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2021年 第57卷 第10期 刊出日期:2021-10-25
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林业科学. 2021, 57(10):  0-0. 
摘要 ( 207 )   PDF (14180KB) ( 387 )  
相关文章 | 多维度评价
论文与研究报告
濒危树种闽桦天然林优势种群种间相关性
高伟,黄雍容,林建丽,黄茂根,吴兴盛,林文泉,黄石德
林业科学. 2021, 57(10):  1-14.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211001
摘要 ( 609 )   HTML ( 39 )   PDF (1576KB) ( 621 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 分析福建省罗卜岩自然保护区濒危树种闽桦天然林的群落组成、结构和优势种群的种间相关性,揭示闽桦群落不同层次主要物种的种间关系,探讨其濒危机制,为闽桦群落的保护、生境创造和种群恢复提供理论依据。方法: 基于样地调查,采用方差比率、Pearson相关检验和Spearman秩相关检验方法研究闽桦群落乔木层、灌木层和草本层优势种群的种间相关性,并通过主成分分析(PCA)划分不同层次的植物生态种组。结果: 闽桦群落共出现89科133属207种植物,其中乔木层25科40属64种、灌木层39科63属112种、草本层25科30属31种。乔木层中闽桦为第一优势种(重要值为23.55),其次为闽楠(重要值7.40)和台湾冬青(重要值为4.32);灌木层中草珊瑚为第一优势种(重要值为10.23),其次为细枝柃(重要值7.35)、单耳柃(重要值5.31)和闽粤栲(重要值5.09);草本层的优势种为狗脊蕨、瘤足蕨和肾蕨,重要值分别为17.24、14.80和10.51,其次为福建莲座蕨(重要值6.82)、深绿卷柏(重要值6.67)和凤丫蕨(重要值5.13)。乔木层和灌木层整体均呈显著正关联,草本层呈不显著正关联,说明闽桦群落具有较高稳定性,群落整体向顶级演替。Pearson相关检验和Spearman秩相关检验结果显示,群落中显著正相关的种对数大于显著负相关的种对数,绝大多数种对呈不显著相关或无相关性,说明多数物种呈独立分布格局;乔木层优势树种闽桦和闽楠与其他树种的相关性均不强,闽桦因更新不良在演替过程中面临较大压力,而闽楠因更新良好有随演替进行成为第一优势树种的趋势。根据种间相关关系和PCA排序划分不同层次的植物生态种组,乔木层和灌木层均可划分为4个生态组,乔木层中闽楠为单独1组,说明其具有较强独立性,而草本层可划分为3个生态组;组内物种对生境有趋同适应性,组间物种多有不同生态要求。结论: 闽桦群落总体具有较高稳定性,大多种对呈不显著相关或无相关性,多数物种呈独立分布;作为乔木层优势树种的闽桦更新不良,在演替过程中面临较大压力,应加强育苗、栽培和林分培育技术研究,通过培育人工林扩大其种群数量。

不同密度水曲柳人工林细根生物量对邻近树木胸径和距离的响应
刘悦,谢玲芝,张彦东,王政权,谷加存
林业科学. 2021, 57(10):  15-22.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211002
摘要 ( 413 )   HTML ( 25 )   PDF (1108KB) ( 227 )  
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目的: 研究不同密度水曲柳人工林细根生物量对邻近树木胸径和距离的响应,为制定合理的水曲柳根系取样方案提供理论依据。方法: 在4种林分密度(Ⅰ:3 572株·hm-2,Ⅱ:3 128株·hm-2,Ⅲ:2 215株·hm-2,Ⅳ:1 468株·hm-2)的水曲柳人工林内,随机布点取样,测定0~10、10~20和20~30 cm土层吸收根(直径≤0.05 mm)和细根(直径≤2.0 mm)生物量及0~30 cm土层的吸收根总生物量和细根总生物量,并记录距取样点最近的1株和4株树的距离及胸径。采用线性回归分析,检验细根生物量与邻近树木距离和胸径的关系。结果: 0~30 cm土层吸收根和细根总生物量受林分密度影响显著,二者均在密度最小林分中最大;从林分密度Ⅰ~Ⅳ,吸收根占细根生物量的比例分别为61.6%、54.3%、52.9%和63.4%;在所有林分中,50%以上的细根和吸收根生物量分布在0~10 cm土层;在4种密度林分中,吸收根和细根总生物量与最近1株或4株树的距离均相关性不显著(P>0.05),仅有密度Ⅲ林分10~20 cm土层细根生物量与最近4株树的平均距离显著正相关(P < 0.05);与细根总生物量相比,0~30 cm土层吸收根总生物量与邻近树木胸径之间呈现出更普遍的相关,但相关性显著水平与林分密度有关;密度Ⅰ林分吸收根和细根生物量均与最近1株树胸径显著正相关(均R2>0.19),而密度Ⅱ林分吸收根和细根生物量均与最近4株树的平均胸径显著正相关(均R2> 0.21);密度Ⅲ林分中吸收根生物量与最近1株或4株树的胸径均显著相关(均R2> 0.16);而密度Ⅳ林分中吸收根和细根生物量与邻近树木胸径均不显著相关;在调查的3个土层中,细根和吸收根生物量与邻近树木胸径的相关性主要出现在0~10 cm土层,并呈现出与0~30 cm土层细根总生物量相似的规律。结论: 基于对不同密度水曲柳人工林细根生物量的研究结果,认为可在东北林区不同密度水曲柳人工林内灵活设置细根取样点,不必考虑与附近林木的距离,但需考虑邻近树木胸径大小的影响,在平均木周围设置取样点是可选途径。

机载激光雷达大区域亚热带森林参数估测的普适性模型式
李春干,李振
林业科学. 2021, 57(10):  23-35.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211003
摘要 ( 399 )   HTML ( 8 )   PDF (7754KB) ( 237 )  
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目的: 针对当前森林参数估测模型受研究区条件、森林类型限制不具备普适性的问题,从森林三维结构分析描述出发,构建森林参数估测多元乘幂模型式,并测试其在不同森林类型不同森林参数估测中的表现,检验其推广能力,以期发现一个适用于不同森林类型不同森林参数估测的模型结构式,为激光雷达森林参数的一致性估测提供实践案例。方法: 以面积2.21万km2的南亚热带丘陵山地区域为研究区,以面积法为基础,将刻画森林冠层三维结构的7个离散回波LiDAR变量进行组合,构建5个森林参数估测多元乘幂模型式,通过383块样地测试5个模型式在不同森林类型(杉木林、松树林、桉树林和阔叶林)不同森林参数(蓄积量、断面积和平均直径)估测中的表现。结果: 以激光雷达点云平均高、冠层覆盖度、叶面积密度变动系数、激光雷达点云高度变动系数、50%分位数密度为变量的模型结构式表现最好;4种森林类型蓄积量估测模型的决定系数(R2)分别为0.667、0.769、0.764和0.602,相对均方根误差(rRMSE)变化范围为18.53%~36.32%,平均预估误差(MPE)变化范围为3.37%~6.95%;4种森林类型断面积估测模型的R2分别为0.572、0.582、0.706和0.568,rRMSE变化范围为16.11%~30.82%,MPE变化范围为3.27%~5.89%;4种森林类型平均直径估测模型的R2分别为0.574、0.501、0.709和0.240,rRMSE变化范围为10.07%~29.01%,MPE变化范围为1.83%~5.55%;最优普适性模型式的R2与各森林类型各森林参数最优模型的R2的相差小于5%,rRMSE和MPE的相差均小于7%。结论: 本研究提出的模型式变量具有明确的生物物理意义和林学解析意义,可准确刻画林分冠层三维结构,在不同森林类型不同森林参数估测中均取得较好效果,具有良好的普适性,有利于提高不同森林类型估测结果的可比性,可用于机载激光雷达大区域森林资源动态监测。

基于机器学习和多源数据的湘西北森林地上生物量估测
丁家祺,黄文丽,刘迎春,胡杨
林业科学. 2021, 57(10):  36-48.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211004
摘要 ( 679 )   HTML ( 27 )   PDF (12358KB) ( 593 )  
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目的: 针对传统森林资源清查方法成本高、时效性低和结果统一性差等问题,基于多源遥感数据,采用机器学习算法选择特征变量并建立估测模型,制作森林地上生物量(AGB)面分布产品,为森林资源信息化调查提供技术手段。方法: 以湖南省西北部为研究区,利用生物量异速生长方程将森林资源样地调查数据转换为AGB,筛选到393个样地AGB参考值。以Landsat-8数据为光学遥感数据源,提取各波段光谱信息、植被指数、纹理特征以及缨帽变换各分量;以ALOS PALSAR-2、Sentinel-1数据为雷达遥感数据源,提取各极化方式后向散射强度和归一化极化差分指数。结合高程、坡度、坡向地形因子,获得122个备选特征变量。采用逐步回归方法和随机森林(RF)算法筛选建模变量,分别建立多元线性回归(MLR)、RF和支持向量回归(SVR)模型。以均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(rRMSE)和决定系数(R2)为模型评价指标,运用十折交叉验证法评价模型效果,选择最佳模型完成生物量制图,并选取5种中国或全球尺度生物量制图产品进行比较分析。结果: 在训练集上,RF模型表现最好(RMSE=12.8 mg·hm-2,rRMSE=21.1%,R2=0.93),其次为SVR模型(RMSE=26.1 mg·hm-2,rRMSE=43.3%,R2=0.55),MLR模型表现最差(RMSE=30.9 mg·hm-2,rRMSE=50.5%,R2=0.39);在测试集上,采用RF算法建立的模型表现(RMSE=30.1 mg·hm-2,rRMSE=51.3%,R2=0.42)同样优于MLR(RMSE=32.6 mg·hm-2,rRMSE=54.1%,R2=0.30)和SVR(RMSE=32.8 mg·hm-2,rRMSE=55.3%,R2=0.25)。3种模型均显示出一定程度的低值高估和高值低估现象。RF模型选择出13个建模变量,包括PALSAR-2后向散射信息、高程以及Landsat-8光谱信息、植被指数、缨帽变换湿度与绿度分量差值。应用RF模型完成区域生物量制图,与其他产品对比,能够基本反映研究区内生物量分布情况,并显示出丰富的生物量分布细节信息,生物量范围为0~119 mg·hm-2,平均生物量为37.5 mg·hm-2,标准差为35.9 mg·hm-2结论: 结合多源遥感数据与机器学习算法,能够准确、快速地测算大范围生物量,具有较大应用潜力。相比SVR和MLR模型,RF模型在AGB估测上的表现更优,RF算法能够从多源变量中有效筛选出适用于AGB机器学习建模的变量。

东北地区落叶松人工林生物量转换与扩展因子空间自回归模型
何潇,雷相东
林业科学. 2021, 57(10):  49-58.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211005
摘要 ( 509 )   HTML ( 23 )   PDF (3312KB) ( 198 )  
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目的: 基于东北地区落叶松人工林森林资源连续清查固定样地数据,探讨生物量转换与扩展因子(BCEF)的最优模型形式,建立落叶松人工林BCEF空间自回归模型,为生物量精准估算提供模型支撑和依据。方法: 选择多种模型形式建立BCEF普通回归模型,从中选择拟合效果最好的模型,运用空间误差模型(SEM)和空间滞后模型(SLM)2种空间自回归方法重新拟合模型,采用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对均方根误差(rRMSE)对模型进行评价,使用莫兰指数(MI)检验各变量和BCEF模型残差的空间自相关性。结果: 1)BCEF存在明显的空间自相关性,空间距离较小时,同一省内的落叶松人工林BCEF属性相似,随着空间距离增大,各省之间的BCEF属性差异逐渐体现出来,最终趋向随机分布;2)在普通回归模型中,异速生长模型、对数模型和双曲线模型拟合效果较好,不同自变量对应的最优模型形式不同;林分平方平均直径(Dg)是解释能力最高的变量,以Dg为自变量的有效模型的R2在0.945~0.958之间;其次是林分平均高和蓄积量,其有效模型的R2在0.60以上;林分平均年龄的解释能力略低,其有效模型的R2仅0.50左右;林分断面积(BA)和密度(N)对BCEF的解释能力较差,R2均不超过0.50;以Dg为自变量的普通回归模型的残差存在明显空间自相关性;3)以Dg为自变量的双曲线空间自回归模型最优,且SEM优于SLM,与对应普通回归模型相比,SEM的R2提高3%,RMSE和rRMSE分别降低33%和35%,模型残差的MI不超过0.02,可较好消除空间自相关性。结论: 双曲线是BCEF最稳定的模型形式,Dg是解释BCEF的最优变量,建议采用以Dg为预测变量的双曲线函数空间误差模型估算BCEF。

增氧灌溉对平邑甜茶生长及根区土壤的影响
尹伊君,毛云飞,杨露,张璐璐,胡艳丽,毛志泉,陈学森,沈向
林业科学. 2021, 57(10):  59-70.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211006
摘要 ( 312 )   HTML ( 7 )   PDF (1236KB) ( 113 )  
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目的: 研究增氧灌溉对平邑甜茶生长及根区土壤环境的影响,为探明该灌溉方法对大田模式栽培下果树的影响提供参考。方法: 分别以1年生、2年生盆栽平邑甜茶为试材,设置3种不同含氧量的灌溉水,探讨其对地上部生长的影响,并研究地下部根系对其响应,测定根区土壤酶活性和调查微生物群落的差异。结果: 灌溉水中的含氧量为(5±0.1)mg·L-1的处理显著性最佳,1年生处理株高、地径、地上部干质量显著提高37.1%、35.0%、50.3%,2年生处理株高、地径、地上部干质量显著提高17.1%、16.4%、17.2%,并且均可不同程度改善植株叶片的光合性能与荧光特性,显著提高植株叶片氮、磷、钾、钙、镁、铁、锌矿质元素含量。灌溉水中含氧量为(5±0.1)mg·L-1的处理,其根系长度、根系表面积、根尖数和根系呼吸速率均显著高于其他处理,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等根系抗氧化酶活性也均高于其他处理;同时,该处理可显著提高土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性,并使土壤微细菌、放线菌增加,真菌减少。结论: 灌溉水中的含氧量在(1±0.1)mg·L-1~(5±0.1)mg·L-1的范围内,含氧量越高,对改善盆栽平邑甜茶生长、根区土壤环境以及土壤微生物结构的效果越明显。

核桃炭疽病发生相关的酚类物质代谢分析
陈新,王敏,傅茂润,王贵芳,相昆,刘庆忠,焦文晓,张美勇,许海峰
林业科学. 2021, 57(10):  71-80.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211007
摘要 ( 364 )   HTML ( 16 )   PDF (6960KB) ( 139 )  
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目的: 鉴定胶孢炭疽菌侵染核桃青皮后酚类物质种类以及变化规律,筛选潜在抗炭疽病有效成分,为探究核桃抵抗炭疽病发生机制提供参考。方法: 以‘香玲’和‘泰勒’2个品种核桃为试材,对其青皮体外接种胶孢炭疽菌,通过靶向代谢组学分析侵染后核桃青皮中酚类物质含量及相关变化。结果: 随着胶孢炭疽菌侵染天数增加,‘香玲’青皮病斑逐渐增大,在第6天发生明显变化,而‘泰勒’青皮病斑基本不变。‘香玲’和‘泰勒’青皮中酚类物质总量基本一致,划分为9大类,其中以原花青素/花青素、苯甲酸及其衍生物、黄酮醇和苯丙素类为主。‘香玲’中苯甲酸类最多,占60%以上,主要以没食子酸、丁香酸、鞣花酸和香草酸等为主;‘泰勒’中黄酮醇类最多,接近30%,主要以金丝桃苷、槲皮苷、扁蓄苷和杨梅苷等为主。炭疽菌侵染第6天,与‘香玲’相比,‘泰勒’青皮差异代谢物为60个,上调差异代谢物有52个,下调为8个,其中表儿茶素没食子酸酯、对香豆酸、原花青素B1/2/3、根皮苷、丁香酸、鞣花酸和阿魏酸等差异显著。分析炭疽菌侵染4~6天‘香玲’和‘泰勒’青皮差异代谢物发现,咖啡酸、柚皮素、(S)-圣草酚、扁蓄苷、槲皮苷和没食子酸6种物质出现明显变化,这可能与青皮病斑出现明显变化有关联。结论: 鉴定抗炭疽病品种‘泰勒’和感病品种‘香玲’130种酚类物质,代谢组学分析炭疽菌侵染后物质动态变化,筛选到原花青素B1/2/3、咖啡酸、柚皮素、(S)-圣草酚、扁蓄苷、槲皮苷和没食子酸等潜在抗炭疽病有效成分,可为后期开发炭疽病相关天然药物,探究炭疽病发生机制提供参考。

流苏树花形态及花香成分的时空动态变化
郭海丽,李际红,李琴,宋秀华,李雪剑,刘佳庚,王如月,侯丽丽,王锦楠
林业科学. 2021, 57(10):  81-92.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211008
摘要 ( 605 )   HTML ( 8 )   PDF (6093KB) ( 358 )  
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目的: 探究不同花香类型的流苏树的花形态和花香成分的差异,揭示流苏树花香成分时空动态变化规律,为进一步有效开发利用流苏树花及花香的遗传改良奠定基础。方法: 观察不同花香类型的流苏树不同花期花的形态特征,记录其盛花期时花序花量、花序总长、花枝长、花冠裂片长、宽和萼片长、宽。同时,采用顶空-固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术,对不同花香类型的流苏树不同花期香气成分及浓香型盛花期香气日变化进行测定分析。结果: 不同花香类型的流苏树花的形态差异主要表现在花冠裂片的颜色和形状方面,并且在盛花期时,不同花香类型的花序花量、花序总长、花枝长、花冠裂片长、宽和萼片长、宽存在显著性差异,其中浓香型的花序花量最多(49朵),花序最长,为112.67 mm,花冠裂片和萼片最大,而花枝(45.00 mm)比无香型(66.67 mm)的短,比中等香型(38.00 mm)的长,整体表现出花量大、花序长、花冠裂片大的特点。不同花香类型的流苏树在花蕾期、始花期、盛花期和末花期4个不同花期中共检测出106种花香成分,主要包括酯类、腈类、醛类、酮类、醇类、烷烃类、烯烃类、萜烯类和芳香烃类化合物。其中浓香型在4个花期中检测出的花香成分分别为0、18、45和38种,中等香型分别检测出0、7、35和19种,无香型分别检测出3、4、13和2种。在盛花期香气日变化中,浓香型流苏树共检测出86种花香成分,不同时段的花香成分差异较大,相同成分仅有17种,其中乙酸甲酯、(E)-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯和顺-β-法呢烯是其盛花期的主要花香成分。结论: 不同花香类型的流苏树花冠裂片颜色和形状存在明显差异,在盛花期时浓香型的花序花量、花序总长、花冠裂片长、宽和萼片长、宽的值皆为最大,而其花枝比无香型的短,比中等香型的长。浓香型花香成分种类最多,相对含量最高,其次是中等香型和无香型。花蕾期香气成分种类极少,相对含量极低,甚至为零;到始花期种类增多,相对含量增高;在盛花期花香成分种类及相对含量皆达到最大值;末花期种类减少,含量降低。浓香型盛花期整体香气含量日变化规律为先上升后下降,在14:00达到最大值。

钻蛀性害虫取食声音的人工智能早期识别
刘璇昕,孙钰,崔剑,蒋琦,陈志泊,骆有庆
林业科学. 2021, 57(10):  93-101.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211009
摘要 ( 315 )   HTML ( 7 )   PDF (7114KB) ( 122 )  
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目的: 以双条杉天牛为研究对象,设计基于卷积神经网络的识别模型识别其取食声,并对模型的抗噪性能进行测试,以期实现蛀干害虫的早期预警。方法: 使用SP-1 L探头连接NI 9215电压采集卡采集双条杉天牛咬食木段的声音和典型户外环境下的噪声并以音频格式保存。研究选取部分噪声作为加噪音频,以-3 dB至3 dB的信噪比向双条杉天牛取食声中混入环境噪声,生成训练数据和简单测试集,然后经过短时傅里叶变换、对数计算、平均池化3步操作计算音频的平均对数谱,分别设计并训练基于卷积神经网络的识别模型和传统高斯混合模型,提取音频特征判断音频是否为双条杉天牛取食声。为进一步测试模型的抗噪性能,利用独立划分的加噪音频以-7~3 dB的信噪比向双条杉天牛取食声中混入噪声生成抗噪测试集,对卷积神经网络和传统高斯混合模型的抗噪性能进行测试。结果: 在简单测试集上,基于卷积神经网络的识别模型的识别准确率为98.80%,较高斯混合模型有0.88%的下降。在抗噪测试集上,基于卷积神经网络的识别模型识别双条杉天牛取食声的整体准确率为97.37%,较高斯混合模型提高6.76%,其中,信噪比为-3 dB时,识别准确率为98.13%,较高斯混合模型提高9.80%,信噪比为-6 dB时,识别准确率为92.13%,较高斯混合模型提高5.67%。结论: 卷积神经网络能有效综合频谱特征,准确判断音频中有无双条杉天牛的取食声,同时,相比高斯混合模型,卷积神经网络具有良好的泛化能力,在低信噪比下仍能保证较高的识别准确率。基于卷积神经网络的取食声识别模型能够适应林木蛀干害虫的野外监测环境,可为隐蔽蛀干害虫的自动化监测和早期预警提供技术支撑。

气候变化对我国特有濒危动物褐马鸡潜在生境的影响
李宏群,韩培士,牛常会,袁晓青,邢立刚
林业科学. 2021, 57(10):  102-110.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211010
摘要 ( 317 )   HTML ( 12 )   PDF (1992KB) ( 258 )  
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目的: 预测现在和未来气候情景下我国特有濒危动物褐马鸡潜在生境分布的变化,为制定有关保护政策提供科学依据。方法: 基于褐马鸡152个分布点和26个环境变量数据,利用MaxEnt模型模拟褐马鸡在我国的潜在地理分布,并基于该模型预测国际政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的RCP4.5和RCP8.5气候情景下21世纪50和70年代褐马鸡潜在分布范围。结果: 所有训练集与验证集为AUC均大于0.8,所构建模型的预测准确性达到优良标准。当前褐马鸡潜在分布生境的主要影响因子(贡献率)依次为年降水量(15.4%)、昼夜温差月均值(15.3%)、植被类型(9.7%)、最干季降水量(9.1%)、最湿季降水量(8.7%)、到道路距离(8.2%)和到水源距离(7.8%)等,累计贡献率达74.2%,且各因子阈值分别为525~580 mm、8.2~10.8℃、植被类型偏向于阔叶林和针阔混交林、12.4~17.1 mm、310~340 mm、0~12.5 m和大于270 m、0~20 m和105~220 m。褐马鸡的适宜生境主要分布在陕西黄龙山、山西吕梁山、河北小五台山和北京百花山,其适宜、中度适宜和不适宜区面积占研究区面积比例分别为6.45%、19.92%和73.62%。与当前情景下相比,未来褐马鸡可生存生境表现为增加趋势,且适宜和中度适宜生境变化趋势相同,而21世纪50和70年代之间几乎不变。结论: 褐马鸡适宜生境主要分布在陕西黄龙山、山西吕梁山、河北小五台山和北京百花山,未来可生存生境表现为增加趋势。影响褐马鸡分布的主要因子为年降水量、昼夜温差月均值、植被类型、最干季降水量、最湿季降水量、到道路距离和到水源距离等。建议对褐马鸡适宜区加强重点保护,对中度适宜区加强保护和管理,同时也要加强常绿针叶林木的栽植和人口控制。

硅溶胶与GU/GMU树脂复合改性橡胶木的性能
平立娟,柴宇博,刘君良,孙柏玲
林业科学. 2021, 57(10):  111-119.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211011
摘要 ( 260 )   HTML ( 2 )   PDF (7565KB) ( 73 )  
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目的: 采用硅溶胶与乙二醛-尿素(GU)/乙二醛-三聚氰胺-尿素(GMU)树脂混合溶液浸渍处理橡胶木,探究改性剂种类和浓度对橡胶木物理力学性能和热稳定性的影响,以扩大橡胶木的应用范围,提升橡胶木的附加值。方法: 以乙二醛、三聚氰胺和尿素为主要原料,分别合成GU、GMU树脂,与硅溶胶以不同比例配制成均一稳定的水溶性混合溶液。采用混合溶液浸渍处理橡胶木,并与硅溶胶改性橡胶木的增重率、尺寸稳定性和力学性能进行比较,通过热重(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和场发射扫描电子显微镜-X射线能谱仪(FESEM-EDS)等手段,分析改性材的热性能、化学分子结构变化和微观构造。结果: 1)混合溶液改性材的增重率和尺寸稳定性随改性剂浓度增加而增大,当改性剂浓度相同时,S-GMU改性材的增重率和尺寸稳定性优于S-GU改性材;S-20% GMU改性材的增重率(28.32%)和抗胀缩率(42.02%)最大,相比S-20% GU改性材分别提高16.98%和14.40%。2)混合溶液改性材的抗弯强度随增重率增大而增加,S-20% GMU改性材的抗弯强度(114.96 MPa)相比S-20% GU改性材提高11.97%,弹性模量变化不大。3)S-GMU混合溶液起到稳定木材残留物的作用,S-GMU改性材热稳定性增强,S-20% GMU改性材残灰率分别是素材、硅溶胶改性材和S-20% GU改性材的5.25、1.20和1.12倍。4)S-GMU改性材在470 cm-1和1 110 cm-1附近出现Si—O—Si键和C—O—C醚键,说明硅溶胶和GMU树脂能够进入木材;同时,改性材在1 656 cm-1和1 510 cm-1处波峰强度下降,说明改性材的木质素和碳水化合物发生一定程度降解,其中S-20% GMU改性材降解程度最低。5)改性剂成功渗透并沉积在木材细胞腔和细胞壁中,S-20% GMU改性材中Si元素较多,Si元素与混合溶液分布均匀,改性剂浸渍效果更好;S-20% GMU改性材中N元素含量增多,说明GMU树脂能够进入木材。结论: 1)硅溶胶与GU/GMU树脂混合溶液浸渍处理橡胶木的增重率、尺寸稳定性和力学性能均优于硅溶胶改性材,且相同质量分数S-GMU改性材的性能优于S-GU改性材;2)硅溶胶和GMU树脂成功渗透并沉积在木材细胞腔和细胞壁中,S-GMU混合溶液起到稳定木材残留物的作用,S-GMU改性材热稳定性增强。

LOM薄木层积热压过程中温度实时模拟模型构建
杨春梅,宁礼佳,刘清伟,缪骞,马岩,刘九庆
林业科学. 2021, 57(10):  120-127.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211012
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目的: 采用数学方法实时描述LOM薄木层积热压过程中的温度变化,探讨热压工艺参数与温度场分布梯度的关系,为满足成型零件胶合质量与加工精度需求提供参考。方法: 以木材传热理论为基础,根据能量守恒定律,建立LOM薄木层积热压过程的传热控制方程和边界方程,通过基本假设简化模型,将层积热压过程的三维非稳态导热问题简化为一维非稳态传热问题。采用向前差分法对控制方程和边界条件进行离散,利用MATLAB软件实时模拟层积热压过程中零件内部的温度场,观察温度场变化。对不同深度层的温度分布曲线进行分析,解释层积热压过程中温度随层数变化的规律,并根据仿真所得数据绘制二维折线图。结果: 由MATLAB仿真结果和薄木层积热压温度曲线数学模型可知,随着叠加层数增加,热压板对薄木层温度的影响不断减弱。靠近热压板的薄木层温度变化显著,是因为当热压板工作时,薄木层与热压板之间产生强烈的对流换热,薄木层温度上升,当热压层数为15层时,靠近热压板的首层薄木层温度为113.07℃。沿薄木层积垂直方向,随着薄木层深度增加,热压板对薄木层温度的影响不断减弱,是因为离开热压板后低温空气进入并与薄木层进行对流换热,薄木层温度迅速下降,第3层温度为99.61℃,由第1层到第3层,间隔1层,温度下降近14.00℃。在一定深度以下或接近底板的薄木层,温度变化较为缓慢,第13层温度为77.50℃,第15层即靠近底板的薄木层温度为75.64℃,第13层到第15层,间隔1层,温度下降不到2.00℃。结论: 模型中模拟数据与试验数据拟合优度较高,模型对LOM制造工艺具有较强指导作用。本研究所建数学模型与LOM机床工作过程相吻合,所编程序可用于分层实体制造过程中温度场的实时模拟,MATLAB仿真过程可计算模型各点温度变化历程,对提高薄木黏结质量十分重要。

综合评述
林木种子休眠与萌发机制研究进展
王艳梅,张小雪,朱秀征,张志华,李志,耿晓东,蔡齐飞,刘震
林业科学. 2021, 57(10):  128-144.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211013
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种子休眠是由外界环境因素或者种子自身遗传特性诱导产生的,是具有生活力的种子在有利环境下仍不能萌发的现象。种子休眠与萌发是2种既相互区别又相互联系的发育状态,具有休眠特性的种子只有休眠解除才可能萌发,种子休眠在一定程度上决定其发芽所需的环境。为了对种子休眠与萌发现象有更全面的认识,本文在收集国内外林木种子休眠、休眠解除及萌发研究文献的基础上,总结了常见林木种子休眠产生的原因以及休眠类型划分系统,探讨休眠产生的机制,阐述内源激素调控种子休眠、阐述光信号调控种子休眠、Ca2+调控种子休眠、基因控制种子休眠、细胞膜变论等学说;概述了种子通过层积处理、物理方法、化学方法以及激素等解除休眠的方法;种子恢复吸胀则表示已进入萌发阶段,其伴随着形态、生理生化及分子层面的复杂变化。同时讨论当前研究的薄弱之处,并提出应对种子休眠与萌发的启动转录、基因调控、遗传表达等分子调控机制展开更深入的研究,以期为林木种子休眠解除与萌发机制方面的研究提供依据,为林木种子贮存、苗木繁育、种植推广及开发利用等提供参考。

问题讨论
森林旅游背景下游客的生态公益林保护行为意愿
黄元, 杨洁, 秦悦婷, 石亚男, 温亚利
林业科学. 2021, 57(10):  145-156.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211014
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目的: 随着中国社会经济的发展,人们对美好生活的需求日益增长,这使得大众参与生态公益林保护的可能性与热情增加,本研究旨在探索全民参与生态公益林保护的意愿与影响机制,以期为相关政策制定提供科学参考。方法: 课题组于2019年在太白山国家森林公园对游客进行实地调研获取410份有效问卷,并从森林生态旅游的游客视角出发,对计划行为理论进行拓展,增加了环境情感和生态公益林认知变量,构建包含亲力行为、说服行为、经济行为、公民行为在内的4种生态公益林保护行为意愿影响因素理论模型,并通过结构方程模型进行实证。结果: 1)模型的拟合适配度指标皆满足建议值要求,说明本研究的模型拟合结果可被接受,拟合效果良好。2)模型中的所有初始假说经检验结果都为真,大部分假说都在0.01的显著性水平下得到验证。3)分别选择问卷数量的90%(369份)、80%(328份)和70%(287份)进行拟合,模型通过了稳健性检验,说明本研究的结果是可靠的。4)从性别角度来看,女性只在经济行为意愿上强于男性,其他3种保护行为意愿无显著性别差异;年龄在公民行为意愿和亲力行为意愿上影响较大,与小于19岁的组别相比,30~49岁的人群拥有更强的公民行为意愿和亲力行为意愿,而60岁以上的组别则经济行为意愿更低;月均可支配收入与公民行为意愿、说服行为意愿以及亲力行为意愿在0.05水平上呈显著的负向关系;教育程度则基本上对4种保护行为意愿无显著影响。结论: 1)个人的生态公益林认知和环境情感会同时对保护行为态度有正向的影响,其中,个人对生态公益林的认知比环境情感的影响更大;2)个人的保护行为态度对4种保护行为意愿都有正向的影响,从整体上来看,除了经济行为意愿以外,其他的亲力行为意愿、说服行为意愿和公民行为意愿都更容易受到个人主观判断的影响;3)主观规范和知觉行为控制对4种保护行为意愿都有正向的影响,其中,经济行为意愿受知觉行为控制影响最大;4)性别、年龄和月均可支配收入会对保护行为意愿产生影响,而教育程度和个人职业对保护行为意愿则无显著影响。

研究简报
太白山次生锐齿栎林地上生物量影响因素
庞荣荣,彭潔莹,闫琰
林业科学. 2021, 57(10):  157-165.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211015
摘要 ( 394 )   HTML ( 18 )   PDF (1053KB) ( 406 )  
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目的: 分析和比较物种多样性(物种丰富度、物种Shannon-Wiener指数和物种均匀度)、结构多样性(胸径Shannon-Wiener指数、胸径均匀度、胸径变异系数和胸径基尼系数)以及环境因素对秦岭太白山北坡锐齿栎林地上生物量的影响,为促进秦岭生物多样性保护和森林生态系统功能协调发展提供理论依据。方法: 以秦岭太白山北坡锐齿栎林为对象,基于1.5 hm2固定监测样地中所有胸径≥1 cm木本植物调查数据,利用多元线性回归分析物种多样性和结构多样性与地上生物量的相关性。通过构建结构方程模型并结合环境因素,比较物种多样性和结构多样性对地上生物量的作用效应。结果: 线性回归模型和结构方程模型的分析结果均显示:表示物种多样性的3个指标与地上生物量均无显著相关性,表示结构多样性的指标中,只有胸径均匀度与地上生物量呈显著负相关性,但胸径均匀度对地上生物量变异的解释能力却很低。环境因子对地上生物量的影响同时存在直接和间接效应,但直接效应起到主要作用。结论: 群落结构是影响太白山锐齿栎林地上生物量的重要因素;但结构多样性对地上生物量的作用效应是抑制而非促进,说明增加群落结构的复杂性反而不利于地上生物量的累积。环境因素直接影响地上生物量,但对物种多样性和结构多样性与地上生物量的关系无显著影响。本研究证实了群落结构对森林地上生物量的重要性,但这并不能说明群落结构是影响太白山次生锐齿栎林地上生物量的主导因素。

PVP处理对黑皮油松外植体酚类物质形成及酶活性的影响
梁艳,赵雪莹,白雪,刘德强,张妍,潘朋
林业科学. 2021, 57(10):  166-174.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211016
摘要 ( 355 )   HTML ( 7 )   PDF (2356KB) ( 371 )  
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目的: 探讨黑皮油松组织培养中聚乙烯吡咯烷酮(PVP)处理对外植体中相关酶活性、酚酸类物质含量的影响,以寻找酶促褐变的主要底物,为黑皮油松组织培养褐变这一瓶颈问题的解决提供理论依据和技术支撑。方法: 以黑皮油松休眠叶芽为外植体,研究不同浓度PVP处理对其休眠芽褐化与萌发的影响,筛选适宜的PVP处理浓度,测定PVP最佳处理浓度下外植体中相关酶活性的变化,并利用高效液相色谱仪对酚酸进行定性和定量分析。结果: 添加300~1 500 mg·L-1 PVP可以有效抑制黑皮油松外植体褐变,促进其休眠芽的萌发。PVP处理第8天开始抑制外植体褐化,第24天褐化率达到峰值,随后趋于稳定,并以添加1 500 mg·L-1 PVP抑制外植体褐化的效果最佳,褐化率仅为25.56%,休眠芽萌发率也最高(37.78%)。与对照相比,PVP处理下多酚氧化酶(PPO)与苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性在处理过程中均处于较低的水平,但过氧化物酶(POD)活性变化规律不明显。从PVP处理的第4天开始,PPO活性显著下降;从第8天开始,PAL活性明显被抑制。在褐变加重的第8~12天,PVP处理下绿原酸含量下降幅度显著小于对照。与对照相比,PVP处理下,在0~12天内阿魏酸含量变化较小,但在16~32天时阿魏酸含量显著高于对照组。香豆酸含量在处理全程均维持在较低的水平。结论: PVP处理可有效抑制黑皮油松休眠芽的褐化并促进其萌发,并以1 500 mg·L-1的PVP处理效果最佳;PVP处理抑制PPO、PAL活性上升而使外植体褐变较轻;同时PVP处理可以保护绿原酸与阿魏酸不被氧化进而抑制组织褐变。