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2023年 第59卷 第7期 刊出日期:2023-07-25
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林业科学. 2023, 59(7):  0-0. 
摘要 ( 89 )   PDF (4262KB) ( 118 )  
相关文章 | 多维度评价
前沿与重点:木本植物功能性状
北京密云油松林下灌木小叶鼠李叶片资源利用效率季节变异及环境调控
赵洪贤,苏同,王瑞福,孙艳丽,高永龙,隗骥超,李鑫豪,田赟,贾昕,查天山
林业科学. 2023, 59(7):  1-11.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220867
摘要 ( 321 )   HTML ( 24 )   PDF (1480KB) ( 303 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 探究小叶鼠李叶片的光、氮、水资源利用效率(RUEs)在较长时间尺度(季节)上的变化特征,分析环境变化对RUEs季节动态的影响、叶片功能性状与RUEs的关系以及不同RUEs间的权衡关系。方法: 2021年6—10月,在北京密云山区,以当地林下优势灌木小叶鼠李为研究对象,对其光合参数和环境因子进行连续原位观测,使用LI-6800便携式光合测定仪测量小叶鼠李叶片光合光响应曲线的特征参数,同时测量其叶片功能性状,结合观测的环境因子数据,分析小叶鼠李叶片内禀水分利用效率(WUEi)、氮利用效率(NUE)和光利用效率(LUE)季节动态变化的影响因素及RUEs间的权衡关系。结果: 1) 小叶鼠李在生长期内WUEi、NUELUE的最大值分别为107.3 μmol·mol?1、18.35 μmol·g?1s?1、0.087 mol·mol?1,其季节变异系数(CV)分别为24.91%、39.12%、12.6%。2) 在生长季中期,土壤相对可利用含水量充足的湿润条件下(REW > 0.4),小叶鼠李具有较大的NUE和较小的WUE i,NUE与WUEi的变化趋势相反(P < 0.05),与LUE变化趋势相同( P < 0.05)。3) WUE i与比叶质量(LMA)正相关(P < 0.05),与蒸腾速率(Tr)负相关( P < 0.05);而NUE与LMA和叶厚度(LT)负相关( P < 0.05),与蒸腾速率(Tr)正相关( P < 0.05);空气温度( Ta)、光合有效辐射(PAR)和散射辐射(Rdif)增加均会促进增加叶片LUE(P < 0.05)。结论: 在土壤湿润、光照条件受限的条件下,林下优势灌木小叶鼠李叶片的WUEi、NUE均与土壤含水量解耦,与比叶质量和蒸腾速率关系密切;辐射强度和空气温度增加均会提高叶片的光、氮利用效率,且散射辐射增加也能提高林下灌木的光合能力。小叶鼠李叶片不同RUEs之间存在权衡关系,在生长季内不会同时出现最大化的WUEi和NUE,在土壤湿润、光照减少的条件下,NUE与LUE变化趋势一致,均在生长季中期波动变化,生长季末期逐渐降低。

北京百花山华北落叶松群落主要木本植物的叶性状变异及适应策略
刘新月,王立平,刘春和,孙艳丽,魏晓帅,徐铭泽,韩聪,田赟,贾昕,查天山
林业科学. 2023, 59(7):  12-23.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220864
摘要 ( 294 )   HTML ( 20 )   PDF (2135KB) ( 327 )  
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目的: 探讨华北落叶松群落叶性状间的权衡及叶化学性状、结构性状与光合性状间的关系,为林业经营管理优化造林树种的选择和配置提供科学支撑。方法: 以北京百花山落叶松群落木本植物包括优势种华北落叶松、3种落叶阔叶乔木(白蜡、黄檗和五角枫)、2种灌木(胡枝子和绣线菊)为研究对象,于2021年7—8月测定分析叶片的8个光合性状:最大净光合速率(Pnmax)、饱和光强(Isat)、暗呼吸速率(Rd)、饱和胞间CO2浓度(Cisat)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、水分利用效率(WUE)和光合氮利用效率(PNUE),2个化学性状:碳氮比(C∶N)、氮磷比(N∶P),3个结构性状:叶厚(LT)、比叶面积(SLA)、叶组织密度(LTD)。利用单因素方差分析、斯皮尔曼相关性分析、主成分分析和线性回归等方法,分析叶性状之间的权衡及化学性状和结构性状对光合性状的影响。结果: 1) 种间变异最大的性状为PNUE和SLA,其为反映光合速率和获取光能的主要性状,变异系数分别为60.88%和56.8%,说明该群落植物更多的是对光资源的竞争。2) 灌木为增加群落垂直结构上的光获取能力,通常具有更大的SLA。同时,灌木叶片的N:P为21.10,高于乔木(14.58),证明位于林分垂直结构下层的灌木为获取更多的光以维持自身生长发育,会将更多的氮分配到叶片中。3) 阔叶乔木叶C∶N、N∶P和SLA分别为18.19、16.04和193.77 cm2·g?1,针叶乔木的对应指标分别为39.6、10.2和82.2 cm2·g?1,针叶乔木具有较大的C∶N和较低的N∶P、SLA,说明针叶乔木更倾向于构建叶片的防御组织,对胁迫具有更强抵抗能力,但光的截获能力和利用率较低。4) 华北落叶松在叶经济谱中倾向于“缓慢投资-收益”型,2种灌木更倾向于“快速投资-收益”型。华北落叶松具有较高的WUE和较低的PNUE,2个叶性状之间存在明显的权衡关系。5) 五角枫和绣线菊的Pnmax没有显著差异,但其Rd仅为0.54和0.68 μmol·m?2s?1,显著小于同生活型的其他物种。6) 该典型群落木本植物的IsatRd、WUE和PNUE与C∶N、LT和SLA呈显著线性相关(P<0.05)。结论: 百花山华北落叶松典型群落6种主要木本植物之间存在叶经济谱,群落的种间竞争主要是对光资源竞争。在一定程度上C∶N、LT和SLA可以作为预测植物光合能力的易于观察的叶化学性状和结构性状,即具有较大C∶N、LT,较小SLA的物种,其对强光的耐受能力更高、水分利用效率越高、对弱光的利用能力强且碳消耗较少,但其光合氮利用能力较弱。

北京山区大果榆树干液流的季节与昼夜环境调控
张凯,孙艳丽,隗骥超,范雅倩,韩小雪,李林,魏晓帅,李鑫豪,刘鹏,查天山
林业科学. 2023, 59(7):  24-34.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220868
摘要 ( 196 )   HTML ( 24 )   PDF (2020KB) ( 344 )  
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目的: 探究水源涵养树种树干液流在不同时间尺度的环境调控机制和蒸腾,以提高森林生态系统水源涵养功能评估的准确性,为森林可持续性经营管理提供科学支持。方法: 以北京松山地区乡土树种大果榆为研究对象,2019年和2020年生长季,采用热扩散技术法连续原位观测其树干液流,并同步观测相关环境变量,采用线性和非线性回归法分析树干液流速率(Js)对环境的响应。结果: 连续2年生长季内大果榆单位地面面积蒸腾累计分别为334和252 mm,平均每天分别为1.82和1.37 mm。生长期Js变化主要由短波辐射(Rs)、空气温度(Ta)、饱和水汽压差(VPD)等环境因子综合调控,JsRsTa和VPD均呈显著正线性相关关系,决定系数R2分别为0.93、0.88和0.89,VPD对Js的调控存在阈值(0.9 kPa)。RsTa和VPD与冠层气孔导度(gs)之间存在显著相关关系。昼夜尺度上,Js主要受Rs控制,Js日变化滞后Rs结论: 季节与昼夜尺度上Js的调控因子存在一定差异,其环境调控主要通过调节冠层气孔导度进而影响植物树干液流。树干液流对环境因子的敏感性差异及二者日变化的时滞效应能够充分反映出大果榆的耐旱性和环境适应性。

北京密云油松人工林碳通量组分季节变化及其对环境因子的响应
李鑫豪,张德怀,张赵森,李建,曹俊,隗骥超,吴晓朦,田赟,刘鹏,于海群
林业科学. 2023, 59(7):  35-44.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220865
摘要 ( 271 )   HTML ( 24 )   PDF (1928KB) ( 408 )  
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目的: 量化人工林生态系统碳通量组分,探明环境因子对碳通量组分的调控作用,以提高人工林生态系统碳汇功能评估的准确性,为进一步认识气候变化背景下环境因子对人工林生态系统碳循环过程的调控作用提供参考。方法: 以北京市密云区油松人工林生态系统为研究对象,采用涡度相关法(EC)测定油松人工林生态系统净碳交换量,同时对空气温度(Ta)、饱和水汽压差(VPD)、光合有效辐射(PAR)和土壤水分(SWC)等环境要素进行原位连续监测,分析人工林生态系统碳通量组分季节变化特征及其与环境因子的响应关系。结果: 北京密云油松人工林2021年累积生态系统总生产力(GEP)为315 g·m?2,呼吸强度(RE)为291 g·m?2,净生产力(NEP)为24 g·m?2。GEP和RE在生长季(4—10月)较高,非生长季接近0 g·m?2。日GEP、RE和NEP最大值分别为4.7、3.3和3.1 g·m?2。月最大净光合速率在生长季呈单峰型变化,最大值出现在7月。在生长季和生长旺期,NEP与GEP均呈正相关(P<0.01),决定系数分别为0.68和0.80。不同Ta、VPD、SWC条件下NEP与PAR间的关系无明显差异。NEP和GEP均随Ta、VPD和SWC增加先增加后降低,峰值分别出现在约25 ℃、10 hPa、0.2 m3·m–3。低SWC对NEP、GEP和Ta、VPD间的关系无明显影响,但降低RE的温度敏感性。结论: 北京密云油松人工林生态系统在生长旺期、生长季和全年均表现为碳汇,且NEP变化主要受GEP主导。高Ta、VPD和SWC均通过限制GEP降低NEP。低SWC对NEP、GEP和Ta、VPD的关系无明显影响,但降低RE对温度的敏感性。

研究论文
中国西南喀斯特地区植被自然恢复演替典型群落土壤碳氮储量特征
张跃进,李沁谊,王好才,时伟宇
林业科学. 2023, 59(7):  45-53.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220014
摘要 ( 168 )   HTML ( 6 )   PDF (834KB) ( 176 )  
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目的: 探究西南喀斯特地区植被自然恢复演替过程中典型群落的土壤碳氮储量变化特征,为该地区退化生态系统恢复与重建提供参考。方法: 采用空间代时间方法,在重庆市中梁山喀斯特槽谷选取弃耕地(弃耕半年)、草地(5~10年)、灌丛(15~25?年)、灌乔林(30~40年)和乔木林(50~60年)作为一个植被自然恢复演替序列,设置固定样地,采集0~10、10~30、30~50、50~70?cm土层土壤样品,测定有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3?-N)含量及碳氮比(C/N)和土壤pH,估算各演替序列下土壤碳氮储量,分析在自然恢复演替不同阶段的土壤碳氮含量与储量特征。结果: 植被自然恢复演替显著提高土壤SOC和TN含量与储量(P ?<?0.001),灌乔阶段的土壤SOC和TN含量与储量最高,含量分别为57.75和6.31?g·kg ?1,储量分别为87.71和10.06?t·hm?2,相比弃耕地阶段的碳氮储量分别增长51.88%和30.31%;各演替阶段0~30?cm土层SOC储量占0~70?cm土层的64.02%~73.68%,TN储量占64.73%~78.55%;0~70?cm土层C/N在自然恢复演替过程中呈先升后降的变化趋势,在灌丛阶段最高,为9.56;0~30?cm土层C/N在乔木阶段最高,为9.98,30~70?cm土层C/N相对较低;土壤NH4+-N储量以灌乔阶段最高(0.103?t·hm?2);土壤NO3?-N储量以弃耕地阶段最高(0.076?t·hm?2),其次为灌乔阶段(0.038?t·hm?2);土壤SOC和TN储量与土壤NH4+-N、NO3?-N和TP含量显著正相关(P<?0.05),此外,土壤SOC储量与土壤TN、TK含量显著正相关(P?<?0.05),土壤TN储量与土壤SOC含量显著正相关(P<?0.05);土壤C/N与土壤SOC、TN和NH4+-N含量极显著正相关(P?<0.01),与土壤TP含量显著正相关(P<?0.05),与土壤TK含量极显著负相关(P?<?0.01)。结论: 西南喀斯特地区植被自然恢复演替可显著提高土壤碳氮含量与储量(P?<?0.001),对0~30?cm土层的碳氮含量与储量、C/N的影响比在30~70?cm土层更明显。土壤碳氮储量与土壤养分循环存在一定关联。随植被自然恢复演替到灌乔阶段,土壤碳氮储量得到显著提升并达到峰值(P?<?0.001);植被自然恢复对土壤质量提升显著(P?<?0.001)。

毛竹林土壤呼吸及组分对氮磷添加的非对等响应
王一,栾军伟,陈琛,刘世荣
林业科学. 2023, 59(7):  54-64.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210943
摘要 ( 151 )   HTML ( 8 )   PDF (815KB) ( 358 )  
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目的: 探究毛竹林土壤呼吸及组分对氮添加、磷添加及其二者交互效应的响应差异,揭示生物和非生物因子在调控土壤呼吸中的作用,为评价养分添加影响毛竹林土壤碳排放过程及模型预测提供科学依据。方法: 以缺磷型毛竹林为对象,2017年6月采用林下喷施方式隔月进行氮(10 g?m?2a?1)和磷(10 g?m?2a?1)添加,设置对照(CK)、单一氮添加(N)、单一磷添加(P)和氮磷共添加(N + P)4个处理,2017年9月—2018年8月采用Li-8100土壤碳通量系统测量土壤总呼吸速率和异养呼吸速率,并测定土壤温度(T)、湿度(SM)、细根和土壤化学性质、细根生物量及土壤微生物特征。结果: 氮磷添加均未改变毛竹细根生物量,对土壤自养呼吸速率无显著影响,氮添加显著增加土壤可利用氮含量、磷添加降低土壤真菌和细菌生物量比值分别是氮磷添加抑制土壤异养呼吸速率的主要原因。氮磷添加对土壤自养呼吸速率和异养呼吸速率均存在交互作用。氮磷添加的交互效应对土壤总呼吸速率无显著影响,但磷添加显著增加土壤总呼吸速率。模型R = aebT × SMc可较好解释T和SM与R的协同变异,P处理降低T和SM调控R的决定系数。N、P和N + P处理降低土壤总呼吸Q10(CK = 2.64、N = 2.54、P = 2.10、N + P = 2.39)和土壤异养呼吸Q10(CK = 2.32、N = 2.03、P = 1.94、N + P = 1.75),但N和N + P处理增加土壤自养呼吸Q10(CK = 2.80、N = 2.95、P = 2.44、N + P = 4.35)。结论: 缺磷型毛竹林土壤自养呼吸速率和异养呼吸速率对氮磷添加主效应及二者交互效应存在非对等响应,预测未来毛竹林土壤碳排放时应充分考虑土壤自养呼吸和异养呼吸对氮、磷添加响应的差异性。

青藏高原东缘岷江冷杉径向生长对升温响应分异的坡向和海拔差异
薛盼盼,缪宁,岳喜明,陶琼,张远东,冯秋红,毛康珊
林业科学. 2023, 59(7):  65-77.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220387
摘要 ( 124 )   HTML ( 5 )   PDF (3549KB) ( 264 )  
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目的: 研究气候变化背景下青藏高原东缘典型优势树种岷江冷杉的分异现象与坡向和海拔的空间关联,揭示该地区岷江冷杉发生分异的原因和响应机制。方法: 采用树木年轮方法,在青藏高原东缘米亚罗林区岷江冷杉4个主要分布坡向(东北、北、西北、西)的3个海拔梯度(3 650、3 800和3 950 m)采集875根岷江冷杉的树芯,去除生长趋势后建立12个基于地形点位的岷江冷杉标准年表。利用回归分析方法研究岷江冷杉径向生长与增温的分异现象,应用Pearson相关分析和滑动相关分方法分析1955—2019年岷江冷杉径向生长与气候因子的相关性及其动态变化。结果: 1) 4个坡向林线岷江冷杉径向生长均未发生分异,西坡未出现分异,北坡、西北坡中低海拔和东北坡低海拔均与增温趋势表现出分异。2) 在5个发生分异的样点中,中低海拔北坡和低海拔西北坡岷江冷杉的径向生长与生长季(6月)降水呈显著负相关(P<0.05);中海拔北坡和西北坡分别与前一年9月降水和10月温度呈显著负相关(P<0.05);低海拔北坡与4月和9月温度呈显著负相关(P<0.05)。3) 1955—2019年,中海拔北坡岷江冷杉径向生长与前一年9月和6月降水的负相关关系趋于显著(P<0.05);低海拔北坡与4月和9月温度的负相关关系趋于显著(P<0.05),与6月降水的负相关关系趋于显著(P<0.05);中海拔西北坡与前一年10月温度保持稳定的显著正相关关系(P<0.05);低海拔西北坡与6月降水的负相关关系趋于显著(P<0.05),与6月温度的显著负相关关系趋于不相关;低海拔东北坡与前一年9、10和12月,当年1、5和9月温度的负相关关系均趋于显著(P<0.05)。结论: 相比偏阳的东北坡和西坡,岷江冷杉出现分异现象的海拔分别在北坡和西北坡更低。岷江冷杉的分异现象与前一年生长季末和当年非生长季的干旱胁迫密切联系。未来气候变化背景下,低海拔岷江冷杉的生长响应具有不确定性,但林线岷江冷杉的径向生长将受益于增温。

基于多光谱成像与机器学习的植物叶绿素含量反演
范学星,张慧春,邹义萍,黄玉萍,边黎明
林业科学. 2023, 59(7):  78-88.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220577
摘要 ( 155 )   HTML ( 11 )   PDF (3243KB) ( 205 )  
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目的: 利用多光谱图像光谱信息快速准确检测植物叶绿素含量,为植物生长监测、胁迫诊断与精确管理提供参考依据和技术指导。方法: 以冬青科中1年生苗期的大别山冬青和北美冬青为研究对象,构建一套基于多光谱相机RedEdge-MX近端提取植物表型信息的系统,采集成熟期和生长期2个品种冬青叶片的蓝色、绿色、红色、近红外、红边5个波段的多光谱图像,处理得到每个叶片各波段处的光谱反射率。将得到的光谱反射率与使用手持式叶绿素含量测定仪测得的叶绿素相对含量(SPAD)进行相关性分析,采用传统支持向量回归(SVR)算法与网格搜索算法(GS)、遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)进行反演建模,对比得到拟合度最高的反演模型,实现利用多光谱图像光谱信息快速准确检测植物叶绿素含量。结果: 对比传统SVR算法与优化后GS-SVR算法、GA-SVR算法和PSO-SVR算法得到反演模型的光谱反射率与SPAD相关性,其模型拟合度分别为 $ {R}_{1}^{2} $ =0.24,均方根误差RMSE1=0.160; $ {R}_{2}^{2} $ =0.72, $ {\mathrm{R}\mathrm{M}\mathrm{S}\mathrm{E}}_{2} $ =0.097; $ {R}_{3}^{2} $ =0.84, $ {\mathrm{R}\mathrm{M}\mathrm{S}\mathrm{E}}_{3} $ =0.073; $ {R}_{4}^{2} $ =0.91, $ {\mathrm{R}\mathrm{M}\mathrm{S}\mathrm{E}}_{4} $ =0.066。校正决定系数 ${R}_{\mathrm{adjusted1}}^{2}$ =0.23,平均绝对误差MAE1=0.119; ${R}_{\mathrm{adjusted2}}^{2}$ =0.71, $ {\mathrm{M}\mathrm{A}\mathrm{E}}_{2} $ =0.069; ${R}_{\mathrm{adjusted3}}^{2}$ =0.83, $ {\mathrm{M}\mathrm{A}\mathrm{E}}_{3} $ =0.050; ${R}_{\mathrm{adjusted4}}^{2}$ =0.87, $ {\mathrm{M}\mathrm{A}\mathrm{E}}_{4} $ =0.044。结论: 综合对比发现,优化后的PSO-SVR算法反演预测效果表现最佳。本研究通过采集植物多光谱图像,采用对比优化后的PSO-SVR算法得到5个波段光谱反射率与SPAD的最优反演模型,预测模型的准确性和鲁棒性增加,可以实现植物叶片叶绿素含量的快速检测。同时,本研究结果推广应用至遥感层面,可以实现对大面积区域内的植被叶绿素进行反演,能够为精确林业苗木生长监测、胁迫诊断与动态调控提供理论基础和技术支撑。

绣球小孢子母细胞减数分裂染色体行为及花粉特征
王子玥,刘光欣,邱帅,高凯,魏建芬,甄艳,席梦利
林业科学. 2023, 59(7):  89-95.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220626
摘要 ( 150 )   HTML ( 8 )   PDF (1972KB) ( 402 )  
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目的: 建立绣球花发育的形态学指标与减数分裂进程的对应关系,观测小孢子母细胞减数分裂过程中染色体行为及花粉特征,为绣球种质创新奠定工作基础。方法: 采集不同发育阶段的花序,卡宝品红压片后,观察可育花的花粉母细胞减数分裂情况,统计减数分裂异常现象出现的比例,利用液体培养基培养并测定花粉萌发力。结果: 1) 绣球‘无尽夏’花序边缘的装饰花开放之前,可育花的花粉母细胞细胞质浓厚、核仁明显。当花序边缘的装饰花微微开放时,可育花的花蕾直径在3~3.5 mm,花药宽约0.5 mm,长约1 mm,此时花粉母细胞减数分裂进入粗线期。随着可育花进一步发育,可以观察到从终变期到花粉粒的各个时期。花序边缘的装饰花完全开放时,可育花的减数分裂已经结束,此时可育花的花蕾直径在4 mm左右,花药宽约1 mm,长约1.5 mm。2) 绣球‘无尽夏’在减数分裂过程中染色体行为正常,2个杂种F1的小孢子母细胞减数分裂过程出现大量异常现象。Hydrangea macrophylla ‘Magical Jade’ × H. chinensis的杂种F1在小孢子母细胞减数分裂中期I有46.41%的细胞出现游离于赤道板之外的染色体,52.48%的细胞在后期I和末期I会出现落后染色体或形成染色体桥,35.11%的细胞在末期II出现微核现象。H. macrophylla ‘Taube’ × H. macrophylla ‘Veitchii’ 的杂种F1在小孢子母细胞减数分裂中期I出现未配对染色体的比率为15.31%,在后期I和末期I有17.30%的细胞出现落后染色体或形成染色体桥,末期II未观察到微核现象。3) 绣球‘无尽夏’花粉粒为球形,大小一致,直径为(16.72±0.75)μm,萌发率为(25.15±3.54)%。在2个杂种F1中观察到有球形和形态不规则的皱缩花粉,H. macrophylla ‘Taube’ × H. macrophylla ‘Veitchii’杂种F1球形花粉粒的直径为(16.60±1.73)μm,萌发率为(16.26±1.72)%。H. macrophylla ‘Magical Jade’ × H. chinensis杂种F1的球形花粉粒可分为大小2类,小花粉粒的直径为(16.48±0.71)μm,大花粉粒的直径为(23.30±1.82)μm,是小花粉的1.41倍,推测为2n花粉,大花粉占花粉粒总量的(6.12±1.01)%。结论: 花序边缘的装饰花微微开放,可育花的花蕾直径3~4 mm,可以作为绣球离瓣组花粉母细胞减数分裂启动的标志。绣球‘无尽夏’及H. macrophylla ‘Taube’ × H. macrophylla ‘Veitchii’ 的杂种F1花粉萌发率较高,在后期的育种工作中可以进一步用作杂交亲本。

小兴安岭红松胸高断面积生长随树龄的变化规律及主要影响因素
马颢铜,金光泽,刘志理
林业科学. 2023, 59(7):  96-105.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210721
摘要 ( 145 )   HTML ( 8 )   PDF (1307KB) ( 424 )  
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目的: 揭示红松胸高断面积生长随树龄的变化规律,探究其在不同生长阶段的主要影响因素,为理解树龄、环境因子和功能性状在树木生长和经营中的重要性提供科学依据。方法: 于黑龙江凉水国家级自然保护区内采集不同树龄(16~285年)红松样树65株,采用胸高断面积生长率(BAGR)表征树木径向生长,测定树木所处的环境因子(光照强度、土壤养分、土壤含水量、土壤pH)和功能性状(叶、枝、根性状),探究红松胸高断面积生长随树龄的变化规律及主要影响因素。结果: 1) 红松BAGR随树龄增加呈先增大后减小的变化趋势,树龄小于220年时BAGR随树龄增加而增大,大于220年时BAGR随树龄增加而减小;2) 树龄、光照强度和土壤pH对红松幼龄树(16~100年)BAGR存在正向影响,比叶面积对幼龄树BAGR存在负向影响;3) 土壤氮含量和木质密度对红松中龄树(100~220年)BAGR存在显著负向影响;4) 树龄显著抑制红松老龄树(大于220年)胸高断面积生长,根氮含量及多年生针叶单位质量氮和磷含量促进老龄树胸高断面积生长,且根氮含量的影响更加显著。结论: 树龄、环境因子和功能性状共同驱动红松径向生长,影响效果随树龄变化而异;限制红松生长的资源条件随树龄增加由光照转为土壤养分和自身生理因素。

基于胸高处边材面积、胸径和冠基部直径的杉木单木叶生物量预测模型
屈彦成,江怡航,姜彦妍,张建国,罗安利,张雄清
林业科学. 2023, 59(7):  106-114.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210732
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目的: 基于多个变量分别构建杉木单木叶生物量预测模型,并选择出预测效果最佳的模型,为杉木叶生物量的精准预测提供参考。方法: 以21块不同林龄样地共63株解析木为例,分别基于胸高处边材面积、胸径和冠基部直径3个变量,考虑其他与叶生物量相关的单木和林分因子,以样地为随机效应因子构建非线性混合模型,采用指数函数、幂函数和常数加幂函数消除数据间的异方差性。根据模型评价指标赤池信息准则(AIC)、贝叶斯信息准则(BIC)和对数似然值(Log Likelihood)选择最佳模型,并对不同参数的混合模型进行似然比检验。采用留一交叉验证法,计算模型决定系数(R2)、总相对误差(TRE)和平均绝对误差(MAE),对模型预测效果进行检验。结果: 基于3个变量以幂函数为异方差结构构建的混合模型效果最好,混合模型均优于基础模型,且基于冠基部直径构建的模型预测效果最佳。结论: 以基于冠基部直径构建的非线性混合效应模型(模型16)作为预测杉木单木叶生物量的最佳模型,符合管道模型理论。各变量均具有一定生物学和统计学意义,野外调查较易获取(非破坏性)。模型具有一定实用性,且预测精度较高(R2 = 0.805 1)。本研究结果可为其他树种构建单木叶生物量模型提供参考。

海南长臂猿现有天然林栖息地与松树林潜在栖息地的植物物种多样性比较
柳帅,张德旭,张安安,李哲,龙文兴,臧润国,张志东,陈远,冯广,陈玉凯
林业科学. 2023, 59(7):  115-127.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220331
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目的: 比较相同海拔海南长臂猿现有天然林栖息地与松树林潜在栖息地的林分结构、植物物种组成及多样性,探究二者生境质量差异,科学评估松树人工林恢复状况,为海南长臂猿种群生态空间扩展奠定基础。方法: 以海南热带雨林国家公园霸王岭片区海拔400~800 m区域长臂猿现有天然林栖息地和松树林潜在栖息地为对象,参照CTFS规范在2种生境分别建立59个400 m2样方,调查并分析2种类型生境内林分结构、森林植物及长臂猿食源植物的多样性特征及其差异。结果: 共调查到天然林栖息地植物93科259属450种,其中食源植物43科70属86种,茜草科植物占优势;松树林潜在栖息地植物74科186属301种,其中食源植物29科46属60种,山茶科植物占优势。天然林栖息地森林的树木平均胸径6.30±5.90 cm、平均树高6.02±4.92 m、平均冠幅5.21±12.52 m2、平均冠层厚度2.10±1.65 m和植株密度6 136±1 930株·hm?2,这些林分结构因子均高于松树林潜在栖息地(平均胸径5.19±4.19 cm,平均树高5.04±3.38 m,平均冠幅2.87±7.75 m2,平均冠层厚度1.99±1.62 m,植株密度5 517±1 901株·hm?2);随着径级和树高增大,松树林潜在栖息地森林的树木密度相较天然林栖息地明显减少。在整体尺度上,天然林栖息地内森林群落植物物种的Shannon-Wiener指数与丰富度指数最高(H'=4.37, S=452);松树林潜在栖息地内大型食源植物物种Shannon-Wiener指数与丰富度指数最低(H'=4.37, S=452),但均匀度指数最高(E=0.83)。在20 m×20 m样方尺度上,天然林栖息地不同类型植物的物种丰富度均显著高于松树林潜在栖息地(森林群落植物: t=4.72, P=0.02; 食源植物: t=4.61, P=0.01; 小型食源植物: t=2.03, P=0.02),大型食源植物Shannon-Wiener指数及物种丰富度指数均极显著高于松树林潜在栖息地(Shannon-Wiener指数: t=5.03, P<0.001; 物种丰富度:t=4.58, P<0.001)。2种生境间的森林群落植物相似性在科水平上最高(CJ=0.76);在物种水平上以小型食源植物最高(CJ=0.67),大型食源植物最低(CJ=0.31);植物物种β多样性差异为大型食源植物(F=1.64, P<0.001)>森林群落植物(F=48.10, P<0.001)>食源植物(F=7.72, P=0.01)>小型食源植物(F=7.72, P=0.01)。结论: 与天然林栖息地相比,松树林潜在栖息地缺乏适合海南长臂猿夜宿的大型阔叶乔木和大型食源植物,森林群落植物和大型食源植物的物种多样性显著低于天然林栖息地,目前不能满足海南长臂猿种群的生存需求;但松树林内小型食源植物的物种组成与天然林栖息地相近,具有发展成为长臂猿栖息地的潜力;大型食源植物是当前松树林潜在栖息地恢复所需的生态关键种。

白蜡吉丁肿腿蜂有翅和无翅型雌蜂寄生行为和子代发育比较
唐艳龙,王丽娜,刘菲,康奎,曾伯平,王小艺,魏可
林业科学. 2023, 59(7):  128-136.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220376
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目的: 白蜡吉丁肿腿蜂雌蜂可发育为有翅或无翅型2种形态,但有翅型雌蜂在种群中占比较少。探究有翅和无翅型雌蜂的寄生行为和子代发育情况是否存在差异,为进一步明确在寄生蜂规模化繁育中调控有翅雌性个体的必要性提供理论依据。方法: 对比测定有翅和无翅型白蜡吉丁肿腿蜂雌蜂在生命周期内可完成产卵寄生的次数、雌蜂产卵前期、子代发育历期、子代数量和雄性比例。结果: 1) 有翅和无翅型雌蜂最多可完成4次寄生过程,其寄生能力无显著差异,但寄生能力均随寄生次数增加而减弱;2种翅型雌蜂的寿命无显著差异,平均寿命约43天。2) 有翅和无翅型雌蜂的产卵前期及其子代幼期历期均无显著差异。3) 有翅和无翅型雌蜂子代总数及雄性比例无显著差异,一头雌蜂的子代总数分别为103头和98头,雄性比例分别为10.59%和6.90%;无论何种翅型的雌蜂,在4次寄生过程中,前2批次子代以雌性为主,后2批次子代以雄性为主。结论: 有翅雌蜂未因翅的发育造成寄生能力和繁殖力损耗,其生殖适合度较无翅型个体无差异。由于具翅雌蜂释放后自行扩散能力强,故人为调控诱导产生更多的具翅雌蜂对该寄生蜂在生物防治上发挥的作用更为有利。

环保快干型木蜡油的制备及其涂饰性能
皇权飞,黄艳辉,刘颖,林欣雨
林业科学. 2023, 59(7):  137-144.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210570
摘要 ( 117 )   HTML ( 2 )   PDF (3237KB) ( 140 )  
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目的: 制备一种绿色环保、快干型木蜡油,并对其漆膜性能进行表征,为木蜡油的发展与工业化应用提供理论依据和技术支持。方法: 以天然、可再生的植物油和蜡为主要成膜原料,以抗坏血酸棕榈酸酯(L-AsA6P)和异辛酸铁(Fe-eh)作为协同催干剂,制备出一种环保快干型木蜡油;以商业木蜡油为对照组,对沙比利基材进行涂饰,测试木蜡油的干燥时间、硬度、附着力、耐水性、色度、粗糙度和接触角等;使用扫描电镜对基材涂饰前后的表面形貌进行表征,重点观察基材细胞腔及木蜡油对其的填充情况;应用傅里叶变换红外光谱仪扫描得到木蜡油及基材涂饰前后的FTIR 光谱,分析各试样特征峰的峰位、峰高、峰宽等变化。结果: L-AsA6P与Fe-eh配比对木蜡油的干燥时间、光泽度和接触角均有较大影响。当L-AsA6P与Fe-eh中Fe3+的摩尔比为5∶1时,木蜡油干燥速度最快,表干和实干时间分别为1.2和3.5 h,相比商业木蜡油分别缩短25%和34.3%;光泽度提高1.1倍,接触角长时间保持在95°以上,且其硬度、附着力、耐水性与商业木蜡油相当,色差总值(ΔE)低于商业木蜡油。扫描电镜分析表明,环保快干型木蜡油不仅能够填充基材表面裸露的细胞腔,还可通过纹孔渗透到木材内部;红外分析证实,木蜡油脂肪酸链中的羧基与基材中的羟基发生酯化反应,形成牢固化学结合,展现出优异的附着性能。结论: L-AsA6P与Fe-eh协同催干剂对木蜡油具有较好催干效果,当L-AsA6P与Fe-eh中Fe3+的摩尔比为5∶1时,制备的木蜡油干燥性能最佳,对基材的附着和保护能力强,且可有效提升基材表面效果。

综合评述
木材多尺度结构的干缩湿胀研究进展
殷方宇,欧阳白,蒋佳荔,李珠,吕建雄
林业科学. 2023, 59(7):  145-154.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210727
摘要 ( 265 )   HTML ( 18 )   PDF (1260KB) ( 411 )  
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木材干缩湿胀是影响木材加工利用的关键特性,与木制品尺寸和形状的稳定性密切相关。木材宏观到微观层次分明的多尺度分级结构导致木材干缩湿胀行为的复杂性。将木材干缩湿胀研究从宏观尺度引向介观和微观尺度,建立三者之间的有机联系,有助于阐明木材干缩湿胀行为的发生机制和演变机理,对深入认识木材性质,合理、高效利用木材具有重要理论价值和实践意义。本研究综述木材宏观尺度(无疵试样)、介观尺度(生长轮)和微观尺度(木材细胞)3种层级单元的干缩湿胀行为及其滞后现象,分析木材不同尺度结构的干缩湿胀行为发生和演变规律,介绍基于多尺度结构的木材干缩湿胀测试方法和技术手段。同时,对今后开展木材多尺度结构干缩湿胀行为研究提出建议:1) 在介观和微观尺度上系统开展针叶材和阔叶材基于生长轮和木材细胞的干缩湿胀行为研究,建立木材多尺度结构与干缩湿胀行为之间的构效关系;2) 揭示基于各向异性、非均质性和细胞类型多样性引发的干缩湿胀行为差异化响应规律及其互作机制;3) 阐明木材干缩湿胀行为的时间滞后和湿胀滞后现象;4) 引入相关理论模型,如有限元法的应用,构建木材多尺度结构的自由缩胀可视化有限元模型。