基于近红外光谱的木荷木纤维解剖结构PLSR模型构建

为快速获取木荷木纤维表型数据以评估木材质量,对18年生20个种源100个材料使用便携式近红外光谱仪采集光谱数据,同时测定木纤维基本密度和解剖结构等9个指标,通过SNV、OSC和MSC预处理光谱数据,并用CARS筛选波长,建立PLSR模型。结果表明:林地与室内光谱数据存在显著差异,两者的光谱数据相对独立。SNV、OSC和MSC三种预处理方法对模型的预测效果差异显著,其中,OSC在林地和室内多项木纤维表型结构特征光谱预处理上表现优异,模型的预测精度林地R^(2)=0.47~0.78(平均0.63),室内R^(2)=0.54~0.82(平均0.71)。而SNV和MSC方法仅对林地数据建立壁腔比模型的预测效果较好,其余模型效果不佳。通过CARS方法筛选波长后,林地和室内数据构建的模型预测精度得到有效提升(R^(2)=0.58和0.72)。在CARS前后各执行一次OSC时,林地和室内数据构建的模型预测精度可分别提升至0.68和0.84。OSC预处理和CARS方法可以有效提高木纤维解剖结构构建模型的精度。木纤维长、双壁厚、腔径、木材基本密度、腔宽比和壁腔比可先通过OSC结合CARS进行处理,在经过一次OSC处理后建立PLSR模型,模型预测精度R^(2)在0.80~0.95,可以预测评估木荷类木纤维物理性质指标。

间伐强度对木荷-萌芽杉木中龄混交林生长和林分结构的影响

[目的]针对混交林木荷大径材培育技术薄弱、林地产值低等问题,开展间伐试验,分析间伐强度对林分生长和结构的影响,筛选出适合木荷-萌芽杉木混交林的间伐强度,为木荷大径材培育提供理论指导。[方法]以16年生木荷-萌芽杉木混交林为研究对象,按株数比例进行弱度间伐(15%)、中度Ⅰ间伐(30%)、中度Ⅱ间伐(35%)和强度间伐(60%)及对照(未间伐)5种强度抚育间伐,比较不同强度间伐木荷和杉木胸径、树高、蓄积量和直径结构特征,探讨其对林分生长和结构的影响。[结果](1)间伐6 a后,不同间伐处理均促进木荷和杉木的平均胸径和单株材积增长。中度Ⅱ间伐处理木荷的平均胸径和单株材积增长最快,两者分别比对照高28.5%和78.2%,其增长量分别较对照高243.9%和326.7%,杉木除强度间伐胸径生长量略高于木荷外,各强度间伐的胸径和单株材积均小于木荷对应指标值。(2)由于间伐减少了树木株数,林分蓄积量和杉木蓄积量有所降低,但木荷蓄积量明显增加。中度Ⅱ间伐、中度Ⅰ间伐和弱度间伐时木荷蓄积量分别为对照的132.3%、112.5%和139.8%。(3)随着间伐强度的增加,木荷与杉木的径阶分布峰值所在的径阶依次向高径阶方向进级,中度Ⅱ间伐木荷直径分布左偏、尖峭,中大径阶木荷株数多且分布集中,能有效实现大径级材种的培育目标。[结论]对密度较高的中龄木荷-萌芽杉木混交林适宜采用强度间伐措施,即间伐强度35%左右,林木密度1 780株·hm^(-2)(木荷杉木株数比约为1:2),在保持林分蓄积量不减小的情况下,促进木荷胸径、单株材积快速增长,以实现木荷大径材培育目标。

模拟酸雨对青冈和木荷幼苗光合响应特性的影响

选用中国亚热带常绿阔叶林地区常见的先锋植物木荷(Schima superba)和顶极植物青冈(Quercus glauca)为材料,以pH5.6雨水为对照(CK),采用盆栽实验研究了pH分别为4.5,3.5,2.5的酸雨处理下,2种植物的光合作用光响应特性.结果发现:在对照(CK)条件下,木荷和青冈的最大光合速率(Pnmax)分别为6.1,6.14μmol/(m2.s),表观光合量子效率(AQY)分别为0.048,0.035μmol/μmol,光补偿点(LCP)分别为21,45μmol/(m2.s),光饱和点(LSP)分别为152,130μmol/(m2.s),暗呼吸速率(Rd)分别为0.57,1.60μmol/(m2.s),二者的Pnmax,AQY,LCP,LSP以及Rd均无显著差异.但一定程度的酸雨胁迫能显著降低两树种的Pnmax,使LCP和LSP显著升高,而对AQY无显著影响,但酸雨胁迫仅能使木荷的Rd显著升高而对青冈的Rd无影响.各酸雨处理两树种间的Pnmax无显著差异,但木荷的AQY,LCP和Rd在一定酸雨处理下显著低于青冈,LSP高于青冈.总的看来,木荷的光和特征比青冈对酸雨胁迫表现出更强的忍耐性,可能增强其在群落演替中的地位和作用.

模拟氮沉降对木荷人工幼林地土壤氮素、碳素和微生物量垂直分布的影响

以NH4NO3作为氮源,对广州东北郊木荷（Schima superba）人工幼林地进行模拟氮沉降处理,共设置3个氮沉降水平,分别为N0（N：0 g.m-2.a-1）、N5（N：5 g.m-2.a-1）以及N10（N：10 g.m-2.a-1）,每月进行喷施。在连续施氮22个月（当月当次施氮5天后）对土壤氮素（硝氮、氨氮、总氮）、碳素（总碳）以及微生物量（脂磷）在0~60 cm土层中的垂直分布进行研究。结果显示：在3个氮沉降水平下,随着土层加深,pH呈现出下降的趋势,氮沉降存在加剧土壤酸化的风险;在N0、N5、N10水平下,土壤全氮和总碳的垂直分布趋势大体一致,随着土层加深,其含量下降,但在深层土壤（40~60 cm）中,施氮与对照比较,总碳呈现一定的增加趋势;除40~50 cm土层,N5、N10水平下的硝态氮含量在各个深度土壤中都表现为比对照组要高,氮沉降导致土壤一定程度上硝态氮的积累;在浅层土壤（0~20 cm）中,铵态氮水平较低并且其含量明显低于对照组,而在较深的土层中铵态氮有较多的积累,说明存在污染地下水的风险;N5和N10水平下,无机氮比例（无机氮含量与总氮含量之比）在各个深度土壤中总体高于N0水平;用脂磷含量表征土壤微生物含量,结果表明外加氮源对微生物含量有显著性影响,在N5、N10水平下,微生物含量在30~40 cm土层中出现峰值。

青石冈林场木荷杉木混交林更新演替研究

为了解青石冈林场4类木荷杉木混交林更新演替情况,为森林合理经营提供依据,以便对林分加以适当的人工干预及引导,避免森林逆向演替,利用分层频度法对湖南省炎陵县青石冈林场4种木荷杉木混交林进行更新演替趋势分析。结果表明:林分5杉4木1甜+马+尖-红-山将演替为木荷、甜槠和细叶青冈占优势的常绿硬阔混交林群落;林分5杉3木1甜1细-合-椆-马-山-雷-白将演替为甜槠、白栎、木荷、杉木占优势的常绿针阔混交林群落;林分6木3杉1茅-细在一定时期内仍为木荷、杉木占优势的常绿针阔混交林群落;林分5木5杉-檫-樱将演替为黄檀、杉木和木荷占优势的常绿落叶针阔混交林群落;样地1、2的更新状况均为良好,样地3更新状况中等,样地4更新演替可能存在困难。

木荷次生林经营密度调控技术的研究

为了提高次生林的经营水平,提出了竞争结构单元的新概念,以地上部分生物量为因变量,郁闭度为自变量,模拟木荷次生林地上部分生物量与郁闭度间关系。结果表明:林分地上部分生物量达最大时,林分的郁闭度为0.685 4;若控制郁闭度为0.68,竞争结构单元面积越大,竞争结构单元越少;竞争结构单元面积最大时,单位面积林分最少保留株数等于最少竞争结构单元个数与每个竞争结构单元林木株数(5株)的积。以木荷标准地资料为例计算了木荷次生林抚育间伐强度,表明基于竞争结构单元的抚育间伐技术可在次生林经营中推广。

木荷次生林竞争生长规律研究

选择4种典型木荷次生林竞争格局,采用Hegyi竞争指数统计各竞争格局对象木竞争指数。结果表明：1）第1种竞争格局：8~15a内木荷对象木竞争指数缓慢增大,15a以后的竞争指数增加幅度加大。2）第2种竞争格局：4~6a内竞争指数明显下降,而6a后缓慢下降。3）第3种竞争格局：4~6a内对象木竞争指数迅速下降,6~8a内缓慢下降,第8年后对象木竞争指数呈现持续缓慢增大趋势。4）第4种竞争格局：5~8a内对象木的竞争指数表现出明显下降趋势,而后缓慢下降,第9年开始,对象木竞争指数基本平稳在0.20~0.28,但有缓慢下降的变化趋势。

木荷林凋落物的归还动态及分解特性

通过对杭州常绿阔叶林中凋落物的定位观测研究表明,该系统中年均凋落物量为5.85t/hm2,其中以叶最多,占总量的79.5%,枝果较少,分别占7.1%和13.4%。归还动态呈双峰型,即4月和9月为2次高峰。凋落物的半分解时间为1.59a,分解动态呈指数衰减规律。凋落物的年养分归还量达223.69kg/hm2。木荷林中凋落物的现存量为7.47t/hm2。平均分解率为45.18%。林分中凋落物量还处于增长阶段。

广东木荷资源的基因型特征分析

以广东天然分布的55个木荷基因型为对象,测量自由授粉子代3、6、9和11 a生长性状(树高和胸径/地径)与11 a形质性状(枝下高、分枝角、通直度、分叉干数和主侧枝基径)。结果表明:8个生长性状与4个形质性状在家系水平上均存在显著差异,生长性状的变异幅度随树龄增长而降低。绝大部分生长性状相互间存在显著的Pearson和遗传正相关关系,枝下高和主侧枝基径与大部分生长性状呈不同程度的正相关,剩余形质性状相互间以及生长与形质性状相互间的相关性无明显规律。主成分分析发现,前3个主成分解释了总变异中的68.48%,其主要决定因素分别为6~11 a生长量、3 a生长量与11 a干形、11 a形质性状。聚类分析将55个基因型划分成18聚类,各类木荷具有明显不同的生长和形质性状特征。

6种经营模式的木荷南方红豆杉次生林土壤理化性质

以木荷和南方红豆杉次生林为例,实施6种经营模式,分经营模式实施技术措施,并对经营效果进行对比分析。结果表明：6种次生林经营模式林地土壤的容重、毛管孔隙度、最大持水量及田间持水量差异不显著,但非毛管孔隙度差异明显;6种经营模式林地的土壤有机质含量都偏高,有效P、全P和全N含量均较低,速效K含量在85.75～155.23 mg/kg之间变动;相同经营模式林地不同土壤层次的化学性质差异大,随着土壤层次的加深,pH值随之增加,其它化学指标值呈随土层加深而下降的规律。

广州市3种典型人工林碳储量及分布特征研究

采用样方法和取样法，研究广东省广州市流溪河林场黧蒴、木荷、杉木林生态系统碳含量、碳储量及其空间分布特征。结果表明：林木各器官平均碳含量为杉木（490．99 g·kg-1）＞黧蒴（447．18 g·kg-1）＞木荷（442．52 g·kg-1），各器官间存在差异，从高到低排列顺序杉木为皮＞叶＞枝＞干＞根；木荷为干＞根＞皮＞枝＞叶；黧蒴为叶＞干＞枝＞根＞皮；林分内乔木层碳储量为黧蒴（103．08 t·hm-2）＞木荷（83．19 t· hm-2）＞杉木（20．67 t·hm-2）。地被植物和枯落物碳含量均表现为灌木层＞草本层＞枯落物层。林地土壤容重随土层的加深而增大，各层次碳含量呈下降趋势且分布不均，表层（0～25 cm）土壤碳含量较高，3种林分土壤碳储量排序为木荷（154．52 t·hm-2）＞黧蒴（146．75 t·hm-2）＞杉木（131．29 t·hm-2）。3种人工林生态系统碳库的空间分布序列为土壤层＞植被层＞枯落物层。黧蒴林乔木层年净生产力为9．22 t·hm-2·a-1，是木荷的1．32倍、杉木的1．97倍，年净生产力阔叶林树种大于针叶林杉木；年净固碳量黧蒴为4．12 t·hm-2·a-1，木荷为3．08 t·hm-2·a-1，分别为杉木的1．79和1．34倍；各林分生态系统乔木层同化CO2能力为黧蒴＞木荷＞杉木。阔叶树种黧蒴（25 a生）和木荷（27 a生）的林分固碳能力优于针叶树种杉木（9 a生）。

铝对木荷林凋落物层大中型土壤动物的影响

2012年11月至2013年10月在人工木荷林设置样地,通过8次取样,研究铝浓度增加对木荷林凋落物层大中型土壤动物的影响。结果表明:铝溶液梯度对土壤动物数量和类群数的影响不显著;优势类群甲螨亚目和弹尾纲对铝溶液处理不敏感,而铝溶液对一些常见类群的影响较为显著,中气门亚目和鞘翅目数量随着铝溶液浓度的增加而减少,可作为铝溶液影响大中型土壤动物的指示类群。取样期对土壤动物数量和类群数的影响极显著;在土壤动物数量较少的季节铝溶液对土壤动物群落的影响更加明显;铝溶液处理降低了土壤动物群落的多样性水平,不利于植物良好微生态环境的建立。

衡阳紫色土丘陵坡地木荷人工林微生物生物量碳(MBC)的时空动态

为了探讨土壤微生物量碳（microbial biomass carbon, MBC）在衡阳紫色土丘陵坡地木荷（Schima superba）人工林生态系统碳循环的作用，利用氯仿熏蒸法测定了木荷人工林的MBC，研究其时空动态及其与土壤有机碳（soil organic carbon, SOC）的关系。结果表明：（1）中龄林（middle-aged plantation, MAP）与成熟林（mature plantation, MP）木荷人工1-2月、3-4月、5-6月、7-8月、9-10月、11-12月的MBC存在明显差异（P＜0.05），在整个生长过程中出现2个峰值，第1峰出现在3-4月，第2峰出现在9-10月，最低值均出现在11-12月；（2）MAP与MP木荷人工林的MBC存在明显垂直分布规律，在0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm各土层中，以0~20 cm土层的MBC最大，20~40 cm土层的MBC次之，40~60 cm土层的MBC最小，且各土层的MBC的差异也均达到显著水平（P＜0.05）；（3）木荷人工林MBC与SOC呈线性关系：y=21.654x＋54.128（R2=0.984, P＜0.01）；（4）在MAP与MP木荷人工林中，土壤微生物熵（MBC/SOC）随土层深度的增加而升高，说明SOC逐渐由0~20 cm土层向40~60 cm土层转移，土壤处于碳积累状态，土壤呈碳汇功能。

木荷繁殖技术研究进展

由于木荷为广域性分布树种,适应能力较强,其在防火林带建设,水源涵养林建设,速生用材林建设及绿化等方面得到了良好应用,发挥了较好的经济、生态及社会效益。数十年来研究者对木荷的繁殖技术进行了大量研究,取得了较好的研究成果。对近10年来有关木荷繁殖技术的研究进行了概括,主要有播种繁殖、扦插繁殖、嫁接繁殖及组织培养繁殖等4个方面。归纳得出了在木荷的播种、扦插、嫁接及组培等方面已获得成功,但相关技术不够体系化,应进一步深入研究。并提出了开展木荷种源选择、通过杂交培育新品种、充分发挥无性繁殖优势及进一步扩大应用范围的建议。

木荷嫩枝扦插繁殖技术研究

为探讨木荷嫩枝扦插繁殖技术,选用不同基质、不同激素、激素不同浓度和插穗不同留叶方式进行对比试验。结果表明:以1 000 mg/L萘乙酸处理木荷插穗,其生根率最高,达88.0%;木荷嫩枝扦插最适基质配方为:泥炭土:珍珠岩:河沙=1:1:1。插穗留叶方式以留1/2片叶的扦插生根效果最好。

广州地区荷木夜间树干液流补水的影响因子及其对蒸腾的贡献

明确树木夜间水分补充现象有助于提高总蒸腾量和冠层气孔导度估算的精确度,进一步认识冠层蒸腾与树干液流之间存在的时滞关系.本研究采用热消散探针法测定了广州地区的荷木树干液流密度,同步监测了主要的环境因子,从不同时间尺度分析了树干夜间液流的水分补充现象.结果表明:与白天相比,荷木夜间液流密度较小,旱季变化幅度比湿季大;夜间水分补充的时间段主要在前半夜(18:00—22:00);年内各季节夜间水分补充量之间没有显著差异,与环境因子之间的偏相关关系不显著,但与胸径、树高、冠幅、树干生物量、冠层生物量的回归曲线拟合很好,表明树形特征和生物量能更好地解释夜间补水的变化;各季节夜间水分补充量对总蒸腾量的贡献有显著差异,旱季明显高于湿季.