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2024年 第60卷 第12期 刊出日期:2024-12-25
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林业科学. 2024, 60(12):  0-0. 
摘要 ( 80 )   PDF (3570KB) ( 115 )  
相关文章 | 多维度评价
长白落叶松人工林优势高广义代数差分生长模型
罗光成,何潇,雷相东,吴璧芸,向玮
林业科学. 2024, 60(12):  1-12.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230534
摘要 ( 239 )   HTML ( 36 )   PDF (1381KB) ( 241 )  
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目的: 以长白落叶松人工林为研究对象,探究不同立地类型的立地质量差异,实现从立地分类到立地分级,精准评价长白落叶松人工林立地质量。方法: 基于吉林省一类调查和二类调查固定样地数据,采用广义代数差分法构建林分优势高生长差分模型。通过偏相关分析筛选对长白落叶松优势高生长具有显著影响的主导立地因子并形成立地类型(ST),应用K-Means算法对立地类型聚类形成立地类型组(STG),分别以ST、STG作为随机效应构建优势高生长混合效应模型,引入指数函数、幂函数、常数加幂函数消除异方差,采用一阶自回归、复合对称和自回归移动平均3种结构考虑自相关性,选出最优混合效应模型,根据立地类型组30年生的优势高进行立地分级。结果: 最优差分模型M1.1的调整决定系数($ {R}_{\mathrm{a}}^{2} $)为0.865,相对均方根误差(rRMSE)为7.756%。对林分优势高具有显著影响(P<0.01)的立地因子(偏相关系数)为海拔(0.379)、土层厚度(?0.247)、腐殖质层厚度(0.190)、坡位(0.113)、坡度(0.067),前3项为主导立地因子,形成45个立地类型。45个立地类型聚类形成5个立地类型组,考虑立地类型组的混合效应模型M1.7最优,赤池信息准则(AIC)为4 402.492、贝叶斯信息准则(BIC)为4 451.014,相较M1.1的AIC和BIC分别下降7.42%、7.04%。利用M1.7将5个立地类型组划分为5个立地等级,30年生的优势高依次为18.7、17.6、16.2、14.4和12.8 m。结论: Richards、Korf、Hossfeld较其他基础模型更适宜推导差分模型;海拔、土层厚度、腐殖质层厚度是影响长白落叶松优势高生长的主导立地因子;获得立地类型与立地等级的对应表。

基于改进像元三分模型的植被覆盖度提取及时空变化分析
张凡,仇天昊,李欣悦,张姝茵,徐超,谢治国
林业科学. 2024, 60(12):  13-26.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230469
摘要 ( 159 )   HTML ( 13 )   PDF (5451KB) ( 142 )  
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目的: 引入DBSCAN聚类算法和QuickHull凸包检测算法,提出一种自适应端元特征值提取(AEEE)算法,解决像元三分模型中纯净像元指数结合二维散点图(PPI-2DSP)算法依赖人工圈选特征像元候选区的问题,利用AEEE算法评估神木市的光合植被覆盖度(fPV)、非光合植被覆盖度(fNPV)和裸土覆盖度(fBS),并分析其时空变化,验证算法的有效性,为该地区生态环境评价和植被覆盖度变化规律研究提供参考。方法: 以Landsat系列卫星遥感影像为数据源,首先对遥感数据进行预处理,然后计算像元的归一化植被指数(NDVI)和干枯燃料指数(DFI),通过以下4个步骤获取特征像元候选区:1) 应用随机采样模块减少数据规模;2) 采用DBSCAN算法聚类,去除离群数据,得到最大簇;3) 利用QuickHull算法计算凸包,构建特征三角形边界;4) 计算由凸包点集中3个点所构成的最大面积三角形顶点,分别以3个顶点为中心,取端点阈值($\theta $)范围内区域作为特征像元候选区。预处理的影像经最小噪声分离变换减少计算量后,采用PPI算法计算纯净像元指数,利用特征像元候选区提取纯净像元指数大于5的纯净像元,将这些像元的NDVI和DFI算术平均值作为端元特征值代入像元三分模型计算fPVfNPVfBS,并分析其时空变化。结果: AEEE算法提取的神木市2000—2022年端元特征值与PPI-2DSP算法选取的端元特征值相近,相对误差平均值约7.35%;将其应用于像元三分模型,估算得到神木市的fPVfNPV,与传统方法相比年平均误差分别为4.79%和5.05%,符合精度要求。在时间层面上,2000—2022年神木市的fPVfNPV总体呈波动增长趋势,分别以年平均0.52%和0.22%的速率增长;在空间层面上,2000—2022年神木市的fPVfNPV呈东南增长快速、西北增长缓慢的趋势,其中fPV主要以增加(39.8%)和基本不变(28.0%)2种变化强度等级为主。结论: AEEE算法适用于对光合植被、非光合植被和裸土3种端元特征值的自适应提取,能够解决PPI-2DSP算法依赖人工圈选特征像元候选区的问题。

基于风云四号静止气象卫星数据的大兴安岭林区近地表气温遥感估算
孙忠秋,叶昕
林业科学. 2024, 60(12):  27-34.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240111
摘要 ( 111 )   HTML ( 13 )   PDF (1332KB) ( 177 )  
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目的: 基于我国新一代风云四号B星(FY-4B)静止气象卫星遥感数据,采用集成学习算法构建大兴安岭林区近地表气温遥感估算模型,以提供空间连续的近地表气温图像,为大兴安岭森林火灾风险评估、植被干旱预警和生态环境评价等提供数据支撑与决策辅助。方法: 选取大兴安岭林区周边20个气象站点的监测数据作为近地表气温真值,结合FY-4B静止卫星遥感数据,根据影响近地表气温的热力学原理,分别构建地表参数(包括地表温度和地表反照率)、地形参数(包括坡度、坡向和地面高程)和时空信息(包括经纬度和观测时间)组成参数特征集。经时空匹配和归一化等预处理后,采用梯度提升决策树集成学习算法构建大兴安岭林区近地表气温遥感估算模型。将参数特征集数据按7:3比例随机分为训练集和测试集,利用气象站点实测近地表气温数据对训练得到的模型进行精度验证。将训练得到的模型应用于大兴安岭林区近地表气温估算,以获取林区完整的近地表气温空间分布。结果: 估算模型训练集的整体均方根误差( RMSE)为1.393 ℃,测试集的整体RMSE为1.621 ℃,模型未出现过拟合与欠拟合现象,80%的测试误差小于2.0 ℃,能够比较准确估算大兴安岭林区近地表气温。在近地表气温估算模型中,权重最大的特征参数为地表温度,监测时间、地表反照率、纬度和高程等也是重要的影响参数。估算模型用于实际林区气温制图任务中,可有效获取林区完整的近地表气温空间分布。结论: 结合气象站点实测近地表气温与FY-4B静止卫星遥感数据,能够有效获取间隔时间短、空间分布连续的近地表气温图像,有效弥补仅利用地面气象站点测量值导致数据缺失的不足,对人迹罕至、难以布设站点的森林深处等区域,不仅可降低气温监测成本与难度,还能进一步提升监测效率与精度。

基于13C示踪的2个杉木家系幼苗光合碳分配动态
杨梦佳,邹显花,郭志娟,彭钊,何妍,彭志远,姚必达,黄国敏,朱丽琴,黄荣珍
林业科学. 2024, 60(12):  35-46.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240283
摘要 ( 121 )   HTML ( 3 )   PDF (775KB) ( 124 )  
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目的: 探究2个杉木家系幼苗在不同CO2浓度下对外源碳的固定及其光合碳在不同器官中的运输与分配规律,为揭示杉木固碳及光合碳分配策略对CO2浓度升高的响应机制提供理论依据。方法: 以南方林区广泛种植的洋口No.020和No.061杉木幼苗为对象,设置对照CO2浓度(400±50) μmol·mol?1(C400)及CO2浓度分别升高到(800±50) μmol·mol?1(C800)和(1 000±50) μmol·mol?1(C1 000)这3个CO2浓度梯度,利用13C标记法对不同浓度CO2进行标记,量化示踪标记后不同阶段各杉木家系幼苗固定的光合碳在各组织器官的流向和分配,分析幼苗净光合速率、各器官生物量分配比例及生长差异,阐明不同CO2浓度条件下各杉木家系幼苗的固碳能力及光合碳的体内分配规律差异。结果: 在不同CO2浓度处理下,各杉木家系幼苗的各组织器官的13C分配和生物量分配比例均大致呈现叶>茎>根的规律。随着CO2浓度增加,各杉木家系幼苗的净光合速率与各器官δ13C值总体上随之增加;No.020加快对根的13C运输,表现为处理1天后,C800与C1 000处理下根的13C分配比例分别较C400处理增加50.40%和109.63%。CO2处理浓度亦影响各杉木家系幼苗的光合碳分配策略,进而改变生物量分配。30 天后,相较C400处理:C800与C1 000处理下的No.020地上部13C分配比例分别增加了6.23%和6.03%,No.020茎的13C分配比例分别增加了39.50%和50.31%(P<0.05),No.061根系13C分配比例分别增加了22.40%和70.26%(P<0.05),No.061茎的13C分配比例分别减少了2.45%和15.10%(P<0.05);C1 000处理下No.061茎的生物量分配比例减少12.44%,根的生物量分配比例增加5.22%。结论: 正常大气CO2浓度下,No.020杉木幼苗具有更强的代谢转运能力。CO2浓度升高促进2个杉木家系幼苗提高净光合速率,增加光合碳合成,促进No.020杉木幼苗加快对光合碳的向下运输,并影响2个基因型杉木的光合碳分配策略,其中,No.020倾向于向地上部尤其是茎中储存光合碳,而No.061倾向牺牲茎的光合碳分配以增加根系光合碳供给。

氮肥喷施时间对‘凤丹’牡丹小枝生物量分配及养分利用的影响
刘兴巧,马晓蕾,马慧丽,张楠楠,魏硕,宋程威,杨迪,侯小改
林业科学. 2024, 60(12):  47-57.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240060
摘要 ( 120 )   HTML ( 6 )   PDF (1430KB) ( 135 )  
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目的: 通过叶面施氮的方法探究氮肥的喷施时间对油用牡丹养分利用特性的影响,为解决我国油用牡丹栽培中氮肥利用效率低、生产人工成本高等问题提供参考。方法: 以长势均匀的10年生‘凤丹’牡丹为研究对象,于显蕾期至种子收获期每隔15 天利用智能微喷灌进行叶面喷施,生长期内总施氮量为450 kg·hm?2,选用尿素为唯一氮源,尿素溶液浓度为5 g·L–1,设置4个氮肥喷施时间,3:00—4:00(T1)、7:00—8:00(T2)、14:00—15:00(T3)、19:00—20:00(T4)。研究一天中的不同氮肥喷施时间对油用牡丹‘凤丹’生育进程中干物质积累,氮、磷、钾养分吸收情况以及利用规律的影响。结果: 1) 不同氮肥喷施时间处理下,植株小枝总生物量随着生育期递进逐渐增加,各时期营养器官与生殖器官生物量积累在T3处理有最大值(P>0.05)。2) 随着生育期递进,植株干物质分配比例表现为营养器官逐渐降低,生殖器官逐渐增加并于120 天时达到最高,其中生殖器官分配以T3最高(P>0.05),2022年和2023年花后30 天时生殖器官干物质分别占总干物质的15.95%~25.81%和15.36%~18.92%,至120 天时可达34.78%~45.78%。3) 叶片氮磷钾含量随生育期递进逐渐降低,小枝茎的氮、磷含量先升高后降低,钾含量持续降低,生殖器官氮磷钾含量先降低后升高;叶片和生殖器官氮、磷、钾积累量逐渐增加,茎的氮积累量变化平稳,磷积累量先增加后减少,钾积累量逐渐增加,各器官不同时期不同处理间具有一定差异。结论: 相同氮肥浓度下,氮肥喷施时间可在‘凤丹’不同发育时期影响植株的营养生长和生殖生长,14:00—15:00使用微喷灌设备进行氮肥叶面喷施,更利于植株小枝生物量的积累,该时段处理的植株小枝生物量积累、植株氮磷钾元素积累量、氮素收获指数及氮素利用效率均最高。

外源茉莉酸甲酯对红椿苗木干旱损伤的缓解作用及生理机制
周凡博,刘玉民,刘亚敏,代崇雯,高琦,张钰林,朱娅婷
林业科学. 2024, 60(12):  58-71.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230648
摘要 ( 119 )   HTML ( 4 )   PDF (3845KB) ( 105 )  
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目的: 探究外源喷施茉莉酸甲酯(MeJA)对红椿苗木干旱损伤的缓解作用及其缓解生理机制,确定MeJA提升红椿耐旱性的关键调控因子。方法: 以2年生红椿苗木为材料,采用盆栽控水试验,以叶面喷洒MeJA溶液的方式,探讨MeJA对中度干旱胁迫下红椿生长以及渗透调节、抗氧化和光合等生理过程的缓解作用。结果: MeJA能缓解干旱对红椿苗木的生长抑制,恢复细胞形态,提高苗高和叶片生长速度;MeJA可促进红椿叶片可溶性蛋白(SP)和淀粉(St)的积累,恢复细胞渗透势;MeJA还可通过提高叶片AsA-GSH循环的效率,增强对活性氧(ROS)的清除能力,降低丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O2$ \bar{\cdot} $)、过氧化氢(H2O2)含量,减轻氧化损伤,保护细胞结构和功能,提高红椿苗木的抗旱能力;此外,外源MeJA能够抑制干旱胁迫下红椿叶片叶绿素的分解,增大气孔导度(gs),维持其光合能力。PLS模型的VIP分析进一步表明,SP是影响红椿抗旱性的关键控制因子,其次是O2$ \bar{\cdot} $gs和蒸腾速率(Tr)。结论: 外源MeJA主要通过提高干旱胁迫下红椿叶片的渗透调节能力和抗氧化能力,增大气孔导度,改善光合作用,从而有效地缓解干旱胁迫对红椿苗木的损伤,研究结果为红椿抗旱调节物质开发和抗旱栽培提供了一种新的思路。

不同板栗品种坚果果皮结构差异及其与腐烂指数的相关性分析
赖海荣,郭素娟
林业科学. 2024, 60(12):  72-82.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230588
摘要 ( 109 )   HTML ( 3 )   PDF (6568KB) ( 109 )  
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目的: 探明不同板栗品种坚果果皮结构特征及与其腐烂指数的相关关系,筛选影响板栗腐烂的重要果皮结构指标,为板栗耐腐种质资源评价、筛选和科学贮藏提供参考依据。方法: 以种植于河北省迁西县的6个板栗品种(‘荔波早栗’‘八月红’‘明拣’‘泰栗1号’‘燕山早丰’和‘大板红’)坚果为试验材料,进行180天低温(0~2 ℃)贮藏试验,每隔30天调查坚果腐烂情况。在贮藏前取完好果,贮藏中取腐烂果的果皮进行固定,采用石蜡切片法观察不同板栗品种坚果的果皮结构及差异、贮藏期间腐烂果果皮的结构变化,并对完好果、腐烂果的果皮结构指标与腐烂指数进行相关性分析。结果: 1) 不同板栗品种在贮藏期间的腐烂程度存在显著差异。‘明拣’‘泰栗1号’‘燕山早丰’和‘大板红’较耐贮藏,腐烂指数平均为9.35%,而‘八月红’和‘荔波早栗’较易腐烂,腐烂指数分别达到23.53%和21.63%; 2) 不同板栗品种坚果的果皮结构存在显著差异。‘明拣’‘泰栗1号’‘燕山早丰’和‘大板红’的角质层厚,表皮细胞小且形状规则,中果皮层和内果皮层致密性高;‘八月红’和‘荔波早栗’的角质层薄,表皮细胞较大,‘八月红’的表皮细胞层存在明显间隙,‘荔波早栗’的表皮细胞层虽较为紧密,但中果皮层和内果皮层致密性差。与完好果相比,腐烂果的角质层厚度显著下降,表皮细胞层、中果皮层和内果皮层间隙率增加,果皮结构致密性显著下降。就品种而言,‘荔波早栗’和‘八月红’腐烂果的角质层几乎消失,表皮层破坏严重,中果皮层内薄壁细胞的胞壁分解,出现大量空腔,而‘明拣’‘泰栗1号’‘燕山早丰’和‘大板红’腐烂果的角质层仍保持一定厚度,表皮细胞结构仍较为完整,但中、内果皮层出现较多空腔;3) 相关性分析表明,腐烂指数与完好果和腐烂果的角质层厚度均呈显著负相关(P<0.05),与表皮细胞层间隙率和中内果皮层间隙率呈显著正相关(P<0.05),与表皮细胞长宽比呈负相关,与其他指标无明显相关性;4) 基于角质层厚度、表皮细胞长宽比、表皮细胞层和中、内果皮层的细胞间隙大小4个指标,利用隶属函数法综合评价发现,6个板栗品种的耐腐性由强至弱排序为‘明拣’>‘泰栗1号’>‘燕山早丰’>‘大板红’>‘荔波早栗’>‘八月红’。结论: 板栗果皮的角质层厚度、表皮细胞长宽比、表皮细胞层和中、内果皮层的细胞间隙大小与腐烂发生密切相关,以上4个指标可作为判定板栗坚果耐腐性的重要参考。

红锥生长性状的全基因组选择与优良子代早期评选
魏瑞研,张卫华,徐放,林元震
林业科学. 2024, 60(12):  83-91.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230533
摘要 ( 104 )   HTML ( 1 )   PDF (1901KB) ( 194 )  
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目的: 开展红锥全基因组选择(genomic selection,GS)研究和优良子代早期评选,对快速选育优良新品种具有重要意义。方法: 以红锥全分布区内226个无性系和覆盖23个半同胞家系的479株子代为试验材料,通过高通量重测序获取基因型分型数据,针对生长性状开展GS研究,采用5折交叉验证法评估5种GS模型和10种SNPs数量对GS预测准确性的影响;基于GS预测模型估计候选群体的基因组估计育种值(genomic estimated breeding value,GEBV),采用布雷金多性状评定法进行优良子代个体的早期综合评选。结果: 训练群体中,胸径性状的变异系数为22.73%,大于树高(17.13%),它们之间呈极显著正相关(r=0.63, P<0.001);树高和胸径在种源间均存在极显著差异(P<0.001)。参考群体和候选群体经重测序分型、数据质控后,每个个体得到790 877个SNPs,这些SNPs较均匀地分布在红锥基因组上。基于基因组最佳无偏估计(genomic best linear unbiased prediction,GBLUP)模型,训练群体树高和胸径的广义遗传力分别为0.52和0.48,不同标记SNPs数量对遗传力估计影响很小。在五种GS模型中,树高GS预测准确性最高的是Bayes B模型(0.21),胸径则是Bayes ridge regression(BRR)模型(0.06);贝叶斯模型预测准确性要优于GBLUP模型,但它们之间差异不显著。对于10种SNPs数量,在0.5~5 K阶段,GS预测准确性先升高,随后达到平台期。树高性状调用Bayes B模型,胸径性状调用BRR模型,对红锥候选群体各性状GEBV使用布雷金多性状综合评定法评选出15株优良子代个体,树高、胸径GEBV均值分别比参考群体均值提高了7.0%和5.2%。这些子代个体具体为4 438、4 468、4 407、4 388、4 052、4 461、4 390、4 389、4 410、4 399、4 460、4 467、4 212、4 044、4 459和4 020,主要来自F5和F29两个家系。结论: 本研究建立了红锥的GS预测模型,并依据候选群体GEBV进行了优良个体的早期评选,为后续红锥优良新品种的快速选育奠定了技术和材料基础。

木麻黄速生抗风害性状的育种值预测与优良个体的初步选择
李茂瑾
林业科学. 2024, 60(12):  92-100.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230563
摘要 ( 109 )   HTML ( 2 )   PDF (662KB) ( 94 )  
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目的: 以台风袭击后的木麻黄国际种源试验林为研究对象,以速生抗风性为主要选育目标,开展短枝木麻黄抗风种质的评价和优良个体的选择。方法: 以澳大利亚林木种子中心引进的10个国家23个种源109个家系的10年生短枝木麻黄种源试验林作为材料,基于“杜苏芮”台风袭击后灾害调查数据,利用基于BLUP的混合线性模型方法对生长性状、遗传力和育种值进行测定和估算,并结合折干率、倒伏率、保存率和台风受损程度对短枝木麻黄优良家系和优良个体进行综合选择。结果: 不同家系间树高、胸径、材积和保存率差异达极显著水平(P<0.001),冠幅达显著水平(P<0.01),倒伏率、折干率、受损程度差异不显著(P>0.05)。除了保存率外,木麻黄基因库的其他性状家系遗传力都小于单株遗传力。以材积育种值大于0、剔除保存率小于平均值的家系和入选率为20%为标准,筛选了22个速生优良家系,其树高、胸径、单株立木材积和冠幅能获得的遗传增益分别为18.27%、23.2%、49.9%和24.3%;采用单株材积育种值为正且入选率为10%为标准,筛选了106株优良个体,树高、胸径、单株立木材积和冠幅能获得的遗传增益分别为21.0%、44.4%、101.8%和38.5%,可提供木麻黄第1代种子园建园材料并充实核心生产群体。结论: 台风袭击后不同木麻黄家系生长性状差异显著,具有较强选择潜力。根据材积性状育种值结合保存率筛选出22个优良家系和106株优良个体,可作为进一步遗传改良的材料。

猕猴桃溃疡病生防菌群的构建及其生防效应
尹志诚,顾佳颖,李南羿,张昕
林业科学. 2024, 60(12):  101-110.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230653
摘要 ( 110 )   HTML ( 6 )   PDF (2580KB) ( 93 )  
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目的: 从猕猴桃本体分离获得生防细菌构建生防菌群,明确浙江临安猕猴桃溃疡病病原菌的类群,探究生防菌群的生防效应,为猕猴桃溃疡病的防治提供新思路。方法: 从浙江临安猕猴桃种植区分离溃疡病菌并鉴定;基于健康、发病猕猴桃枝条内生菌的宏基因组测序比较和R语言分析,以该病菌为靶标分离生防细菌,构建生防菌群;通过离体共培养和活体接种试验,验证菌群的生防效应。结果: 1)浙江临安的猕猴桃溃疡病由丁香假单胞菌猕猴桃致病变种HY-05引起。枝条内生菌的宏基因组测序结果表明,与发病的猕猴桃植株相比,健康的猕猴桃枝条内部细菌群落之间更易形成积极的互作关系。2)基于R语言分析,从猕猴桃健康植株分离获得病原菌HY-05的拮抗菌株红树林动球菌ZC-3和蒙氏肠球菌ZC-5,以及ZC-3的益生菌嗜根寡养单胞菌ZC-6,构建成生防菌群。3)离体共培养试验结果表明,各供试菌株均能抑制菌株HY-05的生长,其中以ZC-3、ZC-5和ZC-6构建的生防菌群效果最佳,抑制率达100%;植株活体试验中,添加各生防菌组合的处理均可不同程度抑制猕猴桃溃疡病的发生,其中以ZC-3、ZC-5和ZC-6构建的生防菌群处理效果最佳,防治效果达56.00%,与发病对照相比差异极显著(P<0.01)。结论: 发生自浙江临安的猕猴桃溃疡病由丁香假单胞菌猕猴桃致病变种引起,从猕猴桃植株内分离获得的生防菌株构建的生防菌群经离体和活体实验证实具有实际生防效应。

云南松鲜针叶中挥发油含量和组分及其在模拟林火预热条件下的溢出特点
李笑笑,赵凤君,舒立福,王明玉,司莉青,李伟克,周暖阳,李威,闫凯达
林业科学. 2024, 60(12):  111-119.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230511
摘要 ( 96 )   HTML ( 5 )   PDF (1014KB) ( 70 )  
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目的: 研究云南松鲜针叶中的挥发油在模拟林火预热条件下的溢出特点,并探索挥发油影响林火行为的机理。方法: 采用水蒸气蒸馏法(SD)提取云南松针叶中的挥发油,测定其体积和质量,得到挥发油含量。使用自动顶空进样器模拟火场预热条件,与气相色谱?质谱(GC-MS)分析联用得到不同预热条件下挥发性油质气体的组分构成,通过比较不同预热条件下气体组分和含量的异同,研究挥发油溢出特点。结果: 1)云南松鲜针叶中挥发油的体积含量在10.61~15.43 mL?kg?1,均值为13.13 mL?kg?1,标准差为2.42 mL?kg?1;质量含量在7.86~9.74 g?kg?1,均值为8.52 g?kg?1,标准差为1.05 g?kg?1。2)在不同温度和时间的预热条件下共分离鉴定出48种挥发油组分,其中绝大多数属于萜类化合物,包括单萜烯、倍半萜烯和其他萜类含氧衍生物,还有微量的酸、醇和酯类化合物。在预热150 ℃、15 min条件下确认了27种萜类化合物,相对含量占比为89.16%,包括8种单萜烯占比54.70%,14种倍半萜烯占比31.86%,5种其他萜类含氧衍生物占比2.60%。3)随预热温度升高和预热时间延长,云南松针叶溢出的挥发性油质气体越来越多。50 ℃和75 ℃温度下挥发油溢出缓慢,溢出气体的量很少;100 ℃温度下挥发油的溢出量较50 ℃和75 ℃明显增加,挥发性油质气体持续溢出,且一直未达到平衡状态;125 ℃温度下挥发油的溢出量较前3个温度条件呈现跳跃式增加,预热30 min后达到顶空平衡的状态,挥发性油质气体的量不再增加;150 ℃温度下在预热15 min后,挥发油溢出变缓,逐渐达到平衡状态;175 ℃温度下挥发油溢出量最多,预热15 min尚未达到平衡状态。4)α-蒎烯是云南松针叶受热溢出的挥发油组分中含量最多的化合物,模拟预热条件下得到其相对含量在23.45%~79.66%,预热50 ℃温度下α-蒎烯的相对含量最高。5)以175 ℃、预热15 min条件下的α-蒎烯溢出量为100%,相对而言,50 ℃和75 ℃温度下预热60 min的α-蒎烯的相对溢出量仅为14.2%和25.1%;100 ℃温度下预热60 min的α-蒎烯的相对溢出量可达63.6%;125 ℃温度下预热30 min的α-蒎烯的相对溢出量达到90%;150 ℃预热温度下的α-蒎烯的相对溢出量达到90%只需要15 min。结论: 温度越高,云南松针叶中的挥发油越容易快速溢出;云南松针叶中的挥发油组分只有在预热温度达到一定条件后才会溢出,特别是倍半萜烯,但溢出温度远低于该组分的沸点;云南松针叶中的α-蒎烯在很低的预热温度下(50 ℃)就能溢出,是火场中参与燃烧的主要挥发性油质气体组分,火场温度升高和预热时间延长都会使α-蒎烯溢出量明显增加,其在真实火场大环境中的溢出量和累积规律应做为今后高强度极端火行为研究的重要内容。

红锥人工林立木生长应变的变异规律及受生长弱化处理的影响
唐继新,潘启龙,刘衡,田祖为,陈东成,黄德卫,莫世宇,蒋志林
林业科学. 2024, 60(12):  120-127.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230381
摘要 ( 86 )   HTML ( 9 )   PDF (704KB) ( 95 )  
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目的: 探究红锥人工林立木生长应变的变异规律及受生长弱化处理的影响,为制定降低生长应力的营林措施提供参考。方法: 在南亚热带区域红锥人工林中,选择不同树龄和生长势等级(A级:优势木与亚优木;B级:中庸木;C级:被压木与濒死木;D级:枯立木)的林木,于不同季节测定立木生长应变指标(可反映不能直接测定的生长应力)并分析其变异规律,探究立木生长参数、树干方位和树干高度以及生长弱化处理(A处理:树干基部环状剥皮;B处理:树干基部注射草甘膦生长抑制剂)对生长应变的影响。结果: 红锥人工林立木生长应变在不同生长势、季节、树龄间存在显著差异:生长应变随生长势等级降低而减小,夏季生长应变最高、春季最低,且夏季的变化显著大于其他季节;生长应变与测定月份的平均土壤温度、空气温度、月降水量显著正相关,与土壤湿度、空气湿度显著负相关;生长应变随树龄增加而增大。红锥人工林立木生长应变表现出显著的周向变异性;在树干高度9.0 m以下,伐倒木的生长应变在不同树干高度差异不显著。与对照(未进行任何生长弱化处理)相比,生长弱化处理1年后红锥人工林立木生长应变显著降低,在树干基部环状剥皮和注射草甘膦生长抑制剂的降幅分别达50%和30%。结论: 红锥人工林立木生长应变受林木生长势、季节、树龄和树干方位等树木特征以及测定月份湿度、温度、降水量等气象因子的显著影响,非夏季采伐有利于降低木材生长应力。红锥人工林立木生长应变与树木高径比相关性不显著,调节林木密度不能显著降低生长应力。在树干基部环状剥皮和注射草甘膦生长抑制剂的生长弱化处理,可显著降低立木生长应变。

动态测试木材泊松比的悬臂梁1/3跨贴片法
王正,张栋,邹红艳,陈清平,宋利明,张一凡
林业科学. 2024, 60(12):  128-135.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20220781
摘要 ( 64 )   HTML ( 1 )   PDF (1395KB) ( 65 )  
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目的: 提出一种悬臂梁1/3跨贴片法,以简化木材泊松比测试方法并提高测试精度。方法: 基于梁一阶弯曲振动的应力和应变分析提出一种动态测试木材泊松比的方形截面悬臂梁1/3跨贴片法。首先,对于云杉、欧洲赤松和山毛榉3个主向方形截面悬臂梁试件,长厚比为 8、10、12、16和20,应用ANSYS 19模态程序块计算其一阶弯曲模态应力和应变,确定横向应变与纵向应变比值的绝对值$ -{\varepsilon }_{y}/{\varepsilon }_{x} $沿悬臂梁表面中央线x/l 的变化曲线,即$ -{\varepsilon }_{y}/{\varepsilon }_{x}-x/l\mathrm{曲} $线以及横向应力σy=0的位置;其次,根据方形截面悬臂梁$ -{\varepsilon }_{y}/{\varepsilon }_{x}-x/l $曲线在x/l = 0.2~0.7范围内呈平直线的变化特征以及其上$ -{\varepsilon }_{y}/{\varepsilon }_{x} $等于相应的木材主向泊松比参考值,提出测试木材泊松比的1/3跨贴片法(应变片粘贴于距试件悬臂端 l/3处);最后,利用1/3跨贴片法动态测试落叶松弦向(LT)和径向(LR)、西加云杉横切向(TR和TL)以及单板层积材(LVL)纵向和横向的泊松比。结果: 采用对称加载的四点弯曲梁法和轴向拉伸法试验验证了1/3跨贴片法动态测试木材泊松比的有效性(3种方法测试的落叶松、西加云杉和LVL泊松比十分吻合);从试验方面说明1/3跨贴片法与σy = 0贴片法测试木材泊松比的一致性(1/3跨贴片法动态测试的落叶松和西加云杉的泊松比与σy = 0贴片法相当吻合)。结论: 方形截面悬臂梁1/3跨贴片法除具有试验操作简单和测试精度高的优点外,用3根方形截面悬臂梁试件即可动态测试LT、LR、RT、RL、TR和TL共6个木材主向泊松比,优于悬臂板试件σy = 0贴片法;该方法采用长厚比8~20的方形截面悬臂梁试件,适用于测试木材6个主向泊松比,贴片位置与木材主向和试件尺寸无关。

基于卷积神经网络的近红外光谱与数字图像特征信息融合木材树种识别
潘玺,李康,杨忠
林业科学. 2024, 60(12):  136-145.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230357
摘要 ( 112 )   HTML ( 5 )   PDF (1184KB) ( 102 )  
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目的: 基于卷积神经网络自动提取,探究融合木材近红外光谱与数字图像特征信息准确识别木材树种的可行性。方法: 以樟科10种木材标本为例,使用手持式近红外光谱仪和便携式扫描仪采集木材标本横切面近红外光谱和图像。创新引入递归图方法,将手持式近红外光谱仪采集的一维短波长近红外光谱转换为二维图像,促进卷积神经网络从近红外光谱数据中提取判别性更强的特征,实现近红外光谱与图像在二维尺度上的融合。构建结构简单的双分支卷积神经网络模型,自动提取、融合近红外光谱与图像特征识别木材树种。结果: 与直接使用一维近红外光谱的建模方法相比,近红外光谱递归图结合卷积神经网络模型的识别性能提升1.79%~14%;与使用近红外光谱或图像单一特征识别相比,双分支卷积神经网络模型自动提取、融合近红外光谱与图像特征,对10种木材的识别性能至少提高3%,模型准确率、精度和召回率均大于99%。结论: 一维短波长近红外光谱递归图转换能够促进卷积神经网络从近红外光谱数据中提取判别性更强的特征,提高模型识别性能。双分支卷积神经网络能够充分提取并有效融合木材近红外光谱与图像特征,一定程度上可克服使用单一特征识别木材树种的不足,提高木材树种识别效果。

呼伦贝尔市典型生态产品禀赋与价值化实现路径优化
潘丰十,牛香,郭珂
林业科学. 2024, 60(12):  146-157.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230548
摘要 ( 100 )   HTML ( 3 )   PDF (802KB) ( 117 )  
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目的: 开展呼伦贝尔市生态空间生态产品禀赋分析,结合比较优势分析结果与实际探索情况对价值化实现路径进行优化设计,以实现地区社会、经济与生态的复合性协调发展。方法: 基于呼伦贝尔市13个旗(市、区)水源涵养、生物多样性保育、固碳和生态康养4类典型生态产品价值量,结合全市和地区GDP,采用资源禀赋分析法计算各旗(市、区)的禀赋系数并分析比较优势。结果: 资源禀赋分析结果与生态空间资源分布一致,4类典型生态产品禀赋均具有强比较优势的旗(市)为根河市、额尔古纳市和鄂伦春自治旗,得益于森林和湿地分布面积较大;但上述旗(市)经济发展相对滞后,GDP位列全市中下游,表现出生态资源存量与经济发展状况的不协调。目前呼伦贝尔市生态产品动态监测、价值核算体系和价值化实现路径设计仍处于起步阶段,生态系统服务提供的隐性附加价值未被很好测算和体现出来。基于呼伦贝尔市资源禀赋和价值实现相关障碍因素的分析,提出4种可行的优化路径:精准量化补偿森林生态效益;建立多元化生态保护补偿机制;构建绿色金融服务体系;推动生态产业发展。结论: 通过多种措施有效将生态价值转化为经济优势,可推动落后区域的全面可持续发展,为提高林草湿生态空间生态产品能力、解决地区生态与发展不协调问题供科学决策依据。

综合评述
樟子松人工林自然更新过程中断的机制及可能调控途径
党宏忠,陈帅,钟鹏,韩辉,张日升,张学利,石长春
林业科学. 2024, 60(12):  158-167.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240077
摘要 ( 113 )   HTML ( 11 )   PDF (758KB) ( 152 )  
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樟子松是中国北方生态防护林的重要树种,其天然林主要分布于大兴安岭北坡和呼伦贝尔沙地一带,而引种营建的人工林则已遍布中国北方,成为“三北”工程建设的主要常绿乔木树种。樟子松天然林自然更新良好,但大部分樟子松人工固沙林自然更新不良或失败,全球气候持续变化更加剧了其自然更新的不确定性,成为威胁三北工程行稳致远的重大隐患。本文梳理了有关樟子松及其原种欧洲赤松自然更新的国内外研究成果,分析了母树特征、生境特征和干扰等关键因子影响自然更新过程的效应与原理。基于与天然林更新过程的比较,划分了樟子松人工林自然更新的5个关键阶段,并明确了各阶段受非生物和生物类因子联合影响的机制。最后,针对改变林地的地下、地表和地上环境条件,分别提出了破土整地、地表火烧、伞护庇荫人工促进更新措施建议,对于推进“三北”工程区樟子松固沙林的世代更新具有积极意义。

枳实黄酮提取、生物活性及其改性研究进展
周鹏,李湘洲
林业科学. 2024, 60(12):  168-176.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230474
摘要 ( 82 )   HTML ( 3 )   PDF (937KB) ( 409 )  
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林源次生代谢物的开发与利用是发挥森林“钱库”作用的重要途径。枳实黄酮是一类天然的林源黄酮类化合物,因具有重要的生物活性而被广泛应用于食品、药品等领域。然而,当前枳实提取物产业仍存在资源利用率较低、枳实黄酮生物活性作用机制不明以及水溶性差、生物利用度低等瓶颈问题,严重制约产业的可持续发展。基于此,本文综述了枳实黄酮的提取方法,提出了强化质量传递过程与揭示提取机理的策略;评述了枳实黄酮的主要生物活性与作用机制;梳理了通过化学结构修饰或包埋技术进行改性增加其利用价值的途径。同时,对开展枳实黄酮的研究提出了建议:1)在提高枳实资源利用率方面可采用多种技术联合或多组分提取的方法实现枳实黄酮的高效提取,建立质量传递模型并结合表征技术揭示提取过程中的物质迁移规律;2) 在生物活性及作用机制研究方面可以通过实验与计算化学相结合的手段深入研究枳实黄酮的化学结构与生物活性之间的构效关系,揭示其生物活性作用的分子机制;3)在枳实黄酮的改性方面可融合计算化学手段精准设计改性策略并诠释改性机制。

基于机器视觉的胶合性能测量技术研究进展
杨滨,郝景新,李贤军,吴新凤,王兴华
林业科学. 2024, 60(12):  177-190.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230397
摘要 ( 79 )   HTML ( 5 )   PDF (3134KB) ( 99 )  
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胶黏剂可将小尺寸木质材料单元黏接成人造板、胶合板和胶合木等形式,应用于木结构建筑、承重墙、装饰、地板和桥梁等工程材料中。胶合性能是评价胶黏剂胶黏能力的重要依据,与其相关的指标主要包括胶合强度、施胶分布、渗透性、剪切强度、剥离率、木破率等。近年来,机器视觉技术已被广泛用于辅助评价胶合性能。为更详细、全面了解基于机器视觉的胶合性能测量技术,本研究在收集国内外胶合性能测量技术相关文献的基础上,概述基于机器视觉的图像采集技术、图像预处理技术、图像分割技术和图像识别分类,阐述机器视觉技术在胶黏剂分布、渗透性和木破率3方面的应用,讨论基于机器视觉技术无法准确分割数字图像导致测量精度低的相关问题,总结机器视觉技术胶合性能测量技术优化方法,并提出今后研究展望:1) 实现胶接接头上胶黏剂与木质材料的精准识别,特别是浅色胶黏剂与基材的识别,尤其包括刨花板和纤维板等板材的胶点与细小的木质单元;2) 深入探究不同测量对象的像素级单位特征与机器视觉的测量机制;3) 基于机器视觉技术进行科学、健全和体系的评价机制研究;4) 深入探究图像采集的光照条件、采集设备、样品放置等环境因素对采集图像质量的影响机制;5) 建立胶合性能评价数据库,为深度学习或胶合性能深入分析提供数据来源。

研究简报
马边大风顶保护区森林砍伐后大熊猫栖息地恢复过程
李辉,张群艳,蒲冠桦,尹华康,付励强,毛泽恩,张晋东
林业科学. 2024, 60(12):  191-200.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20230488
摘要 ( 86 )   HTML ( 3 )   PDF (4269KB) ( 78 )  
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目的: 掌握砍伐后森林的恢复进程,为制定大熊猫栖息地修复措施提供基础依据。方法: 以马边大风顶保护区Landsat系列卫星数据为基础,使用支持向量机分类法,移动窗口法分析该保护区森林砍伐前后40年间森林覆盖度的变化特征,并结合野外实地样方调查评价保护区林地的破碎化和连通性。结果: 1) 保护区内的森林遭到严重砍伐,森林面积从295 km2降至230 km2,之后逐步恢复到274 km2并于近年达到277 km2,森林面积逐渐接近砍伐前水平,恢复速率也随之下降,且小规模偷伐盗伐仍在影响森林恢复。2) 保护区内被严重砍伐的区域较为集中,主要分布于丝厂拉达-觉罗豁防火公路沿线区域,以及永红管护区西南部与马拟管护点北方区域,导致保护区高连通性林地被阻隔分为3个区域。3) 丝厂拉达-觉罗豁防火公路沿线区域遭受砍伐最严重,该区域具有代表性,区域内的前期修复结果并未达到大熊猫适宜栖息地要求,仍需改进,宜试行森林恢复与保护实验。结论: 保护区内森林破碎化严重,各区块间存在分隔,对照大熊猫原始生境进行栖息地修复,建立大熊猫生境廊道并加强管控是必要且亟需的措施。