邻体竞争对城市森林微景观中针叶树视觉形态性状的影响

树木视觉形态性状是城市绿地微景观美学质量的重要影响因素之一,树木视觉形态性状的变化与其周围邻体木的竞争作用息息相关,但邻体竞争对树木视觉性状的作用机制尚不明确。研究于2022年8—10月对北京市城市公园中常见的针叶树种白皮松、侧柏、油松、圆柏展开调查,从树冠形态、干冠协调、树干形态3个方面构建了9个树木视觉形态性状指标,采用3个不同的竞争指标分析邻体竞争对针叶树种视觉形态性状的影响。结果表明,针叶树的树冠形态对邻体竞争的响应比较敏感,竞争中的白皮松、侧柏、油松、圆柏偏冠指数与孤立木相比分别提高了16.95%、28.95%、22.76%、17.67%;树冠缺失率分别提高了3.92%、6.09%、4.87%、4.95%。与孤立木相比,部分针叶树种高径比、分枝角变异度在多侧竞争环境中显著提高,而树冠舒展度则显著降低。邻体竞争强度越大,针叶树树冠的偏移与缺失程度越大。当针叶树受到强烈的侧方竞争时,对象木树冠和树干的径向生长显著受阻,表现为树冠舒展度大幅度下降、高径比显著提高,使树冠向细高方向发展。当针叶树上方的生长空间被占据时,其轴向生长同样受到严重阻碍,树木的冠径比和高径比维持较稳定状态。总体而言,四种针叶树种在视觉形态上对竞争胁迫的响应具有一定差异性,其中油松最为敏感,圆柏次之。综上,在城市森林微景观中,邻体竞争会导致针叶树种的树冠及树形发生明显变化,这种变化主要受综合资源竞争的影响,与其周围潜在生长空间的大小及对称性有关。在城市森林景观营建时,建议将针叶树栽植在对称的竞争环境中,但是其邻体木不宜过高,通过四周邻体木的适度竞争,能够促进针叶树的轴向生长,同时降低树冠偏移或变形的风险,提高其视觉美学效果。

基于形态变换与空间逻辑聚合的高光谱森林树种分类

基于机载及卫星平台面向地面实施反射率光谱信息采集,高光谱图像可捕获数十个甚至数百个相邻窄带,为土地利用提供丰富的判别性信息。因此,同可见光及多光谱图像相比,高光谱图像可以揭示更为精细的光谱特性,有助于实现更为准确的材质及地类识别。然而,现有分析方法大多过度关注其光谱特性,忽略了高光谱输入源的形态及空间性信息利用。在复杂对象分类任务中,针对细粒度类别(如森林树种)的类边界挖掘,形态结构差异性的捕获是极为重要的。本文分析了形态结构利用的重要性,设计了不同类型的特征提取器。在此基础上,针对细粒度树种分类提出了一种由粗到细的空间信息聚合网络MS-NET。本文方法将形态学算子与可训练的结构元素有效结合,有助于获取输入数据的特异性形态表征,提升最终分类精度。将本文方法在两组树种分类数据集中开展分类效果验证,相关结果表明本文方法相较其他类型分类器具有更好的性能。

基于时空重建的森林林木形态监测算法研究

精准林业是森林生态监测的重要手段,高时空分辨率的林木自主监测有助于精准林业的实现,基于视觉的运动推断结构(SFM)算法可以重建林木三维结构,却无法记录随时间不断变化的林木形态。为此,提出了一种基于ORB特征的森林林木形态时空重建方法,实现了林木四维重建;该方法通过鲁棒的数据关联算法,解决了时空重建实现时,从不同时间点与不同角度点观察同一场景时图像关联的关键问题。通过时空重建检测林木状态的变化,得到量化数据。通过采集实际林木数据评估该时空重建方法。实验结果显示,该数据视觉特征的几何数据测量误差小于5%,验证了算法的有效性。

柏木低效林林窗改造初期边界木细根形态和生物量变异

为深入探究川中丘陵区柏木低效林林窗改造初期边界木林细根的生态适应,利用土柱法对34年生柏木低效林在人造小面积开窗（50m2、100m2、150m2）处理1年后的林窗边界木1~5级细根直径、根长、比根长、根长密度和生物量变异进行研究。结果显示：（1）柏木1~5级细根平均直径、根长随着根序的上升而增加,比根长、根长密度随着根序的上升而减小。（2）与林内对照（无林窗）相比,人工开林窗处理后边界木细根在同一根序上的平均直径变化不显著,根长和比根长增加,根长密度和生物量则呈降低的趋势。（3）开窗150m2面积林窗抚育后的柏木边界木更大限度地提高了低级根序的物质分配,提高比根长并降低组织密度,更快速地利用地下林窗空间资源。研究表明,柏木低效林林窗式疏伐得到的土壤资源由于更新草本、灌木的生长,增加了林木根系竞争土壤空间的压力,使得根系进行扩展性生长,细根形态和生物量表现出异质性变化。

四种亚高山针叶林树种的表型可塑性对不同光照强度的响应

以青藏高原东缘亚高山针叶林群落演替后期种岷江冷杉、演替中后期种粗枝云杉和青榨槭、及先锋树种红桦为材料,研究了不同光强下生长的4种树苗生长、生物量分配、叶片形态和光合特性,探讨植物幼苗的形态和生理特征的表型可塑性与光适应的关系。结果表明:(1)弱光环境中生长的4种植物的基茎、相对生长速率、叶片厚度、根重比、最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率较低,而比叶面积、地上/地下生物量、茎长/茎重、叶重比和茎重比较高。(2)大部分光环境下岷江冷杉幼苗的最大净光合速率和暗呼吸速率低于粗枝云杉,青榨槭幼苗的最大净光合速率和暗呼吸速率略低于红桦。(3)高光强下生长的粗枝云杉和红桦幼苗的相对生长速率分别大于岷江冷杉和青榨槭,但在低光强下则与之相反。(4)粗枝云杉和红桦幼苗的11种可塑性指数平均值则分别大于岷江冷杉和青榨槭。岷江冷杉适应弱光环境的能力略强于粗枝云杉和红桦,但适应强光的能力较差。生理适应的可塑性指数大于形态适应的可塑性指数,表明前者在4种植物幼苗光适应方面起到了重要的作用。研究结果支持树种的生理生态特性决定了其演替状况和生境选择的假说。

林分密度及混交度对长白山天然风景林树木形态的影响

【目的】以期探明天然风景林不同林分密度、不同混交度条件下树木形态的变化规律,及林分密度、混交度及其交互作用对不同大小树木个体形态特征的影响机理。【方法】采用综合指数法建立4个树木形态指数,通过分析65块样地的林分空间结构信息与样地内1 891株林木个体各形态指数的关系,研究林分密度和混交度对长白山天然风景林树冠、树干形态及干冠协调程度的影响。【结果】林分密度对各树木形态指数均产生极显著影响(P<0.01),并与林木空间占有指数、干冠协调指数、树冠扩展指数呈负相关关系,与干形通直指数呈正相关关系,林木空间占有指数、干冠协调指数在各径级树木个体上受密度的影响均达到显著水平(P<0.000 5),树冠扩展指数、干形通直指数受林分密度的影响分别只在中径级(P<0.000 5)和小径级(P=0.017)树木个体中达到显著水平;混交度与林木空间占有指数、干冠协调指数、干形通直指数呈负相关关系,与树形扩展指数呈正相关关系,其中对干冠协调指数的影响达到显著水平(P<0.000 5),并且在小径级树木和大径级树木个体上作用分别达到极显著(P<0.000 5)和显著(P=0.038)水平;密度和混交度的交互作用对干冠协调指数产生极显著影响(P<0.000 5),林分密度对干冠协调指数的影响程度随混交度的增大而呈现先增后减的趋势,混交度对干冠协调指数的影响程度随林分密度的增大而呈现先减后增的趋势。【结论】林分密度和混交度通过改变风景林树木的邻体竞争关系,进而显著影响风景林树木个体的树冠、树干形态及其协调关系,其中林分密度是主导因素,在研究范围内高于1 200株·hm^(-2)的林分密度会抑制各径级树木体积的增大和干冠形态比例协调程度的提升,混交度在林分密度高于1 600株·hm^(-2)或小于800株·hm^(-2)时显著影响大径级和小径级树木个体干冠形态的协调性,低密度中度混交的林分最有利于树木个体干冠形态的协调发展。

优良菌用树种浙江润楠的育苗造林技术

介绍浙江润楠的菌用价值、形态特征及生态习性,阐述了浙江润楠的播种育苗和造林技术.

香榧绿藻的生物学特性及物种鉴定

香榧绿藻Chlorella sp.是一种附着在香榧Torreya grandis‘Merrillii’枝、叶上的藻类。为探明香榧绿藻的种属类别及亲缘关系,探究香榧绿藻的生物学特性,以3个不同地区的香榧树上采集的香榧绿藻为试验对象,通过室内培养,观察香榧绿藻的形态特征及生活习性,提取香榧绿藻DNA并进行18S rDNA序列和内转录间隔区(ITS)基因序列特异性扩增,最终序列进行BLAST比对,绘制系统进化树。结果表明:香榧绿藻由A组和B组2种不同形态的绿藻组成,不同地区香榧绿藻形态存在差异,但主要以A组形态绿藻为主。根据形态学鉴定结果表明:A组香榧绿藻与引起番茄绿藻病的椭圆小球藻Chlorella ellipsoidea形态相近,B组香榧绿藻与引起黄瓜绿藻病的丝藻Ulothrix sp.形态相近;但香榧绿藻对pH值的反应规律与斜生栅藻Scenedesmus obliquus相近。通过序列比对发现,2种形态的香榧绿藻的18S rDNA和ITS区基因序列也与栅藻科Scenedesmace的Asterarcys quadricellulare的同源性高,相似率达100%。结合传统形态学方法和分子生物学技术,将A组香榧绿藻初步鉴定为栅藻科的Asterarcys quadricellulare,B组香榧绿藻为其变种,且2组香榧绿藻与同属于栅藻科的Scenedesmus sp.SM15_4(KT778094.1)的ITS区基因序列相同。香榧绿藻具有较好的耐碱性,生长周期长且不容易腐烂。这些生物学特性赐予香榧绿藻在香榧树上长期寄生的能力。

小兴安岭南部天然林掘根倒木丘坑复合体形态特征及其与胸径关系

【目的】为探究小兴安岭南部天然林内掘根倒木胸径及其形成的丘坑复合体面积、体积之间的关系,并用倒木胸径预测丘坑复合体形态特征,为未来丘坑复合体形态特征的预测提供参考。【方法】以小兴安岭南部天然林为对象,采用野外调查和统计分析相结合的方法,通过对相近海拔下不同腐烂等级倒木及其形成的320个丘坑复合体特征进行调查,记录倒木、丘坑复合体特征及其地形特征,根据掘根倒木不同的腐烂等级推理倒木及其丘坑复合体形成的时间,分析倒木胸径、腐烂等级对丘坑复合体形态特征的影响,并对其形态特征与倒木胸径之间的关系进行拟合。【结果】(1)掘根倒木发生频率最高的3个树种是臭冷杉、红皮云杉、红松,以针叶树为主;(2)腐烂等级最轻的Ⅰ级倒木数量>腐烂程度中等的Ⅱ级倒木数量>腐烂程度最高的Ⅲ级倒木数量,其中优势腐烂等级Ⅰ级倒木的数量占比为58%.(3)随着倒木腐烂等级增大,形成的坑面积、坑体积减小,形成的丘面积、丘体积增大;(4)倒木胸径与丘坑复合体面积、体积呈极显著正相关(P <0.01)。【结论】倒木腐烂等级与形成的坑面积、坑体积呈显著负相关,与形成的丘面积、丘体积呈显著正相关;丘坑复合体面积、体积随倒木胸径增大而增大;倒木形成的坑的面积、坑的体积随着倒木胸径的变化呈指数形式变化。

林隙大小对蒙古栎人工更新幼树生长和形态的影响

以木兰围场蒙古栎林为研究对象,讨论不同林隙大小导致蒙古栎林人工更新幼树时,幼树生长特征和形态特征产生的变化。采用随机抽样法,选取3块不同林隙大小的蒙古栎林地块,对幼树进行生长指标和形态指标的调查。调查结果可知,在林隙逐渐减小的情况下,蒙古栎林的树高、冠长、地径以及冠幅数值均显著减小,此时蒙古栎林的1级长度以及1级枝基径也随之减小,1级枝的密度则表现出增加状态。蒙古栎林的3块样本树种单株生物量明显减少,幼树的根冠比随之下降。在种植蒙古栎林并对林木进行人工更新过程中,需要考虑扩大林隙,调整幼树生长环境,让幼树的生长形态更符合种植要求。

树种多样性对亚热带米槠林细根生物量和形态特征的影响

采用土芯法获取福建省三明市米槠人工林、米槠人促更新林和米槠天然更新林的细根（直径〈2 mm），研究树种多样性对细根生物量、垂直分布及形态特征的影响.结果表明： 米槠人工林、米槠人促更新林和米槠天然更新林0～80 cm土层的细根生物量分别为（182.46±10.81）、（242.73±17.85）和（353.11±16.46） g·m-2，细根生物量随树种多样性的增加呈增加趋势.3种米槠林分0～10 cm土层细根生物量占细根总生物量的35%以上，各林分细根生物量均随土层变化显著.林分类型和土层深度对细根分布没有显著的交互作用，表明树种多样性的增加没有引起米槠林细根空间上的生态位分化.3种米槠林细根的根表面积密度和根长密度均以米槠天然更新林最高，米槠人工林最低.比根长的大小顺序为米槠人促更新林＞米槠人工林＞米槠天然更新林，比表面积的大小顺序为米槠天然更新林＞米槠人工林＞米槠人促更新林，林分类型和土层的交互作用对二者均无显著影响，表明林分水平的细根形态可塑性对树种多样性响应不显著.