Please wait a minute...
欢迎访问林业科学,今天是

当期目录

2024年 第60卷 第10期 刊出日期:2024-10-25
目次
本期目次和封面
请点击下方pdf查看或下载
林业科学. 2024, 60(10):  0-0. 
摘要 ( 69 )   PDF (4131KB) ( 83 )  
相关文章 | 多维度评价
研究论文
采伐限额对大兴安岭盘古林场森林碳汇强度的长期影响
董灵波,蔺雪莹,刘兆刚
林业科学. 2024, 60(10):  1-11.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220738
摘要 ( 196 )   HTML ( 38 )   PDF (773KB) ( 177 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 探明采伐限额对林场尺度森林碳汇强度及其持续时间的影响规律和机制,量化不同采伐限额对林场尺度森林多目标经营决策的影响,为全面提升森林质量和碳汇功能提供理论基础。方法: 以大兴安岭塔河林业局盘古林场为例,模拟退火为优化算法,考虑活立木、枯死木、枯落物、木材产品、采伐/加工以及替代效应的碳库,建立以木材生产、生物质能源和碳汇综合收益最大化为目标的经营规划模型,并量化不同采伐限额(情景1:每分期0 m3;情景2:每分期19 000 m3;情景3:每分期38 000 m3;情景4:每分期56 000 m3)对100年规划期(10个分期,每分期10年)内经济收益、木材产量、生物质能源产量、碳汇量以及经营措施的综合影响。结果: 当仅考虑碳汇收益时,规划期内盘古林场的总经济收益为15 416.19×104 yuan;随着采伐限额的增加,规划期内总经济收益呈明显增加趋势,情景2, 3和4分别较情景1增加19.74%、39.14%和58.81%;各分期净碳汇量随着规划分期的增加呈明显降低趋势,而各分期林地碳储量呈明显增加趋势;整个规划期内平均碳汇量0.16~0.24 t·hm?2a?1,规划期末林地碳储量高达77.47~77.90 t·hm?2,较规划期初增加约48.07%;规划期内中径材蓄积比例呈增加趋势(从5.80%到36.18%),而小径材比例呈明显下降趋势(从45.74%到16.09%),但短小材比例则相对稳定(平均43.98%);各情景中生物质能源产量与木材产量密切相关,其比值分别为0.243 7、0.249 7和0.247 7,整体以收获树干(45.70%)和树根(36.03%)中的生物质能源为主;情景2~4中,平均每分期采伐面积分别为890、1 742和2 385 hm2,整体以轻度择伐为主(从75.08%到67.65%),但中度(从17.98%到22.25%)和重度(从6.95%到10.10%)择伐面积比例呈明显增加趋势。结论: 长远来看,适当增加大兴安岭地区的森林采伐限额不仅能够增加森林的碳汇强度,还能够显著延长碳汇的持续时间。

凋落物添加与去除对米槠天然林土壤微生物残体碳的影响
李晓,贾淑娴,席颖青,杨柳明,刘小飞
林业科学. 2024, 60(10):  12-20.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220855
摘要 ( 114 )   HTML ( 16 )   PDF (2595KB) ( 99 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 研究森林凋落物输入变化对土壤微生物残体碳的影响,为全面认识植物、土壤与微生物间的相互作用对森林长期碳固存的影响提供科学依据。方法: 以亚热带米槠天然林为研究对象,采用随机区组试验设计,设置3种凋落物处理(去除凋落物、双倍凋落物和对照),测定土壤理化性质、氨基糖含量及微生物残体碳含量,采用Pearson 分析和路径分析(PLS-PM)探讨微生物残体碳含量的影响因素。结果: 去除凋落物后,土壤中总氨基糖、氨基葡萄糖、氨基半乳糖和甘露糖胺含量分别降低了14.7%、33.4%、9.3%和16.1%;凋落物添加处理后,甘露糖胺含量降低了21.7%。去除凋落物后,真菌残体碳和总微生物残体碳含量分别降低了16.2%和16.1%,而细菌残体碳含量无显著变化;凋落物添加后,总微生物残体碳含量显著降低了9.2%,但2种处理下微生物残体碳对土壤有机碳的贡献无差异。路径分析表明,凋落物输入变化下的微生物生物量碳、土壤含水量和微生物生物量是驱动土壤微生物残体碳累积的关键因子。结论: 改变凋落物的输入可显著调控土壤微生物残体的积累,尤其是对真菌残体碳的影响较大,而对细菌残体碳的影响较小。凋落物在微生物残体碳积累中具有重要作用,适度维持地表凋落物贮量有助于保持土壤碳库的稳定。

苏北平原2个密度杨树人工林土壤团聚体及固碳差异
杨豆,刘超华,李凤巧,唐罗忠,田野,方升佐,李孝刚
林业科学. 2024, 60(10):  21-28.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230606
摘要 ( 86 )   HTML ( 9 )   PDF (1160KB) ( 61 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 比较2个密度杨树人工林的土壤团聚体和固碳差异,揭示其土壤固碳过程,为制定有效的可持续人工林经营措施提供理论基础。方法: 采集高密度(400 株·hm?2)和低密度(278 株·hm?2)杨树人工林(16 年)表层土壤,利用最适湿度干筛法将土壤团聚体分为小(<0.25 mm)、中(0.25~2 mm)、大(>2 mm)粒级,测定各粒级中活性、慢性和惰性有机碳含量及其矿化速率。结果: 与低密度相比,高密度杨树人工林土壤的中、小团聚体组成占比显著提升,大团聚体组成占比降低,分别为1.06%、21.92%和77.02%。2个密度杨树人工林的各粒级土壤团聚体的有机碳组分均存在显著差异,其中高密度人工林土壤各粒级活性和慢性有机碳含量较高,而惰性有机碳含量在<0.25 mm和0.25~2 mm粒级中较低。室内培养试验发现,与低密度人工林相比,高密度人工林土壤各粒级团聚体的碳矿化速率在整个培养阶段普遍较低,说明保守的土壤微生物碳代谢策略是高密度林土壤有机碳积累的关键。林分密度对土壤团聚体粒级分布及活性和慢性有机碳含量有显著影响,而对土壤惰性有机碳含量影响不显著;其中高密度林的土壤密度降低导致了活性和慢性有机碳含量的积累。结论: 合理调节林分密度是影响人工林土壤团聚体形成和有机碳组分的重要营林措施。高密度杨树人工林土壤的密度降低和保守的土壤碳代谢能力将有利于土壤碳固存。

六盘山华北落叶松和白桦林日蒸腾对环境因子的响应差异
张智伟,万艳芳,于澎涛,白雨诗,王彦辉,刘兵兵,王晓,胡振华
林业科学. 2024, 60(10):  29-39.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230503
摘要 ( 119 )   HTML ( 16 )   PDF (1268KB) ( 75 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 准确量化半干旱区典型人工林的蒸腾特征及其对气象因子和土壤水分的响应规律,探究其水分利用策略的差异,为该区域的林水综合管理提供理论依据。方法: 2022年5—10月,在六盘山半干旱区叠叠沟小流域选取当地主要的造林树种华北落叶松和白桦,各布设1个面积30 m × 30 m的固定样地,每个样地选取12株不同胸径的样树,连续测定树干液流密度、气象因子和0~60 cm土层的土壤含水量,分析华北落叶松和白桦人工林蒸腾特征及其对潜在蒸散(PET)和土壤相对可利用水分(REW)的响应差异。结果: 1) 7—10月华北落叶松和白桦人工林的日均蒸腾量分别为0.63和0.54 mm·d?1,前者比后者高0.09 mm·d?1;华北落叶松和白桦林分日蒸腾量随着月份变化均呈先增后减的变化趋势,在7月均达到最大值,分别为1.38和1.45 mm·d?1。2) 2种人工林的日蒸腾量对PET的响应均符合指数函数关系,即日蒸腾量随PET增大呈先增大后趋于稳定,但变化趋势在不同REW之间有差别;华北落叶松林分日蒸腾量随PET增长的速率在REW < 0.3时较低,在REW > 0.3后则迅速升高,且不同REW之间差距很小;而白桦林分日蒸腾量随PET增长的速率持续增大,且比较均匀。3) 2种人工林的日蒸腾量对REW的响应也均符合指数函数关系,但变化趋势在不同PET之间有差别;华北落叶松林分蒸腾量随REW增长的速率在PET < 2 mm·d?1时较低,在PET > 2 mm·d?1后则迅速升高,且不同PET之间差距很小;相比之下,白桦人工林日蒸腾量随REW增大而升高的变化在整个PET变化范围内都比较均匀,且增长速率持续增大。结论: 华北落叶松林分日蒸腾量对PET和REW的响应明显比白桦林更敏感。华北落叶松林分日蒸腾量在PET < 2 mm·d?1或REW < 0.3时明显高于白桦,但在PET > 2 mm·d?1或REW > 0.3后迅速升高到其最大值附近并随PET或REW升高保持稳定,而白桦林分日蒸腾量表现为相对均匀地逐渐趋于其最大值。这说明在水分受限的半干旱区,华北落叶松林的蒸腾耗水量高于白桦林,且白桦林蒸腾受干旱期土壤水分的限制更明显。

宁夏河东沙区柠条和新疆杨在纯林和混交林中的水分利用策略
柳利利,韩磊,王娜娜,周鹏,马云蕾,马军
林业科学. 2024, 60(10):  40-49.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230001
摘要 ( 136 )   HTML ( 14 )   PDF (1865KB) ( 60 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 探究柠条和新疆杨在纯林和混交林中的水分利用策略,分析这2个树种在混交林中的水分利用关系、土壤水利用率的影响因子以及种植方式对土壤水分环境的影响,为旱区防护林的林分结构优化调控提供理论指导。方法: 于2018年生长季(5—10月),在宁夏河东沙区选择柠条纯林、新疆杨纯林和柠条+新疆杨混交林,利用氢氧稳定同位素技术和IsoSource混合模型,分析柠条和新疆杨在纯林和混交林中的水分来源,采用相似性比例指数(PS指数)计算柠条和新疆杨在混交林中的水分利用关系;同时,监测土壤含水量、土壤养分和根系生物量,并利用结构方程模型(SEM)量化不同因子对林地植物土壤水利用率的影响;计算土壤储水量、土壤水分亏缺和土壤水消耗率,分析柠条、新疆杨纯林及混交林对土壤水分环境的影响。结果: 1) 在纯林和混交林中,整个生长季的柠条的主要水分来源土层基本一致,而新疆杨则表现出不一致性。2) 混交林中柠条和新疆杨在整个生长季的相似性比例指数(PS)为62.75%,表明两者之间存在较弱的水分竞争,在生长季不同时期,2个树种的主要水分来源土层不同,能通过水分利用的时间和空间分离来应对干旱。3) 土壤含水量对3个林地的植物土壤水利用率的总效应最高,土壤含水量和土壤养分与柠条纯林的土壤水利用率呈极显著负相关(P<0.01),而与混交林中柠条的土壤水利用率呈极显著正相关(P<0.01),与新疆杨纯林和混交林的植物土壤水利用率呈显著正相关(P<0.05);根系生物量对3个林地的植物土壤水利用率呈显著正相关(P<0.05)。4) 混交林土壤储水量高于柠条和新疆杨纯林,而土壤水分亏缺和土壤水消耗率低于柠条和新疆杨纯林。结论: 柠条在纯林和混交林中的水分利用策略基本一致,新疆杨在纯林和混交林中的水分利用策略存在差异;混交林中的柠条和新疆杨通过时间和空间上的水分利用的差异来应对干旱,且混交林相比纯林可更有效降低土壤干旱化风险;土壤含水量和土壤养分是影响3个林地植物土壤水利用率的主要因素。

胡桃楸高质量中期染色体制片及rDNA的物理定位
倪润欣,宁仪杭,王子玥,刘光欣,甄艳,席梦利
林业科学. 2024, 60(10):  50-55.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230518
摘要 ( 56 )   HTML ( 3 )   PDF (1763KB) ( 51 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 以胡桃楸雄花序为材料,建立染色体形态良好、染色体分散且无细胞质背景的胡桃楸高质量染色体制片技术,为深入开展胡桃楸分子细胞遗传学研究提供参考。方法: 通过卡宝品红压片观察花药发育进程,采集花药细胞处于分裂旺盛阶段的雄花序,分别采用1 MPa一氧化二氮(N2O,笑气)、0.7 mmol?L?1环己酰胺、2 mmol?L?1 8-羟基喹啉对花序进行不同时间预处理。剥开花序取出花药,酶解后制成悬液,在55 ℃的烤片机上涂片。以45S rDNA和5S rDNA为探针,对中期染色体进行原位杂交。结果: 1) 当雄花序颜色鲜绿、长度达到约1.5 cm、花药顶端变为红色时,花药细胞分裂旺盛,可以观察到大量小孢子母细胞和中期分裂相。因此,为了获得丰富的有丝分裂中期分裂相,取材最佳时机是雄花序中上部的花药顶端变红时,可以保证雄花序中大部分花药处于旺盛分裂期。2) 2 mmol?L?1 8-羟基喹啉预处理4、6、8 h的染色体都均凝缩不充分,边缘不清晰,拖尾明显,且大部分着丝粒无法辨认;0.7 mmol?L?1环己酰胺预处理4 h的染色体较长,凝缩不充分,拖尾严重,预处理6 h的染色体凝缩适当,形态清晰,大部分着丝粒可以辨认,预处理8 h的染色体边缘清晰,但凝缩过度,着丝粒不明显;1 MPa N2O预处理2 h的染色体长度适中,但凝缩不充分,边缘模糊,处理3、4 h的染色体凝缩程度都较高,染色体较为粗短,染色体间形态差异不明显;此外,N2O预处理4 h的染色体中,有部分会出现粘连拉丝的情况。因此,胡桃楸雄花序最合适的预处理条件为0.7 mmol?L?1环己酰胺处理6 h。3) 胡桃楸染色体数为32,染色体基数为16 (2n = 2x = 32)。45S rDNA和5S rDNA探针在胡桃楸染色体上均产生明亮的FISH信号。45S rDNA的杂交信号位于1对中着丝粒染色体的着丝粒附近,2条染色体上的信号强度相近;5S rDNA的杂交信号位于另外1对中着丝粒染色体的着丝粒附近,2条染色体上的信号强度一强一弱。结论: 以胡桃楸花药顶端变红的雄花序为材料,成功建立胡桃楸高质量中期染色体制备及FISH技术体系,为核桃属植物的分子细胞遗传学研究奠定基础,也为花药量大的植物获取高质量染色体制片提供了参考。

PdbSPL28基因过量表达提高山新杨对叶斑病的抗性
韩峭子,陈文文,陈赢男,尹佟明
林业科学. 2024, 60(10):  56-66.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230530
摘要 ( 73 )   HTML ( 4 )   PDF (2376KB) ( 66 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: SPLSQUAMOSA promoter-binding protein-like)是植物特有的一类转录因子,对植物生长发育以及天然免疫反应至关重要。本研究通过在山新杨中过表达PdbSPL28基因,分析比较野生型和转基因山新杨在抗病方面的表型差异,探究PdbSPL28基因的生物学功能及其对杨树抗病性的影响,为深入解析该基因调控杨树抗病性的分子机制提供基础。方法: 利用同源克隆获得山新杨PdbSPL28基因完整ORF序列,并利用DNA人工合成技术对该基因ORF中的miR156作用位点进行序列改造,采用酶切、连接反应分别将改造前和改造后的PdbSPL28基因序列构建过表达载体;采用Gateway技术构建亚细胞定位载体,利用烟草叶片瞬时转化系统分析PdbSPL28蛋白亚细胞定位;利用农杆菌介导的叶盘转化法获得PdbSPL28基因过量表达的转基因山新杨,基于刺伤接种法和石蜡切片技术,观察野生型和转基因山新杨对2种间座壳属病原菌(Diaporthe nobilisD. cercidis)的抗性差异及叶片解剖结构变化并测定病情指数;制备病原菌D. nobilis孢子悬浮液,接种野生型和2个过表达株系的离体叶片,在接种后不同时间点采集样品,通过液质联用方法检测茉莉酸含量变化。结果: 山新杨PdbSPL28基因ORF全长1 341 bp,序列中含有1个miR156作用位点;PdbSPL28蛋白含有保守的SBP结构域,定位于细胞核。对PdbSPL28基因ORF中miR156作用位点改造后,成功获得6个该基因过量表达的转基因株系。与野生型相比,PdbSPL28过表达山新杨对2种间座壳属病原菌的抗性明显增强。茉莉酸测定结果显示:在接种前,PdbSPL28过表达株系叶片中茉莉酸含量高于WT;但在接种96 h时,过表达株系茉莉酸含量极显著低于WT。结论: miR156作用位点进行序列改造,可以提高获得PdbSPL28基因过量表达转基因山新杨的概率;PdbSPL28基因过表达可以提高山新杨对间座壳属真菌引起的叶斑病抗性,茉莉酸信号途径可能在过表达株系响应D. nobilis侵染过程中发挥重要作用。

松材线虫潜育期延长导致红松越年枯死
王佳楠,姜生伟,张瑞芝,李德斌,吴昊,徐昭,张亿珍,王家庆,李丹蕾,王峰
林业科学. 2024, 60(10):  67-75.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220895
摘要 ( 105 )   HTML ( 5 )   PDF (5537KB) ( 62 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 探究红松越年枯死的病理学过程和产生原因,以期为有效除治无松材线虫病症状的携带者松树提供理论依据。方法: 统计抚顺市大伙房实验林场自然侵染红松越年枯死比例,观测自然侵染和人工接种红松病症病状,测定红松当年显症的松材线虫数量阈值。实验室内不同温度下测定松材线虫虫口增长情况,以及媒介昆虫羽化后适宜松材线虫虫口有效增长的时期(虫口增长期),计算从寄生关系的建立到症状开始出现的时间(潜育期),并揭示红松感染松材线虫后越年枯死的原因。结果: 截至6月,自然侵染红松的越年枯死比例为41.4%。观测的自然侵染和低剂量人工接种红松在被侵染或接种当年均未出现显著外部、内部症状变化,而是到翌年松脂分泌停止,树干水分低,针叶变红褐色,只有进行高剂量饱和接种才出现当年半数显症。病症表现为松材线虫能够正常侵染红松,可有效繁殖但在低温时繁殖受阻,可成功越冬但越冬后虫口数量骤减。红松显症的全株阈值St1=(163±22)条·g?1,局部阈值St2=(621±20)条·g?1。以每株50 000条的接种量接种38年生红松,在当年虫口增长期内全株松材线虫数量仅为(90±8)条·g?1,低于St1、局部松材线虫数量最高为(350±18)条·g?1,也低于St2。抚顺的虫口增长期(141天)比大连(154天)和南京(173天)短。经计算,抚顺市松材线虫的潜育期为146天,长于虫口增长期。结论: 云杉花墨天牛携带的松材线虫数量相对较低,导致初始侵染量低。松材线虫生命周期受温度特性的影响,表现为非增长期长、虫口增长期短,最终导致在虫口增长期内未能达到红松显症的松材线虫数量阈值。这些综合作用导致松材线虫潜育期延长,其中41.4%的死亡红松表现出越年枯死现象。

落叶松枯梢病罹病叶及病梢真菌多样性
谢宪,邓勋,宋丽文,梁军
林业科学. 2024, 60(10):  76-85.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230386
摘要 ( 70 )   HTML ( 4 )   PDF (2819KB) ( 53 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 探明落叶松针叶和梢的内生真菌多样性和群落结构的差异与落叶松枯梢病发病的关系,为落叶松枯梢病的防控提供参考。方法: 基于高通量测序技术,通过OTU数量、鉴定类群、多样性指数和FUNGuild营养型预测等方法,分析无病斑和染病的针叶和松梢的内生真菌群落结构、多样性和功能营养型的差异。结果: 针叶样品中共计1 091个OTU,梢样品中共计1 083个OTU;针叶样本间差异显著(P<0.05),全无病斑的针叶内生真菌多样性显著高于染病最重的针叶,无病斑梢与感病梢内生真菌多样性无显著差异;针叶和梢中的优势菌门为子囊菌门,无病斑的针叶内生真菌优势菌目和属为刺盾炱目和Arthrocatena,染病后针叶优势真菌为葡萄座腔菌目和新壳梭孢属,梢中优势为真菌目和属为煤炱目和小叠孢属。 LefSe分析表明,在针叶和梢中真菌群落中共54个显著性差异类群。PCoA分析进一步证实,无病斑与染病针叶的内生真菌群落差异显著(anosim R=0.695,P<0.05)。针叶真菌营养型以病理-腐生营养型真菌为主,染病后病理营养型真菌占优势,梢中真菌营养型以病理-腐生营养型真菌为主。结论: 相较于落叶松梢,针叶内生真菌群落结构变化更显著,病原菌在针叶中富集,进而促进落叶松枯梢病的发展。

笋用林3种竹笋夜蛾多重PCR鉴定技术的建立与应用
耿显胜,赵誉霞,贾小琦,彭嫔嫔,张威,舒金平
林业科学. 2024, 60(10):  86-93.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230364
摘要 ( 56 )   HTML ( 2 )   PDF (2097KB) ( 41 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 建立鉴定竹笋夜蛾物种的多重PCR技术,用于浙江省笋用竹的3种竹笋夜蛾幼虫的物种鉴定。方法: 针对COI基因的变异区设计物种特异性多重PCR引物;优化影响多重PCR反应的参数,建立鉴定竹笋夜蛾的多重PCR技术;采用标准DNA模板评价多重PCR技术的敏感性和特异性;利用多重PCR技术对林间采集的竹笋夜蛾幼虫进行物种鉴定。结果: 针对3种竹笋夜蛾COI基因的变异区设计了3条物种特异性多重PCR引物,与通用引物LCO1490配合使用,扩增竹笋基夜蛾、竹笋禾夜蛾和笋秀夜蛾COI基因片段,大小分别为290、390和590 bp。优化后的多重PCR鉴定技术的反应体系为:2×HotStart Taq PCR预混试剂10 μL,10 μmol·L?1的引物LCO1490、JYE290、HYE390和QTYE590各0.5 μL,DNA模板1 μL,加ddH2O补足20 μL。优化后的多重PCR鉴定技术的反应条件为:94 ℃预变性5 min;94 ℃变性30 s,59 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s;72 ℃下延伸10 min,循环数为35。多重PCR鉴定技术对笋秀夜蛾的最低检出限为0.01 ng·μL?1,对竹笋禾夜蛾和竹笋基夜蛾的最低检出限低于0.001 ng·μL?1。林间样品鉴定结果表明,所有38份DNA都能扩增出明显的特异性条带,鉴定成功率100%;经测序验证,本研究的技术鉴定的物种与经COI基因序列鉴定的物种一致。结论: 研究建立了浙江省笋用竹的夜蛾的多重PCR鉴定技术,能够快速高效鉴定浙江省笋用林内竹笋夜蛾幼虫的物种,该技术具有鉴定周期短、灵敏度高、特异性强、准确度高等优点。

基于深度学习的75种阔叶材微观辨识方法
田智康,葛浙东,郑焕祺,郑志帅,周玉成
林业科学. 2024, 60(10):  94-103.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240285
摘要 ( 91 )   HTML ( 12 )   PDF (3740KB) ( 68 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 对75种南美进口阔叶材提出微观图像辨识模型TimberIDNet75,为海关、进出口检疫检验以及从事木材鉴定研究的人员提供一种准确的多材种辨识方法。方法: TimberIDNet75模型是包含1个输入层、4个隐含层的34层卷积层的中浅层神经网络。为尽量扩大感受野以提取更多图像特征,输入层采用13×13×256的卷积核,对每张图像提取256类特征,经激活、池化处理后作为输出。第1个隐含层采用2次卷积、激活后再进行残差修正,称作“两卷一修正块”。第1个隐含层包含3个“两卷一修正块”,提取256类特征作为输出。第2个隐含层包含4个“两卷一修正块”,再次提取512类特征作为输出。第3个隐含层包含6个“两卷一修正块”,对上一层的输出进行特征提取,获得1 024个类的特征。第4个隐含层包含3个“两卷一修正块”,对第3层的输出进行特征提取,获得2 048个类的特征,经全局平均池化后输入到全连接层映射出75个树种的分类。结果: TimberIDNet75模型的准确率达99.4%,损失值为0.044。将TimberIDNet75模型与现阶段较先进的深度学习模型进行比较,ResNet模型的准确率为98.1%、VGGNet模型的准确率为 97.1%、GoogleNet模型的准确率为96.2%、AlexNet模型的准确率为94.7%、ViT模型的准确率为53.2%,TimberIDNet75模型的准确率相比其中准确率最高的ResNet模型提高1.3%。利用TimberIDNet75模型对随机获取的75种进口阔叶材微观解剖样本进行实际测试,样本全部准确辨识,准确率达100%。结论: TimberIDNet75模型中的“两卷一修正块”,在节省机器资源的同时,可消除模型梯度下降导致过拟合的问题,同时利用残差法使得模型训练时人工干预降至最低,准确率和效率大幅提升。

木结构墙体空气声隔声性能
岳孔,程相宇,张玉才,吴鹏,石鑫磊,郭华瑜
林业科学. 2024, 60(10):  104-115.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230398
摘要 ( 47 )   HTML ( 0 )   PDF (1085KB) ( 40 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 研究全频段范围内木结构墙体空气声隔声性能,明确限制常规构造木骨架墙体隔声性能的瓶颈,揭示设置隔声垫层、改变骨架类型、设置窗体等设计参数对墙体隔声性能的影响规律,提出高空气声隔声等级的木结构墙体体系, 为木结构墙体在装配式建筑中的高效应用提供技术支撑。方法: 通过小尺寸材料层面的阻抗管法试验,比较分析60~6 300 Hz频率范围内工业级弹性橡胶板(橡胶板)、聚氨酯橡胶隔音减震板(聚氨酯板)和聚苯乙烯挤塑板(XPS板)等隔声垫层的隔声性能;基于实验室法开展全尺寸墙体在100~5 000 Hz频率范围内的隔声试验,通过1/3倍频程频段18个中心频率对应的单值隔声量,得到墙体计权隔声量(Rw)、频谱修正量和隔声等级,并与装配式建筑中广泛应用的蒸压加气混凝土(ALC)墙体和正交胶合木(CLT)墙体进行比较。结果: 相较同一厚度的聚氨酯板和XPS板,全频段范围内橡胶板的隔声量较高,且其隔声性能随板厚增加而提高,试验范围内,10 mm厚橡胶板隔声效率最高。常规构造木骨架墙体的隔声量整体上随声波频率增加而提高,该墙体体系在125和3 150 Hz处分别出现明显的共振隔声低谷和吻合隔声低谷,其Rw为43 dB,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别为4和3级;在墙骨架和定向刨花板(OSB)间设置10 mm厚橡胶板后,受制于木龙骨的声桥作用,墙体隔声性能提升有限,Rw增至45 dB,隔声等级未发生改变,常规构造和设置橡胶板的木骨架墙体体系均不满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。当墙骨架采用轻钢骨架且轻钢骨架两侧均覆面双层石膏板(GB)时,该墙体体系的Rw增至50 dB,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别升至6和5级;在石膏板和轻钢骨架间设置10 mm压缩玻璃棉条后,Rw增至51 dB,隔声等级未发生改变,该轻钢骨架墙体体系满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。与200 mm厚单层和复合ALC墙体相比,试验范围内轻钢骨架墙体的厚度和面密度分别降低35%和70%,但空气声隔声性能更高;针对道路交通、企业生产经营和日常生活等噪音对应的频率范围(160~630 Hz),该轻钢骨架墙体体系的隔声性能增加明显。在常规构造木骨架墙体基础上开洞安装Rw为33 dB的窗体,墙体在全频段范围内的隔声频谱特性曲线未发生明显变化,其Rw达44 dB,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别为5和4级;常规构造木骨架墙体一侧的GB由单层增至双层、木骨架和OSB间设置10 mm厚橡胶板、木骨架和GB间设置金属减震龙骨制成复合墙体,在复合墙体上安装窗体,该墙体的Rw增至48 dB,且在低频段下的共振隔声低谷和高频段下的吻合效应低谷消除或明显变浅,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别升至6和5级,满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。结果: 与木骨架墙体相比,CLT墙体的空气声隔声性能较低;共振隔声低谷、吻合隔声低谷和声桥效应是限制常规构造木骨架墙体隔声性能的瓶颈因素,导致该墙体体系不能满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。将木骨架替换为轻钢骨架,并设置隔声垫层、增加墙面板数量,能够有效提高墙体的空气声隔声性能。

密度和含水率对重组竹顺纹抗拉强度的影响
盛叶,黄庚浪,叶小凡,廖飞宇,杨文斌
林业科学. 2024, 60(10):  116-121.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230113
摘要 ( 51 )   HTML ( 6 )   PDF (1261KB) ( 41 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 探究不同密度和含水率下重组竹顺纹抗拉强度的变化规律,提出重组竹顺纹抗拉强度与密度、含水率的相关模型,为推进重组竹在工程中的应用提供依据。方法: 参考ASTM D143—14《木材无疵小试样的标准试验方法》,选取不同密度(1.1、1.2、1.3 g·cm?3)和含水率(4%、8%、12%、16%、20%)的重组竹试件进行正交抗拉试验,分析重组竹顺纹抗拉的主要破坏形态;采用线性模型和抛物线模型拟合重组竹顺纹抗拉强度随密度的变化规律,采用线性模型和ASTM模型拟合重组竹顺纹抗拉强度随含水率的变化规律,提出重组竹顺纹抗拉强度在密度和含水率双因素影响下的耦合模型。结果: 重组竹顺纹抗拉的主要破坏形态为平口破坏和斜口破坏,重组竹密度越大,平口破坏概率越大;重组竹含水率越大,斜口破坏概率越大。基于试验研究和数据拟合提出重组竹顺纹抗拉强度的单因素影响模型和双因素耦合模型,理论结果与试验结果吻合良好。结论: 在本研究密度范围内,重组竹顺纹抗拉强度随密度增加而增大、随含水率升高而减小。线性组合模型和ASTM组合模型均能较好预测重组竹顺纹抗拉强度在密度和含水率双因素影响下的理论值,线性组合模型计算更为简便,在实际预测中建议直接使用线性组合模型。

3个产区沉香燃烧烟气特征化学成分分析
晏婷婷,李改云,陈媛
林业科学. 2024, 60(10):  122-132.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230341
摘要 ( 58 )   HTML ( 3 )   PDF (1456KB) ( 69 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 分析沉香主要成分在燃烧过程中的挥发或裂解方式 ,比较国产、惠安系和星洲系3个产区沉香燃烧释放的挥发性和半挥发性成分组成及差异,确认对沉香燃烧香气有贡献的气味活性化合物及其来源,解释沉香燃烧气味形成原因,为沉香产地识别和香气品质评价提供科学依据。方法: 采用水蒸馏和乙醇提取沉淀方法分离沉香树脂部分中倍半萜类和2-(2-苯乙基)色酮类(PECs)特征成分,应用热重(TG)分析倍半萜类、PECs化合物和木材部分的热质量损失模式,使用静态顶空气相色谱质谱联用(HS-GC-MS)分析不同产区沉香燃烧烟气中的挥发性成分并确认气味活性化合物,利用主成分分析(PCA) 分析3个产区沉香燃烧释放的挥发性成分差异,收集燃烧沉香产生的烟尘,运用液相质谱(LC-MS/MS)联用分析其中PECs成分组成,通过HS-GC-MS分析加热后的PECs标准品,探究沉香中PECs化合物裂解机制及其对燃烧气味的影响。结果: 1) 沉香中的倍半萜类化合物在200 ℃以内完全挥发,PECs化合物质量在150~350 ℃缓慢降低,木材在250 ℃以上迅速燃烧。2) 沉香燃烧释放的挥发性成分主要为芳香族和倍半萜类化合物,其中芳香族化合物种类和含量明显增加,为沉香燃烧气体提供辛、甜、杏仁、花香等丰富的气味;国产沉香中2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、3,4-二甲氧基苯酚、乙酰丁香酚等7种化合物释放量与样品乙醇提取物含量负相关,这些化合物主要为沉香燃烧烟气提供烟熏、粉尘和木材气味。3) 倍半萜类关键香气化合物桉油烯醇、cis-桉叶-6-烯 -11-醇、愈创木醇的相对含量在国产沉香中最高,惠安系沉香中次之,星洲系沉香中最低。4) 沉香燃烧烟尘中含有多种Flidersia型 2-(2-苯乙基)色酮类(FTPECs)化合物,但未检测到四氢2-(2-苯乙基)色酮类(THPECs)化合物。沉香四醇裂解释放苄基丙酮和苯甲醛,2-(2-苯乙基)色酮高温裂解不仅生成苯甲醛、苯乙醇等6种芳香族化合物,还能挥发进入空气。结论: 沉香的主要成分倍半萜类、PECs化合物和木材燃烧过程中热质量损失模式不同,倍半萜类化合物直接挥发进入空气,PECs化合物和木材裂解生成多种芳香族化合物,这些化合物具有多种气味,对沉香燃烧香气有重要影响。不同产区沉香燃烧后释放的化学成分存在一定差异,星洲系与惠安系和国产沉香差异较大。高温下不同种类PECs裂解生成芳香族化合物种类和含量不同,FTPECs可部分挥发进入空气中。

木质素氧化酶系高产复合真菌培养体系构建
熊怡心,王爽,马星霞,孙志勤
林业科学. 2024, 60(10):  133-142.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230074
摘要 ( 57 )   HTML ( 1 )   PDF (1206KB) ( 50 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 通过菌株初筛、单因素培养条件比较以及复合真菌培养体系下木质素氧化酶系酶活性的变化规律研究,获取最优产酶效率培养体系,为生物制浆预处理提供基础和科学依据。方法: 采集颐和园树木上的真菌子实体作为菌种来源,通过生长速度和愈创木酚培养基初筛得到生长快且漆酶活性高的白腐菌菌株,测定菌株木质素氧化酶系漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶的分泌规律。基于单因素试验探究不同碳源、氮源、pH、添加剂、金属离子、温度等条件对菌株分泌木质素氧化酶系的影响,根据产酶规律选择不同菌株构建1∶1复合真菌培养体系,分析其产酶规律和产酶效率。结果: 初筛得到1株生长快速、高漆酶活性的菌株,经鉴定为白腐菌粗毛栓孔菌(Trametes hirsute)。单因素试验结果显示,葡萄糖和酵母浸粉分别是T. hirsute产酶的最优碳源和氮源;单独添加Cu2+的产酶效率优于同时添加Cu2+和Mn2+,产酶量随金属离子浓度增大呈先升后降趋势,0.25 mmol·L?1 Cu2+添加效果最佳;产酶量随温度升高也呈先升后降趋势,在38 ℃、pH=6.5且添加0.5 mmol·L?1藜芦醇和0.5 mmol·L?1对苯二胺条件下对T. hirsute产酶均有促进作用。在培养条件优化基础上,构建T. hirsute与密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum)复合真菌培养体系,其产酶能力进一步提高,该体系的木质素氧化酶系3种酶最大总产酶量达1 505.81 U·L?1,相比对照组提升约63.61%,其中漆酶活性相比对照组提高84.37%,且提前1天达到产酶峰值。结论: 通过初筛获取高漆酶活性白腐菌株T. hirsute,优化产酶条件可显著提升其木质素氧化酶系产酶量,在培养条件优化基础上构建的T. hirsuteG. trabeum复合真菌培养体系能够进一步提升其产酶能力,并促使漆酶提前1天达到产酶峰值,在生物预处理方面展现出巨大应用潜力。

综合评述
森林可燃物调控技术及其评价方法
李保中,杨光,宁吉彬,于宏洲
林业科学. 2024, 60(10):  143-153.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220742
摘要 ( 75 )   HTML ( 9 )   PDF (690KB) ( 152 )  
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

森林可燃物作为森林燃烧三要素之一,其载量、燃烧特性和连续性分布均会影响林火的发生、蔓延和防控。森林可燃物作为林火发生的物质基础和必要条件,是林火蔓延的主要载体。一旦发生高强度火灾会严重破坏森林生态环境和森林资源。开展森林可燃物调控,减少可燃物积累,改善可燃物的燃烧特性以及改变其水平和垂直连续性,对降低林火风险,减小林火强度有重要意义。本文从可燃物调控技术(人工调控、机械清除、计划烧除、化学除草、微生物降解、营造生物防火林带等)和评价方法(林火行为、森林燃烧性、火灾风险和生态效应等)2方面,综述了国内外研究现状,总结归纳了森林可燃物调控技术和调控效果评价方法,对比了不同调控措施的有效性,分析了各种评价方法的优缺点。并对可燃物调控技术的未来研究方向和评价方法进行了展望,提出需要开展森林可燃物的基础研究,针对性探讨适宜重点火险区的调控措施,并长期监测和动态评估调控效果,量化调控效果的时间变化及生态环境影响。在理解阻火原理的基础上,提出以“绿色防火”理念结合森林生态调控等综合技术,助力实现“双碳”目标,是未来森林防火研究与管理的重要方向。

树木生长应力形成机理
栾玉,江梦虹,杨雨婷,刘焕荣,马欣欣,张秀标,孙丰波,费本华,方长华
林业科学. 2024, 60(10):  154-163.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230086
摘要 ( 80 )   HTML ( 5 )   PDF (763KB) ( 91 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

作为一种自然资源,树木具有重要的环境、社会和经济价值。树木生长成熟过程中,细胞间及细胞壁各层相互作用会产生生长应力,生长应力是木材组织正常发育的结果,是树干和树枝维持其垂直生长或特定角度生长的重要动力。此外,树木在抵御自身重力或光照、风雪、地势等环境刺激时,会形成具有更高水平生长应力的应力组织——应力木,从而达到调整或维持生长形态的目的。树木中的生长应力是影响木材成材和加工质量的重要力学问题,且生长应力水平与细胞结构、化学组分密切相关,开展树木生长应力研究、厘清树木生长应力分布和形成机理,对树木的定向培育、生物学结构与功能研究、木材加工与利用以及仿生新材料的开发具有重要意义。已有研究通过树木生长应力水平测试,结合其解剖结构、基因、化学组分、激素分布、力学材性等方面特征,对树木生长应力形成机理进行了深入分析,探索生长应力的产生来源;但由于生物材料结构复杂、变异性大,且研究者对生长应力形成机理的认识也在不断更新,树木生长应力形成机理尚未达成共识。本研究简述树木生长应力的生物力学作用及常用表征方法,综述主流的树木生长应力形成理论,对生长应力形成机理的一般性假说和特殊应力组织(应拉木和应压木)的生长应力形成假说进行重点分类阐述,并对各假说存在的争议性问题进行分析,以期全面认识树木生长应力,并为推动其进一步研究、为树木细胞结构和性质变异研究以及木材精细化利用提供参考,为探寻有效的降低树木生长应力的措施提供基础,为人工林的生物改良和栽培提供理论和实践支持。

研究简报
2种溲疏叶片不定芽诱导的组织培养体系构建
王亚鑫,尚鑫,郝英男,宁小艺,马跃,甘思楠,李进宇,张鑫
林业科学. 2024, 60(10):  164-174.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230500
摘要 ( 58 )   HTML ( 2 )   PDF (8027KB) ( 67 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 通过溲疏属植物叶片诱导不定芽,建立完整的组织培养体系,为构建溲疏属植物遗传转化体系和分子育种提供参考,也为从头驯化野生溲疏属植物种质资源的创新提供理论依据和实践指导。方法: 以2种陕西秦岭常见野生溲疏属植物(小花溲疏和钩齿溲疏)的带叶茎段作为外植体,通过初代培养、继代培养和生根培养建立其快速繁殖体系,再利用培养植株的叶片诱导愈伤组织和不定芽诱导的方式建立其叶片诱导不定芽体系。结果: 外植体最佳消毒方式为75%乙醇表面消毒10 s,0.1%升汞表面消毒3 min,其成活率为100%,污染率为0。小花溲疏丛生芽增殖最佳的培养基配方为MS + 2 mg?L?1 6-BA,其增殖系数为2.8。钩齿溲疏丛生芽最佳培养基配方为MS + 5 mg?L?1 6-BA,其增殖系数为4.53。生根培养最佳的培养基配比为1/2 MS + 0.8 mg?L?1 IBA,其小花溲疏的生根系数为1.74,钩齿溲疏的生根系数为7.86。选择30天生根苗从上至下第2~4节叶片作为诱导愈伤组织的外植体材料。小花溲疏叶片诱导愈伤组织最佳的培养基配比为WPM + 1 mg?L?1 2,4-D,其诱导率为63%,钩齿溲疏叶片诱导愈伤组织最佳的培养基配比为WPM + 0.1 mg?L?1 2,4-D,其诱导率为70%。结论: 以小花溲疏和钩齿溲疏的叶片作为外植体,成功建立了诱导不定芽形成和植株再生体系。小花溲疏叶片不定芽分化最佳的培养基配比为MS + 2 mg?L?1 6-BA + 0.3 mg?L?1 IBA,钩齿溲疏叶片不定芽分化最佳的培养基配比为MS + 5 mg?L?1 6-BA + 0.05 mg?L?1 NAA。