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2024年, 第40卷, 第03期　
刊出日期：2024-05-15
  

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  • 大兴安岭北部主要乔木树种叶片-土壤碳氮磷生态化学计量特征
    景继鑫, 陈灿阳, 满秀玲, 韩昭郅
    森林工程. 2024, 40(03): 1-10.
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    以大兴安岭北部多年冻土区典型森林群落主要乔木为研究对象，分析叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及生态化学计量特征，探讨叶片和土壤C、N、P生态化学计量之间的关系，为该地区森林生态系统养分循环研究提供理论依据。结果表明，4种乔木叶片C∶N范围为25.66～47.92,C∶P范围为323.83～603.86,N∶P为10.21～20.59,兴安落叶松叶片C∶P和N∶P均最低，樟子松叶片C∶N和C∶P均最高，白桦C∶N最低，山杨N∶P最高；4种乔木叶片C∶N和C∶P都高于全球植物平均水平，表明这些乔木叶片具有较高的N、P利用效率，同时山杨叶片N∶P>20,其生长主要受P素限制；不同的群落土壤C∶N为13.89～18.46,C∶P为35.43～77.19,N∶P为1.96～5.26,山杨林C∶P和N∶P均为最高，而C∶N最低。白桦林C∶N最高，N∶P最低。樟子松林C∶P最低。冗余分析结果显示，4种乔木叶片C、N、P生态化学计量与土壤之间存在显著相关关系，土壤C、N、P含量及化学计量对乔木固碳及氮磷吸收具有显著影响。由此可见，我国寒温带4种乔木具有较高的N、P利用效率，但山杨生长受到P的限制，叶片C、N、P生态化学计量与土壤生态化学计量显著相关。
  • 高强度间伐对马尾松叶片与土壤养分关系的影响
    周冬兰, 王鑫晨, 卢建, 吴旭冬, 赵薇, 俞飞
    森林工程. 2024, 40(03): 11-19.
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    为研究高强度间伐对马尾松(Pinus massoniana)叶片与土壤养分关系的影响，以间伐后5 a和未间伐(对照)马尾松人工林为研究对象，分析叶片和0～60 cm土壤理化性质和氮、磷化学计量特征，以及叶片与土壤氮磷的相关性。结果表明，高强度间伐显著降低马尾松人工林的土壤含水量，提高土壤pH,并且降低0～20 cm土层全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量，对20～40 cm土层氮、磷含量影响不显著。高强度间伐对马尾松叶片氮含量影响不显著，显著降低叶片磷含量，导致叶片氮磷比升高50%。对照马尾松叶片氮含量与10～40 cm土层碱解氮含量显著相关，间伐后相关性不显著。间伐和对照马尾松叶片磷含量与土壤速效磷含量相关性均不显著。说明研究区马尾松生长主要受到氮限制，高强度间伐在短期内降低了土壤氮、磷含量，并缓解了马尾松生长的氮限制。
  • 基于RUSLE模型的帽儿山实验林场不同林分类型土壤侵蚀动态评估
    吕沅杭, 王姿澄, 董灵波
    森林工程. 2024, 40(03): 20-32.
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    为解决定量评估帽儿山实验林场不同林分类型土壤侵蚀动态变化的问题，以帽儿山实验林场1983、1993、2004、2016年4期二类调查数据和Landsat遥感影像数据为基础，采用修订后的通用土壤流失方程(Revised Universal Soil Loss Equation, RUSLE)模型对帽儿山实验林场平均土壤侵蚀量进行动态评估，并量化和分析不同林分类型与土壤侵蚀量间的关系。结果表明，4个时期帽儿山实验林场的年均土壤侵蚀量分别为0.26、0.24、0.10、0.17 t/(hm~2·a),其中各期土壤侵蚀强度处于0～1 t/(hm~2·a)的面积分别占总面积的98.79%、98.68%、99.88%、98.88%;1983—2016年土壤侵蚀强度未发生变化的区域占70.4%,高等级侵蚀强度向低等级侵蚀强度转移的面积占25.1%,而低等级侵蚀强度向高等级侵蚀强度转移的面积仅占4.5%,表明帽儿山实验林场土壤侵蚀状况整体趋势良好；6种林分类型中，软阔天然林、硬阔天然林、落叶松人工林、樟子松人工林、蒙古栎天然林和针阔混交天然林在1983年的平均土壤侵蚀量分别为0.150、0.161、0.054、0.110、0.121、0.083 t/(hm~2·a);到2016年，其平均土壤侵蚀量分别下降53.7%、61.2%、30.3%、83.0%、46.8%、23.2%;除软阔天然林、落叶松人工林和针阔混交天然林于2004—2006年期间土壤侵蚀量轻微增加以外(0.003～0.016 t/(hm~2·a)),其余林分类型平均土壤侵蚀量均呈逐年下降趋势。
  • 不同施肥处理对核桃楸内源激素及生长的影响
    万少华, 张磊, 李志新, 张含国, 代伟昭, 石宝英, 于宏影
    森林工程. 2024, 40(03): 33-46.
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    为了解不同施肥处理对核桃楸内源激素和生长的影响，以6年生核桃楸无性系为试验材料，进行氮(N)、磷(P)、钾(K)三因素正交施肥试验，测定其内源激素含量及生长性状。分析结果表明，施肥有助于提高核桃楸反式玉米素(Trans-Zeatin, tZ)、赤霉素(Gibberellin A3,GA_3)、脱落酸(Abscisic acid, ABA)和吲哚乙酸(Indole acetic acid, IAA)4种内源激素的含量，其中tZ含量变化最大；N、P和K肥料对内源激素影响程度不同，影响tZ和GA_3含量的作用为N>K>P,影响ABA和IAA含量的作用为N>P>K;氮肥是提升4种内源激素含量最优因素，综合分析提升4种内源激素含量的施肥处理组合为氮肥0.75 kg/株、磷肥0.3 kg/株、钾肥0.15 kg/株。生长方面，施肥降低种源内无性系的树高变异，不同施肥处理间树高的净生长量差异不显著，不同施肥处理对新梢长度和粗度促进作用不明显。
  • 华北落叶松混交林林下植物群落特征对间伐的响应
    祝顺万, 刘利霞, 胡雪凡, 代伟, 王月容, 李芳
    森林工程. 2024, 40(03): 47-55.
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    为探究提高华北落叶松混交林生物多样性的抚育措施，通过对北京市京西林场对照区(Ⅰ)、弱度间伐(Ⅱ)、中度间伐(Ⅲ)和强度间伐(Ⅳ)4种间伐强度下的华北落叶松混交林林下植物群落调查和监测，分析其林下植被变化特征。结果表明，4种间伐强度下，林下灌木种类分别为5、7、7、6种，草本种类分别为11、11、10、12种，共有物种包括山楂叶悬钩子、榛、绣线菊、溲疏、野青茅、苔草和假还阳参；随着林分郁闭度减小，灌木和草本数量增加，中度抚育强度样地(Ⅲ)中灌木数量最多，强度间伐样地(Ⅳ)中草本数量最多；随着间伐强度增加，喜光灌木如六道木、接骨木、连翘增多，凸显阳光对植被影响；不同抚育强度下灌木和草本植被重要值排序不同；灌木层中，绣线菊、牛叠肚在4种间伐强度样地中重要值均排前三，荆条仅在对照区(Ⅰ)中重要值排前三，连翘仅在强度间伐样地(Ⅳ)中重要值排前三，草本层中，野青茅在弱度、中度间伐强度均重要值排前三，尤其在强度间伐样地(Ⅳ)中，重要值达到37.16;物种多样性、群落相似性和林下物种多样性评估表明，不同抚育强度影响物种组成和多样性，高强度间伐有助于提高多样性，尤其是在草本层。研究结果为优化华北落叶松混交林抚育策略以提升生物多样性的保护效果提供重要参考。
  • 滇中高原哀牢山不同林分土壤重金属污染特征及其生态风险评价
    刘浪, 吴恒, 许先鹏, 方向阳, 王玥琳
    森林工程. 2024, 40(03): 56-65.
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    为探究滇中高原哀牢山不同林分类型土壤重金属的分布特征及对其潜在生态风险进行评价，选取哀牢山4种林分(常绿阔叶林、高山栎林、华山松林、滇油杉林)土壤为研究对象，采集林分土壤，对该土壤进行7种重金属(Zn、Cu、Mn、Cr、Pb、As、Ni)、有机质含量和pH进行检测分析。以云南省土壤背景值和国家土壤环境质量标准(Ⅰ级)作为参比值，采用Hakanson潜在生态危害指数法(Potential ecologicalrisk index)评价研究区不同林分土壤重金属潜在生态危害效应。结果表明，研究区内土壤中Zn的含量最高，其次是Mn,其余5种都在5 mg/kg以下，pH均为酸性，有机质的含量常绿阔叶林最高，滇油杉林、华山松林次之，高山栎林最低，变异系数为18.32%～37.26%。常绿阔叶林土壤中Pb和pH为显著负相关(P<0.05),与有机质显著正相关(P<0.05);高山栎林Pb和Ni极显著负相关(P<0.01),As和有机质显著正相关(P<0.05);华山松林Mn与Pb显著正相关(P<0.05);滇油杉林Zn和Pb、Ni、有机质为负相关外，其余4种重金属和pH均为正相关，且相关性均不显著(P>0.05);有机质与Zn的相关性较强可聚类为一组。4种林分土壤重金属的单种和多种土壤重金属潜在生态危害都处于轻微风险状态，单种重金属潜在生态危害程度平均值由大到小排序为As、Zn、Ni、Pb、Cu、Cr、Mn,多种土壤重金属潜在生态危害程度由大到小排序为华山松林、滇油杉林、常绿阔叶林、高山栎林。
  • 基于景观质量评价的桂林漓江风景区生态优化设计
    唐娜娜, 唐旭军
    森林工程. 2024, 40(03): 66-75.
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    为提升自然遗产的生态环境保护水平，推动桂林漓江风景区可持续发展，以桂林漓江风景区为研究对象，基于层次分析法构建桂林漓江风景区生态景观质量评价指标体系，并确定各指标因子权重；采用模糊综合评价法对桂林漓江风景区生态景观质量进行综合评价。结果表明，桂林漓江风景区生态景观质量综合评价得分为3.876 2分，处于“较好”水平；4项准则层(整体风貌B_1、文化服务价值B_2、美学价值B_3、生态调节B_4)评分均在“一般”等级之上，得分值分别为B_1=3.587 1、B_2=4.297 1、B_3=3.291 3、B_4=3.009 3,由大到小表现为文化服务价值、整体风貌、美学价值、生态调节。桂林漓江风景区生态景观质量在文化服务价值方面表现较好，在生态调节方面表现较弱。研究结果显示桂林漓江风景区需在保持山水形态原真性和完整性、实现生态保护与可持续发展方面持续发力，保持景观原生态美学价值，进而提升社会经济价值。
  • 海拔对塔城地区野果林生态位与种间关联影响
    陆鑫, 巴乐金, 乌兰·吾尚, 刘雪冰, 夏依达·艾力, 巴音达拉
    森林工程. 2024, 40(03): 76-87+100.
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    新疆塔城地区野果林作为新疆野果林的重要组成部分，在维持当地物种资源多样性中起到至关重要的作用，为探索该地区野果林生境因子对其生态位与种间关联的影响，在本地区的额敏县、裕民县和托里县，设立30 m×30 m的样方80个，记录海拔、坡度、坡向、土壤含水量、pH和草本盖度6种生境因子参数，通过Mantel检验分析生境因子对物种分布的影响，并将影响最大的生境因子分成4级，采用Levins生态位宽度指数(O_(ik))、Spearman秩关联系数(r_(ik))、Shannon-wiener指数和Simpson指数等进行分析。结果表明，1)在6种生境因子中，海拔因子对树种分布影响最大(Mantel指数为0.261 5),且呈现极显著性(P=0.000 1);其次是土壤含水量、草本盖度(Mantel指数分别为0.109 2、0.098 7)。2)塔城地区野果林主要树种为新疆野苹果(Malus sieversii)、红果山楂(Crataegus pinnatifida)和大叶绣线菊(Spiraea salicifolia),主要分布在海拔1 100～1 300 m。3)新疆野苹果的频度和生态位宽度在各个等级均最高，而其余树种在不同等级下却表现出较大的差异，随着海拔的增加，树种的频度与生态位宽度出现了先增长后减少的趋势。4)在4个海拔(第1等级为700～900 m,第2等级为900～1 100 m,第3等级为1 100～1 300 m,第4等级为1 300～1 500 m)下，O_(ik)>0分别占比树种间生态位重叠的83.33%、65.38%、60.44%和76.19%;生态位重叠指数随着海拔的增加呈现出先减少后增加的趋势。5)4个海拔下，r_(ik)≥0分别占比相对应海拔树种间正关联性66.67%、58.97%、35.16%和38.10%;树种在第1和第2等级下表现为以正关联性为主，而第3、第4等级则以负关联性为主，同时，正关联性、显著正关联性、显著负关联性随着海拔的增加呈现出先减少后增加的趋势，而无明显关联性却表现出先增加后减少的趋势。研究显示，海拔是塔城地区野果林物种分布最主要的影响因子，随着海拔增加，树种频度与生态位宽度出现了先增长后减少的趋势，生态位重叠指数、种间关联性呈现出先减少后增加的趋势，在海拔为1 100～1 300 m时，树种有着更好的分布与种间关系。
  • 不同生境水曲柳种子的形态结构及抗旱性分析
    韩春丽, 卫星, 韦庆钰, 贾红涛
    森林工程. 2024, 40(03): 88-100.
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    为选育水曲柳耐干旱品种提供理论依据，选取不同生境水曲柳(Fraxinus mandshurica)种子为试验材料，对比分析不同生境下水曲柳种子的形态结构特征和吸水特性，采用不同质量浓度的聚乙二醇(Polyethylene glycol, PEG)溶液对水曲柳种子进行干旱胁迫，比较分析不同生境水曲柳种子在干旱环境下的萌发表现。研究结果显示，1)半干旱生境水曲柳的种子和种翅大小、千粒质量及种皮厚度等形态结构均显著大于适生生境种子；2)半干旱生境种子萌发时的吸水率显著低于适生生境种子7.75%;3)当PEG溶液质量浓度为10%时，半干旱生境水曲柳种子的发芽率、发芽指数、活力指数以及胚根长度开始显著高于适生生境种子。对发芽率进行线性回归，半干旱生境水曲柳种子的耐旱极限质量浓度是适生生境种子的1.23倍，具有更强的耐旱能力；4)干旱胁迫下，两生境水曲柳种子的过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性均表现出先上升后下降的趋势，且半干旱生境种子的酶活性始终高于适生生境。此研究结果表明在干旱环境造林选种时，可优先选用半干旱生境水曲柳种子作为造林种源，以提高种子萌发率和苗木成活率，为水曲柳资源扩大提供保障。
  • 长林小蠹对黑松挥发物电生理及行为反应
    许建娇, 张瀚文, 陈焕文, 周俊华, 王美惠, 石鹏, 杨青山, 项嘉建, 宇佳
    森林工程. 2024, 40(03): 101-114+124.
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    为探究长林小蠹对不同生理状态黑松(Pinus thunbergii)挥发物的选择偏好性，利用动态顶空吸附法，分别收集健康和不同受害程度的黑松树干和树根的挥发物，通过气相色谱-质谱联用仪(Gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)对收集的挥发物进行鉴定与分析，采用触角电位仪(Electroantennagraphy, EAG)和Y形嗅觉仪，分析鉴定到的黑松中主要挥发物及其他人鉴定到的黑松中主要挥发物对长林小蠹的电生理和行为影响。结果表明，健康和不同受害程度的黑松树干、树根的挥发物在组成和含量上部分差异显著(P<0.05)。树干中主要化合物(1R)-(+)-α-蒎烯的相对含量由健康木转向萎蔫木阶段呈下降趋势，在萎蔫木到枯死木阶段相对含量上升。而树根由健康木阶段转向濒死木阶段时(1R)-(+)-α-蒎烯的相对含量逐渐减少，在枯死木阶段其相对含量有所上升。EAG测试结果显示，在测定的10种挥发物中，有9种引发的雌成虫和雄成虫EAG反应值之间有显著差异。其中，雌虫对0.1 mg/mL的(1S)-(-)-α-蒎烯的反应值最高，雄虫对0.01 mg/mL的罗勒烯反应值最高。Y形嗅觉仪行为反应结果显示，不同质量浓度的挥发物对长林小蠹雌雄虫的作用不同。0.01～100 mg/mL的α-蒎烯、100 mg/mL的α-松油烯、10mg/mL和100mg/mL的(1S)-(-)-α-蒎烯、(1R)-(+)-α-蒎烯对长林小蠹雌雄成虫都有较强的吸引作用，10 mg/mL的(-)-β-蒎烯对长林小蠹雌雄成虫都有较强的驱避作用。由此，0.01～100 mg/mL的α-蒎烯；100mg/mL的α-松油烯、10mg/mL和100 mg/mL的(1S)-(-)-α-蒎烯、(1R)-(+)-α-蒎烯可以作为长林小蠹雌雄成虫引诱剂成分，10mg/mL的(-)-β-蒎烯可作为长林小蠹成虫驱避剂成分。
  • 油热处理对竹材声学振动性能的影响
    梁雨薇, 何澜, 张梁, 张海洋, 蒋桂章, 刘睿哲, 刘镇波
    森林工程. 2024, 40(03): 115-124.
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    为探究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响规律，减少竹乐器在使用过程中出现开裂、变形，从而导致音质受损的不利影响，以大豆油为加热介质对竹材进行热处理，热处理温度分别为140、170、200℃,加热时间分别为2 h和4 h,利用双通道快速傅里叶变换分析仪得到试件处理前后的振动频谱图，读取其前五阶弯曲振动频率，分析声学振动性能参数，研究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响。处理后竹材的比动弹性模量(E_(sp))、声辐射品质常数(R)有明显提高，密度(ρ)、声阻抗(ω)、动力学损耗角正切(tanδ)和E/G呈下降趋势，声学振动效率得到提高。其中，经200℃、4 h处理后带有竹节的竹材声学振动性能提升最大，E_(sp)增幅为29.20%、ρ降幅为15.12%、R增幅为33.75%、ω降幅为3.41%、tanδ降幅为40.52%,E/G降幅为2.33%。最小体积干缩率和最大抗吸湿膨胀率分别为0.33%、56.95%,体积干缩率和体积吸湿膨胀率随处理时间和温度的增大而减小。结果表明，当油热处理时间为200℃,时间为4 h时，试件的声学振动性能得到了较好的改善，油热处理对竹材声学振动性能和尺寸稳定性的提升有积极作用。
  • 核桃壳/酚醛树脂生物质复合材料选择性激光烧结工艺参数研究
    李亦聪, 李健, 郭艳玲
    森林工程. 2024, 40(03): 125-134.
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    黑龙江省作为农林业大省，盛产核桃，这种果壳来源丰富且产量高，同时也伴随着大量农业废弃物的产生。为改善这一现状，需要对废弃核桃壳进行合理资源利用。选取废弃核桃壳作为粉末基体材料，将碳含量丰富的酚醛树脂粉作为黏结剂，制备用于选择性激光烧结的核桃壳/酚醛树脂生物质复合材料，不仅可以扩大生物质复合材料粉体的种类，还可以通过该技术的三维性，定制复杂结构的多孔碳前驱体，在海水淡化、新能源方面作出贡献。建立四因素三水平的正交试验方案，通过方差分析法和综合加权评价法，探讨激光功率、扫描速度、扫描间距和分层厚度4因素对烧结件密度、弯曲强度和Z轴精度的影响规律，确定最优激光烧结工艺参数组合，使用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)对成型件烧结断面进行表征。试验结果表明，激光功率对烧结件密度、弯曲强度和Z轴精度的影响最大，扫描速度对烧结件密度和弯曲强度的影响最小，扫描间距对Z轴精度影响最小；最优工艺参数组合为激光功率10 W、扫描速度2 m/s、扫描间距0.1 mm、分层厚度0.12 mm。
  • 基于刮板运输机木粉小计量喂料装置研究
    巴图, 孟兆新, 王猛, 崔立松
    森林工程. 2024, 40(03): 135-141.
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    刮板运输机是一种用于生产运输的常用装备。针对刮板运输机运输木粉精准度不高的问题，设计可编程控制器(Programmable logic Controller, PLC)控制木粉送料的计量装置，能够实现公斤级木粉喂料。通过对装置进行改造，分为2部分，粗送料过程利用传送带进行，细送料过程由定量喂料机构完成。通过开放性生产控制和统一架构(OPC Unified Architecture, OPC UA)实现控制过程中的数据交互和人机交互过程。通过仿真验证可行性，试验得到的误差小于2%,实现装载过程中对木粉的自动准确计量。该计量装置所产生的误差较小，并且还能够实现对数据的实时显示，这对于实现定量木粉运输，加强物料定量运输作业管理有着重要的意义。
  • 基于卷积神经网络的樟子松木材密度近红外预测模型优化
    刘晓利, 李耀翔, 彭润东, 张哲宇, 陈雅
    森林工程. 2024, 40(03): 142-151.
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    近红外光谱分析技术在木材密度的预测方面具有独特的优势，是一种方便且快速的无损检测技术。卷积神经网络作为经典的深度学习模型之一，能够利用卷积和池化操作提取数据中的特征映射进行学习，与传统的学习模型相比具有更强的模型表达能力。为此将卷积神经网络用于近红外光谱预测木材的气干密度，以樟子松为研究对象，获取样本木材横切面的近红外光谱数据，采用杠杆值与学生化残差t检验(HLSR)法剔除奇异样本，采用SGS+MC+Auto(Savitzky-Golay smoothing+mean centering+autoscaling)对光谱数据进行预处理，通过竞争性自适应重加权算法(competitive adaptive reweighted sampling method, CARS)对特征波长进行提取，构建卷积神经网络模型，预测樟子松的气干密度；并与偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)、支持向量机(support vector regression, SVR)和BPNN(backpropagation network)神经网络的预测结果进行对比。结果表明，当校正集比例小于0.65时，模型预测结果略低于PLSR模型。但当校正集比例大于0.7时，卷积神经网络(convolution neural network, CNN)模型的预测精度优于其他模型，且随着训练样本比例的增加，模型的性能和稳定性也随之提升。研究表明CNN可以显著提高近红外预测木材气干密度的模型精度，实现基于近红外技术的木材密度有效预测。为木材气干密度无损检测提供了理论基础和科学依据。
  • 林业剩余物可调式斜进料盘式削片机主轴刚柔耦合动力学分析
    田菲, 宋鹏, 任长清, 丁禹程
    森林工程. 2024, 40(03): 152-161.
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    研究新型枝丫材、抚育间伐材等林业剩余物盘式削片机的主轴系统，该削片机刀盘与主轴安装结构的特点，与当下主流安装形式存在差异，验证其主轴系统在切削原木过程中是否符合结构设计要求。采用ADAMS软件与ANSYS软件建立柔性主轴的刚柔耦合模型，在模型中添加切削力周期变化的规律，仿真提取主轴与刀盘连接点位置处主轴轴向与径向振幅情况，得到刀盘在径向的最大振动幅度为175μm,结果按国标对比符合旋转轴长期运行条件。研究结果对新型削片机主轴系统的合理性提供了验证，为削片机主轴系统的结构改进提供了理论依据。
  • 定制化被动式木门窗材柔性分类智能控制系统设计
    石昌玉, 丁禹程, 曲文, 任长清, 吴哲, 杨春梅
    森林工程. 2024, 40(03): 162-169.
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    针对行业内被动式木门窗扇及窗框等集成材根据订单要求完成定长截断、四面刨铣后，需要对尺寸各异的门窗材进行优化分类堆叠的现状设计柔性分类智能远程控制系统。通过Modbus通信协议及多种传感器协同完成现场数据的实时采集，运用消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport, MQTT)协议和通信模块将采集的数据上传至云平台，终端用户通过手机App或Web端实时查看系统运行数据及进行远程操控，实现基于物联网的远程监控与报警。结果显示，设计的控制系统尺寸信息采集系统的鲁棒性较高，系统故障率低，同时提高分类堆叠效率。控制系统的设计实现了门窗材定制化分类堆叠的自动化、数据实时采集与传输以及远程监控，为实木加工的智能化与信息化应用提供了技术支撑。
  • 小型集材挂车满载工况下的有限元建模与分析
    韩东涛, 马跃威, 刘晋浩, 崔小青
    森林工程. 2024, 40(03): 170-177.
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    小型集材挂车于林间作业存在多种工况，包括满载弯曲、满载扭转、紧急制动和急速转弯。为解决挂车在满载工况下车载系统的可靠性与安全性较差的问题，建立小型集材挂车的三维装配模型，进行静态分析。通过有限元分析，研究挂车在4种典型工况下的结构变形和应力分布。研究表明，满载弯曲工况下，最大位移为4.517 7 mm,最大应力为115.19 MPa,安全系数为3.08;满载扭转工况下，最大位移为0.984 48 mm,最大应力为71.929 MPa,安全系数为4.935;满载制动工况下，最大位移为4.994 6 mm,最大应力为120.05 MPa,安全系数为2.957;紧急转弯工况下，最大位移为4.365 8 mm,最大应力为104.64 MPa,安全系数为3.39。结果显示研究设计的小型集材挂车在林间作业时满载工况下稳定性较强，确保木材的可靠采集和运输。基于该结果可进一步优化挂车设计和性能，以适应不断变化的需求和环境要求。
  • 草坪维护机器人设计与运动控制试验
    王梓耘, 李文彬, 徐道春, 白效鹏, 郭朋
    森林工程. 2024, 40(03): 178-183+196.
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    针对城市内的小型复杂草坪环境，提升草坪维护工作的全面化及智能化水平，提出一种草坪维护机器人，设计其整体控制系统与平台结构，并采用模块化的方式实现草坪维护的功能。该平台采用后两轮差速式四轮底盘结构，具有更好的行驶灵活性。为实现机器人平台的精确控制，使其按照预期设定的指令行进，在对运动模型进行运动学分析的基础上，采用增量式PID控制算法实现速度闭环控制。对机器人平台设置直线行驶与旋转角度测试，测试结果显示机器人采用速度闭环控制方式在0.5 m/s的速度下直行3 m产生的平均竖直与水平误差均小于3 cm,在0.5 rad/s的旋转角速度下旋转45°、90°、180°角度平均误差均小于2°,验证了增量式PID控制算法的可行性。根据测试结果选定草坪维护机器人的具体行驶参数，为后续实现草坪的全自动维护工作提供了技术支持。
  • 水泥土地层冻融温度场全过程发展影响研究
    金修伟, 鹿庆蕊, 李栋伟, 陈士军, 张海军, 洪进锋
    森林工程. 2024, 40(03): 184-196.
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    为研究水泥改良土地层冻融温度场发展的影响因素，以广州地铁三号线某地铁隧道冻结工程为背景，通过水、热耦合的方式模拟隧道冻融温度场，研究其冻融温度场全过程发展影响规律，并与实测数据对比证明模型的精确性，分析导热系数、容积热容、原始地温和水泥掺量等因素对冻融温度场的影响。结果表明，土体在冻融温度场全过程发展过程中，先是大幅度降温，形成稳定冻结帷幕后，降温速率变缓，有效冻结壁厚度缓慢增加，进入自然解冻阶段后，温度快速上升直至达到相变阶段，在该阶段维持一段长时间后，土体迅速恢复正温；分析不同因素对冻结温度场的影响规律，其中土体容积热容，原始地温对冻结温度场冻结效果呈负相关，对于自然解冻温度场影响不大；土体导热系数的降低会抑制冻结温度场的发展，但是可以缩短自然解冻的周期；在水泥掺量为12%时，土体冻结效果最好，且融沉温度场发展速率最快，自然解冻周期最短。
  • 收缩徐变对钢-混凝土组合梁界面行为影响的有限元分析
    王文锋, 谭建平, 曹明辉
    森林工程. 2024, 40(03): 197-203.
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    为研究混凝土收缩徐变对长期荷载作用下钢-混组合梁界面剪力和相对滑移的影响，提出一个简单实用的有限元分析方法。在假定荷载-滑移为线性以及钢梁与混凝土层之间无掀起的前提下，基于混凝土收缩徐变分析的初应变法，建立部分剪力连接钢-混凝土组合梁长期性能分析的有限元模型，其中界面行为通过建立混凝土板与钢梁之间对应节点的主从关系及特殊单元予以模拟。对比集中荷载作用下简支梁的计算结果与已有文献，验证所提方法的有效性。在此基础上研究收缩徐变对钢-混组合梁界面剪力和相对滑移的影响。结果表明，收缩徐变共同作用使得简支钢-混组合梁的界面滑移随着时间有较大程度地增加，但单独的收缩效应反而使界面滑移减小，尽管变化量可忽略不计；同时，由于界面剪力与滑移的正相关性，收缩徐变效应也使得端部界面剪力随时间增大，呈现出前期增长很快而后期增长缓慢的特点。
  • 不同冻融循环作用下分散土力学性质及微观结构
    张亚伟, 韩春鹏
    森林工程. 2024, 40(03): 204-211.
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    通过探究不同冻融周期条件下分散土的微观孔隙结构及力学特性，分析冻融环境对土体强度的影响。利用三轴试验及扫描电镜分别研究冻融循环下分散土力学性质变化规律及微观结构，并通过图像处理软件IPP定量获取土样的微观孔隙参数，包括孔隙率、平均孔径及平均形状系数。研究结果表明，土体结构内部孔隙数量及孔径大小均为呈现增加趋势，土体颗粒间的黏结效果减弱；分散土的破坏强度主要受土体孔隙的数量、大小及孔隙形状的影响，且与平均孔径、孔隙率及平均形状系数均呈负相关。由此得出分散土在不同冻融循环次数条件下微观结构会不断变化，进而导致土体的力学特性发生变化。
  • 基于单梁试验下的预制T梁起拱度分析及控制研究
    汪志甜, 孙大定, 周小伍, 史俊, 孙厚超
    森林工程. 2024, 40(03): 212-220.
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    为解决预制T梁在生产过程中起拱度精度控制不足的问题，使用百分表对T梁张拉期的起拱度进行全周期监测，并通过理论计算得到预制T梁构件在张拉期增长的起拱度理论值，将监测数据与理论进行相互验证，然后根据预制T梁构件在张拉期、灌浆期和存梁期过程中起拱度的变化情况，分析影响预制T梁起拱度发生变化的主要因素。结果表明，1)张拉期T梁起拱度的监测数据与理论计算结果相吻合；2)张拉期张拉控制应力的设置过高以及在存梁期未采用有效的隔温措施会较大地影响预制T梁起拱度的精确控制。研究结果为预制T梁起拱度精确控制提供了重要参考。
  • 《森林工程》简介
    森林工程. 2024, 40(03): 222-222.
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    <正>《森林工程》是经中华人民共和国科学技术部和国家新闻出版署审核批准,由中华人民共和国教育部主管、东北林业大学主办、全国公开发行的国家级学术期刊,是中国林学会的刊物之一。1985年创刊,先后成为中国知网(CNKI)全文收录期刊、《中文核心期刊要目总览》收录期刊、中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)、中国科学评价研究中心(RCCSE)核心期刊(A类期刊)、科学引文数据库(SCD)期刊、
2025年, 第41卷, 第02期
刊出日期：2025-03-15
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