序列,并对其进行生物信息学分析和同源性分析;进一步通过农杆菌介导法将启动子表达载体及过表达载体转入核桃体细胞胚并进行植株再生试验,分别获得阳性再生植株,从而深入分析山核桃CcKO基因的生物学功能。结果: 通过克隆,获得1条山核桃CcKO开放阅读框,其全长为1 563 bp,共编码520个氨基酸,相对分子量为59.076 kDa。氨基酸同源性分析表明,山核桃CcKO含有细胞色素P450核心功能域FXXGXRXCXG和氨基端的跨膜结构域。BLAST结果表明,山核桃CcKO氨基酸序列与核桃JrKO氨基酸序列同源性为96%,与白梨、苹果、板栗、欧洲栓皮栎的氨基酸同源性分别为71%、79%、77%、76%。对核桃体细胞胚进行遗传转化:启动子表达经GUS染色和PCR验证表明,CcKOpro∷GUS启动子表达载体被成功转入核桃体细胞胚中,且山核桃CcKO基因主要定位于维管束中;过量表达经荧光检测显示及PCR验证表明,35S∷CcKO∷GFP过表达载体被成功转入核桃体细胞胚中;表型分析结果显示,阳性再生植株株高显著高于对照,且山核桃CcKO基因的表达丰度越高,其株高越高;实时荧光定量PCR及相关分析表明,该基因表达具有空间差异,茎中表达量显著高于其他组织部位,且过量表达可使核桃阳性再生植株GAs合成通路下游GA20ox表达量升高而GA2ox表达量下降。结论: 山核桃CcKO基因编码区全长1 563 bp,编码520个氨基酸,该基因所编码的氨基酸序列与核桃JrKO氨基酸序列同源性最高,同源性为96%;启动子表达载体定位结果表明该基因主要定位于维管束。过量表达山核桃CcKO基因的核桃再生植株中,KO mRNA表达量明显升高,植株表现出明显的伸长特征,并且CcKO过量表达可使其GA20ox表达量上调,GA2ox表达量下调。本研究结果可为进一步分析KO基因在山核桃及核桃生长发育过程中的作用提供参考。

目标树抚育间伐对蒙古栎天然次生林生长的初期影响
张晓红,张会儒,卢军,雷相东
林业科学. 2020, 56(10):  83-92.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201009
摘要 ( 195 )   HTML ( 16 )   PDF (2466KB) ( 395 )  
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目的: 探讨目标树抚育间伐对蒙古栎天然次生林林分和单木生长的影响,为更加合理地开展森林经营活动、促进天然次生林恢复和可持续经营提供科学依据。方法: 2013年8月,在吉林省汪清林业局塔子沟林场选择立地条件和生长情况基本一致的蒙古栎天然次生林,设置16块面积0.09 hm2(30 m×30 m)的样地开展目标树抚育间伐试验,根据间伐强度设计弱度(5%)、轻度(10%)、中度(20%)和对照4种处理,每种处理4次重复。基于2016年复测数据,比较分析不同抚育间伐强度对林分和单木生长的初期影响。结果: 经目标树抚育间伐3年后,间伐样地的林分断面积和蓄积定期生长率均显著高于对照样地,不同间伐强度间无显著差异;间伐样地的单木胸径和材积定期生长率均显著高于对照样地,且随间伐强度增加而增大,中度抚育间伐下蒙古栎和红松的单木胸径定期生长率分别是对照的1.51和1.67倍;抚育间伐可显著促进幼树、小树、中龄树的单木胸径和材积生长,对大径木无显著影响;目标树单木胸径和材积定期生长量均显著大于对照,且目标树胸径定期生长量是非目标树的1.28~1.32倍,目标树材积定期生长量是非目标树的2.13~2.69倍;随着目标树自由生长空间增加,目标树胸径和材积定期生长量增大。结论: 基于单株目标树的抚育间伐不仅可促进林分断面积和蓄积生长、降低枯损木平均胸径、增加进界木株数,而且能显著提高单木胸径和材积生长,特别是单株目标树生长。影响单株目标树生长的决定因素是目标树的自由生长空间。在蒙古栎次生林中选择蒙古栎、紫椴、水曲柳作为目标树时,适合开展4个方向的完整树冠释放活动,而选择林下红松作为目标树时,适合开展2~3个方向的不完整树冠释放活动。

联合GF-5与GF-6卫星数据的多分类器组合亚热带树种识别
栗旭升,李虎,陈冬花,刘玉锋,刘赛赛,刘聪芳,胡国庆
林业科学. 2020, 56(10):  93-104.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201010
摘要 ( 143 )   HTML ( 12 )   PDF (7866KB) ( 105 )  
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目的: 针对亚热带森林冠层结构复杂、林分高密度下树种遥感识别精度不高以及不同分类算法对不同树种识别表现力不一等问题,探究高光谱分辨率与高空间分辨率数据联合的多分类器组合树种识别方法,以促进多源数据在森林资源调查和监测领域的深层次应用。方法: 以皇甫山国家森林公园为研究区,联合高分五号AHSI(GF-5 AHSI)与高分六号PMS(GF-6 PMS)卫星数据以及数字高程模型(DEM)、森林资源调查数据等辅助信息,构建亚热带天然次生林复杂冠层结构和高林分密度条件下面向对象多源数据多分类器自适应的树种识别方法。首先利用图割算法(GC)对GF-6 PMS卫星数据进行面向对象多尺度分割,结合外业调查数据选择样本;然后基于GF-5 AHSI卫星数据提取植被指数特征(VIF)26个,GF-6 PMS卫星数据提取各方向各波段纹理特征(TEF)128个,将GF-5 AHSI卫星数据去除坏波段后的304个波段作为光谱特征(SF),基于DEM构建的地形因子作为地形特征(TRF)3个,根据类间可分性和线性判别分析对各类因子进行特征选择,依据特征选择结果构建10种分类方案;最后,采用近邻分类(KNN)、支持向量机(SVM)、贝叶斯分类(Bayesian)、分类回归树(CART)和随机森林(RF)建立基于面向对象的分类精度权重自适应组合分类器(WACC),结合10种分类方案进行树种识别,并对树种识别结果进行精度验证。结果: 线性判别分析模型下,光谱特征、纹理特征和植被指数特征因子分别在增加到28、12和10个后判别精度趋于稳定,对树种具有较好识别能力的光谱特征因子主要集中在红光和近红外波段,纹理特征因子主要集中在均值、熵和角二阶矩,植被指数特征因子主要集中在表征绿度、碳衰减和冠层含水指数;权重自适应分类器组合算法树种识别总体精度为87.51%,Kappa系数为0.854,均优于单一分类器算法;不同特征因子方案在各分类算法下取得总体精度排序为SF+TEF+VIF > SF+TEF+VIF+TRF > SF+TEF+TRF > SF+VIF > SF+VIF+TRF > SF+TEF > SF > SF+TRF > VIF > TEF。结论: SF+TEF+VIF特征组合下的权重自适应分类器组合算法能够对亚热带天然次生林树种进行有效识别,具有良好的识别精度和可信度,GF-5 AHIS和GF-6 PMS卫星数据在森林资源调查和监测等领域有着较好的应用潜力和前景。

竞争环境下红松单木树高与胸径的相对生长关系
段光爽,王秋燕,宋新宇,张会儒,符利勇
林业科学. 2020, 56(10):  105-112.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201011
摘要 ( 204 )   HTML ( 19 )   PDF (1934KB) ( 212 )  
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目的: 基于博弈论研究蒙古栎阔叶混交林下红松单木树高与胸径相对生长关系,探索红松单木生长受自身遗传和外部环境影响的资源分配规律,为阔叶混交林下红松更新和培育提供技术支撑。方法: 选择11块面积1 hm2蒙古栎阔叶混交林样地,以红松为对象木筛选半径5 m内的红松、蒙古栎、其他阔叶树种以及其他针叶树种4类所有竞争木,统计竞争木断面积加权距离、胸径和树高等,基于博弈论并结合线性联立方程组构建以红松单木为对象的树高与胸径生长竞争模型,采用交叉检验对模型进行评价,研究红松单木树高与胸径生长的相互作用规律。结果: 树高与胸径生长竞争模型拟合效果良好,最小二乘法拟合结果略优于似乎不相关回归法。红松自身斜率项均为正且非常显著,反映红松内部遗传因素是互利共生的,占主导作用;而外部环境影响是次要的,红松、蒙古栎和其他阔叶树种的距离、胸径和树高对红松单木树高和胸径的参数值符号相反且显著,呈现一种寄生关系。其他针叶树种的相关参数不太显著,呈现原始协作关系。结论: 本研究构建的树高与胸径生长竞争模型可客观描述蒙古栎阔叶混交林下红松单木树高与胸径相对生长关系,基于博弈论能有效揭示红松自身遗传和外界环境干扰下树高与胸径生长的资源分配规律,蒙古栎阔叶混交林适合红松生长。

基于POS约束的无人机森林航摄影像分区匹配策略
李亚东,曹明兰,李长青,冯仲科
林业科学. 2020, 56(10):  113-120.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201012
摘要 ( 84 )   HTML ( 2 )   PDF (4123KB) ( 77 )  
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目的: 从低空森林航摄影像特点出发,探索一种适合无人机森林航摄影像的分区匹配策略,以解决直接采用摄影测量软件处理低空无人机森林航摄影像时经常出现的匹配速度慢、错误匹配率高、匹配质量差等问题,为森林航摄影像处理相关研究提供参考。方法: 基于摄影测量和计算机视觉相关原理,提出一种借助无人机POS数据构建像对间单应约束、按一定位置分布规则划分若干对应子区域、在特征提取和配对过程中视每个子区域为独立影像的分区匹配策略;同时将GIS空间分析算法引入特征匹配过程,探索特征点位置分布质量的刻画与评价方法。结果: 在同一台工作站上运行Python 3.7和OpenCV 3.4.2.16程序,对设置相同参数的同一台无人机获取的阔叶和针叶林航摄影像,选择ORB、FAST、SURF、SIFT、KAZE、AKAZE搭配本研究提出的分区匹配策略与普通分级下的采样匹配策略进行对比试验,搭配分区匹配策略的6种特征算子相比普通策略平均匹配速度提升11.53%,平均匹配率提升0.83%,平均位置分布质量提升2.46%。结论: 低空无人机森林航摄影像与普通测绘航摄影像特点不同,不能套用普通测绘影像的匹配策略。采用原始分辨率影像分区匹配策略,在保留影像细节的同时可缩小匹配范围,提高匹配速度;借助无人机POS数据构建像对间单应约束,能够改善匹配特征点的位置分布质量、降低错误匹配率。搭配分区匹配策略的6种特征算子试验表明该策略有效、灵活、与特征算子无关,AKAZE算子搭配分区匹配策略效果最佳。

基于微调CaffeNet的林业图像分类
张广群,李英杰,汪杭军,周厚奎
林业科学. 2020, 56(10):  121-128.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201013
摘要 ( 110 )   HTML ( 10 )   PDF (6087KB) ( 87 )  
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目的: 基于迁移学习提出一种微调卷积神经网络(CNN)的林业图像自动分类方法,以利于林业管理部门对相关事件作出合理的处置方案或指挥调度决策,从而提升森林管护水平,保护森林资源和生态安全。方法: 基于大规模辅助图像数据集ImageNet预训练好的CaffeNet模型,利用林业图像数据对模型进行微调训练。模型前5层参数通过迁移获得,包括卷积层、激活函数和池化层;全连接层和Softmax参数通过训练确定。结果: 微调预训练卷积神经网络CaffeNet模型具有很好的林业图像分类正确率,在根据林业业务需求建立的4类林业图像数据集上,经过一定次数迭代后,平均识别精度达97.5%。进一步特征可视化显示,训练好的深度卷积神经网络不同层获得的特征图可从不同方面获得林业图像分类能力。与传统特征提取方法相比,即使分类种类数增加1种,识别率也可提升10.8%。结论: 利用CaffeNet模型进行林业图像分类可行。相比传统特征提取识别方法,基于卷积神经网络的林业图像分类模型具有很强的特征提取和分类能力,能够在森林管护中发挥重要作用。

防治松褐天牛成虫的白僵菌菌株室内筛选和鉴定
贺然,崔夏,应玥,曲良建,王瑞珍,张永安
林业科学. 2020, 56(10):  129-134.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201014
摘要 ( 232 )   HTML ( 3 )   PDF (2859KB) ( 144 )  
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目的: 筛选对松褐天牛成虫具有高致病力的白僵菌菌株,以期用于防治松褐天牛成虫。方法: 收集被病原真菌感染的松褐天牛幼虫,25℃条件下PDA培养基培养分离纯化病原真菌。使用25℃、相对湿度60%、光周期16 L:8D条件下羽化5~10天的健壮松褐天牛成虫,生物测定病原真菌致死效果。将PDA培养基上培养获得的病原真菌孢子,分别溶于0.05%的吐温80溶液中,配制成终浓度分别为1×106~3×106或者1×106~3×107个·mL-1的孢子悬浮液,0.05%的吐温80溶液作为空白对照。采用涂枝法和喷洒法处理松褐天牛成虫,以累计校正死亡率为指标评价菌株的致病力。折线图由R包"ggplot2"绘制。采用ITS1和ITS4扩增真菌保守序列,经连接转化后测序。采用软件muscle比对序列,MEGA软件中的最大似然法构建系统发育树。结果: 从感染的23头松褐天牛幼虫中共分离出23株白僵菌菌株,通过喷洒法初步筛选出18天累计校正死亡率在30%以上的6个菌株。选取B7和B92个产孢量大(14天,108·cm-2)的菌株,涂枝法进行毒力测试结果表明,B9菌株在12天的累计校正死亡率即可达到100%,而B7菌株在12天时的累计校正死亡率约为50%±10%,B9菌株的致死速率显著高于B7菌株。ITS扩增及测序结果表明与球孢白僵菌的同源性为99%。系统发育树结果也表明B9菌株与球孢白僵菌聚为同一分支上。结合形态、NCBI Blast比对结果和系统发育树共同确定B9菌株为球孢白僵菌。结论: 本研究得到对松褐天牛成虫高毒力的球孢白僵菌菌株,对于防治松褐天牛具有良好的应用前景,但实际应用价值需要进一步的田间试验进行确认。

白蛾周氏啮小蜂触角感受器性二型超微结构分析
孙伊阳,覃东玉,潘丽娜,穆怡然,杨艺新,相伟芳,朱耿平,李敏
林业科学. 2020, 56(10):  135-144.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201015
摘要 ( 100 )   HTML ( 4 )   PDF (3618KB) ( 58 )  
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目的: 通过对白蛾周氏啮小蜂雌、雄触角感受器超微结构的观察分析,可为了解昆虫触角的感受机制研究提供依据,为进一步探究各感受器内部结构、作用机制及相关功能奠定基础。方法: 利用扫描电镜观察雌、雄白蛾周氏啮小蜂触角感受器的形态结构、类型、数量和分布。共观察雌、雄蜂各10只,并对雌、雄触角感受器进行了详细描述、比较和分析。结果: 雌、雄蜂触角差异显著,雌蜂触角11节,雄蜂触角12节,且雄蜂触角柄节膨大。从雌、雄触角基部到末端,感受器的种类和数量呈逐渐增加的趋势。其中鞭节上的感受器数量最多、种类最丰富。从雌、雄蜂感受器种类上看,雌蜂比雄蜂多发现2种感受器,分别为腔锥形感器和乳状感器Ⅱ型。从雌、雄蜂感受器形态结构上看,雌蜂的毛形感器Ⅰ型比雄蜂更为细长。雄蜂的乳状感器Ⅰ型要明显比雌蜂长。新发现的乳状感器Ⅲ型其形态结构在雌、雄蜂上也有显著差异。从雌、雄蜂感受器的数量上看,雌蜂触角感受器总量约为雄蜂的2倍。毛型感器Ⅰ型、Ⅱ型、板状感器、刺形感器、乳状感器Ⅰ型、Ⅱ型的数量在雌、雄蜂触角上差异显著。雌蜂触角上数量最多的感受器为毛形感器Ⅰ型,雄蜂为毛形感器Ⅱ型。从感受器的分布上来看,毛形感器Ⅰ型在雌蜂触角鞭节各亚节皆有分布,但在雄蜂触角上多分布于索节,棒节少见。毛型感器Ⅱ型在雄蜂触角鞭节各亚节皆有分布,但在雌蜂触角上多见于棒节,索节上未见分布。结论: 雌、雄触角感受器性二型现象明显,感受器的形态结构、种类、数量和分布均有差异,推测其与雌、雄蜂触角感受器功能不同相关。

湿地松树木形成层恢复活动期、活动期和休眠期原始细胞超微结构变化
徐有明,周彩霞,林汉,陶吉云,张菊花
林业科学. 2020, 56(10):  145-153.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201016
摘要 ( 115 )   HTML ( 5 )   PDF (4996KB) ( 76 )  
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目的: 以树木形成层细胞分生分化活动为主线,探讨湿地松木材形成过程,为湿地松人工林培育、材性材质改良和森林资源利用提供科学依据。方法: 制作超薄切片,采用透射电镜观察湿地松年生长不同活动期形成层原始细胞超微结构变化及其木材形成过程。结果: 湿地松形成层纺锤形细胞的出现标志着细胞打破休眠期进入恢复活动期。2月底至3月底为形成层细胞恢复活动期,部分自溶现象发生于形成层细胞径向壁,尤其在细胞壁连接处,纺锤形细胞径向壁和弦向壁厚度差异不显著,呈椭圆形或近圆形,形成层纺锤形细胞出现少许质壁分离现象,淀粉颗粒出现明显电子透明区。4月初至10月底为形成层细胞活动期,整个形成层带细胞高度液泡化,细胞形状变得不规则,径向壁和弦向壁均变薄,弦向壁更薄且变得不明显,油滴和淀粉颗粒急剧减少。6月中旬为形成层细胞活动旺盛期,形成层带细胞层数明显增加,次生壁开始加厚,原生质体基本瓦解并消失。10月底至次年2月底形成层细胞处于休眠期,形成层带细胞层数明显减少,只含有1~2层扁平的厚壁纺锤形细胞,径向壁和弦向壁明显增厚,细胞内含物开始积累。整个活动期内形成层细胞径向壁明显比弦向壁厚,休眠期这种差异更明显,细胞壁特别是径向壁变薄是形成层恢复活动的主要特征。整个生长季均出现松针脱落现象,休眠期也有新的松针产生,松针产生和脱落与形成层细胞的休眠和激活无明显关联。次生木质部中成熟的射线细胞一直含有较多内含物,其原生质体没有出现衰退现象,说明次生木质部中的射线薄壁细胞多年内仍保持较高生理活性,以备在形成层细胞受伤后射线薄壁细胞转化为形成层细胞进行新的分裂分生活动。结论: 湿地松形成层细胞层数基本为1~2层,其年活动期内具有明显的休眠期和活动期变化。2月底至3月底为形成层细胞恢复活动期;4月初至10月底为形成层细胞活动期,是木材形成的主要阶段;6月中旬为形成层细胞活动旺盛期;10月底至次年2月底为形成层细胞休眠期。各时期内,形成层细胞层数、径向壁和弦向壁厚度、细胞内含物差异很大。

问题讨论
基于可行能力理论的国有林区主观福祉影响因素实证分析—全面停止天然林商业性采伐的视角
邹玉友,李金秋,田国双
林业科学. 2020, 56(10):  154-164.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201017
摘要 ( 94 )   HTML ( 2 )   PDF (1905KB) ( 65 )  
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目的: 掌握全面停止天然林商业性采伐背景下国有林区主观福祉的基本现状,解析国有林区职工主观福祉的影响因素,为检验生态工程实施效果、制定生态政策和权衡林业民生提供决策参考。方法: 基于657份国有林区民生改革监测数据,采用交叉列联表分析国有林区主观福祉的基本特征,以阿玛蒂亚·森可行能力理论为框架构建国有林区职工主观福祉影响因素理论模型,运用有序Logit模型实证分析各维度影响因素对国有林区职工收入满意度和生活满意度的引致作用,并应用边际效应分析方法探究各因素的影响程度。结果: 1)总体上,国有林区主观福祉水平不高,低于中国农民和城镇居民的主观福祉水平;2)全面停止天然林商业性采伐对两大森工集团职工收入有差异化影响,基础设施建设滞后制约国有林区主观福祉提升;各森工集团人均收入水平几近相同,但消费水平差距显著,兼业人数逐渐增多;3)受教育程度、家庭总收入、社会保障、政策公平和扶持政策对国有林区职工收入满意度有显著影响;性别、婚姻、健康状态、家庭总收入、住房条件、交通建设、是否兼业和社会保障对国有林区职工生活满意度有显著影响。结论: 国有林区主观福祉低于中国农民和城镇居民的主观福祉水平,两大森工集团各维度福祉存在差异。全面停止天然林商业性采伐未带来国有林区微观主体主观福祉变动,收入也并非影响国有林区职工主观福祉的唯一因素;防护性保障成为影响国有林区职工主观福祉的核心维度,社会保障对国有林区职工主观福祉尤为关键。个体特征、经济条件和居住环境是影响国有林区职工主观福祉的重要因素。未来提高国有林区职工防护性保障水平、夯实基础设施建设有利于提升国有林区幸福感。

研究简报
外源调节物质对干旱胁迫下格木幼苗生理特性的影响
孙明升,胡颖,陈旋,罗群凤,杨章旗
林业科学. 2020, 56(10):  165-172.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201018
摘要 ( 134 )   HTML ( 12 )   PDF (1273KB) ( 118 )  
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目的: 分析不同浓度甜菜碱(BT)、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和氯化钙(CaCl2)处理对干旱胁迫下格木幼苗抗逆生理指标的影响,探索缓解格木幼苗干旱伤害的可行方法,为格木的栽培与推广提供技术参考。方法: 以1年生格木幼苗为材料,叶面喷施不同浓度BT、SA、MeJA和CaCl2溶液后,置于浓度为30%的聚乙二醇(PEG-4000)溶液环境中进行模拟干旱胁迫。设置2组对照(CK):CK1为喷施蒸馏水,置于正常土壤环境,CK2为喷施蒸馏水,置于浓度为30%的PEG-4000溶液环境。干旱胁迫处理10天时,测定格木幼苗叶片细胞膜透性、丙二醛(MDA)、脯氨酸(PRO)、可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素含量(SPAD值)以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性。结果: 与CK1相比,干旱胁迫显著抑制CK2格木幼苗叶片抗氧化酶活性,加重干旱条件对细胞膜的伤害,致使细胞膜结构受损,细胞膜功能被破坏,进而引起格木幼苗叶片相对电导率和MDA含量显著上升。干旱胁迫也会导致叶绿体结构被破坏,不能正常进行光合作用。与CK2相比,叶面喷施调节物质可以显著提高格木幼苗叶片PRO、可溶性蛋白和可溶性糖含量,减轻格木幼苗叶片因干旱而导致的细胞失水;提高POD、SOD、CAT抗氧化酶活性,有效清除细胞内过多的活性氧,避免膜脂过氧化的发生,显著降低叶片MDA含量和相对电导率,使细胞膜系统代谢正常,减轻干旱胁迫对格木幼苗叶片造成的伤害,并可提高叶片SPAD值,减弱干旱对光合作用的抑制作用。随着处理浓度的升高,除CaCl2溶液外,其余3种外源调节物质对格木幼苗干旱伤害的缓解作用呈现先增强后减弱的趋势。结论: 叶面喷施浓度为500 mg·L-1的BT、100 mg·L-1的SA、1 mmol·L-1的MeJA、5 mmol·L-1的CaCl2溶液可明显减轻在干旱胁迫下对格木幼苗叶片的伤害,提高格木幼苗的抗旱能力。

濒危植物树枫杜鹃的结实及种子萌发特性
杨阳,王海洋,马立辉
林业科学. 2020, 56(10):  173-183.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201019
摘要 ( 156 )   HTML ( 3 )   PDF (3391KB) ( 109 )  
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目的: 探究树枫杜鹃的结实及种子萌发特性,以及两者对环境因子的响应,为揭示其濒危机制及制定保育策略提供依据。方法: 分析种群的结实状况、单株结实量、果实及种子特征,及其与环境因子的相关性;研究母株性状及其光照条件、果实性状、种子形态表型等生物学特性对种子萌发力的影响,以及萌发阶段不同的光照、温度等环境因子与不同浓度的GA3溶液浸种处理对种子萌发与幼苗生长的影响。结果: 1)生长于灌丛与苔藓矮林的树枫杜鹃种群结实特性优于阔叶林(P < 0.05),结实母树比例在39.58%~66.67%;结实在冠层的层次效应明显,座果率为43.90%~58.62%,种子饱满率低,为9.89%~15.71%;同一母株的种子形态表型呈连续性变异,不同形态表型的种子选育潜力大。2)树枫杜鹃结实主要受到光资源限制的影响,母株的光照条件与座果率、种子饱满率、种宽呈极显著正相关(P < 0.01),母株光照不足,则种子饱满率低,产生的长圆形种子(种宽/种长< 0.4)比例大。3)种子的萌发特性主要受到种子形态表型的影响,其次为母株的光照条件、母株的年龄、果实开裂程度,即种宽/种长的比值越大、母株的光照越充足,则种子的萌发率、幼苗活力指数越高,而母株年龄过大、果实开裂程度越完全,则种子萌发率、幼苗活力指数越低;卵圆形种子(种宽/种长≥0.4)的萌发能力优于长圆形种子。4)树枫杜鹃种子具有浅度需光性生理休眠,黑暗条件下的萌发率显著低于光照条件下,种子萌发率、幼苗活力指数与光照呈正相关;GA3溶液浸种能显著提高种子萌发率与幼苗活力指数,适宜浓度范围为400~600 mg·L-1;种子对温度具有广泛的适应性,5℃便启动萌发,但低温条件下种子畸形苗比例大,萌发适温为20~25℃。结论: 树枫杜鹃自然居群中激烈的光竞争使其生境适宜性持续下降,并逐渐趋于小种群,光资源限制影响结实特性,致使种子产量与种子品质下降,有性生殖力逐渐衰退;在林下弱光照等不利的自然条件下,种子向幼苗的转化受到抑制;种子低温即启动萌发,但萌发效率低,增加了种群的风险。应疏伐林木、清理地表枯落物等,改善种群及土壤种子库的光照条件,并辅以人工扩繁以维持种群的发展;育苗应于果实成熟初期采取蒴果微裂的黄绿色果实,并挑选卵圆形的种子进行。

基于对称凸包和平滑轮廓的单木通透度计算
张卫正,张伟伟,李灿林,万瀚文,张秋闻,刘岩,金保华
林业科学. 2020, 56(10):  184-191.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201020
摘要 ( 87 )   HTML ( 1 )   PDF (5641KB) ( 45 )  
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目的: 为解决现有单木通透度评估受观察者视角和主观性影响较大、难以建立统一判别标准的问题,基于树木数字图像进行单木结构特征识别与整合,研究树冠所形成的内部和外部区域,定量评估单木通透度,为单木健康状况监测和生长状态分析提供技术支持。方法: 以雪松为研究对象,采用Surface Pro 4获取单木图像,利用压感触控笔手工圈存图像中冠层区域,并将圈存区域进行图像灰度化和二值化,得树木二值化图像,运用形态学运算获得树冠平滑轮廓,确定树冠在竖直方向的对称轴,建立树冠基于对称轴的镜像,使用DelaunayTri函数得到冠层三角网,Convex hull函数得到树冠凸包,从平滑轮廓中任意点开始沿顺时针方向行走,计算平滑轮廓上各点到凸包的最短距离,利用K-均值聚类算法确定深度和轻度凹陷,计算深度凹陷密度,将树冠平滑轮廓内区域进行连通区域标记,利用K-均值聚类算法将标记的连通区域分为大孔和小孔,分别计算大孔和小孔密度,对深度凹陷密度、大孔和小孔密度3个系数赋予不同权重,定量评估单木通透度。参考林业专家经验和树木生长规律,采用深度凹陷密度、大孔和小孔密度3个系数定量评估单木通透度,考虑深度凹陷对冠形和通透度的影响高于大孔,对深度凹陷赋予更大加权,并加入小孔对通透度的贡献,从0°、30°、60°、90°、120°和150°共6个角度获取6个树冠图像,以平均值Tca作为单木通透度系数,减小因视角变化引起的通透度波动,尽可能精确反映单木真实状况。采用AutoCAD 2010结合Photoshop CC 2017设计单木验证模型,对本研究所提出方法进行试验验证和精度分析。结果: 理想情况下的小孔密度、大孔密度、深度凹陷密度和通透度分别为0.125 0、0.125 0、0.162 9和0.264 6,采用本研究所提出方法计算的小孔密度、大孔密度、深度凹陷密度和通透度分别为0.117 8、0.124 1、0.164 0和0.258 6,本研究所提出方法的精度高达97.73%。结论: 本研究所提出方法测量速度快、人工工作量小,可为单木健康状况监测和生长状态分析提供技术支持,同时该研究思路和方法也可以推广应用到其他树木和作物的监测分析,具有一定的实用价值。

基于卫星追踪定位技术的库姆塔格沙漠野骆驼生境利用和迁移规律
薛亚东,李迪强,李佳
林业科学. 2020, 56(10):  192-198.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201021
摘要 ( 107 )   HTML ( 1 )   PDF (4696KB) ( 77 )  
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目的: 确定库姆塔格沙漠野骆驼的活动范围和生境利用情况,识别野骆驼的迁移路径,为野骆驼的管理和保护提供对策。方法: 利用卫星追踪定位技术,于2014—2016年在库姆塔格沙漠地区对3峰野骆驼进行追踪监测,利用最小凸多边形法计算野骆驼的活动范围,利用内核法分析野骆驼对生境利用的情况。结果: 3峰野骆驼个体的家域面积分别为7 596.44、8 152.10、1 162.17 km2;从季节来看,春季野骆驼平均活动范围最大,为902.79 km2,冬季次之,秋季和夏季最小;总体来说,3峰野骆驼的生境利用有所重叠,但不同个体对生境利用的主要区域有所差别;不同季节野骆驼的生境利用也有所不同,夏季均在较为凉爽的阿尔金山北麓活动,冬季并不是所有个体会聚集在温暖的阿奇克谷地活动;春、秋2季野骆驼的活动热点分布在水源点附近。野骆驼最快能在30 h内完成1次跨越库姆塔格沙漠的迁移,其迁移多数是在发情繁殖期间,尤其是末期的4月。结论: 通过对野骆驼生境利用的分析,可初步确定不同季节野骆驼集中利用的区域和迁移路线,这将为野骆驼及其生境保护管理提供依据。但本研究数据量偏少,需要进一步开展系统研究,以期深入揭示野骆驼的生境需求和迁移活动规律。

无人机遥感影像的YOLOv3鼠洞识别技术
崔博超,郑江华,刘忠军,马涛,沈江龙,赵雪迷
林业科学. 2020, 56(10):  199-208.  doi:10.11707/j.1001-7488.20201022
摘要 ( 204 )   HTML ( 10 )   PDF (7386KB) ( 114 )  
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目的: 利用无人机遥感结合机器视觉识别荒漠林大沙鼠鼠洞,以期能够自动、准确和高效地获取鼠洞分布情况,为提高科学治理鼠害效率提供支持。方法: 针对古尔班通古特沙漠南缘荒漠林大沙鼠典型鼠害区,提出一种运用机器视觉结合无人机遥感对鼠害区域鼠洞进行识别定位的方法。该方法包含利用YOLOv3网络及其轻量级解决方案YOLOv3-tiny网络2种识别大沙鼠鼠洞的方案。首先从2次拍摄的低空遥感影像中挑选合适的影像,将其裁剪为416×416像素的图像,利用目标标注工具labelling对图像中鼠洞进行标注,构建荒漠林大沙鼠鼠洞数据集。而后利用k-means聚类算法对大沙鼠鼠洞数据集目标候选框的个数和宽高比维度进行聚类分析,选出适合数据集的先验框。最后调整参数对网络进行训练,采用对大沙鼠鼠洞数据集目标检测的准确率(precision,P)、召回率(recall,R)和平均精确率(average precision,AP作为目标检测算法的评价指标。结果: YOLOv3网络在大沙鼠鼠洞数据集上的平均查准率为92.37%,YOLOv3-tingy的平均查准率为85.86%,YOLOv3网络比YOLOv3-tiny网络AP要高6.51%,但YOLOv3-tiny参数量仅为YOLOv3的1/13;YOLOv3网络在本文硬件环境中检测单张图像的平均时间为0.83 s,YOLOv3-tiny为0.22 s。结论: 以上结果表明无人机遥感结合YOLOv3网络与YOLOv3-tiny网络可以实现对大沙鼠鼠洞的识别定位,高效的监测大沙鼠鼠洞的分布情况,弥补了传统方法监测鼠害时的不足,提高了监测大沙鼠鼠害的实时性、灵活性。