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2023年 第59卷 第10期 刊出日期:2023-10-25
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林业科学. 2023, 59(10):  0-0. 
摘要 ( 99 )   PDF (7561KB) ( 288 )  
相关文章 | 多维度评价
前沿与重点:森林雷击火特征与预警
雷电分布特征与雷击森林火预警
司莉青,王明玉,陈锋,舒立福,赵凤君,李伟克
林业科学. 2023, 59(10):  1-8.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220875
摘要 ( 197 )   HTML ( 28 )   PDF (591KB) ( 397 )  
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闪电引发的野火造成了全球范围内生态、财产和生命的重大损失。随着气候变暖以及厄尔尼诺等现象的出现,全球雷暴和闪电活动显著增加,由其引发的雷击火造成的燃烧面积也显著增加。然而,目前对闪电点火过程和机制的研究还存在很大空白。本文对雷电分布特征、影响雷电密度的因素以及我国雷暴日的规律进行总结归纳,并将其与雷击火的发生和预测相关联,探究闪电规律与雷击火发生之间的关系。闪电的发生,在时间上具有随机性和瞬时性的特点,闪电发生地域不同,其特征也不相同,闪电密度东部比西部高,南部比北部高,陆地比海洋高。森林雷击火是由地闪电流的热效应所导致,引燃与否与闪电的极性、电流强度等特征密切相关。闪电密度还受到海拔、植被分布、土壤类型、地形以及火烧迹地等因素的影响,海拔升高引起强制对流,雷击,林地、灌木和草原由于地表加热程度不同导致雷击密度也不同,而大型火烧迹地通过增强自由对流或中尺度环流引发雷击。受人类活动强烈影响的地区(如城市、采矿区和工业区)的闪电活动更多。从土壤类型来看,冲积土、过渡性红砂土和淋溶土与闪电活动的增加有关。森林大火产生的火积云也可能会引发又一场火灾。我国东经105°以东地区的平均雷暴持续时期随纬度减小而递增。闪电引起雷击火的过程包括放电加热阶段、热反馈阶段和自燃火焰阶段3个阶段,且气候变化会影响闪电的发生和点火概率。在未来,闪电发生次数和着火概率的增加很大程度上会导致空间和时间上火灾风险的增加。目前,闪电预测雷击火模型中往往没有严格评估闪电的发生情况,未来有必要开发一种用于检测闪电长期趋势的系统,通过卫星通信、无人机航拍、利用现有的大气电场测量系统,同时结合人工引雷、野外点火等试验手段,建立雷击火智能化预报模型,以提高我国雷击火发生概率预报的准确度,实现对雷击火的有效防控。

雷击火高发的呼中地区瞭望塔配置的可视性评价
王明玉,李伟克,舒立福,司莉青,赵凤君,李威,李笑笑
林业科学. 2023, 59(10):  9-21.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220917
摘要 ( 120 )   HTML ( 8 )   PDF (5320KB) ( 347 )  
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目的: 分析和评价我国森林雷击火高发区——呼中地区的瞭望塔监测体系,为完善当地瞭望塔布局建设,切实提升当地森林火灾防控能力提供依据。方法: 基于地理信息数据,利用ArcGIS、Origin等软件,对呼中地区现有的36座瞭望塔的可视性进行分析,并结合研究区1990―2020年历史森林火灾数据评价瞭望塔的火灾监测能力。结果: 研究区96%以上的森林火灾是雷击火,多发生在夏季的中午至傍晚时段,其中呼中国家级自然保护区南部、呼源林场中东部、呼中林场的西部、中部和北部以及碧水林场和呼中林场交界处等区域是雷击火高发区。雷击火多分布在海拔700~1 100 m之间的山体缓坡、东南坡和南坡坡向上;呼中地区瞭望塔系统整体可视性良好,各林场间的瞭望塔系统可视性基本相当,但单个瞭望塔之间可视性差异较大,其中呼中国家级自然保护区内各瞭望塔的可视性水平较高,也最为平均;叠加分析显示,72.73%的森林火灾落在瞭望塔可见区域内,而落在监测盲区内的火灾主要分布在呼中林场的西南部和碧水林场的东南部,落在瞭望塔可见和不可见区域的火灾坡向差异明显,前者多分布于东南坡和南坡,而后者多分布在北坡、东北坡、东坡。结论: 呼中地区瞭望塔系统整体可视性水平较好,高于全国平均水平,但单体瞭望塔之间可视性能力差异较大,存在明显监测盲区,特别是对阴坡、半阴坡林地的火灾监测能力较薄弱,需重点加强。

大兴安岭1980—2021年雷击火时空分布特征
李威,舒立福,王明玉,李伟克,苑尚博,司莉青,赵凤君,宋佳军,王亚惠
林业科学. 2023, 59(10):  22-31.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220419
摘要 ( 133 )   HTML ( 17 )   PDF (1270KB) ( 320 )  
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目的: 分析1980—2021年大兴安岭雷击火发生历史,了解该地区雷击火的时空分布规律以及42年间的动态变化,为雷击火防控提供科学依据。方法: 基于1980—2021年大兴安岭雷击火统计资料、研究区行政区划、DEM数字高程模型,计算得到研究区的海拔、坡向和坡度分布图及对应面积,结合研究区划图,分析雷击火的空间分布特征与动态变化趋势。结果: 1)在1980—2021年间,大兴安岭地区共发生雷击火1 651起,过火总面积473 088.8 hm2。89.4%的雷击火过火面积在100 hm2以内。2000—2021年雷击火数量约为1980—1999年的3.5倍。95.9%的雷击火发生在5—8月,52%的雷击火发生在13?00—17?00,雷击火数量在6月15日春季防火期结束的几天内迅速增加。经度上,雷击火集中在121.2°E和122.5°E 2个中心附近;纬度上,80%的雷击火集中于51°N—53.5°N之间。不同行政区划的雷击火密度和雷击火面积比差异显著,总体上黑龙江全面高于内蒙古。雷击火集中于坡度4°~12°,占总数48.9%;坡度大于4°时,雷击火数量出现随坡度升高而减少的趋势。海拔范围600~800 m内的雷击火最多,占总数33.2%;只有1.3%的雷击火发生在海拔1 200 m以上地区。西南坡雷击火最多,为219起(13.9%);西北坡雷击火最少,为177起(11.2%)。2)有关因子与雷击火数量的Pearson相关分析表明,雷击火数量与经度(R=–0.155,P≤0.001)、坡度(R=–0.523,P≤0.001)存在极显著负相关,与对应海拔面积(R=0.336,P≤0.001)、林业局面积(R=0.559,P≤0.001)存在极显著正相关,与对应坡度面积(R=0.734,P≤0.05)存在显著正相关,与纬度、海拔、对应坡向面积不存在显著相关。3)雷击火活跃日数在1980—1985年最少(35±16.1)天,1986—1997年开始上升(77.3±58.5)天,1998—2011年达到高峰(112.1±47.9)天,2012—2021年出现回落(68.1±33.2)天。以5年为间隔将1980—2021年划为8个时期后,第3~7个5年时期中的雷击火第一次高峰日存在逐渐前移的现象。结论: 大兴安岭的雷击火数量从2000年开始出现明显上升,一年中6月最多而8月最少,一天中以13?00—16?00最多而23?00—5?00最少;雷击火在空间上的分布有聚集趋势,除坡向外,其他空间类型基本符合面积越大,雷击火数量越多的规律。雷击火在不同坡向分布的差异明显,主要表现为南较北多,东较西多;在1980—2021年间的4个时期(1980—1985、1986—1997、1998—2011、2012—2021年)雷击火活跃日呈“平缓—上升—高峰—回落”的动态变化。雷击火第一次峰值日在年尺度上无明显规律,但在5年尺度上从第3~7个5年期间累积提前了24天。

四川省雷击火时空分布特征及影响因素分析
陈涤非,王明玉,司莉青,赵凤君,李威,李伟克,舒立福
林业科学. 2023, 59(10):  32-40.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220769
摘要 ( 125 )   HTML ( 9 )   PDF (830KB) ( 315 )  
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目的: 研究四川省雷击火时空分布规律,分析影响雷击火发生的主要影响因素,为四川省雷击火防控提供理论基础和参考依据。方法: 以四川省2001—2021年雷击火历史统计数据为基础,分析了该省雷击火在不同时间尺度上的变化特征,使用多距离空间聚类分析等方法分析了雷击火的空间分布状况与格局;利用地理信息技术、SPSS统计软件等工具,通过对历史气象数据、数字高程模型(DEM)数据、林地资源数据等进行处理,分析了地形、气象、植被等因素对四川省雷击火的影响。结果: 2001—2021年四川省共发生雷击火72起,多发生于3—6月,其中4月是集中高发期;主要发生时段为14:00—18:00,其中15:00—16:00是雷击火最易发生的时间段。雷击火主要集中在川西南的凉山州、攀枝花市以及川西的甘孜州,尤以雅砻江流域最为集中。降水量、相对湿度是影响四川省雷击火发生次数的主要气象因子,气温、风速影响不显著。除气象因子外,雷击火受地形、植被类型影响明显,雷击火主要发生在海拔2 500~4 000 m范围内、坡度26°~45°之间、以及半阳坡或半阴坡。最易发生雷击火的林分类型是高山松林,其次为云南松林。结论: 四川省雷击火在月、日2个时间尺度下分布规律明显,多发生于夏季的下午时段;在空间上具有显著的空间聚集性特征,主要聚集在甘孜州、凉山州,尤其是雅砻江中下游区域;雷击火发生受降水量、相对湿度等气象因子影响显著,且在特定地形条件和植被类型中具有易发性。

研究论文
武夷山国家公园马尾松林改为茶园后影响表层土壤碳含量的林缘效应
游巍斌,李颖,周艳,何东进
林业科学. 2023, 59(10):  41-49.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220006
摘要 ( 156 )   HTML ( 18 )   PDF (900KB) ( 329 )  
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目的: 探究马尾松林改为茶园的土地利用/覆盖变化对土壤碳含量的影响,明确林缘形成对森林土壤碳含量的作用,为准确估算森林土壤碳储量和固碳功能提供科学依据。方法: 在武夷山国家公园选择马尾松纯林转为茶园的典型地点,研究马尾松林内不同林距(距“林—茶”接壤边缘1、20和50 m)及接壤茶园内4处位置的表层土壤(0~20 cm)总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量变化及影响因素。结果: 马尾松林改为茶园16~28年后,土壤TOC、DOC和MBC含量分别比原马尾松林下降了57.1%、48.8%和16.9%。在马尾松林内至林缘方向上,TOC和DOC含量呈下降趋势,而MBC含量无显著差异(P>0.1),为TOC含量均值在林距50 m、20 m、1 m和毗邻茶园处依次为31.08、30.67、22.26和13.25 g·kg?1,DOC含量均值依次为269.7、259.8、226.5和135.5 mg·kg?1。TOC和DOC含量与解释变量(土壤理化性质、土地利用/覆被类型和林缘年龄)的逐步回归方程拟合优度好,自变量分别解释了各自变异的87.7%和76.6%;但MBC的拟合效果很差。其中,土地利用/覆被类型和土壤氮组分含量对TOC和DOC产生不同程度的作用;而林缘年龄仅对DOC含量产生影响。结论: 马尾松林改为茶园的土地利用/覆盖变化使土壤碳含量下降(TOC和DOC最为明显),且随离开林缘的距离增加而降低。因此,需要考虑土壤碳含量的林缘效应,以降低景观尺度的森林土壤碳库和碳汇估算中的不确定性。

基于Richards方程的冷杉树高曲线深度神经网络激活函数
徐奇刚,雷相东,郑宇,胡兴国,雷渊才,何潇
林业科学. 2023, 59(10):  50-56.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220076
摘要 ( 163 )   HTML ( 7 )   PDF (844KB) ( 328 )  
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目的: 提出一个基于理论生长方程(Richards公式)的激活函数,解决神经网络算法在森林生长建模时输出可能不符合生物学规律的问题,为神经网络在森林生长建模方面的应用提供一个新的思路和方法。方法: 以吉林省汪清林业局臭冷杉为研究对象,利用96株解析木数据,分别建立传统非线性回归模型、基于普通激活函数的深度神经网络模型和新的基于Richards激活函数的深度神经网络树高-胸径模型。结果: 相较基于普通激活函数的深度神经网络模型,新的基于Richards激活函数的深度神经网络模型具有明显的树高渐近线,更符合生物学规律。与传统非线性回归模型(直接使用Richards公式拟合)相比,新的基于Richards激活函数的深度神经网络模型精度略有提高,R2提升0.175%,均方根误差(RMSE)与平均绝对误差(MAE)分别降低2.282%和4.011%。结论: 提出一个基于Richards方程的深度神经网络激活函数,具有如下优点:1) 输出一定存在一个合理的最大值;2) 配合合理的神经网络结构可使输出一定大于1.3;3) 将传统回归方法拟合得到的参数作为神经网络模型输入,能使神经网络的训练得到先验知识。

边缘校正方法对空间结构参数影响的尺度效应
于帅,蔡体久,张丕德,任铭磊,张海宇,琚存勇
林业科学. 2023, 59(10):  57-65.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210872
摘要 ( 121 )   HTML ( 4 )   PDF (1380KB) ( 165 )  
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目的: 选择合适的边缘校正方法,消除边缘效应对样地空间结构参数的影响,为森林空间结构分析提供理论依据。方法: 选取不同大小样地,采用3种边缘校正方法(缓冲区校正法、Voronoi图近邻校正法和NN近邻校正法)消除边缘效应,计算样地空间结构参数,比较不同边缘校正方法计算的空间结构参数随样地大小的变化情况,判断不同边缘校正方法在不同样地上的适用性。结果: 当样地边长小于等于40 m时,缓冲区校正法消除边缘木最少,随着样地增大,缓冲区校正法成为消除边缘木最多的方法;NN近邻校正法消除边缘木株数多于Voronoi图近邻校正法,但差别不大;小样地空间分布格局多以随机或团状分布方式出现,大样地空间分布格局趋于一致且多为接近随机的团状分布方式;各样地大小比数林分均值随样地边长增大林分逐渐向中庸木过渡;简单混交度各均值曲线呈强混交趋势,树种多样性混交度介于中混交和强混交之间。结论: 当样地边长小于等于40 m时,空间结构参数随样地大小变化较大;当样地边长大于60 m时,边缘校正与否对空间结构参数大小比数、简单混交度、树种多样性混交度的影响不大。缓冲区校正法在角尺度计算中有适用局限性,其未像Voronoi图近邻校正法和NN近邻校正法一样随着样地增大角尺度收敛于林分均值;从对3个空间结构参数的综合影响看,NN近邻校正法相较缓冲区校正法对样地尺度依赖性小,是3种边缘校正方法中表现最优的方法。空间结构参数计算与样地内保留木数量有关,镜像复制或八邻域平移校正法组成一个大样地来抵消边缘效应,其是否存在尺度效应问题有待今后进一步研究。

不同造林密度马尾松人工林分化特征及其对生产力的影响
颜培栋,李鹏,杨章旗,黄绥理,周永斌,零天旺
林业科学. 2023, 59(10):  66-75.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220104
摘要 ( 185 )   HTML ( 12 )   PDF (1335KB) ( 357 )  
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目的: 研究不同造林密度马尾松人工林生长过程中个体分化特征及其对生产力的影响,为确定适宜经营密度、培育马尾松林中大径材、提高林分生产力提供依据。方法: 基于2 500、3 333、4 500、6 000株·hm?2(分别记为A、B、C、D)4种马尾松造林密度试验林连续15年的定位观测数据,采用随机森林和结构方程分析林龄、造林密度和自然稀疏过程对马尾松人工林个体分化及其生产力的影响规律。结果: Gini系数(个体大小分化)随林龄增加显著减小,随造林密度增加显著增大。林分自然稀疏过程中,随林龄增加活立木株数显著减小,林分自然稀疏率呈波动性变化且随造林密度增加显著增大。A密度相较其他密度率先达到大径材占比25%(21年生),中径材占比50%(17年生)。马尾松人工林林分蓄积量随林龄增加呈对数函数增长,15年间林分蓄积量增加顺序为A(420.03 m3·hm?2)>C(202.51 m3·hm?2)>B(186.76 m3·hm?2)>D(148.95 m3·hm?2),林分生产力整体呈先增加后减小并逐渐趋于稳定。林龄、造林密度和活立木株数对Gini系数和林分生产力均具有显著影响,其中林龄对Gini系数具有显著负向影响,造林密度对Gini系数具有显著正向影响;林龄和造林密度对林分生产力的影响主要通过“林龄-活立木株数-林分生产力、造林密度-Gini系数-林分生产力”的间接作用。结论: 马尾松人工林2 500株·hm?2造林密度下,林木个体大小分化程度较小,生产力水平较高,适合南亚热带地区中大径材马尾松人工林培育。

短轮伐毛白杨人工林耗水规律及作物系数曲线构建
李玲雅,邸楠,刘金强,赵小宁,邹松言,付海曼,席本野
林业科学. 2023, 59(10):  76-88.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230190
摘要 ( 112 )   HTML ( 6 )   PDF (1856KB) ( 241 )  
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目的: 明确短轮伐毛白杨人工林在轮伐期内的长期耗水规律并构建(基础)作物系数曲线,为毛白杨人工林节水灌溉与经营管理提供依据。方法: 对充分供水下2~6 年生毛白杨人工林的蒸腾(Tr)、土壤蒸发(Es)和林分蒸散(ET)进行连续监测,同时获取气象因子、茎干直径日增长量(DGR)、叶面积指数(LAI)和地下水位数据,并计算参考作物潜在蒸散量(ET0)、基础作物系数(Kcb)和作物系数(Kc)。结果: 1)林分每年的主要生长阶段不同,但 5—7 月均生长最快,该时期林木的直径生长量占生长季总生长量的 69%~88%,ET累积量占生长季 ET总量的47%~61%。根据轮伐期内林分的平均DGR 和 LAI 季节动态,可将毛白杨人工林生长阶段划分为生长前期、发展期、生长中期和生长末期,其对应时段分别为4 月初—4 月中旬、4 月中旬—6 月中旬、6 月中旬—8 月中旬和8 月中旬—10 月末。2)林分 Tr、Es 和 ET存在明显的季节变化,但变化模式在不同林龄上存在较大差异;另外,林分Tr的季节变化与ET0仅在 3~6 年生林分中显著正相关(P < 0.05)、 Es 和 ET0 的正相关(P < 0.05)只出现在2年生和6年生林分中,但 ET 和 ET 0在所有林龄林分中均存在正相关关系(P < 0.05)。林分年总 ET 和 Tr 随林龄增加分别呈指数( P < 0.001)和线性升高( P = 0.004),林分 Es则逐渐降低但在 6 年生林分中突然大幅度升高;ET 中的 Tr 和 Es 占比分别逐年升高和降低,并在 5~6 年生林分中趋于稳定。3)KcbKc的季节变化特征在不同林龄林分中也存在明显差异,二者的季节变化不受地下水位影响,但其在 3~6 年生林分中受 LAI 的控制(P < 0.05),且 Kcb (R2 = 0.44~0.87)和Kc (R2 = 0.42~0.77)与 LAI 间均可建立较好的定量关系模型。此外,依据KcbKc的变化规律和划分的林木生长阶段,构建了毛白杨人工林的(基础)作物系数曲线和列表。结论: 毛白杨林分蒸散、蒸腾和蒸发的季节动态特征存在年际变化,ET0的波动是控制耗水季节动态的重要因子,但控制方式因耗水组分和林龄而异。毛白杨生长阶段可划分为 4 个时期,且每年 5—7月为林分水分管理的关键时期。构建的毛白杨人工林(基础)作物系数曲线、列表和预测模型,可用于林分耗水量的估算,帮助制定和优化灌溉制度。此外,研究结果不仅可为其他树种的高效水分管理提供借鉴,而且还能帮助深化认识人工林的水分关系。

白杨无性系叶片水力及经济性状与生物量的关系
王薇,赵涵,黄欣,侯卓梁,姜在民,蔡靖
林业科学. 2023, 59(10):  89-98.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210981
摘要 ( 102 )   HTML ( 3 )   PDF (1227KB) ( 354 )  
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目的: 探究杨树无性系叶片水力及经济性状与生物量的关系,以期探寻预测无性系生物量的可靠指标,对早期选育高产速生无性系具有指导意义。方法: 以来源于同一父母本具有不同生长速率的8个4年生白杨无性系为研究对象,在生长季(7—9月)测定叶片水力性状(叶片维管水力导度Kleaves HPFM、叶片水力导度Kleaf EFM、叶脉密度VD、导管直径Dv、导管水力直径Dh、气孔密度SD和气孔长度SL)、叶片经济性状(比叶面积SLA、叶片全碳含量C、全氮含量N和全碳氮比C/N),生长季结束时(10月)计算地上部分生物量AGB,分析无性系间生物量、叶片水力性状和经济性状的差异,探究三者间的关系。结果: 无性系间地上部分生物量、叶片水力性状、经济性状存在显著差异。AGB总体排序为:K1>K2>K3>Z2>Z1>M3>Z3>M1,大部分无性系的生长趋势与母体树(8年生)保持一致。与叶经济性状变异系数(2.0%~12.0%)相比,水力性状变异系数范围较大(4.5%~13.2%)。叶片水力性状和经济性状不相关,但二者均与地上部分生物量相关。在水力性状中,Kleaves HPFM、VD、DvDh越大,AGB越高,均呈显著正相关,而SD、SL和Kleaf EFM与AGB无相关性。在经济性状中,SLA和AGB呈显著负相关,而C、N和C/N与AGB无相关性。多元线性回归分析表明,VD是影响地上部分生物量的主要指标(t=2.957)。结论: 白杨无性系具有稳定的生长趋势,且无性系间叶水力及经济性状存在差异。这为找寻预测生物量指标提供了可能。与经济性状相比,水力性状可以较好地预测该无性系的地上生物量,且叶脉密度(VD)可能是预测地上生物量的关键因子。

不同砧穗组合楸树嫁接苗的生理生化特性
何荷,贾瑞瑞,付钰,祝艳艳,王良桂,杨秀莲
林业科学. 2023, 59(10):  99-112.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230055
摘要 ( 123 )   HTML ( 7 )   PDF (1572KB) ( 196 )  
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目的: 分析比较不同砧穗组合间生理指标的差异,为楸树嫁接砧穗组合的选择及亲和性、生长状况的评价提供参考依据。方法: 以‘南林1号’、‘洛楸’、‘苏楸1号’为接穗,梓树、滇楸为砧木进行嫁接,测定各嫁接组合的成活率、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性、内源激素含量,对各生理指标进行相关性分析并使用主成分分析法和正交偏最小二乘判别分析法综合评价各嫁接组合。结果: 1) 在6个砧穗组合中,滇楸/‘南林1号’的成活率最高,为76.91%,滇楸/‘苏楸1号’的成活率最低,为32.05%。2) 各嫁接组合的可溶性糖和淀粉含量总体呈先降后升再降的趋势,抗氧化酶活性呈先升后降的趋势,且均在嫁接5个月后达到最大值,而内源激素含量总体在嫁接4个月后达到最大值。3) 在整个测量期,除以‘苏楸1号’为接穗的嫁接组合外,滇砧嫁接组合的可溶性糖含量、淀粉含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、多酚氧化酶(PPO)活性、脱落酸(ABA)含量等均在不同程度上大于梓砧嫁接组合。4) 6个砧穗组合的主成分分析综合评价得分由高到低依次为滇楸/‘南林1号’>梓树/‘南林1号’>梓树/‘苏楸1号’>滇楸/‘洛楸’>梓树/‘洛楸’>滇楸/‘苏楸1号’。结论: 滇楸适合作为‘南林1号’和‘洛楸’的砧木,梓树适合作为‘苏楸1号’的砧木。在6个砧穗组合中,滇楸/‘南林1号’综合表现最佳,滇楸/‘苏楸1号‘综合表现最差。超氧化物歧化酶(SOD)活性、多酚氧化酶(PPO)活性、生长素(IAA)含量、脱落酸(ABA)含量可以作为反映楸树嫁接植株亲和性和生长状况的主要生理指标。

望春玉兰基因组SSR引物开发与应用初探
徐正康,戴晓港,陈赢男
林业科学. 2023, 59(10):  113-127.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230052
摘要 ( 118 )   HTML ( 7 )   PDF (1535KB) ( 290 )  
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目的: 分析望春玉兰基因组微卫星序列和分布特征,开发多态性高和稳定性好的SSR引物,并构建玉兰商业品种指纹图,为玉兰属植物群体遗传结构和遗传多样性研究提供分子标记资源,也为玉兰优良品种的遗传真实性鉴别和育种工作者知识产权保护提供技术支撑和科学依据。方法: 基于已公布的望春玉兰基因组序列信息,采用MISA软件对全基因组微卫星序列进行查找和分析,使用Primer Premier 5.0软件设计SSR引物。随机合成203对引物,利用6株不同望春玉兰的基因组DNA进行筛选,并进一步利用筛选出的多态性SSR引物构建26个玉兰商业品种的DNA指纹图谱。结果: 望春玉兰基因组中共检测出2 820 303个SSR位点,6碱基重复类型占比最高(62.13%),其次是2碱基(12.02%)和单碱基重复(9.98%);共发现501种重复基序,其中出现频率高的基序为AAACCT/AGGTTT(16.46%),其次是A/T(8.63%)和AG/CT(5.9%)。在随机合成的203对引物中,有94对(46.31%)能够对6株不同望春玉兰的基因组DNA进行有效扩增,有25对引物(12.32%)的扩增谱带清晰、易于判读、多态性高,多态信息量(PIC)在0.24~0.72之间。利用PIC值最高的前10对引物构建了26个玉兰商业品种的DNA指纹图谱数据库,共扩增出85种基因型,每对引物产生的基因型在4~18之间;引物鉴别力在0~13之间,最少采用3对引物即可将26个玉兰品种完全区分开。结论: 本研究在望春玉兰全基因组微卫星序列统计和分析的基础上,开发了10对条带清晰、多态性高、重复性好的SSR引物,并利用这些引物构建了26个玉兰商业品种的DNA指纹图谱,DNA指纹图比对结果显示本研究所涉及的26个玉兰品种不存在同种异名或异种同名现象。

虫害对华山松人工林土壤酶活性及碳氮磷化学计量特征的影响
黄金莲,崔鸿侠,唐万鹏,胡琛,马致远,雷静品
林业科学. 2023, 59(10):  128-137.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220115
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目的: 测定神农架林区受虫害干扰后华山松林生长季内的土壤酶活性、土壤化学性质和土壤呼吸速率,探究虫害干扰的影响,为受虫害华山松林的土壤碳排放管理提供理论依据。方法: 在受虫害华山松林(DPAF)和健康华山松林(HPAF)样地内,利用土壤呼吸环(样地内随机布设)测定土壤呼吸速率,并在附近取0~10 cm土样,测定土壤的化学性质和酶活性。结果: 受虫害华山松林土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、水解性氮(AN)、速效钾(AK)含量以及C/N、C/P、N/P低于健康华山松林,土壤全磷(TP)、全钾(TK)、有效磷(AP)含量高于健康华山松林。受虫害华山松林土壤过氧化氢酶(CAT)、蛋白酶(ACPT)、蔗糖酶(SC)活性显著高于健康华山松林(P<0.05),土壤磷酸酶(ACP)活性显著低于健康华山松林(P<0.05)。冗余分析(RDA)分析表明,N/P是影响土壤ACP活性的主导因子,TK是影响土壤ACPT和CAT活性的主导因子;TP、AP含量对土壤酶活性的影响达极显著水平(P<0.01),解释量分别为58.9%、50.5%;N/P、C/P对土壤酶活性的影响达显著水平(P<0.05),解释量分别为34.0%、26.5%。受虫害华山松林与健康华山松林的土壤呼吸速率(Rs)在生长季内变化趋势基本一致,均呈单峰曲线特征,在不同月份间存在极显著差异(P<0.01),夏季显著高于春、秋、冬季。受虫害华山松林在生长季内的Rs低于健康华山松林,且差异集中在夏季生长旺期。受虫害华山松林的Rs与各土壤化学因子无显著相关,健康华山松林的Rs与土壤pH显著负相关(P<0.05)。结论: 虫害干扰对华山松林土壤化学性质和酶活性有显著影响,其中虫害干扰对华山松林土壤酶活性的影响主要通过控制土壤磷元素(TP、AP)循环及其相关生态计量比(C/P、N/P)实现,受干扰林不存在土壤磷限制。受虫害干扰后,华山松林生长季内的土壤呼吸速率显著降低,与土壤酶活性和化学性质存在不显著相关。

沙棘林密度和丛枝菌根真菌接种对林下植物和土壤性状的影响
王晓,毕银丽,王义,田野,李强,杜昕鹏,郭芸
林业科学. 2023, 59(10):  138-149.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220146
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目的: 在我国干旱半干旱地区采煤沉陷区的生态修复区,分析不同沙棘种植密度和接种丛枝菌根真菌(AMF)及其交互作用对林下植物和土壤性状的影响,探究最佳人工生态修复方式。方法: 本研究以陕西省神木市大柳塔镇微生物复垦区种植的不同密度沙棘林(L:835 tree ? hm?2; M:1 111 tree ? hm?2; H:1 667 tree ? hm?2)为研究对象,布设接菌区和对照区处理,以无人工干预的自然恢复区为完全对照,总样地大小为8 400 m2。人工林于2012年4月种植,2012年7月以穴施的方式在接菌区接种AMF。2020年10月,对人工林和林下植物进行调查,并采集表层土壤(0~20 cm)测定土壤性状,每个处理设置3个重复。选取林下植物指标、土壤指标进行主成分分析,筛选出特征值大于1的5个主成分,通过因子载荷矩阵确定权重,计算各处理综合得分。结果: 1)增大种植密度和接种AMF显著提高了沙棘林盖度和现有密度。2)增大种植密度显著提高了林下植物的Pielou均匀度指数,降低了Simpson优势度指数,接种AMF显著提高了林下植物的Pielou均匀度指数,降低了Simpson优势度指数;种植密度显著影响林下植物群落组成、生物量和盖度,中等种植密度下林下植物生物量最大。接种AMF显著影响林下植被群落组成并提高了生物量。3)种植密度和接种AMF显著影响AMF生物量、土壤性状,在中等种植密度下AMF的生物量、微生物生物量、土壤理化性质处于较高水平。4)人工林种植密度和接种AMF对林下植被群落和土壤的理化性质具有显著的交互作用。相较于对照区,在接菌区人工林种植密度对林下植被与土壤性状的影响较小。5)综合得分结果表明,中等种植密度且接种AMF的处理得分最高,自然恢复区的综合得分最低,所以,中等密度且接种AMF的处理对植物和土壤的修复效果最佳。结论: 中等种植密度的沙棘人工林生态修复效果最佳,接种AMF促进了土壤养分的活化,为沙棘人工林提供了更多的生态位,打破了种植密度过高对林下植被生长和正向演替的限制。

中国木浆进口风险的多维度分析与评价
王富炜,田明华,陈绍志,李红勋,胡明形
林业科学. 2023, 59(10):  150-161.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230025
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目的: 中国是世界纸和纸板生产和消费第一大国,造纸是国民经济重要支柱产业。作为造纸基本原材料的木浆,自1995年起就成为中国木质林产品中进口额第一大品类,具有进口量大、增速快、价格高的特点,需关注中国木浆进口风险,以保证造纸工业产业链供应链安全。方法: 规范和确定中国木浆消耗的进口对外依存度、中国木浆进口市场集中度、中国木浆进口国际市场占有率算法并设定其引致中国木浆进口风险的风险分区,构造中国木浆进口风险乘法指数和加法指数,科学设定其风险分区,通过比较确定中国木浆进口风险指数的合理评价方法。结果: 中国木浆消耗的进口对外依存度、中国木浆进口市场集中度、中国木浆进口国际市场占有率是引致中国木浆进口风险的核心因素。2000—2021年中国木浆消耗的进口对外依存度呈现较高水平上的波动减少中缓慢下降的趋势,2021年为62.34%,其所引致的进口风险处于高风险区,接近极高风险区;2000—2021年中国木浆进口市场集中度CR8呈现高水平上的波动中缓慢下降的趋势,2021年为89.69%,其所引致的进口风险处于极高风险区;2000—2021年中国木浆进口国际市场占有率呈快速上升态势,2021年为43.28%,其所引致的进口风险处于高风险区。基于多维度的中国木浆进口风险整体评价方法宜采用因子相乘方式构造,但不管构造的是乘法指数还是加法指数,均显示中国木浆进口风险处于极高风险区。结论: 为减少中国木浆进口风险,应推进工业纸浆林建设,扩大国产木浆供给;从纸和纸板生产、消费、出口3方面,引导国内浆纸需求;以纸代浆,调整浆纸贸易产品结构;加大海外投资,优化木浆进口市场来源结构等。

基于选择实验法的西双版纳人象冲突治理措施
胡宇轩,陈俊峰,谢屹
林业科学. 2023, 59(10):  162-170.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220252
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目的: 厘清影响农户选择人象冲突治理措施的关键因素,为政府开展人象冲突有效治理提供决策参考,促进区域人象和谐共生。方法: 以云南省西双版纳州亚洲象分布区为研究区域,基于选择实验法设计由补偿标准提高、修建栅栏、种植结构调整、转移问题象和移民搬迁5种治理措施组成的选择集,采用混合回归模型对实地调查收集的472位农户数据进行估算,分析农户选择人象冲突治理措施的关键因素。结果: 1) 农户倾向的治理措施依次为亚洲象肇事补偿80%(0.99)、转移问题象(0.97)、种植结构调整(0.96)、修建栅栏(0.45);2) 收入水平存在差异的农户对补偿标准提高、转移问题象和种植结构调整具有较高选择倾向;3) 与补偿标准提高、设置栅栏、种植结构调整、转移问题象和移民搬迁组成的治理措施相比,维持现状(ASC)变量系数显著为正,表明农户倾向于整体上维持现有治理措施;4) 相对于治理工作具有正向偏好的农户而言,劳动力数量、不信仰宗教的人数以及感知到人象冲突存在的农户倾向选择改进后的治理措施。结论: 农户对政府制定的治理措施表现出较高选择倾向,但移民搬迁是农户最不愿意选择的治理措施,需要关注农户对人象冲突治理措施的选择偏好以优化治理工作,构建由补偿标准提高、问题象转移、修建栅栏等多种措施组成的新型治理模式,优先为家庭劳动力多和受亚洲象肇事影响严重的农户提供治理工作参与机会。