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林分空间结构参数N元分布及其诠释
张岗岗, 刘瑞红, 惠刚盈, 张弓乔, 赵中华, 胡艳波
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20180228
[摘要](108) [HTML全文](82) [PDF 1166KB](17)
摘要:
目的以甘肃省小陇山锐齿栎天然混交林为例,采用林分空间结构参数N元分布全面、系统地揭示林分空间结构特征,以实现森林结构信息的精确描述和直观表达,为林分森林结构精准调控和重建提供基础参考信息。方法对70 m × 70 m标准地内的林木进行每木定位和调查,采用Winkelmass计算每株林木结构参数的混交度(M)、角尺度(W)、大小比数(U)和密集度(C),借助Excel透视表统计N元分布相对频率,并采用R 3.4.3、Origin 2015绘制N元分布图。结果锐齿栎天然混交林整体及林分内大多数林木呈随机分布、混交良好、较为密集;林分整体中庸且各大小比数等级林木均接近20%;二元分布、三元分布和四元分布中该林分结构最突出特点表现为:不管结构参数如何组合,林分均表现出不同结构组合下大多数林木呈随机分布或混交良好。结论结构参数N元分布借助分布频率表达优势从不同层次和角度全面系统地描述了林分结构特征信息,且不同分布之间优势互补,实现了林分结构从“点→线→面→体→超体”的精准详尽解译;双X横坐标或双Y纵坐标的3D图满足了多元分布结构信息直观展现需求;N元分布为森林结构精准调控和林分结构重建提供了先决信息。
青杄PwPEBP基因及其启动子序列的克隆与表达分析
李兴芬, 苗雅慧, 孙永江, 张孟娟, 张凌云
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20180344
[摘要](26) [HTML全文](28) [PDF 2253KB](9)
摘要:
目的通过研究青杄中的PwPEBP基因及其启动子的表达特性及生物学功能,探究PEBP基因在植物生长发育过程中响应逆境胁迫的功能及作用机制。方法本研究从青杄转录组测序中获得PwPEBP的cDNA序列,利用TMHMM、GOR4等在线软件对PwPEBP蛋白进行生物信息学分析,以此为基础通过PCR技术克隆得到PwPEBP开放阅读框(ORF)序列;同时对其在不同组织与不同逆境及激素处理中的表达水平进行了RT-qPCR技术分析;采用染色体步移法克隆PwPEBP的启动子序列,并利用在线软件BDGP和PlantCARE对PwPEBP启动子序列进行基础启动子区域、转录起始位点和顺式作用元件的预测;最后通过农杆菌瞬时转化烟草法验证PwPEBP启动子的功能。结果PwPEBP cDNA长度为1 408 bp,开放阅读框共585 bp,编码194个氨基酸。PwPEBP蛋白分子式为C966H1 484N250O299S6,无信号肽和跨膜结构域,为亲水蛋白,含有25个磷酸化位点;进化树分析显示,PwPEBP蛋白与北美云杉的PEBP单独聚成一簇,属于新的PEBP蛋白。组织特异性分析显示,PwPEBP在成熟叶中表达量最高,嫩叶中表达量最低;PwPEBP在各激素及逆境诱导下均有表达,但对盐处理无响应。克隆的PwPEBP启动子序列长度为903 bp,其具有响应GA、ABA、SA、MeJA的顺式作用元件。GUS染色及Luc定量试验显示,PwPEBP启动子均能响应GA、ABA、MeJA和SA外源激素及干旱、高温、低温等逆境胁迫。结论青杄中PwPEBP基因广泛响应干旱、低温、高温等非生物胁迫,其中对干旱胁迫最为敏感,同时还参与了ABA、GA、MeJA和SA激素的信号通路。
基于深度学习的5种树皮纹理图像识别研究
刘嘉政, 王雪峰, 王甜
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20180242
[摘要](35) [HTML全文](26) [PDF 1251KB](10)
摘要:
目的针对在树皮图像识别时,现有的算法和识别过程过于复杂的问题,提出了基于深度学习的方法来对不同树种的树皮图像进行识别。方法本文以5种常见树种的树皮纹理图像为例,采用基于卷积神经网络的深度学习方法,将原始图像直接作为输入,通过卷积和池化层对图像的低级、高级特征进行自动提取,解决了手动提取纹理特征的困难和问题;在此基础上,对CNN模型结构进行改进,采用带Maxout的ELU激励函数来代替ReLU函数,解决模型的偏移和零梯度问题;对损失函数进行改进,通过添加规范项来优化结构参数,并使用分段常数衰减法对学习率进行动态调控;最后采用softmax分类器对图像类别进行输出。结果对5个树种的树皮图像共计10 000张图像进行实验,其中每类选取200张图像作为测试集。最终训练识别准确率达到93.80%,测试集平均识别准确率为97.7%。另外,为验证本文方法的可行性,与传统人工特征提取法,提取HOG特征、Gabor特征和灰度共生矩阵统计法,训练SVM分类器。通过实验比较,本文方法识别准确率最高。结论本文提出的基于深度学习的树皮纹理图像识别方法是可行的,提高了识别效率和精度,为树种的智能化识别提供新的参考。
白桦BpCHS3转基因植株耐盐性分析
姜晶, 李晓媛, 王楚, 王芳, 姜静
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20180224
[摘要](20) [HTML全文](21) [PDF 882KB](3)
摘要:
目的查耳酮合成酶(CHS)是黄酮类化合物生物合成途径中的关键酶,其高表达可以促进黄酮类化合物积累,增强植物抵抗盐碱、干旱等非生物胁迫的能力,开展转BpCHS3白桦耐盐性分析,为阐明该基因的功能提供参考。方法以前期获得的转BpCHS3白桦为试材,进行转基因白桦qRT-PCR及Northern Blot检测,同时测定了叶片中花青素质量分数。NaCl胁迫处理下,分别测定转BpCHS3白桦的盐害指数、叶绿素荧光参数及光合参数。采用qRT-PCR技术,测定转基因株系的类黄酮代谢途径中CHS下游5个关键酶基因以及BpCHS家族成员相对表达量。结果qRT-PCR及Northern Blot检测显示,导入的目标基因BpCHS3在mRNA水平能够表达。转基因白桦组培生根苗在0.3%NaCl胁迫第25天,WT株系盐害指数高达83%,而转基因白桦平均盐害指数仅为39%;白桦转基因盆栽苗在0.4%NaCl胁迫后,叶绿素荧光参数及光合参数测定显示,NaCl胁迫第9天多数转基因株系Fv/Fm仍为正常值,而WT株系降至0.66,胁迫第9天时ΦPSIIqP呈下降趋势,但WT株系的降幅高于转基因株系;NaCl胁迫6 d时,5个转基因株系的Pn平均值仍高于WT的43.47%。认为盐胁迫下BpCHS3基因在白桦中的过量表达能够维持其较高的光电子传递活性,提高PSⅡ反应中心原初光能转换效率,同时也能维持较高的净光合效率。分别以转BpCHS3白桦cDNA为模板qRT-PCR分析显示,相对WT株系CHS下游的5个关键酶基因在转基因株系中均呈不同程度的上调表达,BpCHS家族成员中只有BpCHS3表达量显着上调,而 BpCHS1和BpCHS2均呈下调表达或与WT株系差异不显着。BpCHS3过表达株系花青素质量分数分析发现,转基因白桦叶片中花青素质量分数均显着低于WT株系,推测BpCHS3的过量表达,对另外2个CHS家族成员产生共抑制,且影响花青素的合成。结论BpCHS3白桦的耐盐性提高,与花青素质量分数多少无关,BpCHS3的过表达可能促进其他黄酮类化合物的积累,从而增强白桦的耐盐能力。
不同纬度毛竹物理力学性质的比较研究
张闻博, 费本华, 田根林, 胡陶, 岳祥华, 常艳婷, 江泽慧
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20180245
[摘要](14) [HTML全文](18) [PDF 733KB](1)
摘要:
目的本研究旨在探讨分布在不同亚热带种源地区毛竹物理力学性质的变异规律。方法研究采用基于R语言的单因素方差分析、主成分分析等方法,对3个地区210株毛竹的物理性质和力学性质等8个相关指标(体积全干干缩率、体积气干干缩率、含水率、全干密度、气干密度、微纤丝角、抗弯强度和弹性模量)进行遗传变异分析。结果通过比较分析发现毛竹的物理力学性质在3个不同纬度地区间存在显着差异,这种差异可能是受遗传因素、环境因素等共同控制。干缩率、密度、微纤丝角及抗弯相关指标均以高纬度广西灌阳地区最大;只有含水率的变化趋势为安吉 > 霍山 > 灌阳。从变异系数来看,3个地区间的物理力学性质在群体间和群体内的变异程度没有呈现明显地趋势和规律;主成分分析得出抗弯相关指标、干缩率和含水率均不同程度地代表了所调查性状中主要的物理力学性质。结论3个地区中,灌阳地区的竹材具有高强度及高密度等特点,更适合作为工程用材进行加工利用。研究成果不仅可深入了解不同纬度地区毛竹物理力学性质的特征,还可以发展适地适材伐竹,为合理利用我国全分布区的毛竹资源提供理论依据。
桦木单板/玻璃纤维复合材料的制备工艺优化
林斌, 翟学勇, 李瑞, 孙立鹏, 张元婷, 尹玉雪, 刘镇波
当前状态:  doi: 10.13332/j.1000-1522.20190049
[摘要](21) [HTML全文](18) [PDF 996KB](3)
摘要:
目的为了探究工艺因子对复合材料声学振动性能的影响,优化复合材料制备工艺条件参数以提高复合材料声学振动性能。方法按照单板层积材结构设计制备桦木单板/玻璃纤维复合材料。利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪(FFT)对复合材料的声学振动性能进行检测,以比动弹性模量(E/ρ)、弹性模量和剪切模量的比值(E/G)、声辐射品质常数(R)、损耗角正切(tanσ)、声速(v)归一后的综合得分值为响应指标,分析热压时间、热压压力、施胶量对复合材料的声学振动性能的影响。在单因素实验的基础上,利用响应面分析法建立工艺因子和响应值的二次回归模型,优化复合材料的制备工艺条件。结果单因素实验范围内,在热压时间10 ~ 25 min、热压压力0.6 ~ 1.3 MPa、施胶量140 ~ 180 g/m2时,复合材料声学振动性能显着提升,说明实验的工艺因子对复合材料声学振动性能影响显着。利用Design-Expert软件对复合材料的声学振动性能测试结果进行二次多项式回归拟合,剔除对模型影响不显着的因素,建立了复合材料综合得分值的响应面模型。通过响应面模型优化后的最佳工艺条件为:热压时间24.5 min、热压压力1.3 MPa、施胶量180 g/m2,此条件下复合材料的E/ρ为25.27 GPa,E/G为15.99,R为6.48 m3/(Pa·s3),tanσ为0.001 25,v为5 026.55 m/s,综合得分值可达到98.19。结论综合得分值的模型P < 0.000 1,响应值的实测值和预测值之间的偏差均小于5%,说明响应值与回归模型均存在高度显着关系,也说明回归模型准确、可靠。
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林学
Landsat-8地表温度反演及其与MODIS温度产品的对比分析
张爱因, 张晓丽
2019, 41(3): 1-13.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180234
[摘要](28) [HTML全文](31) [PDF 3761KB](8)
摘要:
目的地表温度是区域与全球尺度地表过程分析与模拟的重要参数,在地表与大气能量交换的过程中扮演着重要的角色。本文使用3种算法对北京地区Landsat-8影像进行地表温度反演,并使用MODIS 地表温度产品对反演结果进行交叉验证,评估Landsat-8用于地表温度反演的精度与适用性,为后续使用Landsat-8反演地表温度的研究提供参考。方法对反演地表温度所需的3个重要参数(大气平均作用温度、地表比辐射率、水汽含量)进行获取,得到3个算法的反演结果后,对各个算法的结果进行敏感性和差值分析,并将结果与同期MOD11A1地表温度产品进行对比分析。主要分析手段包括北京市不同行政区之间算法结果与温度产品的平均温度结果比较、不同地类之间算法结果与温度产品的平均温度结果比较,以及选取尺度效应较低、温度随时间变化较小的密云水库中心区域比较两者的温差。结果3个算法的反演结果总体平均温差不超过1 K,其中Cristóbal等提出的改进后单通道算法与其他两个算法的温差最小,Wang等提出的改进后单窗算法与其他两个算法的温差最大。Landsat-8地表温度反演结果普遍高于MODIS温度产品。通过选取密云水库中心区域对本研究反演结果和温度产品进行对比可以得出,3种算法结果与MODIS温度产品的总平均差值为1.373 K。结论反演结果总体上具有较理想的反演精度。Jiménez-Mu?oz提出的劈窗算法具有最好的敏感性分析结果,且与MODIS温度产品的结果最接近。Landsat-8反演结果与MODIS温度产品在总体地温分布规律上保持一致,但Landsat-8因具有更高的分辨率而能更好地分辨小地块不同地类的地温差异,在精确反演地表温度领域拥有更大的优势。
阿拉善高原植物区域物种丰富度格局及其环境解释
王健铭, 崔盼杰, 钟悦鸣, 李景文, 褚建民
2019, 41(3): 14-23.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180403
[摘要](17) [HTML全文](14) [PDF 794KB](1)
摘要:
目的阿拉善高原境内分布着超过20万km2典型的温带荒漠生态系统,这些荒漠生态系统对全球气候与土地利用类型的变化极其敏感,然而水分、能量与生境异质性对该区植物区域物种丰富度的相对影响,以及这种影响在不同生活型植物间的差异还没有得到系统研究。方法本文利用阿拉善高原大尺度植物区域物种丰富度数据,并结合相关的气候与生境异质性数据,尝试系统地探讨阿拉善高原植物区域物种丰富度地理格局及其潜在的影响因素。结果(1)阿拉善高原植物区域物种丰富度存在显着的经纬度格局,全部物种、草本植物与木本植物区域物种丰富度均呈现出沿经度的升高而增加,沿纬度的升高而递减的变化趋势。(2)方差分解结果显示,水分与能量因子共同解释了全部物种、草本植物与木本植物区域物种丰富度60.7%、62.5%及42.6%的空间变异; 两者单独的解释率分别为15.2% ~ 19.6%与2.8% ~ 5.3%。生境异质性分别解释了3组植物区域物种丰富度17.2%、12.3%、29.3%的变异,其单独解释率分别为3.1%、1.0%和11.8%。气候因素与生境异质性对草本植物与木本植物区域物种丰富度的相对影响并不一致;草本植物物种丰富度主要由气候因素决定,而木本植物丰富度则受气候因素与生境异质性的共同控制。(3)气候与生境异质性三者共同解释了区域物种丰富度54.4% ~ 63.8%的变异,但仍然有36.2% ~ 45.6%的变异没有得到解释。结论阿拉善高原植物区域物种丰富度格局由水分与能量类气候因子共同决定,水资源可用性是阿拉善地区植物物种多样性维持最为关键的限制因子。生境异质性对阿拉善高原植物丰富度,尤其是木本植物丰富度有着不可忽略的作用,是干旱区植物多样性维持的重要影响因素。阿拉善高原不同生活型植物区域物种丰富度的影响因素可能并不一致,其他未知潜在因素对阿拉善植物区域物种丰富度亦存在着重要影响。
长白山不同演替阶段森林群落分类结构形成机制
范秀华, 徐程扬
2019, 41(3): 24-32.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180301
[摘要](54) [HTML全文](36) [PDF 1055KB](13)
摘要:
目的群落分类结构是群落内物种组成的一种直观反映形式,群落分类结构指标与零假设模型的差异能够反映出局域生态学过程(环境过滤和种间竞争等)对群落分类结构形成的影响。方法基于长白山地区3块处于不同演替阶段的阔叶红松林样地数据,本文首先分析了长白山典型群落在不同空间尺度上的分类结构特征,并利用群落随机零模型计算标准化差异值(SES)判断影响群落构建的主要生态学过程。结果研究结果表明:长白山地区处于不同演替阶段的森林群落分类结构均具有一定的尺度依赖性,随着尺度的增大,属种比和科种比呈现下降趋势。幂函数模型能够很好地拟合3块样地的属?种关系和科?种关系。通过比较实际群落与随机群落分类结构的差异,我们发现在局域尺度上,次生针阔混交林和椴树红松林的属种比和科种比均显着低于随机群落(SES为负值),次生杨桦林群落属种比的SES值则在绝大多数尺度上为正值。结论环境过滤和扩散的限制作用对次生针阔混交林和原始椴树红松林群落分类结构形成的影响要强于种间竞争,而在次生杨桦林中,竞争作用始终占据主导作用。群落的分类结构受到多种生态学过程的综合影响,它们的相对作用强度会随尺度和演替阶段的变化而发生改变。
蒙古栎?糠椴天然混交林空间格局研究
李艳丽, 杨华, 邓华锋
2019, 41(3): 33-41.   doi: 10.13332/j.1000-1552.20180236
[摘要](9) [HTML全文](8) [PDF 1131KB](4)
摘要:
目的天然林的可持续经营是我国乃至世界林业研究的重点。本文以北京市怀柔区渤海镇三岔村蒙古栎?糠椴天然混交林为研究对象,以探究该地区蒙古栎和糠椴天然混交林的空间分布格局及其关联性为目的,为天然林的保护、管理以及抚育间伐等提供科学依据和理论参考。方法根据北京市怀柔区渤海镇三岔村蒙古栎?糠椴天然混交林1 hm2样地数据,采用单变量O-ring函数分析方法研究蒙古栎和糠椴的空间分布格局,采用双变量O-ring函数分析方法研究蒙古栎和糠椴的空间关联性,并统计分析其径级结构。结果(1)蒙古栎和糠椴的径级结构均呈倒J型分布。(2)林分整体水平、蒙古栎以及糠椴在小尺度上均呈聚集分布;随着尺度增加,聚集强度减弱,逐渐趋于随机分布。(3)蒙古栎与糠椴在小树和中树阶段小尺度上主要表现为聚集分布;随着树木的生长发育,聚集强度减弱,到大树阶段主要表现为随机分布。(4)蒙古栎和糠椴种间空间关联性主要表现为小尺度上负相关为主,随着尺度增加,逐渐趋于不相关。(5)蒙古栎不同生长阶段之间种内关联性主要表现为小尺度负相关为主,其他尺度不相关。(6)糠椴不同生长阶段之间种内关联性主要表现为小尺度正相关为主,大尺度不相关。结论该地区蒙古栎和糠椴天然混交林林分结构比较稳定,属于增长型种群;从天然林可持续性经营角度出发,可以进行适当的人为干扰,采用抚育间伐,使林分结构更加合理稳定。
中国东北部典型树种功能性状地理变异规律研究
连政华, 张春雨, 程艳霞, 辛本花
2019, 41(3): 42-48.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180352
[摘要](9) [HTML全文](10) [PDF 916KB](2)
摘要:
目的以东北林区典型喜光树种和耐阴树种为对象,探讨功能性状沿地理梯度的变化格局及其成因,为科学预测典型树种对未来环境变化的响应和适应策略提供依据。方法利用标准化主轴回归法检验树高、比叶面积、木质密度3个性状的种内关联性;采取偏相关分析法计算功能性状与气候因子之间的关系。结果树高、比叶面积和木质密度3个性状在种内没有显着的关联性。植物性状的地理分布格局随树种而变化,白桦、水曲柳、色木槭的树高随经度增加而减小;山杨、水曲柳和色木槭的树高随纬度增加而减小;白桦和水曲柳的树高随海拔增加而增大。白桦和山杨的比叶面积随经度增加而减小,水曲柳和色木槭的比叶面积随经度增加而增大;白桦、山杨、水曲柳的比叶面积随纬度增加而增大。色木槭的木质密度随经度增加而增大;蒙古栎的木质密度随纬度增加而减小。植物性状与气候因子关系分析显示,白桦的树高与年均温度显着负相关,白桦、山杨、蒙古栎、水曲柳、红松的树高与年降水量显着正相关;白桦的比叶面积与年降水量显着负相关,蒙古栎、山杨和水曲柳的比叶面积与年均温度显着负相关;蒙古栎的木质密度与年均温度显着正相关,色木槭的木质密度则与年均温度显着负相关。结论功能性状地理格局及其环境驱动机制随着树种变化而变化。总体上,树高和比叶面积分别受降水和温度的影响;木质密度相对稳定,受气候因子影响不显着。
帽儿山地区典型地表可燃物含水率动态变化及预测模型
满子源, 胡海清, 张运林, 刘方策, 李远
2019, 41(3): 49-57.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180326
[摘要](24) [HTML全文](25) [PDF 855KB](9)
摘要:
目的可燃物含水率预测是林火预报研究的重要内容,其中地表细小可燃物、半腐殖质和腐殖质含水率在一定程度影响了林火垂直蔓延的持续性及地下火发生的可能性,含水率变化主要是受天气状态和地形特征的影响,而我国关于半腐殖质和腐殖质含水率动态变化及其预测模型的研究较少,分析红松蒙古栎针阔混交林下的地表细小可燃物、半腐殖质和腐殖质3层可燃物含水率的动态变化,对建立我国林火预报系统有指导作用。方法本研究对帽儿山地区红松蒙古栎典型针阔混交林下的地表细小可燃物、半腐殖质和腐殖质含水率进行每日监测,同步监测林分内气象数据,统计分析气象要素和3层可燃物含水率的相关性,选择气象要素回归法建立3层可燃物类型的含水率预测模型。结果在整个监测期内,地表细小可燃物含水率波动最大,最小值为10.99%,最大值为253.30%;半腐殖质次之,最小值为19.21%,最大值为238.07%;腐殖质含水率最稳定,最小值为48.45%,最大值为193.83%,波动最小。地表可燃物含水率变化对气象因子的响应最敏感,多与当日或前一日气象因子相关,半腐殖质次之,腐殖质含水率仅与空气温度相关;建立3种可燃物含水率气象要素回归预测模型,其中地表细小可燃物、半腐殖质和腐殖质的含水率预测模型平均绝对误差和平均相对误差分别为22.2%、23.5%、17.1%和7.1%、14.8%和23.4%,以MRE为15%为界限,细小可燃物和半腐殖质含水率预测模型精度均能达到林火预报精度,腐殖质含水率预测模型精度较差。结论综合分析可得,3层可燃物在防火期内有被引燃,进而发展为森林火灾的可能,在今后的林火预报工作中,还应该注意地下可燃物,包括半腐殖质和腐殖质含水率的预报。
北京妙峰山林场地表潜在火行为及燃烧性分析
李连强, 牛树奎, 陈锋, 陶长森, 陈羚, 张鹏
2019, 41(3): 58-67.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180361
[摘要](27) [HTML全文](14) [PDF 923KB](1)
摘要:
目的森林燃烧性是森林被引燃的难易程度和着火后的火行为特征,分析可燃物火行为及燃烧性为妙峰山林场地表可燃物管理、火险区划及森林防火提供依据。方法利用林场内12种主要森林类型调查数据和二类清查资料,选择地表潜在火行为、火环境、可燃物理化性质及床层结构4大类指标,采用主成分分析和聚类分析法计算104个小班地表可燃物燃烧性并对地表可燃物燃烧性指数CI进行了排序。结果(1)无风条件下104个小班中,各优势树种小班地表潜在火行为有以下规律:针叶林普遍较大且地表火强度达到2 000 kW/m以上、蔓延速度3 m/min以上、火焰高度1.5 m以上,灌木林次之地表火强度700 ~ 2 000 kW/m、蔓延速度1.5 ~ 3 m/min、火焰高度1 ~ 1.5 m,阔叶林较小地表火强度700 kW/m以下、蔓延速度1.5 m/min以下、火焰高度1 m以下。(2)主成分分析表明,地表可燃物燃烧性与火行为指数正相关,与海拔因素负相关,与含水率负相关,与有效负荷量和床层高度正相关。(3)聚类分析表明,小班地表可燃物燃烧性指数CI分为5个等级:高燃烧性(Ⅰ)、较高燃烧性(Ⅱ)、可燃烧性(Ⅲ)、较低燃烧性(Ⅳ)、低燃烧性(Ⅴ)。各燃烧性等级的小班优势树种分别为:油松、落叶松、侧柏等针叶林,位于林场东南、西北部;油松、落叶松、侧柏与栓皮栎、五角枫等针阔混交林,主要位于林场西北部;栓皮栎、黄波罗、五角枫等阔叶纯林,集中于林场东南、西北部;山桃、荆条等灌木林及少数栓皮栎林、黄波罗等阔叶混交林,分布在林场东北部;荆条、山杏、鼠李、绣线菊等灌木,主要位于林场西南和中部。结论以油松、落叶松等针叶林为主的小班地表潜在火行为普遍较大,极易形成高强度地表火,易发生树冠火;燃烧性受到火环境、火行为和可燃物的影响,特别是可燃物有效负荷量、床层高度、海拔和含水率因子;高燃烧性和较高燃烧性小班多数位于林场北部、西北部,要注重对不同燃烧等级小班分类管理、科学巡护。
我国森林灾害的空间分布分析
张颖, 丁昱菲
2019, 41(3): 68-79.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180254
[摘要](18) [HTML全文](17) [PDF 688KB](4)
摘要:
目的森林火灾及病虫鼠害是森林生态系统的重要影响因子,对森林生态系统的稳定和平衡有重要影响。开展对森林灾害的研究,对提高森林资源风险的管控能力和应对措施等有重要的意义。方法 本研究收集了我国2003—2016年主要森林灾害的相关数据,采用主成分聚类分析的方法,对森林灾害的空间分布进行了分析。结果 2003—2016年,在森林火灾总次数上,湖南和贵州两省位居前列。在火场总面积上,黑龙江省远高于其他省份,北京和天津的火场总面积最少。在受害森林总面积上,黑龙江省和内蒙古自治区比较严重,是其他省市区的几十倍甚至上百倍。在成林蓄积量损失上,黑龙江省也是最严重的省份,平均每年火灾损失成林蓄积68.61万m3。按受灾程度将火灾发生区分为轻度森林火灾区(I类)、中度森林火灾区(II类)和重度森林火灾区(III类)3类,黑龙江省为重度火灾区,受灾程度最严重。在病虫鼠害的空间分布上,按照受灾面积的大小分为4类,其中新疆和内蒙属于IV类地区,为病虫鼠害发生面积很大区;其他省市区分别属于I ~ III类,为病虫鼠害发生面积较小(北京市、上海市等)、中度(海南省)和较大区(黑龙江省等)。结论 2003—2016年,我国森林火灾次数、受害面积等总体呈下降趋势,但近年来全国森林病虫鼠害的发生面积总体呈现上升趋势,且面积居高不下,中度和重度森林灾害面积占比增加,这应该引起高度重视。本研究对相关问题进行了讨论,为我国森林灾害的风险管控提供参考。
喀斯特森林植被自然恢复过程中土壤化学计量特征
吴鹏, 崔迎春, 赵文君, 舒德远, 侯贻菊, 丁访军, 杨文斌
2019, 41(3): 80-92.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180136
[摘要](24) [HTML全文](21) [PDF 887KB](4)
摘要:
目的研究茂兰喀斯特森林植被自然恢复过程中不同演替阶段土壤养分与化学计量的动态变化规律,探讨两者间的相互关系,定量评价各影响因子对其的解释程度,阐明群落演替与土壤性状演变间的内在耦合关系,旨在为该区域植被的恢复与重建提供理论依据。方法以草本群落、灌木灌丛群落、乔林群落和顶极常绿落叶阔叶混交林群落等演替阶段为研究对象,每个演替阶段各设置3个固定样地,样地内根据不同小生境随机布设12个土壤剖面,分层取样,测定土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量,并计算其化学计量比。结果研究区土壤的SOC、TN、TP和TK含量均值分别为54.72、4.67、0.73和8.53 g/kg,且SOC、TP和TN含量相互间均存在显着或极显着正相关,表现出相对一致的变化规律;C:N、C:P、C:K、N:P、N:K和P:K分别为11.95、79.16、6.50、6.64、0.550 1和0.085 2;从变异系数来看,除TK含量和C:N属弱变异性以外,其余土壤养分含量及化学计量比均属中等变异性。随植被的正向演替,不同演替阶段的SOC、TN和TP含量基本上均呈上升趋势,而TK含量则呈倒“V”字型变化,表现为:乔林阶段 > 顶极阶段 > 灌木灌丛阶段 > 草本阶段;各演替阶段不同土层深度的SOC、TN和TP含量均表现为0 ~ 10 cm要高于10 ~ 20 cm,而TK含量则无明显变化。土壤化学计量特征随演替的进展其变化趋势差异较大;在土壤剖面层次上,各演替阶段除C:N不同土层深度间无显着差异以外,其余也均表现为0 ~ 10 cm要高于10 ~ 20 cm。冗余分析结果表明,土层深度和群落演替是调控该区域土壤养分含量和化学计量特征的主要因素,对其解释程度分别为32.82%和32.19%。结论研究区土壤有机碳含量相对较高,氮、磷养分含量丰富,植物生长受氮(或磷)素限制的原因可能是土壤养分含量的有效性偏低所致;减少人为干扰、加之适当的保护,促进群落的正向演替,提高喀斯特森林生态系统的稳定性和抗干扰性,有利于土壤养分的积累;研究初步揭示了众多影响因子对土壤养分含量和化学计量特征的解释程度,对喀斯特森林的保护具有重要的指导意义。
地震灾区2种气候生态治理区恢复初期土壤呼吸动态及其影响因子
吴建召, 严思维, 崔羽, 罗清虎, 林勇明, 王道杰, 吴承祯
2019, 41(3): 93-104.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180192
[摘要](7) [HTML全文](20) [PDF 1151KB](3)
摘要:
目的土壤呼吸速率是反映生态系统对胁迫的敏感程度和响应模式的重要参数之一,生态恢复过程可引起土壤呼吸速率变化,研究地震灾区不同生态恢复方式的土壤呼吸动态变化及其与环境因子的关系,对准确认识灾害干扰区生态恢复过程中的区域性碳循环特征至关重要。方法选择干旱河谷气候区(汶川县威州镇)和亚热带季风气候区(绵竹市汉旺镇)的生态恢复示范区为研究区,以受损治理区(DTA)、自然恢复区(NRA)和未受损区(UA)为处理样地,于2015年9月至2016年9月,对土壤呼吸速率(Rs)、5 cm深土壤温度(T5)、5 cm深土壤湿度(W5)、近地面温度(T0)及近地面湿度(W0)进行动态监测,分析土壤呼吸的动态特征及其对土壤温度和水分的响应。结果(1)日尺度Rs最高值出现在11:00—15:00,最低值出现在10:00或18:00,在2个气候区总体上均表现为UA > DTA > NRA,且表现为明显的单峰曲线,具有一定的波动性;季节尺度Rs夏秋季最高,冬季最低,不同季节Rs总体上表现为UA > DTA > NRA。(2)干旱河谷气候区和亚热带季风气候区土壤湿度分别 < 27%和 > 16%时,土壤呼吸主要受土壤温度调控;相对于单因素模型,RsT5W5的双因素模型回归关系更好,T5W5Rs的解释量(R2)均有所提高且大于0.762。(3)干旱河谷气候区DTA、UA和NRA的温度敏感系数Q10分别为2.34、1.95、2.78,亚热带季风气候区Q10则分别为1.99、1.25、2.90,表现为NRA对土壤温度变化最为敏感。结论与UA比较,干旱河谷气候区DTA与NRA土壤呼吸速率分别降低41%和50%,亚热带季风气候区则分别降低21%和23%。
晋西黄土区降雨过程对小流域产流的影响
杨云斌, 张建军, 李梁, 孙若修, 张海博, 张佳楠
2019, 41(3): 105-114.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180104
[摘要](8) [HTML全文](4) [PDF 885KB](3)
摘要:
目的探究降雨过程(雨型)对小流域产流过程的影响,为小流域尺度上产汇流分析提供依据。方法以山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站的蔡家川小流域为研究对象,利用蔡家川小流域2007—2017年场降雨径流数据,根据雨量在降雨过程中集中的位置进行雨型划分,并采用LSD多重比较法分析不同雨型的特征,在不同土地利用类型的小流域尺度上探究雨型特征与产流的响应关系。结果(1)蔡家川流域的降雨可划分为前期型降雨(I型)、中期型降雨(Ⅱ型)、后期型降雨(Ⅲ型)和均匀型降雨(Ⅳ型)。Ⅰ型降雨为短历时强降雨,是主要降雨雨型,占总降雨频次的44.6%,平均雨量为24.6 mm,降雨侵蚀力最强,集中分布在6—8月;Ⅳ型降雨为长历时小雨强降雨,平均历时716 min,平均雨量为17.84 mm,降雨侵蚀力最弱,多出现在雨季的前期(5月份)和后期(9月份);Ⅱ型和Ⅲ型降雨的特征介于Ⅰ型和Ⅳ型降雨之间,多发生在6—8月,降雨量和频次相对均衡。(2)不同雨型条件下小流域的径流深、洪峰流量排序为:Ⅰ型降雨 > Ⅲ型降雨 > Ⅱ型降雨 > Ⅳ型降雨,洪峰滞后时间排序为:Ⅳ型降雨 > Ⅱ型降雨 > Ⅲ型降雨 > Ⅰ型降雨。(3)Ⅰ型、Ⅲ型降雨条件下农地小流域的径流深和洪峰流量高于封禁小流域,Ⅱ型和Ⅳ型降雨条件下封禁小流域的径流深和洪峰流量略高于农地小流域,封禁小流域的洪峰出现时间均滞后于农地小流域。(4)降雨量和历时对农地小流域产流的影响更大,雨强分布对封禁小流域产流的影响更大。结论不同雨型的降雨特征差异性显着,Ⅰ型降雨是引起小流域产流的主要雨型,大雨量强降雨更易造成流域的水土流失;封禁小流域削减径流、延长洪峰出现时间的作用显着,尤其对大雨量强降雨的调节作用更明显;在晋西黄土区降雨量、降雨历时和降雨过程中的雨强分布是影响小流域产流过程的重要因素。
内蒙古乌拉特鹅喉羚蒙古亚种夏季生境选择初步研究
赵宇, 金崑
2019, 41(3): 115-123.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180049
[摘要](46) [HTML全文](33) [PDF 646KB](9)
摘要:
目的研究鹅喉羚蒙古亚种与夏季栖息地的关系,为探索鹅喉羚蒙古亚种的生境选择和生境恢复提供科学依据。方法于2016年7—8月,采用样线法和随机样方法,在内蒙古乌拉特后旗的蒙古野驴?梭梭林国家级自然保护区展开了鹅喉羚蒙古亚种夏季生境选择研究。共获得71个鹅喉羚数据样方,测定了15种生境因子,计算Vanderploeg和Scavia选择指数同时进行主成分分析。结果鹅喉羚喜好高平原和残丘,坡向半阴,灌木类型以白刺灌木林为主。倾向选择灌木数量为0 ~ 10株、20 ~ 30株,植被盖度为0 ~ 20%、60% ~ 80%,距道路的距离为10 ~ 15 km,距居民点的距离为10 ~ 15 km的生境。主成分分析结果显示,前5个主成分的累计贡献率为76.504%,其中第1主成分的贡献率为22.058%,地形因子(坡向、坡位和坡度)是第1主成分的影响因子,其他几个主成分的生境选择因子主要是干扰、水源和食物及植被因子。结论因此,我们认为夏季鹅喉羚对生境的选择呈现一定的偏好和回避,是由于夏季保护区内气候、地形、食物以及干扰等因子特有的季节性特征导致,也体现出其对保护区实际生境情况和资源分布进行的择优和取舍行为。
园艺学
现代月季品种‘赞歌’和粉团蔷薇杂交后代鉴定与评价
吴钰滢, 周璇, 徐庭亮, 常征, 易星湾, 高华北, 赵红霞, 王佳, 程堂仁, 张启翔, 潘会堂
2019, 41(3): 124-133.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180255
[摘要](10) [HTML全文](8) [PDF 1012KB](3)
摘要:
目的本研究通过对现代月季品种‘赞歌’(2n = 4x = 28)和野蔷薇变种粉团蔷薇(2n = 2x = 14)的杂交后代群体进行杂种鉴定和评价,为利用野蔷薇改良现代月季品种提供重要的理论依据和材料基础。方法以现代月季品种‘赞歌’ × 粉团蔷薇的91株杂交后代为材料,综合利用形态学观察、流式细胞仪倍性检测、核型分析和SSR标记对杂交后代进行杂种鉴定和评价,并分析了不同方法对蔷薇属杂交后代鉴定的效率。结果杂交后代的表型参数多介于两亲本之间,变异系数为19.71% ~ 67.13%,变异广泛;流式细胞仪检测结果显示91个杂交后代中有70个三倍体(2n = 3x = 21),18个四倍体,1个六倍体(2n = 6x = 42),2个不能确定倍性;对21个流式细胞仪检测为非三倍体的后代和3个连续开花的三倍体后代进行染色体核型分析,发现18个后代的分析结果与细胞流式仪倍性检测结果一致,确定流式细胞仪测定倍性的准确率为93.41%;从26对SSR引物中筛选出7对多态性引物对2个四倍体和1个六倍体后代进行扩增,结果显示2个四倍体的杂交后代为假杂种,六倍体后代为真杂种。结论在鉴定不同倍性蔷薇属植物杂交后代时,核型分析和SSR标记法比形态学观察和流式细胞术更准确。本研究获得的三倍体杂交后代为利用野蔷薇改良现代月季品种提供了新的种质材料。
林业工程
榫卯智能化加工代码生成系统的开发
汤琳, 关惠元, 王宁, 代鹏飞
2019, 41(3): 134-142.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180414
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摘要:
目的榫卯加工代码的制作是实现榫卯数控加工的关键,但传统数控编程存在难度大、效率低、过度依赖CAM软件等问题,因此有必要开发一款高效的榫卯智能化加工代码生成系统。方法本研究首先利用成组技术对榫卯进行分组,提取各组榫卯的尺寸参数,建立参数化的工件数据库。然后,通过对大量工艺经验和已有榫卯配合相关研究成果的函数表达,实现了榫卯尺寸智能匹配。接着,利用模板技术建立了每一类榫卯零件的参数化加工代码模板,并组建了刀具路径代码模块。运用表达式驱动算法完成对代码模板的实例化,由加工参数的变化带动模板内数值的变动,进而自动生成NC代码,实现了榫卯加工数控程序的参数化、模块化设计。最后,基于后处理原理,通过外接程序的方式完成坐标补偿值的自动计算与添加,实现了加工代码后处理自动补偿。在此基础上,运用可视化的编程语言VB开发了一款榫卯智能化加工代码生成系统。结果结合改良型粽角榫零件加工代码的制作,验证了系统的可行性。通过实际加工以及对被加工零件尺寸的检验,验证了系统生成加工代码的准确性。结论本系统具有操作简单、质量稳定等特点,实现了榫卯加工编程工序的简化和代码的自动生成,极大地提高了编程效率,有助于推动榫卯加工由经验型向知识型的转变。
综合述评
CMLs参与调控植物花粉授粉竞争的作用
高述民, 杨慕菡, 祝园园, 周燕
2019, 41(3): 143-150.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180375
[摘要](3) [HTML全文](4) [PDF 722KB](0)
摘要:
目的在显花植物生殖过程中花粉萌发和花粉管生长起着至关重要的作用,这一过程受许多因素的影响,其中钙调素类似蛋白(calmodulin-like proteins,CMLs)通过直接或间接的作用机制调控花粉萌发及花粉管生长。然而,迄今人们对CMLs的功能研究尚少。本文旨在初步了解CMLs蛋白在花粉竞争优势中的作用,为深入探究CMLs蛋白在植物花粉竞争优势中的分子机制奠定理论基础。方法本文主要通过对参与调控花粉萌发以及花粉管生长过程的CMLs蛋白的结构、表达水平、细胞定位及其作用机理的归纳,结合不同植物中出现的花粉竞争现象,综合分析并总结国内外相关研究结果。结果CMLs蛋白约有4个保守的EF手性结构域,当CMLs蛋白结合Ca2+时,其构象发生变化,增强与下游受体蛋白的结合能力,并启动Ca2+依赖的级联信号放大效应,引起花粉管中Ca2+的浓度变化,影响从萌发孔到花粉管顶端Ca2+浓度梯度的形成,从而调控花粉管的正常生长。CMLs蛋白的表达还可以影响Mg2+、NO等离子的浓度变化,影响Ca2+与EF手性结构域的结合及花粉管生长的导向。不同CMLs蛋白具有不同生理功能,其中参与花粉萌发及花粉管生长的CMLs蛋白主要在植物花器官中表达;部分显花植物在受精过程中,不同倍性花粉之间可能由于基因组大小或者营养物质含量的差异,导致萌发率及生长速率的不同。结论CMLs蛋白可能通过在不同倍性花粉中的差异表达,影响花粉在体内萌发的进程,使其在某一时期表现出竞争优势。
木基金属功能复合材料研究进展
柴媛, 傅峰, 梁善庆
2019, 41(3): 151-160.   doi: 10.13332/j.1000-1522.20180382
[摘要](4) [HTML全文](6) [PDF 1143KB](2)
摘要:
为弥补木材固有的缺陷,改变木材物理、力学、化学性质和构造特征,对木材功能改性的研究从未间断过,从最初的木材塑合技术、浸渍技术、乙酰化技术、热处理技术、压缩和弯曲技术、漂白和染色技术等,到现在较为先进的微波处理技术,均极大地推动了木材科学的发展。随着对木材基本物化性能研究的逐步深入,新型木基复合材料也应运而生,如木基金属功能复合材料,其赋予木材新的电磁屏蔽、导热和导电等功能。根据木基金属复合材料的功能特性,可将其分为3类:电磁屏蔽木材、金属化木材和浸透型磁性木材。电磁屏蔽木材主要用于有射线辐射空间的地板、棚板、壁板等,其制备方法主要有化学镀金属和胶合金属两种,化学镀金属是通过化学的方法使木材表面金属化,胶合金属是通过胶黏剂将金属材料与木材相结合,这两种方法均能提高木材的电磁屏蔽效能,可以减少电磁辐射对人体的伤害。金属化木材是将低熔点合金以熔融状态浸透到木材细胞中并冷却固化后形成的复合材料,熔融状态的金属以木材导管为载体,使复合材料的压缩强度、硬度、导热性、导电性、耐磨性、冲击韧性等大幅度提高,可作导热木材用于地热采暖领域。浸透型磁性木材是在一定的压力下使磁流体浸透到木材内,从而制得带有磁性的木材,可用在磁记录、记忆、电磁转换、屏蔽、防护、医疗和生物技术、分离纯化等诸多领域。目前,木基金属功能复合材料的研究主要集中在木材表面化学镀上,此种制备方法金属只能覆盖在木材表面,而不能浸透到木材内部。金属化木材可以使金属浸透到木材中,但现有研究所用的基材没有经过处理,金属的渗透性不高,如何改善基材,最大限度发挥金属化木材的优异性能,进一步推动木基金属功能复合材料的应用范围,将是下一步研究的重点。本文对3种不同功能复合材料(电磁屏蔽木材、金属化木材和浸透型磁性木材)的研究现状进行概述,同时提出木基金属功能复合材料现有研究中的不足,并展望金属化木材在更多领域的应用和发展前景。

1979年创刊

CN 11-1932/S

ISSN 1000-1522

主管:中华人民共和国教育部

主办:北京林业大学