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加格达奇地区发生松材线虫病的风险性预测

东北林业大学学报 2022年第9期50卷 128-134页

作者：崔嵘潘龙张吉利王烁荣贵纯理永霞张星耀中国林业科学研究院生态保护与修复研究所北京100091 中国林业科学研究院寒温带林业研究中心中国林业科学研究院生态保护与修复研究所中国林业科学研究院森林环境与保护研究所

近年来松材线虫病在我国由南向北逐渐蔓延并危害新寄主,目前蔓延到吉林省,对我国东北地区森林生态系统造成极大的威胁。加格达奇地区属于寒温带,该地区具有丰富松科树种资源,兴安落叶松(Larix gmelinii(Rupr.)Kuzen)和樟子松(Pinus sylv... 详细信息

近年来松材线虫病在我国由南向北逐渐蔓延并危害新寄主,目前蔓延到吉林省,对我国东北地区森林生态系统造成极大的威胁。加格达奇地区属于寒温带,该地区具有丰富松科树种资源,兴安落叶松(Larix gmelinii(Rupr.)Kuzen)和樟子松(Pinus sylvestris)是我国重要的用材林以及防护林树种。松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)一旦侵入该地区将对我国东北地区林业资源造成严重破坏。采用CLIMEX模型预测适生区、媒介昆虫调查、分子鉴定以及赋值计算风险评估值等方法,预测该地区松材线虫病发生的风险性。结果表明:加格达奇大部分地区为松材线虫的中适生区;该地区有4种已报道的媒介昆虫,分别为樟子松墨天牛(Monochamusgalloprovincialis)、云杉大墨天牛(Monochamus urussovi)、云杉小墨天牛(Monochamus sutor)以及云杉花墨天牛(Monochamus salturarius Gebler);通过枯死松树的分离鉴定发现拟松材线虫(Bursaphelenchus mucronatus);根据赋值法规则计算出松材线虫病在加格达奇的风险性评估值R=2.69,判定寒温带加格达奇地区松材线虫病入侵风险极大。因此,综合判断松材线虫在加格达奇地区适生、传播和入侵风险,为我国寒温带地区的松材线虫病的监测、预警提供技术支撑。

关键词：松材线虫病适生区媒介昆虫风险性

外生菌根真菌对宿主植物耐胁迫能力的影响研究进展

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世界林业研究 2023年第6期36卷 26-31页

作者：谭灿灿聂稳刘逸夫王亚袁艳超刘建锋常二梅肖文发贾子瑞中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所北京100091 中国林业科学研究院林业研究所北京100091

菌根真菌是多种真菌类群的异质群,与90%以上的植物根有关。外生菌根(ECM)在森林生态系统中种类繁多、分布广泛、适应性强,是天然林的重要组成。菌根化可以促进宿主植物对水分和营养元素的吸收,对宿主植物的定植、生长和抗逆性等具有重... 详细信息

菌根真菌是多种真菌类群的异质群,与90%以上的植物根有关。外生菌根(ECM)在森林生态系统中种类繁多、分布广泛、适应性强,是天然林的重要组成。菌根化可以促进宿主植物对水分和营养元素的吸收,对宿主植物的定植、生长和抗逆性等具有重要影响。因此,研究其在胁迫下的响应机制对于更好地利用外生菌根真菌—植物联合修复污染土壤有着重要意义。目前对外生菌根真菌提高植物耐胁迫能力的机制还不甚了解。文中综述菌根化植物的生长特征、抗胁迫能力以及转录组和蛋白质组表达水平等的研究进展,分析菌根真菌增强宿主植物耐胁迫能力,并提出有待深入研究的方向,以期为揭示ECM植物抵抗胁迫机制、探索外生菌根真菌—树木联合修复技术的相关研究提供参考和借鉴。

关键词：外生菌根真菌宿主植物抗胁迫转录组分析蛋白质组分析

六盘山华北落叶松林的结构随林龄变化及其水文影响

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林业科学研究 2023年第1期36卷 109-116页

作者：徐小勤于澎涛王彦辉徐丽宏于艺鹏刘泽彬中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所北京100091

[目的]探讨林分结构随林龄的变化及其所带来的水文影响,为六盘山半干旱区森林植被建设和经营管理提供理论依据。[方法]在六盘山半干旱区叠叠沟小流域,以主要人工林类型—华北落叶松人工林为研究对象,基于1993—2002年的日气象数据,应用... 详细信息

[目的]探讨林分结构随林龄的变化及其所带来的水文影响,为六盘山半干旱区森林植被建设和经营管理提供理论依据。[方法]在六盘山半干旱区叠叠沟小流域,以主要人工林类型—华北落叶松人工林为研究对象,基于1993—2002年的日气象数据,应用林分结构耦合模型和BROOK90生态水文模型,通过情景模拟,得到植被结构(平均树高、胸径、郁闭度、LAI)随林龄的变化,及其对水分平衡分量(截留量、蒸腾量、土壤蒸发量、产流量)的影响。[结果]华北落叶松林随林龄的增加可分为快速生长期(林龄5~15 a)、缓慢生长期(林龄15~40 a)和稳定期(林龄大于40 a)。在快速生长期,林分平均树高、平均胸径、郁闭度和冠层LAI均随林龄的增加而快速增大,年均增长率分别为0.48 m·a^(-1)、0.54 cm·a^(-1)、0.03、0.19;在缓慢生长期,林分平均树高、平均胸径和郁闭度呈缓慢增大趋势,而冠层LAI则呈先增大后减小的趋势;在稳定期,林分结构基本稳定。在快速生长期,年均截留量和蒸腾量随林龄增加而快速增大,年均增长率分别为1.91、24.13 mm·a^(-1);年均土壤蒸发量和产流量随林龄增加快速减小,其年均减小速率为10.58、14.88 mm·a^(-1)。在缓慢生长期,年均蒸腾量、土壤蒸发量和产流量随林龄的变化减慢,并在林龄30 a时趋于稳定,其年均变化率分别为0.62、-0.75、-0.76 mm·a^(-1)。[结论]六盘山半干旱区华北落叶松人工林在林龄小于30 a,特别是林龄小于15 a时,林分结构不断变化,显著影响人工林的生态水文功能。在林龄30 a后,林分结构稳定,水分平衡分量也趋于稳定,在林水综合管理中可不必再考虑林龄的影响。

关键词：华北落叶松林林龄水文功能 BROOK90模型

3种栎属树种单木生长模型及树皮厚度模型研究

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浙江农林大学学报 2023年第3期40卷 589-597页

作者：谭灿灿聂稳刘逸夫王亚董遥黄睿智刘建锋史胜青常二梅赵秀莲江泽平贾子瑞中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所北京100091 中国林业科学研究院林业研究所北京100091

【目的】通过构建栎属Quercus单木生长模型,分析栎树生长特征,为栎属植物质量精准提升、结构优化与合理经营提供依据。【方法】汇总整理栎属3个树种(槲栎Q.aliena、麻栎Q.acutissima、栓皮栎Q.variabilis)解析木各阶段生长量信息,分析... 详细信息

【目的】通过构建栎属Quercus单木生长模型,分析栎树生长特征,为栎属植物质量精准提升、结构优化与合理经营提供依据。【方法】汇总整理栎属3个树种(槲栎Q.aliena、麻栎Q.acutissima、栓皮栎Q.variabilis)解析木各阶段生长量信息,分析栎树单木树高、材积、胸径生长特征;选取4个理论生长方程、1个经验方程及3个胸径处树皮厚度方程拟合并检验栎树单木的树高、材积、胸径与树皮厚度,优选出适应性最强、稳定性最高的模型。【结果】①各栎树单木生长过程符合一般林木生长规律:在前40~50 a树高与胸径生长速度较快,之后随着平均生长量和连年生长量的降低逐渐减小;材积各生长量始终保持随树龄的增大而增加的趋势。②栎树模型拟合结果为:树高拟合最优模型多为逻辑斯蒂(Logistic)模型,材积拟合最优模型多为坎派兹(Compertz)模型,胸径拟合最优模型多为修正威布尔(Weibull modified)模型。③气候对栎树生长影响的结果表明:气候差异导致山西省和河南省槲栎生长发生明显差异。④树皮厚度拟合最优模型为双对数模型和二元一次线性模型。【结论】树高模型对栎树生长拟合效果最佳,实际意义较强;槲栎对气候敏感性较强。图5表4参23。

关键词：栎树生长特征生长模型树皮厚度

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黄土高原和六盘山区的林水协调多功能管理

林业科学 2023年第4期59卷 1-17页

作者：王彦辉于澎涛田奥韩新生郝佳刘泽彬王晓中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所、国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091

【目的】面对实施黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略、推进“山水林田湖草”系统治理的国家要求,黄土高原等旱区的林业发展和植被恢复必须改变传统方式,增加考虑水资源的限制和对水资源的影响,关注森林的多种功能优化,探索如何... 详细信息

【目的】面对实施黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略、推进“山水林田湖草”系统治理的国家要求,黄土高原等旱区的林业发展和植被恢复必须改变传统方式,增加考虑水资源的限制和对水资源的影响,关注森林的多种功能优化,探索如何克服长期存在的忽视水资源承载力、造林成活率低和生长不良、减少河川径流危及区域供水安全、整体功能低下等问题,实现森林多功能性的整体提升。【方法】针对深入理解林水关系和进行森林多功能管理的科技需求,自2000年以来在黄土高原的泾河流域和作为黄土高原区域重要水源地的六盘山土石山区,围绕“结构”、“格局”、“过程”、“耦合”、“尺度”等关键内容,在从单株到区域的多个空间尺度上,采用观测对比、统计分析、模型模拟等多种手段,长期开展旱区森林生态水文和多功能管理研究。【结果】1)林业高质量发展的本质是森林多功能优化的定量精准管理,为此需深入理解和准确量化立地环境与林分结构对多种功能形成的影响,在考虑多种功能的相互作用和供需关系基础上明确各功能的重要性差异,通过科学设计和合理调控森林的数量、质量(结构)和空间格局而权衡优化相互竞争的多种功能,在保证森林本身稳定的前提下尽可能同时满足对主导功能及其他功能的需求。2)提出了旱区林水协调多功能管理的实现途径,即在管理决策时除继续考虑可造林土地面积、立地质量、可用造林苗木等限制外,增加水资源管理及多功能管理的决策内容,并嵌入到传统的森林单功能经营决策过程中,这涉及流域森林覆盖率(造多少?)、森林空间分布(在哪造?)、植被类型和树种组成(造什么?)、林分结构(怎么管?)4个决策层。3)按决策层梳理总结了相关技术成果,在确定黄土区流域合理森林覆盖率方面,将仅考虑年降水量限制的潜在森林覆盖率提升为同时考虑降水量与产流要求限制的合理森林覆盖率,这可藉助于有关统计关系及率定过的流域水文模型模拟;在确定流域内的森林合理空间分布方面,提出相关决策需增加考虑立地类型的产流差别及其造林响应,这可借助于分布式流域水文模型模拟结果或研发的区域植被承载力计算系统;在林分尺度的森林多功能管理方面,提出了5个决策步骤,即进行立地质量分类、确定各地类的主要功能及优先性、调查现有林分结构特征、诊断现有林分的结构与功能、编制面向结构与功能的管理计划;为给森林多功能管理提供参照和目标,提出了不同详细程度的多功能水源林理想结构,包括表示为“3×0.7+X”的一般化理想结构(郁闭度0.7左右,0.6~0.8;地表覆盖度0.7以上;林木高径比0.7 m/cm以下,至少不超过0.9;X表示其他要求)、通过权衡多种功能和林分稳定的需求而确定的华北落叶松中龄林多功能合理密度、基于主要功能的变化规律和重要性排序而确定的不同海拔和林龄时的华北落叶松林多功能合理密度。【结论】本文证实了林水协调多功能管理的理论先进性和技术可行性,是旱区林业高质量发展的可行途径。通过深入认识和定量分析森林多种功能的变化规律,结合应用本文提出的管理技术,就可以科学设计和合理调节森林的数量(覆盖率)、质量(结构)和分布格局,整体提升森林的多种功能,更好地满足社会发展需求。但是,现有成果还有局限性,仍需针对各地情况开展更多理论与技术研究,助力“山水林田湖草”生命共同体治理及黄河流域生态保护和高质量发展。

关键词：森林服务功能森林多功能管理林水关系干旱地区黄土高原华北落叶松人工林

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基于卷积神经网络的雄性海南长臂猿声纹识别

林业科学 2023年第1期59卷 119-127页

作者：冯慧敏金崑中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所、中国林业科学研究院自然保护地研究所、生物多样性保护国家林业和草原局重点实验室北京100091

【目的】利用鸣叫声对雄性海南长臂猿个体进行识别,为海南长臂猿种群智能感知和监测及海南热带雨林国家公园智慧保护地建设提供支撑。【方法】许多研究证明某些物种鸣叫的声音具有个体差异,这种差异可以作为一种声音指纹来对物种个体进... 详细信息

【目的】利用鸣叫声对雄性海南长臂猿个体进行识别,为海南长臂猿种群智能感知和监测及海南热带雨林国家公园智慧保护地建设提供支撑。【方法】许多研究证明某些物种鸣叫的声音具有个体差异,这种差异可以作为一种声音指纹来对物种个体进行识别。本研究基于雄性海南长臂猿鸣叫声谱的特征以及声纹识别的基本原理,提出基于卷积神经网络的声纹识别的方法,通过采用主动声学监测和被动声学监测2种方法收集海南长臂猿鸣叫的原始数据,对原始数据进行预处理,将7只雄性海南长臂猿鸣叫短语中的调频音符组合的声谱图作为输入。通过搭建卷积神经网络和残差卷积神经网络2种模型,7只雄性海南长臂猿鸣叫声谱中提取声纹特征并进行分类,实现个体识别。【结果】通过五折交叉验证得出卷积神经网络模型识别正确率为91.2%,识别效果标准差为4.24%。残差卷积神经网络模型识别正确率为95.04%,识别效果标准差为2.97%。相比卷积神经网络,残差卷积神经网络识别准确率更高,且分类效果更加稳定,但是计算耗时更长。【结论】利用卷积神经网络模型和残差卷积神经网络模型对雄性海南长臂猿鸣叫声谱图进行分类并实现个体识别是可靠的,本方法可以应用于对海南长臂猿的声纹识别。相比卷积神经网络,残差卷积神经网络模型识别的稳定性更好,且分类效果提高3.84%,达到95.04%。但从应用性上而言,对比残差卷积神经网络,卷积神经网络模型训练成本更低,推理计算速度更快,且准确率和预测稳定性达到应用要求。基于卷积神经网络的声纹识别方法克服了许多现有方法中存在的计算和数据集的限制,为将来其他物种的声纹识别研究提供了更好的解决方案。

关键词：海南长臂猿海南热带雨林国家公园声谱图卷积神经网络声纹识别

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杉木和辐射松锯材高温干燥对甲醛释放的影响

林业科学 2020年第12期56卷 130-135页

作者：江京辉周凡周永东李伯涛付宗营韩振泰高鑫中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所北京100091

【目的】以40 mm厚人工林杉木和辐射松锯材为研究对象,分析高温干燥过程中温度和锯材含水率对甲醛释放浓度的影响,并与辐射松锯材常规干燥甲醛释放浓度作比较,回收释放的甲醛,探讨高温和常规干燥过程中温度和锯材含水率对甲醛释放量的... 详细信息

【目的】以40 mm厚人工林杉木和辐射松锯材为研究对象,分析高温干燥过程中温度和锯材含水率对甲醛释放浓度的影响,并与辐射松锯材常规干燥甲醛释放浓度作比较,回收释放的甲醛,探讨高温和常规干燥过程中温度和锯材含水率对甲醛释放量的影响规律以及甲醛回收措施。【方法】根据干燥过程中温度和锯材含水率分布情况,杉木锯材高温干燥采样7次,辐射松锯材高温和常规干燥分别采样9和10次,抽气速度为1.0 L·min-1,采样时间为30 min。参考EPA method 0011,利用冰水浴方法,将2个200 mL洗气瓶内装40 mL蒸馏水串联放入冰水槽中,使醛类物质充分溶于水,采用乙酰丙酮法测定甲醛浓度。【结果】杉木和辐射松锯材高温干燥(90~120℃)时,干燥过程中甲醛释放浓度最小值和最大值分别为4.21和11.43 mg·m^-3、3.66和12.71 mg·m^-3,均高于无组织排放标准规定限值0.20 mg·m^-3;在90~120℃范围内,干燥温度与甲醛释放浓度呈线性关系,其决定系数(R2)分别为0.668和0.934,即随着干燥温度升高,甲醛释放浓度增加;当干燥温度为105℃时,随着辐射松锯材含水率降低甲醛释放浓度逐渐增加,呈线性关系,决定系数(R2)为0.885;干燥温度是影响甲醛释放权重比例最大的因子。在辐射松锯材常规干燥中,干燥温度小于90℃以及锯材含水率逐渐降低时,甲醛释放浓度基本恒定,其值为(0.19±0.03)mg·m^-3,低于无组织排放标准规定限值,常规干燥排出气体中甲醛浓度符合排放标准。【结论】当干燥温度大于90℃时,应对干燥排出的气体采取回收措施,以避免污染环境。

关键词：杉木辐射松高温干燥含水率甲醛释放

黑龙江大兴安岭林区雷击火与人为火发生规律及变化趋势

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林业科学 2024年第4期60卷 136-146页

作者：李伟克舒立福王明玉李威司莉青赵凤君李笑笑周暖阳中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林保护学重点实验室北京100091

【目的】对比分析黑龙江大兴安岭林区雷击火与人为火发生规律的差异性变化,为研究区针对性的开展火源管理及合理制定火灾防控政策提供科学依据和参考。【方法】基于研究区1966—2021年间发生的森林火灾数据,按火因归类筛选出雷击火和人... 详细信息

【目的】对比分析黑龙江大兴安岭林区雷击火与人为火发生规律的差异性变化,为研究区针对性的开展火源管理及合理制定火灾防控政策提供科学依据和参考。【方法】基于研究区1966—2021年间发生的森林火灾数据,按火因归类筛选出雷击火和人为火,通过方差分析、线性拟合等方法对比分析雷击火与人为火在不同时间尺度上的发生差异、规律变化及火灾季的变化趋势。【结果】1966—2021年间研究区共发生森林火灾1887起,其中雷击火932起,人为火503起,占比分别为49.39%和26.66%。雷击火与人为火在发生年份、月份和时段等不同时间尺度上均有显著差异。研究区雷击火数量呈波动增加,而人为火数量呈波动减少的趋势,尤其是1987年之后研究区雷击火数量逐渐高于人为火,但从整体看研究区森林火灾总数变化并不显著。从火灾面积来看,研究区雷击火面积整体呈增加趋势,而人为火和总森林火灾面积呈减少趋势。研究区雷击火集中发生在6、7月份,人为火多发生于4、5月份,且呈现夏季防火期雷击火数量显著增多,但雷击火面积变化并不显著,春季防火期人为火数量和面积显著减少的变化趋势。从发生时段上看,研究区人为火高发时段为10:00—15:00,而雷击火高发期在12:00—17:00。雷击火和人为火在不同时间尺度上的变化差异造成了研究区火灾季节的变动,其中雷击火灾季呈延后扩张的趋势,人为火灾季呈逐渐缩短的趋势,总森林火灾季呈收缩变短的趋势。【结论】受气候变化及防火政策的影响,黑龙江大兴安岭雷击火与人为火之间的发生规律具有明显的差异性,根据不同火灾类型的发生特点和变化趋势,开展针对性的火灾防控工作是有效降低研究区森林火灾风险的必要前提。

关键词：黑龙江大兴安岭雷击火人为火变化趋势对比分析

海南尖峰岭热带山地雨林60hm^2动态监测样地土壤微生物物种估算

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林业科学 2019年第12期55卷 84-92页

作者：唐欣刘世荣许涵张于光中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所北京100091 中国林业科学研究院热带林业研究所广州510520

【目的】选取海南岛尖峰岭国家级自然保护区内60 hm^2大型固定森林样地作为研究区域,利用高通量测序技术和统计推断估算方法,对土壤细菌和真菌的物种丰富度进行估算,比较5种参数和非参数估算方法的精度。【方法】通过Illumina MiSeq测... 详细信息

【目的】选取海南岛尖峰岭国家级自然保护区内60 hm^2大型固定森林样地作为研究区域,利用高通量测序技术和统计推断估算方法,对土壤细菌和真菌的物种丰富度进行估算,比较5种参数和非参数估算方法的精度。【方法】通过Illumina MiSeq测序技术,获得大样地内的500个(40 m×30 m)样方的0~10 cm土壤层的细菌16S rRNA和真菌的ITS2 rRNA基因序列。通过参数估计量SAC和SAD和非参数估计量Chao2、ICE和Jackknife1,对样地内土壤微生物群落OTU丰富度进行估算;并基于OTU在所有样方中的丰度和出现频率,利用R包iNEXT分析样品覆盖率。【结果】从500个样品中分别获得属于土壤细菌和真菌的高质量DNA序列条数分别为14000317和7656130条,这些序列数据被鉴定为细菌和真菌OTU数量分别有42873个和22923个。比较5种参数和非参数估计量估算结果,发现各估计量之间的估算结果相差较小且都呈现略高于观察到的物种数,其中非参数Chao2的估算结果最精确。Chao2准确地外推估算出细菌的OTU个数为42828,真菌的OTU个数为23137。iNEXT分析结果表明,本研究测序所获得的序列数和采集的土壤样品对样地内土壤微生物类群的覆盖率均高达99%以上,特别是基于土壤微生物OTU丰度的样品覆盖率均达100%。【结论】1)非参数Chao2是所有估计量中最优的估计量,该估计量表现出较低的外推误差;2)要准确估算微生物的丰富度,至少需要281个土壤样品和742767条DNA序列才覆盖99%的土壤细菌OTU丰富度,而对土壤真菌群落的OTU丰富度则至少需要386个土壤样品和383189条DNA序列。本研究可为后期海南尖峰岭热带山地雨林60 hm^2大样地土壤微生物多样性研究提供数据基础,为更好地估算微生物多样性提供方法、采样量和测序深度等方面的参考。

关键词：热带山地雨林土壤微生物高通量测序物种丰富度