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2021年 第57卷 第2期 刊出日期:2021-02-25
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林业科学. 2021, 57(2):  0-0. 
摘要 ( 50 )   PDF (3095KB) ( 73 )  
相关文章 | 多维度评价
论文与研究报告
黑龙江省帽儿山温带阔叶树种不同器官的生态化学计量特征
赵瑞,王传宽,全先奎,王兴昌
林业科学. 2021, 57(2):  1-11.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210201
摘要 ( 193 )   HTML ( 11 )   PDF (1295KB) ( 174 )  
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目的: 量化共存树种的碳、氮、磷含量及其计量关系的器官间和种间差异,探讨共存树种养分元素的器官间分配策略和种间利用差异,以期增强对整树水平的碳、氮、磷储量和分配格局的认识。方法: 选取黑龙江省帽儿山天然次生林中的10个共存阔叶树种,研究叶、枝、皮、边材、心材、树桩、大根(5 mm < 直径≤30 mm)、粗根(2 mm < 直径≤5 mm)和细根(直径≤2 mm)9个器官的碳含量(C)、氮含量(N)、磷含量(P)以及碳氮比(C:N)、碳磷比(C:P)和氮磷比(N:P),用变异系数表达器官和树种间的差异,用标准主轴回归斜率检验元素两两之间的异速或等速增长关系。结果: 树种、器官及其交互作用对C、N、P及C:N、C:P、N:P影响显著(树种对C:P影响不显著除外);从均值来看,资源获取器官(叶和细根)的C、N、P及N:P显著高于其他器官,木质部(边材、心材)的C:N、C:P显著高于其他器官;从种间变异来看,叶元素含量及其计量比的种间差异均较低;细根N、C:N和N:P的种间差异均较高,而P和C:P的种间差异均较低,表明该地区树木将有限的氮元素优先分配给光合器官;大部分器官的元素间相关关系不显著,表明单一器官的养分计量关系不能直接反应其他器官或整树水平的计量关系;器官间C和N、C和P相关关系因树种而异,但N和P关系各树种高度一致。结论: 树木器官间的C、N、P、C:N、C:P和N:P的差异与器官功能分异紧密相关。总体上温带森林树种将受限的氮元素优先分配到叶,同时氮也会限制木材固碳。各器官对碳、氮、磷元素的利用在群落共存种间存在明显差异,可能有助于降低种间竞争。无论是种内还是种间,一个器官的养分含量及其计量关系均不能直接反应其他器官的情况,因此仅用某一器官来量化整树水平的碳、氮、磷储量及其分配格局是不准确的,今后相关研究应充分考虑元素含量的器官间和种间差异。

森林色彩景观格局指数与色彩属性指标对观赏效应的影响
贾娜,史久西,秦一心,格日勒图,张龙
林业科学. 2021, 57(2):  12-21.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210202
摘要 ( 79 )   HTML ( 3 )   PDF (11855KB) ( 58 )  
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目的: 探讨森林色彩景观格局指数(简称色彩格局指数)、色彩属性指标与观赏效应值(SBE)之间的量化关系,建立观赏效应评价模型,筛选影响SBE的关键指标,以期为森林色彩景观格局配置提供指导。方法: 以长三角地区典型山地森林景观为对象,应用PS、ColorImpact、CAD、ArcGIS、Fragstics软件工具划分色彩斑块、计算色彩格局指数,借助心理物理学方法获取观赏效应量值,统计分析色彩格局指数、色彩属性指标与SBE之间的相关关系,建立观赏效应评价模型,筛选影响SBE的关键指标。结果: Pearson相关分析结果显示,最大斑块相对面积(r=-0.31,P < 0.05)、森林色彩分布模式(r=-0.690,P < 0.01)、蔓延度指数(r=-0.398,P < 0.01)与色彩观赏效应值显著(P < 0.05)或极显著(P < 0.01)负相关;平均斑块分维数(r=0.322,P < 0.05)、香侬多样性指数(r=0.352,P < 0.05)、景观丰度((r=0.655,P < 0.05)、全色明度(r=0.482,P < 0.01)与色彩观赏效应值显著或极显著正相关;景观水平指数与SBE相关性高于斑块水平指数,全色属性指标与SBE相关性高于主、辅色属性指标;全色色差、边缘密度、周长面积比3个指标间均极显著正相关(r>0.800,P < 0.01),主色相对面积与蔓延度指数间极显著正相关(r=0.862,P < 0.01)、蔓延度指数与香侬多样性指数间极显著负相关(r=-0.862,P < 0.01)、主色相对面积与香侬多样性间极显著负相关(r=-0.866,P < 0.01);SBE评价模型(R2=0.834 4)显示,全色相对面积大但主色相对面积较小、色斑边缘曲折自然且形状趋向圆满、色彩丰富但空间分布不均匀、趋向聚集又不完全连成一体、色斑镶嵌自然有序的森林色彩景观的观赏效应高;本研究首次提出的森林色彩分布模式指标对SBE的影响极显著(r=-0.690,P < 0.01),色彩格局疏密变化有致、秩序感高、自然性强的色彩分布模式的SBE高。结论: SBE与色彩格局指数之间存在显著、极显著相关关系,基于此建立评价模型,应用色彩格局指数进行色彩观赏效应评价的方法可行。

基于角尺度的随机体在森林稳定性维持中的作用
惠刚盈,赵中华,张弓乔,胡艳波
林业科学. 2021, 57(2):  22-30.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210203
摘要 ( 108 )   HTML ( 2 )   PDF (7804KB) ( 96 )  
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目的: 探讨基于空间结构的森林稳定性维持机制,提出森林"随机体-稳定性"假说,为改善我国人工林稳定性提供科学参考。方法: 以我国不同气候带典型天然林为研究对象,利用林分空间结构参数——角尺度精细解译林木点格局,根据参照树及其最近4株相邻木构成的结构单元中相邻木的分布形式定义结构体,分析典型天然林结构体类型构成,揭示稳定性高的天然林普适性结构规律。结果: 天然林中的林木主要由随机木组成,其林木株数频率达55%,断面积占比高达50%以上;随机木构成天然林的主体,既与天然林地域分布和森林类型无关,也与天然林树种组成和格局类型无关。结论: 随机木是天然林稳定的基石,其在天然林中的主体构成是促使森林稳定性的关键。林分中随机体的架构形式使得随机木具有两面受光的邻体微环境,相较于均匀体,其中心木受相邻木的竞争压力更小,而相较于聚集体,随机木的相邻木之间挤压程度则更小,随机木及其邻体(随机体)相对来说承受的生存压力较小,在自然演替过程中能够获得更大的存活几率;随机体数量越多,森林群落越稳定。

基于机载激光雷达数据的森林蓄积量模型研建
曾伟生,孙乡楠,王六如,王威,蒲莹
林业科学. 2021, 57(2):  31-38.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210204
摘要 ( 100 )   HTML ( 2 )   PDF (965KB) ( 103 )  
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目的: 建立变量相同、结构稳定、具有普适性的基于机载激光雷达数据的森林蓄积量预估模型,为规范森林蓄积量建模与评价提供科学参考,为森林资源调查提供计量依据。方法: 利用东北林区落叶松林、红松林、杨树林和桦树林4种森林类型790块样地的激光雷达数据和地面实测蓄积量数据,首先采用多元线性回归和非线性回归方法,分别建立基于机载激光雷达数据的森林蓄积量回归模型,通过对比分析,确定具有相同变量和统一结构形成的普适性模型;然后采用哑变量建模方法,建立基于相同激光雷达变量的不同森林类型蓄积量模型。结果: 4种森林类型线性蓄积量回归模型的解释变量个数在2~6之间,确定系数(R2)在0.701~0.827之间;非线性蓄积量回归模型的解释变量个数在2~4之间,R2在0.707~0.818之间。基于点云平均高度和平均强度的落叶松林、红松林、杨树林、桦树林非线性二元蓄积量模型,其R2分别为0.679、0.814、0.698和0.703,平均预估误差分别为4.26%、2.90%、3.68%和3.83%,平均百分标准误差分别为24.44%、18.23%、21.47%和23.26%。结论: 基于机载激光雷达数据估计森林蓄积量,非线性模型优于线性模型;基于点云平均高度和平均强度的二元蓄积量模型具有普适性,可作为森林蓄积量估计的标准模型;本研究建立的4种森林类型蓄积量模型,其预估精度均达到森林资源调查相关技术规定要求,可在实践中推广应用。

外源调节物质对铅胁迫下格木幼苗生理特性的影响
陈旋,胡颖,孙明升,贾婕,杨章旗
林业科学. 2021, 57(2):  39-48.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210205
摘要 ( 92 )   HTML ( 13 )   PDF (1003KB) ( 99 )  
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目的: 研究外源调节物质对格木幼苗响应铅胁迫的生理特性和抗逆能力,探讨格木对铅胁迫的响应机制,为格木的栽培、引种及重金属污染土壤的修复提供理论指导。方法: 以1年生格木幼苗为试材,通过不同浓度甜菜碱(BT)、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和氯化钙(CaCl2)的处理,研究其对铅(10 mmol·L-1)胁迫下格木幼苗抗氧化酶活性,渗透调节物质含量,叶片细胞膜透性以及叶绿素含量(SPAD值)的影响。结果: 铅胁迫明显抑制格木幼苗生长,致使其渗透调节物质含量显著减少、MDA含量及RC明显增加、光合色素合成受抑。而SOD、POD和CAT活性较无胁迫对照(CK1)提高7.0%、1 221.6%和121.0%,格木幼苗具有一定的抗铅胁迫能力。外源调节物质对格木幼苗抗氧化酶活性的激活、PRO和SP含量的增加、MDA的降解、RC的降低和叶绿素的合成有显著作用,对SS含量无促进作用。与铅胁迫对照(CK2)相比,施加MeJA 0.1 mmol·L-1,SOD活性提升13.2%;100 mg·L-1的BT,CAT活性增强17.7%;25 mg·L-1的SA,POD活性提高36.2%;1 mmol·L-1的MeJA,PRO含量提高157.3%;1 000 mg·L-1的BT,SP含量增加71.9%;5 mmol·L-1的CaCl2,SPAD值增大22.9%;100 mg·L-1的BT,MDA含量降低58.9%,BT一定程度降低RC。相关性分析显示,各生理指标之间存在直接或间接的内在关联性,彼此促进或拮抗,对铅胁迫损伤进行动态修复调节。结论: 外源调节物质可有效缓解铅对格木幼苗的伤害,与格木幼苗产生适应性诱导以抵抗铅胁迫的外源调节物质表现为:1 mmol·L-1 MeJA > 20 mmol·L-1 CaCl2 > 100 mg·L-1 BT > 5 mmol·L-1 CaCl2 > 0.1 mmol·L-1 MeJA > 500 mg·L-1 BT > CK2。

小叶黄杨越冬叶片呈色及其温光影响因子
彭金根,姜雪茹,谢利娟,刘燕
林业科学. 2021, 57(2):  49-61.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210206
摘要 ( 125 )   HTML ( 5 )   PDF (24040KB) ( 49 )  
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目的: 研究3个小叶黄杨品种越冬叶片呈色及其温光影响因子,探索决定小叶黄杨冬季叶片变红的温光临界值,为北方冬季常绿阔叶植物应用和绿色景观提升提供理论依据。方法: 2011—2013年连续2个越冬返青时期(第1年10月—次年3月)对3个小叶黄杨品种种植地的温度和5种不同遮光处理下叶片的光照条件进行实时监测,并对同时期叶片呈红指数和叶片解剖结构进行动态观测,通过相关性分析和线性拟合,探讨种植地温光环境与小叶黄杨越冬叶片呈色之间的关系。结果: 3个小叶黄杨品种越冬返青具有不同呈色表现,其中‘绿美’保绿效果最好,‘阳光’变红程度中等但返青最晚,‘冬绿’越冬变红严重但返青最早;3个品种越冬叶片变红与温度变化直接相关,且叶片近轴侧变红的临界温度均较远轴侧更低。其中‘绿美’叶片变红临界温度最低(近轴侧0.67~1.55℃,远轴侧5.25~7.68℃),‘阳光’和‘冬绿’近轴侧和远轴侧表现具有差异,其中‘阳光’近轴侧为4.33~6.42℃,远轴侧为8.43~9.41℃,而‘冬绿’近轴侧为4.16~4.98℃,远轴侧为9.41~10.23℃;3个品种叶片呈红指数RI均随着光照强度的下降而降低。结论: 3个小叶黄杨品种冬季变红程度由高到低依次为‘冬绿’、‘阳光’和‘绿美’,对3个品种叶片变红的温、光因子进行量化,其叶片冬季变红程度与临界温度值呈正相关,3个品种叶片呈红指数RI值随着光照强度的降低而降低,表明越冬期间小叶黄杨叶片变红与冬季的低温和相对高光的相互作用密切相关,3个品种的阳生叶越冬期间呈色表现不同,反映出它们在低温和相对高光双重胁迫环境下的耐受性及敏感程度存在差异。在北方园林应用时,小叶黄杨适宜种植在庇荫环境下,有利于其冬季维持较好的绿色景观。

冠层高度对江西69种阔叶树小枝单叶生物量与出叶强度关系的影响
李锦隆,王满堂,李涵诗,陈晓萍,孙俊,钟全林,程栋梁
林业科学. 2021, 57(2):  62-71.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210207
摘要 ( 65 )   HTML ( 0 )   PDF (1112KB) ( 49 )  
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目的: 研究阔叶树不同冠层高度对当年生小枝上单叶生物量与出叶强度之间关系的影响,以期探明森林内光照环境变化对树木小枝性状的影响,为揭示阔叶树林冠生长对光环境变化的响应机制提供理论依据。方法: 采用标准化主轴回归估计(standardized major axis estimation,SMA)方法对江西省阳际峰自然保护区内69种阔叶树不同冠层高度的单叶生物量(ILM)与出叶强度(单位茎生物量的叶片数量与单位茎体积的叶片数量,Lim与Liv)的异速生长关系(树木本身某一部分的相对增长)进行研究,分析不同冠层高度(上冠层与下冠层)对亚热带常绿阔叶林内常绿和落叶树种的单叶生物量与出叶强度之间关系的影响。结果: 1)常绿和落叶树种的Liv、比叶面积和单叶面积均存在显著差异(P < 0.05),但两者的叶片数量、ILM、Lim和茎密度均无显著差异(P>0.05)。常绿树种在不同冠层高度处的叶片数量、Liv、比叶面积、Lim和茎密度均存在显著差异(P < 0.05),但落叶树种在不同冠层高度处仅与比叶面积存在显著差异(P < 0.05)。2)常绿和落叶树种不同冠层高度当年生小枝的单叶生物量与出叶强度之间均为负等速关系;冠层高度对常绿树种小枝ILM-Lim的异速生长指数(方程斜率)无显著影响(P=0.95),但上冠层小枝ILM-Lim的异速生长常数(方程截距)显著高于下冠层(分别为1.24、1.05);冠层高度对落叶树种当年生小枝ILM-Lim的异速生长指数(P=0.65)与异速生长常数(P=0.83)均无显著影响。3)冠层高度对常绿树种当年生小枝ILM-Liv的异速生长指数(P=0.43)与异速生长常数(P=0.16)均无显著影响,对落叶树种当年生小枝ILM-Liv的异速生长指数(P=0.69)与异速生长常数(P=0.28)也无显著影响。结论: 冠层高度对常绿和落叶树种当年生小枝的单叶生物量与出叶强度之间的负等速关系未产生影响,但冠层高度对常绿树种的异速生长常数则产生显著影响,表明在一定的出叶强度下,上冠层具有更高的单叶生物量,这可能是受当年生小枝在不同冠层高度处的枝、叶资源获取策略不同所引起。

基于RAD高通量测序的贵州百里杜鹃保护区杜鹃花属分类
黄承玲,姚刚,田晓玲,任永权,黄家湧,马永鹏
林业科学. 2021, 57(2):  72-81.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210208
摘要 ( 88 )   HTML ( 6 )   PDF (2887KB) ( 54 )  
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目的: 准确界定物种是野生植物资源开发与利用的前提。鉴于叶绿体片段无法区分贵州百里杜鹃区域的杜鹃花属植物,本研究采用基于基因组水平的RAD-seq技术探讨该区域杜鹃花属的系统进化关系,以期为复杂植物类群的物种鉴定提供参考。方法: 对百里杜鹃保护区的34种杜鹃花进行RAD-seq技术测序,统计测序深度、覆盖度及多态性位点等基本指标;用de novo方法获得高质量SNP位点,以Tajima’s D为指标筛选中性的SNPs,最后用中性SNPs通过fastStructure、PCA、GCTA及IQ-Tree软件对其进行基因分型、聚类与系统树构建。结果: 共获得42 083个高质量SNP位点,其中28 983个为中性SNP位点。基于PCA、fastStructure及系统发生树的分析结果,支持目前34种杜鹃花在亚属水平的形态学分类处理,6个亚属中的常绿杜鹃亚属、马银花亚属、羊踯躅亚属和映山红亚属能明显分开,而糙叶杜鹃亚属与杜鹃亚属不能区分开,表明二者亲缘关系较近。物种水平能区分绝大部分的种,相比前期研究有了大幅度提升,但一些形态特征极相似的种如繁花杜鹃与皱叶杜鹃无法区分。结论: RAD-seq数据产生大量的中性SNP位点,可在亚属水平和物种水平区分百里杜鹃保护区杜鹃花属的大部分植物,同时证实RAD-seq技术在复杂植物类群的物种分类方面相比传统分子标记,具有明显优势。

大花黄牡丹花粉萌发及贮存特性
贾文庆,王艳丽,郭英姿,王政,齐庆,闫三妮,刘会超,何松林
林业科学. 2021, 57(2):  82-92.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210209
摘要 ( 81 )   HTML ( 4 )   PDF (4022KB) ( 51 )  
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目的: 明确大花黄牡丹花粉萌发准确测定的方案,比较不同贮存条件和处理温度对花粉寿命的影响,确定花粉短期、中期、长期贮存的适宜温度,阐明不同温度下花粉程序性死亡的生理原因,为杂交育种、种质资源保存提供试验及理论依据。方法: 以西藏特有的大花黄牡丹花粉为材料,采用扫描电镜(SEM)观察分析花粉的形态,利用离体培养法研究花粉的萌发特性,并探讨不同贮存温度对花粉寿命,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,及丙二醛(MDA)和抗坏血酸(AsA)含量的影响。结果: 大花黄牡丹自然环境下花粉饱满率高,畸形率仅为5.6%,具有较强的有性生殖能力;影响大花黄牡丹花粉萌发的因子依次为蔗糖>硼酸>CaCl2 >GA3;室温下贮存花粉寿命仅为24天,4℃下花粉寿命80天左右,-20℃花粉寿命为120~184天,-80℃下花粉的寿命超过1年,-196℃花粉贮存1年后萌发率无显著变化;花粉保护酶、丙二醛含量、AsA含量剧烈变化前后花粉萌发率出现快速下降,-196℃贮存期间,SOD、CAT、POD、AsA含量保持稳定,清除活性氧能力较强,无细胞凋亡现象发生;相关分析结果显示,SOD活性是贮存期间影响大花黄牡丹花粉寿命的最主要生理因子,膜质过氧化是导致花粉死亡的主要生理因素;室温下POD为敏感性保护酶,4℃下SOD、CAT是敏感性保护酶,-20℃、-80℃下,SOD为敏感性保护酶;3种保护酶活性及AsA含量对花粉萌发率的影响次序为SOD > CAT > AsA含量> POD。结论: 大花黄牡丹花粉饱满率与萌发率具有相关性;适宜大花黄牡丹花粉萌发率检测的培养基为120 g·L-1蔗糖+45 mg·L-1硼酸+55 mg·L-1 GA3+30 mg·L-1 CaCl2,花粉萌发率达92.10%;室温适合大花黄牡丹花粉24天以内的短期贮存,4℃、-20℃适合杂交时间间隔在80~120天花粉的中期贮存,-80℃适合花粉的跨年贮存,-196℃适宜花粉的长期贮存;-196℃下贮存后花粉细胞内代谢处于平衡状态,细胞膜系统稳定是花粉保持高萌发率的生理响应;花粉在室温、4℃、-20℃、-80℃下贮存后,活性氧、自由基过度积累造成的细胞膜质过氧化、损伤是花粉萌发率降低的主要原因。

以玉米为例探究单子叶植物重力响应及维管结构的变化
贺学娇,楚立威,文爽爽,卢孟柱,唐芳
林业科学. 2021, 57(2):  93-102.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210210
摘要 ( 75 )   HTML ( 3 )   PDF (27294KB) ( 70 )  
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目的: 重力对植物生长发育、形态建成、生理代谢等生物学过程发挥着重大作用,重力条件改变会诱导植物发生一系列生长与定向的变化。大部分木本植物在响应重力条件改变时,形成层活动会不均衡增加从而形成偏心生长的应力木,木质部结构和细胞壁成分发生明显变化。单子叶植物一般没有形成层,不能进行径向次生生长,且维管束多为散生。为了探究单子叶植物对重力的响应过程和结构变化,本文以玉米为研究对象,分析其响应重力的动态过程和形态结构变化;并通过与木本植物进行比较,揭示它们重力响应的差异。为进一步研究单子叶植物(如竹子等)及其他林木的重力反应提供一定借鉴。方法: 以玉米B73自交系为试验材料,待幼苗发育至10叶期,将试验植株水平放倒,对照植株保持直立。利用延时拍摄记录玉米重力响应过程的动态变化及变化的时间节点。通过组织切片观察和特异染色,分析发生重力响应的茎节产生的结构及细胞壁成分的变化。结果: 以第1片旗叶着生的节作为第1茎节,从下往上依次标记茎节。重力改变后玉米的响应过程及变化如下:1)响应过程:玉米从顶端向下依次感应重力作用。植株放倒10 h后开始响应重力,在之后的20 h内,植株从顶端到第4茎节先后向上弯起,直至植株与水平面呈90°角到达终止状态。2)形态变化:多次重复试验显示只有第4、5、6茎节发生明显的形态变化,在靠近节的近地侧部位出现不同程度的组织膨大。通过纵切观察,3个茎节膨大部位的组织和内部导管呈向上弯曲的状态。对照植株相应茎节并未发生改变。3)维管束结构变化:与对照相比,近地侧维管束的细胞数量增多并呈纺锤形,细胞壁极显著变薄且没有明显的导管组织;远地侧维管束的细胞数量和细胞壁厚度因生长状态不同而变化不一。第4茎节变化最显著。4)维管束细胞壁成分变化:分别用木质素特异染料间苯三酚和纤维素染料卡尔科弗卢尔荧光增白剂(calcofluor white)对试验组和对照组的横切切片进行染色,结果显示:近地侧维管束细胞壁的木质素含量较少,而纤维素含量比对照增多;远地侧维管束细胞壁成分与对照相比没有明显变化。结论: 玉米在重力条件改变后迅速调整茎节延伸方向,与对照相比茎节近地侧维管束细胞数量显著增多、细胞壁变薄、木质素减少而纤维素增多。由此推测玉米受重力影响后,通过调整居间分生组织活动,产生类似应拉木、压缩木的组织,但又与二者有所区别。这可为研究重力响应下木本植物维管组织分化(木材形成)的调控提供一定基础。

降香黄檀与东京黄檀木材解剖特征及抽提物化学成分的可区别性
刘衡,施福军,黎韦水,韦中绵,马若克,刘志高,李英健,符韵林
林业科学. 2021, 57(2):  103-114.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210211
摘要 ( 93 )   HTML ( 8 )   PDF (12088KB) ( 57 )  
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目的: 比较降香黄檀和东京黄檀的树木形态、木材解剖特征和抽提物化学成分,探究二者的可区别性。方法: 采用观察法观测降香黄檀和东京黄檀的树木形态特征;采用木材解剖学方法观测木材三切面,从宏观和微观角度观察降香黄檀和东京黄檀木材组织构造;采用气质联用分析(GC-MS)和超高效液相色谱-飞行时间质谱(UPLC-ESI-MS/MS)方法测定不同产地降香黄檀和东京黄檀抽提物的化学成分,并进行对比分析。结果: 在树木形态上,降香黄檀的花、果、叶等形态与东京黄檀相似;在木材构造上,相较于东京黄檀,降香黄檀纹理略丰富,管孔类型更趋近于半环孔材,心材具有略少的异型Ⅲ木射线组织,但这些差异难以量化,并不能很好地区分二者,同时,其他构造特征不存在可区别性;在化学成分上,通过聚类分析发现,相同纬度的木材聚为一类,与树种无关,通过PCA分析发现,二者的分组存在明显交集,不存在可区别性。结论: 降香黄檀和东京黄檀在树木的花、果、叶等形态特征、木材解剖构造及抽提物化学成分等方面差异不显著,不存在可区别性。

四川山矾根系分支节点对根系固土效益的影响
朱锦奇,王云琦,王玉杰,郑波福,李亦璞
林业科学. 2021, 57(2):  115-125.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210212
摘要 ( 40 )   HTML ( 0 )   PDF (3556KB) ( 30 )  
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目的: 研究根系形态学参数和力学参数对固土效果的影响,进一步了解根-土相互作用机制和固土机制。方法: 利用改装过的万能试验机测定四川山矾根系的抗拉强度、杨氏模量、摩擦力等力学特性,利用自制的大盒直剪装置测定含根土样本的抗剪强度。分析根系形态学参数与力学特性参数的关系。结果: 1)四川山矾的根直径与根长、抗拉强度、杨氏模量和拔出力都符合幂函数关系。其中,根直径与抗拉强度和杨氏模量呈负相关,根直径与根长、拔出力呈正相关。2)四川山矾根系分支节点数的增加,可显著提高根系拔出力,但分支节点对单位根长度拔出力的影响较小。3)四川山矾根系分支节点的增加,可显著提高根系的土壤加固效果,每存在1个分支节点可提高根系附加抗剪强度约50%。分支节点的增加可显著提高单位根长和根直径的附加抗剪强度。4)主成分分析发现,对根系附加抗剪强度的极值影响最大的参数为根长之和,而对根系附加抗剪强度的屈服值影响最大的参数为根直径之和。结论: 四川山矾根系分支节点的存在对根系的拔出强度和最终的固土效果都有显著影响,是根系固土效果定量研究中的重要参数,这对理解和分析边坡植物根系加固土壤的机制有重要意义。

西藏麦地卡湿地不同水文期原生动物优势种生态位及其种间联结性
安瑞志,张鹏,达珍,乔楠茜,汤秋月,巴桑
林业科学. 2021, 57(2):  126-138.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210213
摘要 ( 78 )   HTML ( 12 )   PDF (4501KB) ( 48 )  
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目的: 探究西藏麦地卡湿地国家级自然保护区不同水文期原生动物群落优势种生态位及种间联结性,揭示不同水文期原生动物群落优势种的资源利用状况、功能地位及生态适应性等相关信息,为进一步研究麦地卡湿地原生动物群落的稳定性和空间分布格局提供依据。方法: 根据麦地卡湿地的生态环境特征、功能分区与梯度结构等特征,设置14个采样点,于2018年7月(丰水期)和10月(枯水期)用25#浮游生物网采集水样168个,运用生态位宽度、生态位重叠、生态响应速率、总体联结性、χ2检验、联结系数(AC)、共同出现百分比(PC)以及点相关系数(φ)等方法,分析优势种的生态位及种间联结性。结果: 1)麦地卡湿地丰水期共鉴定出原生动物141种,枯水期共鉴定出原生动物138种。其中优势种9种,隶属2门5属,倒卵形隐滴虫和球形砂壳虫是2个不同水文期共有优势种,优势种出现频率、丰度和优势度在不同水文期均有差异;2)麦地卡湿地原生动物优势种由广生态位种、中生态位种和窄生态位种组成,并以广生态位种占主导地位;种对间生态位重叠值差异较大,最大值和最小值分别为1和0.001,且生态位重叠程度不高,种间竞争弱;2个水文期生态响应速率之和均为正数,表明麦地卡湿地原生动物群落处于发展阶段;3)麦地卡湿地2个水文期优势种间总体上均呈显著正关联,大多数种对的关联性未达到显著水平(χ2>3.841),种间关系较为松散。结论: 在麦地卡湿地原生动物群落优势种中,丰水期的波豆虫属、枯水期的吻状隐滴虫以及2个水文期均为优势种的球形砂壳虫等对环境的适应性能力强,具有较广的生态适应幅度;而丰水期的小茄壳虫和枯水期的钟形钟虫等对水环境条件变化比较敏感,适应性较弱;部分优势种种间生态位重叠与宽度特征并不一致,如枯水期的蛋白核隐滴虫和回转隐滴虫的重叠值高但生态位宽度较小;麦地卡湿地原生动物群落物种组成和优势种等群落结构较为稳定且存在正向演替的趋势,但优势种之间以及各优势种与环境之间未达到相对的动态平衡,原生动物群落仍处于发展阶段,尚未演替至顶级阶段。

可燃物处理对大兴安岭地区主要林型火行为的影响
宗学政,田晓瑞
林业科学. 2021, 57(2):  139-149.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210214
摘要 ( 76 )   HTML ( 3 )   PDF (4855KB) ( 44 )  
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目的: 模拟研究不同强度的可燃物处理对大兴安岭地区典型森林的火行为影响,为开展可燃物管理提供科学依据。方法: 在2019年火险期,分别对大兴安岭地区兴安落叶松林、白桦林、兴安落叶松白桦混交林等天然林和兴安落叶松与樟子松人工林进行可燃物调查和清理。每种林型分别设置3块样地(20 m×20 m),每块样地再分别设置4块小样地(10 m×10 m)。对每块样地进行林分结构调查,然后对4块小样地分别进行可燃物处理,包括割除枯死灌木和草本、清理枯枝和地表凋落物等。按可燃物处理程度分为未处理、低、中和高强度处理4个等级。低强度处理后林内无易燃及枯死灌草、地表无大型可燃物(>10 h),可燃物梯最小高度为3 m,中强度处理后倒木、灌木及小乔木全部清除,高强度处理后地表存留可燃物不会支持火的持续燃烧和蔓延。调查可燃物处理后的可燃物空间分布。利用可燃物特征分类系统(FCCS)分别模拟各林分在火险期内一般天气情景和干旱情景下的火行为。一般天气情景下,模型输出的指数包括地表火蔓延速度、火焰高度和火强度指标;干旱情景下,模型输出指数为潜在地表火(火强度、火焰高度和蔓延速度)及潜在树冠火行为(树冠火发生指数、蔓延指数和蔓延速度指数)。结果: 模拟结果显示,低强度可燃物处理后,兴安落叶松天然林和人工林地表火蔓延速度分别降低51.6%和42.8%,火焰高度分别降低33.6%和39.4%,平均火强度分别降低22.8%和34%;而兴安落叶松白桦天然混交林、白桦林和樟子松人工林的火行为变化不明显。中强度可燃物处理后,兴安落叶松白桦混交林、白桦林、兴安落叶松天然林、兴安落叶松人工林和樟子松人工林的地表火蔓延速度分别降低29.4%、37.1%、79.1%、83.3%和19.7%,火焰高度分别降低33.3%、29.8%、67.2%、69.7%和38.1%。高强度可燃物处理后,兴安落叶松天然林、兴安落叶松人工林、兴安落叶松白桦天然混交林、白桦林和樟子松人工林平均蔓延速度分别降低95.3%、97.6%、85.7%、88.9%和77.6%,平均火焰高度分别降低93.1%、93.9%、92.6%、87.6%和87.3%。干旱情景下,5种林型地表火行为指标随着可燃物处理强度的增大而明显降低(P < 0.01),白桦林无树冠火发生,其他4种林型树冠火发生可能性及蔓延速度随可燃物处理强度的增大而明显降低(P < 0.01)。结论: 在一般天气情景和干旱情景下,中强度可燃物处理后,兴安落叶松白桦混交林、白桦林、兴安落叶松天然林和樟子松人工林的地表火蔓延速度均低于1 m·min-1,火焰高度低于1 m,兴安落叶松人工林的地表火蔓延速度和火焰高度分别低于人工0.1 m·min-1和0.1 m;各林型地表火焰高度低,蔓延速度慢,易于直接扑灭;兴安落叶松白桦混交林和樟子松人工的树冠火发生降幅超过20%,兴安落叶松天然林和人工林地表火蔓延速度减少40%以上,树冠火发生可能降低30%。而高强度可燃物处理后,会影响森林结构及其功能,因此,针对当前主要林型进行中强度的可燃物清理,清理地表未分解的枯落物和易燃灌木草本以及树冠下空间易燃可燃物,就可以有效降低地表火蔓延速度和避免树冠火发生。

不同产地沉香的高效液相色谱指纹特征
王茜,尚丽丽,晏婷婷,陈媛,付跃进,李改云
林业科学. 2021, 57(2):  150-159.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210215
摘要 ( 56 )   HTML ( 3 )   PDF (3652KB) ( 48 )  
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目的: 针对不同地区所产沉香品质差别较大以及传统沉香产地鉴别主要依赖经验判断等问题,研究不同产地沉香的高效液相色谱(HPLC)指纹特征,探讨色谱指纹分析技术对沉香产地溯源的可行性,为沉香资源品质评价和原产地保护提供科学依据。方法: 以36批次来自3个不同产地的沉香为研究对象,优化高效液相色谱分离条件,基于"中药色谱指纹图谱相似度评价系统"获得色谱峰保留时间、峰面积信息,筛选不同产地沉香的高效液相色谱指纹图谱,并利用指纹特征峰变量进行主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA),建立沉香产地判别方法。结果: 不同产地沉香高效液相色谱指纹图谱的85个特征峰变量分析发现,莞香系沉香的色酮种类最多,相对含量最高;星洲系沉香的沉香四醇色谱峰极高,其余色酮相对含量较低;惠安系沉香的色酮种类较多,相对含量较莞香系稍低,较星洲系稍高,依其产地地理位置分布,在3个产地中体现出一定过渡性;主成分分析显示,样品基本上可依据产地不同聚合成3类;正交偏最小二乘判别分析对训练集和检验集样品产地的判别正确率均为100%。结论: 不同产地沉香2-(2-苯乙基)色酮类成分的组成和含量存在较大差异,显示出一定地域性,利用高效液相色谱指纹图谱结合正交偏最小二乘判别分析可判别沉香产地,为濒危珍贵沉香的产地溯源提供一种新的鉴别方法。

漆酶催化碘化竹材的防腐性能
饶瑾,王慧,NayebareKakwara Prosper,王婕,姜俊,杨秀树,刘庭菘,孙芳利
林业科学. 2021, 57(2):  160-167.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210216
摘要 ( 48 )   HTML ( 1 )   PDF (6251KB) ( 45 )  
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目的: 利用漆酶催化氧化碘化物产生碘自由基的特性,将具有杀菌或抑菌作用的活性成分固着于竹材上,提高竹材的防腐性能和抑菌成分的固着性,为木竹材保护和改性提供一种环保、高效的新方法。方法: 以2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)为促进剂,采用不同酶活的漆酶催化碘化竹材,通过14天流失试验和室内耐腐性试验测试流失前后竹材的防腐性能,运用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对防腐竹材的形貌和成分进行表征。结果: 单独碘化钾处理竹材具有一定的防腐效果,但质量损失率均在10%以上。采用不同酶活的漆酶催化碘化竹材可进一步提高竹材防腐性能,酶活0.60 U·mL-1的漆酶催化碘化竹材防腐效果最佳。经白腐菌腐朽3个月后,漆酶催化碘化竹材质量损失率为7.92%,流失试验后防腐竹材质量损失率增至9.85%,仍属于Ⅰ级耐腐。与白腐菌相比,褐腐菌对竹材的降解更严重,未处理竹材质量损失率高达24.95%,酶活0.60 U·mL-1的漆酶催化碘化竹材质量损失率为9.44%,流失试验后防腐竹材质量损失率变化幅度小,增加0.91%,而单独碘化钾处理竹材质量损失率从流失前的14.30%增至15.34%,漆酶催化碘化竹材具有较好的防腐性能和抗流失性能。从SEM可见,未处理竹材腐朽试验后细胞壁出现明显穿孔现象,特别是褐腐菌,部分穿孔连成一片,细胞完整性已严重破坏,而酶活0.60 U·mL-1的漆酶催化碘化竹材菌丝较少,细胞壁结构较完整。XPS分析表明,处理竹材经14天流失试验和3个月耐腐性测试,白腐菌和褐腐菌对其氧化降解程度均不高,漆酶催化碘化竹材不仅能抑制竹材细胞壁遭受白腐菌和褐腐菌降解,而且具有较好的抗流失性。结论: 漆酶催化碘化竹材可提高碘在竹材中的固着性,对白腐菌和褐腐菌具有较好的抵抗力,漆酶催化碘化竹材的耐腐性能高于单独碘化钾处理,是一种抗流失性强、高效且环保的新型竹材防腐技术。

研究简报
河西走廊西段荒漠戈壁灌木群落物种多样性的海拔格局
董雪, 李永华, 辛智鸣, 段瑞兵, 姚斌, 包岩峰, 张正国, 刘源
林业科学. 2021, 57(2):  168-178.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210217
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目的: 分析河西走廊西段灌木群落结构特征在海拔梯度上的分布规律,探讨荒漠戈壁灌木群落物种多样性的空间分布格局。方法: 以甘肃荒漠戈壁灌木群落为对象,在800~3 200 m的海拔范围内设置12个海拔梯度,探讨物种多样性沿海拔的变化特征。结果: 荒漠戈壁灌木群落类型沿海拔从低到高依次有沙拐枣+梭梭群落、泡泡刺群落、沙拐枣+泡泡刺群落、泡泡刺+红砂+沙拐枣+膜果麻黄群落、合头草+红砂群落、泡泡刺+红砂群落、合头草+盐爪爪+红砂群落、灌木亚菊+细枝盐爪爪群落、合头草群落、盐爪爪群落、盐爪爪+红砂群落、红砂群落,其中,红砂、合头草和泡泡刺等为分布范围较大的优势种;群落的α多样性指数沿海拔梯度从低到高呈先增加后降低的单峰型分布格局,最大值出现在海拔2 000~2 200 m内,其中,丰富度Gleason、Margalef指数和多样性Shannon-Wiener、Simpson指数随海拔上升表现出显著的单峰型格局(P < 0.05),海拔显著影响荒漠戈壁灌木群落的物种多样性(P < 0.05);虽然年均降水量和年均气温与海拔极显著相关(P < 0.01),但物种多样性与年均降水量和年均气温的相关性均未达到显著水平(P>0.05);群落物种多样性指数偏低,群落结构简单,物种组成稀少;大多数相邻海拔梯度间灌木群落的Jaccard相似水平较低。结论: 河西走廊西段荒漠戈壁以灌木为优势种的群落呈区域性的斑块状分布格局。不同海拔梯度内灌木群落的建群种都发生了变化。物种多样性在海拔梯度上呈先升后降的单峰分布格局。

林木联合采育机机械臂避障路径规划
杨英浩,刘晋浩,郑一力,黄青青
林业科学. 2021, 57(2):  179-192.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210218
摘要 ( 79 )   HTML ( 0 )   PDF (11109KB) ( 106 )  
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目的: 针对林木联合采育机在林区复杂环境中的避障作业要求,提出一种新型机械臂避障路径规划方法,为林业机械装备发展提供理论依据。方法: 首先,对林木联合采育机机械臂进行运动学分析,同时为解决经典快速搜索随机树随机性强、路径不平滑、计算时间长的问题,引入改进人工势场思想,提出规避搜索随机树(A-RRT)算法进行路径搜索,运用B样条曲线拟合与机械臂能量最小逆解法优化运动路径;其次,采用多点碰撞检测法,实现机械臂的稳定以及快速规划避障路径。结果: 1)林木联合采育机机械臂在林区复杂环境中能够成功避开障碍物,到达目标点;2)无论是在单一障碍物还是在多个障碍物环境中,机械臂各关节角度变换相对平滑;3)相比经典RRT算法、偏置RRT算法和双向RRT算法,本研究提出的路径规划算法搜索效率分别提高95.9%、56.9%和40.5%,机械臂避障规划效率有效提升。结论: 本研究提出的林木联合采育机机械臂避障算法具有较好的避障效果和较快的搜索速度,可降低林业环境工作劳动强度,提高机械装备采伐、抚育以及归楞的工作效率。