2024年, 第46卷, 第03期　
刊出日期：2024-03-25

  

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  关于我国林木育种向智能分子设计育种发展的思考

  康向阳

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 1-7.

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  “作物育种4.0”的提出，为我国林木遗传育种指明了向智能分子设计育种发展的前进方向。本文提出了理想品种的概念及其智能设计实现条件，简要综述了我国林木遗传育种研究历史以及存在的问题，并提出了推动我国林木智能分子设计育种的发展对策等。林木遗传育种应该瞄准国家林业重大需求，有组织地选择重要树种系统布局，在推动树种高世代遗传改良及其利用的同时，准备系谱关系清晰的育种资源群体，做到等位变异有迹可循；解析重要性状遗传变异规律及其调控网络，实现基因调控有据可查；建立高效的多组学大数据整合分析以及育种群体构建、亲本选配和后代选择等分子设计育种技术方法体系，保证智能育种有“法”可依等。逐步解决我国林木遗传育种中存在的问题，为实施林木智能设计育种创造理想条件。在每一育种世代品种向理想品种选育的推进过程中，尽可能将智能分子设计育种的最新理论和技术成果应用于育种实践，选育出高产、优质、高抗的当前世代理想品种，满足国家林业发展的现实需要。
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  珙桐叶绿体基因组同义密码子使用偏好性分析

  罗永坚, 王茹, 赵仁菲, 卢新雄, 尹广鹍, 邓志军

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 8-16.

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  【目的】珙桐是蓝果树科珙桐属唯一现存的第三纪孑遗植物，是我国一级保护的特有濒危树种。分析其叶绿体基因组同义密码子使用偏好性及其主要影响因素，旨在为珙桐分子水平上的深入研究、物种保护和种质创新提供参考。【方法】从NCBI在线数据库下载完整的珙桐叶绿体基因组序列，并进行蛋白编码序列筛选，再利用CodonW软件计算各基因的有效密码子数（ENC）、密码子适应指数（CAI）、同义密码子相对使用度（RSCU）和密码子中A、T、C、G这4种碱基的含量，最后利用R软件计算各参数间的相关性并绘图。【结果】（1）从珙桐叶绿体基因组中共筛选出59条蛋白编码序列，总的鸟嘌呤和胞嘧啶碱基（GC）平均含量和密码子第3位碱基的GC平均含量分别为38.05%和30.63%,CAI平均值为0.18,ENC平均值为48.52，表明珙桐叶绿体基因组基因表达水平较低，且密码子使用偏好性较弱。（2）ENC-plot、PR2-plot、中性绘图和对应性分析表明，影响珙桐叶绿体基因组同义密码子使用偏好性的最主要因素为选择压力。（3）共筛选出12个最优密码子。【结论】珙桐叶绿体基因组同义密码子使用偏好性较弱，除了主要受选择压力影响外，还受到突变压力、碱基组成和基因表达水平等因素的影响；同时筛选出12个最优密码子，可用于未来珙桐的遗传改良和种质创新研究之中。
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  槲树雌花和种子生长发育动态研究

  祁永梁, 柯梦, 吴志勇, 佀化玙, 刘克林, 岳涵, 孙宇涵, 李云

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 17-26.

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  【目的】阐明槲树雌花发育的生殖周期和发育时序特征。【方法】以人工控制授粉后不同发育时期的槲树雌花为试验材料，通过形态学、生理指标测定和石蜡切片等检测方法，对授粉前后不同发育时期雌花及子房的外部形态、种子发育进程和败育动态进行观察。【结果】（1）在雌花整个生长发育过程，刺苞逐渐变硬，苞片由绿转黄，柱头不断萎缩，花柱不断缩短；子房体积不断膨大，外围壳斗逐渐增厚，于授粉后140 d左右形成棕褐色橡子。（2）授粉后17 d，胚珠发育完成；授粉后30 d，胚囊发育成熟；授粉后38 d，初生胚乳核出现，原胚形成；之后经过了大约13 d休眠后，依次经历球型胚、心型胚、鱼雷胚和子叶胚的分化；而胚乳作为滋养组织，一直处于高度分裂状态，在种子成熟期被子叶全部吸收利用，最终收获无胚乳的成熟种子。（3）初步明确了槲树种胚在整个生长周期内共存在2次败育高峰期，分别在授粉后69 d和99 d。（4）种子败育的表观形态主要表现为败育胚子房壁褐化、胚珠皱缩，显微结构上则主要表现为珠被发育异常、胚胎畸形或空腔胚囊。【结论】本研究建立了槲树雌花分化和种子形成过程外部形态变化与内部解剖特点之间的关系，可为今后栎属胚胎学研究、开花结实机理和胚败育机制研究提供理论依据。
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  阿勒泰地区生境质量的时空演变及其驱动因素

  卢梦, 王鹤松, 荀雪

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 27-39.

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  【目的】揭示阿勒泰地区生境质量时空变化特征及其驱动机制，为当地生态环境保护和可持续发展提供科学支撑。【方法】基于1990—2021年逐年土地利用数据，运用ArcGIS和InVEST模型定量分析了阿勒泰地区土地利用和生境质量的时空变化特征，并探究生境质量指数的驱动因子。【结果】（1）阿勒泰地区土地利用类型以裸地和草地为主，主要分布于中部和南部，森林主要分布在研究区西北部，1990—2021年土地利用类型发生较大的变化，主要表现为裸地和草地之间的相互转化以及二者转化为耕地、森林和建筑用地，其间草地面积大幅度下降，而耕地、森林、建筑用地面积有较大上升。（2）空间格局上，阿勒泰地区的生境质量呈现出西北和北部地区高、南部地区低的空间特征，生境质量高值区主要分布在西北部森林、草地以及水体区域，低值区主要分布在南部裸地区域。同时，1990—2021年间生境质量平均值由0.513降至0.508。（3）土地利用程度和潜在蒸散发是驱动阿勒泰地区生境质量的两个主要因子，二者均与生境质量呈现显著负相关关系，年均温及年降水量与生境质量的相关性则较弱。【结论】阿勒泰地区生境质量整体呈轻度下降趋势，且与土地利用程度显著相关。未来应继续推进林草生态治理，优化土地利用结构。研究结果有助于增进对当地生境质量长时间序列动态变化过程的理解，可为阿勒泰地区以及其他西北干旱区的生态建设和产业发展评估提供决策支持。
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  联合微波与光学时间序列影像的马尾松林松材线虫病遥感识别

  童彤, 林思美, 李林源, 罗涛, 黄华国

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 40-52.

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  【目的】大范围准确监测林区松材线虫病感染情况对森林疫情防治和经营管理具有重要作用。现有研究往往采用单时相或少量时相数据，松材线虫病遥感监测易受森林背景和非寄主树木影响，导致监测精度存在较大的不确定性。此外，单一数据源往往对病害特征刻画不足，例如被动光学数据侧重描述森林冠层水平结构信息，但易受云雨影响造成数据缺失，而主动微波数据对森林垂直结构和水分含量敏感，但存在噪声高、色素敏感性低以及地形影响大等问题。因此，联合主动微波与被动光学时间序列遥感影像数据，有望在降低环境因素影响的同时追踪同一林分的时序变化特征，进而提升松材线虫病探测的准确性与鲁棒性。【方法】利用厘米级分辨率无人机影像标记样本，联合Sentinel-1 C波段微波和Sentinel-2光学时间序列数据，构建基于极端梯度提升算法的松材线虫病害监测模型。分别评估微波模型、光学模型和微波与光学联合模型在松材线虫病监测方面的性能，以及最优模型在不同环境因子下的表现。【结果】（1）联合了微波和光学的模型精度（总体精度为80.62%,Kappa系数为0.61）略高于单一光学模型的精度（总体精度为79.58%,Kappa系数为0.59），并明显高于单一微波模型的精度（总体精度为68.87%,Kappa系数为0.36），说明了微波与光学时间序列联合数据在松材线虫病害监测中具有优势；（2）模型通常在缓坡、阳坡、低海拔、高覆盖度条件下展现出更高精度。【结论】本研究充分利用多源遥感卫星数据，为松材线虫病大范围准确监测提供了新的技术支撑。
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  两种丛枝菌根真菌定殖青山杨后对舞毒蛾的抗性研究

  赵佳齐, 方静, 谭明涛, 武帅, 任英杰, 孟昭军, 严善春

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 53-59.

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  【目的】研究丛枝菌根真菌（AMF）对青山杨抗虫性的影响以及舞毒蛾对AMF定殖青山杨的适应能力，为AMF定殖青山杨后抗虫性的研究提供科学依据。【方法】分别以对照（CK，无AMF定殖）、根内根孢囊霉（GI）或摩西管柄囊霉（GM）定殖的青山杨叶片饲喂舞毒蛾幼虫，统计3、4、5龄幼虫的体重、体长、头壳宽和食物利用率，测定4、5龄幼虫解毒酶酸性磷酸酯酶（ACP）和碱性磷酸酯酶（AKP）的活性。【结果】GI组3、4龄幼虫的体重显著高于对照组（P <0.05）,5龄与对照组差异不显著，GM组5龄幼虫的体长、体重、头壳宽、食物利用率均显著高于对照组。GI组3龄幼虫取食量显著高于对照组（P <0.05）,4、5龄显著低于对照组，GM组5龄显著高于对照组，3、4龄与对照组差异不显著。GI组ACP显著低于对照组（P <0.05）,AKP在4龄显著高于对照组，5龄AKP活性显著低于对照组。GM组两种解毒酶活性均显著高于对照组。【结论】GI定殖的青山杨能促进舞毒蛾低龄幼虫的生长，对舞毒蛾老熟幼虫的生长影响不显著。GM定殖青山杨叶片促进了舞毒蛾幼虫的生长发育，提高了食物的利用效率，激发了幼虫体内磷酸酯酶活性，表明舞毒蛾对GM定植的青山杨有更好的适应性。AMF对树木及植食性昆虫的影响具有种类特异性，GI定殖对青山杨的抗虫性的影响呈中性，GM定殖对青山杨的抗舞毒蛾产生负效应。
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  造林密度和混交比例对水曲柳生长形质及空间利用能力的影响

  肖伟伟, 王龙凤, 王树力

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 60-68.

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  【目的】探究不同造林密度和混交比例下水曲柳生长形质及空间利用能力的变化规律，为培养大径材水曲柳人工林提供理论依据。【方法】选择帽儿山林场1998年营造的4种不同造林密度（分别为10 000、4 400、2 500和2 200株/hm²）的水曲柳纯林以及两种不同混交行数比（分别为1:1和3:3）、造林密度为2 500株/hm²的长白落叶松-水曲柳混交林作为研究对象，调查了水曲柳的生长指标、形质指标和空间利用能力指标，运用改进层级分析法获得综合评价值。【结果】4 400株/hm²、10 000株/hm²纯林中水曲柳生长指标评价值和空间利用能力评价值比2 500株/hm²纯林分别降低3.15%、2.58%和8.62%、2.58%,2 200株/hm²纯林中水曲柳生长指标评价值、形质指标评价值和空间利用能力指标评价值分别比2 500株/hm²纯林提高21.89%、7.41%和2.94%。混交行数比1:1和3:3长白落叶松-水曲柳混交林生长指标评价值、形质指标评价值和空间利用能力指标评价值分别比2 500株/hm²纯林提高12.18%、9.05%、17.92%和22.98%、12.14%、 25.77%。水曲柳综合评价值从大到小为混交行数比3∶3长白落叶松-水曲柳混交林、2 200株/hm²纯林、混交行数1:1长白落叶松-水曲柳混交林、2 500株/hm²纯林、4 400株/hm²纯林和10 000株/hm²纯林。【结论】随着造林密度的降低纯林水曲柳个体质量显著提高，混交林能显著提高水曲柳个体质量，建议营造密度为2 500株/hm²混交行数比为3:3的长白落叶松-水曲柳混交林。
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  东北阔叶红松林4种树木幼苗光合荧光特征对氮添加的响应

  王宣璎, 张翼, 范秀华

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 69-79.

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  【目的】从光合荧光角度探究阔叶红松林不同演替阶段的4个主要树种幼苗对氮添加的响应差异，为氮沉降加剧背景下东北地区人工造林树种应用提供一定参考，并对未来氮沉降浓度增加情况下森林演替做出推测。【方法】选取阔叶红松林4个演替阶段的代表树种白桦、蒙古栎、紫椴、红松为研究对象，在吉林省舒兰市地区人工造林，设置空白对照(0 kg/（hm²·a）)，低氮(50 kg/（hm²·a）)和高氮(100 kg/（hm²·a）3种氮梯度模拟自然氮沉降，测定不同氮处理下植株光合参数、光谱反射参数、荧光参数等指标，进行方差分析与均值多重比较。【结果】白桦的净光合速率在不同氮条件下均保持最高，且各项数值受氮影响较小；蒙古栎的净光合速率在低氮下由于叶绿素含量上升而显著提高，在高氮下受气孔、电子传递能力减弱等限制显著下降；紫椴最大光化学效率F_v/F_m较低，电子传递受阻，受到光抑制较强，净光合速率在不同氮条件下均最低，且不同氮处理下无显著差异；红松的净光合速率在施氮条件下由于电子传递速率减弱而下降。【结论】因此推测在低氮浓度下蒙古栎的生长会占据很大优势；氮浓度过高时阔叶红松林前期仍以白桦为主，而中期蒙古栎会受到抑制，紫椴占据优势，后期红松的生长会受到高氮抑制。
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  黑河上游年径流模拟模型优选与归因分析

  吴子晗, 计嘉晨, 张帆

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 80-90.

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  【目的】本研究旨在深入探究人类活动与气候变化对黑河上游年径流量的影响，为区域水资源保护与规划利用提供科学支持。【方法】研究综合Mann-Kendall非参数统计检验、Pettitt检验和滑动t检验方法，对1954—2020年黑河上游年径流序列进行趋势检验，识别年径流序列趋势变化的突变点并划分基准期与分析期。在此基础上，采用BP神经网络模型、灰色时间序列模型和多元线性回归模型，模拟基准期年径流变化，优选模拟效果最佳模型，进而借助优选模型与径流变化归因方法，定量解析人类活动与气候变化要素对年径流变化的驱动规律。【结果】趋势检验发现，年径流序列在1982年和2006年前后发生了突变，黑河上游年径流序列可划分为1954—1982年（基准期）、1982—2006年（分析期1）和2006—2020年（分析期2）3个阶段。在基准期年径流序列的模拟中，BP神经网络模型在验证期的相对误差（0.79%）、纳什效率系数（0.84）与拟合优度（0.84）3个参数上相较其他模型优势明显。借助神经网络模型进行年径流变化归因分析，发现人类活动导致年径流在1982—2020年间减少的平均值为7.56×10～8 m³。但2006—2020年间黑河上游人类活动对径流的负面贡献率较1982—2006年间减少约18.00%。详细解析气候变化对年径流量的影响，发现在2006—2020年间，降水量与蒸散发对年径流的贡献率较1954—1982年分别增加约11.00%和8.00%。【结论】BP神经网络模型对于黑河上游年径流序列模拟有较好效果，模拟合格率达94.23%，最大误差仅为1.36%；黑河流域上游年径流量序列在1982年和2006年发生了趋势突变，1982年后人类活动强度增大导致上游年径流量减小，2006年后黑河流域综合治理效果显现，人类活动对年径流量的负面效应减弱；1982—2020年期间的气候变化影响中，蒸散发与降水对径流的贡献分别占46.57%与53.43%。
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  基于MaxEnt模型的不同气候情景下假俭草中国适生区预测

  徐京亚, 刘恬, 臧国长, 郑轶琦

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 91-102.

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  【目的】本研究通过生态位模型分析评价假俭草在中国的分布情况及制约其当代分布的主要因子，为草坪建植管理和引种栽培提供理论依据。【方法】基于262个假俭草的地理分布记录和19个生物气候因子，利用最大熵（MaxEnt）模型和地理信息系统，对该物种当代和未来的适生分布区和面积进行预测，并通过受试者工作特征曲线对模型精度进行验证。【结果】影响假俭草适生区分布的主要因子是最干季度降水量（bio17），次要因子是平均日较差（bio2）、温度季节性变化标准差（bio4）和年降水量（bio12）；在当代气候条件下，假俭草总适生区面积约为183.55×10～4 km²，主要集中在我国东南部亚热带地区；在未来气候情景下，假俭草的总适生区面积相较于当代有不同程度的增加，但低、高适生区相较于当代总体而言呈现下降的趋势；通过空间格局变化得出，假俭草适生区保留率为90.14%～94.21%，另外，假俭草质心均位于湖南省湘潭市，推测该地区可能是假俭草的多样性分布中心。【结论】本研究得出降水是影响假俭草分布的主要因素，在今后引种栽培以及草坪建植管理时应予以重视。
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  内蒙古林草过渡区欧亚绣线菊和土庄绣线菊叶绿体基因组比较研究

  宋晴, 宿逸然, 王铁梅, 胥健, 梁留喜, 董昊野, 邰塔拉

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 103-114.

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  【目的】我国是绣线菊属植物的现代分布和分化中心，欧亚绣线菊和土庄绣线菊是同域分布在内蒙古林草过渡区的两种绣线菊属植物，分析两个物种的叶绿体基因组差异可为鉴定同属植物亲缘关系提供依据。【方法】本研究采用二代测序技术，利用Illumina Novaseq 6000平台，通过组装、注释后得到两个物种完整的叶绿体全基因组序列，并利用生物信息学方法分析其序列结构并构建系统发育树。【结果】结果显示：欧亚绣线菊叶绿体序列全长为155 916 bp，总GC含量为36.72%，土庄绣线菊叶绿体序列全长为155 942 bp，总GC含量为36.76%。二者均注释得到130个基因，其中111个基因是独有的，包含78个蛋白质编码基因、29个tRNA基因和4个rRNA基因。欧亚绣线菊和土庄绣线菊分别检测到238和241个简单重复序列，以A或U结尾的密码子偏好性大于以G或C结尾的密码子偏好性，基因组变异区域主要分布于非编码区域。二者编码亮氨酸的密码子含量最多，半胱氨酸密码子含量最低。系统发育树结果显示：欧亚绣线菊和土庄绣线菊构成姐妹类群，存在较近的亲缘关系，绣线菊属与鲜卑花属亲缘关系较近，呈姐妹类群关系。【结论】研究结果可为绣线菊属植物的系统发育、分类鉴定和资源开发利用等相关研究提供基础资料。
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  矢车菊不同颜色花瓣酵母cDNA文库的构建

  邓成燕, 王佳颖, 戴思兰

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 115-122.

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  【目的】矢车菊花瓣的蓝色呈色和品种间花色变异的分子调控机制尚不明晰。本研究采用Gateway技术构建了矢车菊6个不同花色品种花瓣的酵母cDNA文库，以期进一步通过酵母单杂交或双杂交技术筛选参与调控花瓣呈色的关键互作蛋白。【方法】本研究以白色、粉色、红色、蓝色、紫色和墨色矢车菊花瓣为材料，提取总RNA后分离和纯化mRNA，合成双链cDNA后依次进行BP重组反应和LR重组反应，分别获得初级和次级文库。最后将次级文库质粒转化酵母Y187，获得矢车菊不同颜色花瓣的酵母cDNA文库。【结果】质量鉴定结果显示：初级文库的库容量为1.3×10～7 CFU，重组率为100%，且插入片段长度均在1 000 bp以上；次级文库的库容量为1.6×10～7 CFU，重组率为100%，且插入片段长度均在1 000 bp以上。酵母文库的滴度为3.5×10～7 CFU/mL，随机挑选的24个单克隆经PCR检测后均扩增出明亮条带，重组率为100%，插入片段长度均大于1 000 bp。【结论】本研究构建的矢车菊不同颜色花瓣酵母c DNA文库的质量较高，能满足酵母文库筛选的试验要求，为后续探究矢车菊花瓣的蓝色呈色和品种间花色变异的分子调控机制提供了材料基础。
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  基于经验模态分解和小波包能量熵的杉木加载过程中细观损伤监测与识别

  赵东, 马荣宇, 于立川, 赵健, 刘嘉辉

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 123-131.

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  【目的】细观损伤是承载木材断裂的主要原因之一。木材的多孔层状结构使其损伤过程变得复杂，针对单一信号处理方法较难充分挖掘木材断裂声发射信号中的细观损伤信息，造成识别信息不充分、不完备的问题。本研究提出通过经验模态分解（EMD）和小波包能量熵结合的信号处理方法，通过声发射无损检测手段，识别杉木加载过程中的细观损伤类型。【方法】以杉木为研究对象，进行单轴压缩、双悬臂梁和顺纹拉伸3种单一损伤试验，并对其进行加载过程中声发射信号的采集、监测与分析。通过小波包阈值法消除损伤试验中采集的声发射信号噪声，经由EMD和相关系数计算，分离出最能体现杉木细观损伤特征的本征模态（IMF）分量，并对IMF分量进行基于傅里叶变换的峰值频率分析和小波包能量熵分析，提取杉木细观损伤的特征。【结果】（1）EMD和小波包能量熵结合的信号处理方法能够判断杉木加载过程中声发射信号对应的细观损伤类型与构成。（2）杉木不同细观损伤类型的声发射信号对应不同的小波包能量熵区间：胞壁屈曲与塌溃（0.69～0.99）、层间开裂（1.57～1.78）、纤维束断裂（1.92～2.27）。（3）宏观断口观察和电镜显微分析验证了该方法的准确性。【结论】经验模态分解–小波包能量熵法避免了声发射信号模态堆叠的影响，并解决了木材细观损伤复杂且难以识别的问题，为杉木木材断裂的早期诊断方法提供了理论支撑。
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  基于红外热成像的古建筑墙内暗柱材料缺失检测

  王皓宇, 彭林, 张厚江, 雷智勋, 王辉, 张典, 唐家英, 管成

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 132-144.

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  【目的】墙内暗柱是木结构古建筑的重要承重构件之一，因其处于潮湿和缺乏通风的环境，故多存在腐朽及由严重腐朽导致的材料缺失等缺陷，容易失去原有的承载能力和稳定性。墙内暗柱自身构造导致现有的检测手段受限，易造成不可逆的损坏。故本研究基于红外热成像原理开展墙内暗柱材料缺失缺陷检测理论与试验研究，以期为基于红外热成像的墙内暗柱缺陷状况无损检查方法的建立奠定部分前期基础。【方法】首先，从理论角度探讨古建筑墙内暗柱传热过程，推导稳态下木柱区域与纯墙体区域的温度公式，分析影响木柱材料缺失缺陷区域温度变化的因素；然后，建立试验模型，进行墙内暗柱缺陷红外检查试验，采集红外图像；最后，通过分析所获得的红外热图，探讨墙内暗柱材料缺失缺陷大小与墙体表面温度分布之间的关系。【结果】（1）理论研究表明：由于木材的横向导热系数远小于墙体导热系数，加热面加热温度相同的情况下，木柱墙体外表面所对应的温度偏低；墙内暗柱的检测效果主要受到缺陷尺寸，即缺陷高度、缺陷深度的影响。（2）试验结果表明：在稳态热传导下，木柱处的墙体外表面温度要低于纯墙体，即木柱处红外图像的颜色更浅；木柱缺陷的存在会使缺陷处墙体表面温度变高，红外图像颜色变深；木柱缺陷高度越大，缺陷导致的高温范围越大；木柱缺陷深度越大，缺陷区域温度值越高。（3）在非稳态热传导下，木柱中线温差分别与木柱缺陷高度（R2≥0.964）、深度（R2≥0.951）呈极强的正相关。（4）在木柱缺陷较小的情况下，墙体表面温度不因缺陷的存在而发生明显改变。【结论】木柱的缺陷高度与深度是影响缺陷红外热成像检测效果的主要因素，红外热成像法应用于古建筑墙内暗柱材料缺失缺陷的筛查与评估是可行的。
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  季铵化纳米纤维素增强预油漆纸性能

  王瑾, 龙玲, 刘如, 尹江苹, 孙玉慧

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 145-152.

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  【目的】为解决预油漆纸用三聚氰胺–脲醛树脂存在甲醛释放等环保问题，开展了利用无醛水性浸渍胶黏剂和涂料制备无醛预油漆纸的应用技术研究。【方法】以季铵化纳米纤维素改性水性丙烯酸酯乳液作为浸渍胶黏剂制备预浸胶纸，并在表层辊涂水性丙烯酸酯类涂料制备预油漆纸。利用X射线光电子能谱仪（XPS）、热重分析仪和万能力学试验机分别对预油漆纸的表面化学基团和元素含量变化、热稳定性能和拉伸性能进行分析和测试。【结果】原纸经浸渍季铵化纳米纤维素增强水性丙烯酸酯乳液并涂饰油漆后制备的预油漆纸纵向抗张强度和断裂伸长率分别增加了4.2倍和3.2倍，并且可任意角度折叠，柔韧性能优异。预油漆纸甲醛释放量为0.12 mg/L，达到国内外干燥器法甲醛释放量最严等级—日本标准F星级认证中F级（甲醛释放量≤0.3 mg/L）要求。XPS分析表明：与原纸相比，预油漆纸表面化学结构和元素含量发生变化，经过丙烯酸酯胶黏剂和涂料处理后表面疏水性能提高。热重分析结果显示：与原纸相比，预油漆纸的热稳定性能略微下降。除表面耐磨性能和硬度，预油漆纸饰面板的抗冲击性能、耐干热性能、耐湿热性能、耐水性能和耐污染腐蚀性能均能满足GB/T 15102—2017《浸渍胶膜纸饰面纤维板和刨花板》和GB/T 37005—2018《油漆饰面人造板》的要求。【结论】利用季铵化纳米纤维素增强的预油漆纸具有良好的环保和力学性能。
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  基于Mask R-CNN和迁移学习的无人机遥感影像杉木单木树冠提取

  谢运鸿, 孙钊, 丁志丹, 罗蜜, 李芸, 孙玉军

  北京林业大学学报. 2024, 46(03): 153-166.

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  【目的】利用无人机遥感影像对树冠进行自动化提取，获取高精度树冠信息。【方法】该研究提出一种基于Mask RCNN和迁移学习的无人机影像单木树冠提取方法。首先，选用在Faster R-CNN基础上改进优化的Mask R-CNN实例分割模型，特征提取网络在ResNet50残差网络和ResNet101残差网络二者间选取最优。其次，引入迁移学习与Mask RCNN一起训练，联合迁移学习的导向作用降低训练时间，提高训练精度。【结果】Mask R-CNN模型的总体精度为93.59%，用户精度为65.46%,F1分数为76.05%，平均精度均值为0.31；载入迁移学习后的Mask R-CNN模型在同等训练条件下比原模型的用户精度提升29.53%, F1分数提升19.63%，平均精度均值提升0.21；分别以ResNet50和ResNet101为特征提取网络的Mask R-CNN模型中，ResNet50+Mask R-CNN模型的总体精度、用户精度、F1分数、平均精度均值各为96.94%、95.57%、96.17%、0.54,ResNet101+Mask R-CNN模型的总体精度、用户精度、F1分数、平均精度均值各为96.20%、94.41%、95.19%、0.49；其中载入迁移学习的ResNet50+Mask R-CNN模型在预测东西冠幅、南北冠幅、树冠面积与样方郁闭度的预测决定系数分别为0.87、0.84、0.93和0.83。【结论】本研究提出的基于Mask R-CNN和迁移学习的方法得到了较为精准的树冠参数结果，为无人机遥感影像评估树木资源提供了一种快速高效的解决方案。