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2025年 第61卷 第10期 刊出日期:2025-10-25
上一期   
特邀综述
栎树研究进展与展望
吴立文,李国雷,杨钦淞,王佳茜,汪阳东
林业科学. 2025, 61(10):  1-14.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20250425
摘要 ( 38 )   HTML ( 0 )   PDF (767KB) ( 10 )  
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栎树为壳斗科栎属植物的总称,广泛分布于北半球的亚洲、欧洲、北美洲和非洲大陆,也是我国从温带到热带阔叶林的重要建群种之一,面积和蓄积量均位居全国首位。同时,作为重要的材用、工业用、果用和生态用等多用途树种,栎树资源的系统开发和可持续利用已成为林业科研的重要攻关方向,受到越来越多的关注。然而,栎树在我国的实际生产应用中存在重要应用型性状系统评价较少、优良品种缺乏、繁育体系不健全以及次生林经营方式不规范等问题。自20世纪30年代以来,相关科研人员在栎树多样性与适应性进化、种质资源收集和性状评价、新品种与良种选育、种苗繁育以及森林培育经营等方面开展了一系列研究,取得了重要研究成果。本研究在充分对比国外栎树对应研究现状的基础上,系统梳理我国栎树科学研究各方面的核心进展情况,探讨当前研究中存在的不足和问题,并对未来栎树的研究发展方向提出建议与展望,以期为我国栎树资源利用以及珍贵树种产业发展提供参考。

前沿热点
智慧国家公园技术体系构建与应用
雷可欣,张怀清,邱汉清,王建森,黎虹薇,于红妍,王贤颖,赵宝伟
林业科学. 2025, 61(10):  15-25.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240829
摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF (4074KB) ( 4 )  
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目的: 构建以人工智能(AI)为核心的智慧国家公园技术体系,通过集成天空地一体化监测数据、AI算法与生态机理知识,突破国家公园复杂生态系统动态过程的精准认知、多源异构数据的智能融合以及管理策略精准模拟推演的技术瓶颈,实现国家公园“监测?分析?评估?决策”全流程、全周期的智能化管理,全面提升国家公园治理能力和保护成效。方法: 围绕国家公园智慧化发展需求,提出以AI为核心的智慧国家公园体系架构,构建包括基础设施层、数据资源层、业务功能层和应用服务层的4层系统框架;设计涵盖天空地一体化智能感知网络、大数据智能融合处理平台、AI智能分析中枢和数字孪生决策平台等关键技术模块;围绕智慧保护、智慧监测、智慧评估、智慧管理和智慧利用5大典型应用场景,系统阐述基于AI的智慧国家公园实现路径与核心技术支撑。结果: 智慧国家公园技术体系依托天空地一体化智能感知网络实现生态要素的全域精准监测,基于大数据平台完成多源异构数据的融合与清理,运用AI智能分析中枢实现生态过程与变化规律的深度挖掘与预测,基于数字孪生平台实现生态全域态势的实景三维再现与管理策略的精准推演,提升国家公园数据处理能力与智能决策效率,为智慧化管理提供了科学化、精准化、智能化的决策方案。结论: 智慧国家公园技术体系能够有效克服现有管理模式效率低、智能化程度不足的问题,实现对国家公园生态系统多维度、长时序、精细化的全面认知和高效管理,为破解自然保护地复杂系统适应性管理的难题提供了技术路径和实践范例,对推动国家公园治理体系向数据驱动、智能决策的方向转型,强化国家生态安全屏障功能,具有重要的理论价值与推广意义。

不同花型牡丹成花过程中表型及理化指标动态变化
王朵朵,魏冬峰,郭琪,李昱莹,杨雪婷,牛童非,张楠楠,侯小改
林业科学. 2025, 61(10):  26-37.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240633
摘要 ( 3 )   HTML ( 1 )   PDF (1117KB) ( 3 )  
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目的: 探究不同花型牡丹成花过程中表型及理化指标动态变化,为牡丹成花品质的提升及花型改良提供理论依据。方法: 以单瓣型品种‘凤丹’和菊花型品种‘连鹤’成花过程中13个不同发育阶段的花芽(朵)为试验材料,采用形态结构观测和植物生理学测定方法,分析不同花型牡丹成花过程中的外部形态和相关重要生理生化指标[吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)、赤霉素(GA3)、可溶性糖、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)]的动态变化情况。结果: ‘凤丹’和‘连鹤’的花芽(朵)自越冬鳞芽期至盛开期在宽度和高度上均呈不同程度增长,二者分别在大风铃期和小风铃期开始快速增长,且均在盛开期达到峰值。从初开期到盛开期,‘凤丹’的ZR含量升高,‘连鹤’的ZR含量持续下降。‘凤丹’和‘连鹤’的可溶性糖和可溶性蛋白含量变化趋势一致,但‘凤丹’的可溶性糖和可溶性蛋白含量从平桃期起始终高于‘连鹤’。‘凤丹’和‘连鹤’在破绽期的SOD活性相较于前一阶段均表现出增长趋势,随着发育继续进行,‘凤丹’的SOD活性呈先升高后降低的趋势,‘连鹤’的SOD活性则呈先降低后升高的趋势。‘凤丹’和‘连鹤’不同发育阶段花芽(朵)中的POD活性变化趋势基本一致,但在变动幅度上略有差异。结论: 大风铃期至盛开期为‘凤丹’的快速生长期,小风铃期至盛开期为‘连鹤’的快速生长期。高含量的IAA和低含量的ABA、GA3可促进‘凤丹’和‘连鹤’花朵绽放,高水平的ABA/IAA、ABA/GA3和低水平的ZR/IAA、ZR/GA3可能更有利于牡丹花芽打破休眠,萌动膨大期和圆桃期各种激素波动程度较大。‘凤丹’和‘连鹤’花芽中营养物质含量、抗氧化酶活性最高的阶段为萌动膨大期。小风铃期是不同品种牡丹向不同花型进行差异分化的关键阶段。

块状木材含水率调控新方法——加水平衡法工艺优化
钱露潇,高鑫,吕建雄,董友明,施静波
林业科学. 2025, 61(10):  38-48.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240493
摘要 ( 3 )   HTML ( 0 )   PDF (2720KB) ( 3 )  
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目的: 针对常用饱和盐溶液法和饱水干燥法等木材含水率调控方法存在平衡时间长、调控精度差等难以满足核磁共振技术测试需求的问题,提出一种新的适用于木材核磁共振研究的含水率调控新方法——加水平衡法,以缩短调控时间、提高调控精度。方法: 采用加水平衡法调控杨木试样至目标含水率5%、15%和25%。加水后,平衡工艺设定为:平衡温度为45 ℃,平衡时间为48、72和96 h;平衡温度为60和75 ℃,平衡时间为24、48和72 h。对试样沿加水方向含水率梯度及由低场核磁共振试验所得横向弛豫时间图谱进行分析,优化平衡温度和平衡时间。结果: 45、60和75 ℃平衡温度下,平衡时间对样品实际含水率偏差和标准差无明显影响。相似目标含水率条件下,加水平衡法所得样品实际含水率偏差总体上小于饱和盐溶液法相应数值。目标含水率为5%和15%时,试样在45 ℃下平衡72 h或在60 ℃下平衡48 h后,其内部含水率梯度基本趋于稳定;目标含水率为25%时,该临界工艺条件为45 ℃下平衡72 h 或60 ℃下平衡24 h。室温下二次平衡工艺可进一步减小试样内部含水率梯度,使其趋近准平衡态。目标含水率为15%、平衡温度为75 ℃、平衡时间为24 h以及目标含水率为25%、平衡温度为60 ℃、平衡时间为24 h工艺条件下获得的试样横向弛豫时间图谱中存在多个峰,其余工艺条件下图谱中仅存在单一吸着水峰。综合试样含水率梯度及核磁图谱结果获得加水平衡法的最优工艺为:45 ℃下平衡72 h 或60 ℃下平衡48 h。结论: 相较于传统方法,加水平衡法的效率和所得实际含水率精度更高,为木材核磁共振表征中的含水率调控提供了新途径。

研究论文
模拟干旱条件下晋西黄土区刺槐林土壤水分运移特征
殷晓晴,马岚,牛凤娇
林业科学. 2025, 61(10):  49-59.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20250247
摘要 ( 6 )   HTML ( 0 )   PDF (2796KB) ( 7 )  
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目的: 季节性干旱是限制林木生长的重要因素,林木高强度水分利用易引发土壤干层问题。在模拟干旱条件下,探究晋西黄土区刺槐人工林土壤水分运移特征,为基于水分条件的植被恢复提供理论支撑。方法: 在晋西黄土区选择20年生刺槐人工林作为观测地,设置对照(保持原状)、干旱(减少50%降水)、极端干旱(减少100%降水)3个梯度的原位控制试验,运用烘干法、土壤张力计法测定刺槐人工林在降水后次日9点及典型晴天的土壤含水量、土壤水势,结合零通量面法探究不同干旱梯度下刺槐人工林土壤水分运移特征。结果: 1) 在对照样地,暴雨事件使0~60 cm土层土壤含水量增加,增幅随土壤深度增加而递减,其中0~10 cm土层的雨后含水量达32.42%±8.63%,增幅为60.4%;中雨和小雨事件使0~50 cm土层土壤含水量增加,深层(>60 cm)土壤含水量无明显响应。在干旱样地,浅层(0~30 cm)土壤含水量的雨后增幅有限(暴雨后峰值12.25%±3.51%);极端干旱样地的土壤含水量无变化。2) 在对照样地,暴雨事件后15~30 cm土壤水势显著升高,增加25 kPa,增幅与降水量呈强正相关(r = 0.781);大雨和中雨事件对土壤水势的影响较小。在干旱样地,土壤水势与降水量相关性较弱(r = 0.710);极端干旱样地的土壤水势与降水量无显著相关性。3) 不同干旱程度样地的零通量面分布存在差异。暴雨事件对对照样地的影响显著,暴雨后水分运移方向由向上运移转为向下运移,零通量面下移至60 cm;干旱样地的土壤水分主要向45~60 cm深层运移;极端干旱样地则为浅层持续蒸散,深层(80~100 cm)土壤水分向上运移,零通量面位置保持稳定。在中雨和小雨事件前后,各干旱梯度样地的土壤水分运移方向整体不发生改变。结论: 晋西黄土区刺槐人工林土壤水分动态表现出显著的垂直分异特征,土壤含水量和土壤水势变化幅度随土壤深度增加和干旱处理加剧而减小,土壤水分运移方向受土壤深度与干旱程度的协同调控。暴雨是浅层土壤水分有效补给的重要因素之一,随干旱程度加剧,当浅层土壤含水量不足时,刺槐根系可吸收更深层土壤水以满足自身蒸腾耗水需求。本研究揭示干旱条件下晋西黄土区刺槐人工林土壤水分运移特征,为该区植被配置优化提供了理论支撑。

华北落叶松林和油松林地表可燃物特征、土壤理化性质及林下植物多样性对林间草地放牧的响应
索奥丽,陈锋,龚俊伟,程定野,代世奥,马成功,刘晓东
林业科学. 2025, 61(10):  60-73.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20250161
摘要 ( 3 )   HTML ( 0 )   PDF (3460KB) ( 2 )  
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目的: 探究林间草地放牧对华北落叶松林和油松林地表可燃物特征、地表潜在火行为、土壤理化性质及林下植物多样性的影响,提出基于放牧的可持续火灾风险管理方案,为营林区火灾风险防控提供科学的实践路径。方法: 以华北落叶松和油松成熟林(林龄41~60年)为研究对象,在禁牧和中等强度放牧(3头·hm?2)地区建立样地,调查地表可燃物特征、土壤理化性质和林下植物多样性等,选择研究区2010—2023年防火期风速的第50百分位数(16 km?h?1)和第97百分位数(27 km?h?1)作为模拟风速,在BehavePlus 6.0软件中进行地表火蔓延速率、火线强度和火焰长度模拟,采用单因素方差分析评估放牧对土壤理化性质的长期影响,运用主成分分析法评估放牧对地表可燃物特征、地表潜在火行为及林下植物多样性的综合影响,探究放牧作为可燃物生态调控措施的可行性。结果: 1) 林间草地放牧可显著降低华北落叶松林和油松林草本层可燃物载量和地表可燃物床层厚度,降低幅度分别为72.09%~75.22%和79.07%~89.74%,同时可提高草本层物种多样性指数,其中Shannon-Wiener多样性指数提高12.42%~42.67%,Simpson多样性指数提高11.11%~33.33%;放牧使华北落叶松林土壤全磷含量减少21.74%,使油松林土壤全钾含量减少2.91%。2) 火行为模拟表明,放牧可在极端风速(27 km?h?1)条件下将地表火火线强度维持在500 kW?m?1以下,并将火焰长度由3~4 m降至1.5 m以下。3) 主成分分析结果表明,华北落叶松林放牧处理和油松林放牧处理的综合得分最高。华北落叶松林放牧处理在降低火灾风险与生态恢复力之间取得平衡;对油松林来说,在实施放牧管理的同时,探索补植高抗火性草本植物的可能性,可能有助于更好地平衡火险控制与林下植物多样性保护。结论: 中等强度放牧可作为基于自然的可持续火风险管理方案,但需注意长期放牧可能导致的磷、钾元素流失风险,需结合树种特性的生态反馈制定适宜的放牧策略。

北京喇叭沟门天然落叶阔叶林生态系统净碳交换及其对主要环境因子的响应
马茹月,王瑞福,李鑫豪,高永龙,苏同,魏晓帅,田赟,刘鹏,查天山
林业科学. 2025, 61(10):  74-86.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240520
摘要 ( 3 )   HTML ( 0 )   PDF (5751KB) ( 2 )  
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目的: 量化温带天然落叶阔叶林生态系统净碳交换量,探究净碳交换在日和季节尺度上对环境的响应,为温带天然落叶阔叶林生态系统碳循环模型构建和精准估算提供科学依据。方法: 以北京怀柔区喇叭沟门典型白桦?山杨天然落叶阔叶林生态系统为研究对象,采用涡度相关法测定该生态系统净碳交换量和相关环境因子,基于小波分析等方法定量分析日和季节尺度生态系统净碳交换量与环境因子的时滞关系及其主要影响因子。结果: 1) 北京喇叭沟门白桦?山杨天然落叶阔叶林生态系统2022年生态系统总生产力、生态系统呼吸量和生态系统净碳交换量分别为1 330、930和?400 g·m?2a?1。2) 在日尺度上,生态系统呼吸量的主要影响因子为空气温度,时滞时间为2.82 h,生态系统总生产力和生态系统净碳交换量主要受光合有效辐射影响,且与光合有效辐射同步变化,光合有效辐射主要通过生态系统总生产力影响生态系统净碳交换量。3) 在季节尺度上,光合有效辐射是生态系统净碳交换量的主要影响因子,时滞时间为14.2天,虽然降雨量是影响生态系统呼吸量和生态系统总生产力变化的主要因子,但由于生态系统呼吸量和生态系统总生产力对降雨量响应的一致性,相互抵消后使得降雨量对生态系统净碳交换量的影响较小。结论: 因深山易受云雾遮挡,相较空气温度,白桦?山杨天然落叶阔叶林生态系统净碳交换量在日和季节尺度上对光合有效辐射的响应更敏感,但其响应机制存在差异。

混交林驯化的AMF通过抑制侧柏生长增强刺槐的竞争优势
李鑫,刘红霞,陈生娟,盛敏
林业科学. 2025, 61(10):  87-95.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20250158
摘要 ( 3 )   HTML ( 0 )   PDF (1272KB) ( 7 )  
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目的: 分析外来植物刺槐和本地植物侧柏共同驯化的丛枝菌根真菌(AMF)对驯化植物自身光合特性、根系结构、根系侵染力和生长状况的反馈影响及其之间的相互关系,探究AMF在外来植物入侵与扩散过程中的潜在作用及相关作用机制。方法: 于陕西省长武县王东沟流域刺槐和侧柏混交林及其邻近荒草地中采集根际土壤作为AMF菌剂,通过设计盆栽接种试验,分析不同菌剂处理下刺槐和侧柏幼苗的光合特性、根系结构、菌根侵染率、植株生长状况及其相互关系。结果: 1) 与不接菌处理相比,接种AMF可显著增加刺槐的根长及侧柏的生物量、净光合速率、根长、根表面积和根体积,降低刺槐叶片的净光合速率及侧柏叶片的胞间CO2浓度;2) 与草地AMF相比,接种混交林AMF可显著降低刺槐叶片的净光合速率及侧柏的生物量、根长、根表面积和根体积;3) 接种混交林AMF的刺槐和侧柏根系的菌根侵染率和土壤菌丝密度显著低于草地AMF;4) 侧柏对草地AMF的依赖性显著高于混交林AMF,刺槐对草地和混交林AMF均依赖性较低且无显著差异;5) 菌根化侧柏植株生物量与侧柏根长、根表面积、根体积、根直径、根系丛枝侵染率和土壤菌丝密度呈正相关关系,其中根长、丛枝侵染率和菌丝密度对侧柏生物量变异的解释率较高。结论: 经刺槐和侧柏共同驯化后的AMF能够降低侧柏根外菌丝密度和根内共生结构数量,这一改变加之菌根共生对根系结构的协同影响可显著降低盆栽条件下侧柏生物量的累积,削弱侧柏在与刺槐竞争中的优势地位,增强刺槐的竞争能力,助力刺槐的入侵与扩散。

蒜头果半同胞家系苗期生长特性评价及配合选择
马子威,赵瑞,蒋翔宇,普甜,潘悦,王娟,童美琪
林业科学. 2025, 61(10):  96-110.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20250165
摘要 ( 7 )   HTML ( 0 )   PDF (933KB) ( 4 )  
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目的: 通过对云南7个不同海拔种源8个蒜头果半同胞家系苗期生长特性的研究,进行家系和优株的配合选择,为蒜头果幼苗精确分级、苗期栽培措施及长期育种策略的制定提供理论依据。方法: 对采自7个不同海拔8株形质优良结实稳定的蒜头果优树自由授粉种子进行播种育苗试验,对各半同胞家系的植株生长、形质、叶片性状指标进行测量。通过数学生长模型优选、隶属函数评价、聚类分析、层次分析法完成对蒜头果半同胞家系苗期生长特性的评价以及家系和优株的配合选择。结果: 在测量周期内,7个不同海拔的8个蒜头果半同胞家系幼苗的苗高与地径生长量的变化均呈“慢?快?慢”的生长节律。各半同胞家系间的苗高地径净生长量存在显著差异,其中苗高净生长量最小值为0.98 cm,最大值为13.07 cm,极差达12.09 cm,变异系数范围为25.8%~64.5%;地径净生长量最小值为0.33 mm,最大值为1.87 mm,极差达1.54 mm,变异系数范围为15.5%~43.6%。不同植株的速生始期、速生末期、速生期均存在差异,由此划分出苗高前期速生型、中期速生型、后期速生型幼苗,各占总苗数的33.8%、36.6%、29.6%;其中地径前期速生型、中期速生型、后期速生型幼苗各占总苗数的81.7%、12.7%、4.2%;通过Q型聚类分析在欧式距离为7.97处聚为3类,Ⅰ类包含21个单株,生长速度较快,平均苗高为39.4 cm,平均地径为6.86 mm;Ⅱ类包含48个单株,生长速度中等,平均苗高为28.0 cm,平均地径为6.36 mm;Ⅲ类包含3个单株,生长速度较慢,平均苗高为15.9 cm,平均地径为5.67 mm;在层次分析中苗高、地径、壮苗指数、冠幅、叶面积的总权重累计值为0.756 0,是优株选择的主要指标。结论: 云南蒜头果不同半同胞家系幼苗的苗高与地径整体生长节律表现出异速生长现象。根据隶属函数值计算得出,蒜头果苗期最优生长数学模型为Logistic模型,苗高生长最优家系为F2、F7、F12家系,地径生长最优家系为F23、F17、F2。根据层次分析法筛选得出,F7-81-2、F7-81-3、F2-43-6、F16-133-3、F6-61-18、F2-43-3、F2-43-10为最优单株。

杉木心边材过渡区ClBFN基因鉴定及解剖特征
宋成硕,Lim Kean-Jin,林二培,黄华宏
林业科学. 2025, 61(10):  111-120.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20250316
摘要 ( 3 )   HTML ( 0 )   PDF (5290KB) ( 3 )  
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目的: 鉴定杉木双功能核酸酶基因家族,分析其蛋白序列结构特点和组织表达特征,筛选可作为杉木心边材过渡区的分子标记基因,为进一步研究杉木心材形成机制奠定基础,并为其他心材树种过渡区的鉴定研究提供参考。方法: 利用生物信息学方法对ClBFN家族进行鉴定,进行蛋白理化性质、亚细胞定位、序列特征及系统发育分析。分析ClBFN在不同组织中的表达特点,初步筛选过渡区标记基因。提取杉木木芯不同年轮的RNA,通过半定量PCR进一步筛选过渡区标记基因,并用荧光定量PCR验证。利用DAPI染色观察木芯过渡区及边材射线薄壁细胞核的解剖特征。结果: 鉴定出4个ClBFNs基因,蛋白分子质量为31.95~34.88 kDa。所有ClBFNs氨基酸序列中都含有S1-P1 nuclease结构域且均属于酸性蛋白,ClBFN1和PsBFN、PaBFN4、PtabBFN3、PtaeBFN3聚类于同一进化枝,ClBFN2、ClBFN3、ClBFN4和PtabBFN1、PtaeBFN2聚类为同一进化枝。半定量和定量PCR结果显示,ClBFN2仅在根中表达;ClBFN1在根和木质部中的表达量较高,在嫩叶、成熟叶以及皮中较低;ClBFN3在根、嫩叶、成熟叶中优势表达,在木质部中表达量较低,皮中最低;ClBFN4在皮和木质部中的表达量低于嫩叶和成熟叶,在成熟叶中最高。不同年轮表达分析,发现仅ClBFN1在木芯过渡区呈现规律性表达。木芯径切面解剖分析表明,杉木射线薄壁细胞核长宽比从边材到过渡区呈下降趋势,且过渡区射线薄壁细胞的细胞核皱缩呈圆形,符合细胞程序性死亡特征,因此将ClBFN1基因作为杉木心边材过渡区的标记基因。结论: 杉木BFN基因家族有4个成员,其蛋白序列结构域保守;在心材形成过程中,该家族成员ClBFN1参与细胞程序性死亡,在心边材过渡区响应表达,可作为杉木心边材过渡区的分子标记基因。

台湾含笑的育种潜力
崔罗敏,王芝权,孙晓威,於朝广,喻方圆,殷云龙
林业科学. 2025, 61(10):  121-134.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20250293
摘要 ( 3 )   HTML ( 0 )   PDF (7231KB) ( 2 )  
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目的: 台湾含笑具有优良的观赏价值及抗逆性,是优良的杂交亲本。本研究观测了台湾含笑的开花特征,探索了种间及属间杂交,为台湾含笑与近缘种及远缘种杂交育种提供理论指导。方法: 观察分析台湾含笑的开花特征和开花动态,柱头可授性,花粉母细胞减数分裂,并以台湾含笑为亲本进行了近缘及远缘杂交试验,对获得的杂种苗进行表型特征测定,同时运用SSR(simple sequence repeats)分子标记技术对杂交后代的真实性进行了鉴定。结果: 台湾含笑为雌雄异熟,但雌、雄性期存在短暂的重叠,并且没有二次开合现象,小孢子减数分裂基本正常,花粉具有较好的花粉萌发力;以台湾含笑为亲本的16个杂交组合中,台湾含笑与深山含笑,阔瓣含笑,红花深山含笑,金叶含笑均具有较高的杂交亲和性,与峨眉含笑杂交存在单向杂交亲和性现象,与玉兰属的属间正反交均败育;台湾含笑与红花深山含笑的杂种在苗期生长中表现出显著的杂种优势,并通过SSR分子标记鉴定杂种真实率为100%。结论: 综上得出,台湾含笑属内近缘种间杂交较为容易,与远缘种杂交较为困难。本研究为实现台湾含笑的杂交育种和种质创新提供了重要的理论基础,有望在未来培育出更多优良的含笑属新品种。

北方沙地杨树人工林对常规与滴灌施肥的响应
郭江涛,彭晶晶,马鑫,刘帆,夏永秀
林业科学. 2025, 61(10):  135-145.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240656
摘要 ( 4 )   HTML ( 1 )   PDF (682KB) ( 2 )  
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目的: 针对北方沙地杨树大径材人工林综合地力差、生产力低下等问题,通过常规施肥与滴灌施肥方式,解析杨树人工林对不同水肥条件的响应机制,为研制合理的促进林木生长和地力可持续维护措施提供理论依据和技术指导。方法: 以北方沙地11~12年生欧美杨人工林为研究对象,采用裂区试验设计, 灌溉方式为主因素,设常规灌溉和滴灌2个水平,不同追肥种类为副因素,设不施肥、控释肥、水溶肥、有机粪肥、控释肥配施有机粪肥和水溶肥配施有机粪肥(6个水平,共计12个处理)。连续处理2年后,测定杨树胸径变化、土壤理化性质与土壤酶活性。结果: 在相同施肥条件下,滴灌比常规灌溉更能促进杨树人工林胸径生长。不同肥料类型及其组合对杨树胸径生长和土壤地力有不同效应,其中滴灌条件下单施有机粪肥处理或水溶肥结合有机粪肥处理的效果最佳,而控释肥配合有机粪肥处理的效果最差。施入有机粪肥处理能够提高土壤碱性磷酸酶活性,提高土壤有效磷含量,维持土壤有机质稳定,既能促进胸径增长,又能很好地维护土壤地力。结论: 在北方沙地杨树人工林中,滴灌条件下有机粪肥或水溶肥配合有机粪肥处理促进胸径增长的效果最佳,能提高土壤养分有效性,维持地力,因此建议采用有机粪肥作为基肥,滴灌施肥方式施入水溶肥作为追肥对该地区杨树人工林进行水肥管理。

复合菌剂对防火景观树种枯落物降解效果的影响
徐明,王磊,张扬
林业科学. 2025, 61(10):  146-153.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240083
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目的: 筛选与组合有显著协同和增效作用的复合菌剂,将林间枯落物快速降解,大量减少林下枯枝、落叶等可燃物,增强防火林带防火效能,并进一步将枯落物降解为有机肥料。方法: 于南京市南郊的江苏省林业科学研究院实验林场设立试验区,采用550 ℃灼烧法测定有机质含量和降解率,利用小油菜种子发芽指数法评价堆物的腐熟度,设立槽式试验堆区和林下试验区,测定不同复合菌剂对枯落降解发酵堆物的温度、含水率、pH值,选出复合菌剂最适用量和最适用时间,评价降解效果。结果: 火景观树种枯落降解发酵堆温变化的顺序为复合菌剂Ⅰ>复合菌剂Ⅱ>双菌复合Ⅲ>对照CK;随着处理时间增加,复合菌剂Ⅰ处理的含水量、有机质含量下降速度最快,pH值的变化最活跃,有机质的降解效果最明显(P<0.05),其他处理均次之;4因素4水平正交试验结果表明,复合菌剂Ⅰ有显著的协同和对枯枝落叶等降解速度的增效作用;不同复合菌剂Ⅰ、Ⅱ、双菌复合Ⅲ和对照CK处理对枯落物降解率分别达92.3%、82.7%、62.1%和25.5%,对枯落物降解率与对照比均有显著差异(P<0.05);于6月10日利用30 kg·hm?2的复合菌剂Ⅰ处理30天对林下枯落物降解率达100%,既高效又经济;处理至30天,复合菌剂Ⅰ、复合菌剂Ⅱ和双菌复合Ⅲ处理的GI分别达98.2%、92.3%和89.7%,均超过GI﹥80%腐熟度的无害化水平(P<0.05)。结论: 复合菌剂Ⅰ处理可快速将防火景观树种枯落物降解,并实现减少林下可燃物的目标

融合多尺度注意力特征的林业外来害虫检测方法
张长春,杨兴昌,王国骅,王冰婧,李诗杰,陈方舟,葛永泰,石娟,张军国
林业科学. 2025, 61(10):  154-163.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240446
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目的: 针对林业外来害虫因目标尺度多样、栖息环境复杂、易受遮挡等因素导致的现有检测算法识别准确率低、鲁棒性差的问题,提出一种融合多尺度注意力特征的林业外来害虫检测方法(MAF-YOLO),通过增强模型对不同尺度特别是小尺度目标的特征提取能力,并优化边界框回归策略,从而显著提升在复杂自然环境下对外来害虫的检测精度和泛化能力。方法: 该方法以YOLOv5s为基线架构,其核心改进包括:1) 在颈部网络中嵌入坐标注意力机制,以强化对目标区域关键特征的捕获能力并抑制背景噪声干扰;2) 增设160像素×160像素的小目标检测头,构建多层级检测结构,以提升对微小目标的检测灵敏度;3) 采用Focal-EIoU损失函数替代原始CIoU损失函数,缓解正负样本及难易样本不平衡的问题,优化目标的定位精度;4) 引入域适应训练策略,通过在大规模通用数据集上预训练,增强模型对不同场景的泛化能力。结果: 在包含15类潜在入侵和已入侵的林业外来害虫图像数据集上,训练和评估提出的模型,改进后的YOLOv5s模型精确率和召回率较原始YOLOv5s模型分别提升3.6%和4.4%;与SSD、YOLOv7、YOLOv8模型相比,改进模型的平均识别精度分别提高2.2%、1.1%和0.3%;结合域适应后模型精确率达77.9%,较原模型提升2.1%。结论: 本研究实现了林业外来害虫的精准识别,增强了模型的准确性与鲁棒性,为有效监测林业外来害虫提供了理论依据和技术支持。

西藏雅鲁藏布江流域越冬斑头雁种群数量变化及活动特征
贾茹,王毅花,王秀磊,于红妍,马存新,李全亮,孙戈,徐红英,刘冬平,李迪强,张国钢
林业科学. 2025, 61(10):  164-174.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240444
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目的: 掌握雅鲁藏布江流域越冬斑头雁的重要分布地点、数量变化、栖息地利用和活动特征,为制定斑头雁种群及其栖息地保护以及禽流感监测防控策略提供科学依据。方法: 对雅鲁藏布江流域斑头雁进行3次较为全面的调查,调查方法和路线完全一致,调查范围涉及日喀则市、拉萨市和山南市辖区范围内的16个区县,以几乎没有斑头雁分布的仁布县和尼木县为分界,将调查区域分为东部和西部,沿有斑头雁栖息的江河边及农田沼泽等地用望远镜进行扫描,记录斑头雁的种群数量、调查时间、栖息地类型等信息,采用非参数Kruskal-Wallis方法对斑头雁群体大小以及不同栖息地类型的个体数量进行显著性检验,通过卫星跟踪方法获取斑头雁在雅鲁藏布江流域的详细活动位点,在R软件中计算活动区并分析斑头雁日间和夜间的活动区面积以及对不同土地类型的利用是否存在显著差异。结果: 1) 2014和2018年斑头雁种群数量较为稳定,分别为66 729和65 261只,2022年数量增至90 987只;拉萨市的林周县和日喀则市的桑珠孜区是斑头雁越冬种群数量最多的2个区域,数量达2万只以上。2) 虽然记录到的斑头雁最大种群数量为9 265只,但斑头雁仍以300只以下的种群为主,1 000只以上的种群较少,不同种群大小间存在显著差异。3) 斑头雁在不同年份对不同栖息地的利用情况存在差异,但均偏向于在未翻耕青稞地越冬,同时对沼泽的偏好很高,其次是农田和天然水域;卫星跟踪结果也显示斑头雁日间主要活动于农田和草地,夜间主要栖息于水域和裸地,日间和夜间的活动区面积无显著性差异。4) 斑头雁在雅鲁藏布江流域东部和西部之间的活动相对独立,但能通过位于江孜县的年楚河产生间接联系。结论: 近年来斑头雁种群数量增长可能与其适宜栖息地面积增加有关,尤其是农田的增加,意味着冬季收割完遗留在田地中的青稞以及正在生长的冬小麦能为越冬斑头雁提供更多的食物来源。雅鲁藏布江流域东部和西部的越冬斑头雁相互交流虽然有限,但考虑到斑头雁在拉萨市和山南市之间以及日喀则市各地区之间来往较为频繁,建议当地相关部门成立多部门多区域的联防联控应急机制,科学有效地开展禽流感监测与防控。

便携式蓝莓采摘机刚柔耦合仿真分析与试验
王海滨,初存,李耀翔,刘广达
林业科学. 2025, 61(10):  175-189.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240478
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目的: 研制一款针对山地种植、小规模经营散户的手持便携式蓝莓采摘机,通过刚柔耦合动力学仿真与蓝莓采摘田间试验分析不同工况下采摘机的工作性能,解决人工采摘蓝莓采摘效率低、劳动强度大、果实损伤率高等问题,为蓝莓机械采摘装置的结构设计提供理论参考。方法: 基于采摘机的整机结构和工作原理,对采摘装置进行力学分析,对关键零部件进行有限元分析,分析采摘装置与蓝莓植株相互作用过程中的采摘振动机理。根据蓝莓采摘作业要求,应用Hypermesh、Ansys软件将采摘机关键零部件与蓝莓植株三维模型转换为柔性体,在Adams中建立采摘装置与蓝莓植株的刚柔耦合力学仿真模型,设置蓝莓果实在植株上的分布位置。通过蓝莓采摘仿真试验分析行程速比系数K、手电钻转速n和卡箍夹紧位置对系统动力学性能以及植株不同位置果实采摘力的影响,采用有限元仿真分析采摘机关键零部件的结构强度。以仿真因素为试验变量,利用自行研制的便携式采摘机开展预采试验和机器工作参数试验,以采摘效率、成熟果实采净率、生果脱落率和果实破损率为评价指标,分析机器的采摘性能,得到机器的最优工作参数组合。结果: 1) 动力学仿真结果表明,采摘传动装置行程速比系数K过低时,采摘机构易卡顿;行程速比系数K过高时,机构运动剧烈、铰接部位磨损严重。当行程速比系数K=1.3、手电钻转速n=180 r·min?1时转矩峰值最大$ {M_{\Sigma O}}(t) $=3.0 N·m,小于手电钻的额定转矩4.0 N·m,满足使用要求。2) 有限元分析结果表明,采摘装置关键零部件的最大正应力为196 MPa,小于材料屈服极限355 MPa,满足使用条件。3) 刚柔耦合仿真、预采试验和机器工作参数试验结果共同表明,机器卡箍最佳夹紧位置为植株主干距根部1/3~2/3处,机器工作的最佳行程速比系数K=1.3,手电钻最佳工作转速n=180 r·min?1。4) 最优工作参数组合下,机器的采摘效率为0.29 kg·min?1、成熟果实采净率为91.4%、生果脱落率为5.9%、果实破损率为4.8%,机器采摘效率是人工采摘效率的5.08倍。结论: 研制的手持便携式蓝莓采摘机满足蓝莓采摘作业的工作要求,适于采摘中高丛蓝莓植株,研究成果可为小型浆果采摘机设计提供技术参考和理论支持。

林地松软地质条件下仿生山羊蹄履带板的附着性能
韩庆珏,肖江铃,晏希,胡展雄,孙继静
林业科学. 2025, 61(10):  190-200.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240488
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目的: 针对林地松软地质条件下履带作业车辆履带板附着性能较低的问题,将具有较高附着特性的山羊蹄球外形与履带板履刺相结合,设计一款仿生山羊蹄履带板,为提高林地条件下履带作业车辆的附着性能提供新的思路与方案。方法: 基于山羊蹄原形,运用逆向工程技术构建山羊蹄三维模型,提取山羊蹄球轮廓脊线。利用MATLAB软件对山羊蹄球轮廓脊线进行三阶曲线拟合,获得曲线方程,依据该方程开展仿生履带板履刺设计,依此设计出仿生山羊蹄履带板,并将常见的直齿履带板作为试验对比对象。基于Rankine被动土压力理论,推导出直齿履带板和仿生山羊蹄履带板附着力的理论计算公式。以中南地区油茶林地土壤条件为依据,开展土力学试验获取林地土壤特征参数,通过理论计算获得直齿履带板和仿生山羊蹄履带板附着力的理论值。应用EDEM软件建立基于林地土壤确定参数的离散元系统,选用Hertz-Mindlin模型并结合JKR和HMB黏结模型作为土壤颗粒间的接触模型,对直齿履带板和仿生山羊蹄履带板的附着性能进行仿真分析。加工制作出实物履带板,通过土槽试验对履带板进行试验分析,获取直齿履带板和仿生山羊蹄履带板附着力的试验值。结果: 理论分析结果显示,仿生山羊蹄履带板的理论附着力为165.04 N,直齿履带板的理论附着力为152.36 N,仿生山羊蹄履带板的理论附着力相比直齿履带板提高8.32%;借助EDEM的后处理功能分析可得,仿生山羊蹄履带板的平均附着力为181.17 N,直齿履带板的平均附着力为161.33 N,仿生山羊蹄履带板的平均附着力相比直齿履带板提高12.30%;从微观变化角度分析土壤颗粒场发现,仿生山羊蹄履带板周围具有强应力的颗粒数量占比更高,故附着力更大;履带板土槽试验表明,仿生山羊蹄履带板的平均附着力为173.41 N,直齿履带板的平均附着力为150.89 N,仿生山羊蹄履带板的平均附着力相比直齿履带板提高14.92%,进一步验证了理论计算结果和仿真试验结果的正确性。结论: 林地松软地质条件下,仿生山羊蹄履带板在理论分析、仿真分析以及试验分析层面较常见的直齿履带板均展现出更高的附着性能,充分证明仿生山羊蹄履带板履刺设计的优越性,可为林地条件下履带作业车辆附着性能提升提供结构参数设计的理论依据。

对辊式叶林杜仲脱叶剥皮机设计与试验
谷芳,宋明洋,樊扬,冯腾辉,朱琳,朱铭强
林业科学. 2025, 61(10):  201-210.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20250055
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目的: 设计开发一款对辊式叶林杜仲脱叶剥皮机,以实现连续化叶林杜仲细枝木脱叶剥皮作业,解决叶林杜仲规模化采收过程中机械化水平低的难题。方法: 在测定目标物料基本特性参数的基础上,以整机工作性能要求为主要准则,利用EDEM软件进行仿真模拟和台架试验,得出拉削对辊的螺距、间距和转速比的最佳切割效果组合参数,确定对辊的数量与合理的传动方式;分析脱叶锤片受力情况,确定锤片机构结构尺寸与排列方式,完成装备关键零部件的设计;选择脱叶和剥皮进料辊转速、锤片辊转速等作为试验因素,以脱叶率、剥皮率和生产效率为试验指标,通过田间试验对整机工作性能进行评价。结果: 1) 拉削对辊机构对杜仲树皮的切割效果随着对辊间距增大而降低,但与螺距和转速比无相关性;最佳切割效果组合参数为:拉削辊直径150 mm、长度1250 mm、螺距2.5 mm、间距10 mm、转速比1、对辊数量2组、转速400 r·min–1。2) 锤片机构采用定距、偶数、均布的方式排列;锤片长130 mm、宽50 mm、厚4 mm、锤片间距15 mm、数量40,对辊数量2组、转速1200 r·min–1时,效果最佳。3) 田间试验结果显示,基于设计参数研制的杜仲脱叶剥皮机对当年生采收1天内、含水率58%~70%的杜仲细枝木剥净率最高,脱叶率达100%,剥皮率为78%,生产效率为64%。结论: 对辊式叶林杜仲脱叶剥皮机试验的各项指标均达到设计目标,为叶林杜仲机械化采收装备的研发提供了一种参考方案。

基于产权叠加效应视角的农户林业生产投入
刘浩,张连刚,刘璨
林业科学. 2025, 61(10):  211-220.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240486
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目的: 厘清集体林地确权对农户林业生产投入的作用机制,为深化集体林权制度改革提供理论依据。方法: 基于产权安全性假说区分集体林权制度改革前既有林地和改革后新增林地的确权激励差异,充分考虑集体林权制度改革嵌入的社会经济环境变化,利用9省(区)18县(市)3 158个样本农户2003—2021年非平衡面板数据和固定效应模型,估计集体林地确权对农户林业生产投入的影响,并开展动态影响和异质性分析。结果: 1) 集体林地确权激励农户增加林业生产投入,产权叠加的正向效应主要体现在增加林业投资;2) 农户对既有林地的生产投入存在“阿森费尔特沉降”,林业资本投入规避产权风险的意识强于劳动力投入;3) 集体林地确权对农户林业生产投入的影响存在显著的区域和林地规模异质性。结论: 林地产权长期稳定能够有效激励农户增加林业生产投入,需继续强化集体林地确权登记和补漏纠错,因地制宜地实施集体林地承包权延包工作,促进高水平保护和高质量发展的进一步协调,通过机制和模式创新推动集体林适度规模经营。

重点国有林区森林旅游发展的演化博弈与协作机制
朱洪革,田雨辰,应闻,张宇彤
林业科学. 2025, 61(10):  221-235.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240487
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目的: 森林旅游是重点国有林区引导资源环境可承载特色产业发展的重要手段,兼顾环境保护与经济增长双重目标。分析相关利益主体的动态博弈过程、均衡状态以及最优策略选择和发展模式,探究促进利益主体共谋森林旅游发展的协作机制,为实现重点国有林区整体性保护和资源环境可承载特色产业发展提供理论支持。方法: 通过演化博弈和数值仿真,分析地方政府、文旅企业、森工集团的策略选择与敏感性变化,探讨激励三方共谋森林旅游发展的协作机制。结果: 1) 森林旅游发展的期望均衡与外部资金支持、动态奖补、森林资源有偿使用费及三方主体的成本和收益密切相关。2) 地方政府的动态奖补是促使其他两方积极合作和保护开发的关键,奖励金额需谨慎设定,不能过低以免失去激励效果,也不宜过高以防增加地方财政负担;文旅企业对成本、收益和森林资源有偿使用费的变动敏感性更强,符合市场主体“逐利”特质;森工集团的策略选择主要受成本差影响。3) 需要建立中央财政支持和引导社会资本介入的外部驱动机制,实现对现有主体的统筹管理和压力舒缓。配合由合理的森林资源有偿使用制度和地方政府动态奖补制度构成的内部协调机制,增强协作的公平性和积极性,促进森林旅游可持续发展。结论: 1) 地方政府作为森林旅游发展的政策制定者,注重整体产业发展效益;文旅企业作为市场主体,对自身成本收益有着高度敏感性;森工集团作为森林资源经营主体,注重长期资源保护和可持续发展。2) 推动森林旅游发展达到优势协同模式,应确保地方政府处于资金充沛状态、文旅企业处于优化合作增益状态、森工集团处于服务优化净收益增益状态。3) 构建外部驱动与内部协调相结合的协作机制,能够缓解森林旅游发展的利益主体矛盾,促进主体合作。

新一轮集体林权制度改革成效、乡镇林业站职能效率和农户增收——基于面板向量自回归模型的实证分析
许毓坤,薛泽茜,庄伟卿,宋立,黄安胜
林业科学. 2025, 61(10):  236-246.  doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20240484
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目的: 构建“林改?机构?农户”三元分析框架,探讨新一轮集体林权制度改革成效(简称新林改成效)、乡镇林业站职能效率(简称林业站效率)和农户增收的相互影响关系,为集体林权制度改革与发展提供新的视角和实证依据,为深化集体林权制度改革提供政策思路。方法: 基于省级面板数据构建相关指标体系,采用熵权法和超效率SBM模型对新林改成效和林业站效率进行量化评价,建立面板向量自回归模型深入探究新林改成效、林业站效率和农户增收之间的相互影响作用。结果: 1) 新林改成效、林业站效率和农户增收在不同地区呈现出多样化特征,相互间存在一定的正向推动作用。2) 新林改成效和农户增收存在自我强化作用;林业站效率受自身资源分配条件限制,具有短期的自我抑制效应。3) 新林改成效和农户增收在受到各自冲击时,当期均能达到正向最大峰值并可保持3~4期的持续作用;林业站效率在第1期出现负向响应后会变为正向响应,并逐渐衰减趋于平稳。结论: 新林改成效、林业站效率和农户增收三者之间存在相互促进与制约关系。在构建三位一体协同机制的基础上,应充分利用新林改成效的自我强化作用,加强政策协同,持续推进集体林权制度改革;合理配置林业站资源,增加建设投入资金,确保改革成效转化为农户收益;还需制定针对性政策,拓宽农户收入来源,实现农村可持续发展和农户生活水平提高。