不同海拔高度毛竹秆形结构变化规律研究

对不同海拔高度毛竹秆形结构变化规律进行研究,结果表明:毛竹节间长度、周长、壁厚与竹节数之间分别用抛物线、直线进行拟合,发现它们存在明显的相关关系;海拔高度对毛竹节长和周长有较显著的影响,而海拔高度对竹壁厚度的影响不明显。     

基于多站扫描的点云特征参数与材积结构动态分析

【目的】采用地面激光雷达(TLS)进行多站点扫描获取立木的点云信息,提取有关点云分布的特征参数,拓展立木测树因子,建立基于特征参数的材积模型。【方法】以马褂木(Liriodendron chinense)人工林为研究对象,利用点云数据提供的立木上部直径(d)、树高(H)等因子对两期(2014、2017年)林分结构变化进行分析;设计并提取基于TLS点云的特征参数高度累计百分比,同时提取了其他与高度相关的特征参数作为一组变量;将提取的立木胸径(DBH)与特征参数作为另一组变量;最后分析特征参数、胸径与材积的相关性,通过逐步回归法分别建立基于两组变量的材积模型,并分析两期材积的动态变化。【结果】选用特征参数H₂₅与H_{t, var}(点云高度方差)拟合两期材积模型,其决定系数R²分别为0.771 1、0.742 6;利用特征参数H₂₅与胸径拟合,模型预测精度有明显的提升。以上两组材积模型预测各径阶材积变化,其模型值与实测值无显著差异,R²均高于0.9。【结论】研究提取的高度累计百分比与立木测树因子紧密相关,可以很好地反演林木的动态结构。研究建立的材积模型均有较高的精度,可用于林木材积动态变化监测,为地面激光扫描点云参与森林资源动态监测提供理论参考。     

基于全站仪的林业数据自动测算系统

利用全站仪进行森林三维导线测量,根据控制点坐标测算树木的三维位置,利用坐标可绘制树木分布图和森林资源分布图;根据全站仪自动测算的胸径（或任意处直径）、树高,代入相应的数学模型可求算树干的材积。全站仪自动测算林业数据,不仅提高了速度、效率和精度,而且可为林业数字制图和后期的GIS分析提供数据源。     

毛竹竹秆秆柄形态与解剖学研究

目的 揭示毛竹竹秆秆柄形态学与解剖学特征。方法 利用形态统计学、滑走切片与石蜡切片技术对不同发育时期毛竹秆柄形态与解剖结构进行研究。结果 毛竹成熟笋秆柄长约3.22 cm, 基部、中部与上部直径分别约为1.2、1.4与1.9 cm,平均具有约14个芽鳞片。解剖学分析显示,毛竹秆柄为实心结构,从外到内依次分布有表皮、下皮、皮层、维管组织与基本组织。其中,下皮约7层细胞,皮层约25层细胞,秆柄横切面维管束分布数量约672个。毛竹竹秆秆柄维管束从形态上可分为6种类型,以仅具有单个后生导管的纤维帽闭合式维管束为主,其形态显著不同于毛竹竹秆与竹鞭节间典型的开放式维管束。同时薄壁细胞纵向排列不规则,且无明显的长、短细胞之分。纵切显示,秆柄木质化程度、维管束密度均为底部最高,中部次之,上部最低。对不同初生增粗生长期笋芽秆柄形态与解剖学观察发现,发育后期笋芽秆柄芽鳞片数、长度与直径均与成熟笋秆柄接近;同时发育前期笋芽秆柄已具有与成熟笋秆柄相同的芽鳞片数;但秆柄长度变化从小到大依次为发育前期笋芽<发育中期笋芽<发育后期笋芽。结论 毛竹竹秆秆柄解剖学结构显著不同于竹秆;秆柄基本结构在笋芽的发育前期已分化完成;发育前期至发育后期笋芽秆柄具有一个明显的伸长生长过程。     

基于树高和冠幅的广西桉树二元立木材积模型研建

激光雷达在获取树高和冠幅等森林资源信息方面具有无可比拟的优越性,构建基于树高和冠幅的二元立木材积模型,可为激光雷达技术在森林蓄积量估测应用中提供计量依据。通过测定广西桉树(Eucalyptus)典型分布区448株样木的树高、冠幅、胸径等因子,采用非线性回归估计方法建立树高冠幅二元材积模型、树高一元材积模型、胸径树高二元材积模型、胸径一元材积模型和冠幅一元材积模型,并对模型进行检验评价。建立的5个模型确定系数分别为0.969,0.875,0.994,0.945和0.588,总体误差分别为0.29%、-1.94%、-0.26%、1.88%和-2.82%,模型预估精度分别为97.75%、95.38%、99.14%、96.95%和91.72%;树高冠幅二元材积模型的模型总体检验、分树种检验、分段检验、分区检验和五折交叉检验,均符合林业数表编制的相关要求。树高冠幅二元材积模型各项指标显著优于树高一元材积模型和冠幅一元材积模型,与胸径树高二元材积模型接近,完全符合林业数表编制要求,可应用于基于机载激光雷达的森林资源调查和监测。     

集约经营模式下毛竹的空间分布格局

为了解集约经营模式下,环境条件和自身密度法则对毛竹(Phyllostachys edulis)空间分布格局及其种群动态、品质与产量的影响,笔者在福建省永安市上坪山地长期集约性经营的毛竹林选择一块样地(40 m×15.5 m),对2008、2010、2012和2014年出土的毛竹进行区分,测定其空间位置,以异质性空间点格局分析方法重点研究2014年新竹相对于其余老竹的空间分布特点,同时测量了研究区域内毛竹个体的胸径,并采用广义可加模型分析了胸径在空间的分布类型是否呈现出随机化的特点。研究结果表明:毛竹在给定的距离尺度下表现为随机分布,同时毛竹胸径大小与毛竹的空间位置有关,毛竹分布的环境是异质性的,使用异质性空间点格局分析较为稳妥可靠。野外集约化经营模式下毛竹空间分布格局同样呈现出随机化分布的特点,而不是聚集性分布。毛竹在空间上出现是随机的,但是个体生物量大小的出现则与环境有关,提高毛竹产量和竹笋品质的关键在于改善土壤条件和选择毛竹的种植环境。     

基于TLS数据的杨树削度方程建立及材积估算

【目的】削度方程可以很好地描述树干直径随树高变化的情况,基于地基激光雷达(terrestrial laser scanner, TLS)的高精度三维点云数据建立准确的削度方程并进行立木材积估算,对活立木尺度的材积估计具有重要意义。【方法】以江苏省黄海海滨国家森林公园杨树人工林为研究对象,获取4块样地的TLS点云数据,通过MATLAB 2020a软件计算点云平坦度和法向量以提取单木主干,采用圆拟合方法进行不同高度处的直径拟合,利用32株样木的数据,选取6种削度模型进行建模,得到杨树树干削度方程最优拟合模型,并进行材积估算。【结果】利用TLS数据提取的胸径能替代实测胸径,其平均误差小于0.90 cm。通过对6种模型的拟合优度检验,Schumacher and Hall模型为该地区杨树削度方程最优拟合模型,模型的决定系数R²=0.984,均方根误差为1.00 cm,相对百分误差为2.79%,平均预估误差为0.271%。利用Schumacher and Hall 削度方程最优拟合模型进行活立木材积的估算,经与二元材积方程估计结果进行对比,其相对差异为3.34%,二者在统计上无显著差异。【结论】该方法可以减少地面调查对树木造成的永久性破坏,为人工林的蓄积量调查提供有效的技术支持。     

凹叶厚朴二元立木材积方程的研究

通过实测239株凹叶厚朴样木的胸径、树高和材积,采用遗传算法,三次设计法,改进单纯形法拟合材积方程并与对数线性化最小二乘法进行比较.结果表明:采用遗传算法、三次设计法和改进单纯形法建立二元材积方程优于对数线性化最小二乘法;对数线性化最小二乘法的适用性检验统计量F不能服从F分布,说明不能用对数线性化最小二乘法拟合凹叶厚朴的材积方程;同时用模外25株凹叶厚朴样木进行检验,遗传算法、三次设计法和改进单纯形法建立的二元材积方程的理论材积与实测材积相吻合.采用遗传算法建立的立木材积方程编制了凹叶厚朴的胸径、树高二元材积表.     

山地樟子松生长特性及林分密度对其生长的影响

 樟子松是中国北方地区主要造林树种,影响其林分生长的主导因子之一是密度。研究樟子松生长特性及其与密度的相关性,对引种栽培和林分抚育管理等都有重要意义。选取内蒙古中部地区那日斯台林场为试验地,通过对高密度（>3000株/hm²）、中密度（2000~3000株/hm²）、低密度（1000~2000株/hm²）3个不同密度组被选的8个样地每木检尺和解析木分析,结果显示,各年龄段3个密度组之间在树高生长量上没有大的分化,而在胸径、单株材积和蓄积量具有较大的分化。研究表明,密度对山地樟子松的胸径、单株材积和蓄积量有显著影响,而对树高生长量影响不明显;随着密度的增加,林分胸径和单株材积减少,蓄积增加;20龄高密度组和低密度组胸径总生长量相差10 cm、材积总生长量相差0.9 m³。密度愈大,材积迅速生长开始期的树龄愈大。     

毛竹克隆构型及其生物量对不同营林模式的响应

克隆植物构型不仅受植物本身生物学的限制,对不同环境条件或干扰作用也会产生形态可塑性反应。笔者调查了不同营林模式下毛竹根茎克隆构型(分枝强度、分枝角度、根茎长度、节间长、根茎直径和节数等)的可塑性响应,同时对地下根茎和地上分株生物量的分配进行了分析。结果表明:在不同营林模式下,根茎的分枝强度与裂断数量均表现为笋用毛竹林>笋材两用林>材用林,根茎裂断显著增加了毛竹地下根茎分枝强度(P<0.05);根茎分枝角度在不同营林模式下存在频率分布上的差异,毛竹通过改变分枝角度对土壤的异质状况产生可塑性适应。连续施肥12~14 a的笋用林和笋材两用林的根茎总长度较施肥1 a材用林的分别增长了11.09%和15.78%;根茎节间长和直径的表现与不同营林模式下的养分状况、土壤异质性或根茎裂断情况不一致,而与地上分株胸径之间存在显著的异速生长关系。养分较贫瘠(施肥1 a)的材用毛竹林相对有更多的生物量分配到地下根茎,而连续施肥显著增加了笋用林和笋材两用林地上竹笋(新分株)生物量的比例。     

景观交错对毛竹林生物量的影响

【目的】探究景观交错及不同景观交错类型对毛竹林生物量的影响。【方法】以福建省建瓯市3座存在毛竹和树木景观交错区域的样山和1座毛竹纯林样山为研究对象,在毛竹与树木的交错地带,以及距离交错地带10 m处分别划定两条样带,每条样带设置3个样方,调查了样地内毛竹的胸径及林下土壤养分,运用Kruskal-Wallis统计检验每座样山不同样带间毛竹平均胸径是否存在显著性差异。【结果】①在相同取样面积下,不同景观交错类型的毛竹林生物量均高于毛竹纯林的生物量,尤其在景观交错带内,比同海拔水平毛竹纯林类型的高11.09%～27.72%,且山体上位样带内毛竹林的生物量均比下位样带的高,这与毛竹纯林上下位样带内毛竹林的生物量对比相反; ②不同景观交错类型的样带间毛竹林生物量差异显著,毛竹纯林类型的样带间差异不显著; ③4座样山的样带间土壤养分差异不显著但存在一定的变化趋势,多数为山体上位样带的生物量低于下位样带,与景观交错类型的毛竹林生物量在样带间的分布趋势相反。【结论】植物的景观交错有助于增加毛竹林生物量; 不同景观交错类型对毛竹林生物量的影响均显著; 不同景观交错类型中土壤养分含量对毛竹生物量没有显著性影响,毛竹林的生物量高于毛竹纯林,与其交错林分的林分类型、林分结构及人为经营措施有关。     

带状采伐对毛竹地上生物量分配及异速生长的影响

【目的】 毛竹林带状采伐可实现竹林机械化经营,研究不同采伐宽度毛竹立竹生物量分配及其异速生长,为毛竹林带状采伐经营提供科学依据。【方法】 2019年12月模拟机械采伐对不同宽度条带内的毛竹林实施全林皆伐,2020年8月统计试验毛竹林不同采伐宽度带(0、3、9、15 m)内新竹数量、胸径、枝下高和竹高。调查新竹枝、叶、秆生物量,分析伐后新竹地上构件生物量分配特征及其异速生长关系。【结果】 随着带状采伐宽度的增加,新竹数量先增加后减少,9 m采伐宽度带新竹数量最多,新竹竹高降低,胸径减小,枝下高及相对枝下高降低,立竹鲜枝质量、鲜叶质量、鲜秆质量及总生物量均显著降低。带状采伐可以提高立竹出叶强度、相对竹高,尤其增加叶分配占比和叶相对生物量。带状采伐未改变立竹秆-总生物量的等速生长关系,但对枝-总生物量、叶-总生物量相对生长速率产生显著影响,由异速生长关系转变为等速生长关系。【结论】 带状采伐致使毛竹通过生理整合作用权衡各构件资源分配关系,改变其异速生长关系,诱发新竹形态可塑性变化,9 m采伐宽度的新竹数量达到最大值。     

毛竹与樟子松木材孔隙结构的比较

【目的】竹木材料孔隙结构特征是影响材料性能的重要因素。通过定量表征与直观观察相结合方式探索竹木材料内部孔隙结构特征。通过对比分析,建立竹木材料内部孔隙结构与组织构造的对应关系,分析竹木材料内部孔隙结构差异,研究孔隙结构对材料性能的影响。【方法】以毛竹和樟子松木材为试验材料,采用压汞法对材料的孔隙率、孔体积、孔径分布、比表面积等参数进行定量测试,分析材料的孔隙结构特征。采用扫描电镜对材料的组织结构(毛竹:导管、筛管、薄壁细胞和纹孔等部位。樟子松:管胞、射线薄壁细胞、纹孔等部位)进行观察,确定各组织结构所构成孔隙的孔径范围。【结果】孔隙率(毛竹47.58%、樟子松67.16%)及汞压入量(毛竹0.633 mL/g、樟子松1.596 mL/g)测试结果表明毛竹内部孔体积显著低于樟子松。总孔面积(毛竹82.04 m²/g、樟子松18.16 m²/g)及中孔孔径(毛竹33.8 nm、樟子松445.0 nm)对比结果表明毛竹中大部分孔隙集中在孔径较小区域(32.4 nm左右),而樟子松木材中孔隙孔径主要集中在226.7、7 082.3 nm左右,造成毛竹孔面积显著高于樟子松木材。结合扫描电镜观察结果可知,毛竹中孔径11.3～100 μm范围内孔隙主要对应导管、基本组织中的薄壁细胞及纤维细胞。而835.0 nm左右孔隙对应基本组织及纤维细胞上纹孔。樟子松木材中孔径20 μm左右孔隙对应樟子松木材管胞; 而7 082.3 nm左右孔隙则对应具缘纹孔的纹孔口和射线薄壁细胞。此外,毛竹和樟子松木材中孔径小于1 μm的孔隙结构(毛竹中32.4 nm左右,樟子松木材中226.7、749.9 nm左右)主要位于具缘纹孔塞缘及细胞壁上。【结论】采用压汞法和扫描电镜观察方法可以实现对毛竹及樟子松木材孔隙结构的表征分析,有助于分析竹木材料性能差异产生的原因。然而,在通过压汞测试材料孔隙结构参数时,受墨水瓶孔效应影响,部分孔径较大的孔隙被认为是小孔,影响测试结果的准确性。因此,后续研究应考虑竹木材料的孔隙形态,从而实现对竹木材料孔隙结构的全面准确表征。     

毛竹林经营投入产出关系与经营效益分析

基于福建、浙江和江西3个毛竹主产省8县192个农户毛竹种植地块投入产出数据,通过构建投入产出生产函数模型,定量分析了要素投入对毛竹林产出(竹材与竹笋)的影响,并在此基础上就不同区域与立地条件下毛竹林经营的经济效益进行了对比分析。结果表明:①用工投入成本与立地条件对毛竹成林后产出有显著的正面影响。平均而言,当期用工投入成本每增加1%,竹笋产值、竹材产值与总产值分别提高1.874%、0.492%和0.714%; 优等地的单位面积竹笋产值、竹材产值、总产值分别比劣等地的高429%、29.7%和49.0%; 中等地的分别比劣等地的高24.5%、29.2%和27.2%。②当期肥料投入对成林后毛竹林竹笋产值与总产值有显著的促进作用,而对竹材产值的影响并不显著。③不同区域之间毛竹经营的投入产出关系存在明显差异,在其他条件相同的情况下,不同县市之间毛竹经营投入产出有较大差异,这可能与不同地区之间毛竹经营的自然条件与经营技术存在较大的差异有关。④从单位面积毛竹林经营净效益指标来看,在当前市场和生产技术条件下,不同立地条件下毛竹林地经营效益有较明显的差异,而不同地区之间的差异并不明显。最后,从增加农户收入来看,应积极发展笋用毛竹林经营,但需要注重经营过程中的生态保护。     

毛竹向撂荒地扩展过程中叶功能性状变化

【目的】探索毛竹林扩展过程中叶片的适应特性和生存对策,为合理调控毛竹林的扩展提供依据。【方法】以毛竹-撂荒地扩展界面为对象,比较了不同扩展阶段毛竹比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)及叶片主要养分元素及计量比等叶功能性状。【结果】①随着毛竹的扩展,SLA呈先上升后降低的趋势,扩展前期、中期和后期的SLA值分别为1.80、2.16和1.83 m²/kg。②不同年龄毛竹不同时期的LDMC的变化趋势不同,Ⅰ度竹LDMC随着毛竹扩展呈降低的趋势; Ⅱ和Ⅲ度竹LDMC呈升高的趋势。③随着毛竹的扩展,叶碳含量(LC)、叶氮含量(LN)、碳氮比(C/N)的变化差异不明显,叶磷含量(LP)呈降低的趋势,分别为1.70、1.53和1.15 g/kg; 碳磷比(C/P)呈升高的趋势,分别为264.06、292.33、392.03; 氮磷比(N/P)呈升高的趋势,分别为12.70、13.62和17.16。【结论】随着毛竹向撂荒地扩展,SLA 先升后降,Ⅰ度竹LDMC降低,Ⅱ和Ⅲ度竹LDMC升高,LP降低,C/P和N/P升高,毛竹主要叶功能性状随着环境的变化发生了适应性改变。毛竹通过降低SLA和N/P,增加LP含量来适应扩展前期剧烈变化的环境条件。随着毛竹的扩展和林分环境的形成,毛竹叶N/P增加,生长由受N制约变化为受P元素制约。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度毛竹LDMC随着毛竹扩展的变化规律不同,使毛竹能够在扩展过程中更好地保有资源,具有 “集团”优势,能更灵活地利用资源。     

模拟干旱环境下伐桩注水对毛竹光合蒸腾特性的影响

【目的】研究干旱条件下伐桩注水对毛竹光合蒸腾特性的影响及其与环境因子间的关系,为毛竹林节水灌溉提供理论参考。【方法】在试验毛竹林中选取10 m×20 m样地9块,设置3个伐桩注水处理CK(0个)、T1(12个)和T2(18个),测定各处理2年生立竹的光合蒸腾生理指标及各主要环境因子。【结果】①不同处理下毛竹净光合速率(P_n)与蒸腾速率(T_r)日变化趋势基本相同,均为单峰曲线,均无“光合午休”现象,净光合速率与蒸腾速率日变化均表现为T2>T1>CK。②各处理下毛竹水分利用效率(E_WUE)均为双峰曲线,随着注水伐桩数量的增加而降低,全天基本表现为CK>T1>T2。③不同处理下对毛竹净光合速率起最大直接作用的环境因子不同,CK处理为空气相对湿度(φ),T1和T2处理为光合有效辐射(R_PAR); 各处理下对毛竹蒸腾速率起最大直接作用的环境因子均为大气CO₂浓度(C_a)。④各处理下毛竹净光合速率和蒸腾速率的主要决定变量均为R_PAR; T1和T2处理下毛竹净光合速率、蒸腾速率的主要限制变量均分别为空气温度(t_a)、φ,而CK处理分别为φ、C_a。【结论】注水伐桩数量与毛竹净光速率和蒸腾速率正相关,而与水分利用效率负相关。增加注水伐桩能够显著提高毛竹的光合蒸腾能力,增加毛竹光合产物的积累,并且可以改变环境因子对毛竹净光合速率与蒸腾速率的影响作用。     

培育措施对华山松果材兼用林生长和果实产量的影响

分析了不同培育措施(土壤类型、整地方式、造林方式、造林密度、林分结构、营林措施)对华山松果材兼用林生长和果实产量的影响.结果表明:不同土壤类型、造林密度、林分结构和营林措施对华山松的树高、胸径、冠幅和果实产量的差异都达到极显著水平;不同整地方式和造林方式对华山松的树高、胸径、冠幅、枝下高及果实产量的差异都不显著.在此基础上,初步总结出营建华山松果材兼用林的关键技术措施.     

PEG和GA3引发处理对老化毛竹种子理化特性的影响

【目的】研究聚乙二醇(PEG)和赤霉素(GA₃)引发处理对不同老化程度毛竹种子生理生化的影响,探寻提高毛竹种子活力的最佳处理方法。【方法】采用高温高湿法(温度40 ℃、相对湿度95%)模拟种子自然老化过程,筛选出不同活力水平的毛竹种子; 然后采用PEG和GA₃进行引发处理,测定其生理生化指标。【结果】随着毛竹种子老化程度加深,种子浸出液相对电导率、可溶性糖和MDA含量增加,可溶性蛋白质含量降低,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等保护酶活性降低,种子内源GA₃和吲哚乙酸(IAA)含量降低,脱落酸(ABA)含量升高,GA₃/ABA比值降低。而且,种子老化程度越深,种子活力提高越显著。与未引发处理相比,PEG和GA₃处理均显著降低毛竹种子浸出液相对电导率和MDA含量,降低膜脂过氧化水平,保护细胞膜的完整性,提高可溶性蛋白质含量,保护酶活性及GA₃和IAA含量,降低ABA含量,从而提高GA₃/ABA比值。【结论】适宜的PEG(质量分数为20%、20℃浸种24 h)和GA₃(质量浓度为500 mg/L、25℃浸种12 h)引发处理均能提高老化毛竹种子的活力水平,促进种子萌发,可为毛竹实生苗繁育提供参考和技术指导。