[目的]土壤细菌对土壤生态系统功能和健康维持起着重要作用.在了解核桃林土壤细菌群落随林龄的变化规律的基础上,结合土壤因子进一步探究土壤微生物群落与土壤理化性质及土壤酶活性之间的关系.阐明土壤微生物群落变化的驱动因素,为该地区核桃林的高效可持续经营管理提供科学依据.[方法]以不同种植年限(平均年龄8年、50年和100年以上)西藏核桃林为研究对象,基于高通量测序技术,研究不同树龄下土壤微生物组成及多样性的变化,并结合土壤理化因子进一步探究种植年限对土壤微生物群落的影响.[结果](1)核桃种植年限没有显著影响细菌丰富度,但是古核桃林(100年以上)显著降低了细菌香农指数、优势度指数和均匀度指数.(2)变形菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、黏球菌门、放线菌门、拟杆菌门和绿弯菌门是土壤细菌优势菌门.不同树龄下部分微生物类群的相对丰度差异显著,随着种植年限的增长,土壤放线菌门的相对丰度增加,绿弯菌门的相对丰度降低,此外拟杆菌门的相对丰度呈现先增加后降低的趋势.(3)非度量多维尺度分析结果显示,不同种植年限核桃林土壤细菌群落组成之间存在显著差异.同时,冗余分析表明,土壤硝态氮含量对细菌群落组成影响显著.(4)相关性分析也显示土壤酶和土壤理化性质与微生物多样性以及优势菌门之间存在显著相关关系.[结论]核桃定植年限通过改变土壤理化性质和酶活性,改变了土壤微生物群落的多样性和群落结构,其中古核桃林细菌群落多样性显著降低,加剧了土壤微生态失衡.研究结果为明确不同龄林核桃林土壤微生物群落特征研究提供重要补充.在实际生产中除更新核桃树外,可合理使用无机和有机肥或者微生物菌肥,从而维护核桃林土壤生态系统的稳定.
[目的]阐明长白山阔叶红松林乔木树种和灌木树种凋落叶分解之间的差异,探讨光合参数与植物凋落叶分解速率之间的关系,为揭示叶片经济学谱的普适性提供依据.[方法]以19个乔木树种和11个灌木树种作为研究对象,采用网袋法做分解试验,2019年10月26日布设分解袋,2020年4月26日、6月26日、8月26日、10月26日回收分解袋;通过Olson负指数衰减模型拟合分解系数,使用Li-6400便携式光合测定仪测定原位活体叶片的光响应曲线,拟合光合参数,分析相关性,并进行回归分析.[结果](1)乔木树种中,红松分解系数最小(0.24),黄檗最大(1.05);灌木树种中,毛榛分解系数最小(0.52),瘤枝卫矛最大(1.63);灌木树种分解系数总体高于乔木树种(P=0.003).(2)光合参数表现为光饱和点处的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、叶片羧化速率(CE)、光饱和点(LSP)、最大净光合速率(Pmax)、光补偿点(LCP)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)、暗呼吸速率(Rd)这9个光合参数的均值乔木树种高于灌木树种(P<0.05),胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)在乔灌木树种之间不存在显著差异(P>0.05).(3)乔灌木树种分解系数(k)与Pn、LSP、Pmax、Gs、CE、LCP呈显著负相关关系,与Rd无明显相关性;Pn和Pmax存在多重共线性,逐步回归结果表明Pn对k的解释和指示作用最强.[结论]光照强度通过影响叶片形态以及养分含量进而影响凋落叶的分解速率,使得乔木树种虽然有更高的光合参数,但分解系数比灌木树种更低,即分解速率更慢,存在光照强度—叶片形态、养分含量—凋落叶分解速率的连通关系;Pn、Gs、CE、LSP、Pmax、LCP基本符合叶经济学谱理论,Pn可以解释和预测叶凋落物的分解速率.
[目的]量化我国海河山区水沙连通的可能性大小,从景观格局角度反映海河主要产水区径流和泥沙输移的状态和空间分布,为海河流域水沙再分配提供依据.[方法]利用通用土壤流失方程的植被因子、归一化植被指数两种方式得到权重因子计算连通性指数(分别记为IC1、IC2),进一步得到海河山区滦河流域的水文连通性,探讨流域土地利用等因子对水文连通性的影响,及其空间尺度效应.[结果](1)2019年滦县水文站控制流域IC1和IC2的平均值分别为-1.38和-2.28,水文连通性指数都与流域的年输沙模数和径流深度有良好的正相关关系;(2)不同的土地利用类型水文连通性具有差异,各土地利用类型水文连通性大小顺序依次为水体<湿地<灌木林地<草地<乔木林地<农田<建筑用地<裸地;(3)水文连通性具有显著的尺度效应.流域IC1平均值及其中位数、IC2平均值及其中位数均与流域面积呈对数函数关系.[结论]连通性指数对滦河流域内输沙产流能力表征良好.流域上游整体水文连通性最低,中部连通性高于上游,下游连通性最高.流域内部连通性表现出沟谷大,坡面小,靠近河道大,远离河道小的情况.湿地、灌木林地、草地这3种植被覆盖下的区域超过80％的水文连通性值小于0,具有良好的拦截水沙、保持水土的能力.随着流域面积的增加,流域水文连通性先快速降低,后逐渐趋于平缓,在流域面积超过10000 km2后,连通性趋于一定值.
[目的]解析试样尺寸和形状对木材压缩吸能特性的影响,指导木材压缩吸能特性的科学测试和评价.[方法]通过准静态大变形压缩试验,分别考察了毛白杨、杉木、泡桐和轻木4种木材,在不同截面尺寸(20 mm×20 mm、50 mm×50 mm)、不同截面形状(圆形Φ20 mm、方形20 mm×20 mm)下的压缩力学响应和吸能特性,并通过t检验分析其差异显著性.[结果](1)木材"三段式"压缩应力-应变曲线不受试样尺寸和形状影响.(2)木材顺纹压缩破坏强度尺寸效应显著,强度随试样尺寸增大而减小,泡桐和轻木的顺纹压缩强度由小尺寸试样的30.94和14.56 MPa,分别减小至大尺寸试样的26.06和13.37 MPa,尺寸效应系数分别为0.84和0.92;木材横纹压缩强度、顺纹和横纹的破坏特征与吸能特性无明显尺寸效应.(3)木材顺纹压缩强度形状效应显著,圆形试样强度低于方形试样,形状效应系数为0.88～0.93;木材压缩破坏特征和吸能特性的形状效应与树种特性相关,杉木、泡桐和轻木的破坏模式以及吸能特性均不受形状影响;毛白杨吸能性能形状效应显著,圆形试样吸能性能优于方形试样.(4)木材密度越大,其尺寸和形状效应越明显.[结论]低密度轻软木材的吸能特性无尺寸和形状效应,建议采用取材易、加工简便、耗材少、成本低的小尺寸方形试样进行压缩吸能测评.
[目的]谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)是昆虫体内一种重要的解毒酶,在植食性昆虫对植物次生物质的解毒适应中发挥重要作用.本研究筛选和鉴定了美国白蛾中肠响应槲皮素诱导的GST基因,分析了槲皮素对GST基因的诱导表达模式,为阐明美国白蛾GST基因在解毒代谢槲皮素中的功能奠定基础.[方法]基于槲皮素诱导的美国白蛾中肠转录组,筛选和鉴定响应槲皮素诱导的GST基因;通过构建系统发育树分析GST基因的家族类别;采用实时荧光定量PCR技术研究槲皮素对GST基因诱导的剂量效应和时间效应.[结果]鉴定了美国白蛾响应槲皮素诱导的6个GST基因;系统发育分析显示HcGST-E1、HcGST-E2、HcGST-E3属于GST Epsilon家族,HcGST-S1、HcGST-S2属于GST Sigma家族,HcGST-O1属于GST Omega家族.不同质量分数槲皮素对GST基因的诱导作用不同,本实验质量分数(0.5％、1.0％、2.0％、4.0％)的槲皮素均能诱导HcGST-E1表达水平显著上调,0.5％、1.0％和2.0％的槲皮素诱导HcGST-E3表达水平显著升高;0.5％的槲皮素诱导HcGST-O1的表达水平显著增加.本实验质量分数的槲皮素均诱导HcGST-S1显著下调表达;0.5％和1.0％的槲皮素诱导HcGST-S2的表达水平显著下调.3个上调GST基因均在24 h或36 h内显著上调表达响应槲皮素的诱导.[结论]槲皮素能显著诱导美国白蛾中肠6个GST基因的表达水平,但对不同基因诱导的表达模式不同.HcGST-E1、HcGST-E3和HcGST-O1显著上调表达响应不同质量分数槲皮素的诱导,推测这3个基因是参与美国白蛾解毒代谢槲皮素的关键基因.
[目的]通过水分控制盆栽试验,研究扁桃6个不同砧木资源当年生实生苗的叶片解剖结构和根系形态特征对周期为60 d的中度土壤干旱胁迫的响应,旨在筛选出抗旱性强的扁桃砧木资源,为优良抗旱砧木资源的开发与利用提供抗旱材料.[方法]以新疆本地2种桃巴旦资源(SC64、SC28)、3种扁桃资源(SC30、SC3和SC47)和普通桃为试验材料,通过光学显微镜观察和根系扫描处理获取相关指标,并进行生物学统计分析.[结果]中度干旱胁迫下,SC3、SC47和毛桃的叶片厚度、上表皮细胞厚度、叶肉细胞孔隙度和比叶面积(SLA)等结构指标值出现不同程度的减少(P<0.05);同时,干旱胁迫促进其根冠比的增加和根系的生长(P<0.05).通过主成分分析,选取上表皮细胞厚度、地下生物量、直径大于0.5 mm的细根生物量比重、叶肉细胞紧实度和SLA值这5个代表指标.隶属函数结果表明,抗旱能力排序为SC30>SC47>SC3>SC28>SC64>普通桃.[结论]扁桃资源的抗旱性强于桃巴旦和桃资源,桃巴旦资源处于中等抗旱水平,而普通桃对土壤干旱最敏感,抗旱性较弱.
[目的]研究坡垒叶绿素含量的多光谱图像预测法,探讨融合多光谱频域特征预测叶绿素含量的可行性,为坡垒叶绿素含量的无损监测提供有效工具.[方法]采用将植被指数与传统的阈值分割法相结合的方式,去除坡垒冠层多光谱图像的背景,以F1为分割精度评价指标,确定最适多光谱图像分割方法.对分割后的坡垒冠层多光谱图像,精准提取空域特征(植被指数与纹理特征),并引入3种频域特征,然后基于相关性分析和Lasso算法筛选图像特征,以便携式叶绿素仪测得的SPAD值作为相对叶绿素含量实测值,确定与坡垒SPAD值强相关的优选特征及合适的建模特征组合,结合偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)和极限梯度提升(XGBoost)模型,分别建立多光谱空、频、融合特征模型并进行精度验证,确定适用于幼龄坡垒SPAD值预测的模型形式.[结果]差值植被指数与Kapur阈值结合的分割方法获得了最高分割精度,评价指标F1达到0.917,为坡垒冠层多光谱图像的最适分割方法.多光谱图像空频域特征表现了与坡垒SPAD值的显著相关性,其中相关性最强的特征为修正叶绿素吸收反射率植被指数,相关系数达到-0.780,为基于单图像特征预测SPAD值的优选特征.在3种频域特征中,小波特征与SPAD值的相关性表现最优.因此,小波变换为优选坡垒多光谱图像频域变换方法.基于不同图像特征构建的SPAD值预测模型,性能表现排序为单频域特征模型<单空域特征模型<融合特征模型,最适建模算法为RF、XGBoost算法.基于RF的融合特征模型为最适模型,检验R2达到0.791,较单空域特征模型的检验R2提高了7.9％.[结论]引入3种频域特征能够提高坡垒SPAD值预测精度,且基于RF的融合特征模型获得了较高的预测精度,因此融合多光谱空频域特征并结合机器学习算法,可作为一种有效的幼龄坡垒相对叶绿素含量预测工具,有利于坡垒培育经营工作的智能化发展.
[目的]探究水分所引发的木材细胞壁孔隙结构变化,并与微波处理、脱木质素处理等预处理方法进行比较,为木材改性提供科学依据.[方法]将20 mm(径向)×20 mm(弦向)×5 mm(轴向)的杨木和杉木试材分别通过泡水1 h和1个月的方法进行水分处理,在500 W条件下微波处理18 min,在酸性条件下使用亚氯酸钠脱除试材中部分木质素.通过扫描电子显微镜和氮气吸附测试表征处理材的细胞壁微观形貌与孔隙结构,比较不同处理方法对细胞壁厚度、比表面积、孔径分布及孔体积等的影响.[结果]水分处理后,杨木和杉木的细胞壁增厚,水分处理1 h试材的比表面积分别从1.535和1.154 m2/g增加到2.488和2.336 m2/g,水分处理1个月的试材比表面积进一步增加到2.822和2.940 m2/g.水分处理杨木试材在微、介孔范围内形成新的孔隙(造孔),且存在孔径增大(扩孔)现象.对于水分处理杉木试材,处理时间较短时其微孔范围内孔体积变化主要表现为扩孔效应,随着时间增加同时具有造孔和扩孔现象.在介孔范围中由于水溶性抽提物的脱除产生较大孔隙,并导致孔径的重新分布.微波处理杨木和杉木试材的细胞壁厚度和比表面积变化同与水分处理类似,处理后杨木试材中产生部分微孔,且杨木介孔及杉木孔径分布都表现为扩孔.脱木质素处理杨木和杉木的细胞壁厚度分别减少了1.79％和0.53％,但比表面积均增加,杉木试材中的微孔增加,其他孔径分布变化均因扩孔所致.[结论]水分处理能够改变木材细胞壁孔隙结构,杨木和杉木泡水1 h和1个月的作用效果与质量损失率分别为1.29％和3.33％的微波处理,以及脱除率分别为10.94％和8.06％的脱木质素处理相当,并且具有独特的孔径分布变化规律.3种处理方法由于作用机理不同,增大孔体积的方式在不同树种的不同孔径范围内不尽相同.本研究为选择科学高效的木材预处理方法提供了参考.
[目的]基于活力影响构建城市滨河绿地评价体系,从不同维度探讨滨河绿地对其自身及周边街区活力的影响,为城市滨河绿地的评价方法及更新策略提供科学依据.[方法](1)构建递阶层次城市滨河绿地评价模型,运用层次分析法-熵值法组合赋权,TOPIS法进行数据综合.(2)采用地理探测器因子探测,评估滨河绿地准则层各维度质量、各指标层单一环境要素对场地和周边街区活力影响.(3)采用交互探测,评估各环境要素评价维度交互作用对场地和周边街区活力影响.[结果](1)研究构建包含区位环境、河道空间形态、水岸空间形态、生态环境质量、设施服务质量、可达性6个准则层31个指标的城市滨河绿地评价模型.(2)海淀6段典型河段27个研究单元的评价结果显示:研究单元中,研究单元21最佳,研究单元26最差.河段中,土城沟、南长河评价较好;京密引水渠由于区位环境与可达性不佳,评价居中;永定河引水渠、小月河评价较差,归因于河道空间形态的局限性和生态环境质量较差.(3)指标层方面,场地活力与周边街区建筑密度、单元形状指数、外侧道路等级值显著相关,而周边建筑密度、单元文化和休憩设施密度对周边街区活力体现出高解释力.(4)准则层方面,单一维度准则层环境要素对场地活力影响有限,周围街区活力与设施服务质量相关性显著;双因子交互探测均呈现对活力解释的增强作用.区位环境与设施服务质量两者协同对场地活力和周边街区活力都有着最高解释水平.[结论](1)研究构建的评价体系能够一定程度支撑城市滨河绿地系统性评估,并提供优化参考.(2)南长河和土城沟的总体品质较高,京密引水渠昆玉段需通过降低道路等级、增加人行天桥等方式提升滨河绿地可达性,而小月河、永定河引水渠等河段则应通过覆绿、近自然化改造等方式改善现状硬质驳岸,营建多类型亲水场所,并通过塑造多种乡土植物群落以提供健康的生态环境和多样自然风景.(3)总体建议方面,应重视区位环境条件,强调形态、品质与可达性的均衡发展,而在部分维度受限时,则应优先关注设施服务质量和生态环境质量建设.(4)实施策略方面,提升绿地边界形状不规则度,降低绿地与周边街区间的道路等级,是增强滨河绿场地活力的有效途径;而增加滨河绿地内部文化、休憩场所设施类型与密度,增加民众亲水机会,塑造更为开敞体验感受等则是提升周边街道活力的多种方式.
[目的]探索树高-胸径模型构建新方法,将分位数回归与非线性混合效应法相结合应用于树高-胸径模型构建,以此提高模型的拟合精度.[方法]利用2018年福建省将乐国有林场30 m×30 m固定样地1306株杉木的实测树高、胸径数据,从4个树高-胸径模型中筛选拟合效果最好的为基础模型,基于基础模型分别采用非线性混合效应、分位数回归以及非线性分位数混合效应构建树高-胸径模型.采用评价指标均方根误差(RMSE)、调整后决定系数(R2adj)和均方差(MSE),对各模型的拟合结果进行评价比较,采用赤池信息准则(AIC)、贝叶斯信息准则(BIC)以及对数似然函数值(Loglik)比较各最优模型的拟合精度和预测精度.[结果]根据评价指标对比显示,Logistic模型为基础模型.非线性混合效应模型的拟合效果最优(AIC为3953.986,BIC为3988.199,Loglik为-1969.993),非线性分位数混合效应模型(AIC为3979.418,BIC为4028.293,Loglik为-1979.709)次之.模型拟合效果排序为非线性混合效应模型>非线性分位数混合效应模型>基础模型>分位数回归模型.比较各模型的残差图可知各模型均不存在异方差现象,预测效果排序为非线性混合效应模型>非线性分位数混合效应模型>基础模型>分位数回归模型.[结论]本研究将分位数回归与非线性混合效应法相结合,该方法对分组数据结构中不同分位点个体间的差异与关联做出解释,提高了模型的稳定性以及拟合精度,将该方法应用到树高-胸径关系的研究上是一个可行的思路,为构建树高-胸径模型提供新方法.
[目的]明确不同生境下树木木质部的解剖特征差异和暖干化气候条件下树木木质部的生长变化.[方法]在黑龙江省穆棱市针阔叶混交林中设置了水分偏多和偏少2个生境采样点,在2个样点内分别对红松、蒙古栎、紫椴进行取样,使用滑走切片机对所取样芯进行切片,获取木质部解剖参数.[结果]偏干生境下蒙古栎的平均导管面积、木质部脆弱性指数显著增大,但水力效率在2个生境间差异不显著.从偏湿生境到偏干生境,紫椴的平均导管面积、木质部脆弱性指数、水力效率显著降低.在3个树种中,只有红松的平均管胞面积和木质部脆弱性指数在2个生境下差异不显著,同时在偏干生境下水力效率显著提高.偏干生境下红松、蒙古栎、紫椴的年轮宽度均与生长季的帕默尔干旱强度指数(PDSI)呈显著正相关,且其敏感性随土壤含水量的增加而降低.偏干生境下蒙古栎的水力效率与前一年11月―当年10月的PDSI显著负相关,紫椴的年轮宽度、平均导管面积与前一年非生长季最低温显著正相关.[结论]生长季初期干旱是制约穆棱地区红松管胞面积和水力效率的重要因素,在未来红松可能会更强烈地感受到东北地区的气候变化.紫椴在偏干生境下降低水力效率以提高水力安全.偏干生境下的蒙古栎生长量和平均导管面积大于偏湿生境,所以未来的暖干化气候条件可能对蒙古栎的生长更有益,但存在空穴化风险.明确全球变暖带来的干旱胁迫是否会改变树种生长状况,对调整当前的造林措施以使针阔混交林更好地应对未来的暖干化气候条件至关重要.
[目的]兴安落叶松是东北内蒙古林区重要的建群树种,全球气候变暖使得兴安落叶松林的潜在适宜区域分布和生产力正面临巨大的不确定性.因此,准确评估东北内蒙古林区兴安落叶松林潜在气候适宜性及其与生产力的关系,对东北地区生态系统的可持续发展具有重要的作用.[方法]基于东北内蒙古天然林区的68个兴安落叶松林样地实际调查数据和8个气候因子变量,利用MaxEnt模型模拟预测兴安落叶松林的潜在地理分布,确定兴安落叶松林的潜在适宜区分布及面积,结合实测点分布概率、生产力和林分结构因子,探讨兴安落叶松林气候适宜性与生产力的关系及其影响因素.[结果]兴安落叶松林的适宜区主要集中分布在内蒙古东北、黑龙江中部以北及东南、吉林东南部,适生区的面积由大到小依次排序:低适宜区(6.050×105 km2)>高适宜区(4.087×105 km2)>中适宜区(3.534×105 km2).兴安落叶松林的气候适宜性与生产力关系呈显著负相关性,以幼龄林为主的低适宜区生产力显著高于高适宜区.林分年龄对兴安落叶松林气候适宜性与生产力的关系具有显著的调节作用,低林龄增强了气候性与生产力的负相关性,而高林龄中气候适宜性与生产力的关系较弱.[结论]本研究证实了兴安落叶松林气候适宜性与生产力的显著负相关关系,但这种负相关关系可能受到林龄因素影响.在研究物种生境适宜性与生产力的关系时,应综合考虑气候因子和林分结构特征的影响.
[目的]为解决板栗生产中品种混淆、利用率低等问题,采用几何形态测量法对不同板栗品种坚果形态进行数字化分析,建立板栗品种鉴别方法.[方法]以我国不同板栗主产区的80个品种,共3200个坚果为试验材料,统一参数对其平面、侧立面、底部组分别进行拍照.利用Image J软件,结合板栗坚果形态特征,按照一致顺序选择34个鉴定点,以此获得坚果形态坐标数据.利用Morpho J软件将数据进行普氏叠印分析,消除大小、位置等非形态因子的干扰,并以品种进行分类;对坐标数据进行相对扭曲分析,得到34个鉴定点的贡献率,以此提取重要鉴定点;通过主成分分析,将不同品种间坚果形态差异可视化,进行典型变量分析和判别分析,获得不同组分对不同板栗品种的鉴别效果.[结果](1)相对扭曲分析显示,前25个鉴定点累计贡献率为87.7％,有较大的鉴别作用,作为重要鉴定点.(2)主成分分析显示,坚果的形态差异主要体现在果顶果肩、坚果平面轮廓形态、坚果厚度和底座相对大小.(3)典型变量分析显示,以不同组分单独进行鉴别时,大部分品种存在重合现象,区分度较低;以34个鉴定点综合鉴别时,不同品种间均有显著的区分,鉴别效果明显;以25个重要鉴定点进行鉴别时,效果与前者相似.(4)80个板栗品种以不同组分单独进行判别分析时,平面、侧面、底部组分正确率分别为72.5％～100.0％、71.8％～100.0％、70.0％～100.0％;以34个鉴定点进行综合判别,正确率为95.0％～100.0％;以25个重要鉴定点进行判别,正确率为92.5％～100.0％,后两者具有较高的判别率,能够实现80个板栗品种的鉴别.[结论]基于25个重要鉴定点的几何形态测量分析可实现不同板栗品种的准确鉴别,正确判别率达92.5％～100.0％,本研究建立了基于坚果形态数字化分析的板栗品种鉴别方法,将为生产实践中品种的正确应用提供新依据.
[目的]开展不同地理空间城市森林的空气负离子浓度(NAIC)研究,为空气负离子的理论研究和森林康养基地的选址依据提供科学支撑.[方法]在2019年9月—2020年1月,2020年5—8月,选取广东省广州市的3个不同地理位置、森林面积和周边环境梯度的森林环境(远郊、近郊和城区城市森林),同时设置1个城区对照组进行NAIC差异比较,并运用Pearson相关性分析和多元逐步回归分析探讨NAIC与空气含氧量、温度、相对湿度和风速的相关关系.[结果](1)天然林的NAIC显著高于人工林;在人工林中,高郁闭度林的NAIC显著高于中郁闭度林.(2)不同地理空间城市森林NAIC差异显著,远郊城市森林>近郊城市森林>城区城市森林>城区对照组.(3)森林环境产生NAIC的能力显著优于城市环境(无林地区).(4)远郊和近郊城市森林的NAIC季节变化为夏季>春季>秋季>冬季,而城区城市森林和城区对照组的为秋季>冬季>春季>夏季.(5)远郊和近郊城市森林的NAIC与空气含氧量、温度和相对湿度均呈极显著正相关,而城区城市森林和城区对照组的NAIC与空气含氧量和温度均呈极显著负相关关系;近郊城市森林的NAIC与风速呈极显著负相关,而远郊城市森林呈极显著正相关.(6)远郊城市森林的NAIC主要与相对湿度和温度密切相关;近郊城市森林的NAIC主要受空气含氧量、风速和温度影响;城区城市森林和城市对照组的NAIC受温度的影响最大.[结论]地理空间对NAIC有显著影响,即距离城市中心较远,森林面积达到一定规模且集中连片对NAIC有正向影响,相关结果为森林康养基地的选址提供了理论依据.不同地理空间城市森林NAIC的环境影响因子各不相同,建议今后的研究综合考虑气象、林分、地形、周边环境等多个方面不同因素的协同影响,深入探讨NAIC与各环境因子的影响机制.
[目的]研究西昌市云南松林地表可燃物载量及影响因素,为科学管理可燃物,降低森林火险等级提供依据.[方法]以四川省西昌市云南松林为研究对象,依据林分因子(树高、胸径、郁闭度、平均活枝高)和地形因子(海拔、坡度、坡向、坡位)设置16块20 m×30 m标准地,调查样地内不同类型地表可燃物(草本、灌木、地表枯叶、1时滞枯枝、10时滞枯枝、100时滞枯枝),结合室内实验结果计算可燃物载量,运用冗余分析明确可燃物载量与林分因子和地形因子的响应关系,运用多元线性回归分析进一步确定各类地表可燃物载量的主要影响因素.[结果](1)云南松林地表总可燃物载量范围为7.82～33.53 t/hm2,平均为22.25 t/hm2,易燃可燃物载量平均为10.68 t/hm2,占地表总可燃物载量的48.00％.(2)冗余分析结果表明:云南松林地表总可燃物载量与郁闭度呈正相关(P<0.01),与海拔呈负相关(P<0.05),阴坡云南松地表总可燃物和易燃可燃物载量高于阳坡(P<0.01).(3)多元线性回归分析表明:云南松林地表总可燃物和易燃可燃物载量的主要影响因素均为坡向.[结论]云南松林可燃物载量受到以坡向和海拔为主的地形因子和以郁闭度为主的林分因子的共同作用影响.西昌市云南松飞播林区地表总可燃物载量高,易燃可燃物占比大,存在较大的火灾隐患.
[目的]作为潜在的植物群落,土壤种子库在一定程度上代表地上植被的更新演替潜力,研究城市公园绿地土壤种子库特征及其对地上植被和土壤因子的响应,为近自然城市公园的营造提供理论依据.[方法]以北京市六环内公园绿地为对象,将其划分为综合公园、郊野公园、文化遗址公园、社区公园4种类型.在随机选取的75个公园内,采用样方法进行地上植被调查,随机法进行土壤采样,土壤种子库采用萌发试验确定,常规方法获取土壤理化指标.[结果](1)北京城市公园土壤种子库共有77种植物,隶属34科74属,以草本植物为主(97.5％),其中菊科物种数最多(16种).土壤种子库密度在352～899粒/m2之间,其中菊科种子储量最高,其次为禾本科和豆科,密度最大的物种为马唐(147.11粒/m2),其次为苜蓿(128.40粒/m2)、狗尾草(122.67粒/m2)等.4类城市公园均以一、二年生草本为主,郊野公园的多年生草本相对丰度要高于其他类型公园,其种子库密度显著大于其他类型公园(P<0.05).(2)城市公园土壤种子库的Shannon-Wiener多样性指数范围在1.04～1.46,Simpson优势度指数范围在0.53～0.62,Patrick丰富度指数范围在4.79～8.41,Pielou均匀度指数范围在0.74～0.84,其中郊野公园种子库物种丰富度显著大于其他类型公园(P<0.05).(3)相似系数(S?rensen指数)和非度量多维尺度排序分析表明,不同类型公园间土壤种子库、地上植被相似性系数较高,且群落结构差异不显著.4类城市公园土壤种子库与地上植被相似性偏低,相似系数为0.10～0.18,且土壤种子库与地上植被间群落构成存在明显差异.(4)土壤种子库密度与草本多样性指数、草本物种丰富度指数、土壤铵态氮和非毛管孔隙度呈显著正相关(P<0.05),与土壤全氮和硝态氮呈显著负相关;土壤种子库物种丰富度指数与土壤全氮和硝态氮呈显著正相关,与草本多样性指数和土壤铵态氮呈显著负相关.土壤种子库均匀度、优势度和多样性指数与灌木物种丰富度指数呈显著正相关,与草本物种丰富度指数呈显著负相关.其中,草本多样性指数和灌木物种丰富度指数对城市公园土壤种子库的密度和物种多样性影响较大.[结论]城市公园土壤种子库密度较小,与其对应地上植被间相似性也较低,且以草本植物种子为主;种子库密度和物种多样性主要受地上草本多样性指数和灌木物种丰富度指数影响较大.因此城市公园绿地土壤种子库更新潜力较低,采取人工促进木本植被更新,是营建近自然城市公园的关键.
[目的]城市化的高速推进使经济发展需求与生态保护矛盾日益突出,构建生态安全格局对实现人与自然和谐共生及国土空间结构优化具有重要意义.[方法]以广州市为例,采用遥感生态指数(RSEI)识别生态源地,通过最小累积阻力模型与电路理论识别生态廊道、生态夹点及障碍点,从而构建广州市生态安全格局.[结果](1)1990-2020年广州市生态环境质量较好,RSEI均值从0.60下降至0.58再回升到0.60,呈"先降后升"趋势,但南、北部生境质量差距较大.(2)共识别出生态源地25个,面积共计1511.26 km2,占广州市总面积20.33％,主要集中于研究区东北部,南部仅有3处生态源地;共提取出生态廊道50条,其中一级廊道20条,总长114.06 km,二级廊道22条,潜在廊道8条.(3)共识别出生态夹点48处,现状用地类型以林地、耕地、建设用地为主,其中面积最大为19.09 km2,位于番禺区莲花山一带,最小的夹点面积仅有0.11 km2;生态障碍点共识别出12个处,主要分布于黄埔区、从化区,土地利用现状主要为耕地和建设用地,其中面积最大为0.42 km2,位于从化区温泉东埔农庄北部,最小面积仅有900 m2;共识别出63处断裂点,主要集中于广州市中部的白云区和黄埔区.[结论]研究结果可为广州市未来城市空间格局优化及生态系统修复提供数据支撑,同时为其他超大型城市的生态安全格局构建提供参考.
[目的]实现毛竹叶片叶绿素含量的高光谱反演,可为毛竹生长状态分析与毛竹林的科学管理提供理论依据.[方法]本研究基于毛竹不同叶位叶片的平均反射率和样地实测平均叶绿素含量数据,对平均反射率光谱曲线采取Savitzky-Golay平滑、标准正态变量变换和一阶微分的组合预处理,采用相关系数法和连续投影算法(SPA)分别提取特征波长,基于特征波长提取结果运用SPXY算法、KS算法和随机法(RS)进行数据集划分,构建6种光谱训练集,选取随机森林(RF)、极端梯度提升算法、支持向量机回归(SVR)和BP神经网络4种机器学习算法建立毛竹叶绿素含量估算模型,根据模型评估结果筛选叶绿素含量估算最适应模型.[结果]在数据集划分算法性能上,相比于KS和RS数据划分法,基于SPXY数据集划分法能显著提升叶绿素含量的估算精度;在特征波长筛选方法中,SPA算法相比于相关系数法能有效消除共线性影响,提升模型精度;在机器学习模型构建上,以SPA算法结合SPXY数据集划分法建立的支持向量机回归模型对毛竹叶片叶绿素含量的估算精度最高,训练和验证R2分别为0.78和0.76.[结论]SPA算法结合SPXY数据集划分法建立的SVR模型能实现毛竹叶片叶绿素含量的准确估测,可用于毛竹叶片叶绿素含量信息的快速、无损获取.
[目的]微波膨化木基金属复合材料(PWMC)是一种密度适中、高导热、富有装饰性的新型金属木材料.为其未来在室内装饰、家居木制品等领域的高附加值应用提供技术支撑,开展了涂饰性能与耐光老化性的研究.[方法]使用水性聚氨酯清漆涂饰PWMC,研究涂饰工艺对表面色度学参数和光泽度的影响,探讨砂纸目数与表面粗糙度间的关系.在紫外光老化条件下,研究光老化处理前后PWMC的色度学参数和光泽度变化,分析木材区域及表面聚氨酯涂层的光降解机理.[结果]透明涂饰对PWMC发挥着保护与装饰的双重作用.三底两面透明涂饰处理后PWMC整体、木材和金属区域的总色差值分别为10.26、9.07和3.22,木材区域颜色变幅大于金属区域.涂饰后金属与木材两区域间的光泽度差异值由17.7降至2.3,表明涂饰处理能够有效降低光泽度差异.砂纸目数为240目时,PWMC各区域具有相近的粗糙度参数,差异值较小,表面平整且均一,此时漆膜附着力最佳(0级).720 h光照下PWMC木材区域偏绿黄变化,木材与金属区域明度值增加;涂饰后木材与金属两区域的色度学参数变化幅度与失光率更低,证实了水性聚氨酯清漆对PWMC耐光性的提升作用.红外光谱与X射线光电子能谱显示PWMC木材区域与聚氨酯涂层中碳的氧化态升高,说明紫外光老化条件下发生了氧化降解.[结论]本研究探明了微波膨化木基金属复合材料的涂饰性能与耐光性,为微波膨化木增值利用提供了理论和技术依据.
[目的]利用竹材加工剩余物竹箨探索一种高效除砷活性炭材料.[方法]以竹箨为原材料,以微波加热为热源,利用高温热解自活化技术在不同的活化温度和时间下制备竹箨活性炭,通过表征竹箨活性炭的微观形貌、比表面积、孔隙结构、石墨化程度、表面元素和官能团,揭示活化时间和温度等对其微观结构的影响,探讨竹箨活性炭的砷吸附性能,比较不同制备方法下活性炭的比表面积和砷吸附容量的差异.[结果]活化温度1050℃、活化时间30 min时,竹箨活性炭孔隙结构排列整齐致密,比表面积达到1251.7 m2/g,孔容为0.697 cm3/g,微孔比表面积比率和微孔孔容比率分别为60.9％和64.0％,平均孔径为0.448 nm,主要由微孔和少量介孔组成,孔径远大于砷酸根离子(AsO43-)和亚砷酸分子(H3AsO3)的空间构型尺寸,有利于对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附.反映石墨化程度的R值为1.340,表面具有丰富的含氧官能团,对As(Ⅲ)的最大吸附量为3.87 mg/g,对As(Ⅴ)的最大吸附量为3.17 mg/g.对比文献中不同活性炭的比表面积和砷吸附容量,竹箨活性炭表现出一定优势.[结论]适当提高活化温度、延长活化时间有利于表面微孔的形成,从而提高砷吸附容量;但过高的活化温度和过长的活化时间会导致孔隙结构坍塌,减小比表面积和微孔比率,降低砷吸附容量.本研究为高效治理水体砷污染活性炭材料的制备提供了一种简单环保的方法,具有良好的除砷性能.
