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2022年 第58卷 第11期 刊出日期:2022-11-25
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林业科学. 2022, 58(11):  0-0. 
摘要 ( 21 )   PDF (741KB) ( 49 )  
相关文章 | 多维度评价
前沿与重点:雷电监测和森林雷击火动态
雷电、雷击火发生与人类活动关系
司莉青,苑尚博,赵凤君,舒立福,王明玉,马启明
林业科学. 2022, 58(11):  1-9.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221101
摘要 ( 295 )   HTML ( 4 )   PDF (1019KB) ( 67 )  
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雷电是主要的自然火源,雷电引发的雷击火与其他类型的森林火灾,共同组成全球林火体系。一般认为,作为自然火源的雷击火与人类没有关系,是区别于人为火源的,但其实不然。2019年以来由于受新冠疫情封控的严重影响,非必要活动和流动性减少,污染物的浓度和闪电均显著下降。本研究将雷击火与人类的现代化进程、居住地的扩张、下垫面的变化、预测技术与扑救技术的发展以及国家的法律法规相联系,探究人类活动对闪电以及森林雷击火发生的影响。闪电是雷击火发生三要素中的火源,能引发雷击火的闪电主要是云地闪电,近几十年来人类活动影响了环境中的气溶胶含量,而气溶胶是影响闪电的主要因素,城市地区排放的大量的污染气溶胶、生物质燃烧排放的烟尘气溶胶以及城市热岛效应均提高了闪电的发生概率。不同地表覆盖类型的年均地闪密度的差异较为明显,建设用地的年均地闪密度值最高。森林区域的强闪电密度值大,陡度也较高。森林大多分布在高海拔区域,这与之前研究的高海拔地区闪电频次高是吻合的。闪电强度大、陡度高,破坏力更强,所以森林区域容易发生雷击事故。雷电具有选择性放电的特征,即会向一些特殊地区放电,而这些特殊地区也被称为雷击选择区,比如地下水露出地面的地方、不同电导土质相接的地方、地下有金属矿体,如铜矿、铁矿以及地下湖泊和水库区。人类挖矿留下的矿区废石场、在山顶修建水库、山区铺设输电线路等活动均会造成土壤电导率的变化,进而带来雷击,同时由于山区树木繁多,避免由此引发的雷击火也同样重要。随着雷电监测技术的发展,我国在部分地区建立了闪电定位监测系统,特别是2021年国家林业和草原局启动森林雷击火防控"揭榜挂帅"应急科技攻关项目,项目组构建了以全波形三维雷电探测网为主体的大兴安岭雷击火感知系统,覆盖了大兴安岭林区,可以实时精准定位云地闪发生位置,提高了雷击火的监测预警能力,提高了雷击火的发现效率。而国家法律法规则通过影响森林植被和气候变暖而间接影响雷击火。该研究有望为未来森林雷击火的发生及防控预警提供参考,并为制定相应政策提供依据。

密集雷电引发大兴安岭群发雷击火过程及其影响因素
王明玉,苑尚博,李威,李伟克,宋佳军,司莉青,王亚惠,赵凤君,田晓瑞,李笑笑,舒立福
林业科学. 2022, 58(11):  10-20.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221102
摘要 ( 125 )   HTML ( 3 )   PDF (5244KB) ( 71 )  
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目的: 分析引发雷击火各因素的数量化特征,明确密集型雷电过程中各影响因素对雷击火发生影响的机制。方法: 基于雷击火感知体系,对监测到的雷电指标、气象因子和雷击火发生指标进行系统分析,分析2022年春防期大兴安岭雷击火发生的基本情况和密集型雷电过程对雷击火发生的影响,引发雷击火的闪电的数量化特征,以及雷电定位精度和雷击火潜伏期。结果: 2022年大兴安岭春防期共发生了22起雷击火,其中18起为密集型雷电过程引发。地闪和云闪在正负电流区间各有1个峰值,地闪的高频峰值在负电流区,云闪的高频峰值在正电流区。负地闪占地闪总数的82.82%,地闪在-8~-50kA形成高频次区间,引发雷击火的数量最多,占负地闪数量的84.5%,占地闪总数的70%。在10~30kA形成正地闪高频区间,占正地闪数量的74.2%,占地闪总数的12.7%,数量远低于负地闪区间。春防期引发雷击火的电流强度平均值为-22.72kA,最强电流为-48.34 kA,最弱电流为-8.70 kA。引发雷击火的闪电发生时间相对集中,雷击火多由中午前后的地闪引燃。引发雷击火的密集型闪电发生前有快速升温,伴随空气湿度下降、风速增大的过程,日最高气温和引发雷击火的闪电发生时间基本一致,也是相对湿度最低、风速最高的时间段。春防期雷击火潜伏期从0.56 h至17.62 h。雷电探测定位精度为165~884 m,平均精度为394.5 m。有两起雷击火有雷击木定位坐标,定位精度达到165 m和170 m。结论: 密集型雷电过程引发群发雷击火占雷击火数量的多数,群发雷击火的发生由密集雷电过程耦合极端天气条件,在干旱和可燃物易燃的的条件下发生。雷电过程和降水过程不同步或降水偏少,前期有快速升温过程,密集型雷电过程伴随着气温下降,雷击火多发生在此天气转折期间。在雷击火的监测和预警过程中尤其要关注干旱条件下的密集雷电过程。

基于VLF/LF三维闪电定位系统的大兴安岭闪电时空分布特征
李伟克,舒立福,苑尚博,宋佳军,李威,司莉青,赵凤君,王亚惠,王明玉
林业科学. 2022, 58(11):  21-30.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221103
摘要 ( 125 )   HTML ( 1 )   PDF (1771KB) ( 44 )  
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目的: 分析大兴安岭闪电发生规律,为雷击火监测预警和防范扑救提供科学依据。方法: 基于大兴安岭2019—2021年VLF/LF三维闪电监测数据,分析大兴安岭闪电(云闪、地闪、负闪、正闪)数量、峰值电流强度、云闪高度以及时空分布规律。结果: 1)2019—2021年,大兴安岭共探测到闪电710 487次(其中,黑龙江大兴安岭321 667次,内蒙古大兴安岭388 820次),平均每年236 829次。大兴安岭闪电以负地闪为主,其中云闪∶地闪比例和正闪∶负闪的比例均大致为1∶5。大兴安岭正、负闪峰值电流强度的范围分别为4.5~371 kA和-501.7~-4.5 kA,大多数闪电峰值电流强度的绝对值集中在4.5~50 kA之间。大兴安岭平均云闪高度为4.72 km,其中88.09%的云闪高度在10 km以下;2)大兴安岭平均闪电日数为每年127天,闪电从4月末开始至10月中下旬结束,多发生于5—8月,其中7月是集中高发期。闪电发生单日呈单峰变化规律,10:00起闪电开始增多,12:00—17:00是高发时段,18:00后闪电数量逐渐减少,午夜至凌晨阶段闪电总量明显减少;3)大兴安岭闪电呈空间聚集性分布,整体看黑龙江大兴安岭闪电密度明显高于内蒙古大兴安岭。高密度闪电区主要集中在黑龙江大兴安岭的呼中、塔河、韩家园、新林、南瓮河自然保护区和加格达奇等地;4)低强度负地闪这类容易引发雷击火的闪电主要集中在黑龙江大兴安岭的西林吉和图强南部,塔河大部及呼中北部,南瓮河自然保护区以及内蒙古大兴安岭的满归北部和汗马、金河等小部分地区。结论: 大兴安岭闪电发生具有明显的时空异质性,基于闪电发生规律和易引发火灾的特定类型闪电开展针对性的监测预警和提前部署,是防范重大雷击火灾发生的有效手段。

研究论文
中国三北防护林工程第二阶段生态效益综合评价
纪平,邵全琴,王敏,刘华,王晓慧,凌成星,侯瑞霞
林业科学. 2022, 58(11):  31-48.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221104
摘要 ( 221 )   HTML ( 13 )   PDF (24826KB) ( 241 )  
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目的: 三北防护林工程第二阶段(2001—2020年)实施以来取得了巨大的生态效益,但局部地区仍然存在问题,甚至出现生态退化。以生态系统结构、质量、服务为核心,综合定量评价工程实施前后生态系统变化,厘清第四期(2001—2010年)和第五期(2011—2020年)工程对生态系统恢复的影响,为后续三北工程的滚动实施提供科学和有针对性的理论依据。方法: 基于"历史动态本底—恢复现状—恢复指数"的生态工程生态效益综合评估方法,以遥感解译反演和模型估算结果为基础,构建生态系统宏观结构变化指数(EMSCI)、质量变化指数(EQCI)、服务功能变化指数(ESCI)和生态系统恢复指数(ERI),全面评估三北防护林工程区生态系统类型结构、质量和关键服务功能的时空格局变化。利用空间叠加分析功能,厘清工程实施期间的生态系统变化过程,定量评价生态系统恢复程度。结果: 1)在三北防护林工程第二阶段,生态系统类型显著变动,整体动态度为12.22%,森林覆盖率持续增加,森林面积占比10.18%,且第四期增量(1.60万km2)大于第五期增量(0.69万km2)。2)生态系统质量显著改善,平均植被覆盖度和平均植被净初级生产力分别增加了3.77%和82.33 gC·m-2a-1,增长率为24.50%和34.96%。生态系统质量持续转好面积占比20.15%。3)与本底期相比,生态系统服务功能全面提升,单位面积水源涵养量增长1.25万m3 · km-2,单位面积植被固碳量增长134.19 gC·m-2a-1,单位面积土壤保持量增长6.76 t · hm-2a-1,单位面积防风固沙量增长9.81 t · hm-2a-1,分别提升了45.89%、34.96%、74.29%和24.96%。单位面积水蚀模数增加23.88%(因为近年来年均降水量比前期增加,造成侵蚀量和保持量均有所增加),风蚀模数下降25.58 t · hm-2a-1,风沙侵蚀危害程度降低46.49%。生态系统服务功能持续转好面积占比15.83%。4)生态系统恢复状况良好,持续转好和保持稳定区域面积占比为21.95%和20.29%。结论: 三北防护林工程区经第二阶段多期连续实施重点生态工程,已取得显著成效。东北华北平原农区、内蒙古高原中部风沙区和黄土高原丘陵沟壑区的生态系统恢复良好,森林覆盖率提高,平均植被覆盖度增加,平均植被净初级生产力提高,单位面积水源涵养量、植被固碳量、土壤保持量和防风固沙量等生态系统服务功能明显转好。但西北荒漠区生态系统仍较脆弱,整体生态系统状况并未得到有效改善。在天山附近、准葛尔盆地、柴达木盆地、南疆盆地固沙农牧区、坝上高原、内蒙古西部荒漠半荒漠草原等生态系统脆弱区域,森林面积增长放缓,草地面积减少,荒漠面积增加,防治草地沙漠化仍为未来工程实施的重点。

利用Biome-BGC模型模拟黄土区沙棘人工林碳通量时的生理生态参数敏感性
贾畅,王丽娜,唐亚坤
林业科学. 2022, 58(11):  49-60.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221105
摘要 ( 110 )   HTML ( 2 )   PDF (2243KB) ( 27 )  
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目的: 分析生态过程模型模拟结果对植被生理生态参数的敏感性,通过优化此类参数提高模型模拟的准确性。方法: 基于黄土丘陵区沙棘人工林2016—2018年的碳通量观测数据,对Biome-BGC模型进行参数优化及模型结果验证。采用扩展傅里叶幅度敏感性检验方法,分析该模型中27个生理生态参数的一阶和总敏感性,探讨不同参数单独或相互作用对模型模拟结果精度的影响,并筛选出高(>0.2)、中(0.1~0.2)等级的总敏感性参数。同时,使用通径分析计算上述敏感性参数对模型模拟碳通量的正、负影响。结果: 参数优化后的Biome-BGC模型能很好地模拟黄土区沙棘人工林碳通量季节动态。敏感性分析表明,新生长的细根碳含量与新生长的叶碳含量比和阴生叶与阳生叶比叶面积比例对该人工林总生态系统生产力(GEP)、生态系统呼吸(RE)和净生态系统生产力(NEP)均具有高的总敏感性,且新生长的细根碳含量与新生长的叶碳含量比对碳通量的一阶敏感性也较高。通径分析表明,新生长的细根碳含量与新生长的叶碳含量比对该人工林GEP、RE和NEP均具有显著的负影响(P < 0.001),其主要通过影响叶片和细根碳氮的总量和分配比例来影响光合和呼吸作用。而阴生叶与阳生叶比叶面积比则主要通过影响叶片接收的光照面积和光照强度来影响植物光合和呼吸作用,因而其对沙棘人工林GEP、RE和NEP均有显著的正影响(P < 0.001)。结论: 在利用Biome-BGC模型模拟黄土丘陵区沙棘人工林的碳通量时,新生长的细根碳含量与新生长的叶碳含量比和阴生叶与阳生叶比叶面积比是高敏感性参数,优化上述参数能提高Biome-BGC模型模拟的准确性。

生草栽培对油茶林土壤微生物群落结构和稳定性的影响
陈永忠,刘彩霞,许彦明,张震,彭映赫,陈隆升,苏以荣,王瑞,唐炜
林业科学. 2022, 58(11):  61-70.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221106
摘要 ( 176 )   HTML ( 1 )   PDF (9249KB) ( 84 )  
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目的: 探究生草栽培对南方红壤区油茶土壤微生物群落结构和稳定性的影响,为油茶林抚育及可持续经营提供理论依据。方法: 对保留自然杂草(TZ)、清耕抚育除草(TF)、间种金鸡菊(TJ)和间种百喜草(TB)的油茶林,用高通量测序法研究土壤微生物群落结构,用Brokenstick、Zipf、Mandelbrot等模型分析不同处理的土壤微生物群落多度格局,用零建模方法推断群落聚集过程,用群落平均变异度评价微生物群落稳定性,并通过网络分析预测菌群间相互作用。结果: 不同处理的土壤养分及酶活性存在差异。TF处理土壤的全碳、全氮、速效氮和速效磷含量最高,TF和TB处理间的土壤养分及酶活性无显著差异。TF、TJ和TB处理的土壤微生物群落组成较为相似,优势菌门为变形菌门和酸杆菌门,占比超过50%,优势菌科为克氏菌科,占比超过12%;TZ处理的优势菌门为变形菌门和拟杆菌门,约占55.1%,优势菌科为丛毛单胞菌科,约占12.8%。Zipf-Mandelbrot模型对生草栽培下土壤微生物物种多度格局的拟合效果最优,TZ处理的土壤微生物群落物种结构更加均衡,其多度下降的幅度与其他处理相比较小,土壤微生物群落中优势种的优势度较弱;TF和TB处理群落结构的均衡性较差。不同生草栽培处理间的土壤微生物群落稳定性存在显著差异,TF处理土壤微生物群落稳定性的平均变异度指数(AVD)值为0.411,稳定性最强;TZ处理的土壤微生物群落AVD值为0.634,稳定性最差。各土层的各处理间的β生物分类学指数(βNTI)绝对值均大于2,表明微生物群落变化为确定性演替过程,微生物群落结构变化主要受到决定性因素的影响。微生物群落的β多样性与环境距离呈显著正相关;在消除遗传差异后,环境对群落构建仍存在显著影响,而遗传距离和消除环境距离的遗传距离均对群落构建影响不显著,即生境过滤对油茶林土壤微生物群落的构建存在影响。在生草栽培处理下,维持油茶群落稳定性的核心菌属有代尔夫特菌属、Methylotenera、红育菌属、鞘脂菌属和韦荣氏球菌属等。研究发现变形菌门和绿弯菌门对环境变化的响应不敏感,全钾含量对酸杆菌门的影响极显著,对放线菌门和厚壁菌门的影响显著;全磷含量对厚壁菌门的影响极显著。结论: 生草栽培对南方红壤区油茶土壤微生物群落稳定性存在影响,土壤中钾含量显著影响微生物群落结构及稳定性,百喜草比较适宜作为油茶林的生草栽培草种。油茶林中保留自然杂草会降低土壤中的养分含量及土壤微生物的群落稳定性;清耕抚育除草提高了土壤微生物的群落稳定性,但群落组成格局不均衡,长期清耕会造成稀有种群损失,可能会导致生态服务功能减弱。

地形和土壤因子对红松活立木腐朽的影响
常旭东,金光泽
林业科学. 2022, 58(11):  71-82.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221107
摘要 ( 142 )   HTML ( 2 )   PDF (2587KB) ( 186 )  
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目的: 探究地形因子和土壤因子对红松活立木腐朽的影响,进一步阐明腐朽木的分布规律,为保护和可持续利用森林资源提供理论依据和基础数据。方法: 依托黑龙江丰林国家级自然保护区30 hm2典型阔叶红松林动态监测样地,选取62个样方内共329株红松活立木,其中小树(10 cm≤ DBH < 30 cm)73株、成年树(30 cm≤ DBH < 50 cm)104株、老龄树(DBH ≥50 cm)152株,采用阻抗仪检测法判断样木是否出现腐朽,并对样树周围的土壤理化性质和地形因子进行测定分析。在单木水平上,应用曼-惠特尼秩和检验比较健康木与腐朽木立地土壤理化性质差异;在样方水平上,利用斯皮尔曼相关分析探究土壤因子与腐朽率的关联性,采用克鲁斯卡尔-沃利斯检验和Bonferroni法两两比较研究地形因子对腐朽率的影响,选用典范对应分析研究不同龄级红松活立木腐朽分布情况。结果: 1) 红松活立木平均腐朽率为35.87%,其中小树、成年树、老龄树的腐朽率分别为42.1%、39.2%、29.2%;2)腐朽木所处环境的土壤全碳含量显著低于健康木,铵态氮含量显著高于健康木(P < 0.05);3)土壤体积含水率及全氮、全碳、全磷含量与红松活立木腐朽率极显著(P < 0.01)负相关,全钾和速效磷含量与腐朽率显著(P < 0.05)负相关;4)红松活立木腐朽率在不同坡位以及坡向差异显著(P < 0.05),上坡腐朽率显著高于下坡(P < 0.05),半阴坡腐朽率显著低于半阳坡(P < 0.05);5)坡位和土壤磷含量是与不同生长阶段红松活立木腐朽率相关的最重要因素。健康小树多分布于硝态氮含量较高的土壤条件,而成年和老年红松腐朽木多分布于土壤铵态氮含量较高的立地条件。结论: 在小兴安岭地区,红松活立木腐朽率较高,其中上坡坡位及阴坡和半阳坡坡向的腐朽最严重;不同生长阶段的红松腐朽木均多分布在坡位较高、土壤养分和水分含量较低的立地条件,而土壤中的氮素形态对各龄级红松的腐朽作用存在差异,以上研究结果可为红松的保护和可持续利用提供科学依据和基础数据。

宁夏黄土梁状丘陵区六种稀疏人工林的枯落物持水特征
蔡进军,李维倩,陈刚,白阳阳,吴霞,王天宁,吴艳,盛浪,张兴昌
林业科学. 2022, 58(11):  83-95.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221108
摘要 ( 105 )   HTML ( 1 )   PDF (4065KB) ( 31 )  
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目的: 枯落物层持水性能是林地水文效应评价的重要内容,定量评价黄土梁状丘陵区比较稀疏的典型人工林枯落物层的水文特征指标,可为研究区林草植被的生态重建、结构优化等提供理论依据。方法: 选择山杏、山桃、柠条纯林与山杏-沙棘混交林、山杏-柠条混交林、山桃-山杏-苜蓿混交林6种人工林,分别设置20 m×20 m的标准样地,在四角及中心设5个1 m×1 m的样方收集枯落物样品。采用野外调查和室内浸泡法,分析保存在地表及混入土壤中的所有枯落物的蓄积量、持水性及持水动态变化规律。结果: 研究表明:1)6种林分枯落物总蓄积量范围在1.05~4.01 t·hm-2,其中山杏纯林最高,山桃纯林最低。土壤中枯落物蓄积量占枯落物总蓄积量的比例变化范围在11.43%~25.00%。除山杏纯林外,混交林分的总蓄积量均大于纯林。2)综合6种林分地表枯落物和土壤中枯落物的持水能力来看,最大持水量为山杏纯林(15.75 t·hm-2),最大持水率为山杏-柠条混交林(264.65%)。3)6种林分枯落物的持水量和吸水速率的动态变化过程均表现为在浸水初期迅速变化,24 h时达到饱和趋于稳定。持水量和持水速率随浸泡时间的变化分别符合自然对数方程和幂函数方程,均达到极显著水平(P < 0.01)。4)综合分析了6种林分枯落物的有效拦蓄量和有效拦蓄率变化,结果显示山杏纯林地表枯落物的拦蓄能力最高,山杏-柠条混交林土壤中枯落物的拦蓄能力最高;山杏纯林的总有效拦蓄量最高(11.08 t·hm-2),山杏-柠条混交林次之(7.67 t·hm-2)。结论: 在宁夏黄土梁状丘陵区,6种稀疏人工林的枯落物持水性能综合表现为山杏纯林及山杏-柠条混交林优于其他林分。研究结果可为当地生态恢复中的枯落物水土保持效益科学评价和林草植被结构优化提供理论依据。

基于单木位置特征的多源树木三维点云配准方法
黄洪宇,骆钰波,唐丽玉,李肖肖,彭巍,陈崇成
林业科学. 2022, 58(11):  96-107.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221109
摘要 ( 141 )   HTML ( 1 )   PDF (3697KB) ( 217 )  
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目的: 针对不同观测平台获得的树木三维点云特征少、重叠率低、配准较难的问题,以不同视角不同平台的森林点云数据为输入,根据单木平面位置分布一致性原则,提出一种适用于多类型数据的无标记森林点云自动配准方法,实现以单木对象为语义特征的点对匹配。方法: 首先从不同类型点云数据中分别提取单木平面位置:对于侧视型点云,基于点云主方向离散度与主方向竖直角度偏差剔除部分非主干点云,采用体素点云剖分的连通分量分割方法识别单木主干,统计单木主干点云体素垂直分布最大值点作为单木平面位置;对于俯视型点云,采用标记分水岭算法分割冠层高度模型,提取单木并识别冠层顶点作为单木平面位置。然后以提取的单木平面位置为特征点,基于Laplace谱图匹配理论获取配准矩阵,完成4自由度点云粗配准。最后,采用主干点云匹配完成侧视与侧视点云的精配准,采用全局点云最近点迭代法与主干点云匹配完成侧视与俯视点云的精配准。结果: 侧视-侧视点云配准精度优于侧视-俯视点云,侧视-侧视点云粗配准平均误差为0.24 m,精配准平均误差为0.08 m;侧视-俯视点云粗配准平均误差为1.07 m,全局点云最近点迭代法平均误差为0.44 m,机载激光点云与侧视点云经主干点云匹配后,平均误差为0.36 m。结论: 本研究立足于森林环境,借鉴由粗到精的配准思路,综合多种算法,提出一种适用于多源点云数据类型的配准方法,并通过试验证明了方法的可行性。基于单木位置特征的多源树木三维点云配准方法适用于森林、城市园林绿地等垂直生长结构较为明显的树木配准,可为森林资源调查与评估提供坐标统一、较为完整的高精度三维测量数据。

桉树无性系多区域联合测试的G×E分析及选优
王楚彪,罗建中,何文亮,卢万鸿,林彦,区余端
林业科学. 2022, 58(11):  108-117.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221110
摘要 ( 90 )   HTML ( 0 )   PDF (2656KB) ( 32 )  
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目的: 对广西、广东和海南的五个地点桉树无性系进行生长性状遗传多样性分析和基因型与环境互作评价,以筛选出优良无性系。方法: 基于3.5年生桉树无性系的树高、胸径、材积、保存率和蓄积量数据。首先联合五个地点数据对各性状进行单因素方差分析和多重比较。然后建立线性混合模型进行单地点和多地点方差分析,以无性系、无性系×重复(地点)为随机效应,得出各性状的方差分量以及各无性系的BLUP值,从而计算各性状的遗传参数值。最后综合AMMI模型与BLUP-GGE模型选择优良无性系及适生环境。结果: 1)该研究表明各生长性状中的不同亲本、无性系、地点之间存在显著差异(P < 0.01)。不同亲本中,粗皮桉×韦塔桉的各性状表现较好,其年均材积和蓄积量可达到每株0.069 0 m3、26.6 m3·hm-2a-1;不同无性系中,EC245为较为优良的无性系,材积和年均蓄积量可达每株0.090 9 m3、118.46 m3·hm-2a-1,但保存率(77.8%)相对较低;不同地点中,雷州地区的无性系生长表现最好,平均材积和保存率分别为每株0.083 6 m3、85.5%,海口地区生长表现最差,平均材积和保存率分别为每株0.023 8 m3、55.5%。2)多地点联合的方差分析及遗传参数表明,无性系各性状与环境互作达到显著水平(P < 0.01),同时各性状的重复力介于0.717 4~0.869 5之间。不同性状的效应量中,树高的环境效应量(43.2%)、互作效应量(17.0%)远大于其他性状,胸径的环境效应量(26.5%)、互作效应量(8.8%)最低,说明树高易受到环境的影响,而胸径却较稳定;不同地点中,树高重复力介于0.653 9~0.901 8,胸径重复力介于0.679 1~0.930 1,材积重复力较高介于0.680 8~0.936 0,蓄积量重复力介于0.481 1~0.925 0,说明材积适合作为目标性状进行选优。3)基因型与环境互作分析表明基于材积性状的AMMI与BLUP-GGE双标图结果略有不同。两模型一致得出雷州为理想环境以及EC245为高材积无性系,其次是EC234、CM1509。AMMI模型得出稳定性较高的是EC244、EC228和EC238,最低的是EC245,并且筛选出EC245为高材积、低稳定的无性系;但是BLUP-GGE模型得出稳定性较高的是EC244、EC232和EC224,最低的是EC238,并且筛选出EC245为高材积、中等稳定的无性系。结论: 综合评价EC245为高材积、稳定性中等的无性系,且其在各个地点都有较好的生长表现。

6个白杨无性系水力效率与气体交换及生长的关系
张友静,李月阳,赵涵,程玉弯,王薇,姜在民,蔡靖
林业科学. 2022, 58(11):  118-126.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221111
摘要 ( 101 )   HTML ( 0 )   PDF (1199KB) ( 53 )  
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目的: 探究6个白杨无性系水力效率对气体交换和生长性能的影响,阐明水力效率与气体交换和生长的内在关系,为林木抗旱新品种选育提供理论指导。方法: 对6个白杨杂交无性系的2年生苗木,测定气体交换参数(净光合速率Anet、气孔导度gs、参比气孔导度gs-ref、水分利用效率WUE)、叶片水分状况(中午叶水势Ψmd)、水力效率(整个树冠水力效率KCL、主枝水力效率KMSL和根系水力效率KRL)、气孔特征(气孔密度SD、气孔长度SL、气孔面积指数SPI)和生长指标(地径绝对生长速率AGRD和相对生长速率RGRD)。结果: 1)6个白杨无性系的水力效率差异显著,且根、主枝及树冠的水力效率变化具有一致性,即高或低水力效率的无性系其KRLKMSLKCL均较高或较低。2)Ψmdgs的变化密切相关,在Ψmd下降至-1.1 MPa后gs急剧下降,导致Anet相应下降,而AGRD与Anet呈显著正相关。3)SL与KCLKMSLgs-ref、AGRD及RGRD显著正相关,SD与KMSLAnet及AGRD显著负相关。4)KCLKMSLgs-ref显著相关,且KCLgs-ref的相关性更强,表明较高的水力效率利于气孔开放。5)KCLKMSL呈显著正相关,两者均与AGRD及RGRD显著正相关,其中KCL与RGRD相关性更强。结论: 本研究在白杨无性系水平发现,树木各部分的水力效率相协调,根系、主枝、树冠等水平的水力效率均能反映树木运输水分的能力;水分运输效率与叶片气体交换过程密切相关,并且叶片气孔结构特征与木质部水分运输能力相匹配,高效的水分运输改善了叶片水分状况,促进了气孔开放,提高碳同化能力,从而促进生长。

香榧种子生长发育过程中假种皮挥发油的变化
郑刘辉,侯宇,张新凤,喻卫武,曾燕如,戴文圣
林业科学. 2022, 58(11):  127-136.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221112
摘要 ( 122 )   HTML ( 3 )   PDF (3853KB) ( 50 )  
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目的: 探究香榧假种皮不同制备方式与分析方法对挥发油成分含量测定的影响,揭示香榧种子生长发育过程中假种皮挥发油成分的动态变化规律,为香榧假种皮的利用提供参考。方法: 结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术,优化水蒸气蒸馏法(SD)和顶空固相微萃取法(HS-SPME)样品制备条件,选择适合的方法测定香榧种子生长发育过程中假种皮挥发性油成分与含量。结果: 1)基于GC-MS的分析结果,从成分种类及含量上来看,SD更适合香榧假种皮挥发油分析样品的制备。2)用SD-GC-MS分析,检测出假种皮挥发油成分有47种,包含萜烯类21种(柠檬烯、α-蒎烯、δ-杜松烯等)、萜醇类15种(芳樟醇、冰片、榄香醇等)、萜烯酯类3种(乙酸冰片酯、乙酸松油酯、乙酸香叶酯)、其他化合物8种(胡椒酮、抗氧剂264、棕榈酸等)。3)种子生长发育过程中,假种皮中的挥发性成分呈一定的变化规律,其中莰烯、β-蒎烯、萜品油烯等含量5—9月均呈上升趋势;部分成分5—8月上升到最大值后开始下降,如α-蒎烯、桧烯、月桂烯等;5—6月和8—9月单萜类和倍半萜类成分呈明显的负相关趋势,而6—7月由于假种皮处于生长时期,单萜类和倍半萜类组分均呈增加趋势。主成分分析发现,假种皮挥发油成分在5月和6月、7月和8月比较相似。结论: 香榧假种皮挥发油SD提取条件为料液比为1∶10、浸泡时间为1 h、提取时间为4 h;通过SD-GC-MS检测出47种化合物,共13 483.14 μg·g-1,主要成分为柠檬烯、α-蒎烯等萜烯类化合物;不同种实生长发育期的香榧假种皮中挥发性组分差异较大,化合物种类从5月份的35种增加到了9月份的47种,倍半萜类和含氧衍生物积累增多,挥发油成分的总含量从5—9月份先升后降;5—6月、7—8月的假种皮挥发油成分组成及含量比较接近,而9月份与其他4个月份差异较大。

梵净山保护区同域分布5种雉类的日活动节律
蒙秉顺,王丞,王亚强,樊涵,谢波,冉伟,张明明
林业科学. 2022, 58(11):  137-148.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221113
摘要 ( 111 )   HTML ( 0 )   PDF (16980KB) ( 80 )  
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目的: 深入了解梵净山国家级自然保护区多种雉类的日活动节律及其差异,探讨其在同域分布情况下的时间分配模式和共存机制。方法: 于2017年4月至2020年12月利用红外相机陷阱法在61个监测位点对梵净山保护区雉类开展了长期监测,并对5种同域分布雉类的日活动节律进行了研究分析。结果: 1)监测到的5种雉类(白颈长尾、红腹角雉、红腹锦鸡、灰胸竹鸡、勺鸡)均为昼行性,日活动节律均呈双峰型,活动高峰集中在清晨和黄昏时段;2)只有红腹角雉的日活动节律与其他雉类均存在显著性差异;3)红腹锦鸡和勺鸡的日活动节律受海拔变化的影响;4)在繁殖期与非繁殖期的季节性变化中,仅勺鸡的日活动节律呈季节性显著差异;5)在有明显雌雄异色的雉类中,雌雄个体在繁殖期的日活动重叠程度都高于非繁殖期,且日活动节律更为相似。结论: 通过对梵净山国家级自然保护区5种同域分布雉类的日活动节律的研究,发现其日活动节律特征和差异是在环境因素和种间竞争下相互作用的结果,同时受到繁殖时间和繁殖策略的影响。

三聚氰胺浸渍纸贴面刨花板铣削参数对加工质量的影响
李浩,曹平祥
林业科学. 2022, 58(11):  149-159.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221114
摘要 ( 89 )   HTML ( 4 )   PDF (4713KB) ( 47 )  
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目的: 采用硬质合金单齿柄铣刀铣削三聚氰胺浸渍纸贴面刨花板,对比不同铣削参数对刨花板铣削质量和铣削力的影响,为刨花板优质铣削加工利用提供理论依据。方法: 以刀具前角、铣削线速度、铣削深度为自变量,设计单齿柄铣刀铣削试验,对比不同铣削参数的铣削结果,研究刀具前角、铣削线速度、铣削深度对刨花板铣削质量和铣削力的影响;采用回归分析确定各铣削参数的显著性,建立铣削过程中铣削力和表面粗糙度的数学模型,通过响应优化确立最佳铣削参数范围并进行试验验证。结果: 1)刨花板铣削表面粗糙度随刀具转速增大而减小;2)铣削力随刀具前角增大而减小,随铣削线速度增大而减小,随铣削深度增加而增大;3)刀具前角、铣削线速度和铣削深度对切向铣削力和铣削质量的影响具有统计学意义,刀具前角、铣削线速度和铣削深度的交互作用对切向铣削力和铣削表面粗糙度具有显著贡献;4)当刀具前角、铣削线速度、铣削深度分别为5°、9.42 m·s-1、1.5 mm时,可在保证铣削效率的基础上有效减少加工过程中的能耗、提高表面质量。结论: 刀具前角、铣削线速度、铣削深度等铣削参数对刨花板铣削质量和铣削力均有一定影响,这些参数可用于贴面刨花板材料的工业生产,以获得更高的生产效率。

综合评述
环保高效制备竹纤维研究进展
李文婷,李明鹏,程海涛,陈季荷,王戈
林业科学. 2022, 58(11):  160-173.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221115
摘要 ( 215 )   HTML ( 13 )   PDF (10965KB) ( 117 )  
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随着不可再生资源急剧消耗,绿色、低碳和循环经济体系构建已成为各行各业可持续发展的重中之重。竹产业是我国一大特色产业,在"碳达峰、碳中和"双碳战略以及"禁塑令"政策的大力推行下,竹纤维作为一种新型天然绿色纤维成为当前研究热点之一。竹纤维具有强度高、密度小、弹性好、耐磨、透气、可再生、可降解等特点,相比玻璃纤维和碳纤维易降解,且降解碳排量少,可作为复合材料增强相代替部分塑料,有着巨大经济潜力。但目前竹纤维制备均伴随着大量污染,失去了自身环保优势,且制备的竹纤维存在木质素残留多、纤维长度短、并丝毛羽多、粗细不均匀等问题,制约竹纤维在纺织和复合材料领域高附加值的应用。本研究基于大量文献报道,重点总结近年来竹纤维环保制备方法的研究概况,对比各种方法制备竹纤维的基本性能,分析各种方法的优缺点和关键技术难点,并对竹纤维制备进行展望。新型环保制备技术创新和高效自动化设备升级,是实现原料、设备和工艺一体化发展,提升竹纤维自身性能,降低制品成本,拓展竹纤维高附加值产品开发的重要发展方向。

问题讨论
早春树干液流用于白桦营养诊断的可行性
胡建文,王庆成
林业科学. 2022, 58(11):  174-180.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221116
摘要 ( 90 )   HTML ( 0 )   PDF (1022KB) ( 18 )  
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目的: 探讨树干液流中养分含量用于白桦人工林营养诊断的潜力,探索更经济、方便的树木营养诊断方法。方法: 以12年生白桦人工林为对象,选择地势相对平坦的地块,设立研究样地(30 m×120 m)。随机选择40株生长正常、无病虫害的样木。在完全展叶前采集林木叶片、单株林木所占土体表层土壤、树干液流3种样品,测定养分含量。分析3种样品养分含量与林木长势的相关系数,判定利用树干液流进行营养诊断的可行性。结果: 树干液流元素含量由高到低依次是全碳(TC)(4.03 ±0.16)g·L-1、全氮(TN)(60.66 ±4.02)mg·L-1、全钾(TK)(34.41 ±2.14)mg·L-1、全磷(TP)(5.84 ±0.52)mg·L-1。树高与土壤、叶片、树干液流的TC含量均呈显著正相关(P < 0.05),逐步回归分析显示树干液流TC含量对树高的贡献度最大(R2=0.145);3种诊断材料中仅树干液流的TN、TP含量与胸径呈显著正相关(P < 0.05),逐步回归分析中仅树干液流的TP含量对胸径有显著贡献(R2=0.187)。结论: 综合相关分析和逐步回归分析结果判断,树干液流可用于白桦营养诊断,且分析显示长势差的林木受到C、P限制。本研究结果提供了一种在完全展叶前进行树木营养诊断的可行方法,且比土壤和叶片营养诊断更可靠,而且诊断时间可提前。

研究简报
针阔混交林生物量稳定性驱动因子
于水今,王娟,何海燕,张春雨,赵秀海
林业科学. 2022, 58(11):  181-190.  doi:10.11707/j.1001-7488.20221117
摘要 ( 122 )   HTML ( 1 )   PDF (2666KB) ( 273 )  
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目的: 阐明生物多样性、胸径结构和地形因子对针阔混交林生物量稳定性的相对影响,明确不同空间尺度下生物量稳定性的主要驱动因素。方法: 在吉林蛟河两个大型固定样地的基础上,通过随机抽取20 m×20 m、40 m×40 m和60 m×60 m样方的方式,定量分析不同空间尺度的影响。利用广义可加模型构建了三类嵌套模型:稳定性~生物多样性+胸径结构(模型1)、稳定性~生物多样性+地形因子(模型2)、稳定性~生物多样性+胸径结构+地形因子(模型3),并与稳定性~生物多样性(模型0)进行比较,通过赤池信息量准则变化量(△AIC)、贝叶斯信息量准则变化量(△BIC)、调整后的决定系数变化量(△Radj2)和偏差解释率变化量(△DE)评价不同解释因子的相对贡献大小。结果: 广义可加模型分析显示,在20 m×20 m、40 m×40 m、60 m×60 m三个尺度上,生物多样性对生物量稳定性的相对贡献率分别为15.18%、12.66%和47.64%,胸径结构的相对贡献率分别为11.30%、72.38%和23.48%,地形因子的相对贡献率分别为73.52%、14.96%和28.88%;生物多样性和胸径结构两类变量仅在60 m×60 m尺度上与生物量稳定性显著相关(P<0.05),其中物种丰富度和Faith系统发育多样性指数与生物量稳定性间显著负相关,胸径最大值和林分密度与生物量稳定性间显著正相关,胸径变异系数与生物量稳定性间显著负相关;在地形因子指标中,坡向在20 m×20 m尺度上与生物量稳定性显著相关,海拔和坡度在60 m×60 m尺度上与生物量稳定性显著相关;上述解释变量对生物量稳定性的偏差解释百分比随尺度增大而增大;蓄积量稳定性与生物量稳定性的驱动因子基本一致。结论: 在不同空间尺度上地形因子、胸径结构、生物多样性对生物量稳定性的相对影响大小不同,具有显著的尺度效应;在20 m×20 m尺度上地形因子对生物量稳定性起主要影响作用,在40 m×40 m尺度上胸径结构对生物量稳定性起主要影响作用,在60 m×60 m尺度上生物多样性对生物量稳定性起主要影响作用;研究结果可为东北针阔混交林生态系统稳定性提升提供理论依据。