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2021年 第57卷 第12期 刊出日期:2021-12-25
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林业科学. 2021, 57(12):  0-0. 
摘要 ( 158 )   PDF (3672KB) ( 171 )  
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荒漠草原灌丛转变土壤水分与地上生物量空间异质性及阈值响应
赵亚楠,赵亚峰,王红梅,马彦平,李志丽
林业科学. 2021, 57(12):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211201
摘要 ( 342 )   HTML ( 57 )   PDF (2204KB) ( 303 )  
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目的: 研究宁夏东部荒漠草原灌丛转变土壤含水量和植被地上生物量的空间特征,探求荒漠草原植被承载的适宜土壤水分生态阈值,以期为优化荒漠草原植被恢复模式提供理论依据。方法: 利用GIS和地统计学方法,对该地区43个典型的荒漠草原-灌丛镶嵌体区域分别进行草地和相邻灌丛0~200 cm土层土壤含水量及植被地上生物量的空间异质性分析。结果: 经典统计分析表明:0~200 cm土层的平均土壤含水量表现为草地(6.23%)大于灌丛(5.47%),在80~200 cm土层尤为明显,草地和灌丛土壤含水量分别为1.37%~25.36%和1.5%~19.58%;草地和灌丛的0~200 cm土层土壤含水量变异系数为28.94%~62.30%,均属中等变异,且灌丛土壤含水量的变异系数较高;草地和灌丛地上生物量分别为0.06和0.56 kg·m-2,两者的变异系数均为中等变异。地统计分析表明:0~200 cm土层土壤含水量的结构方差比[C/(C0+C)]表现为草地(0.75)大于灌丛(0.64),且均随土层加深而逐渐减小;土壤含水量的变程(A0)表现为灌丛(45.84 km)显著大于草地(18.56 km)(P < 0.05),两者在120~200 cm土层的最佳半变异函数模型均为纯块金效应模型;植被地上生物量的结构方差比表现为灌丛(0.76)大于草地(0.37),变程表现为草地(43.91 km)显著大于灌丛(12.77 km)(P < 0.05)。基于植被转变地上生物量和土壤含水量现状分析,荒漠草原0~200 cm土层土壤含水量响应阈值为8.11%~14.19%。结论: 荒漠草原灌丛转变显著增加了地上植被生物量,使其在景观尺度上的空间异质性增强,并加速了深层土壤水分的利用消耗,降低了土壤含水量及其在景观尺度上的异质性,因调查年份及前期数年降雨偏多,草地、灌丛的较深层土壤含水量均呈纯块金效应。

石羊河流域下游干涸湖底不同下垫面的风沙流输沙通量
郭树江,杨自辉,王强强,王多泽,王飞,樊宝丽,张逸君,李易珺,安富博
林业科学. 2021, 57(12):  13-21.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211202
摘要 ( 154 )   HTML ( 22 )   PDF (2142KB) ( 137 )  
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目的: 以青土湖干涸湖底为对象,选择典型风沙区不同下垫面开展风沙流输沙通量观测,分析风沙流输沙通量空间差异性及风沙流颗粒物粒径分布特征,以期揭示湖底盐碱沉积物风沙流输沙通量特征,为湖底盐碱化荒漠的有效治理提供参考依据。方法: 以青土湖为研究区,利用风沙流流量计测定9种下垫面的风沙流输沙通量并研究其与风速的关系,分析风沙流颗粒物粒径分布特征。结果: 不同下垫面的地表 0~50 cm高度范围内风沙流平均输沙通量表现为湖底滩地>湖底盐爪爪群落>流动白刺灌丛>盐碱沙地梭梭林>荒地盐爪爪群落>半固定白刺灌丛>流动沙地梭梭林>稳定白刺灌丛>固定白刺灌丛;不同下垫面风沙流平均输沙通量均与大于5.0 m·s-1平均风速正相关且符合指数函数关系,但相关性有差异;湖底风沙流颗粒物以细砂粒为主,颗粒物平均粒径最大的为湖底滩地,最小的为荒地盐爪爪群落。结论: 在9种下垫面中,湖底滩地、湖底盐爪爪群落、流动白刺灌丛地表输沙通量较大,是湖底重要的风沙运动区,应积极采取工程和生物措施,控制沙源流动;荒地盐爪爪群落地表风沙流颗粒物粒径小,在强风作用下更易被吹起,增加空气气溶胶含量,污染大气环境,建议栽植耐盐碱的灌木植物来提高植被盖度,降低地表风速,减少起尘量;其余5种下垫面类型地表植被盖度较高或地表结皮较为稳定,输沙通量较小,可采取封禁保护,让其自然恢复。

秦岭太白山不同海拔锐齿栎林土壤微生物群落的变化特征
李益,冯秀秀,赵发珠,郭垚鑫,王俊,任成杰
林业科学. 2021, 57(12):  22-31.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211203
摘要 ( 251 )   HTML ( 25 )   PDF (2031KB) ( 171 )  
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目的: 研究秦岭太白山锐齿栎林4种不同海拔土壤微生物多样性及群落组成特征,以期阐明同一植被类型土壤微生物群不同海拔的变化规律及驱动因素。方法: 在秦岭太白山4个海拔梯度(1 361.6、1 524.2、1 630.5和1 769.3 m),选取排水较好、坡度较缓、长势适中的3个锐齿栎林标准样地(20 m×20 m),于2016年8月,用“S”型方法于每块样地进行0~10 cm土层的混合取样,利用高通量测序技术测定土壤微生物群落多样性及组成。结果: 1) 不同海拔梯度的锐齿栎林土壤细菌多样性(α多样性和β多样性)变化显著,但真菌多样性无显著变化。2) 在细菌群落组成中,随海拔升高,放线菌的相对丰度显著降低,而变形菌和疣微菌的相对丰度显著增加,绿弯菌、芽单胞菌和硝化螺旋菌的相对丰度呈先增后降的变化;其他细菌类群如酸杆菌和浮霉菌的相对丰度呈不显著降低。在真菌群落组成中,作为2个优势菌门的担子菌和子囊菌的相对丰度随海拔增加的变化不显著。3)细菌多样性与土壤有机碳(SOC)含量、全氮(TN)含量、C∶ P和N∶ P显著正相关,其群落组成对海拔梯度的响应差异主要取决于土壤密度、温度、SOC、C∶ P和TN;真菌群落多样性及组成受土壤养分差异的影响较小。在植被相同但海拔不同的条件下,受气候及土壤养分的差异影响,细菌群落特征较真菌群落的变化明显。结论: 秦岭太白山锐齿栎林土壤细菌和真菌多样性沿海拔梯度呈先增后减的变化趋势。海拔对细菌群落的影响大于真菌群落。研究结果揭示了秦岭暖温带森林生态系统土壤微生物群落结构和组成的变化特征及影响因素,从而为深入理解森林生态系统土壤有机碳分解的微生物机制提供科学依据。

竹林密度和施肥种类对幕阜山区毛竹笋产量和品质及土壤理化性质的影响
胡文杰,庞宏东,胡兴宜,黄发新,杨佳伟,徐丽君,龚苗
林业科学. 2021, 57(12):  32-42.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211204
摘要 ( 166 )   HTML ( 13 )   PDF (1194KB) ( 129 )  
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目的: 研究竹林密度、施肥种类等经营措施对毛竹笋产量、品质及土壤理化性质的影响,分析影响竹笋品质的主要因素,为幕阜山区毛竹笋用林经营提供理论依据。方法: 采用双因素完全随机区组,设置3种竹林密度(2 100~2 550、2 700~3 150、3 300~3 750株·hm-2)和3种施肥种类(复合肥、有机肥、配施肥)的9种组合处理,以未经营过且研究期间未进行密度调控和施肥的自然竹林为对照,分析毛竹笋的产量差异和品质特征变化;基于主成分分析法,评价不同经营措施对土壤理化性质的影响;利用冗余分析,探索竹笋品质与土壤理化性质和竹林密度的关系。结果: 1) 在研究的竹林密度范围内,毛竹笋产量随密度减小而增大,在密度2 100~2 550株·hm-2时产量最高;施肥种类对竹笋产量有显著影响,施用复合肥时产量最高,施用有机肥时产量最低。2) 施肥种类对竹笋营养品质影响较明显,施用有机肥时竹笋可溶性糖含量最高,施用配施肥时竹笋蛋白质含量最高;竹笋草酸含量和单宁含量随竹林密度减小而减小,低密度经营可使竹笋食味品质更佳。3) 采取竹林经营措施后,土壤密度减小,同时也加剧土壤酸化,仅在施用有机肥时土壤pH值未显著降低;竹林密度调控对土壤全氮、全钾含量无显著影响,但可提高土壤的水解氮、有效磷和有机质含量;各施肥种类均可显著提高土壤的水解氮和有效磷含量。4) 土壤理化性质随竹林密度降低而改善;施用配施肥后的土壤理化性质最好,其次为有机肥;除“3 300~3 750株·hm-2+复合肥”外,其他组合经营措施均能改善土壤理化性质,其中以“2 100~2 550株·hm-2+配施肥”、“2 100~ 2 550株·hm-2+有机肥”和“3 300~3 750株·hm-2+配施肥”处理的效果最好。5)土壤理化性质和竹林密度能较好解释竹笋的品质特征,其对竹笋营养品质和食味品质的解释量分别达74.7%和69.1%,其中土壤pH值是影响营养品质的主要因素,竹林密度是影响食味品质的主要因素。结论: 采用“2 100~2 550株·hm-2+复合肥”可较好提高竹笋产量。采用低密度经营,施用有机肥或配施肥,同时调节土壤pH值,不仅可较好提升竹笋的营养品质和食味品质,还利于改善土壤理化性质。

冬奥快速通道林带四季美景度评价
张致义,辛琳,邱尔发,谢晓阳,王新宇,孙振凯,姜莎莎,赵娇
林业科学. 2021, 57(12):  43-56.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211205
摘要 ( 130 )   HTML ( 10 )   PDF (1994KB) ( 61 )  
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目的: 研究冬奥快速通道典型植物群落四季美景度,探索影响群落四季景观的因子,为道路林景观质量提升提供科学依据。方法: 以北京市冬奥会场馆间城市快速路及高速公路的林带为研究对象,选取34块典型样地,对其进行4个季节的美景度评价。随机选取一张景观照片作为参照,借鉴Daniel & Boster计算美景度(SBE)的方法计算4个季节的SBE。基于数量化理论Ⅰ,采用定性变量逐步回归分析法,分别建立景观因子类目与SBE的景观评价模型及四季景观综合评价模型。结果: 1) 影响四季景观的综合因子包括林分密度、层次结构、彩叶植物存在方式、植物色泽、树干显示度,其中彩叶植物存在方式影响最大,贡献率达24.5%。2) 在影响三季景观的因子中,层次结构、彩叶植物存在方式是影响春秋冬3季的景观因子, 彩叶植物存在方式对秋冬季景观影响最大,贡献率分别为22.57%、21.91%;植物色泽是影响春夏冬3季的景观因子,对夏季景观影响最大,贡献率为24.31%;枝干色彩是影响春夏秋3季的景观因子,对夏秋2季景观的贡献率分别为11.99%、11.89%;林木排列方式是影响夏秋冬3季的景观因子,对秋季景观影响最大。3)在影响两季景观的因子中,植物生长状况、林缘线是春秋2季的景观因子;树种丰富度对春冬2季景观的贡献率分别为9.28%、5.64%;常绿树种比例对夏冬2季景观的影响均高于树形丰富度,常绿树种比例对夏季景观的贡献率达22.01%;乡土树种比例对夏秋2季景观的贡献率分别为6.92%、11.89%。4)在影响一季的景观因子中,林分整洁度对春季景观的贡献率为10.77%,树干显示度对秋季景观的贡献率为9.12%,林分密度对冬季景观的贡献率为6.5%。结论: 依据不同景观因子对四季景观的贡献率,在景观质量提升时,需重点考虑彩叶植物存在方式、层次结构、植物色泽、林木排列方式、常绿树种比例、枝干色彩、植物生长状况等因子;但除考虑筛选出的景观因子外,仍需根据实际情况进行优化提升。

芳樟枝叶精油含量与营养元素含量的动态变化及其相关性
赵姣
林业科学. 2021, 57(12):  57-67.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211206
摘要 ( 166 )   HTML ( 26 )   PDF (1162KB) ( 123 )  
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目的: 芳樟醇是当今世界上用途最广、用量最大的香料,人工栽培芳樟矮林收获枝叶提取精油是解决原材料短缺的重要途径。揭示芳樟生长季枝叶精油含量和营养元素含量的动态变化特征及其关系,对矮林养分管理和高产高效栽培模式的建立具有重要意义。方法: 以3个芳樟无性系为研究对象,测定枝叶的精油含量和氮磷钾元素在不同月份的动态变化,利用方差分析和相关性分析探究芳樟精油和营养元素的积累规律和动态关系。结果: 1) 芳樟生长季叶片精油含量总体呈双峰变化曲线,于5月和8月达到峰值,且最大值和最小值差异达到45%以上;而枝条精油含量呈“V”形变化,生长旺盛期较低,且最大值与最小值差异达到35%以上。芳樟叶片精油含量显著大于枝条,叶片/枝条精油比例的波动范围为4.74~15.33。不同无性系叶片和枝条精油含量的变化特征差异显著(P < 0.05)。2) 随着生育进程的推进,芳樟生长季叶片全氮含量呈“W”形变化,枝条全氮含量呈“V”形变化,均于7月或8月达到最低值,叶片/枝条全氮含量的波动范围为1.56~3.84;叶片全磷含量同全氮含量的变化规律类似,呈“W”形变化,于5月或7月降至最低值,而枝条全磷含量逐渐升高;叶片全钾含量呈倒“V”形变化,在6月或8月达到最大值,而枝条全钾含量呈“W”形变化,在5月或7月降至最低值。芳樟各器官中氮磷钾含量均表现为叶片>枝条,且枝叶中氮磷钾含量均表现为全氮>全钾>全磷。不同无性系氮磷钾含量在不同月份变化特征差异均达到显著水平(P < 0.05)。芳樟各器官的氮磷钾含量相关性达到显著或极显著水平。3) 在芳樟生长季的不同月份中,枝叶不同器官的氮磷钾含量与精油含量呈现不同程度的协同或拮抗关系。芳樟叶片精油含量与叶片氮磷钾含量呈负相关关系,其中与叶片全氮含量相关性达到极显著水平;枝条精油含量与枝条氮磷钾含量呈正相关关系,但相关性不显著。结论: 芳樟叶片精油含量在生长旺盛期相对较高,而枝条精油含量呈相反趋势。营养元素含量在生长旺盛期较低,在生长后期较高。要进一步探究精油的形成机制,需考虑品种、生长月份以及营养元素等多因子的综合影响效应。

‘正午’牡丹微繁殖技术体系的优化
文书生,成仿云,钟原
林业科学. 2021, 57(12):  68-78.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211207
摘要 ( 104 )   HTML ( 5 )   PDF (18486KB) ( 75 )  
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目的: 牡丹微繁殖技术已在20多个品种中建立,但污染率高、增殖系数低、生根难和移栽成活率低等问题仍然存在,并制约着该技术的推广应用,因此开展微繁殖技术体系的优化研究具有重要意义。方法: 以‘正午’牡丹为材料,通过对不同外植体启动培养效果比较、增殖培养阶段LED(发光二级管)光源应用以及生根方式改进等试验,对微繁殖技术体系进行优化改进。结果: 启动培养阶段,黄化嫩茎外植体优于鳞芽外植体,其污染率较低(19.59%),存活率较高(80.41%),且基本不褐化。增殖培养阶段,与荧光灯光源相比,LED光源(光质配比70%红光+30%蓝光,光照强度50 μmol·m-2s-1)可以显著促进试管苗的增殖和生长,增殖系数3.79,且试管苗生长健壮。生根培养阶段,基于维生素B2(VB2)在黑暗条件下可以和IBA共存、但在光照条件下分解IBA的特性,将试管苗先在附加IBA 1.0 mg·L-1和VB2 1.0~5.0 mg·L-1的培养基中暗培养30天诱导根原基,再转至光照培养20天,利用VB2加速IBA分解、消除IBA对根原基伸长生长的抑制,可以实现试管苗一步生根,其生根率(71.07%~74.23%)和根数(3.17~3.34条)与两步生根无显著差异。与两步生根法获得的生根苗相比,一步生根法获得的生根苗基部愈伤组织较少,生根苗质量更佳,其一级苗占比为75.00%,移栽成活率为85.00%。结论: 在‘正午’牡丹微繁殖中,黄化嫩茎是一种优于鳞芽的外植体来源,其污染率较低、诱导成活率较高;光质配比70%红光+30%蓝光、光照强度50 μmol·m-2s-1的LED光照培养,可以显著促进试管苗增殖和生长;在生根培养基中添加维生素B2,结合光照条件控制(暗培养30天后转至光照培养20天),可实现试管苗的一步生根,其操作流程简单、生根成本低、试管苗质量佳、移栽成活率高。本研究所建立和优化的‘正午’牡丹微繁殖技术体系,不仅可以促进该品种快繁技术的产业化应用,还可为其他牡丹品种微繁殖技术研究提供参考。

中国齿小蠹属昆虫的鉴定
王正,马晓乾,周勤政,郑桂恒,夏吾加,张艳明,王成立,晋鹏非,吕全,张星耀
林业科学. 2021, 57(12):  79-91.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211208
摘要 ( 141 )   HTML ( 10 )   PDF (13970KB) ( 68 )  
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目的: 齿小蠹属(Ips)(鞘翅目:小蠹亚科)昆虫是重要的针叶树蛀干害虫,在北半球广泛分布。本文在全国范围内调查的基础上,对采集到的齿小蠹成虫进行了种类鉴定,旨在厘清我国齿小蠹属的种类,并提供DNA分子数据。方法: 对我国东北、西北、西南地区9省(自治区)39个地点的针叶林中采集到的12 062头齿小蠹成虫进行了形态特征观察,在初步鉴定到种的基础上,选取52个齿小蠹代表性样本进行mtDNA COⅠ基因测序和序列比对,并基于最大似然法、最大简约法和贝叶斯法将本研究代表性样本与齿小蠹属内所有已知物种进行种间系统发育关系的分析。结果: 依据形态学特征共鉴定出10种齿小蠹。基于序列比对的分子鉴定进一步验证了形态学鉴定结果,分别为中华齿小蠹(Ips chinensis)、重齿小蠹(I. duplicatus)、天山重齿小蠹(I. hauseri)、光臀八齿小蠹(I. nitidus)、东喜马拉雅云杉齿小蠹(I. schmutzenhoferi)、十二齿小蠹(I. sexdentatus)、香格里拉齿小蠹(I. shangrila)、西藏重齿小蠹(I. stebbingi)、落叶松八齿小蠹(I. subelongatus)和云杉八齿小蠹(I. typographus)。在包含世界范围内所有已知37种齿小蠹的系统发育分析中,本研究的样本与同种参考样本聚在了同一分支,进一步支持了形态鉴定和分子鉴定的结果。同时系统发育分析进一步表明:重齿小蠹与天山重齿小蠹为姊妹种;中华齿小蠹样本与该种已知的北方种群和南方种群有明显的遗传分化,独立为种内的第3个亚支;云杉八齿小蠹的新疆样本、东北-远东样本和欧洲样本分化为各自独立的3个亚支;我国东喜马拉雅云杉齿小蠹的样本与尼泊尔和巴基斯坦的样本分化为2个亚支;重齿小蠹、十二齿小蠹样本也与其各自对应的欧洲样本分化为2个亚支;新疆和东北的落叶松八齿小蠹样本没有表现出遗传分化。结论: 我国齿小蠹种类丰富,分布广泛,许多姊妹种之间形态特征十分相近,难以区分。基于形态特征结合mtDNA COⅠ基因的系统发育分析方法可以对齿小蠹属的种类进行准确鉴定。本研究发现的10种齿小蠹中包括我国的新纪录种——东喜马拉雅云杉齿小蠹。此外,本文更正了中华齿小蠹的鉴定,并发现7种齿小蠹存在明显的种下遗传分化特征。

cry1Ac基因欧洲黑杨对赤子爱胜蚓生长发育和生殖的影响
沈文静,张莉,刘来盘,方志翔,刘标
林业科学. 2021, 57(12):  92-98.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211209
摘要 ( 90 )   HTML ( 8 )   PDF (1075KB) ( 34 )  
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目的: 调查转cry1Ac基因欧洲黑杨(世纪杨)对土壤指示生物蚯蚓生长、繁殖和体内生物酶活性的影响,为转基因杨树大规模应用提供生态安全方面的数据。方法: 以非转基因杨树为对照,将转基因欧洲黑杨(世纪杨)叶片添加到土壤中连续喂养赤子爱胜蚓140天,每隔14天调查蚯蚓存活情况,测定蚯蚓体质量变化,统计蚯蚓繁殖产生蚓茧数量及蚓茧孵化情况,在蚓茧孵化7天后和成蚓暴露140天后测定蚯蚓体内总蛋白、乙酰胆碱酯酶(AchE)、谷胱甘肽过氧化物酶(GST)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化。结果: 与对照杨树相比,饲喂转基因杨树叶片的蚯蚓存活率未发生显著改变;各处理组蚯蚓的体质量随试验进行而增加,140天10次调查中转基因杨树和对照杨树处理组蚯蚓体质量均无显著性差异;转基因杨树和对照杨树处理组均于试验第2次调查(28天)时开始繁殖,整个试验期转基因杨树和对照杨树处理组单条蚯蚓产蚓茧数无显著性差异,42~140天8次调查中,仅在第70天时对照杨树处理组蚓茧数显著高于转基因杨树组,其余7次调查均无显著差异;转基因杨树和对照杨树处理组蚓茧孵化率和每茧平均新生蚓数量无显著性差异;暴露140天,蚯蚓体内乙酰胆碱酯酶(AchE)、谷胱甘肽过氧化物酶(GST)和超氧化物歧化酶(SOD)活性在转基因杨树和对照杨树处理组无显著性差异;通过ELISA法未在蚯蚓组织检测到外源Cry1A蛋白,说明长时间饲喂(140天)转基因杨树叶片,外源蛋白不会在蚯蚓体内蓄积。结论: 相对对照杨树,饲喂转基因杨树叶片对赤子爱胜蚓的生存、生长和繁殖无不利影响。

次级洞巢鸟类对不同生境下人工巢箱的选择
王业勤,李露,于海悦,赵新元,张楠,安菁,丁长青
林业科学. 2021, 57(12):  99-107.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211210
摘要 ( 86 )   HTML ( 4 )   PDF (1951KB) ( 30 )  
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目的: 在北京松山国家级自然保护区调查次级洞巢鸟类对不同生境下人工巢箱的利用情况,分析对各鸟种的招引效果以及其生态因子选择偏好,揭示次级洞巢鸟类繁殖期的生境需求,为选择人工巢箱悬挂位点提供参考。方法: 以被利用和未利用巢箱为中心,分别做10 m×10 m的实验样方和对照样方,记录坡向、乔木密度等16个生态因子,使用Kruskal-Wallis H检验各鸟种利用巢箱间生态因子的选择差异,使用广义线性模型筛选出次级洞巢鸟类对不同生境下人工巢箱选择的最佳模型。结果: 2017和2019年,共招引到大山雀、褐头山雀、北红尾鸲、黑头、普通和白眉姬鹟6种鸟类,招引成功率为52.9%,其中大山雀巢数量最多(n=81巢)。大山雀、褐头山雀和北红尾鸲3种鸟类分别在悬挂高度(P=0.009)、乔木均高(P=0.017)2个生态因子上差异显著。北红尾鸲利用的人工巢箱悬挂高度最低,且显著低于大山雀(P=0.015)和褐头山雀(P=0.024);大山雀利用的人工巢箱所在样方的乔木均高最低,且显著低于褐头山雀(P=0.013)。最佳模型显示大山雀利用人工巢箱概率与乔木密度成正相关(P=0.003),与巢树胸径(P=0.016)和枯木数量(P=0.007)成负相关;褐头山雀利用人工巢箱概率与乔木均高成正相关(P<0.001),与巢树胸径成负相关(P<0.001);北红尾鸲利用人工巢箱概率与巢箱高度(P=0.024)、巢树胸径(P<0.001)、枯木数量(P=0.009)和距离地面3 m的林下郁闭度(P=0.013)成负相关。结论: 人工巢箱对于大山雀招引效果最好。大山雀和褐头山雀在繁殖期偏好隐蔽性强的人工巢箱,北红尾鸲在繁殖期倾向于选择隐蔽性强且光照充足的人工巢箱。建议将人工巢箱安装在乔木高大的密林,同时通过向阳悬挂等方式增加日辐射量。为提高巢箱利用率,可将巢箱间距设置为50 m。

木材生物病害严重区域古建筑木构件树种选择及与生物病害的关系
刘波,付跃进,马星霞,卢芸,王麟
林业科学. 2021, 57(12):  108-121.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211211
摘要 ( 94 )   HTML ( 3 )   PDF (6972KB) ( 48 )  
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目的: 研究木材生物病害严重区域木结构古建筑木构件用材树种选材原则及与生物病害的关系,深入认识我国古建筑用材的树种配置模式和生物病害规律,为古建筑修缮保护和古代建筑史研究提供科学依据。方法: 以12座木结构古建筑修缮时因病害更换下来的30份旧木构件为研究对象,检测其生物病害种类、位置和程度,在木构件上切取样品,根据样品腐朽程度选用碳蜡包埋或普通制片方法,采用滑走切片机制备15~20 μm厚显微切片,光学显微镜观察微观构造和生物病害特征,参照IAWA针叶树和阔叶树木材识别特征一览表,依据国家标准进行木材树种识别和生物病害等级判定。结果: 12座木结构古建筑木构件用材树种涉及12科14属,针阔叶树材占比分别为43.3%和56.7%,其中杉木属、桦木属、杨木属和硬木松是常用树种。浙江省古建筑木构件用材最为丰富,河南、贵州省古建筑木构件用材以阔叶树为主,湖南省古建筑木构件用材以针叶树为主。10种木构件中,承重且体积较大的木构件用材树种主要是杉木、落叶松、银杏、硬木松、桦木、锥木、楠木、栎木、榆木、杨木、番龙眼和厚皮香;非承重且体积较小或装饰用木构件用材树种主要是杉木、桦木、杨木、椴木、榆木和臭椿。14种树种的物理力学强度中等,气干密度和抗弯强度最大的是栎木,最小的是杉木;木材强耐腐及耐腐的树种有9种;易开裂的有4种。木构件受腐朽真菌、木蜂、蠹虫和白蚁等不同程度危害;易受木蜂侵害的树种为杉木、桦木和硬木松,易受蠹虫侵害的树种为硬木松、桦木和杨木,易受白蚁蛀蚀的树种为杉木、榆木、栎木和锥木;所有树种均易受腐朽菌侵害,其中杉木、桦木和杨木占比较大。结论: 木材生物病害严重区域古建筑木构件用材特点存在明显差异,不同木构件用材和同类木构件用材均存在差异。选材原则:1) 从建筑安全性能考虑,木材物理力学性能是用材选择的首要因素;2) 从材料采伐运输的经济便捷性考虑,宜选用当地常见乡土树种;3) 因“就地取材”为其重要选材原则,导致不同地区用材差异较大;4) 一定程度上受木构件使用用途影响;5) 一定程度上受古建筑地位和功能影响。木材生物病害与木构件用材选择密切相关:1) 尽管树种天然耐腐性存在差别,但真菌腐朽仍是12座木结构古建筑木构件用材材性劣化的首要生物病害因素,说明腐朽与古建筑所处气候环境关系更密切;2) 木构件虫蛀病害以木蜂和蠹虫危害为首,木蜂筑巢树种的选择与木蜂种类、构件种类和建筑地域有关。

基于微损探测的古建筑木构件常用树种识别
袁霄,陈勇平,唐启恒,郭文静
林业科学. 2021, 57(12):  122-131.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211212
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目的: 开展木结构古建筑常用树种木材微损检测曲线量化研究,探讨基于曲线比对的木材树种鉴定方法,以实现古建筑木构件用材树种现场识别。方法: 以古建筑木构件常用落叶松、杉木、松木、杨木等树种木材为研究对象,利用阻抗仪获取相关树种木材的阻抗仪检测曲线,通过曲线整体均值、曲线占比和曲线走势量化分析,给出微损探测获取木构件树种信息的方法和识别思路。结果: 以多基准的木材微损检测曲线数据库为基础,通过待识别曲线的比对分析,可实现木结构古建筑常用落叶松、杉木、松木、杨木等木材树种的初步鉴定,后续应在微损参数设计、基础数据库扩容以及比对算法完善方面加以改进。基于微损检测曲线进行木材树种比对,若木材密度相差较大,可分析曲线高低直接区分;若木材密度接近但曲线峰谷变化差异大,可根据曲线占比和曲线走势区分;若木材密度和曲线占比均接近,需综合古建筑历史记录、木材取材信息以及其他特征加以确定。实际应用中,结合传统取样鉴定结果并将取样构件的微损检测曲线增列至数据库,可提高识别精度。结论: 古建筑木构件用材树种现场识别是针对文物建筑特点的一种适宜性保护鉴定技术,该技术基于限定范围内木材微损检测曲线的相似度比对确定树种结果,可作为传统鉴定手段的有效补充。

Gerhards模型在针叶木材长期寿命预测中的适用性分析
王忠铖,杨娜
林业科学. 2021, 57(12):  132-139.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211213
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目的: 分析木材长期寿命预测中常用Gerhards模型的适用性,探讨参数选取对不同加载工况下模型预测结果的影响,同时针对木材寿命预测中预测值大于真实值的问题,提出一种基于Gerhards模型的区间预测模型分析方法,为进一步提高木材长期寿命预测精度提供理论依据。方法: 首先对Gerhards模型进行理论推导,明确木材破坏时间与线性加载速度或恒定应力水平的关系; 然后对比文献中针叶木材受荷试验数据真实值与8组Gerhards模型预测值,分析各模型对不同受荷形式下木材寿命预测结果的优劣; 最后针对木材寿命预测中预测值大于真实值的问题,提出一种基于Gerhards模型的区间预测模型分析方法。结果: 基于Gerhards模型预测线性加载工况下木材寿命时,各模型预测值较为接近,且与试验值偏差较小; 预测恒定加载工况下木材寿命时,各模型预测值间差别较大,且个别模型预测值与试验值差异极大。当木材试样为承受恒定应力水平介于60%~95%的北美花旗松时,建议采用Gerhards模型6进行寿命预测; 当木材试样为承受恒定应力水平介于55%~105%的欧洲云杉时,建议采用Gerhards模型7进行寿命预测; 当木材试样承受恒定应力水平小于50%时,建议采用Gerhards模型1进行寿命预测。预测模型所用数据加载工况与被预测对象受荷工况之间的差异对模型预测精度影响极大。相比传统预测模型,区间预测模型能够更完整地反映试验数据分布特征,且基于试验数据分位数拟合的预测模型较基于T分布假设拟合的预测模型涵盖更多试验数据点。结论: 分析Gerhards模型在木材长期寿命预测中的适用性十分必要,当预测模型所用数据加载工况与被预测对象受荷工况相似时,模型具有较好预测效果。本研究提出的分位数模型分析方法能够使绝大多数试验数据点落在区间模型内,可为提高木材长期寿命预测精度提供理论依据。

户外用重组竹防蓝变处理工艺及性能
张亚梅,余养伦,于文吉
林业科学. 2021, 57(12):  140-146.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211214
摘要 ( 88 )   HTML ( 3 )   PDF (10883KB) ( 27 )  
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目的: 研究抗菌处理工艺对重组竹防蓝变性能的影响,为户外用重组竹制备提供技术支持。方法: 以有机碘化物3-碘代-2丙炔基甲氨酸丁酯(IPBC)为抗菌剂,采用浸渍IPBC/浸胶、浸渍IPBC/涂胶、重组竹板坯浸渍IPBC 3种抗菌处理工艺,通过实验室和室外防蓝变试验分析3种处理工艺制备户外用重组竹对蓝变菌的防治效力,利用扫描电镜(SEM)、计算机断层扫描仪(CT)和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)研究浸渍IPBC/涂胶工艺中抗菌剂在竹纤维化单板和重组竹内的分布。结果: 实验室防蓝变试验结果显示,对照样和采用浸渍IPBC/浸胶工艺制备的重组竹对可可球二孢菌的感染等级均为4级; 采用浸渍IPBC/涂胶和重组竹板坯浸渍IPBC工艺制备的重组竹对可可球二孢菌的感染等级分别达1级和0级。室外防蓝变试验结果显示,在成都室外多雨环境中,对照样、采用浸渍IPBC/浸胶和重组竹板坯浸渍IPBC工艺制备的重组竹在2个月内均开始出现蓝变; 而采用浸渍IPBC/涂胶工艺制备的重组竹在12个月内仍未发生蓝变,CT检测结果表明竹纤维化单板疏解时产生的裂隙、薄壁细胞腔、导管内壁、纤维细胞的胞间层裂隙中均有抗菌剂存在。采用浸渍IPBC/涂胶工艺制备重组竹时,酚醛树脂胶黏剂在竹材细胞壁上形成一层胶膜,将抗菌剂包裹在竹材与PF树脂胶黏剂之间,并形成有效固着,从而减少抗菌剂流失。结论: 采用浸渍IPBC/涂胶工艺制备的重组竹对蓝变菌具有有效防治效力,可广泛应用于室外环境中。

基于改进残差神经网络的木材识别算法
宿恒硕,吕军,丁志平,唐彦杰,陈旭东,周强,张哲宇,姚青
林业科学. 2021, 57(12):  147-154.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211215
摘要 ( 96 )   HTML ( 11 )   PDF (13035KB) ( 50 )  
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目的: 针对传统木材种类人工鉴定方法存在的专业性强、任务重、周期长和非实时性等问题,提出一种基于改进残差神经网络的木材识别算法,以满足木材监管实时性和高效性需求。方法: 以32种横截面打磨后的木材为研究对象,首先,利用外带微距镜头的手机采集8 975幅木材横截面图像,通过R、G、B三通道平均灰度值计算增益系数,用各通道灰度值与对应增益系数的乘积代替原始通道灰度值,消除由图像采集设备和环境差异引起的偏色影响; 其次,基于木材横截面宏观结构的自相似性,采用水平翻转、垂直翻转、添加椒盐噪声和图像分块方式获取更多的训练样本和图像特征,并保证不同种类的木材图像数量相对均衡; 然后,通过双线性插值法将每幅分块子图像统一缩放至224×224像素,应用基于分块梯度加权的改进残差卷积神经网络ResNet101模型对每幅子图像进行特征提取,并计算每幅图像的最终识别得分; 最后,选择平均准确率和平均召回率评价不同分块处理策略、不同模型和改进的残差卷积神经网络模型的识别结果。结果: 在同一测试集上,VggNet16、GoogleNet、DenseNet、MobileNetv3、ResNet50、ResNet101和ResNet152模型对32种相似木材横截面原图进行识别,平均识别准确率分别为71.3%、81.3%、83.2%、66.4%、87.9%、92.1%和90.5%,ResNet101模型适合于木材图像特征提取和种类鉴定; 基于原图 5×5、7×7和10×10分块的ResNet101模型,分别获得94.8%、96.5%和95.3%的平均准确率; 将分块梯度加权策略应用于ResNet101模型,获得98.8%的平均准确率和99.1%的平均召回率,较基于原图、7×7分块的ResNet101模型,采用分块梯度加权方法改进的ResNet101模型的平均准确率分别提高6.7%和2.3%,平均召回率分别提高7.4%和2.8%,分块梯度加权方法可有效提升木材识别模型的准确率。结论: 基于分块梯度加权的ResNet101模型对32种相似木材进行识别,平均准确率为98.8%; 木材横截面图像可用于木材种类识别,分块梯度加权策略能够提高模型识别准确率。

海南岛热带低地雨林2种攀缘竹的叶片功能性状差异
徐瑞晶,胡璇,刘广路,郭雯,梁昌强,孔祥河
林业科学. 2021, 57(12):  155-166.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211216
摘要 ( 153 )   HTML ( 12 )   PDF (5019KB) ( 102 )  
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目的: 研究喜阳并多分布于林缘或林窗阳光充足处的无耳藤竹和较为耐荫并多分布在林下弱光环境中的响子竹,探究攀缘竹在热带低地雨林的生存策略,为攀缘竹的资源保护和利用提供科学依据。方法: 分别于2019年6、9、12月和2020年3月,利用LI-6400便携式光合作用系统测定海南岛甘什岭无耳藤竹和响子竹的叶片光合气体交换参数,而后采用石蜡切片、叶表皮离析法观测叶片解剖结构,并测定单叶面积、叶片干物质含量和比叶面积。结果: 1) 无耳藤竹的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率在6月和9月较高,12月最低; 水分利用效率则相反。响子竹的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率在9月最高,3月和6月较低; 水分利用效率在3月最高,9月最低。除12月的胞间二氧化碳浓度外,无耳藤竹的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率在各月均高于响子竹。2) 2种攀缘竹的叶厚、泡状细胞数量、泡状细胞截面积、二级维管束直径、二级维管束截面积、二级维管束间距和气孔器面积占比均为雨季(6、9月)高于旱季(12、3月)。无耳藤竹的叶厚、气孔宽度、单个气孔器面积、气孔器面积占比在各月均高于响子竹,但乳突厚度、上表皮厚度、二级维管束间距和气孔密度均低于响子竹。3) 2种攀缘竹的单叶面积、叶片干物质含量和比叶面积在各月间的最大值和最小值差异显著(P<0.05),比叶面积的种间差异不明显(P>0.05)。4) 无耳藤竹的各指标可塑性总体高于响子竹,这反映了无耳藤竹的环境适应能力高于响子竹。结论: 无耳藤竹凭借其叶片较大的光合能力、叶厚、气孔和较低的单叶面积、比叶面积、二级维管束间距,能够适应林冠层强光环境、冠层水分亏缺和旱季胁迫。响子竹则以其叶片较高的单叶面积、比叶面积、上表皮厚度、乳突厚度和较薄的叶片及小而密的气孔,能够适应旱季胁迫和林下弱光环境。叶片功能性状决定了热带低地雨林2种攀缘竹的不同生存和适应策略。

四川山胡椒叶绿体基因组特征及山胡椒属系统发育
刘潮,唐利洲,韩利红
林业科学. 2021, 57(12):  167-174.  doi:10.11707/j.1001-7488.20211217
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目的: 四川山胡椒具有重要的药用价值,开展叶绿体基因组研究对山胡椒属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护具有重要的理论和实践意义。方法: 基于Illumina HiSeq 2000高通量测序平台进行测序,从头组装了完整的四川山胡椒叶绿体基因组,并对其基因组结构、基因构成及序列重复和系统发育进行分析。结果: 四川山胡椒叶绿体基因组全长152 851 bp,呈典型的四分结构,共编码125个基因,其中蛋白编码基因81个,tRNA基因36个,rRNA基因8个; 编码基因的鸟嘌呤和胞嘧啶碱基的出现频率GC3s为27.96%,21个最优密码子中有20个以A/U(T)结尾; 27对长序列重复中,正向重复和回文重复分别占比44%和41%,长度为30 bp和33 bp的序列分别占44%和30%; 181个SSR位点中,A/T单碱基重复占68%,位于基因间区的占55%; 鉴定了6个高变区(petA-psbJtrnH-psbApetK-psbIccsA-ndhDrpl32-trnLycf1); 系统发育分析显示,山胡椒属分为5个聚类组,四川山胡椒与黑壳楠亲缘关系最近。结论: 四川山胡椒叶绿体基因组结构保守,偏好以A或U(T)结尾的密码子; 鉴定的高变区和SSR位点可作为山胡椒属物种鉴定的DNA条形码。研究结果可为山胡椒属分子标记开发、系统进化研究及优良品种选育提供参考。