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2024年 第60卷 第11期 刊出日期:2024-11-25
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林业科学. 2024, 60(11):  0-0. 
摘要 ( 106 )   PDF (12309KB) ( 142 )  
相关文章 | 多维度评价
西南高山亚高山区植被活动增强对区域蒸散的影响
李翠侠,孙鹏森,余振,孙美荣,张雷,刘世荣
林业科学. 2024, 60(11):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230457
摘要 ( 325 )   HTML ( 63 )   PDF (4435KB) ( 314 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 研究全球气候变化背景下西南高山亚高山区植被活动增强对蒸散的影响,揭示该地区植被水资源需求动态,为优化区域水资源分配、保障水资源安全提供理论依据。方法: 基于2001—2020年MOD16数据蒸散指标(实际蒸散、潜在蒸散以及实际蒸散与潜在蒸散之比),利用线性拟合、SEN趋势分析、偏相关分析、多元逐步回归分析等方法,阐明温度、降水、相对湿度、气压、日照时数、风速等气象因子和归一化植被指数等植被因子对西南高山亚高山区蒸散指标的影响及其贡献率。结果: 1) 西南高山亚高山区实际蒸散出现年内峰值的时间略滞后于潜在蒸散,二者呈空间分布差异性。研究区域年实际蒸散在246.0~1 191.3 mm之间,峰值出现在7月下旬,其中雅鲁藏布江上游亚高山段、藏南亚高山区实际蒸散较高,怒江北部实际蒸散较低;年潜在蒸散在538.0~2 314.9 mm之间,峰值出现在5月下旬至8月中旬,其中雅砻江上游和金沙江上游亚高山段南部地区潜在蒸散较高。2) 西南高山亚高山区实际蒸散多年平均值为627.8 mm,整体呈显著增加趋势(P<0.05),增速约2.93 mm·a?1,显著增加区域主要分布在嘉陵江上游、岷江上游、大渡河、雅砻江上游、金沙江上游亚高山段、澜沧江上游和怒江部分地区; 潜在蒸散多年平均值为1 500.6 mm,整体呈不显著降低趋势,速度约2.57 mm·a?1,降低区域主要分布在雅砻江上游、金沙江上游亚高山段和藏南亚高山区。实际蒸散与潜在蒸散之比多年平均值为0.43,呈显著上升趋势(P<0.05)。3) 西南高山亚高山区实际蒸散的主要影响因素及作用大小排序为:气温>降水>归一化植被指数>相对湿度>气压>日照时数>风速,潜在蒸散的主要影响因素及作用大小排序为:气温>日照时数>降水>相对湿度>风速,实际蒸散与潜在蒸散之比的主要影响因素及作用大小排序为:气温>相对湿度>归一化植被指数>日照时数>气压。4) 实际蒸散增加主要与植被活动增强有关,由归一化植被指数升高主导实际蒸散增加的区域占比近63%;潜在蒸散降低主要与日照时数减少有关;归一化植被指数升高、日照时数减少对实际蒸散与潜在蒸散之比的正向作用抵消增温对实际蒸散与潜在蒸散之比的负向作用,导致其上升。在Budyko模式下,实际蒸散与潜在蒸散之比的变化显示研究区域由水分限制向能量限制的方向发展。结论: 近20年来西南高山亚高山区植被活动增强对区域蒸散产生显著影响,由此引发的流域水量平衡和土壤水分供给的长期可持续问题值得密切关注。

宁夏六盘山北部华北落叶松林树高与胸径生长的多因子响应耦合模型构建
韩新生,王彦辉,于澎涛,李振华,于艺鹏,王晓
林业科学. 2024, 60(11):  13-24.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230539
摘要 ( 199 )   HTML ( 21 )   PDF (1178KB) ( 651 )  
数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目的: 分析宁夏六盘山半干旱区叠叠沟小流域华北落叶松人工林林龄、密度和主要立地因子对树高和胸径生长的影响,建立树木生长的多因子响应耦合模型,为该地区华北落叶松人工林生长预测和可持续经营提供理论依据。方法: 2018和2019年,在六盘山半干旱区叠叠沟小流域分别选择42和57块华北落叶松人工林样地,调查树高、胸径、林龄、密度等林分结构特征以及坡向、土壤厚度等立地因子,并收集2003—2017年在叠叠沟小流域调查的93块样地历史数据。基于192块样地数据,分析树高和胸径对林龄、密度、坡向、土壤厚度等因子的响应规律,利用2/3和1/3的数据建立和验证树高与胸径生长的多因子响应耦合模型。结果: 树高和胸径对林龄、密度、坡向、土壤厚度的响应规律各异;树高和胸径随林龄增加先快速增加,后在林龄超过20年时缓慢增加;树高和胸径随密度增加先表现为稳定,后在密度分别超过2 000、1 500株·hm−2时缓慢下降,在密度超过3 000、2 300株·hm−2时加快下降;树高和胸径随坡向偏离正北方向的角度增加先表现为稳定,后在坡向超过80°时迅速降低;树高和胸径随土壤厚度增加先表现为增加,后在土壤厚度分别超过90、80 cm渐趋稳定。基于连乘耦合、立地指数和立地因子3种林木生长模型表达式,建立树高和胸径响应林龄、密度、坡向、土壤厚度和立地指数的耦合模型并拟合模型参数;树高模型的确定系数分别为0.804、0.902、0.806,NS系数分别为0.793、0.903、0.762;胸径模型的确定系数分别为0.846、0.803、0.834,NS系数分别为0.837、0.840、0.818;3种模型拟合效果均较好。结论: 宁夏六盘山半干旱区华北落叶松人工林树高和胸径生长随林龄、密度、坡向、土壤厚度增加分别表现为先快后慢增加、先稳定后下降、先稳定后降低、先升高后稳定,建立的连乘耦合、立地指数和立地因子多因子耦合模型精度均较高,但鉴于研究区尚未确定立地指数分布规律并综合考虑各模型精度、应用难度、结构复杂程度差异,建议采用多因子连乘耦合模型预测华北落叶松人工林树高和胸径生长。

松辽平原杨树人工林土壤微生物群落结构及其功能多样性的林龄差异
刘相荣,孙启武,厚凌宇,庞忠义,张琰琳,丁昌俊
林业科学. 2024, 60(11):  25-36.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240004
摘要 ( 189 )   HTML ( 23 )   PDF (1276KB) ( 184 )  
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目的: 探究杨树人工林林龄变化对土壤微生物群落结构和功能群特征的影响,为杨树人工林的地力维护和可持续经营提供科学依据。方法: 以辽宁省新民市2、4、7、10和14年生欧美杨I-214杨人工林为研究对象,测定0~20 cm土层土壤理化性质,利用高通量测序技术分析不同林龄I-214杨人工林土壤细菌和真菌群落结构及其功能多样性差异。结果: 土壤有机碳、硝态氮、速效钾和有效磷含量均随林龄增长呈先降后升的变化趋势。土壤优势细菌门为变形菌门和酸杆菌门,其中变形菌门的相对丰度随林龄增长而增加;优势真菌门为子囊菌门和担子菌门,相对丰度几乎不受林龄影响。土壤细菌香农指数随林龄增长呈先降后升的变化趋势,在林龄2年时最高。冗余分析表明,土壤密度、pH和速效钾、有效磷含量显著影响土壤细菌群落,土壤全氮和硝态氮含量显著影响土壤真菌群落;土壤微生物群落功能预测表明,具有碳和氮转化功能的细菌群落相对丰度随林龄增长而增大,且土壤细菌香农指数、碳转化功能群落相对丰度以及土壤硝态氮、速效钾、有效磷养分含量均在林龄 10 年时开始呈现出明显降低趋势。结论: 松辽平原区 I-214 杨人工林土壤细菌群落较真菌群落更易受林龄影响,林龄10年时为关键转折点,土壤细菌群落多样性、碳转化功能群相对丰度以及部分养分含量下降,需考虑采取适宜经营措施,以维持土壤肥力以及微生物群落结构和功能多样性。

百山祖国家公园人工林土壤磷素有效性及其影响因素
周方,蒋科毅,叶兰华,沈庆华,童冉,朱念福,苗永朝,吴统贵
林业科学. 2024, 60(11):  37-47.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240154
摘要 ( 136 )   HTML ( 11 )   PDF (1779KB) ( 140 )  
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目的: 探究林分类型对土壤磷素有效性的影响及作用路径,揭示调控土壤磷素有效性的关键无机磷组分,为百山祖国家公园人工林土壤肥力维持和可持续经营提供理论依据。方法: 以百山祖国家公园杉木纯林、马尾松纯林、杉木马尾松混交林和杉木毛竹混交林为对象,测定0~10、10~20和20~40 cm土层土壤的基本性质、无机磷组分和有效磷含量等,分析全磷、有效磷和无机磷组分含量在林分类型间的差异,揭示土壤磷素有效性变化的关键驱动因素。结果: 4类林分0~40 cm土层土壤的全磷和有效磷含量分别为0.14~0.24 g·kg?1和0.73~1.72 mg·kg?1,平均值分别为0.19 g·kg?1和1.11 mg·kg?1,4类林分0~40 cm土层土壤的磷素活化系数为0.42%-0.72%,平均值为0.59%,且均以杉木毛竹混交林最高;4类林分0~40 cm土层土壤的各无机磷组分含量均表现出差异,杉木毛竹混交林均高于其他3类林分;除闭蓄态磷酸盐含量外,磷酸铝盐、磷酸铁盐、磷酸钙盐、可溶性磷含量等均与有效磷含量显著正相关(P<0.01);标准化主轴分析表明,磷酸铝盐含量与有效磷含量之间的异速增长指数显著低于1.00(P<0.01),磷酸铁盐含量、磷酸钙盐含量和可溶性磷含量与有效磷含量的异速增长指数均显著大于1.00(P<0.01);随机森林分析表明,磷酸铝盐、水解性氮和全氮含量是土壤有效磷含量的最主要调控因子;偏最小二乘法结构方程模型表明,林分类型通过影响土壤基本性质(全氮和水解性氮含量)、计量比(碳氮比和氮磷比)和无机磷组分(磷酸铝盐和磷酸铁盐含量)等对土壤有效磷含量起间接的正向调控作用。结论: 本研究区内,林分类型对土壤有效磷的直接效应不显著,但通过调控氮素水平、养分计量特征和无机磷组分等产生显著的间接效应。磷酸铝盐是土壤磷素有效性变化中最主要的调控因子。营建针阔混交林是提升百山祖国家公园人工林土壤磷素有效性的关键措施。

云南3种松树径向生长的气候因子响应异质性
申佳艳,范泽鑫,张慧,彭新华,李金花,余潇,杨文雄,李云芳,李新宇,刘悦宁,苏建荣
林业科学. 2024, 60(11):  48-62.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230540
摘要 ( 161 )   HTML ( 21 )   PDF (7735KB) ( 173 )  
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目的: 探究云南高原高山松、云南松和思茅松3种松树径向生长对区域气候因子的响应和适应性特征,为预测气候变化背景下西南林区树木生长动态及各树种地理分布区变化提供指导,为区域森林保护和管理提供理论依据。方法: 根据树木年轮学方法,采集各树种分布区内树轮样本,构建树轮宽度年表,结合各采样点1958—2018年的气温、降水、帕尔默干旱指数等气象资料,利用响应分析、多元回归分析和滑动相关分析等方法,确定影响3种松树径向生长的关键气候因子及其对气候变化的响应差异。结果: 3种松树采样点的气候均呈暖干化特征。限制松树径向生长的关键因子对高山松为当年5月降水量和1月平均气温,其对回归模型方差解释率的贡献分别达59.8%和27.5%;对云南松为上一年10月、12月和当年1月降水量,其对回归模型方差解释率的贡献分别达38.8%、15.4%和25.4%;对思茅松为当年生长季(7月)、上一年和当年生长季后期(9月)降水量,其对回归模型方差解释率的贡献分别达53.8%、30.9%和15.3%。云南松径向生长对干旱的敏感性高于高山松和思茅松。气候暖干化使高山松对生长季初期(5月)气温和降水量的敏感性增强;使云南松对生长季初期(5月)降水量的敏感性减弱,对生长季(8月)气温的敏感性增强;使思茅松对7月平均气温、平均最高温度的敏感性减弱,对上一年生长季后期(9月)降水量的敏感性增强。气候变暖使3种松树径向生长与气候因子的响应关系变得不稳定,主要发生在各采样点气候突变时间段,与区域气候波动同步,且不同树种具有一致性。结论: 高山松和思茅松对干旱的适应性强于云南松。气候变暖使气温对高海拔区高山松径向生长的促进效应减弱,使云南松对生长季初期低降水敏感转变为对生长季低温敏感;气候变暖抑制思茅松生长季充足水分条件的促生长作用,增强气候因子对径向生长影响的滞后效应,使3种松树对气候因子响应的敏感性变得不稳定。

不同气候情景下黄心梓木在我国的潜在适生区预测
葛婉婷,刘莹,赵智佳,张珅,李洁,杨桂娟,曲冠证,王军辉,麻文俊
林业科学. 2024, 60(11):  63-74.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230485
摘要 ( 153 )   HTML ( 16 )   PDF (2247KB) ( 377 )  
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目的: 预测不同气候情景下黄心梓木在我国的分布情况及其自然群体可能的迁移路线,为黄心梓木的保护和可持续利用提供科学依据,为濒危植物的潜在适生区预测和保护提供参考。方法: 基于当前和未来(2030s、2050s、2070s)4个时期的环境变量数据以及黄心梓木分布数据,利用MaxEnt模型模拟预测不同气候情景下黄心梓木在我国的潜在地理分布,综合分析限制其扩散的环境因子,制定针对性保护措施。结果: 1) MaxEnt模型各组曲线下面积(AUC)均高于0.9,模型预测结果非常准确。2) 黄心梓木在我国的潜在适生区狭窄,当前适生区总面积为50 416 km2,其中高适生区面积2 309 km2,仅在黔南和黔西南部分地区分布,中适生区(面积14 288 km2)在其周围分布,低适生区面积33 819 km2,分布在贵州中部、广西、云南、四川等地;未来气候情景下,黄心梓木在我国的潜在适生区呈先扩张后收缩的变化趋势,其中高强迫(SSP5-8.5)情景下的2030s时期适生区总面积最大(70 313 km2),新增面积达当前适生区总面积的39%。3) 最干月降水量(bio14)、海拔(bio20)、等温性(bio3)、年降水量(bio12)是限制黄心梓木分布的主导环境因子。4) 未来气候情景下,黄心梓木潜在适生区的质心迁移方向总体为先向北移后向东南移。5) 基于黄心梓木现状提出在高适生区范围内就地划分保护区,在湖北西部、重庆东北部等潜在适生区开展相关育种试验扩大其种植面积以及建立种质资源库等相关保护措施。结论: 黄心梓木在我国的潜在适生区较为狭窄且中、高适生区相对集中,大多分布在贵州西南部,广西、云南、四川、重庆以及湖北部分地区也可能有分布;目前黄心梓木的潜在适生区未达到饱和,预计适生区面积会持续扩增至2030s;未来气候情景下,黄心梓木潜在适生区面积呈先扩大后缩小的趋势;基于黄心梓木现状,建议以人为方式开展协助恢复其生境以及快速促进其种群扩大等相关保护措施。

甜龙竹笋品质的地理变异及其与立地环境的关系
李建伟,覃万玲,辉朝茂,陈倩,王雨濛,朱书红,赵秀婷,刘蔚漪
林业科学. 2024, 60(11):  75-83.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230483
摘要 ( 118 )   HTML ( 12 )   PDF (783KB) ( 162 )  
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目的: 研究甜龙竹笋品质的地理变异及其与立地环境的关系,为甜龙竹的经营管理及竹笋品质的提高提供科学依据和理论支持。方法: 以云南省7个不同种植区(芒市、思茅区、石屏县、新平县、昌宁县、临翔区和沧源县)的甜龙竹为研究对象,对其外观形态和营养成分进行测定,采用方差、相关性和冗余等分析方法对竹笋品质指标与土壤化学性质、气候和海拔等环境因子进行分析。结果: 1)不同地区甜龙竹笋外观形态存在显著差异,昌宁县竹笋的基径、笋长指标最高,沧源县竹笋质量指标最高,芒市竹笋可食量指标最高,可食率以石屏县最高。2)在营养成分方面,昌宁县竹笋单宁含量显著高于其他地区;芒市竹笋可溶性糖含量显著高于其他地区;临翔区竹笋粗脂肪含量显著高于其他地区;思茅区竹笋木质素、灰分和蛋白质含量显著高于其他地区;新平县竹笋纤维素含量显著高于其他地区。3)相关性分析表明,竹笋基径与8月低温呈极显著负相关,脯氨酸与8月降水量呈显著正相关,精氨酸与速效钾呈显著正相关,精氨酸与空气相对湿度和8月平均温呈显著正相关。4)冗余分析结果表明,粗脂肪、精氨酸、组氨酸、丝氨酸、苏氨酸、蛋白质等竹笋营养成分对土壤速效磷和全磷含量表现为正响应,笋长、质量和可食量等外观形态表现出负响应;笋长、质量和可食量以及含水率与空气相对湿度和8月平均温呈正相关;脯氨酸、丙氨酸、单宁、谷氨酸和蛋氨酸等营养指标与8月降水量呈正响应,与土壤有机质呈负响应;天冬氨酸、可溶性糖和可食率与土壤有机质呈正响应,与8月降水量呈负相关。结论: 7个地区中昌宁县甜龙竹笋品质最优;8月低温是影响甜龙竹笋外观形态的主要环境因子,空气相对湿度和8月平均温是影响竹笋基本营养成分的主要环境因子,甜龙竹笋氨基酸含量主要受速效钾和8月降水量的影响;竹笋外观形态与土壤有机碳、空气相对湿度和8月平均温呈正响应关系,竹笋营养成分与土壤速效磷、全磷和8月降水量呈正响应关系。

山桐子幼苗对极端高温和高温干旱复合胁迫的生理响应
田凯欣,许郡元,代莉,李志,耿晓东,刘震,王艳梅
林业科学. 2024, 60(11):  84-92.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230465
摘要 ( 124 )   HTML ( 5 )   PDF (1301KB) ( 127 )  
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目的: 研究山桐子幼苗对极端高温和高温干旱复合胁迫的生理响应,探明山桐子对极端高温的抗性能力,为其栽培、引种及极端高温下的生产和生存提供参考和理论依据。方法: 以2年生‘豫济’山桐子苗木为试验材料,通过人工气候室控制温度和水分模拟极端高温和高温干旱复合胁迫环境,以自然环境为对照,测定‘豫济’山桐子的植株形态变化和生理变化。结果: 极端高温胁迫和高温干旱复合胁迫下,‘豫济’山桐子植株萎蔫、枝干皱缩,苗木枯死;苗高、地径、根长、根表面积、根平均直径以及各生物量、叶片上下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度等均不同程度下降;在光合作用方面,光合速率(Pn)显著下降,气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)逐渐降低,胞间二氧化碳浓度(Ci)逐渐升高,Pn主要受非气孔因素限制;在抗氧化系统方面,高温胁迫导致超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先上升后下降趋势,高温干旱复合胁迫导致SOD和过氧化物酶(POD)活性下降,2种胁迫方式均促进丙二醛(MDA)含量升高;在蛋白质和糖类代谢方面,高温胁迫导致可溶性蛋白含量呈先上升后下降趋势,高温干旱复合胁迫导致可溶性蛋白含量下降,2种胁迫方式均促进可溶性糖含量升高。结论: ‘豫济’山桐子在日平均温度40 ℃、日最高温度62 ℃条件下能够持续生长24 h,超过24 h将受到严重迫害。高温胁迫和高温干旱复合胁迫均使‘豫济’山桐子受害严重,且高温干旱复合胁迫的受害程度大于高温胁迫。

撑绿杂交竹基腐病生防菌的促生机制
李琳,陈航,陈有忠,朱天辉,韩珊,刘韩,李姝江
林业科学. 2024, 60(11):  93-106.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230409
摘要 ( 88 )   HTML ( 9 )   PDF (1971KB) ( 127 )  
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目的: 探究已筛选出的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis BD2231)和奇异链霉菌(Streptomyces mirabilis BD2233)2株拮抗菌的促生特性及其机制,为杂交竹基腐病防治和植物生长提供有效的微生物菌剂。方法: 采用定性和定量方法,测定BD2231和BD2233在分泌吲哚乙酸(IAA)、溶磷、产铁载体、生物固氮、产ACC脱氨酶和纤维素酶等方面的能力;分析2株菌株对番茄和烟草种子萌发以及对番茄、烟草和杂交竹幼苗生长的影响;利用ELISA试剂盒和实时荧光定量PCR方法,探究菌株对番茄、烟草和杂交竹叶片生长素、赤霉素、水杨酸和茉莉酸的质量浓度及其相关基因表达的影响。结果: BD2231和BD2233均能产生生长素(IAA)、铁载体和纤维素酶,但不具有溶磷、生物固氮和产ACC脱氨酶的能力,其中,BD2233分泌IAA的质量浓度达12.44 mg·L?1,BD2231的载体活性单位(SU)和纤维素酶活性(CMC酶活)分别达26.75%和0.43 U·mL?1。2株菌株可显著促进番茄和烟草种子萌发,经BD2231发酵液处理的番茄和烟草种子发芽率更高,分别为61%和87%。2株菌株可显著促进杂交竹幼苗生长,提高植物的株高、茎粗、鲜质量和干质量。BD2231和BD2233能够显著促进植物叶片内源激素生长素、赤霉素、水杨酸和茉莉酸途径相关基因IAA9GA20oxPR-1MYC2的表达,提高内源激素的质量浓度,BD2233对植物的生长素质量浓度提高效果较好,BD2231对植物的赤霉素、水杨酸和茉莉酸质量浓度提高效果较好。结论: 贝莱斯芽孢杆菌BD2231和奇异链霉菌BD2233通过产生IAA、铁载体和纤维素酶促进植物种子萌发和幼苗生长,且可提高植物生长素、赤霉素、水杨酸和茉莉酸的质量浓度及其相关基因的表达,BD2231在促进植物生长方面表现更好。

基于可燃物特征的塞罕坝林场人工林小班森林火险区划
丁永全,李笑笑,赵凤君,司莉青,舒立福,闫凯达,张建华,彭志杰,周暖阳
林业科学. 2024, 60(11):  107-118.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240134
摘要 ( 123 )   HTML ( 11 )   PDF (1455KB) ( 105 )  
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目的: 以塞罕坝机械林场为例,建立一种基于可燃物特征的森林火险区划方法,为林场尺度火险区划提供借鉴。方法: 选取15个火险影响因子,运用层次分析法(AHP)、专家打分法和判断矩阵法获得小班尺度引燃危险、火强度危险和综合火险的因子权重,以小班调查数据和可燃物理化性质测定数据为基础,计算每个小班的引燃危险指数、火强度危险指数和综合火险指数;采用聚类分析法和ArcGIS技术,得到林场内引燃危险、火强度危险和综合火险的等级区划图,分析林场区域的火灾发生危险性。结果: 1) 在塞罕坝机械林场,引燃危险等级极高(ⅤY)区域面积占林场总面积的9.21%,主要零散分布于林场西部、南部和中部;高(ⅣY)和较高等级(ⅢY)分布区域较广,全区均有分布,较高以上等级(ⅢY、ⅣY、ⅤY)面积占比67.95%。2) 火强度危险极高等级(ⅤQ)面积最大,占林场总面积的46.42%,其次是高等级(ⅣQ),面积占比26.38%,二者面积之和占比72.8%,集中在林场南部和西部;较高等级(ⅢQ)面积占比7.95%,主要分布在东部。3) 综合火险等级高(ⅣZ)和较高(ⅢZ)面积占比大,分别为29.07%和28.12%;极高等级(ⅤZ)面积占比也达19.13%; 较高以上等级(ⅢZ、ⅣZ、ⅤZ)区域面积总占比为76.32%,主要分布于林场西部、南部和中部。结论: 基于层次分析法、聚类分析法和ArcGIS技术的火险区划方法,能在小班尺度很好地进行森林火险分类,得到引燃危险、火强度危险和综合火险区划,对林场等级的可燃物管理有参考价值。塞罕坝机械林场综合火险等级很高,特别是西部、南部和中部;林场火强度危险等级极高(ⅤQ)和高(ⅣQ)的区域面积很大,一旦着火极易引发高强度森林火灾。引燃危险等级高和火强度危险等级高的区域并不完全重合,需在引燃危险等级高的区域内加强火源管理和易燃可燃物管理,降低火发生概率,建议在火强度危险等级高的区域和引燃危险等级高的区域之间规划隔离带,以有效阻滞可能发生的林火向火强度危险等级高的区域快速蔓延,防控大火巨灾发生。

森林城镇交界域内建筑受林火威胁风险的模型构建和应用举例
李梦醒,王紫微,周魁斌
林业科学. 2024, 60(11):  119-127.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230531
摘要 ( 80 )   HTML ( 5 )   PDF (1805KB) ( 85 )  
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目的: 开展森林城镇交界域内建筑受林火威胁风险的模型构建与风险等级划分,为合理规划城镇防火设计和灭火资源配置提供科学依据。方法: 以火行为为基础,分析森林火灾产生的热辐射强度和飞火颗粒数量。通过耦合火焰长度模型、火焰倾角模型、火焰辐射模型和飞火颗粒流量模型,提出以热辐射、飞火颗粒和建筑重要度为指标的交界域火灾威胁建筑的风险等级划分方法,采用赋值法将交界域火灾风险分为3个等级,并给出对应的形容词评级。利用局部参数敏感性分析对火焰辐射模型和飞火颗粒流量模型的输入参数进行重要度排序。将间距作为参照,定量划分热辐射和飞火颗粒的等级。以韩国蔚珍郡林火为例,分析社区内建筑的风险等级。结果: 依据归纳总结的文献资料和试验数据,将建筑暴露在热辐射中的等级分为3级,分别为0~9、9~30、≥30 kW·m−2;将建筑暴露在飞火颗粒中的等级分3级,分别为0~2、2~3、≥3个;从生命、经济、社会和环境影响力等因素,将建筑重要度分为4级。构建交界域火灾威胁建筑的风险模型,从危险严重程度将建筑所受风险分为高、中、低3级,并给出各等级对应特点。用新建的风险模型评估韩国蔚珍郡林火对面积400 m2单层乙类厂房的破坏等级,在火线强度5 000 kW·m−1、风速2 m·s−1和间距10 m的情况下,该厂房所受火灾风险为中等。结论: 通过局部参数敏感性分析,火焰辐射模型和飞火颗粒流量模型的参数重要度排序从高到低依次是火焰温度、间距、大气透射率、火焰发射率、火线强度和环境风速。交界域内建筑所受最大热流密度和飞火颗粒数量随火线与建筑间距增大而减小,随风速和火线强度增大而增大。

八角林病虫害遥感识别模型
李美琪,刘美玲,王璇,刘湘南,吴伶,李军集
林业科学. 2024, 60(11):  128-138.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230559
摘要 ( 104 )   HTML ( 8 )   PDF (3555KB) ( 91 )  
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目的: 受病虫害胁迫诱导的微弱光谱信号极易淹没在植被物候引起的光谱变化特征中,探索一种基于植被胁迫光谱弱信号增强的森林病虫害监测方法,为森林病虫害防治与管理提供科学依据。方法: 以八角林为研究对象,选取广西壮族自治区乐业县为试验区,收集2019—2021年试验区Sentinel-2影像数据,首先选取对植被病虫害胁迫响应敏感的红边归一化差异植被指数(NDVI705)、红边位置指数(REPI)、红边叶绿素指数(CIred-edge)、植被衰减指数(PSRI)、特征色素简单比值指数(PSSRA)、植被光合有效辐射吸收系数(FAPAR)作为八角林病虫害指数的预选集;其次采用S-G滤波法构建光谱指数时间序列曲线,优选出能够综合表征八角林病虫害胁迫诱导的形态颜色和生理要素变化敏感的PSRI和FAPAR指数;然后应用季节趋势分解法(STL)对FAPAR、PSRI指数进行时间序列分解、季节性分量剥离,综合剥离季节性影响后的FAPAR、PSRI分量构建八角林病虫害敏感指数(IPDI);最后运用随机森林算法建立八角林病虫害胁迫监测模型。结果: 1) 与健康植被相比,受病虫害胁迫的八角林FAPAR偏低、PSRI偏高;2) 应用STL方法对植被病虫害胁迫响应敏感参数进行时间序列分解,可有效剥离植被物候变化中对植被胁迫弱信息的影响,增强八角林病虫害胁迫响应敏感性;3) 基于IPDI的八角林病虫害遥感识别模型精度较高,2019—2021年模型的Kappa系数和总体精度分别为0.81、0.84、0.80和87.59%、88.51%、84.17%,2020年八角林遥感计算的病虫害胁迫受害面积与统计受灾面积的相对误差为2.08%。结论: 基于植被胁迫光谱弱信号增强方法可有效监测八角林病虫害胁迫分布状况,显著提升防治效率,助力八角林的可持续管理与生态保护。

基于优化的MaxEnt模型预测气候变化下松褐天牛在我国的潜在适生区
刘磊,赵立娟,刘佳奇,张辉盛,张志伟,黄瑞芬,高瑞贺
林业科学. 2024, 60(11):  139-148.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230073
摘要 ( 156 )   HTML ( 21 )   PDF (2358KB) ( 132 )  
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目的: 预测松褐天牛在我国最新的潜在适生区及其对气候变化的响应,为松褐天牛的传播风险分析及其精准防控提供理论依据。方法: 利用松褐天牛650个分布点数据和20个环境变量,基于优化的MaxEnt模型和ArcGIS 10.7软件,预测当前和未来气候情景下松褐天牛在我国的潜在适生区分布及其空间格局变化。结果: 模型优化结果显示,当特征组合选取线型、二次型、铰链型、乘积型,调控倍频设置为1.5时,模型为最优模型,准确度最高;Jackknife检验表明,温差月均值、年降水量、最干月降水量、最暖季度降水量和海拔是影响松褐天牛分布的主导环境变量;在当前气候情景下,松褐天牛在我国的适生区主要分布于黄河以南地区;在未来气候情景下,松褐天牛的适生区面积呈显著增加趋势,新增适生区主要集中于陕西省、河南省、甘肃省、山东省和辽宁省。结论: 优化后的MaxEnt模型能够准确预测松褐天牛在我国的潜在适生区分布;温度和降水是影响松褐天牛分布的主导环境变量;气候变化会引起松褐天牛适生区迁移。

糠醇-环氧植物油复合改性毛白杨木材的物理力学性能
刘美宏,闫琦铭,訾龙博,雷亚芳,闫丽
林业科学. 2024, 60(11):  149-159.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230463
摘要 ( 67 )   HTML ( 3 )   PDF (4637KB) ( 64 )  
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目的: 采用糠醇-环氧植物油复合改性方法,改善糠醇改性降低木材韧性的问题,促进其在建筑结构领域的应用。方法: 将环氧大豆油和环氧亚麻油2种环氧植物油以不同添加量与糠醇溶液复配制备浸渍液,采用满细胞法处理毛白杨木材,获得不同环氧植物油添加量的糠醇-环氧植物油复合改性材。利用扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)探究糠醇、环氧植物油在木材细胞结构中的分布规律,揭示其化学反应关系。分析复合改性材的力学性能变化,优选适宜增韧剂添加量。结果: 复合改性材SEM观察并结合其增重率和密度测试结果(显著增加)证明,糠醇树脂和环氧植物油可浸渍到木材细胞结构中。FTIR分析表明,环氧植物油与糠醇发生开环反应。与糠醇改性材相比,环氧大豆油添加量为20%(质量分数,下同)时,复合改性材气干/吸水饱和的弦向和体积湿胀率降低幅度最大,分别降低36.9%、20.0%和35.9%、30.7%,且抗湿胀系数(ASE)最大;环氧亚麻油添加量为40%时,复合改性材气干/吸水饱和的弦向和体积湿胀率降低幅度最大,分别降低52.5%、65.6%和41.5%、46.0%,且ASE最大,环氧植物油加入能够显著提高糠醇改性材的尺寸稳定性。环氧大豆油和环氧亚麻油添加量为20%时,复合改性材的抗弯强度(MOR)和静态硬度提高幅度最大,与糠醇改性材相比,分别提高17.9%、25.3%和30.0%、25.1%。环氧大豆油和环氧亚麻油添加量为40%时,复合改性材的抗弯弹性模量(MOE)提高幅度最大,与糠醇改性材相比,分别提高22.7%、21.1%。与其他力学性能相比,环氧植物油对糠醇改性材的韧性提高幅度最大。环氧大豆油和环氧亚麻油添加量为40%时,复合改性材的冲击韧性分别提高88.7%、59.8%。环氧植物油添加可显著提高糠醇改性材的MOE、MOR和静态硬度,改善其韧性下降问题。结论: 环氧植物油添加量20%的复合改性材物理力学性能最优。环氧植物油与糠醇发生开环反应,其长柔性脂肪链引入糠醇树脂链中可改善糠醇改性降低木材韧性的问题,且可进一步提高其物理力学性能。

人工林柏木重组木的结构与性能
吴婕妤,吴江源,张亚梅,于文吉
林业科学. 2024, 60(11):  160-169.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230199
摘要 ( 101 )   HTML ( 6 )   PDF (8895KB) ( 128 )  
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目的: 采用定向重组技术制备人工林柏木重组木,分析其结构与性能,揭示柏木制备成重组木后性能变化的内因,为人工林柏木高值化利用提供技术参考和理论依据。方法: 制备80%、100%和120%不同压缩率柏木重组木,探究压缩率对重组木耐水性能、力学性能(抗弯性能和水平剪切性能)的影响规律;应用超景深显微镜(UDM)、冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LSM)和透射电镜(TEM)观察重组木微观结构变化以及重组木中胶液分布情况;使用剖面密度测量仪测量垂直于板面表面方向的密度梯度,分析重组木剖面密度。结果: 随着压缩率增大,重组木表面纹理颜色加深,剖面密度逐渐均匀,吸水率(WAR)、吸水厚度膨胀率(TSR)和吸水宽度膨胀率(WSR)逐渐减小,静曲强度(MOR)和水平剪切强度(HSS)逐渐增大。压缩率120%时重组木WAR最小,相比原木降低34.73%,同时重组木MOR和HSS达到最大,分别为125.77和17.05 MPa,相比原木分别提升53.47%和84.32%。剖面密度测量仪、冷场发射扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜和透射电镜观测结果显示,重组木耐水性能和力学性能提升主要是因为随着压缩率增大,木材细胞压缩密实、胶液分布范围更广,在更多的细胞腔和胞间层形成胶合位点,减少吸水时水分进入通道,抑制细胞腔回弹,增强胞间层薄弱结构。结论: 采用定向重组技术将人工林柏木制备成高性能重组木后,其力学性能显著提升;随着压缩率增大,重组木的耐水性能显著增强,压缩率120%时重组木性能达到最优。

基于CMA1390型CO2激光切削机的水曲柳切削效果回归模型建立
龙泳学,陈庆轩,赵梓旭,赵昊民,赵洪刚,李庆增
林业科学. 2024, 60(11):  170-176.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230453
摘要 ( 65 )   HTML ( 3 )   PDF (1418KB) ( 67 )  
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目的: 分析激光切削水曲柳的技术参数与切削效果之间的相关性,建立切削效果最优回归模型,为满足切削效果提供合适的技术参数组合。方法: 以激光机镜头高、进给速度和光强为影响因素,以缝深和缝宽为切削效果指标,利用SPSS 27.0对激光切削水曲柳的技术参数与切削效果进行Spearman相关性分析,进一步根据最小二乘法原理采用MATLAB R2020a编程进行多元线性和非线性回归分析。结果: 1) 镜头高与缝深和缝宽呈极显著相关,相关系数分别为-0.677和0.962;进给速度与缝深呈极显著相关、与缝宽无显著相关性,相关系数分别为-0.619和-0.090;光强与缝深和缝宽无显著相关性,相关系数分别为0.116和0.057。2) 多元线性回归分析结果表明,缝深回归模型的拟合优度(R2)为0.771 54(P<0.01),缝宽回归模型的R2为0.904 58(P<0.01);多元非线性回归分析结果表明,缝深回归模型的R2为0.936 69(P<0.01),缝宽回归模型的R2为0.942 41(P<0.01);多元线性和非线性回归模型均拟合较好,相对来说多元非线性回归模型的准确度高于多元线性回归模型。3) 多元回归模型系数对比和图像变化幅值显示,镜头高对缝深和缝宽的影响大于进给速度和光强。4) 在激光切削水曲柳生产实际中,如果只是粗略、快速计算缝深和缝宽,可采用多元线性回归模型估计;如果需精确计算缝深和缝宽,采用多元非线性回归模型估计效果更好。结论: 1) 缝深和缝宽随激光机技术参数组合总体上呈周期性变化规律;2) 在激光切削水曲柳生产实际中,需要先调整镜头高;3) 激光机技术参数组合对缝深与缝宽的影响展现出更为显著的非线性特征。

综合评述
面向林木家居产品高质量发展的智能制造赋能技术体系构建
熊先青,岳心怡,张美,王国坤
林业科学. 2024, 60(11):  177-189.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230427
摘要 ( 111 )   HTML ( 7 )   PDF (963KB) ( 182 )  
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家居智能制造过程中的赋能技术是加速家居智能制造转型、提升家居行业高质量发展的有效途径。本研究从近30年来家居行业智能制造基本理论和基础技术研究与应用入手,明确高质量发展所需的赋能技术及实施策略。一方面提出面向高质量发展的家居智能制造基础和过程技术创新、前沿和赋能技术推进两大技术体系和要素,搭建面向高质量发展的智能制造技术体系平台,包括总体架构和发展目标、核心内容、理论突破和基础保障、赋能技术、新发展模式、实施策略等,设定面向优质、高效、低耗、绿色、安全的家居高质量发展目标,界定智能家居产品、智能生产、智能工厂、智能物流和智能服务5方面核心内容,提出加快自动数据采集与处理、信息集成、工业互联网/物联网、建模与仿真等基础和过程技术创新思路,阐述大数据技术、工业机器人技术、智能调度和控制技术、虚拟现实和增强现实技术等构成的新型技术应用场景,解读云计算和边缘计算、数字孪生、人工智能、软件定义等前沿技术的实施途径;另一方面对技术体系进行归纳,包括基于家居信息化管控平台搭建的技术体系、基于家居产品全生命周期的数字化技术体系和基于可持续发展的家居制造生态技术体系;最后,对新一代智能制造技术在家居企业高质量发展方面提出未来研究建议:结合家居产品全生命周期数字一体化模式、互联工厂模式、商业模式重塑企业发展模式;利用数据驱动、软件定义、虚实结合和整理联系加强企业新策略的实施。

研究简报
3种丁香属植物花粉特性及繁育系统的比较
马烈,郑婷,丁小晏,田静,于明华,汪成忠
林业科学. 2024, 60(11):  190-198.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230542
摘要 ( 107 )   HTML ( 2 )   PDF (1100KB) ( 158 )  
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目的: 探究3种丁香属植物花粉形态特征和花粉离体萌发方法,比较不同贮藏温度对花粉寿命的影响,明确3种丁香属植物的繁育方式,为丁香属的杂交育种提供参考。方法: 以紫丁香、白丁香和花叶丁香为试验材料,使用扫描电镜观察花粉形态,利用离体培养法测定花粉适宜的离体萌发培养条件,比较不同贮藏温度对花粉活力的影响,采用血球计数器法统计花粉/胚珠比(P/O),通过花性状检测估算杂交指数(OCI)。结果: 3种丁香属植物花粉均为中等大小,长球形,三萌发沟,具清晰的网状雕纹;极赤比(P/E)在1.45~1.83之间,体积指数在28.24~38.82之间。培养基中蔗糖、硼酸、CaCl2、GA3和6-BA质量浓度对花粉离体萌发均有影响。3种丁香属植物花粉萌发的适宜培养基:紫丁香为15 g·L−1蔗糖+50 mg·L−1硼酸+50 mg·L氯化钙+25 mg·L−16-BA,白丁香和花叶丁香为15 g·L−1蔗糖+50 mg·L硼酸+50 mg·L−1氯化钙+50 mg·L−1GA3结论: 根据孢粉NPC系统分类,3种丁香属植物花粉均属于N3P4C5型,花粉体积、P/E、网纹纹饰可用于3种丁香属植物种间鉴别。室温下丁香花粉寿命为14天左右,–80 ℃下丁香花粉可持续保持较高活力。P/O统计结果显示3种丁香属植物的繁育系统属于异交型,OCI估算结果则认为其繁育系统为部分自交亲和的虫媒异交型。

植物新品种与良种
“三华油茶”的选育与推广应用
谭晓风,袁军,李泽,李建安
林业科学. 2024, 60(11):  199-202.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240417
摘要 ( 192 )   HTML ( 12 )   PDF (3094KB) ( 102 )  
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目的: 选育出高产、稳产、抗逆性强、适宜机械化栽培的大果油茶品种,为油茶产业高质量发展提供新一代良种。方法: 20世纪80年代初中期,从油茶中心产区湖南省茶陵县选择14个油茶优良单株,与来自全国初步筛选出的70个参试油茶优良无性系共建立84个无性系品比试验林,试验设计为每小区10株、3次重复。2006年后对各无性系进行连续3年的测产、经济性状分析和评价。结果: 2008年从84个优良无性系中筛选出原产地均为茶陵县的3个大果油茶品种‘华鑫’‘华金’和‘华硕’,与其他无性系相比果实大、产量高、产量稳、适应性强、易识别、生产成本低、适合机械化作业和采收、品种配置简单高效。结论: ‘华鑫’‘华金’和‘华硕’3个无性系2009年通过国家级林木品种审定。2021年再次通过国家级林木品种扩大范围审定,同年被国家林业和草原局列为全国16个油茶主推品种。现已在湖南、江西、广西、广东、湖北、河南、四川等省(区、市)广泛推广应用,有力促进了我国油茶良种的更新换代和油茶产业的高质量发展。