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  • 李宇婷, 马爱云, 苗铮, 郝元朔, 董利虎
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 92-102.
    【目的】探究不同竞争木选取方法对邻域竞争指数计算的影响,分析长白落叶松生物量对邻域竞争的响应规律,为人工林竞争机制研究提供理论依据。【方法】基于黑龙江省孟家岗林场147棵长白落叶松解析木数据,分析邻域竞争对树干、树皮、树枝、树叶和树根生物量及其分配的影响。采用4种选取竞争木的方法(固定半径法、动态半径法、相邻木法和控制株数法),基于现有9种竞争指数(CI1~CI9),通过相关性分析和随机森林重要性排序,筛选最优邻域竞争指数,分析长白落叶松生物量及其分配与邻域竞争的关系。【结果】最优竞争指数因方法不同而有所差异。采用固定半径法选取竞争木时,与对象木、竞争木胸径相关的竞争指数(CI3)与生物量的相关性最强;采用动态半径法时,与对象木、竞争木胸径以及两者之间距离相关的竞争指数(CI1)与生物量的相关性最强;采用相邻木法时,与对象木、竞争木胸径和树高以及两者之间距离相关的竞争指数(CI9)与生物量的相关性最强;采用控制株数法时,竞争指数CI1与生物量的相关性最强。随机森林分析结果显示,控制株数法选取的竞争指数与长白落叶松生物量相关性最强。长白落叶松各组分生物量和邻域竞争指数呈显著的负相关关系(P <0.001)。生物量分配比为树干(63.6%)>树根(17.8%)>树枝(10.0%)>树皮(6.6%)>树叶(2.0%)。邻域竞争指数与树干、树根生物量分配比呈显著负相关(P <0.001),而与树皮、树枝、树叶生物量分配比呈显著正相关(P <0.001)。【结论】邻域竞争显著影响长白落叶松各组分生物量及其分配,在生物量模型预估时应考虑竞争的影响,本研究为东北地区长白落叶松人工林生物量准确预估提供了理论支持。
  • 赵娅冰, 彭道黎, 郭发苗, 王荫, 黄静娴
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 155-167.
    【目的】基于多源遥感数据,评估不同特征选择方法和机器学习算法组合构建的森林蓄积量估算模型的准确性,挖掘其协同互补潜力,以期有效提高森林蓄积量的估算精度。【方法】以河北省第九次国家森林资源连续清查数据为基础,结合GF-1、Sentinel-2、Sentinel-1和ASTER GDEM 4种遥感数据,采用随机森林变量选择(VSURF)、递归特征消除(RFE)和Boruta 3种特征选择方法,以及支持向量回归(SVR)、K-最近邻(KNN)、随机森林(RF)、分类提升(CatBoost)和极端梯度提升(XGBoost)5种机器学习算法,构建蓄积量模型,并筛选出最优模型。此外,通过方差分析量化数据集、特征选择和机器学习算法这3个因素对森林蓄积量估算的影响。【结果】(1)方差分析结果表明,数据集、特征选择和机器学习算法均对蓄积量估算性能有显著影响。(2)多源遥感数据的结合能有效提高森林蓄积量的估算性能。与其他数据集相比,联合GF-1、Sentinel-2、Sentinel-1和ASTER GDEM数据构建的模型表现出更高的估算精度。从整体来看,Boruta特征选择方法优于VSURF和RFE。CatBoost在建模中的表现优于其他算法(SVR、KNN、RF和XGBoost)。(3)基于GF-1、Sentinel-2、Sentinel-1和ASTER GDEM的组合,使用Boruta特征选择方法和CatBoost机器学习算法构建的估算模型实现了最高的准确性(R2=0.638 5,RMSE=13.305 3 m3/hm2)。【结论】基于多源遥感数据估算保定市森林蓄积量时,结合特征选择和机器学习算法可显著优化模型的估算效果,得到更精准的蓄积量估算结果。研究结果不仅改进了当前应用多源遥感数据估算森林蓄积量的方法,还为大范围森林蓄积量监测提供了新的思路和参考依据。
  • 唐继新, 陈东成, 潘启龙, 刘衡, 蒋志林
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 82-91.
    【目的】分析密度调控对中龄米老排人工林材种结构和经济效益的影响,为其人工林的经营决策提供科学依据。【方法】以广西南亚热带区域内中龄阶段实施模式Ⅰ密度调控策略(经历1次间伐,伐后林分密度为1 200株/hm2)的哨平米老排试验林和模式Ⅱ密度调控策略(经历3次间伐,伐后林分密度为520株/hm2)的青山米老排试验林为对象,在各林分中伐取了14株不同径阶的标准木进行树干解析,以中央断面区分求积法计算各材种出材量,并通过更新重置成本法分析不同林分的经济效益。【结果】(1)模式Ⅰ与模式Ⅱ林分之间的小径材和中径材非累计出材量的差异均显著(P <0.05)。(2)从第25年起,模式Ⅱ林分的小径材累计出材量低于模式Ⅰ;从第21年起,模式Ⅱ林分的中径材和大中径材累计出材量均高于模式Ⅰ,但两林分各材种累计出材量的差异均未达显著水平(P> 0.05)。(3)模式Ⅰ与模式Ⅱ林分各材种累计出材量的变化规律相似:小径材累计出材量先随林龄的增长而递增,然后小幅递减,最后趋于稳定;中径材累计出材量先随林龄增长而增长,然后趋于稳定;大径材和大中径材的累计出材量随林龄的增长而递增。(4)以中小径材为经营目标,模式Ⅰ与模式Ⅱ林分的最佳轮伐期分别为17~19年和17~21年,经济效益差异不显著;以大中径材为主要经营目标,从第23年起模式Ⅱ林分的动态经济效益显著高于模式Ⅰ(P <0.05),且模式Ⅱ林分的轮伐期应≥26年。【结论】模式Ⅰ与模式Ⅱ的密度调控措施对米老排人工林不同材种的累计出材量和静态经济效益影响不显著,但对动态经济效益的影响显著。两种模式林分的最优经营策略(动态经济效益最大)均为生产中小径材,两者在该策略下的经济效益无显著差异;当生产大中径材时,两种模式的动态经济效益均随林龄增长显著下降,其中模式Ⅰ林分会出现亏损,但模式Ⅱ仍能保持较好的盈利水平。
  • 张菲菲, 朱艳, 韩长志
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 37-49.
    【目的】研究小果油茶和越南油茶中叶绿体基因组密码子的使用模式,分析并揭示两个物种密码子使用偏好性产生的原因,明确两个物种叶绿体基因组中的最优密码子,为油茶基因组研究和良种培育提供理论依据。【方法】运用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP、MEGA软件等,分析筛选后的小果油茶和越南油茶各52条CDS序列,获得相对同义密码子使用度(RSCU)、有效密码子数(ENC)、密码子适应指数(CAI)、GC碱基含量等参数,再进行相关性分析、中性绘图分析、ENC-plot分析和PR2-plot偏倚分析,并通过RSCU、△RSCU预测两物种高频、高表达的最优密码子。【结果】(1)小果油茶GC含量、ENC和CAI值分别为37.49%、48.561、0.158,越南油茶GC含量、ENC和CAI值分别为37.50%、48.529、0.160,小果油茶中GC1(45.81%)> GC2(38.00%)> GC3(28.64%),越南油茶中GC1(45.88%)> GC2(38.02%)>GC3(28.59%),两物种密码子中GC分布不均,均呈现出偏好首位的特点。(2)小果油茶和越南油茶中分别有23和11个最优密码子,其中分别有22和11个密码子以A或U结尾,表明最优密码子第3位偏好A/U。(3)小果油茶与越南油茶的ENC值分布均在35.64~61.00之间,且均值相差不大,表明两个油茶品种在密码子的使用上有一定的相似性。(4)中性绘图分析、ENC-plot分析和PR2-plot分析表明:两个油茶物种中叶绿体基因组密码子偏好性主要受到自然选择的影响。【结论】小果油茶和越南油茶叶绿体基因组密码子碱基使用偏好性不强,且偏好性主要受到自然选择的影响。小果油茶有23个最优密码子,越南油茶有11个最优密码子,研究结果为进一步探索油茶基因组和良种培育提供理论依据和数据支撑。
  • 李喆喆, 施江靖, 陈红, 吴智慧, 季加贵, 胡永茂
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 168-176.
    【目的】竹材因其自身结构差异(如非对称性弯曲行为),在相同工艺条件下制备的弯曲构件品质不稳定。本研究旨在探索不同部位竹条在不同弯曲模式下的成型规律,以提高竹条弯曲构件制备的可控性,并为其工艺优化提供科学依据。【方法】采用一体式弯曲成型工艺,研究竹青侧受压(Type Ⅰ)和竹黄侧受压(Type Ⅱ)两种弯曲模式下,竹秆不同部位(基部、中部、梢部)竹条的弯曲性能以及弯曲构件的弯曲合格率、最小弯曲半径范围和弯曲稳定性。【结果】竹秆中部竹条的纤维体积分数最高,基部次之,梢部最低,且竹条的弯曲性能与纤维体积分数呈正相关。在相同部位,Type Ⅰ模式下竹条的弯曲强度和模量高于Type Ⅱ模式,但Type Ⅱ模式下竹条的弯曲韧性更高。Type Ⅱ模式更易于成功制备弯曲构件,并可实现更小的弯曲半径。相比基部与梢部,中部竹条制备的弯曲构件的弯曲合格率更高,中部竹条在Type Ⅱ模式下的最小弯曲半径(R)范围为30 mm
  • 崔亭亭, 朱里莹, 张丽甜, 叶永祥, 林沁兰, 严敏珑
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 117-128.
    【目的】探究国家公园空间活力特征及其影响因素,为国家公园的空间规划与景观资源的生态-社会价值再开发提供科学依据。【方法】以武夷山国家公园东部景区为例,基于多源社交媒体数据,综合运用核密度分析、空间自相关分析和地理加权回归模型等方法,分析线上线下活力空间分布特征,并探讨自然环境与社会体验因素对活力的影响系数及其空间异质性关系。【结果】(1)线上线下活力空间分布呈现“多中心、局部聚集”格局,核心活力区集中于九曲溪流域区域。(2)公园活力受到多种因素影响,且对线上线下活力的影响呈现不同的相关关系。其中,距水体距离、NDVI、坡度、商业服务设施、旅游景点设施、景点知名度、地理可进入性是线上线下活力的共同影响因素。(3)在自然因素维度中,距水体距离是线上线下活力的主要影响因素(线上相关系数-0.033 6、线下相关系数-0.085 7);在社会体验维度中,景点资源质量等级与线上活力的正相关关系最强(相关系数为0.438 8),而基础服务设施与线下活力正相关关系最强(相关系数为0.346 9)。(4)不同影响因素对公园线上线下活力呈现出不同的正负影响效应,且表现出明显的空间异质性;所有影响因子对线上线下活力的影响均呈现正负两种效应。【结论】协同分析国家公园线上线下活力的空间分布特征的研究视角具有全面的空间量化研究优势,相关分析结果为国家公园的空间布局优化和活力整体提升提供科学依据。建议依托景观资源的独特风貌,结合网络媒体的传播效应,提升国家公园的空间活力;加强基础设施建设,满足游客多样化需求,充分挖掘现存空间的潜力;精准评估国家公园生态环境承载力,鼓励对低活力区域的合理开发与利用。
  • 王正婷, 罗光成, 赵善超, 马茜芮, 依里帆·艾克拜尔江, 向玮
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 74-81.
    【目的】明确不同立地条件下新疆天山云杉天然林的碳汇潜力,为新疆天然林的生态功能提升、科学管理以及区域碳中和目标实现提供理论依据和技术支撑。【方法】基于新疆天山云杉天然林150块样地数据,通过林分断面积和碳储量模型的参数估计,利用黄金分割法求解最优林分密度指数,系统评估不同立地条件下林分碳汇潜力。【结果】(1)建立的林分优势高模型(R2=0.965)将天山云杉样地划分为5个立地等级(Ⅰ—Ⅴ),各等级下样地数量分别为15、30、60、27、18个。(2)林分断面积和碳储量生长模型具有良好的拟合精度,其中断面积模型R2=0.936(RMSE=2.931 m2/(hm2·a),rRMSE=0.134),碳储量模型R2=0.861(RMSE=5.488 t/(hm2·a),rRMSE=0.164)。(3)基准年龄时,立地等级Ⅰ—Ⅴ的碳储量分别为149.487、143.191、138.103、122.681、116.196 t/hm2,对应最优林分密度为1 022、1 166、1 343、1 568、1 862株/hm2。(4)随林龄增长,各立地等级碳汇潜力呈下降趋势,其中幼龄林阶段衰减速率最大,中龄林后趋缓;立地质量与碳储量呈正相关,但低立地质量林分具有更高密度调控空间。【结论】立地质量分级可有效表征天山云杉天然林碳汇潜力差异,建议重点加强占样本总量40%的中等立地质量林分(Ⅲ级)幼龄林阶段的精准调控,以充分挖掘其碳汇提升潜力。
  • 顾颖, 任利利, 骆有庆, 刘董浩
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 1-9.
    【目的】明确长林小蠹扬飞的日节律,探讨饥饿和交配对其飞行能力的影响,以预测其扩散模式和种群空间动态,为精准防控提供科学依据。【方法】利用植物源引诱剂连续监测各时段长林小蠹的诱捕数量,以反映其野外的日飞行活动规律。利用飞行磨系统室内吊飞试验,测定长林小蠹的飞行能力及影响因素。【结果】(1)5月长林小蠹的日飞行节律呈两个高峰,分别出现在05:00—08:00和18:00—19:30。(2)24 h吊飞结果显示:长林小蠹累计飞行距离最长可达6.994 km,平均为(0.784±0.010)km;累计飞行时间最长为20.36 h,平均为(2.77±0.31)h;飞行速度最快为0.848 km/h,平均为(0.231±0.007)km/h。(3)未交配雄虫的累计飞行距离和累计飞行时间均高于未交配雌虫,交配后性别差异达到显著水平(P <0.01)。24 h饥饿处理后,雌雄成虫的飞行能力增强,且对雄虫的起飞次数、累计飞行距离、累计飞行速度和最大飞行速度的影响达到显著水平(P <0.05)。交配后,雄虫的起飞次数、累计飞行距离、累计飞行时间、最大飞行速度显著增加(P <0.05),雌虫的累计飞行距离和平均飞行速度小幅增加,而累计飞行时间和最大飞行速度小幅降低。【结论】本研究揭示了长林小蠹的日飞行节律主要集中在晨昏时段,其强大的飞行能力及以短距离迁飞为主的行为,可能对种群的空间动态和扩散模式产生重要影响。交配和饥饿显著增强雄虫的飞行能力,表明雄虫的飞行能力在种群扩散中可能发挥重要作用。研究结果为预测长林小蠹的扩散模式提供了理论依据,并为精准防控措施的制定提供了数据支持,尤其在考虑饥饿和交配等因素对其迁飞能力的影响时,具有重要的实践意义。
  • 张彪, 康峰, 许舒婷
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 129-141.
    【目的】为解决无人机在人工林区巡检任务(如病虫害监测、火灾预防等)中的路径规划问题,即求解巡检点的最优遍历序列以及生成避障飞行轨迹,本文通过融合改进快速随机扩展树(RRT)算法和遗传算法(GA),提出一种多目标路径规划算法。【方法】首先改进传统GA,使其能够在三维空间中遍历所有巡检点并求解最优序列。其次,依据该序列进行路径搜索,改进RRT算法的随机采样原理,通过靶心和绕树策略实现避障效果,并采用连续选择父节点策略,取消因避障产生的多余转折点。最后,通过3次B样条曲线优化,生成最终路径。【结果】仿真结果表明,本算法能够在复杂林区环境中遍历所有巡检点,并在短时间内规划出高质量、无碰撞的路径。与粒子群算法(PSO)、蚁群算法(ACO)和RRT算法相比,当巡检点从3个增加到9个时,PSO、ACO、RRT算法搜索时间分别增加了221.77%、332.42%、184.78%,而本算法仅增加了102.35%。在9个巡检点的复杂环境中,本算法的路径耗散分别比PSO、ACO和RRT算法降低了14.46%、30.28%、24.76%,且路径质量显著提高,消除了路径交叉重合现象。此外,通过ROS平台,利用无人机在林区点云上进行模拟飞行并验证成功,证明本算法适用于林区巡检的多目标路径规划。【结论】针对人工林区无人机巡检任务中的飞行路线规划问题,本文通过改进RRT与GA,成功规划出一条遍历所有巡检点且避开林区障碍物的无碰撞路径。相较于PSO、ACO和RRT算法,本算法在路径质量、路径耗散和搜索时间上均表现出显著优势。
  • 李淼, 赵俊博, 刘付, 陈瑶
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 177-184.
    【目的】本研究旨在利用碳化汉麻秆纤维构建三维导热网络,解决传统环氧树脂(EP)复合材料中氮化硼(BN)填料添加量高导致的力学性能下降、加工性降低和成本增加的问题,提升环氧树脂的导热性能。【方法】采用碳化汉麻秆纤维(C)作为基础骨架,与氮化硼(BN)复合,利用二者协同增效作用构建高导热复合骨架,以环氧树脂(EP)为基体,制备BN-C/EP复合材料。通过表征材料的微观形貌、化学成分、力学性能及导热散热性能,研究其内部三维导热网络的形成机制和作用原理。【结果】(1)BN-C/EP复合材料中,碳化汉麻秆纤维相互交织并与改性后的BN协同作用,形成了丰富的三维热传导网络;其导热系数较EP提高了496%,每单位填料的导热系数提高了58.63%,有效降低了导热填料的添加量,从而降低了成本。(2)在跨面导热测试中,BN-C/EP复合材料的导热效率较EP提高了11.95%;在面内散热测试中,散热效率较EP提高了23.33%。这些结果表明,该材料在跨面导热和面内散热应用(如散热器)方面具有良好的潜力。(3)BN-C/EP复合材料的抗弯强度提高至68.7 MPa,较EP和BN/EP分别提高了2.08%和9.74%,满足作为热界面材料的使用条件。【结论】本研究利用高长径比的碳化汉麻秆纤维,成功构建了BN-C/EP复合材料的三维导热网络,显著提升了其导热性能。研究揭示了汉麻秆纤维在构建三维导热网络中的关键作用,其天然、环保、低成本的特性为复合材料的开发提供了新的思路。未来可进一步探索天然纤维与导热填料的协同作用机制,优化复合材料的微观结构,开发更高性能、更绿色的复合材料,以满足工业对高效热管理材料的需求。
  • 蒯悦, 王春梅, 豆小敏, 严海飞, 李晨曦
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 50-60.
    【目的】灌丛生态系统具有独特的生物学特性,为完善干旱区碳计量体系并提升区域碳汇管理效能,本研究系统评估库布齐沙漠3种典型灌木的碳储量特征,为荒漠生态系统碳平衡核算提供支撑。【方法】针对库布齐沙漠地区沙柳、柠条锦鸡儿和梭梭3种典型灌木,采用样方调查和无人机遥感影像两种方法计量区域碳储量。通过样方调查构建灌木生物量(M)与冠幅面积(C)及体积(V)的最佳预测模型;利用无人机获取灌丛覆盖度,建立生物量与覆盖度的关系模型。将模型估算的灌丛碳储量与实测的土壤、凋落物碳储量相结合,得到区域生态系统碳储量。【结果】(1)沙柳(MS=0.563C2.563,R2=0.710,P <0.001)和柠条锦鸡儿(MC=1.776C1.315,R2=0.873,P <0.001)生物量主要受冠幅面积调控,而梭梭(MH=1.694V0.952,R2=0.585,P <0.001)生物量与灌木体积显著相关。(2)构建了以灌丛覆盖度为自变量的沙柳(R2=0.896,P<0.001)、柠条锦鸡儿(R2=0.861,P <0.05)和梭梭(R2=0.937,P <0.001)生物量回归模型。(3)研究区域生态系统碳储量为50.12~59.33 t/hm2,其中土壤、生物质(灌丛与凋落物)的碳储量分别为46.68~53.87 t/hm2、3.38~6.53 t/hm2,土壤、生物质(灌丛与凋落物)对生态系统碳储量的平均贡献率分别为90.52%、9.48%。【结论】本研究构建了3种典型灌木生物量方程,填补了最新发布的造林碳汇方法学中荒漠灌木的计量空白,并计算出库布齐沙漠腹地灌丛的碳储量。研究成果为优化区域灌丛生态系统管理提供科学依据,进而提升灌丛在区域碳固持中的作用。
  • 刘艺, 殷可欣, 冯冰, 闫彩霞, 赵紫焱, 董凯悦, 赵瑞, 陈少良
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 21-36.
    【目的】磷酸烯醇丙酮酸羧化酶激酶相关激酶(PEPKRs)是植物特有的CDPK/SnRK超家族成员,但其在胡杨响应重金属胁迫中的调控机制尚不清楚。本文通过研究胡杨PEPKR2在镉胁迫过程中的作用,旨在进一步揭示植物响应镉胁迫的生理与分子调控机制。【方法】克隆胡杨PEPKR2基因,利用DNAMAN进行同源氨基酸序列比对,并用Mega 7软件构建进化树。以野生型(WT)、转空载体对照(VC)和过表达PePEPKR2拟南芥(PePEPKR2-OE1、PePEPKR2-OE7和PePEPKR2-OE11)株系为实验材料,对各株系拟南芥进行不同浓度的镉处理,从生理和分子水平探究PePEPKR2在植物响应镉胁迫中的作用机制。【结果】(1)胡杨PEPKR2氨基酸序列与毛果杨PEPKR2相似度最高,亲缘关系最近;镉胁迫处理之后,胡杨根、茎、叶中PEPKR2表达量均发生了显著性变化;PePEPKR2蛋白定位于细胞核中。(2)在镉胁迫条件下,过表达PePEPKR2的拟南芥株系的根长、存活率和鲜质量均低于WT和VC,而相对电导率显著高于WT和VC,表明过表达株系对镉胁迫更敏感。(3)镉胁迫处理后,相较于WT和VC,过表达拟南芥株系的幼苗根尖Cd2+内流速度显著加快,Cd2+含量也显著升高;土培条件下,过表达株系的根和叶中Cd2+含量均显著高于WT和VC。(4)镉胁迫处理后,过表达拟南芥株系的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的升高幅度均低于WT和VC,过氧化物酶活性的降低幅度均高于WT和VC,抗氧化酶相关基因的转录水平变化与酶活性的变化趋势一致;最终导致过表达拟南芥株系根尖的H2O2含量显著高于WT和VC。(5)土培条件下,经镉胁迫处理后,过表达拟南芥株系的叶绿素相对含量、最大光化学效率、实际光化学效率、电子传递速率、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均低于WT和VC,而细胞间CO2浓度则高于WT和VC。【结论】过表达PePEPKR2增加了Cd2+在拟南芥中的积累,削弱了活性氧清除能力,进而使光合系统功能紊乱,最终负调控拟南芥的镉耐受性。本研究为利用基因工程改良杨树的镉修复能力提供了理论支持。
  • 胡蕾, 刘茜紫, 耿燕, 余世有, 姜俊, 陈玲
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 61-73.
    【目的】探讨手持激光雷达在冠层空间互补性研究中的适用性,分析冠层空间互补性的影响因素及其对单木生长量的影响,为优化侧柏纯林的林分结构并提高生产力提供参考。【方法】基于地面实测数据验证手持激光雷达点云数据的精度,评估其在冠层空间互补性研究中的可行性;以邻域树木性状变异、邻体密度、土壤因子和地形因子为解释变量,运用线性相关分析和全子集回归模型探讨解释变量与冠层空间互补性之间的相关关系;采用结构方程模型解析冠层空间互补性在解释变量影响目标树生长量过程中的中介作用。【结果】(1)手持激光雷达提取的胸径、树高和冠幅与野外实测值呈显著正相关(P <0.001),表明其参数精度适用于冠层空间互补性研究。(2)树冠形状变异(P <0.001)、树冠大小变异(P <0.01)和树木高度变异(P <0.001)对冠层空间互补性具有显著的促进作用;株数密度(P <0.001)同样也具有显著正效应;坡向(P <0.05)与坡度(P <0.05)能显著影响冠层空间互补性;土壤全磷(P <0.05)、全钾(P <0.01)、有效磷(P <0.05)、有效钾(P <0.05)含量和土壤容重(P <0.05)均显著负向影响冠层空间互补性。全子集模型结果表明,邻域树木性状变异和土壤因子为冠层空间互补性变异的主要驱动因素,解释量分别占总解释量的40.75%和31.64%。(3)冠层空间互补性显著促进目标树胸径生长(P <0.01)。结构方程模型结果表明,邻域树木性状变异、邻体密度、土壤和地形因子均可通过冠层空间互补性间接影响目标树生长。【结论】冠层空间互补性在人工侧柏纯林中普遍存在,并受到生物和非生物因子的共同影响,这些因子通过冠层空间互补性间接促进了树木的生长。基于本研究结果,建议在种植侧柏时,应优先选择阴坡且土壤养分丰富的区域;对于已建成的人工侧柏纯林,可通过定期修剪侧柏、增加树木间垂直方向差异的方式促进胸径的生长。
  • 黄灿, 吴浩雨, 熊典广, 黄华毅, 田呈明
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 10-20.
    【目的】由杜英生假隐丛赤壳菌引起的杜英疫病是杜英属植物上新发现的一种危害严重的枝干病害。目前,该病的研究仍处于起步阶段,尚缺乏有效的防控措施。本文旨在建立一种快速、可视化的杜英疫病菌检测方法,为该病害的早期监测和预警提供重要技术支持。【方法】以杜英疫病菌PsGti1基因为靶标,采用重组酶辅助扩增(RAA)反应特异性扩增靶标基因,并利用CRISPR/Cas12a体系切割靶标和荧光探针,最后利用侧向流试纸条(LFD)实现杜英疫病菌的可视化检测。【结果】(1)筛选获得针对杜英疫病菌PsGti1基因RAA扩增反应的最优引物对。(2)当Cas12a与CrRNA浓度配比分别为1μmol/L和0.125μmol/L时CRISPR/Cas12a切割反应体系的效果最好。(3)建立了基于RAA-CRISPR/Cas12aLFD的可视化检测体系,在37℃恒温反应条件下可快速检测杜英疫病菌,检测灵敏度为50 fg/μL(以gDNA为模板)和20 pg/μL(以PsGti1_T-vector为模板)。【结论】本研究建立的杜英疫病菌RAA-CRISPR/Cas12a-LFD检测体系具有反应温度易达到、高特异性、高灵敏度和易操作等优点,适合在野外或缺乏实验室检测设备的场景下进行杜英疫病菌的检测。
  • 王宇宁, 冯天骄, 孙龙, 刘茜茹, 刘亚博, 王平
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 103-116.
    【目的】晋西黄土区长期植被恢复显著改善了生态环境,但不同树种恢复后林下植被多样性的影响因素尚不明确。本研究旨在探讨典型人工林与辽东栎次生林的林下植被物种多样性差异及其驱动机制,揭示林分生长参数和土壤性质对草本层多样性的调控作用,为黄土高原植被恢复与生态系统管理提供科学依据。【方法】选取晋西黄土区典型人工林(油松林、侧柏林、刺槐林)与天然林(辽东栎次生林)的随机样地作为调查对象,测定林分生长参数(生物量、株高、冠幅、丛径等)及土壤性质(容重、孔隙度、全氮、全磷、全钾、速效养分等),计算2017、2020、2023年林下植被α多样性和β多样性,采用主成分分析、相关性分析和冗余分析解析多样性驱动因子。【结果】(1)油松林与侧柏林草本层α多样性指数整体较稳定,其Simpson指数显著高于辽东栎次生林(P <0.05);(2)辽东栎次生林草本层物种多样性显著低于人工林,但其林下植被平均生物量和冠幅最高,表明优势种竞争抑制多样性;(3)长期植被恢复下,4个林分的土壤质量稳步提升,土壤全钾与PIE指数(r=-0.334)、Margalef指数(r=-0.394)呈极显著负相关(P <0.01);(4)草本冠幅(贡献度24.6%)和地下生物量(贡献度20.9%)是多样性下降的主控因子。【结论】人工林通过调控土壤养分平衡可优化林下植被多样性,而辽东栎次生林需结合适度干扰缓解优势种竞争。研究结果为黄土高原植被恢复与生物多样性维持提供了理论支持与实践指导。
  • 石燕妮, 王武魁, 吴明晶, 张大兴, 廉瑞峰, 谷亚宇
    北京林业大学学报. 2025, 47(04): 142-154.
    【目的】为解决传统林场造林验收过程中存在的主观性强、缺乏科学性以及管理人员不足等问题,本研究提出一种基于单阶段目标检测框架的造林明穴检测模型MAFF-YOLO,旨在自动识别并统计造林明穴的数量和位置,推动造林验收的数字化转型,提高验收效率和科学性。【方法】基于YOLOv8模型,通过多方面改进获得了MAFF-YOLO。首先,采用MobileNetV4作为主干网络,引入更多参数和层次结构提高检测精度;其次,添加基于归一化的注意力模块(NAM),增强对明穴特征的捕捉能力,减少误检和漏检;然后,将特征融合模块替换为跨尺度特征融合模块(CCFM),在降低特征图拼接计算量的同时整合不同尺度特征,提升对小尺度明穴的检测能力;接着,将检测头替换为RFAHead,根据数据的复杂性和重要性动态调整感受野,增强网络对不同输入特征的适应性;最后,优化边界框损失函数为FocusCIoU,改善正负样本分布不平衡问题,增强对关键样本的学习能力。【结果】MAFF-YOLO在识别明穴数量和位置方面表现出较高的准确性。与基础YOLOv8模型相比,其精度提高了1个百分点,mAP50提高了0.7个百分点,F0.5提高了0.6个百分点,且算法复杂度显著降低。【结论】在相同实验条件下,MAFF-YOLO相较于其他现有方法,在提升模型对造林明穴目标的检测效果方面表现出显著优势,并已成功集成至端到端的检测系统中,为造林验收的数字化提供了技术支持,进一步提升了造林验收的效率和科学性。