• 酸雨类型转变对杉木林地土壤和细根生长的影响
    丁咏, 刘鑫, 张金池, 王宇浩, 陈美玲, 李涛, 刘孝武, 周悦湘, 孙连浩, 廖艺
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(03): 90-98.
    摘要 (88)   可视化   收藏
    【目的】探究酸雨类型转变对杉木细根生长和土壤养分含量的影响,为改善酸雨胁迫地区杉木人工林土壤酸化提供依据。【方法】在江苏南京铜山林场进行了为期1 a的野外模拟酸雨试验,设置了3种酸雨酸度(pH为4.5,3.5和2.5)和3种酸雨类型[硫酸型酸雨,SO42-与NO3-的浓度比(硫氮比)5∶1。混合型酸雨,硫氮比1∶1。硝酸型酸雨,硫氮比1∶5],并设置对照CK(pH为6.6,利用当地自然溪水),共10个试验处理。分别测定酸雨胁迫后杉木林地土壤化学性质、细根生理特性及细根元素含量,利用相关性及结构方程模型分析方法,探究酸雨类型转变对杉木细根生长的直接及间接影响。【结果】随着酸雨pH和硫氮比的降低,杉木细根生物量和根系活力均减少。所有强酸雨处理(pH 2.5)杉木根系的过氧化氢酶活性均低于其他酸雨处理,且当酸雨类型转变为硝酸型酸雨时,过氧化氢酶活性逐渐降低并低于CK;另外,细根镁、铝含量及钙铝比(含量比,下同)和镁铝比在不同的硫氮比处理之间均存在差异。与CK相比,所有酸雨处理均增加了细根钙和铝含量,钾含量随着酸雨胁迫逐渐减少。然而,土壤养分总碳、总氮、碳氮比、总硫、有效磷和速效钾在不同硫氮比和不同pH之间不存在显著差异。通过相关性分析可知:土壤pH与镁铝比、根系生物量和根系活力呈极显著正相关(P<0.01),并且根系生物量与过氧化物酶、过氧化氢酶之间均呈显著正相关(P<0.05),却与铝含量呈极显著负相关(P<0.01)。【结论】酸雨酸度对杉木细根和土壤均有较大影响,酸雨类型对细根的影响要强于土壤。其中,酸雨类型对根系活力和钙铝比均有直接影响。随着硫氮比值的降低,酸雨对杉木细根生长的抑制作用更明显。
  • 基于生态空间识别的江苏省域自然风景体系构建
    唐晓岚, 陈亚琳, 陈庆, 宋天锐
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 156-164.
    摘要 (139)   可视化   收藏
    【目的】为了全面保护、合理开发和有效利用自然风景资源,缓解江苏省自然资源景观破碎化、孤岛化严重及资源分布不均衡的状况。【方法】运用ArcGIS平台空间分析技术,包括最邻近指数、核密度分析和可达性分析,揭示江苏省自然风景资源保护地的空间分布特征。结合国土空间规划下“双评价”依据,针对江苏省自然环境状况进行了以生态系统服务功能重要性评价和生态脆弱性评价为主导的生态保护重要性评价,根据评价的结果识别了江苏省的生态空间,将以上结果与江苏省相应的自然地理表征和人文地理表征等进行叠加分析。【结果】明确了江苏省自然风景资源保护地的分布规律和区域差异性,为自然风景斑块、廊道、优势区域的选择提供了现实依据。确定出江苏省9处自然风景斑块、7条自然风景廊道和2个自然风景优势区域,共同组成了以自然风景资源保护地为依托,以斑块、廊道、基质为主导的江苏省自然风景体系。【结论】该风景体系通过量化的方式,考虑江苏省自然地理特征,将空间概念运用到风景资源的研究中,有助于加强自然风景资源保护地之间的联系,优化资源整合,营造更适合江苏省自然风景资源保护地保护和发展的景观格局,实现对江苏省自然风景资源保护地建设的有效引导,并为其合理开发和利用提供科学依据。
  • 基于InVEST模型的无锡市生境质量变化研究
    赵晓雨, 王益明, 何旭, 刘小燕, 张佳敏, 邓懿, 冯耀, 初磊, 张增信
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 165-172.
    摘要 (174)   可视化   收藏
    【目的】基于2000、2010和2018年无锡市30 m分辨率土地利用数据,利用生态系统服务与权衡的综合评估(InVEST)模型评估了无锡市生境质量及生境退化度演变规律,为无锡市的生态保护和修复提供依据。【方法】基于InVEST模型模拟了无锡3个不同时期的生境质量、生境退化度,并利用土地利用转移矩阵分析了土地利用与生境质量、生境退化度变化的关系。【结果】2018年无锡市高等级生境质量占全市面积约31.11%,一般等级比例较大,约占全市面积的40.60%;无锡市生境质量空间分布差异较大,高等级生境质量主要分布在宜兴市、滨湖区等地区,而低等级生境质量主要位于无锡市主城区及江阴市等地;过去20年,无锡市生境质量总体上有明显退化趋势,其中梁溪区等无锡主城区以及江阴市退化最明显,宜兴市退化度变化不大;无锡市生境质量变化与土地利用变化是密不可分的,其中,无锡市建设用地从2000年的717.40 km2增加至2018年的1 291.40 km2,增幅约12%,而建设用地增多的区域与生境质量下降比较明显的区域在空间上有较高的一致性。【结论】无锡市的生境质量退化与耕地面积减少及城市建设用地增多等密切相关,需合理利用土地,严格控制建设用地规模,保持生态用地规模,不断提高湿地保护和修复工作。
  • 基于MaxEnt模型的单花荠生境适宜性分析及其分布变化
    李瑞兰, 樊锦雅, 赵倩, 李廷菊, 王成辉, 丁荣, 古锐, 钟世红
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 173-180.
    摘要 (152)   可视化   收藏
    【目的】探讨影响单花荠(Pegaeophyton scapiflorum)分布的主导气候因子,模拟其潜在适宜分布区,为单花荠的野生资源调查与保护提供合理依据。【方法】基于单花荠在中国的88个分布点数据和8个环境因子数据,运用最大熵(MaxEnt)模型预测在当前气候模式和RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5等3种未来气候变化模式下到2050年和2070年我国单花荠潜在适生区的变化情况,综合分析影响单花荠分布的主要环境因子及其适宜范围。【结果】(1)模型精度较高,AUC值为0.887。预测显示当代单花荠潜在适生区主要分布在青藏高原地区,总适生区面积约310万km2,含高适生区约80.81万km2。(2)地形地貌、温度和降水是影响单花荠分布的主要环境因子,其中分别以海拔、等温性和年平均降水量的影响最大。(3)在不同气候变化模式下,到2050年和2070年我国单花荠的适生区面积相对当前缩减24%~28%,高适生区降级成中适生区或低适生区,将表现为明显缩减甚至面临消失,且分布重心有向西、向高海拔区域偏移的趋势。【结论】研究结果可为单花荠野生资源的保护与可持续开发利用及人工栽培提供重要的参考依据。
  • 东北地区3个树种不同器官氮磷含量及计量特征
    孙慧珍, 李杉, 刘珊珊, 王兴昌
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 147-155.
    摘要 (148)   可视化   收藏
    【目的】探究东北地区生态习性各异的山杨(Populus davidiana)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)和东北红豆杉(Taxus cuspidata)地上地下器官氮(N)、磷(P)养分分配模式,为深入揭示树种间养分分配策略与权衡关系提供理论参考。【方法】以野外山杨、水曲柳和东北红豆杉成年植株为研究对象,对比分析3个树种地上器官叶片枝条和地下器官粗根细根N、P含量以及叶与枝、根N、P分配比例,采用标准主轴回归斜率检验3个树种地上、地下器官N与P元素之间及地上与地下器官养分双向运输N、P同一元素的增长关系。【结果】(1)山杨与水曲柳叶片N、P含量接近,山杨与水曲柳叶片N、P含量分别显著高于、低于东北红豆杉针叶相应数值(P<0.05);东北红豆杉枝条N、P含量最高;3个树种粗根N含量接近,水曲柳粗根P含量及细根N、P含量均最高。(2)水曲柳叶片与枝条、山杨叶片与粗根N、P含量比均最高,水曲柳叶片与细根N、P含量比最低。(3)山杨和东北红豆杉地上器官、地下器官N与P含量分别为异速、等速关系,且地下器官N与P元素间的变化斜率仅为地上部分的1/2;而水曲柳地上器官、地下器官两元素之间的变化斜率相似,均为显著大于1的异速增长关系。山杨地上与地下双向P、东北红豆杉上行方向P含量斜率均为相应N含量的一半,东北红豆杉下行方向N、P关系均不显著,水曲柳上行方向N、P含量斜率相似,下行方向P含量斜率是N的2/3左右。【结论】与山杨和东北红豆杉相比,水曲柳倾向于将N和P养分分配到代谢活跃的叶片和细根,且其地上(地下)器官N与P含量、地上与地下N、P含量变化速率具有协调一致性。
  • 杉木无性系圃地测定性状遗传变异分析及超早期选择
    肖晖, 林泽忠, 苏顺德, 江晓丽, 陈海强, 吴炜, 罗水金, 潘隆应, 郑仁华
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(03): 63-70.
    摘要 (145)   可视化   收藏
    【目的】利用立地条件相对均一的圃地建立短期测定林,通过分析67个参试杉木无性系苗期生长性状的遗传变异情况及遗传-环境互作效应对各性状选择的影响程度,探讨无性系苗期超早期选择策略,进一步对大量候选无性系开展快速初筛和超早期选择,以降低长期测定成本,提高无性系选育效率。【方法】利用杉木第3代种子园子代实生群体选择优良单株,扦插繁育成无性系,于圃地做性状短期测定。参试无性系67个,重复10次,12株小区,完全随机区组设计。造林1 a后,测定苗高、地径、侧枝数和最长侧枝长度共4个生长性状指标,通过构建表型方差分析模型,估算遗传方差分量,以及遗传与环境互作效应方差分量的值,并利用ASReml软件分别估算遗传力和重复力。【结果】在圃地栽植1 a后,参试无性系的苗高、地径、侧枝数和最长侧枝长度均值分别为0.640 m、1.010 cm、10.30条和0.28 m, 4个观察性状的表型变异系数分别为12.86%、14.88%、21.34%和14.89%;参试67个无性系在苗高、地径、侧枝数和最长侧枝长度性状上存在显著遗传差异,测定性状的重复力均达0.74左右,遗传力估值均稳定在0.48左右;所测4个性状的遗传与环境互作方差分量占总遗传方差的35%左右;地径与苗高、侧枝数和最长侧枝长度存在显著相关,遗传相关系数均达0.9以上;以地径性状为指标进行选择,苗高、地径、侧枝数和最长侧枝长度的遗传增益估值随着入选率的降低逐渐增高,但苗高、侧枝数和最长侧枝长度重复力、遗传力以及遗传-环境互作方差比例均保持在较为稳定的范围内,呈现出一定程度的波状变化;而地径则随着入选率的降低,重复力和遗传力估值下降,遗传-环境互作方差比例增大。当入选率降低到40%以下时,杉木无性系的苗高、侧枝数和最长侧枝长度3个性状的遗传-环境互作方差比例分别达到41.18%~48.61%、37.82%~40.13%和39.61%~54.37%,但地径的遗传-环境互作方差比例由45.91%快速上升至94.33%,当入选无性系数量由19个降至16个时,地径遗传力和遗传-环境互作方差比例发生显著变化,地径遗传力由0.226 3降至0.091 4,遗传-环境互作方差比例由63.09%迅速增加到83.26%;取30%左右入选率,筛选出19个无性系用于山地造林长期测定,初选材料的苗高、地径、侧枝数和最长侧枝长度的均值分别为0.73 m、1.20 cm、12.4条和0.33 m,遗传增益均值分别为10.81%、15.45%、16.66%和13.88%,分别比群体均值高出14.06%、18.81%、20.39%和17.86%。【结论】遗传-环境互作效应对杉木无性系表型性状的影响不可忽视,其互作方差在总遗传方差中具有较大的占比;杉木无性系苗高生长和侧枝生长受遗传与环境互作作用影响相对较小,地径可能对圃地微环境变化等因素更为敏感,因而将苗高和地径性状综合起来进行杉木无性系超早期选择能够取得较为理想的结果;降低入选率并不能剔除遗传-环境互作效应对地径和最长侧枝长度的影响,高强度的选择反而会增加遗传-环境互作的影响,但适当的入选强度既能保留无性系间目标性状遗传变异的丰富度,又能固定大部分的遗传-环境互作效应;短期圃地测定,能对大量待测杉木无性系进行快速初筛,缩小长期测定林面积,降低测定成本;对参试无性系性状遗传与环境互作效应特征进行早期解析,可为充分利用遗传与环境的有益互作效应提供重要依据。
  • 基于Resnet的林地无人机图像去雾改进算法
    牛弘健, 刘文萍, 陈日强, 宗世祥, 骆有庆
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(02): 175-181.
    摘要 (138)   可视化   收藏
    【目的】针对雾霾天气下林地无人机航拍图像存在对比度低、饱和度低和色调偏移等现象,基于Resnet网络,提出一种适应林地航拍场景的无人机图像去雾方法(DHnet)。【方法】林地场景下无人机图像具有纹理特征、高低频信息丰富的特点,在主干网络各个层级附加信息传递模块,将特征图转化为权值图进行筛选过滤并发送到其他层级,接收端设置阈值避免冗余信息的不良影响,再经密集链接增强全局去雾效果,提高图像高低频区域的去雾质量,最后在林地无人机有雾图像测试集上进行去雾实验。【结果】DHnet在林地图像测试集上的平均结构相似性为0.83,平均峰值信噪比为22.3 dB,分别较Resnet方法提高了4.8%和39.3%。【结论】本研究提出的算法能有效降低图像色调偏移,去除残留雾气信息,有效提高无人机航拍林地雾气图像的色彩保真度和细节信息保持度。
  • 长期氮磷添加对亚热带森林土壤有机碳储量及其组分的影响
    陈蕾如, 温正宇, 徐小牛, 尹若勇, 高雨
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 139-146.
    摘要 (168)   可视化   收藏
    【目的】长期高氮(N)沉降对具有磷(P)限制的亚热带森林土壤有机碳(SOC)及其储量具有影响,探究长期N添加下活性SOC、土壤有机氮(SON)组分对有机碳储量的影响,为亚热带森林土壤的碳(C)固存能力以及亚热带森林生态系统的可持续经营提供依据。【方法】在安徽省祁门县查湾自然保护区的常绿阔叶林内,选取中坡和坡顶两个区位,各设置3种不同的N、P添加处理,即对照(CK,每年N、P添加量为0 kg/hm2)、N添加(N,每年N添加量为100 kg/hm2)、N+P添加(N+P,每年N添加量为100 kg/hm2、P添加量为50 kg/hm2),各处理设置3个重复样地,大小为30 m×15 m,共18块样地。自2011年5月开始,进行为期10年的N及N+P添加野外模拟试验。于2020年10月,采集不同处理样地内[0,40)cm土层的土壤样品,测定SOC含量及储量、活性SOC组分、SON组分以及其他土壤基本理化性质。将采集的土样平均分成两份,一部分土样自然风干压碎后过孔径0.25 mm筛,用于测定土壤SOC及TN含量。另一部分鲜土样经不同处理后,用于测定SOC、SON组分及其他理化性质。【结果】与对照相比,连续10年N及N+P添加并未显著改变SOC储量,但显著降低土壤微生物生物量碳、氮。相关性分析结果表明,土壤有机碳储量与大多数土壤理化性质密切相关,除溶解性有机碳外,与其余有机碳氮组分均极显著正相关。另外,有机碳储量与pH、土壤容重呈显著负相关。线性回归分析结果显示,颗粒有机碳、氮对有机碳储量的解释率分别为75.4%、71.7%,微生物生物量碳、氮对有机碳储量的解释率分别为26.0%、49.3%;而土壤可溶性有机碳与有机碳储量无显著相关关系,可溶性氮对有机碳储量的解释率仅为11.4%。【结论】长期添加N及N+P后,土壤微生物生物量碳氮含量显著下降,并可能不利于土壤有机碳存量,而颗粒有机碳氮是对土壤有机碳储量影响最大的组分。
  • 基于注意力机制和改进DeepLabV3+的无人机林区图像地物分割方法
    赵玉刚, 刘文萍, 周焱, 陈日强, 宗世祥, 骆有庆
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(04): 93-103.
    摘要 (93)   可视化   收藏
    【目的】为提取林区主要地物分布信息,基于注意力机制和DeepLabV3+语义分割网络提出一种面向无人机林区图像的地物分割方法Tree-DeepLab。【方法】根据不同的林区地物类型对图像进行标注,标注类型分为法国梧桐(Platanus orientalis)、银杏(Ginkgo biloba)、杨树(Populus sp.)、草地、道路和裸地6类,以获取语义分割数据集。对语义分割网络进行改进:(1)将带有分组注意力机制的ResNeSt101网络作为DeepLabV3+语义分割网络的主干网络;(2)将空洞空间卷积池化金字塔模块的连接方式设置成串并行相结合形式,同时改变空洞卷积的扩张率组合;(3)解码器增加浅层特征融合分支;(4)解码器增加空间注意力模块;(5)解码器增加高效通道注意力模块。【结果】在自制数据集基础上进行训练和测试,试验结果表明:Tree-DeepLab语义分割模型的平均像素精度和平均交并比分别为97.04%和85.01%,较原始DeepLabV3+分别提升4.03和14.07个百分点,且优于U-Net和PSPNet语义分割网络。【结论】Tree-DeepLab语义分割网络能够有效分割无人机航拍林区图像,以获取林区主要地物类型的分布信息。
  • 基于广泛靶向代谢组学技术的勃氏甜龙竹竹叶化学成分分析
    王飞, 谢瞰, 杨亚晋, 刘莉莉, 陈粉粉, 李恩良, 郭爱伟
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(02): 241-246.
    摘要 (113)   可视化   收藏
    【目的】探明勃氏甜龙竹(Dendrocalamus brandisii)竹叶化学成分,准确认识勃氏甜龙竹竹叶的应用价值,为其开发和利用提供科学依据。【方法】采用Waters ACQUITY UPLC HSS T3 C18(2.1 mm×100 mm, 1.8μm)液相色谱柱,在0.35 mL/min的流速下,以A相为0.04%(体积分数,下同)的乙酸水溶液、B相为0.04%的乙酸乙腈溶液进行洗脱,并选取电喷雾离子源在三重四级杆中,根据优化的去簇电压和碰撞能下扫描检测;利用武汉迈特维尔生物科技有限公司自建数据库,根据二级谱信息进行物质定性,利用三重四级杆质谱MRM对代谢物进行定量,通过对化合物特征离子色谱峰面积的积分和校正,确定各物质的相对含量。【结果】在勃氏甜龙竹竹叶中共检测到10大类407种代谢物,其中黄酮类化合物79种,占检测化合物总数的19.41%;脂质类61种,占检测化合物总数的14.99%;酚酸类55种,占检测化合物总数的13.51%;氨基酸及其衍生物55种,占检测化合物总数的13.51%;有机酸类35种,占检测化合物总数的8.60%;核苷酸及其衍生物31种,占检测化合物总数的7.62%;生物碱类28种,占检测化合物总数的6.88%;木脂素和香豆素类17种,占检测化合物总数的4.18%;萜类1种,占检测化合物总数的0.24%;其他类化合物45种,占检测化合物总数的11.06%。【结论】基于广泛靶向代谢组学技术对勃氏甜龙竹竹叶化合物类型和相对含量分析结果表明,除基本营养组成外,勃氏甜龙竹竹叶中含有多种药用价值的化合物,其中黄酮类化合物是勃氏甜龙竹竹叶中的主要活性成分之一,在人类健康和动物保健领域具有广阔的开发和应用前景。本研究为进一步开发和利用勃氏甜龙竹竹叶中的药用活性物质提供科学依据。
  • 基于全卷积神经网络和低分辨率标签的森林变化检测研究
    向俊, 严恩萍, 姜镓伟, 宋亚斌, 韦维, 莫登奎
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(01): 187-195.
    摘要 (142)   可视化   收藏
    【目的】针对目前森林变化检测中高精度标签样本缺失或不足的问题,提出一种基于全卷积神经网络和低分辨率标签的森林变化检测方法,旨在实现林地区域内森林变化的简易快速提取。【方法】首先对获取的数据进行去云、筛选、标签融合等预处理,利用全卷积神经网络模型分别提取2020年和2021年研究区森林高分遥感影像,并评价模型精度;利用分类后比较法获取森林变化区域,得到变化结果并与目视解译结果进行对比,基于像素面积计算森林变化检测的精确率等评价指标。【结果】所用全卷积神经网络(FCN)模型在2020年森林提取结果的精确率和召回率的调和均值(F1分数)为97.09%,2021年森林提取结果的F1分数为95.96%,与分割网络模型(U-Net、FPN、LinkNet)相比更优。比较两期森林提取结果得到变化区域,森林增加与森林减少的合计变化精确率为73.30%,召回率为77.37%,F1分数为75.28%。【结论】该方法实现了基于低分辨率标签对高分遥感影像森林变化区域进行快速、准确的获取。采用少量的低分辨率标签完成森林变化检测任务,同时可为大面积林地变更调查提供参考。
  • 元宝枫嫩枝扦插技术及生根过程的生理生化分析
    王玉虓, 张斌, 马秋月, 付威, 康真, 朱长红, 李淑娴
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 123-130.
    摘要 (199)   可视化   收藏
    【目的】研究不同处理对元宝枫嫩枝扦插生根的影响,筛选出适合元宝枫嫩枝扦插的最佳处理,分析营养物质含量、酶活性变化与插穗生根的关系,初步探究元宝枫的生根机理。【方法】以幼化和3年生的元宝枫母树为材料,分析生长调节剂(IBA、NAA、生根液)浓度、采穗部位(上部、下部)、幼化处理和扦插时间(6月和9月)等因素对元宝枫扦插生根的影响,调查生根率、愈伤率、根数、根长等生根指标,测定生根过程中营养物质(可溶性糖和可溶性蛋白)含量、氧化酶[过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、吲哚乙酸氧化酶(IAAO)]活性的变化。【结果】IBA和NAA处理的最适质量浓度分别为500和800 mg/L,生根率分别为59.3%和52.7%;生根液处理的最适浓度为体积分数1.43%(稀释70倍),生根率为43.9%,三者之间差异显著,经生长调节剂处理后插穗各生根指标均优于对照。此外,6月扦插的生根效果优于9月,幼化处理插穗生根效果优于3年生母树,上部插穗扦插生根效果优于下部插穗,且上述处理均达到显著差异水平。插穗生根过程中,处理组可溶性糖含量的变化呈现先下降后上升的变化趋势,可溶性蛋白含量、POD及PPO活性整体呈先上升后下降的变化趋势;而IAAO活性呈下降—上升—下降的变化趋势。对照变化趋势与处理组大致相同,但处理组峰值出现时间均比对照提前了5~10 d。【结论】元宝枫不定根发生属于混合生根类型。幼化母树的上部插穗使用IBA 500 mg/L处理各生根指标均达到最优,生根率为81.3%。生长调节剂处理可以提高营养物质代谢速度和相关酶合成进程,对插穗生根有促进作用。
  • 裸子植物的系统分类:历史、现状和展望
    杨永
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(03): 14-26.
    摘要 (260)   可视化   收藏
    系统梳理裸子植物系统分类历史,按标志性研究进展,将1753年以来裸子植物分类研究历史划分为6个发展阶段:第1阶段为混沌时期(1753—1827年),从Linnaeus至Brown提出裸子植物概念之前,裸子植物未被作为一个类群处理,以Linnaeus的性系统为代表;第2阶段为概念形成时期(1827—1843年),从Brown发现裸子植物至Brongniart正式将裸子植物处理为一个类群之前,是裸子植物发现和概念的确立时期;第3阶段为萌芽时期(1843—1864年),从Brongniart至Braun之前,这一时期人们虽然将裸子植物作为一个类群处理,但还是将它作为被子植物双子叶植物的一个部分,代表系统如Bentham&Hooker的分类系统;第4阶段为裸子植物系统分类的奠基时期(1864—1926年),从Braun至Pilger,这个阶段人们将裸子植物从被子植物中独立出来,发现了银杏精子具鞭毛这样的原始性状,将银杏从红豆杉类植物中分出,厘清了裸子植物的主要传代线,奠定了裸子植物系统分类的基础,但是该时期人们对裸子植物科的概念还比较模糊,以Eichler和Engler的系统为代表,为后续分类系统奠定基础;第5阶段为“百家争鸣”时期(1926—2011年),从Pilger至Christenhusz等之前,该时期提出的分类系统很多,分类阶元的应用从目至门都有不同的观点,且从形态学、解剖学、胚胎学、植物化学、古植物学、分支分类学等方面,证据类型和方法十分多样。争论主要集中在银杏、红豆杉类和买麻藤类等类群的亲缘关系和系统归属,以及对罗汉松科、杉科和柏科的界定方面,以Pilger系统和郑万钧为代表;第6阶段是分子系统学和整合分类学时期(2007—),从Anderson等至今,该时期以分支分类学原理为准则,以系统发生树为骨架,综合分子系统学、解剖学、形态学、植物化学以及分子系统学等证据,建立和完善裸子植物分类系统,以Yang等提出的裸子植物分类系统为本阶段的代表性分类系统。笔者还展望了裸子植物未来在物种界定、整合分类学以及保护生物学等方面的重点研究发展趋势。
  • 施肥对毛竹林产量影响的Meta分析
    陆启帆, 林上平, 刘胜辉, 郑翔, 毕毓芳, 肖子璋, 姜姜, 王安可, 杜旭华
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(01): 88-96.
    摘要 (127)   可视化   收藏
    【目的】施肥及其配比是决定毛竹(Phyllostachys edulis)林产量的重要因素,但当前毛竹林的最佳施肥方案仍存在争议。笔者综合汇总分析已有文献,用Meta分析比较施肥总量和元素配比对产量及其构成因子的影响,提出相对普适的毛竹林施肥方案。【方法】基于Meta分析,搜集汇总当前3种重要数据库中有关于“主题[毛竹(moso bamboo/Phyllostachys edulis)]和(and)主题[施肥(apply fertilizer/fertilization)]和(and)主题[产量(yield)]”的文献,再对收录数据划级分类,系统探究施肥总量、氮肥占比、磷肥占比、钾肥占比对毛竹林产量及其构成因子的影响。【结果】施肥使新竹产量(YB)、竹笋产量(YS,包括春笋产量和冬笋产量)、春笋产量(YSS)、冬笋产量(YWS)、新竹胸径(DB)、新竹高度(HB)、成竹数(NB)、出笋数(NS)、春笋出笋数(NSS)、春笋退笋数(NRSS)分别提升了42.76%、57.01%、62.88%、67.78%、7.22%、8.17%、35.84%、40.35%、38.35%、33.38%。磷肥占比与YB呈正相关,而与YSS和YWS呈负相关,钾肥占比则与YB呈负相关,与YSS和YWS呈正相关。【结论】材用毛竹林的施肥策略建议为施肥总量不超过337.5 kg/hm2,不低于228.7 kg/hm2,其中氮肥占比不超过62.5%,不低于50.9%,磷肥占比为14.0%~32.7%,钾肥占比低于16.4%。笋用毛竹林的施肥策略建议为施肥总量不超过228.7 kg/hm2,氮肥占比在37.8%~62.5%之间,磷肥占比低于22.3%,钾肥占比高于24.9%。笋材两用毛竹林施肥量应在228.7~337.5 kg/hm2之间,氮肥占比在50.9%~62.5%之间,磷肥占比应在14.0%~22.3%之间,钾肥占比则应控制在16.4%~24.9%之间。
  • 钱江源-百山祖国家公园生态补偿机制与标准研究
    姚鸿文, 王世红, 朱程昊, 李佐晖, 程凌宏, 练吉禾, 林杰
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 21-27.
    摘要 (145)   可视化   收藏
    【目的】建立完善的生态补偿机制与标准,为国家公园建设提供持续稳定的资金保障。【方法】以钱江源-百山祖国家公园为例,从森林生态系统调节服务功能和机会成本损失两方面入手,计算钱江源-百山祖国家公园范围内外的省级公益林调节服务价值和机会成本损失价值,分析范围内外两项价值差异,并在此基础上提出钱江源-百山祖国家公园生态补偿标准。【结果】研究区内省级以上公益林调节服务功能单位面积价值量为45 672.53元/(hm2·a),比范围外高13 306.25元/(hm2·a),以此作为生态补偿标准上限;木材经营收益、竹林经营收益和林下经济经营收益构成的机会成本损失价值为1 564.48元/(hm2·a),以此作为生态补偿标准下限,相比当前补偿最高标准[723.00元/(hm2·a)]仍有841.48元/(hm2·a)的差距。【结论】当前钱江源-百山祖国家公园实施的生态补偿标准和本研究测算结果仍有较大的差距,未来应该结合钱江源-百山祖国家公园实际发展需求,逐步逐年提高补偿标准。
  • 薄壳山核桃-油用牡丹多种种植模式下土壤质量评价
    陈慧, 王改萍, 彭方仁, 朱允芬, 张钰, 王晗
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(04): 177-183.
    摘要 (102)   可视化   收藏
    【目的】探究不同经营模式下薄壳山核桃‘波尼’(Carya illinoensis‘Pawnee’)与油用牡丹‘凤丹’(Paeonia ostii‘Feng Dan’)林地土壤的理化性质及酶活性变化特征,分析季节变化对各模式经营种植下土壤性状的影响。【方法】分别以薄壳山核桃纯林模式(模式Ⅰ)、薄壳山核桃-油用牡丹复合模式(模式Ⅱ)、油用牡丹单植模式(模式Ⅲ)为研究对象,分析不同经营模式下土壤的理化性状及酶活性的季节变化特征,通过最小数据集法(MDS)计算土壤肥力综合质量指数(IFI),并对土壤肥力变化进行评价。【结果】在各模式下,林地表层土壤养分及酶活性高于深层;土壤含水量和容重随春、夏、秋季节变化而变化;土壤pH在秋季最低,春、夏两季差异不显著;夏季土壤过氧化氢酶活性高于春、秋季;土壤有机质、全氮、速效钾含量及土壤蔗糖酶、脲酶活性基本表现为随春、夏、秋季节变化逐渐升高。模式Ⅲ下土壤有效磷含量秋季高于春、夏两季;夏季土壤肥力综合质量指数最低,但以模式Ⅱ最高。【结论】林地土壤酶活性与理化性质间具有相关性;各季节下薄壳山核桃-油用牡丹复合模式(模式Ⅱ)土壤肥力均显著优于其余模式,且夏季土壤肥力显著低于其他季节;土壤肥力受容重、全氮、有效磷、速效钾含量及脲酶、蔗糖酶活性直接影响,其中蔗糖酶活性在季节土壤肥力综合质量评价中均较为敏感。
  • 铁杉属花粉形态及其聚类分析研究
    陈芷涵, 尚鑫, 谢淦, 张鑫
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(04): 37-45.
    摘要 (197)   可视化   收藏
    【目的】对铁杉属(Tsuga)现存所有10种植物花粉形态特征进行观察比较,结合花粉化石分析铁杉属系统发育关系及花粉形态的演化过程。【方法】通过扫描电子显微镜(SEM)观察铁杉属的花粉形态特征,并利用7个定量指标和1个定性指标进行系统聚类分析(HCA)。【结果】铁杉属花粉为N1P3C1型花粉,远极面具薄壁区,赤道轴长度为21.20~58.00μm,多无气囊,稀有气囊;花粉粒表面多疣状,稀微疣状,表面有棘突或无。系统聚类分析显示铁杉属花粉可以分类为3类:(1)有气囊,无棘突类:山地铁杉(T.mertensiana)与长苞铁杉(Nothotsuga longibracteata);(2)无气囊,无棘突类:卡罗莱纳铁杉(T.caroliniana)、加拿大铁杉(T.canadensis)与化石种2 (T. sp.2);(3)无气囊,有棘突类:异叶铁杉(T.heterophylla)、郁林铁杉(T.ulleungensis)、米铁杉(T.diversifolia)、丽江铁杉(T.forrestii)、日本铁杉(T.sieboldii)、云南铁杉(T.dumosa)、铁杉(T.chinensis)、化石种1(T. sp.1)和化石种3 (T. sp.3)。【结论】铁杉属花粉是从有气囊向无气囊,无棘突向有棘突演化的,且花粉特征与分布地有密切关系,同一地区分布的花粉形态相似。基于花粉形态的聚类分析结果与分子系统发育树大体符合,可以通过花粉形态对铁杉属植物及化石进行物种鉴定,并为其系统发育研究提供参考。
  • 百子莲属新品种‘晴雯’
    汪成忠, 耿晓东, 李成慧, 尹原森, 张琰
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 276-276.
    摘要 (212)   可视化   收藏
    <正>百子莲(Agapanthus praecox),别名非洲爱情花、蓝百合,原产南非,为多年生常绿或落叶草本植物。该属植物大多具有药用及观赏价值[1-2];园艺品种超过600个,以矮生、稀有花色、双色、重瓣等为主要育种方向[3-4]。1 选育过程2012年6月在江苏省苏州市相城区苏州农业职业技术学院相城科技园基地(120°25′54″E,31°25′54″N)内百子莲‘Big Blue’实生苗后代中发现。
  • 4种玉兰的小白菊内酯含量变化动态研究
    刘景胜, 唐鑫伟, 周虎, 陈雷, 戴晓港, 尹佟明
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(02): 227-233.
    摘要 (117)   可视化   收藏
    【目的】测定4种玉兰不同组织中小白菊内酯含量,对其中小白菊内酯高含量树种开展不同生长期、树龄和产地的含量测定,为小白菊内酯高含量树种选育及栽培提供参考。【方法】以玉兰(Magnolia denudate)、望春玉兰(M.delavayi)、山玉兰(M.biondii)和广玉兰(M.grandiflora)为试验材料,采用高效液相色谱法测定其叶片、花蕾和根皮中的小白菊内酯含量,同时测定小白菊内酯含量较高的望春玉兰在不同生长期、不同树龄和不同产地根皮中的含量。【结果】望春玉兰根皮中小白菊内酯含量最高,平均质量分数达5.10%(干质量),在玉兰根皮中质量分数仅为0.72%,而在山玉兰和广玉兰根皮中未检测到小白菊内脂;4个树种叶片中均含有小白菊内酯,质量分数为0.06%~0.59%;但只有望春玉兰和广玉兰的花蕾中含有小白菊内酯,质量分数分别为0.88%和0.08%。2~4年生树龄望春玉兰根皮中小白菊内酯质量分数分别为2.43%、4.07%和4.31%,2年生和3年生、4年生根皮中的含量均呈显著差异,而3年生和4年生差异不显著。不同月份采集的望春玉兰根皮中小白菊内酯质量分数为3.51%~6.04%,含量最高的2月与前后两个月相比其差异均达到显著水平。不同产地望春玉兰根皮中的小白菊内酯质量分数为3.22%~5.51%,方差分析表明浙江临安种源和其余4个种源间差异显著。【结论】4种玉兰中,望春玉兰根皮中小白菊内酯含量最高;其3年生树龄和2月采集根皮中小白菊内酯含量较高;建议望春玉兰根皮收获小白菊内酯的最佳树龄为3 a、最佳收获时间为2月中旬;在以收获小白菊内酯单一化合物为目标时,湖北襄阳、江苏南京和新沂为适合引种地。
  • 湖南省藤本植物新资料
    田伟朔, 涂蓉慧, 刘昂, 丁聪, 喻勋林
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(04): 46-48.
    摘要 (50)   可视化   收藏
    报道湖南省藤本植物分布新记录5种与1变种,即鲜黄关木通[Isotrema hyperxanthum(X.X. Zhu&J.S. Ma) X.X. Zhuet al.]、绒叶黄檀(Dalbergia velutina Benth.)、红花栝楼(Trichosanthes rubriflos Thorel ex Cayla)、天香藤[Albizia corniculata(Lour.) Druce]、广州山柑(Capparis cantoniensis Lour.)和毛叶翼核果(Ventilago leiocarpa var.pubescens Y.L. Chen&P.K. Chou)。凭证标本均存放于中南林业科技大学标本馆(CSFI)。
  • 望春玉兰生物学基础研究进展与展望
    尹增芳, 欧香, 陈瑶, 杨爱香, 孙李勇
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(02): 256-262.
    摘要 (137)   可视化   收藏
    望春玉兰(Magnolia biondii)是我国特有的集药用、材用和观赏价值于一体的重要经济树种,在园林绿化和生产实践中应用广泛。迄今为止,虽然对望春玉兰进行了大量生长、繁育特征等方面的研究,但缺乏生物学基础研究结果的系统总结。笔者综述了望春玉兰个体生长发育特性、快繁技术、种质资源选育、基因组学研究概况等方面研究进展,总结了重要的生物学基础研究成果,并探讨了今后的研究方向,强调进一步加强繁育技术、种质资源创新、质量功能性状的筛选及调控机制等方面的研究,以期为望春玉兰种质资源的开发利用与木兰科植物生长机制调控研究提供科学依据。
  • 杉木与木荷凋落物分解对杉木人工林土壤碳氮含量和酶活性的影响
    周梦田, 刘莉, 付若仙, 李孝刚
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 131-138.
    摘要 (200)   可视化   收藏
    【目的】凋落物回归影响着杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林土壤碳氮循环,是杉木人工林可持续经营和土壤地力维持的重要过程。通过分析添加杉木与木荷(Schima superba)凋落物处理下土壤碳氮含量和酶活性的变化特征,为杉木人工林近自然化改造及林分管理提供依据。【方法】以30年生杉木人工林土壤为研究对象,分别添加杉木凋落物(S)、木荷凋落物(M)以及杉木与木荷凋落物混合物(SM),混合质量比例设置为m(杉木)∶m(木荷)=5∶1。通过60 d室内培养,测定不同处理土壤中铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)、土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、酸溶性有机碳(HHOC)、碱溶性有机碳(AHOC)、难溶性有机碳(ROC)含量及酶活性[β-葡萄糖苷酶(GC),β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG),多酚氧化酶(PPO),亮氨酸氨基肽酶(LAP)]。基于单因素方差分析和冗余分析方法,研究不同处理下土壤碳氮含量与土壤酶活性的关系,探讨添加不同凋落物对杉木人工林土壤碳氮含量及酶活性的影响。【结果】(1)SM处理的土壤腐殖化程度高于添加单一凋落物的;在添加单一凋落物的处理中,M处理的土壤腐殖化程度较低,土壤中ROC含量占比较高。(2)处理至15和30 d时,S处理土壤的GC、NAG、PPO酶活性显著高于M处理土壤的;SM处理的可显著提高土壤GC和NAG活性。(3)相关分析表明,土壤中AHOC含量与GC活性呈极显著正相关;NAG活性与WSOC含量呈极显著正相关,与NH+4-N含量呈极显著负相关;而PPO活性与NO-3-N含量呈极显著负相关,与ROC、HHOC含量呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】添加不同凋落物对杉木人工林土壤碳氮含量及酶活性产生显著影响。与添加木荷凋落物相比,添加杉木凋落物的土壤腐殖化程度较高,与碳氮循环相关的酶活性较高;与添加单一凋落物相比,添加杉木木荷凋落物混合物更有利于土壤腐殖化程度的提升,提高土壤碳氮转化酶活性,进而有利于杉木人工林土壤碳氮循环。
  • 郑州市4种园林树木光合特性及其影响因素研究
    李喜梅, 赵君静, 回祎, 黄鑫, 高春雨, 牛雅璇, 廖晓宇, 于晨一
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 105-112.
    摘要 (162)   可视化   收藏
    【目的】以女贞(Ligustrum lucidum)、荷花玉兰(Magnolia grandiflora)、悬铃木(Platanus orientalis)、国槐(Styphnolobium japonicum)等4种郑州市常见园林树木为研究对象,比较了生理及环境因子对树木净光合速率的影响,为郑州市绿地生态建设及优选树种提供理论依据。【方法】分别测量4种园林树木在不同季节的光合特性、叶表滞尘量及生长环境的温度和湿度,从生理环境的角度出发,使用双因素方差分析比较了不同季节各树种的光合特性差异,通过广义线性混合模型和结构方程模型探讨了不同因子之间的相互作用及其对树种光合速率的影响。【结果】4种园林树木净光合速率在不同季节均存在显著性差异(P<0.05),国槐的净光合速率显著高于其他树种,各树种夏季的净光合速率显著高于其他季节。生理因子(气孔导度和蒸腾速率)以及环境因素(滞尘量和湿度)与净光合速率有显著的相关关系(P<0.05)。湿度对植物的净光合速率有最显著的直接作用和间接作用,是影响植物光合作用的关键环境因素。【结论】国槐的净光合速率高于其他树种,女贞、荷花玉兰的光合特性与环境、生理因素之间的相关性较强。
  • 极端气候对美国白蛾在我国潜在适生区分布的影响预测
    薛明宇, 郝德君, 赵旭东, 耿薏舒, 胡天义, 解春霞
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 197-203.
    摘要 (139)   可视化   收藏
    【目的】预测极端气候条件下美国白蛾在我国的潜在适生区分布,为有效防控美国白蛾扩散及对潜在适生区美国白蛾的监测预警提供依据。【方法】收集美国白蛾分布数据,获取当代和未来的低温室气体排放和高温室气体排放情境下的生物气候变量数据、极端气候指数数据,利用ArcGIS和DIVA-GIS对数据进行处理,筛选出相关系数<0.8且对美国白蛾潜在分布概率贡献大的气候变量,将其代入MaxEnt进行运算,获得美国白蛾当代、2021—2040、2041—2060、2061—2080年的潜在适生区,并根据适生区重心的相对位置判断适生区的空间变化。【结果】日最大降水量、暖日持续指数、冷夜日数占比、最湿季度平均气温是影响美国白蛾分布的重要气候变量。当前环境下美国白蛾的潜在适生区主要分布在华北东部、东北南部、黄淮、江淮、江南东部、江汉北部。无论何种情境,美国白蛾未来将向西南方向扩散,到达川渝一带,并在两广交界处有零散分布。【结论】极端降水是影响美国白蛾分布的重要因素,美国白蛾适宜生活在气候特征较为稳定的地区。基于极端气候指数预测表明,美国白蛾未来60年在我国呈现向西南方向扩散的风险。
  • 基于深度学习多目标检测技术的林火图像识别研究
    何乃磊, 张金生, 林文树
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(03): 207-218.
    摘要 (135)   可视化   收藏
    【目的】林火的发生不仅会对森林生态环境造成严重的破坏,影响生态系统功能,还会给人类造成一定危害和损失。基于深度学习对森林火灾图像进行识别,旨在更高效精准地对森林火灾发生初期的图像进行识别并预警,从而降低森林火灾对森林生态系统和人类社会产生的危害。【方法】借助SSD算法目标检测算法在TensorFlow上的实现,根据林火特征对其网络结构进行适当优化,提出一种可以识别森林火灾图像中火焰特征的模型方法。首先对获取的图像进行归一化处理,然后使用Imgaug图像数据增强库对林火图像进行数据增强以构建林火数据集,搭建深度学习运行环境并设定超参数。通过对测试集中的数据进行测试获取模型对图像中林火特征的识别效果,并利用Loss曲线、P-R曲线的可视化对模型进行评估,最后得到模型对于林火的识别精度。【结果】随着迭代次数的增加,损失值由训练初期的35.31逐渐下降,训练至20 000步时损失值稳定在7.10左右,此时模型的识别精度达到较高水平,对测试数据中林火特征的识别置信度达到0.9以上。基于FLAME公开数据集中的林火图像搭建测试集,经过测试评估本模型对林火特征的mAP可以达到97.40%,漏检率为0.03,对测试图片的平均检测时间仅为0.07 s,对比Faster R-CNN模型在同等数据集上的实现,SSD可以获得更为理想的检测速度。【结论】提出的针对林火特征识别的SSD算法能兼顾检测速度和检测精度,对林火早期的图像能够快速识别并拥有较低的漏检率,有助于林区工作人员对火灾及时做出处理,从而为森林火灾早期预防提供技术参考。
  • 基于CMIP 6多模式的长江流域气温、降水与径流预估
    何旭, 缪子梅, 田佳西, 杨柳, 张增信, 朱斌
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(02): 1-8.
    摘要 (63)   可视化   收藏
    【目的】探究未来气候变化对长江流域径流的影响,为长江流域及其他地区的早期洪水预警和防御措施提供依据。【方法】采用国际耦合模式比较计划第6阶段(CMIP 6)多模式集合平均(MME),结合SWAT水文模型,对长江流域1961—2014年气温、降水量和径流等进行评估,并预估了长江流域2020—2099年SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5排放情景下的气温、降水量和径流。【结果】(1)相比单一模式,MME历史时期模拟气温和降水效果更好,与观测值的相关系数均大于0.90,MME可以很好地模拟出气温和降水量的空间分布规律。(2)由MME分析可知,2020—2099年长江流域在所有情景下的气温增幅低于50%,降水增量小于20%,在SSP5-8.5情景下模拟的温度值比SSP1-1.9时的温度值高1.23℃,比SSP1-2.6时的温度值高0.99℃。(3)总体上,长江流域未来的年均径流量增加显著,到21世纪末,SSP5-5.8情景下年均径流量将达到40 380 m3/s。【结论】本研究揭示了长江流域径流变化趋势与气温与降水之间的相互关系,以及模拟未来气候变化的准确度,同时认为未来长江流域气温、降水量与径流量均呈上升趋势,低碳排放情景下的洪涝灾害相对较少,可为以后长江流域洪涝灾害的预估和区域性气候变化提供依据。
  • 长白落叶松自由授粉家系生长变异及优良家系早期选择
    王佳兴, 闫平玉, 孙佰飞, 刘劲宏, 冯可乐, 张含国
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 81-89.
    摘要 (116)   可视化   收藏
    【目的】通过对4个长白落叶松种子园的40个自由授粉家系在4个地点建立子代测定林,对其生长性状进行遗传变异和稳定性分析,初步选出长白落叶松优良家系。【方法】对来自鹤岗、林口、永吉、大孤家4个地点的长白落叶松家系6~8年生子代林树高、胸径进行单点方差分析、多年多点联合方差分析、遗传参数分析、稳定性分析及育种值估算,进行长白落叶松优良家系早期选择。【结果】单点方差分析表明,长白落叶松家系生长性状在家系间差异极显著;多年多点联合方差分析表明,长白落叶松家系树高性状在家系、地点、年份及互作间均差异极显著;遗传参数分析发现,不同地点不同年度树高家系遗传力均大于单株遗传力,各地点家系遗传力为0.611~0.852,4个地点联合家系遗传力为0.646,受到较强遗传控制。4个地点联合家系表型变异系数和遗传变异系数分别为41.36%和3.87%。20%入选率时8年生各地点树高性状遗传增益为23.35%~38.89%。以育种值估算结果为主,结合树高平均值和稳定性参数,选出CH309、CH349、HG5、BS349和HG13为高产稳产家系,平均育种值为0.528,平均树高为4.00 m,高出对照25.78%,平均稳定性参数为0.085,适宜在4个地点进行推广。【结论】长白落叶松家系生长性状在家系间、不同年度及不同地点间具有丰富的遗传变异,筛选出的优良家系适合在东北三省及立地条件相似的地区进行推广。
  • 哈尔滨段松花江湿地景观格局演变及驱动因素分析
    赵志强, 许晓龙, 袁青, 吴妍
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(02): 219-226.
    摘要 (111)   可视化   收藏
    【目的】松花江湿地是哈尔滨最重要的生态系统屏障。定量研究20年来哈尔滨段松花江湿地生态系统景观格局演变规律及其主要影响因素,为哈尔滨松花江湿地规划提供参考。【方法】以松花江哈尔滨段流域及其周边生态区域为研究对象,借助GIS,对2000、2005、2010、2015和2020年5期Landsat遥感影像进行处理;利用Fragstats分析研究区域景观格局指数,探究景观格局时空演变特征;最后对影响景观格局的因素进行主成分分析。【结果】(1)2000—2020年,水域(含湿地)面积不断上升、耕地面积不断下降是研究区景观格局最主要的变化特征。耕地是转入水域、草地、建设用地、林地、其他用地面积的主要贡献者,分别转出343.142 1、2.484 9、94.041 9、35.469 0、1.980 0 km2。其中水域、草地、林地、其他用地面积同比增长率均超过100%,面积扩张呈上升趋势。(2)从斑块类型角度来看,各斑块破碎化程度均不同程度提高,湿地景观类型结构趋于复杂化;从景观水平角度来看,整体上景观丰富度增加,但连通性较差,受外界干扰程度比较明显。(3)城市经济发展、气候与产业结构是哈尔滨段松江湿地景观格局变化的最主要驱动因素。随着松北区的设立及旅游业的兴起,相关基础设施挤占了沿江部分水域(包括湿地)空间,湿地沼泽、耕地被分割成无数大小斑块,总体景观格局趋于破碎化,人为驱动因素逐渐成为主导因素。【结论】2000—2020年,哈尔滨段松花江湿地景观类型结构趋于复杂化。随着人为因素的影响不断加大,水域斑块破碎化程度不断提高,耕地面积流失严重,耕地保护与生态保护矛盾仍十分突出。
  • 樱亚属分类学研究进展
    伊贤贵, 李蒙, 王贤荣
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(03): 46-57.
    摘要 (201)   可视化   收藏
    回顾与整理了樱亚属分类学的研究历史,对各主要樱亚属分类系统进行了概述。总结樱亚属植物实验分类学相关研究,认为形态学标记依然是樱亚属分类的基础;SSR标记研究可以为樱亚属种间及种内关系讨论提供证据;DNA序列标记在樱亚属分类研究中成果显著,基本厘清了樱亚属系统发育关系。整合樱亚属系统发育研究与地理分布最新数据,描绘了樱亚属系统发育主要框架,推测喜马拉雅山区至中国西南部或地中海地区为樱亚属起源地,总结了樱亚属迁移扩散的主要线路。结合文献与标本资料以及野外调查与最新研究结论,列出世界樱亚属物种名录共计76种(含11变种),并对樱亚属植物主要分布区及类群进行了统计;对山樱花复合群与大叶早樱复合群及其他争议类群,提出了分类处理观点。综合分析了樱亚属系统分类学研究现状,认为樱亚属复合体及存疑类群,以及中西部地区资源调查与分类整理等需要更深入的研究;大尺度下的多物种、多群体与多组学的组合探究,是樱亚属系统分类学研究的重要方向。
  • 基于随机森林协同克里金法的区域森林地上生物量制图——以粤北森林为例
    周友锋, 谢秉楼, 李明诗
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(01): 169-178.
    摘要 (160)   可视化   收藏
    【目的】森林地上生物量(aboveground biomass, AGB)是森林生态系统健康状态和碳汇潜力评估的重要指标,本研究提出了一种快速、准确地获取区域尺度AGB信息的制图方法。【方法】基于Landsat 5 TM、ALOS-1 PALSAR-1、STRM DEM和国家森林资源清查数据,提取光谱特征、纹理指数、后向散射系数和地形因子等特征因子,采用随机森林进行AGB建模。考虑到AGB是典型的具有空间自相关特性的生物物理参量,针对模型残差,使用以高程为协变量的克里金空间插值法分离残差项中的结构化成分,并将其叠加到随机森林模型预测值上形成最终的AGB预测值,从而提高区域尺度的AGB制图精度。【结果】协同克里金法将高程数据作为协变量,在预测AGB残差结构化成分方面的性能优于普通克里金法,协同克里金法与随机森林协同的AGB预测性能明显提升。经独立AGB数据的模型验证表明,随机森林模型预测的AGB与实际观测的AGB间的决定系数R2为0.46,随机森林结合普通克里金的验证R2提高到了0.51,而随机森林结合协同克里金模型的验证R2为0.57。相应的均方根误差(RMSE)分别从32.48 t/hm2降低到31.58、29.80 t/hm2,平均绝对误差(MAE)从27.28 t/hm2降低到26.63、25.12 t/hm2,相对改进指数为0.03和0.08。【结论】总体而言,本研究提出的随机森林协同克里金模型提供了一种更准确、可靠地进行复杂地形区域的亚热带森林AGB制图新方法,所生成的AGB专题图有助于发展针对固碳效能的森林经营方法,为全球气候变化背景下的森林碳增汇和森林可持续经营提供参考。
  • 雅长保护区老龄林不同林层功能性状多样性及其影响因素分析
    王耀仪, 王宏翔, 王永强, 曾文豪, 叶绍明
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 28-38.
    摘要 (138)   可视化   收藏
    【目的】功能性状多样性对森林生物多样性保护及生态系统功能稳定性的维持具有重要意义。探究不同林层的功能多样性特征及其形成原因,有助于深入理解生物多样性维持机制和植物群落构建过程。【方法】以广西雅长兰科植物国家级自然保护区1.6 hm2常绿阔叶天然老龄林监测样地植被调查数据为基础,运用K-means非层次聚类与高斯核密度估计方法划分林层,采集植物叶片性状和环境因子数据,通过结构方程模型揭示不同林层物种多样性与环境因子(地形、土壤和光照)对功能多样性的直接、间接影响。【结果】(1)林下层多样性指数显著高于林冠层(P<0.05)。(2)林下层物种多样性对4个功能多样性指数均有显著的直接影响,而林冠层物种多样性仅对功能丰富度指数(FRic)与功能二次熵指数(RAOQ)有显著的直接影响(P<0.05)。(3)林冠开度对林下层FRic指数有极显著的间接效应(β=0.278,P<0.01),对林下层功能均匀度指数(FEve)有极显著的直接效应(β=-0.593,P<0.01)。(4)地形因子主要影响林冠层功能多样性。其中,坡向对林冠层FEve指数(β=-0.420,P<0.01)与RAOQ指数(β=-0.300,P<0.05)均有显著的直接效应。(5)土壤因子主要通过物种多样性间接影响各林层的功能多样性。其中,林下层功能多样性主要受全磷、有效磷、碱解氮、有效钾含量的影响,而全钾含量对林冠层FRic与RAOQ指数有一定的影响。【结论】研究区内各林层功能多样性存在较大差异。林下层功能多样性主要受物种多样性、林冠开度和土壤养分的影响,而地形因子则是林冠层功能多样性的主要影响因素。本研究结果揭示了不同林层内功能性状多样性对生物及非生物环境变化的响应,拓展了以往对于林分垂直分层多样性的认识,为天然林生物多样性保护提供更进一步的参考依据。
  • 小兴安岭3种槭树不同生长期叶性状变异及相关性分析
    彭仲韬, 郭嘉兴, 王艺璇, 王磊, 金光泽, 刘志理
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(01): 131-139.
    摘要 (115)   可视化   收藏
    【目的】叶性状对植物资源获取、光合能力等起重要作用。本研究分析植物通过叶性状的调整以适应不同生长期的生存策略。【方法】以小兴安岭3种典型槭树:花楷槭(Acer ukurunduense)、青楷槭(A.tegmentosum)和五角枫(A.pictum subsp.mono)为研究对象,在展叶期(6月初)、叶稳定期(7月中旬)和叶凋落期(9月初)3个时期分别测定比叶面积、叶干物质含量、叶绿素含量及叶厚4个叶性状,分析叶性状的生长动态以及性状间的相关性。【结果】在不同生长期,3种槭树的叶性状均发生了显著变异,且随生长期变化存在相似的变异规律,展叶期的叶厚和叶稳定期的叶干物质含量显著高于其余两个时期。叶性状间的相关关系随生长期不同发生了显著变化。3种槭树在展叶期选择“快速投资-收益”型策略,在叶稳定期和叶凋落期则偏向于“缓慢投资-收益”型策略。叶性状及其相关性在不同树种间也存在显著差异。【结论】植物可通过叶性状变异及调整叶性状间的相关关系来适应生长期的变化,并最终形成不同的生存策略。
  • 基于CSLE模型的大连市果园土壤侵蚀特征研究
    纪昕雨, 于悦, 张思帆, 刘媛媛
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(03): 117-124.
    摘要 (99)   可视化   收藏
    【目的】定量分析大连市果园土壤侵蚀状况和时空分异特征,并探究其主要影响因素,为大连市果园产业的健康发展和生态保护提供参考。【方法】基于在线地理大数据和目视解译结果,利用中国土壤流失方程(Chinese soil lose equation, CSLE),得出大连市果园土壤侵蚀特征,分析研究区土壤侵蚀动态变化及影响因素。【结果】(1)大连市土壤侵蚀面积约占大连市总面积的40%,北部及南部的山地丘陵区侵蚀较严重;(2)2015—2020年大连市果园平均土壤侵蚀模数依次为1 230.29、1 150.95、2 311.36、6 384.55、3 399.60和3 484.24 t/(km2·a),以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,强烈及以上等级侵蚀主要分布在甘井子区、金州区和旅顺口区;(3)大连市果园土壤侵蚀主要分布于坡度25°以下等级以及500~900 mm降雨等级区;(4)大棚覆盖可以减少设施大棚果园和露地/设施大棚果园的土壤侵蚀,对于露地果园,植被覆盖度则能够有效降低果园水土流失。【结论】大连市果园土壤侵蚀具有南高北低的空间分布特征,适当提高设施大棚覆盖面积、增加露地大棚的植被盖度并合理选择果园位置,是今后治理果园土壤水土流失以及促进果园产业高效可持续发展的关键。
  • 3种水生植物对尾水的净化效果及生理特征变化
    夏桐桐, 吴永波, 蒲可逸, 王明丽
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 221-227.
    摘要 (197)   可视化   收藏
    【目的】探究水生植物对污水处理厂尾水的净化效果及生理特征变化,为尾水深度净化及植物选择提供参考依据。【方法】以水葱(Schoenoplectus tabernaemontani)、香蒲(Typha orientalis)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)为研究对象,在室外试验模拟配制2种不同浓度的污水厂尾水,分析这3种植物对不同浓度尾水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果以及植物的生理特征变化。【结果】3种植物对尾水中COD、TN和TP均有良好的去除效果,尾水中COD质量浓度由61.42~107.28 mg/L下降至8.63~16.20 mg/L,TN由24.49~31.54 mg/L下降至0.40~7.90 mg/L,TP由2.11~3.43 mg/L下降至0.05~1.00 mg/L。水葱和黄菖蒲在尾水中抗氧化酶活性和相对电导率增大,香蒲过氧化物酶(POD)活性和相对电导率显著下降(P<0.05),过氧化氢酶(CAT)活性显著上升(P<0.05)。3种植物在尾水中的叶绿素含量均显著下降(P<0.05),水葱在高浓度COD、TN和TP尾水中光合作用减弱。【结论】水葱、香蒲和黄菖蒲对污水厂尾水中COD、TN和TP去除效果显著,植物在尾水中生理代谢受到影响。综合各参数,可将水葱和香蒲搭配种植用于低浓度COD、TN和TP尾水的净化,黄菖蒲用于高浓度尾水的净化。
  • 徐州市侧柏人工林林下植物多样性对郁闭度的响应
    隋夕然, 赵庆军, 周小青, 陈娟, 陈婧, 彭茜, 张增信
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(04): 219-226.
    摘要 (94)   可视化   收藏
    【目的】探究徐州市泉山、云龙山50 a侧柏(Platycladus orientalis)人工林林下植物群落物种多样性特征及林下植物多样性对郁闭度的响应,为石灰岩地区山体绿化提升和树种更换提供理论指导。【方法】采用典型样地调查法对侧柏人工林进行郁闭度测定,依据野外林分状况,将其划分为[0.9,1]、[0.8,0.9)、[0.7,0.8)、[0.6,0.7)和[0,0.6) 5个郁闭度等级,研究不同郁闭度林分下植物物种组成和多样性变化。【结果】(1)侧柏人工林林下乔、灌、草共出现植物65科116属129种,随郁闭度的减小,植物物种数均呈先升高后降低的趋势,林下物种呈由阴生向阳生逐渐过渡的演替格局,同时植物生活型趋于复杂化和稳定。(2)Shannon-Wiener多样性指数随郁闭度的减小呈先升高再降低的趋势,郁闭度为[0.6,0.7)和[0.7,0.8)的Shannon-Wiener多样性指数显著高于郁闭度为[0.9,1]、[0.8,0.9)和[0,0.6);Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数在5个等级郁闭度中无显著差异(P> 0.05);Simpson优势度指数随郁闭度的减小呈先上升后下降的趋势,在郁闭度为[0.6,0.7)时优势度指数达到峰值。(3)根据侧柏人工林郁闭度与植物物种多样性指数的相关性分析,郁闭度与Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数呈负相关;与Simpson优势度指数呈极弱负相关。【结论】侧柏人工林林下植物多样性在中郁闭度为[0.6,0.7)时各指标表现最优,更高或者更低的郁闭度可能会导致林下植物的物种组成及多样性相对减小,不利于侧柏人工林林地的维持。
  • 东北温带森林不同材性树种木质部解剖和水力性状
    张瑞, 周正虎, 王传宽, 金鹰
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(03): 229-236.
    摘要 (141)   可视化   收藏
    【目的】木质部解剖结构影响树木水分运输效率和抗旱能力,进而影响树木的生长和生存,因此,研究木质部解剖和水力性状有利于阐明树木应对环境变化的响应和适应机制。【方法】以东北温带森林20种主要树种(11种散孔材、5种环孔材和4种无孔材)为研究对象,比较不同材性树种茎解剖性状和水力性状的差异,并分析水力性状与解剖性状之间的关系。【结果】不同材性树种的解剖性状[导管(管胞)平均直径、最大导管(管胞)直径、导管(管胞)密度、平均导管(管胞)面积、管腔面积占比]和水力性状[理论导水率、水力直径、导管(管胞)机械强度、胡伯尔值(边材面积/叶面积)]均差异显著(P<0.05)。环孔材树种理论导水率显著高于散孔材和无孔材(P<0.05),而无孔材树种管胞机械强度显著高于散孔材和环孔材树种的导管机械强度(P<0.05)。理论导水率与所有解剖性状均呈显著相关关系(P<0.05);除导管(管胞)壁厚度和最大导管长度以外,胡伯尔值与其他解剖性状均显著相关(P<0.05),但木材密度与所有解剖性状(导管长度除外)的关系均不显著。【结论】木材密度不能反映东北温带森林树木的水力性状,树木茎导水能力依赖于木质部解剖结构和树木水分供需平衡关系。
  • HPLC同时测定竹笋中8种酚酸类物质含量的方法研究及其应用
    黄永健, 荀航, 张保, 尤俊昊, 姚曦, 汤锋
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(03): 237-244.
    摘要 (128)   可视化   收藏
    【目的】为实现竹笋中3,4-二羟基苯乙酸、对羟基苯甲酸、香草酸、咖啡酸、对羟基苯甲醛、丁香醛、阿魏酸、3-羟基肉桂酸等8种酚酸类化合物的快速检测,建立一种基于高效液相色谱-二极管阵列(HPLC-PDA)检测方法。【方法】采用Symmetry C18(4.6 mm×250 mm, 5μm)色谱柱,乙腈和乙酸-水(体积比0.5∶99.5)为流动相,在流速1.0 mL/min、进样量10μL和柱温30℃的条件下梯度洗脱,检测波长275 nm。【结果】8种酚酸的分离度均在1.5以上,在1.0~50.0μg/mL的线性范围内,线性关系良好,相关系数R≥0.999 0,检出限[信号强度(S)与噪声强度(N)之比(S/N)为3]为0.12~0.69μg/mL,定量限(S/N=10)为0.36~2.08μg/mL,精密度、重复性、稳定性实验相对标准偏差(RSD)均小于5%,加标回收率为80.99%~129.12%,RSD均小于5%。应用该方法,检测了苦竹(Pleioblastus amarus)和苦篱竹(Arundinaria acerba)竹笋中酚酸类物质的含量,8种酚酸总量为(9.35±0.08)~(38.60±0.12) mg/kg;比较了自然生长和避光处理生长条件下苦竹笋中酚酸含量的变化,发现避光处理的竹笋中6种酚酸含量显著降低,总含量下降达46.2%。【结论】HPLC-PDA检测方法简单方便,灵敏度高,准确可靠,适用于竹笋中酚酸类物质的测定;避光处理可以有效降低苦竹笋样品中酚酸类物质的含量。
  • 红松天然种群遗传多样性分析及核心种质构建
    闫平玉, 张磊, 王佳兴, 冯可乐, 王浩浩, 张含国
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 69-80.
    摘要 (175)   可视化   收藏
    【目的】红松(Pinus koraiensis)是分布在中国东北地区的珍贵树种,由于近百年的人类干扰,其自然种群分布数量及范围逐渐减少。探究红松的遗传多样性和构建天然红松的核心种质,可为有效保存、管理和利用红松种质资源提供科学依据。【方法】以东北地区黑龙江省鹤北、五营、小北湖和鸡西,以及吉林省露水河5个保存现状良好的红松种群为研究对象,采用表型数据和分子标记相结合的方法,进行其核心种质构建。【结果】分子和表型方差分析结果均表明:红松天然种群的遗传变异主要来源于个体间,分别占总变异的96%和72.84%。鸡西种群与其他种群有着较远的遗传距离,平均遗传分化指数(Fst)为0.026 8,同时具有较高的遗传多样性,Shannon指数和表型多样性指数分别为1.111和2.00。结构分析表明5个红松天然种群没有明显亚群结构。不同林龄红松种群的遗传多样性没有明显变化,且较小林龄的种群不存在杂合缺失和近亲繁殖的现象,针叶性状与地理因素存在广泛的相关性,造成不同红松种群的表型分化。【结论】以分子和表型标记共同构建30%取样比例的红松核心种质,Shannon指数与表型多样性指数分别为1.076、2.018,能够较好地代表红松天然种群的遗传现状,也能更好地促进红松种质资源管理、保护和利用;根据红松遗传结构特征,建议重点从原地保护方面开展对红松天然种质的保护,以促进红松天然种群的生态恢复、种质保护及利用。
  • 塞罕坝自然保护区华北落叶松和樟子松人工林健康评价
    赵金满, 韩馨悦, 程瑞明, 张志东
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(03): 199-206.
    摘要 (131)   可视化   收藏
    【目的】了解自然保护区人工林健康状况,指导森林经营和保护区建设。【方法】以河北省塞罕坝自然保护区华北落叶松(Larix gmelinii var.principis-rupprechtii)和樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林为研究对象,基于分层随机取样法,设置36块样地,选取生产力、林分结构、物种多样性、土壤质量和稳定性等5个方面17个指标,建立森林健康评价指标体系。运用主成分分析法计算森林健康指数、K均值聚类法划分森林健康等级、Fisher判别分析法验证聚类结果的准确性。【结果】研究区森林健康指数范围在-1.02~1.46;土壤质量和林分结构是影响研究区森林健康的最主要因素;森林健康等级所占面积比例从大到小依次为:中健康(50%)>不健康(25%)>亚健康(19%)>健康(6%);在中龄林(20~30 a)和近熟林(>30 a)中,华北落叶松林健康状况均优于樟子松林;随着林分密度的增加,华北落叶松林和樟子松林的森林健康指数呈降低趋势。【结论】塞罕坝自然保护区人工林主要处于中健康和不健康状态,亟须采取有效经营活动改善森林健康状态。
  • 基于Biome-BGC模型的浙江凤阳山针阔混交林碳动态模拟
    黄璐瑶, 杜珊凤, 纪小芳, 管鑫, 刘胜龙, 叶丽敏, 姜姜
    南京林业大学学报(自然版). 2024, 48(05): 11-20.
    摘要 (167)   可视化   收藏
    【目的】探究浙江省凤阳山亚热带针阔混交林的碳动态变化规律及其对气候变化的响应。【方法】运用Biome-BGC模型模拟了1979—2018年凤阳山的净初级生产力(NPP)、总初级生产力(GPP)和净生态系统生产力(NEP),对不同时间尺度的气候因子和NPP之间做皮尔逊相关性分析与二次函数拟合,探究NPP与主要气候因子的关系及响应模式,最后设定不同气候情景预测凤阳山未来100 a的碳动态变化趋势。【结果】过去40年凤阳山针阔混交林GPP、NPP、NEP的平均值分别为1 392.94、451.25、16.21 g/(m2·a),除了1984、2002、2005、2008及2010年,其余年份为碳汇,且呈现“碳源—碳汇”季节交替的特征。NPP对气温变化的敏感程度最高,夏季气温的上升对NPP的增加起积极作用,而冬季气温的升高却对NPP起到反作用。一定程度内,冬季降水对NPP有促进作用,而夏季降水对NPP为负作用。RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0情景下凤阳山森林总初级生产力在21世纪均呈现上升趋势,至2100年,RCP2.6、RCP4.5和RCP6.0情景下凤阳山GPP分别达到1 552.73、1 660.30及1 960.41 g/(m2·a),相对于2018年GPP分别增加1.38%、8.41%和28.00%。【结论】凤阳山森林生态系统在正常情况下表现为碳汇,但山区夏季阴雨天气一定程度上抑制了气温对碳汇的增加作用。未来增温、降水量增加、CO2浓度升高同时作用下,将有利于凤阳山针阔混交林的生长。