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2021年 第57卷 第5期 刊出日期:2021-05-25
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林业科学. 2021, 57(5):  0-0. 
摘要 ( 180 )   PDF (8199KB) ( 185 )  
相关文章 | 多维度评价
论文与研究报告
基于MaxEnt的中国无患子属适生区区划及生态特征
刘济铭,贾黎明,王连春,孙操稳,王昕,郑玉琳,陈仲,翁学煌
林业科学. 2021, 57(5):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210501
摘要 ( 500 )   HTML ( 35 )   PDF (14234KB) ( 242 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 基于我国无患子属空间分布数据,探索无患子属的适生区区划及主要生态特征,为无患子属种子调拨、种质资源多样性保护、引种栽培、合理选址提供科学依据。方法: 基于我国17省(区、市)无患子属226份种质资源空间分布数据,叠加分析后筛选133份代表性分布数据,结合24个生态因子,采用最大熵模型(MaxEnt)开展无患子属适生区区划并建立与生态因子的关系模型,运用受试者工作特征曲线(ROC曲线)检测模型精度,刀切法(Jackknife)筛选主导生态因子;结合ArcGIS系统实现我国无患子属适生区可视化。结果: MaxEnt模型模拟结果可信度高,无患子属适生区区划结果ROC曲线训练集和测试集AUC值均达到0.990以上;无患子属适生区面积为248.71万km2,占国土面积的25.81%,其中无患子为240.66万km2(占国土面积的24.99%)、川滇无患子为78.99万km2(占国土面积的8.20%)、毛瓣无患子为100.40万km2(占国土面积的10.42%);显著影响无患子适生区区划的生态因子为最暖季降水量(贡献率为57.1%)和等温性(贡献率为22.6%),川滇无患子为最暖季降水量(贡献率为37.9%)、最冷季平均气温(贡献率为15.9%)、海拔(贡献率为12.8%)和降水量变异系数(贡献率为11.2%),毛瓣无患子为年均温度变化范围(贡献率为19.6%)、最暖季降水量(贡献率为17.8%)、根系的氧气有效性(贡献率为11.9%)和等温性(贡献率为11.1%)。结论: 我国无患子属生态适生区广泛分布于华中和华南地区;无患子极适生区主要分布于我国福建省、广西壮族自治区、贵州省、重庆市、广东省北部、江西省南昌和赣州及四川盆地,川滇无患子极适生区集中于四川盆地、云南省昆明和曲靖,毛瓣无患子极适生区集中于云南省南部的玉溪、普洱、红河哈尼彝族自治州和文山壮族自治州;最暖季降水量是决定无患子属及各种适生区区划的最显著生态因子;无患子适宜在最暖季降水量400~800 mm、等温性为24%~35%的区域分布,川滇无患子适宜在海拔1 200~3 000 m、最冷季平均气温4~11℃的区域生存,毛瓣无患子更适合在年均温度变化范围较小(14~24℃),最暖季降水量较高(550~1 550 mm)的热带地区分布。

广西中南部尾巨桉人工林立地类型划分及立地质量评价
陆海飞,刘望舒,徐建民,李光友,范春节,梁国坚,张磊
林业科学. 2021, 57(5):  13-24.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210502
摘要 ( 356 )   HTML ( 28 )   PDF (1344KB) ( 325 )  
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目的: 对广西中南部丘陵山地尾巨桉无性系人工林进行立地类型划分并进行立地质量评价,为尾巨桉纸浆原料林集约化可持续经营提供科学依据。方法: 采用典型抽样方法,调查1~15年生尾巨桉人工林20 m×20 m的样地94块,采用数量化理论Ⅰ分析林木生长与立地因子的关系,通过层次聚类、降趋对应分析和冗余分析,划分尾巨桉人工林立地类型并进行立地质量评价。结果: 影响广西中南部立地质量的主要因子依次为坡度、土壤类型、土层厚度、土壤密度、坡位和腐残质层厚度;采用坡度、土壤类型和土层厚度3个主导立地因子的组合,划分为11个立地类型,并依据基准年龄6年时的优势木高将其分为Ⅰ~Ⅲ地位级,3个地位级的林分蓄积量达到数量成熟的年龄分别是9、8、7年;Ⅰ地位级为坡度小、赤红壤或砖红壤、土层深厚的高质量立地,基准年龄6年时林分平均高、平均胸径和年均蓄积量分别为22.6 m,14.3 cm和32.09 m3·hm-2a-1;Ⅱ地位级为缓坡、砖红壤或红壤、土层厚度中等的立地,基准年龄6年时林分平均树高、平均胸径和年均蓄积量分别为19.1 m,12.7 cm和21.39 m3·hm-2a-1;Ⅲ地位级为斜坡或陡坡、红壤或黄壤、土层浅薄质量低的立地,基准年龄6年时林分平均树高、平均胸径和年均蓄积量分别为16.7 m,10.4 cm和12.54 m3·hm-2a-1;尾巨桉人工林树高、胸径与土壤全氮、全钾、水解性氮、有效磷、有效钾、有效硼及有机质含量呈极显著正相关(P < 0.01),与pH值、土壤密度呈显著负相关(P < 0.01)。结论: 在适地适树、科学营林的原则下,在营造广西中南部丘陵山地尾巨桉人工林时,应重视立地类型的划分,针对不同地位级的林地应采取测土配方施肥,适当增施氮、磷、钾和硼肥,可显著提高林地生产潜力。

红松枝叶关系的纬度差异性
王明琦,金光泽,刘志理
林业科学. 2021, 57(5):  25-33.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210503
摘要 ( 338 )   HTML ( 18 )   PDF (3797KB) ( 195 )  
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目的: 植株整体形态与枝叶大小、出叶强度关系密切,探究枝叶性状在不同纬度的差异,预测不同环境下植株种内变异及生存策略。方法: 选取4个不同区域阔叶红松林分布区,分析其主要优势种红松的当年生出叶强度、枝横截面积、总叶面积和单叶面积;采用单因素方差分析法,检验枝叶性状在不同纬度是否存在显著差异;应用标准化主轴估计法(SMA),探讨纬度对单叶面积与出叶强度以及枝横截面积与出叶强度、总叶面积、单叶面积关系的影响。结果: 1)红松总叶面积、枝横截面积和出叶强度变化的纬度解释率均小于8%,单叶面积变化的纬度解释率最高为58%;2)红松枝横截面积与其他叶性状和出叶强度均呈异速生长关系,与叶面积在不同纬度均呈显著正相关,与出叶强度呈显著负相关;在高纬度地区,出叶强度与单叶面积呈负相关的异速生长关系;3)在高纬度地区,红松枝性状与叶性状和出叶强度的关系斜率均最小。结论: 红松枝叶状在不同纬度均存在显著差异,随着纬度变化,单叶面积变化显著,表明植株会调整其表型性状以适应环境变化,且以叶性状为主。红松枝叶性状关系在不同纬度存在差异,其斜率在高纬度地区相对较小,表明植物会采取不同资源分配策略以适应环境变化,且枝叶协同适应环境变化。

油茶产量对关键生长时期热积温和高温日数的响应
谢佰承,郭凌曜,杜东升,谭俨,王国栋
林业科学. 2021, 57(5):  34-42.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210504
摘要 ( 304 )   HTML ( 9 )   PDF (3363KB) ( 140 )  
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目的: 研究气象因子对油茶产量的影响,确定油茶关键生长时期的高温干旱指标及其影响关系,为油茶高温干旱灾害预警提供参考。方法: 基于湖南省不同区域油茶标准化产量数据和2007-2015年气象资料,包括油茶果实膨大高峰期和油脂转化期的平均气温、降水、日照时数、降水日数以及≥ 30℃热积温和≥ 30℃高温日数等气象指标,对油茶标准化产量进行回归分析,确定可指示高温干旱出现的因素和阈值,并建立产量预测模型。结果: 在果实膨大高峰期,降水日数与油茶标准化产量呈显著负相关;在果实膨大高峰期和油脂转化期,≥ 30℃热积温和≥ 30℃高温日数均与油茶标准化产量呈显著负相关。油茶果实膨大高峰期≥ 30℃热积温达到36.7℃或≥ 30℃高温日数达到26天,以及油脂转化期≥ 30℃热积温达到13.6℃或≥ 30℃高温日数达到10天,为高温干旱出现的阈值。采用果实膨大高峰期≥ 30℃日热积温预测油茶标准化产量的模型效果最好。结论: 可将导致高温干旱灾害的果实膨大高峰期和油脂转化期的热积温或高温日数阈值作为油茶产量降低的预警信号,并提出防灾减灾措施;采用果实膨大高峰期至油脂转化期≥ 30℃热积温和≥ 30℃高温日数建立油茶产量预测模型,可较好进行油茶产量预测预报,为油茶管理决策提供参考。

基于活立木茎干含水量的杨树生长状态评估模型构建
刘卫平,宋维,高超,赵燕东
林业科学. 2021, 57(5):  43-52.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210505
摘要 ( 283 )   HTML ( 5 )   PDF (8760KB) ( 82 )  
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目的: 分析活立木茎干含水量在不同季节的变化规律及与所在环境中各参数的变化关系,构建一种通过茎干含水量反映植物生长状态的数学模型,为未来搭建树木生命状态评价体系提供模型基础和解决思路。方法: 基于2017-2018年实测杨树茎干含水量数据,将全年植物生长状态划分为萌芽期、生长期、落叶期和休眠期,分析各生长周期茎干含水量变化规律。对多维环境数据进行主成分分析,选取最大主成分(PC1)与活立木茎干含水量绘制日变化曲线,提出一种植物茎干含水量椭圆模型,用于评判植物生命体征状况。结果: 萌芽期茎干含水量处于上升态势,4月初日均值为20%,4月末增至43%,日变幅为5%~8%;生长期茎干含水量日均值稳定在50%上下,变化情况受天气影响较大,日变幅差异明显,最大9%,最小1%;落叶期茎干含水量逐渐降低,从10月初的日均值46.9%降至月末的42.8%,日变幅减小至4%;休眠期因低温产生水分冻融现象,茎干含水量波动剧烈,12月中最小值为12%,最大值为42%,日变幅最大达20%。针对植物不同生长周期分别进行椭圆曲线拟合,结果显示:春季萌芽期与冬季休眠期的茎干含水量变化规律近似,椭圆倾角θ < 0°,与PC1变化呈负相关;夏季生长期与秋季落叶期的茎干含水量变化规律近似,与PC1变化呈正相关,其中生长期植物受环境影响较弱,θ绝对值最小。从倾角与旋转方向可推导出茎干含水量与环境参数的超前或滞后关系,其中萌芽期与休眠期茎干含水量滞后于环境参数,生长期与落叶期茎干含水量超前于环境参数。结论: 基于茎干含水量的生长状态评估可为植物生命体征研究提供全新研究方向,各生长周期的椭圆拟合曲线区分度较高,有可能作为植物生长状态的评判标准,基于此可进一步研究出更完善的植物生理评价体系并用于实际生产中。

牡丹秋季开花过程中生理生化变化及DNA甲基化差异
袁雪,袁涛,刘少丹
林业科学. 2021, 57(5):  53-67.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210506
摘要 ( 343 )   HTML ( 13 )   PDF (7971KB) ( 119 )  
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目的: 牡丹花期短而集中,为探究牡丹秋季开花机制,研究牡丹秋季开花过程中赤霉素和DNA甲基化的作用。方法: 以河南洛阳露地栽培的春秋二季开花牡丹品种‘户川寒’为试验材料,2019年9月中旬试验材料自然落叶前,平均分为4组,对照组无脱叶无药剂处理,3个处理组分别经脱叶、脱叶+650 mg·L-1赤霉素(GA3)、脱叶+500 mg·L-1多效唑(PP333)处理,观察记录各处理组与对照在秋季萌芽、开花过程中的生长发育情况,并测定各处理组生理生化及基因组DNA甲基化状态。结果: 1)4组牡丹‘户川寒’均能在秋季萌动、开花,但施加处理能够促进秋季二次萌动开花提前且增加开放整齐度,其中脱叶+650 mg·L-1GA3处理促进萌动和花朵开放作用最佳,在处理后11天时萌动率已达81.4%,并于42天时进入初花期,初花期时间较对照组提前30天。2)脱叶+650 mg·L-1 GA3、脱叶、脱叶+500 mg·L-1 PP333都促进了‘户川寒’秋季较快较整齐地萌芽和生长,且对开花的加速作用依次降低,说明脱叶能够促进芽的萌动和生长,施加GA3具有叠加促进效应,PP333会一定程度抵消脱叶产生的促进效应。脱叶在短时间内发挥了对GA3、GA4含量的抑制作用后,又使芽内GA3、GA4的含量升高而ABA含量下降,施加GA3后加强了GA3、GA4含量升高和ABA含量下降的强度,且延长了GA3、GA4含量上升期,而施加PP333表现出相反的作用。3)芽萌动开花伴随大量淀粉和可溶性糖消耗,高浓度的可溶性糖含量可能有利于芽的萌动。4)MSAP检测结果显示,在整个试验期间‘户川寒’DNA总甲基化的变化范围为57.3%~72.4%,开始萌动前达到DNA甲基化的最高水平,之后逐渐下降。以对照1天时状态为基准,对比其甲基化状态与各处理不同时期甲基化状态发现,处理组甲基化状态变化更活跃,且集中为去甲基化和超甲基化2种模式。各处理组去甲基化率随时间推移增加,且都高于对照组同一时期的去甲基化率,推测去甲基化率高可能更有利于‘户川寒’秋季萌动。结论: 牡丹‘户川寒’能够在秋季自然萌动开花,脱叶能促进内源GA3合成,结合外施GA3的叠加效应,使体内GA3增加并抑制ABA,促进其秋季提前萌动二次开花,且花期整齐,外施PP333一定程度抵消了脱叶引起的内源GA3的合成促进作用。芽从萌动到开花伴随着大量糖类物质消耗,高浓度的可溶性糖含量可能有利于芽的萌动。牡丹‘户川寒’可自我调控相关DNA序列CG位点的甲基化状态,从而诱导其花芽在秋季萌动,施加处理可能会提前触发这一调控过程,其中DNA去甲基化率高更可能促进秋季萌动、开花。

北亚热带日本落叶松不同改良水平群体的遗传多样性
杜超群,孙晓梅,谢允慧,侯义梅
林业科学. 2021, 57(5):  68-76.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210507
摘要 ( 256 )   HTML ( 11 )   PDF (2780KB) ( 81 )  
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目的: 利用EST-SSR标记比较和评价北亚热带亚高山区日本落叶松引种种源群体、一代育种群体和二代育种群体的遗传多样性及其变化趋势,为该区域日本落叶松高轮次遗传改良和持续利用提供依据。方法: 利用16个SSR标记分析日本落叶松3个群体共873份个体的遗传多样性,应用GenAlex 6.41软件进行遗传参数估算、遗传变异分析和主坐标分析。结果: 16对引物在全部样品中共检测到106个等位基因,平均等位基因数为6.7个,不同位点的多态性差异较大,其中中高度多态性位点有14个,说明这些标记能够较好地反映该群体的遗传多样性水平;3个群体的平均有效等位基因数(Ne)为2.543,Shannon多样性指数(I)为0.979,多态性信息含量PIC值为0.480,具有较高的遗传多样性;引种种源群体、一代育种群体和二代育种群体的多样性指数I值分别为0.911、1.017和1.009,PIC值分别为0.432、0.484和0.488,说明一代和二代育种群体的遗传多样性参数略高于种源群体,但方差分析结果显示3个群体之间差异不显著;总体来说3个群体间的遗传距离较小,在0.006~0.075之间,其中,一代和二代育种群体间的距离最小,种源群体与一代和二代育种群体间的遗传距离逐渐增大;AMOVA分析结果也表明3个群体间分化较小,变异主要来源于群体内;等位基因频率比较及主坐标分析(PCoA)结果显示种源群体与一代和二代群体的遗传基础存在着明显的差异,将少量种源群体中差异较大的基因型引入二代育种群体中,可有效提高二代育种群体的遗传多样性水平。结论: 北亚热带日本落叶松育种群体的遗传多样性较高,改良代群体遗传变异水平并没有降低,说明目前该区域的育种策略对于维持遗传多样性是合适的。3个群体的材料来源差异、栽培与育种中的花粉污染以及高强度的定向选择,是造成种源群体与一代、二代群体遗传多样性参数及遗传组成上的差异的主要因素,适时地将原产地资源补充到育种群体中,这对日本落叶松这样的外来树种的高轮次育种群体构建尤为重要。

青杄转录因子基因PwNF-YB8的克隆与功能分析
苗雅慧,鞠丹,梁珂豪,王爱斌,刘峻玲,张凌云
林业科学. 2021, 57(5):  77-92.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210508
摘要 ( 347 )   HTML ( 10 )   PDF (28850KB) ( 402 )  
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目的: NUCLEAR FACTOR Y(NF-Y)转录因子在真核生物中广泛存在,通常由NF-YA、NF-YB和NF-YC 3个亚基形成异源三聚体,来结合下游靶基因启动子中的CCAAT顺式作用元件,进而调控植物的生长发育进程,并参与植物非生物逆境胁迫过程。本研究对青杄中PwNF-YB8基因的表达特性及功能进行分析,揭示其参与的生理过程及对非生物逆境胁迫的响应。方法: 根据实验室前期EST测序及RNA-seq转录组数据分析结果获得青杄NF-Ys家族基因序列,克隆得到PwNF-YB8的cDNA序列,并对其编码蛋白进行序列特征和进化树分析。采用qRT-PCR分析PwNF-YB8在不同组织和花粉萌发过程中的表达特性,以及高温、盐胁迫、甘露醇、ABA处理后的表达变化。亚细胞定位揭示PwNF-YB8在细胞中发挥功能的场所。通过酵母双杂交试验、双分子荧光互补试验分别检测PwNF-YB8的转录激活活性以及与PwHAP5的互作情况。农杆菌介导花序侵染法转化野生型拟南芥(WT),获得纯合的PwNF-YB8过表达株系。利用CRISPR/Cas 9技术获得其同源基因AtNF-YB8的突变体。甘露醇和盐处理后测定野生型(WT)、空载体(VC)、突变体株系(nfyb8-cas9#1/12)和过表达株系(L4、L5)的萌发率、幼苗根长,分析比较不同株系对于渗透胁迫和盐胁迫的耐受能力。结果: PwNF-YB8基因的开放阅读框为489 bp,编码162个氨基酸,具有典型的NF-YB保守结构域,并且与白云杉同源基因具有较近的亲缘关系。SqRT-PCR和qRT-PCR结果表明在青杄的根、茎、针叶和花粉中均能检测到PwNF-YB8的表达,其在花粉中的表达量最高。亚细胞定位试验结果显示,PwNF-YB8定位于细胞核、细胞质中。酵母自激活试验显示PwNF-YB8自身无转录激活活性。进一步对青杄幼苗进行高温(42℃)、盐胁迫、甘露醇和脱落酸处理后发现,PwNF-YB8对干旱和盐2种非生物逆境处理明显响应。PwNF-YB8参与了花粉萌发过程,在花粉萌发36 h时表达量最高。酵母双杂交和双分子荧光互补试验证明PwNF-YB8能够与NF-YC亚基中的PwHAP5互作,可能共同参与花粉管发育调控。甘露醇或盐处理下,异源过表达PwNF-YB8基因的拟南芥种子萌发率与野生型差异不显著,但其根长表现出一定的生长优势。结论: 青杄PwNF-YB8能够与PwHAP5互作,参与花粉萌发和花粉管生长过程,并在干旱、盐胁迫响应中发挥作用。

长白山北坡云冷杉阔叶混交林的物种多度格局
郭跃东,张会儒,卢军,王卓晖
林业科学. 2021, 57(5):  93-107.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210509
摘要 ( 288 )   HTML ( 16 )   PDF (1334KB) ( 242 )  
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目的: 研究长白山北坡云冷杉阔叶混交过伐林乔木层物种多度格局,阐明过伐林群落冠层结构维持的生态过程,探讨生境异质性、密度依赖、种间关联、扩散限制、更新限制和物种分化在针阔混交林群落装配中的作用,为揭示过伐林恢复过程中的物种多度分布机制提供理论指导。方法: 采用经验统计模型、生态位模型、群落中性理论模型以及复合生态位模型,对长白山北坡12块云冷杉阔叶混交过伐林样地进行物种多度格局分析。结果: 经验统计模型中对数正态模型和泊松对数正态模型拟合效果最佳,对数级数模型拟合效果较差,对数级数模型参数T和对数正态模型参数λ可作为表征群落多样性的重要参数;生态位模型中断棍模型拟合效果最佳,其次是生态位重叠模型和几何级数模型,再次为Zipf模型和Zipf-Mandelbrot模型,最后为随机分配模型和优势优先模型;复合生态位模型拟合效果较传统生态位模型有较大提高,复合模型可能在群落丰富种和稀有种呈现竞争等级多度分布时拟合效果最佳;以胸高断面积为指标的物种多度分布拟合与以个体数为指标的经验统计模型和生态位模型物种多度分布拟合表现基本一致,而在群落中性理论模型和复合模型拟合表现方面有一定差异,可能与稀有种断面积比重较大有关。结论: 复合模型可能成为连接经验模型、生态位模型和中性理论模型的纽带,为研究物种多度格局提供数学途径和思路。云冷杉阔叶混交过伐林群落物种等级多度分布某种程度上是生态位过程和随机干扰生态过程共同作用的结果。

塞罕坝华北落叶松人工林树冠外部轮廓模型
赵婷婷,王冬至,张冬燕,郭立,黄选瑞
林业科学. 2021, 57(5):  108-118.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210510
摘要 ( 327 )   HTML ( 20 )   PDF (2488KB) ( 138 )  
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目的: 构建树冠最大外部轮廓非线性混合效应模型和非线性分位数回归模型,为准确预测树冠生长发育规律及预估生产力提供科学依据。方法: 以河北省塞罕坝机械林场华北落叶松人工林为研究对象,基于58株解析木数据和1 789个枝条解析数据,利用幂函数、修正Kozak方程、修正Weibull方程选取基础模型,构建华北落叶松人工林树冠外部轮廓非线性混合效应模型和非线性分位数回归模型。结果: 在幂函数、修正Kozak方程和修正Weibull方程中,幂函数拟合树冠外部轮廓效果较好,作为树冠外部轮廓基础模型;林分年龄(Age)、冠长(CL)、胸径(DBH)、树高(HT)、冠高比(CHR)、高径比(HDR)对树冠外部轮廓影响较大。在混合效应模型中,两水平混合效应模型优于单水平混合效应模型,可明显提高模型拟合精度,HDR相关的参数a6考虑样地效应,相对着枝深度(RDINC)、CHR相关的参数a4a5考虑样木效应,模型确定系数(R2)为0.873,均方根误差(RMSE)为0.319 m,平均相对误差(MRE)为6.642 m。在分位数回归模型中,当分位数q=0.90时模型曲线最接近树冠最大外部轮廓,R2为0.672。结论: 混合效应模型拟合精度较高,可准确描述树冠最大枝条的平均趋势。分位数回归模型可确定树冠最外部轮廓,在预测条件均值之外的研究中发挥重要作用。

基于高光谱和激光雷达数据的林分类型识别
由珈齐,李明泽,范文义,全迎,王斌,莫祝坤,祝子枭
林业科学. 2021, 57(5):  119-129.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210511
摘要 ( 301 )   HTML ( 8 )   PDF (6410KB) ( 184 )  
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目的: 探讨随机森林、支持向量机分类器下机载高光谱影像和激光雷达点云数据源对林分类型识别的影响,并检验叶绿素在林分类型识别中的作用,为提高林分类型分类精度提供科学依据,为森林资源管理和监测提供技术支持。方法: 以东北林业大学帽儿山实验林场老山施业区为研究区,以机载高光谱影像和激光雷达点云为数据源,在多尺度影像分割基础上,从高光谱影像中提取光谱、纹理和叶绿素指数等特征,从LiDAR点云中提取高度、强度等特征。通过随机森林的特征选择,选取重要性较高的特征变量,在随机森林和支持向量机分类器下,以影像分割数据为试验样本,设置6种分类方案(随机森林分类器下高光谱影像与激光雷达点云数据结合、高光谱影像数据、激光雷达点云数据,支持向量机分类器下高光谱影像与激光雷达点云数据结合、高光谱影像数据、激光雷达点云数据),对阔叶混交林、樟子松林、落叶松林、红松林和蒙古栎林5种林分类型进行识别,比较不同分类器下不同数据源的分类效果。结果: 高光谱影像数据共提取34个特征变量,激光雷达点云数据共提取72个特征变量,经特征选择后,高光谱影像数据和激光雷达点云数据各选取11个重要性较高的特征(共22个),其中高光谱影像数据提取的归一化植被指数(NDVI)重要性最大。6种分类方案中,随机森林分类器下高光谱影像与激光雷达点云数据结合的分类精度最高(88.02%),支持向量机分类器下激光雷达点云数据的分类精度最低(76.19%)。多源数据协同的平均分类精度(86.22%)高于单源数据(79.98%),随机森林分类器的平均分类精度(82.92%)高于支持向量机分类器(81.19%)。叶绿素指数参与分类后,分类精度提高约3.32%。5种林分类型中,阔叶混交林分类效果最好,平均分类精度为92.62%,红松林分类效果最差,平均分类精度为49.67%。结论: 多数据源较单源数据可更好地提高分类精度,即2种数据协同可以提高林分类型识别精度;单一数据源相比,高光谱影像数据源的分类效果更好,光谱特征是林分类型识别的重要影响因子;林分类型识别时,不同机器学习模型相比,随机森林分类器较支持向量机分类器分类效果更优;叶绿素作为生物化学参数对林分类型识别有积极影响。

三段式立木胸径测量方法及装置设计与试验
孙林豪,翁卫松,方陆明,任俊俊
林业科学. 2021, 57(5):  130-139.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210512
摘要 ( 221 )   HTML ( 18 )   PDF (21296KB) ( 56 )  
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目的: 针对现阶段我国森林资源清查立木胸径测量中围尺适用性差、操作复杂、效率低和卡尺携带性差、量程短等问题,设计一款高效、准确、便携、适用于大胸径树木测量,集成自动读数、记录和上传功能的立木胸径测量装置,以解决林业勘测人员的实际工作需求。方法: 基于三段式切臂和双角度传感器提出一种立木胸径测量方法,设计测量装置,并通过试验评估装置的有效性。结果: 1)通过15个圆柱体200次测量,平均绝对误差(MAE)为0.19 cm(0.79%),均方根误差(RMSE)为0.25 cm(0.94%);2)通过不同径阶218株立木测量,MAE为0.22 cm(0.89%)、RMSE为0.42 cm(1.23%);3)在83株立木小样地进行效率试验,平均每株立木测量耗时8.67 s。结论: 基于三段式切臂和双角度传感器方法研制的立木胸径测量装置,具有机电结构简单、可折叠、携带方便、操作简便、作业效率高等优点,同时适用于大胸径树木测量,可实现立木胸径数据测量、上传和入库的一体化,满足森林资源清查精度要求。

重大害虫长林小蠹入侵我国的首次发现与侵染特征
任利利,陶静,武海卫,宗世祥,王传珍,华德,石娟,刘漪舟,骆有庆
林业科学. 2021, 57(5):  140-150.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210513
摘要 ( 714 )   HTML ( 21 )   PDF (22396KB) ( 883 )  
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目的: 明确国际重大林业检疫性害虫长林小蠹在我国的入侵、定殖并严重危害,研究其形态特征、分子鉴定和危害特点,为该虫的监测及防控提供理论基础。方法: 对采自山东省烟台市牟平区日本黑松根部的小蠹幼虫、蛹及成虫进行形态学观察、拍照和比对。提取其基因组DNA,利用小蠹亚科通用引物扩增核糖体大亚基(28S)和线粒体细胞色素氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)序列进行测序,在NCBI数据库中进行序列比对。初步调查长林小蠹的危害特点。结果: 成虫形态特征完全符合长林小蠹的描述;基于28S基因序列构建系统发育树(ML树)显示,山东烟台小蠹样本与厦门口岸截获来自于澳大利亚进口辐射松原木的样本序列,以及德国样本序列和美国样本序列聚成一支,置信度为100%;样本COⅠ序列单倍型与海关截获的来源于新西兰辐射松上长林小蠹样本单倍型相同,明确外来入侵种长林小蠹已在我国定殖。该虫严重危害寄主树木根部。结论: 首次发现重大入侵害虫长林小蠹在我国的定殖与严重危害,已明确主要形态鉴别特征及初步侵害特性;基因序列分析结果可用于开发快速鉴定技术和溯源分析,同时为虫害检测与监测提供理论依据和技术支撑。

云南切梢小蠹幼虫表皮碳氢化合物与龄数的相关性
张梦蝶,钱路兵,泽桑梓,杨斌,李宗波
林业科学. 2021, 57(5):  151-159.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210514
摘要 ( 281 )   HTML ( 3 )   PDF (3290KB) ( 90 )  
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目的: 探究一种能准确反映云南切梢小蠹幼虫发育状况的化学分类指标,以便提高虫害预测预报精度及害虫综合管理能力。方法: 基于形态指标,包括头壳宽、体长、上颚长与宽划分龄数,采用气相色谱-质谱联用技术对云南切梢小蠹不同龄数幼虫的正己烷浸提液进行检测,结合谱库检索、科瓦特指数、C8-C40烷烃混合标品等确定化合物种类和含量,用主成分分析和随机森林进行成分分析,并对比龄级间化合物含量的变化。结果: 云南切梢小蠹幼虫表皮碳氢化合物由正链烷烃、支链烷烃和烯烃3类19种化合物组成,正链烷烃以正二十五烷为代表,占比55.02%±8.20%;支链烷烃以13-甲基-二十九烷含量最高,占整个支链烷烃94.04%±14.02%;烯烃类以1,21-二十二烷二烯为主,占比63.03%±0.39%。随幼虫龄数增加,碳数、碳链长度和种类均明显增加,含量呈指数级递增(y=e0.086 5x-0.629R=0.911),其中1龄幼虫有8种,含量为每虫2.32 ng±0.59 ng;2龄幼虫有8种,含量为每虫44.40 ng±11.46 ng;3龄幼虫有17种,含量为每虫280.75 ng±72.48 ng。第一主成分和第二主成分联合贡献率为81.7%,可将不同龄数的云南切梢小蠹幼虫明显区分开,龄级与龄级间无重叠,划分的标准明显优于形态指标法;化合物2,6,11-三甲基-十二烷、正十五烷、正十九烷、正二十三烷、正二十五烷具有较大的重要性,龄级间含量亦有显著差异(P < 0.000 1),2,6,11-三甲基-十二烷可用于1龄幼虫的标识性物质,正二十三烷和正二十五烷可识别2龄和3龄幼虫。结论: 云南切梢小蠹不同龄数幼虫的表皮碳氢化合物种类与含量有显著差异,2,6,11-三甲基-十二烷可用于1龄幼虫识别,正二十三烷和正二十五烷可用于识别2龄和3龄幼虫,幼虫表皮碳氢化合物能作为划分龄数的最佳分类指标。

巨棒蜂属(膜翅目: 棒蜂科)一新种暨巨棒蜂属亚洲种类检索表
牛耕耘,肖炜,魏美才
林业科学. 2021, 57(5):  160-164.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210515
摘要 ( 274 )   HTML ( 3 )   PDF (9434KB) ( 75 )  
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报道采自中国浙江天目山、可能为害山核桃的棒蜂科巨棒蜂属一新种:白痣巨棒蜂Megaxyela leucostigma sp.nov.,该种可能是山核桃的新害虫。新种翅完全透明,无烟色,翅痣和翅脉全部乳白色,锯鞘端黄白色等,与同属已知种类差别显著。新种与蓝腹巨棒蜂M.euchroma Blank,Shinohara & Wei,2017同域分布,寄主可能也相同,2种差别除上述虫体颜色外,白痣巨棒蜂的锯鞘端明显更窄长;此外,2种COⅠ序列差异十分显著,K2P距离为10.85%,与同属其他种类间K2P种间距离(7.6%~13.5%)近似;文中还编制了巨棒蜂属亚洲种类分种检索表。

杉木无性系新品种‘洋020’和‘洋061’10年生幼龄材微观结构与力学性能的相关性
贾茹,孙海燕,王玉荣,汪睿,赵荣军,任海青
林业科学. 2021, 57(5):  165-175.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210516
摘要 ( 262 )   HTML ( 5 )   PDF (7431KB) ( 83 )  
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目的: 阐明杉木无性系间幼龄材的力学性能差异,筛选力学性能优良的无性系,探究影响杉木幼龄材力学性能的微观结构特征,为杉木优良无性系选育、杉木木材加工利用和加工工艺研发提供科学依据。方法: 以福建洋口国有林场杉木无性系品种比对示范试验林中2个经国家认定的杉木无性系新品种‘洋020’和‘洋061’10年生幼龄材为试验材料,各采伐8株标准株作为样木。按照国标加工、制备主要力学性能试件,测定木材抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度,应用光学显微图像分析系统、X射线衍射、傅里叶变换红外显微成像等技术观测样品显微构造并测量微纤丝角、结晶度和木质素含量。采用单因素方差分析进行数据处理,系统分析2个杉木无性系幼龄材微观结构与力学性能的相关性。结果: 杉木无性系‘洋020’早材管胞形态与‘洋061’较为接近,但年轮晚材区比‘洋061’宽,管胞壁较厚,管胞腔较小,壁腔比较‘洋061’约大25%。‘洋020’的平均微纤丝角为12.06°,较‘洋061’(14.97°)约小18%;平均结晶度为39.73%,较‘洋061’(35.88%)高11%左右;木质素含量特征峰高比的平均值较‘洋061’高8%左右;平均抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度分别为51.36 MPa、10.18 GPa、30.27 MPa和1 497 N,较‘洋061’的平均抗弯强度(42.56 MPa)、抗弯弹性模量(8.98 GPa)、顺纹抗压强度(27.20 MPa)和硬度(1 391 N)分别高21%、13%、11%和8%。结论: 除结晶度外,杉木无性系‘洋020’与‘洋061’幼龄材在解剖构造参数、微纤丝角和木质素等微观结构因子方面均存在显著性差异,‘洋020’幼龄材的抗弯、抗压和硬度等力学性能均高于‘洋061’。杉木无性系幼龄材管胞壁厚度、壁腔比等解剖构造参数以及木质素含量与力学性能呈正相关,细胞壁纤维素微纤丝角与力学性能呈负相关,这些微观结构因子的协同作用影响其力学性能。评价杉木无性系幼龄材木材力学品质性状,解剖构造参数和微纤丝角是最主要的判断依据。

楸木早/晚材水分吸着与湿胀行为
欧阳白,李珠,蒋佳荔
林业科学. 2021, 57(5):  176-183.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210517
摘要 ( 250 )   HTML ( 13 )   PDF (4659KB) ( 68 )  
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目的: 实时、同步测量楸木生长轮、早/晚材的水分吸着等温线和湿胀应变量,从生长轮尺度上揭示早/晚材的径、弦向湿胀行为规律及其相互作用机制。方法: 以楸木心材同一生长轮内的独立早材、独立晚材、生长轮内早材、生长轮内晚材及生长轮为研究对象,采用动态水分吸附分析仪联用白光显微镜成像技术,在(25±0.1)℃条件下,相对湿度以10%为梯度从0%升至90%,每个相对湿度梯度分为水分吸着阶段和平衡含水率恒定阶段:在水分吸着阶段,同步测量水分吸着等温线和径、弦向湿胀应变量;在平衡含水率恒定阶段,考察"湿胀行为"与"平衡含水率"之间是否存在滞后现象。结果: 1)在0~90%范围内任一相对湿度水平,晚材的平衡含水率均大于早材,且二者之间的差值随相对湿度升高呈先增大后减小的趋势,晚材试样的重现性优于早材试样;2)在径向湿胀方面,无论独立试样亦或生长轮试样的内部组织,晚材的湿胀应变量均大于早材,生长轮的湿胀应变量介于二者之间,且早材与晚材之间径向湿胀应变量的差值随相对湿度增加而增大;3)在弦向湿胀方面,独立早材的湿胀应变量最小,生长轮内早材表现出与生长轮内晚材、独立晚材和生长轮相似的情况;4)生长轮、生长轮内晚材和独立晚材的径、弦向差异湿胀均约为1.30;当相对湿度大于40%时,生长轮内早材和独立早材的径、弦向差异湿胀呈明显增大趋势,其中独立早材增大至1.83,生长轮内早材增大至2.28;5)在平衡含水率恒定阶段,生长轮、早材和晚材的径、弦向湿胀应变量与水分吸着阶段相比低4个数量级。结论: 在水分吸着阶段任一相对湿度水平,楸木早材的平衡含水率均小于晚材;楸木生长轮的径向湿胀行为取决于早材和晚材发生共同湿胀的净效果,晚材的湿胀行为占主导;楸木生长轮的弦向湿胀行为主要取决于晚材;早材表现出比晚材更高的径、弦向差异湿胀。生长轮、早材和晚材均可视为同步达到"含水率平衡态"和"径、弦向湿胀应变平衡态",即"湿胀行为"与"平衡含水率"之间不存在滞后现象。

研究简报
三北防护林体系建设工程区宜林潜力
张丹妮,陈西雅,臧传富
林业科学. 2021, 57(5):  184-194.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210518
摘要 ( 322 )   HTML ( 8 )   PDF (15424KB) ( 380 )  
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目的: 评估三北防护林体系建设工程区未来宜林性潜力,预测未来三北地区潜在可造林面积及其空间分布特征,为国家建设绿色"一带一路"、保护三北地区生态和因地制宜建设防护林提供理论参考。方法: 本研究以土壤类型、土地利用类型、干燥度、海拔及坡度5个指标建立评估体系,以林木生长所需条件确定指标的划分阈值,采用极限条件法对指标进行划分。通过地理信息系统(Arc-Gis)空间分析功能建立适宜性评估模型,依次对三北防护林体系建设工程区宜林性潜力进行单指标评估,分析工程区内可造林区域的分布特征。在单个指标评估的基础上,对工程区宜林性潜力进行综合评估。同时,运用最大熵模型对工程区宜林区域进行预测,将模型结果与上述5个指标的综合评估结果进行对比分析。结果: 在单因子评估结果中,工程区内宜林性最大的限制因素为干燥度。在综合指标评估结果中,未来可造林区域面积为58.46万km2,占工程区总面积的17.52%,其集中分布在工程区西北部、东部及东南部区域。最大熵模型的模型精度高于0.8,达到良好水平,对适生区分布概率贡献率最大的环境因子是土地利用类型。模型的宜林性评估结果去除现有森林后,三北林业工程区未来乔木适生区面积为110.94万km2,灌木适生区面积为144.11万km2,分别占工程区面积的33.24%和43.19%。结论: 三北防护林体系建设工程区内可造林区域分布在工程区西北部的天山山脉、阿尔泰山脉和准噶尔盆地边缘、内蒙古高原以东地区和鄂尔多斯高原以南地区。西部盆地边缘宜林区分布形态受地形和冰雪融水影响呈零星分布的条带状;东部和南部地区受耕地和草地影响,宜林区域分布破碎零散。整体上,工程区东部地区宜林区域分布主要受农牧业用地影响,中部地区主要受干燥度制约,西部地区则主要受干燥度和海拔影响。

羽脉山黄麻丛枝植原体的分子鉴定及病害调查
万琼莲,王连春,王泉,许杏萍,苏帆,赵静,蔡红
林业科学. 2021, 57(5):  195-201.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210519
摘要 ( 245 )   HTML ( 5 )   PDF (12788KB) ( 53 )  
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目的: 了解羽脉山黄麻丛枝病在云南省玉溪市新平县的发生情况和危害程度,通过分子生物学方法确定病原物及其分类地位,为本地区植原体防控提供参考。方法: 利用普查法获得病害发病率,评估病害危害程度。利用植原体通用引物P1/P7及R16F2n/R16R2对感病植株总DNA进行巢式PCR扩增、克隆和测序,得到16S rDNA序列。再用植原体在线分类鉴定工具iPhyClassifier以及MegaX软件分别进行序列分析和构建基于16S rDNA序列的系统进化树,确定病害病原物及其分类地位,通过在线分析软件MUSCLE比较相关序列的同源性。结果: 根据调查发现羽脉山黄麻丛枝病发生于大约101°35'-101°53'E和23°56'-24°20'N之间,主要是在低海拔400~600 m温度相对较高的干热河谷地区,说明高温有利于植原体病害的发生。该处连续3年发生此病害,2018年7月调查得知其平均发病率为38.9%,属中度危害。PCR扩增获得约1 246 bp的羽脉山黄麻丛枝病植原体16S rDNA序列(株系:TLWBYN01,登录号:MN513329)。分析表明TLWBYN01与翠菊黄化植原体(Candidatus Phytoplasma asteris)的参考菌株(M30790)相似度为99.8%,因此该植原体为‘Candidatus Phytoplasma asteris’相关菌株,属于16S rI组成员。TLWBYN01的F2nR2片段虚拟RFLP模型与16S rI-X亚组的参考模型番木瓜束顶植原体(登录号:JF781308)最为相似,相似系数为0.98,17种限制性内切酶的酶切图谱显示与16S rI-X参考株只有MseI不同,因此该植原体属于16S rI-X亚组的变种。比较得出TLWBYN01与16S rI-X亚组成员番木瓜束顶植原体(JF781308)和印度葫芦植原体(LT594117、LT594118)同源性分别为99.2%和99.6%。结论: 玉溪市新平县发现的羽脉山黄麻丛枝病属局部常发病害,中度危害,但一旦感染,就会严重影响植物生长。羽脉山黄麻丛枝植原体属16 SrI组成员,也是报道较少的植原体16S rI-X亚组的一个变种,且羽脉山黄麻为新发现的植原体新寄主。

嫩江高峰林区基于环志监测的田鹀迁徙动态
李显达,郭玉民,邢晓莹,钱法文,方克艰,姚恒彪
林业科学. 2021, 57(5):  202-210.  doi:10.11707/j.1001-7488.20210520
摘要 ( 260 )   HTML ( 9 )   PDF (1778KB) ( 99 )  
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目的: 长距离迁徙的雀形目鸟类的种群数量正在持续下降,田鹀种群数量下降趋势更为突出。通过田鹀种群数量长期监测和迁徙动态分析,可为物种保护提供科学依据。方法: 2001-2017年,在嫩江高峰林区每年3月15日至5月31日、8月15日至11月20日,于不同生境设置高3 m、长20 m的粘网,布设数量为70片;每隔0.5 h巡视一次,将入网鸟类取下记录、环志后放飞。气象数据直接使用中国气象科学数据共享服务网上的嫩江气象台站2001-2017年逐日记录。有关数据利用SPSS 22.0软件进行相关性分析。结果: 连续17年累计环志田鹀18 155只,其中春季6 756只,秋季11 399只;各年度环志数量波动较大,总体呈现急速下降趋势;在高峰林区,田鹀春季的迁徙高峰集中在4月上、中旬,秋季的迁徙高峰集中在9月下旬、10月上旬;秋季成幼比例为25.4:74.6。翌年春季环志的成幼比例为43.3:56.7,幼鸟相对于成鸟的越冬损失率高达41.3%;环志数量与气象因子的相关性分析表明,极大风速及其风向是主导田鹀迁徙方向和迁徙时间的主要因子。回收信息表明,自然条件下田鹀寿命可达6年以上;中国东北地区是田鹀等鸟类的重要迁徙通道,而且迁徙路线相对稳定。结论: 近些年,田鹀种群数量急速下降,相对于环志数量最多的年份,环志数量下降90%以上,值得关注。农药的不合理使用、地表水质污染以及栖息地破碎化、非法猎捕等是影响田鹀生存的主要因素;建议依据田鹀等鸟类生物学习性,适时加大执法宣传和打击力度,合理使用高效、低毒和低残留农药,加强鸟类栖息地的保护,坚持长期的鸟类环志监测,进一步探索鸟类迁徙规律,促进鸟类种群的恢复。