2024年, 第46卷, 第05期　
刊出日期：2024-05-25

  

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  森林生态系统服务多功能性：概念、指标和经营模拟模型

  雷相东

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 1-11.

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  森林生态系统同时提供多种功能和服务的能力，被称为森林生态系统多功能性，可分为生态系统功能多功能性和生态系统服务多功能性。近年来，生态学领域对生物多样性与多功能性关系机理、多功能性驱动因子等进行了大量研究，这些研究持续成为热点。然而，这些研究成果在实际应用，尤其是在指导森林经营实践方面，尚显不足。森林经营一直以实现多种功能或服务的最大化为目标，但目前还缺乏与生态学中多功能性理论研究的有机联系，迫切需要将二者结合。本文对国际国内森林生态系统服务多功能性的概念、指标、评价方法、经营模拟和优化模型进行了综述，认为预测森林生态系统服务及多功能性、在森林经营单位层面实现多功能性最大化是将来的研究方向。因此，需要加强森林经营模型模拟研究，寻找减少不同服务间冲突、增加协同（即增加多功能性）的经营策略，回答森林经营和气候变化如何影响生态系统服务间的权衡和协调关系及其时空变化等理论和实际问题。
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  基于多源遥感数据的福建省海岸带县域森林生态质量评价

  闫谨, 周小成, 黄婷婷, 乐通潮, 王永荣, 吴善群

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 12-25.

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  【目的】森林生态质量是从生态角度反映森林质量的内涵，对森林的生态功能和生态服务、生长状况以及自我调节功能进行综合测度，以期提高森林改善生态环境、维护生态平衡的能力。【方法】利用中、高分辨率多源遥感数据，获取大范围尺度下能表征森林生态质量的关键指标信息，在此基础上，分析福建省海岸带40个县域的森林生态质量状况。首先，基于2016年2 m分辨率多源遥感数据为主要数据源，利用双层尺度集模型选定最佳分割尺度，多分类器集成算法集，自动选择最优分类算法进行森林类型提取，并结合2020年Sentinel遥感数据及森林分类产品，更新2020年福建省海岸带森林类型精细分布图；其次，利用LandTrendr算法衍生的干扰开始时间特征推算现存森林年龄，通过GEDI冠层高度产品获取海岸带森林冠层高度分布图；在以上关键森林质量指标提取基础上，对遥感手段获取的8项森林生态质量评价指标进行主成分分析，获得福建省海岸带县域森林生态质量综合评价结果。【结果】2020年福建海岸带40个县域约50%的县域森林生态质量处于优良水平，其中仙游县、闽侯县、南安市、霞浦县、柘荣县及厦门海沧区、思明区、集美区、同安区等森林生态质量为优；森林生态质量较差的县域有惠安县、秀屿区、石狮市、福安市、平潭实验区、诏安县。【结论】结合中、高分辨率多源遥感数据，能够发挥遥感大范围监测优点，客观评价福建省海岸带40个县域的森林生态质量；研究结果表明2020年福建沿海县域森林生态质量还存在较大的提升空间，需要针对存在的问题采取相应森林管理措施提升森林生态质量。
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  基于MCR模型的围场县小滦河流域生态安全格局识别

  林一诚, 周怡宁, 郑景明

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 26-36.

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  【目的】识别和评价区域生态安全格局，能为优化区域生态系统要素，改善区域生态安全状况提供重要依据。【方法】本文利用InVEST模型，测算围场县小滦河流域碳固持、生境质量、水土保持和水源涵养4项重要生态系统服务功能，对该区域的生态系统服务功能进行综合评价，并利用最小累计阻力模型（MCR）构建该区域的潜在生态廊道。【结果】全域共识别14个生态源地，构建34条生态廊道，其中19条廊道重要性较高。围场县小滦河流域南、中、北部的综合生态服务功能和生态源地的空间分布格局差异显著。南部低山区森林面积较大，综合生态系统服务功能较高，生态廊道网络较为密集。中部农牧区的人为干扰较严重，对南、北部间生态过程造成阻碍。北部邻近塞罕坝林场区域4项重要的生态系统服务功能较高，存在一些面积较大的生态源地，生态廊道重要性较高。小滦河流域整体生态连通性不高，除河流本身外，沟通南、北部的唯一生态廊道位于流域东部边缘，对区域安全格局具有重要作用。【结论】围场县小滦河流域南部、中部和北部区域的生态系统服务功能具有较大差异，生态安全格局研究结果能为制定相应区域适宜的生态保护修复策略提供理论参考。
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  贵州喀斯特生态系统典型针叶林地表火蔓延速度影响因子及预测模型

  张运林, 罗华, 罗爱霞, 孙甜甜, 丁波

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 37-45.

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  【目的】喀斯特生态系统农林交错，火源复杂，极易发生森林火灾，对喀斯特生态系统恢复等造成严重影响，研究该区域典型针叶床层平地无风条件下的林火蔓延速度，对于该区域植被恢复和森林防灭火工作具有重要意义。【方法】以喀斯特生态系统内3种典型针叶林下地表可燃物为研究对象，在室内平地无风条件下，构造与野外结构相似的针叶床层，以床层含水率、厚度和载量因子的不同梯度组合为变量，进行了188次点烧实验。【结果】（1）相同条件下，云南松和华山松针叶床层的林火蔓延速度没有显著差异，但显著高于马尾松针叶床层（P <0.001）。（2）可燃物床层含水率对针叶床层蔓延速度有显著的阻滞作用，床层厚度有显著的促进作用，床层载量对云南松和华山松针叶床层的蔓延速度有促进作用。（3）马尾松、云南松和华山松针叶床层林火蔓延速度的加式模型平均绝对误差分别为0.013、0.029和0.020 m/min，乘式模型的平均绝对误差分别为0.014、0.023、0.018 m/min，两种预测模型能解释75%以上的林火蔓延速度变化情况。（4）加式模型的外推误差的平均绝对误差和相对误差分别为0.108 m/min和42.50%，乘式模型外推效果优于加式模型，误差均值分别为0.086 m/min和28.20%。【结论】研究揭示喀斯特生态系统典型针叶林可燃物床层特征对林火蔓延速度的影响情况，3种针叶床层平地无风条件下蔓延速度较大，具有蔓延成灾的可能。综合预测精度和外推效果，建议选择乘式模型建立林火蔓延速度预测模型，为该生态系统内森林防灭火工作提供基础。
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  滇南不同类型森林优势种幼树枝生态化学计量特征

  屠晶, 张金艳, 栗忠飞

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 46-54.

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  【目的】探究不同森林类型植物碳（C）、氮（N）、磷（P）生态化学计量特征，对于深入了解物种养分元素的分布格局、受限制状况及吸收利用资源效率具有重要作用。【方法】以滇南地区热带季节雨林、热带山地雨林和中山湿性常绿阔叶林3种森林主要优势种为研究对象，分析不同类型森林上、下层优势种幼树枝C、N、P化学计量特征。【结果】滇南森林优势种幼树枝C含量为441.67～494.33 mg/g,N含量为6.26～12.47 mg/g,P含量为0.34～1.06 mg/g；滇南3种森林优势种幼树枝C、N、P含量平均值总体上随海拔梯度的增加而增加；C∶N的平均值在热带季节雨林最高、热带山地雨林最低；C∶P和N∶P平均值在热带山地雨林最高、中山湿性常绿阔叶最低；3种森林的N∶P平均值均介于10～20之间；上层优势种幼树枝C、N含量平均值低于下层优势种，P含量平均值上层高于下层，上层N∶P低于10，下层优势种接近于20；热带季节雨林中，C∶N与N∶P间呈显著负相关关系（P <0.05）；热带山地雨林中，C∶N与C∶P之间呈显著正相关关系（P <0.05）；中山湿性常绿阔叶林中，C∶N与C∶P、N∶P之间均呈显著负相关关系（P <0.05）;3种森林上、下层优势种幼树枝C、N、P含量之间均无显著相关性。【结论】滇南3种森林优势种幼树枝C、N、P元素含量相对较高，C∶N和C∶P相对较低的分配格局特征。一方面反映出滇南森林植被C元素分解释放相对较快，植被生长受N、P元素共同限制的特征；另一方面，滇南森林上层树种对养分元素的吸收利用效率略高于下层树种。滇南森林物种所处的群落层次对其枝化学计量特征的影响程度大于海拔因素。
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  气候因子对云冷杉针叶混交林主要针叶树种径向生长的贡献率分析

  易紫玥, 李俊杰, 孙海龙, 陈美晴, 李爽, 向玮

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 55-63.

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  【目的】为分析气候变化对针叶树种径向生长的影响，揭示针叶混交林对气候变化的响应规律，在全球气候变暖的背景下，对森林生态系统的适应性经营提供理论支撑。【方法】以金沟岭林场云冷杉针叶混交林中的3个针叶树种为研究对象，建立3个针叶树种的树轮宽度标准化年表，分析3个树种的树轮宽度与气候因子之间的相关关系，明确该地区显著限制其径向生长的气候因子，并用层次分割法量化气候因子对各树种树轮宽度变化的贡献率。【结果】在95%的置信区间下，与气候因子相关分析显示：红松和臭冷杉的径向生长同时受气温和降水的影响，与生长季初期气温正相关；鱼鳞云杉的树轮宽度主要受气温影响，与秋冬季节气温负相关，与降水量的整体相关性较低。3个树种均受到上一年气候因子的影响，有一定的“滞后效应”。滑动相关分析表明，本研究3个主要针叶树种与气候因子的响应关系存在差异，主要表现为负相关性呈增强趋势。3月平均气温对红松的贡献率最高，为34.56%,4月最低气温对臭冷杉的贡献率最高，为22.29%，对鱼鳞云杉的贡献率为60.89%。【结论】层次分割分析法能够有效量化气候因子对各树种树轮生长的贡献率，分析结果可为制定该地区应对未来气候变化的经营管理措施提供理论参考。
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  天然云冷杉林树木生长与树木大小、竞争和树种多样性的关系

  张岚棋, 杨华, 张晓红

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 64-72.

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  【目的】林分内林木大小、竞争和树种多样性等多方面因素影响着林木的生长，而胸高断面积生长量通常被用来描述树木生长状态。本文利用长白山云冷杉针阔混交林主要树种的单木胸高断面积生长量建立随机森林模型，研究和量化影响树木生长的环境因素，旨在为该地区的云冷杉针阔混交林生长预估提供理论依据。【方法】连续24年（1987—2010年）对总样木数为6 903株的固定样地进行数据调查，应用随机森林算法，选取单木、竞争因子、多样性和气候方面共11个调查因子，对混交林中6个主要树种建立胸高断面积生长量模型，并使用10折交叉验证法来优化超参数mtry和评估模型结果。【结果】（1）臭冷杉、云杉、红松、椴树、枫桦、白桦6个主要树种胸高断面积生长量模型的决定系数分别为0.663、0.683、0.695、0.459、0.384和0.568。（2）单木胸高断面积是最重要的因子，对树木生长有着很强的正向影响；竞争因子和树木大小多样性是影响树木生长的主要因素，单木胸高断面积生长量随着竞争因子、树木大小多样性增加而下降。（3）树种多样性对树木生长的影响比较有限，树种多样性指数和混交度的增加会一定程度加快云杉、臭冷杉和红松的生长速度；而气候因子对树木生长的影响则相对较小。【结论】树木生长在很大程度上依赖于其自身的生长潜力，在外界环境中主要受到来自林木间竞争和树木大小多样性的抑制，而树种多样性的增加也能在一定程度促进林内优势树种的生长；随机森林模型能够很好地量化和显出各变量与单木胸高断面积生长量之间复杂的关系，可以作为森林管理评价工具，为森林生长收获预估提供新的方法。
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  转录因子CmHAT1调控板栗体细胞胚胎发育的功能研究

  孙芝林, 刘冰, 李晓伟, 田玉珍, 张卿, 曹庆芹

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 73-81.

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  【目的】体细胞胚胎发生是板栗有效的离体再生方法。然而，目前板栗体细胞胚胎由于发育慢、再生效率低等问题，制约了板栗体细胞胚胎的再生进程，难以在后续基因功能验证和新种质创制过程中发挥作用。本文旨在通过研究HDZIPⅡ基因家族成员CmHAT1在板栗体细胞胚胎发育过程中的作用，进一步加速板栗体细胞胚胎的发育进程。【方法】利用生物信息学的方法鉴定了板栗HD-ZIPⅡ基因家族成员，并分析了该家族成员在板栗体细胞胚胎不同发育时期的表达情况，筛选调控体细胞胚胎发育的关键候选基因CmHAT。进一步通过烟草亚细胞定位实验、荧光定量和遗传转化方法，研究关键基因CmHAT的亚细胞定位和基因功能。【结果】（1）板栗HD-ZIPⅡ基因家族有7个成员，大部分CmHD-ZIPⅡ成员在板栗体细胞胚胎发育时期均有表达，其中CmHAT1在愈伤组织时期表达较低，在球形胚时期表达上调，心形胚时期表达最高，而在子叶形胚时期表达下调，因此筛选出CmHAT1作为调控体细胞胚胎发育的关键候选基因。（2）CmHAT1定位在细胞核；与转化空载体相比，过表达CmHAT1使体细胞胚胎数量显著减少，体细胞胚胎体积显著增大，而沉默CmHAT1后体细胞胚胎的表型没有显著性差异。【结论】在同等质量的愈伤诱导体细胞胚胎的情况下，过表达CmHAT1后可以调控板栗体细胞胚胎的数量和体积，影响体细胞胚胎的发育。本研究为进一步优化板栗再生体系和遗传转化体系奠定了基础，为利用体细胞胚胎系统创制板栗新种质提供了科学依据。
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  胡杨叶功能性状的协同与权衡及对树龄、土壤因子的响应

  邹旭阁, 王寅, 王健铭, 曲梦君, 朱威霖, 赵航, 司建华, 李景文

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 82-92.

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  【目的】探究不同树龄胡杨叶功能性状的特征及其影响因素，揭示胡杨叶功能性状的种内变异及其适应特性，为胡杨的保护与管理提供理论依据。【方法】以不同树龄的胡杨为研究对象，通过相关性分析和方差分解等方法，研究胡杨叶片形态、光合生理、养分性状的变化特征以及对树龄和土壤因子的响应。【结果】随着树龄的增加，叶干物质含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量以及叶片碳、氮、磷含量呈增加趋势，而比叶面积、叶厚度呈减小趋势。各叶功能性状之间存在一定的相关性，其中叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量与叶片碳含量、叶氮含量、叶磷含量、叶干物质含量协同变化，与比叶面积和叶片厚度权衡变化，并且性状间的关系受树龄调控。比叶面积、叶干物质含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶碳含量、叶氮含量、叶磷含量主要受土壤pH和树龄的影响，叶片厚度、叶绿素总量主要受土壤氮含量和树龄的影响，表明树龄、土壤pH、土壤全氮含量是胡杨叶功能性状的主要影响因子，并且与土壤因子相比，树龄对叶功能性状变异的解释率更高，可以解释胡杨叶功能性状15.1%～38.1%的变异。【结论】随着树龄的增加，胡杨通过一定的性状变异和性状组合适应环境的变化，各叶功能性状的影响因子不同，其中树龄和土壤因子共同调控叶功能性状的变化，并且树龄在决定胡杨叶功能性状变异方面可能起着更为关键的作用。
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  干旱矿区利用夏季和上年秋季土壤种子库恢复植被研究

  杨帆, 郭小平, 冯昶栋, 林雅超

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 93-102.

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  【目的】针对西部干旱矿区实际情况，探究该地区表土资源中土壤种子库的可利用性以及制约因素，筛选出有效的利用模式，为矿区植被恢复提供理论依据和技术参考。【方法】对内蒙古自治区乌海市新星矿区周边低扰动区域的表土在上年度10月（秋季）和当年6月（夏季）进行剥离，采用覆土厚度、补种量和每日灌溉量3因素3水平的正交试验对不同季节表土中土壤种子库萌发效果影响进行研究，并结合生态和经济效益，评选出适宜干旱矿区植被恢复的技术组合。【结果】（1）10月土壤种子库萌发植物数量为（83.72±10.88）株/m²，物种共出现20种，6月土壤种子库萌发植物数量为（44.83±8.96）株/m²，物种共出现13种。秋季土壤种子库密度和物种丰富度均高于夏季土壤种子库。（2）灌溉对秋季土壤种子库萌发影响最重要，其次是覆土厚度，最后是补种。3种因素对夏季土壤种子库萌发影响程度基本相同。（3）覆土厚度因素对两组土壤种子库的植被覆盖度、群落高度物种丰富度的影响显著（P <0.05）。灌溉量对两组土壤种子库萌发植物数量、植被覆盖度和群落高度的影响显著（P <0.05）。补种因素未对两组任何相同指标产生显著影响。【结论】干旱矿区排土场植被恢复最优实施方案组合：利用秋季剥离的表土，覆土厚度2 cm，补种量50粒/m²，每日灌溉量2 L/m²。该结论可为今后矿区植被恢复提供技术参考。
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  不同水分条件下氨基酸添加对温带暗棕壤碳氮含量和甲烷排放的影响

  李颖, 郭亚芬, 崔晓阳

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 103-113.

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  【目的】解析土壤pH值与土壤氮以及CH₄排放速率与土壤碳氮含量间的相互关系，为明确碳氮转化及温室气体排放规律、优化温带森林暗棕壤的水分管理提供依据。【方法】以温带森林暗棕壤为研究对象，采用室内培养法，设置水分条件为土壤饱和持水量（WHC）的40%、60%、90%，通过向温带暗棕壤中添加两种不同性质的氨基酸，探讨其对土壤碳氮含量及CH₄排放的潜在影响，运用Pearson相关分析法分析土壤碳氮含量、pH值及CH₄排放速率间的相关性。【结果】（1）氨基酸处理显著增加了土壤可溶性有机碳（DOC）含量、铵态氮（NH₄⁺-N）含量及CH₄排放速率。亮氨酸处理使DOC、NH₄⁺-N含量分别升高21.39%、45.10%,CH₄排放速率较CK升高3.20倍，甲硫氨基酸使DOC、NH₄⁺-N含量分别升高21.39%、72.71%,CH₄排放速率较CK升高7.00倍；（2）不同氨基酸对土壤硝态氮（NO₃^--N）含量的影响存在差异。亮氨酸处理使土壤NO₃^--N含量升高了8.41%，但其对于土壤硝化作用的影响可能存在滞后性，而甲硫氨基酸能够显著抑制土壤硝化作用，NO₃^--N含量显著降低了37.90%;（3）土壤不同水分条件对土壤DOC、NH₄⁺-N、NO₃^--N含量及CH₄排放速率均存在显著影响。90%WHC使DOC含量升高11.95%～19.91%，使NH₄⁺-N升高19.83%～35.46%，使NO₃^--N降低10.05%～23.79%，使CH4排放速率升高至另外两种水分条件的1.48～2.06倍。60%WHC条件使NH₄⁺-N升高13.05%，使NO₃^--N含量升高24.62%。60%WHC可能是温带暗棕壤硝化作用的最适含水量，90%WHC条件有利于DOC积累，同时对NO₃^--N的产生存在明显抑制作用；（4）土壤pH与N H₄⁺-N含量呈极显著正相关，与NO₃^--N含量呈正相关。CH₄排放速率与NO₃^--N含量呈极显著负相关，与NH₄⁺-N含量呈负相关，与DOC含量呈极显著正相关。【结论】不同性质氨基酸添加在温带森林暗棕壤碳氮含量及CH₄排放中发挥的作用不尽相同。一定范围内，土壤水分含量的升高有利于土壤NH₄⁺-N、NO₃^--N、DOC的积累及CH₄的排放，但土壤高含水量条件对NO₃^--N的产生具有抑制作用。因此，在研究温带森林暗棕壤碳含量、CH₄排放及氮转化机制时，建议关注不同氨基酸的差异性作用，同时考虑水分的变化。
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  蚂蚁筑巢对纳帕海面山土壤碳积累及分配的影响

  刘攀, 陆梅, 吕晶花, 杨志东, 赵定蓉, 孙官发, 闪昇阳, 李聪, 赵旭燕, 陈志明

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 114-125.

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  【目的】揭示纳帕海面山森林蚁巢与非蚁巢土壤总有机碳储量及活性有机碳组分的分配特征，为阐明蚂蚁活动对森林土壤有机碳沉积影响的过程及机制提供关键数据支撑。【方法】以纳帕海面山云杉-冷杉森林群落为研究对象，比较蚁巢和非蚁巢2种处理土壤总有机碳储量、活性碳组分（微生物生物量碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳、可溶性有机碳）及其碳分配（微生物生物量碳/总有机碳、易氧化有机碳/总有机碳、颗粒有机碳/总有机碳、可溶性有机碳/总有机碳）的差异，并分析蚂蚁筑巢活动引起土壤理化环境改变对总有机碳储量及活性有机碳组分分配的影响。【结果】蚂蚁筑巢显著影响土壤有机碳积累及活性碳组分分配（P <0.05）。其中，蚁巢土壤有机碳储量是非蚁巢的5.7倍；蚁巢土壤总有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳含量分别提高了3.8、2.7、4.0、3.5倍；蚁巢土壤易氧化有机碳/总有机碳均值大小比蚁巢高出1.50%，而非蚁巢土壤微生物生物量碳/总有机碳、颗粒有机碳/总有机碳、可溶性有机碳/总有机碳均值分别比蚁巢高0.43%、3.30%、3.21%；不同处理和土层仅对土壤总有机碳、微生物生物量碳、颗粒有机碳和可溶性有机碳含量存在明显的交互作用（P <0.05）；回归分析结果表明土壤微生物生物量碳、颗粒有机碳、可溶性有机碳和易氧化有机碳分别解释了96.45%、96.35%、95.13%、94.27%的总有机碳变化；主成分分析表明土壤密度、全氮和速效磷是总有机碳储量的主控因子，而速效氮、速效磷、土壤密度等是活性碳组分积累的主要驱动因子；全钾、含水量分别是颗粒性有机碳与可溶性有机碳分配的主要影响因子。【结论】蚂蚁筑巢主要通过改变土壤紧实度、氮磷养分条件等环境因子，进而调控纳帕海面山森林土壤总有机碳储量与活性有机碳组分的分配，研究结果有助于理解高原湿地面山土壤碳积累过程的土壤动物学调控机制。
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  桉木表面构建层状双氢氧化物仿紫光檀颜色

  穆雨晴, 何林韩, 王浏浏, 罗玉芬, 陈瑶, 高建民

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 126-135.

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  【目的】针对人工林速生桉木材色较浅、表面色调单一的问题，以层状双金属氢氧化物（LDHs）对其进行材色调控，仿制名贵木材紫光檀的黑棕色效果。【方法】将与木材高度亲和的钴基金属有机框架（Co-MOF）作为模板和前驱体，利用MnCl₂在木材表面发生水解反应，在桉木单板表面制备钴锰层状双金属氢氧化物（CoMn-LDH）；探究桉木单板分别在0.016、0.032、0.064 mol/L MnCl₂溶液和20、40、60、80℃条件下表面颜色的变化规律；并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和红外光谱（FT-IR）分析，探究LDHs与桉木单板表面的结合机理；通过接触角和耐光老化测试评估改色木材的耐水性和耐光老化性。【结果】（1）在40℃下，利用0.032 mol/L MnCl₂溶液制得的钴锰双氢氧化物涂层桉木单板实现了紫光檀颜色效果，两者的色度值和紫外光谱均相近。（2）MnCl₂水解诱导Co-MOF和木材的OH^-交换形成金属氢氧化物，生成CoMn-LDH;SEM显示CoMn-LDH具有微纳米复合结构，XRD和XPS分析表明钴和锰分别以Co²⁺和Mn²⁺的形式存在，CoMn-LDH为典型的钴锰双氢氧化物；其红外光谱呈金属–羟基振动模式。（3）调色木材的接触角由36.2°增大至49.5°；光照120 h后色差在3～6范围内，属于中质量分辨率下可见色差；表明制备的钴锰双氢氧化物涂层桉木单板表面疏水能力和耐光老化性能均得到提升。【结论】本研究所用调色处理条件温和，能有效改善桉木颜色，提高产品装饰效果和附加值，促进人工林木材的高效利用。
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  无损检测指标与木材横纹局部抗压强度和密度的相关性

  王忠铖, 杨娜, 李久林

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 136-142.

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  【目的】探索不同类型和数量的无损检测（NDT）指标与木材横纹局部抗压强度和密度的相关性差异，确定最优NDT指标组合，为基于无损检测手段评估木材横纹局部抗压强度和密度的研究提供参考。【方法】以某典型藏式古建筑木结构梁构件为研究对象，锯解得到横纹局部抗压无疵试样。通过物理力学试验和NDT试验，获得无疵试样的密度ρ、横纹局部抗压强度f_lc，以及顺纹应力波速v_l、横纹应力波速v和微钻阻力F，计算不同NDT指标或指标组合与ρ、f_lc的线性相关系数，进而对比讨论。【结果】（1）使用单一NDT指标预测ρ时，v_l效果较好，两者相关系数绝对值为0.662，补充微钻阻力均值F_m后可提高15.56%，达到0.765；使用单一NDT指标预测f_lc时，F_m效果较好，两者相关系数为0.526，在此基础上补充横纹应力波速均值v_m，二者相关系数提升26.80%，达到0.667，进一步补充v_l后相关系数继续提升7.20%，达到0.715。（2）当两组NDT指标中的基本指标构成一致时，即便基本指标的形式存在差异，两组NDT指标与被预测参数的相关系数也近似。（3）当两个与被预测参数相关性较好的NDT指标组合时，相关系数可能进一步提高；当相关性较好的指标与较差的指标组合时，相关系数接近于前者；当相关性较差的指标与不相关指标组合时，相关系数可能大幅提升，也可能仍然较低；当两个均不显著相关的指标组合时，指标组合与被预测参数仍不具有显著相关性。【结论】确定合理的NDT指标比一味增加指标数量对相关系数的提高影响更大。综合考虑相关系数提升效果以及由此可能增加的测试工作量，预测木材密度和横纹局部抗压强度时建议分别使用“v_l,F_m”和“F_m,v_m”的NDT指标组合。
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  不同构造尺寸下山毛榉木榫旋转焊接SPF基材连接节点的抗剪性能

  马瑞煜, 王宁, 高颖, 孟鑫淼, 朱旭东, 杨娟

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 143-153.

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  【目的】为明确构造尺寸对木榫旋转焊接节点抗剪性能的影响，并初步探究节点的群栓组合效应。【方法】采用山毛榉木榫旋转焊接SPF(spruce-pine-fir)基材，通过单剪试验，首先研究了端距、间距和行距对节点抗剪承载性能的影响规律，其次研究了不同直径下的单木榫和双木榫连接节点的抗剪承载性能。【结果】节点的抗剪承载性能主要取决于端距和间距，行距的影响较小。木榫剪切是最主要的节点破坏模式，但当端距≤4d (d为焊接后木榫直径)、间距≤3d时，基材发生了块剪和开裂，承载力大幅降低。随着端距、间距和行距尺寸的增大，节点的峰值荷载先增大后减小。当端距6d、间距5d、行距3d时，木榫旋转焊接节点的抗剪承载性能最优，其峰值荷载分别为3.36、6.68、6.97 kN。木榫旋转焊接连接节点中会存在明显的群栓组合效应，随着木榫直径的增加，节点的群栓组合系数呈现先减小后增大的趋势，当木榫直径≤10 mm时，群栓组合系数大于1.00。【结论】当选用山毛榉木榫旋转焊接SPF基材时，为保证节点的抗剪性能，节点的端距应不小于5d，间距应不小于4d，行距应不小于2d。推荐节点设计时参考端距6d、间距5d、行距3d。木榫旋转焊接节点的群栓组合系数受直径的影响明显，直径范围8～10 mm节点的群栓组合系数更大。
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  移动式激光雷达在人工林样地调查中的路径规划方法

  关天蒴, 王春博, 王蔚, 闫飞, 范永祥

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 154-162.

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  【目的】林业调查规划对林业的可持续发展至关重要。在利用移动式激光雷达实现森林样地建图与量测过程中，全局一致性地图的准确性与扫描轨迹有着密切联系。因此，对样地观测路径进行合理规划尤为必要。【方法】本研究主要通过结合即时定位与地图创建（SLAM）技术，利用手持式激光雷达对样地进行扫描，根据SLAM技术应用的相关研究并结合林业样地特点规划出3种手持移动式激光雷达在样地内扫描路径方案并利用LeGO-LOAM算法实现点云地图构建，分析比较各路径建图效果及拟合量测的立木胸径、位置的精度差异。【结果】逐行式路径1拟合的样地立木胸径估计值偏差为2.18 cm，相对偏差为7.74%，均方根误差为2.74 cm，精度高于其他两种路径；在立木位置拟合精度方面，逐行式路径1与多环式路径3整体拟合效果较好，路径1精度略优于路径3,x轴估计值均方根误差（RMSE）为0.077 m,y轴估计值均方根误差在0.157 m，最大误差方向的协方差值为0.124 m，小于其他两路径。【结论】在使用32线激光雷达进行数据采集并基于LeGO-LOAM算法对森林样地进行点云建图进而实现单木因子进行拟合量测中，近似于航空摄影测量航线的路径方案的逐行式的路径1整体建图效果、量测精度相对优于其他路径，为地面移动式激光雷达外业数据采集提供一种合理的路径方案参考。
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  功能作图的混合效应模型开发

  王子健, 叶梅霞, 张涵, 邬荣领

  北京林业大学学报. 2024, 46(05): 163-172.

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  【目的】以大肠杆菌菌株丰度和功能作图模型为研究基础，通过在功能作图模型中引入群体的固定效应和个体间亲缘关系造成的随机效应，探究混合效应对功能作图模型性能的影响。【方法】本研究在功能定位框架基础上，使用大肠杆菌动态培养的生长数据作为实际案例，将亚群和SNP基因型作为固定效应的来源，将固定效应因素融入定位模型，提出了Q矩阵模型的扩展；在保留使用方差–协方差模型对随机残差建模的前提下，使用Legendre模型对随机效应建模，开展了固定效应加一般性的随机效应的混合效应模型分析（模型1）；利用限制性似然估计的方法推导其方差–协方差参数、随机效应和固定效应，开展了固定效应和亲缘关系造成随机效应的混合模型（模型2）分析；利用Zwald检验法推导各标记位点p值的计算方法。【结果】（1）2种模型中，95%的标记呈现出p值与期望值相吻合的特点，p值分布在QQ图中的上翘结果满意。（2）模型2相比模型1检测到了更多的SNP位点，表明模型2对亲缘关系造成的随机效应解释性更强。（3）计算机模拟结果显示：样本量较小、遗传力较低时，模型假阳性率为4.77%；当样本量为800，遗传力为1%时，模型对QTL的发现率可超过70%；或当样本量为400，遗传力超过1.5%时，QTL发现率也可超过70%。【结论】本研究提出的在功能作图模型中引入固定效应和亲缘关系造成的随机效应的混合模型的方法较好地完善了功能定位理论，对固定效应中的协变量因素具有较好的校正功能，可有效剖分随机效应与剩余残差；为后续完善功能定位，开发固定效应加亲缘关系（Q+K）模型的软件包奠定了良好基础。