林草资源研究

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2024,(1): 0-0.

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2000—2022年我国林火主要致灾因素及扑救伤亡原因分析

王澳, 王成虎, 高桂云, 王明玉

2024,(1): 1-7. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.001

摘要 ( 264 )

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为了解我国近20多年来林火主要致灾诱因以及伤亡原因,根据林火扑救伤亡事故案例以及2000—2022年相关气象因素(年平均气温、年平均降水量、年平均风速)的统计数据,采用统计分析与相关性分析等方法,分析林火主要致灾因素和扑救伤亡的主要原因。结果显示:1)2000—2022年,我国共计发生林火灾害134 671次。其中,2003—2010年是林火灾害的高发期,严峻的气候条件是这一时期林火事故的主要原因;2010—2020年的林火事故中,人为原因致灾占97%以上,广西、云南、贵州等农林结合密切地区的林火灾害事故较为频繁。2)典型林火扑救案例分析表明,由地理环境、可燃物情况、气象条件、林火行为等导致的直接伤亡事故占主导部分,由窒息、意外事故、扑火设备操作不当等非间接原因造成的伤亡也偶有发生。研究表明,我国林火灾害的致灾因素以气象因素和人为因素为主,火灾发生地恶劣的自然条件是引发伤亡的主要原因。分析林火主要致灾因素与扑救伤亡原因,可为火灾高效扑救、科学精准指挥提供参考。

基于游憩机会谱的海南热带雨林国家公园特许经营发展路径探究

耿松涛, 孙可馨, 宋良安, 严荣

2024,(1): 8-16. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.002

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建立国家公园体制是党的十八届三中全会提出的重点改革任务,是我国生态文明制度建设的重要内容。探索国家公园特许经营高质量发展路径,对促进国家公园游憩的转型升级和提质增效、推动我国生态文明建设具有重要意义。以海南热带雨林国家公园为研究对象,基于游憩机会谱理论,厘清游憩机会利用与特许经营的关系,运用因子分析法和群决策层次分析法,构建游憩机会评价指标体系,评价海南热带雨林国家公园7个片区的游憩机会等级,形成海南热带雨林国家公园游憩机会谱。在此基础上,提出重构特许经营模式、提升管理服务效能、优化资金管理体系、建立共建共享机制、完善多元监督体制的海南热带雨林国家公园特许经营高质量发展路径,旨在为国家公园的特许经营、实现国家公园品牌增值提供科学的指导和有益的参考。

2005—2020年江西省森林碳储量时空变化趋势及影响因素

李郊, 王冰, 王晨, 高鹤, 吴辉龙, 郑鑫, 彭华福

2024,(1): 17-24. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.003

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森林生态系统对减缓和适应气候变化方面具有重要作用,全面了解森林碳储量的时空变化趋势,对于维持区域碳平衡、预测森林碳储量潜力、调整保护管理措施至关重要。基于森林碳储量(FCS)、土地利用覆盖变化(LUCC)、数字高程模型(DEM)等3个遥感数据集,采用Mann-Kendall检验、相关性分析方法,分析2005—2020年江西省森林碳储量的时空变化趋势及其对土地利用变化的响应。结果表明:1)江西省森林碳储量呈向上波动趋势,年均增长率为12.59%,最小值出现在2009年,为5.3×10⁸tC;最大值出现在2018年,为6.5×10⁸tC。2)森林碳储量在中南部的丘陵区域呈增加趋势,地势较低的北部地区呈下降趋势。3)江西省森林面积呈下降趋势,而森林碳储量呈上升趋势,城市扩张及该地区持续开展森林可持续经营是形成该趋势的主要原因。4)生态保护修复措施是促进江西省森林碳储量稳定增加的主要因素之一。未来应充分开发丰富的森林资源,通过开发国家核证自愿减排量(CCER)林业碳汇项目的方式促进环境保护与经济发展、消除贫困的协同增效。

宁夏贺兰山国家级自然保护区生态系统服务功能评估

李慧杰, 李婉婷, 王兵, 牛香, 梁咏亮, 李静尧

2024,(1): 25-33. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.004

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生态系统服务功能能够促进人与自然和谐共生,探究宁夏贺兰山国家级保护区生态系统服务功能对统筹山水林田湖草沙一体化保护和系统治理具有重要意义。以森林和草地生态系统长期观测研究与服务功能评估系列国家标准为基础,应用林业小班数据,结合分布式测算方法,选取保育土壤、林木养分固持、涵养水源、固碳释氧、净化大气环境等5项生态系统服务功能对保护区森林和草地生态系统进行效益评估。结果表明:宁夏贺兰山国家级自然保护区森林和草地生态系统服务功能物质量在空间分布格局中呈东北高、西南低的变化趋势;价值总量为28.27亿元/a,其中,涵养水源、保育土壤功能位列前2位,是宁夏贺兰山国家级自然保护区森林和草地生态系统的主要服务功能。保护区未来应进一步加强森林经营管理,合理优化树种结构和林龄结构,提升森林生态系统质量,充分发挥生态系统服务功能。

基于深度学习的野生动物视频目标检测

汪帅, 卢楠, 郑红, 李晖, 彭检贵, 张同, 魏彦华

2024,(1): 34-40. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.005

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以红外相机为代表的生态感知终端为野生动物监测研究提供海量的图像和视频数据。为改善人工识别海量数据时效性低、处理能力有限等问题,解决目标检测模型在受到复杂背景、多目标、昼夜明暗等多重因素影响的实际场景中应用的不确定性,以金钱豹、成年雄性岩羊、非成年雄性岩羊为例,建立野生动物目标检测数据集,对比分析Faster R-CNN、SSD、YOLOv5和YOLOv8等4种经典目标检测模型在实际场景中检测精度、检测速度和检测效果。结果表明:1)YOLOv5与YOLOv8的检测效果和检测速度整体优于Faster R-CNN与SSD,YOLOv8在多重因素干扰下检测精度更高、鲁棒性更强,更适合追求检测效果的场景;2)4种模型均能满足生态感知终端实时视频检测需要,但YOLOv5模型更轻量、检测速度更快,更适合算力有限时追求检测速度的场景。YOLOv5和YOLOv8性能优越,适合在实际场景中开展野生动物视频目标检测。

基于熵权法的6种树种树皮抗火性研究

黎书会, 吴艳, 孙志东, 王彩, 廖莉莉, 陈继恩, 肖学军, 沈俊华

2024,(1): 41-47. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.006

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西昌市森林火灾给当地人民生命财产安全和森林生态带来巨大威胁,为有效提高森林生物防火能力,对西昌市周边山地林区的6种树种树皮的抗火性进行测定与分析,使用熵权法和聚类分析法,将6种树种按照综合理化性质与燃烧性能差异进行排序和抗火性能等级划分。结果表明:1)树种间树皮的理化性质与燃烧性能指标均呈显著性差异,无患子树皮厚度和粗灰分含量偏高,含水率与粗脂肪含量偏低;余甘子树皮含水率和燃点显著高于其他树种,且粗纤维含量与热值显著低于其他树种;女贞树皮厚度、粗脂肪与木质素含量偏低,燃点显著低于其他树种;乌桕树皮厚度、粗脂肪含量、燃点与热值均偏高;野八角树皮粗灰分含量偏低,粗纤维含量显著高于其他树种;华山松树皮含水率最低,热值显著高于其他树种。2)6种树种树皮的抗火性大小排序为:无患子>余甘子>女贞>乌桕>野八角>华山松。3)6种树种树皮的抗火性可分为3类,无患子的抗火性较好,可作为当地防火树种;余甘子、女贞、乌桕抗火性一般,在生物防火隔离带中可用于混交林营造;野八角和华山松抗火性较差,在大面积纯林区域应注意火灾防治。

甘肃安南坝野骆驼国家级自然保护区水源地鸟兽多样性研究

吴昊, 马永胜, 王天晖, 贺孜尔汗, 万升旗, 薛亚东, 李佳

2024,(1): 48-55. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.007

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掌握甘肃安南坝野骆驼国家级自然保护区鸟类和兽类本底资源现状,能为制定生物多样性保护对策提供基础数据。2020年1月至2023年3月,在甘肃安南坝野骆驼国家级自然保护区7处水源地使用红外相机开展兽类和鸟类多样性调查。红外相机野外调查累计11 443相机工作日,共收集到18 773张野生动物照片,其中有效独立照片3 303张,准确鉴定出4目9科17种野生兽类,7目12科32种野生鸟类。调查结果显示:1)国家一级、二级重点保护野生动物分别为10,18种;被《中国生物多样性红色名录》评估为近危(NT)等级以上物种有24种。2)兽类和鸟类群落多样性指数(H)分别为2.67和3.03,Pielou 均匀度指数(J)分别为0.65和0.62。3)相对多度指数(I_RA)前5种野生动物依次为鹅喉羚(Gazella yarkandensis)(I_RA=99.54)、野骆驼(Camelus ferus)(I_RA=53.57)、雪豹(Panthera uncia)(I_RA=35.22)、秃鹫(Aegypius monachus)(I_RA=15.64)、岩羊(Pseudois nayaur)(I_RA=13.81)。调查结果反映出甘肃安南坝保护区兽类和鸟类资源现状,可以为后续生物多样性保护和长期监测提供数据支持和指导。

基于机载激光雷达和机器学习的林分平均胸径遥感估测

唐佳俊, 柴宗政

2024,(1): 56-64. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.008

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为探究不同模型对林分平均胸径的预测精度,使用贵州省桂花国有林场马厂工区同步获取的机载激光雷达点云数据和地面实测样地数据,通过提取样地水平的点云特征变量,采用方差膨胀因子分析和皮尔逊相关性检验进行自变量选择,建立机器学习模型估测样地平均胸径。结果表明:1)点云特征变量,如平均冠层高度和高度偏态与林分平均胸径有很强的相关性。2)机器学习模型(随机森林、支持向量机、最近邻算法)优于多元线性回归模型,其中,随机森林的拟合效果最好。随机森林的决定系数(R²)为0.71,均方根误差(RMSE)为2.50。3)通过柳杉纯林、针叶混交林、针阔混交林、马尾松纯林4种森林类型的林分平均胸径预测值与实际值差值,进一步证实随机森林模型精度最高,拟合效果最好。利用机载激光雷达点云数据提取点云特征变量,并构建基于机器学习算法的林分平均胸径估测模型是可行的,该方法的精度能满足森林资源调查的应用需求,可作为辅助林业调查工作的技术手段。

基于机器学习的红树林生物量遥感反演研究

郝君, 吕康婷, 胡天祺, 王云阁, 徐刚

2024,(1): 65-72. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.009

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准确调查红树林生物量有利于评估红树林生态系统碳汇潜力。基于实地调查数据和Landsat 8遥感影像及DEM数据提取22个特征变量,利用随机森林(RF)、支持向量机模型(SVM)和极端梯度提升(XGBoost)3种机器学习方法,对西门岛红树林进行生物量遥感反演。结果表明:1)与RF算法和SVM算法相比,XGBoost算法构建的模型具有更好的估测效果(R²=0.932,E_RMS=1.514 t/hm²,E_MA=1.313 t/hm²),能更准确地估测红树林生物量;2)在递归特征消除法(RFE)筛选出的10个重要特征因子中,植被指数对红树林生物量估测的相对重要性较高;3)10个重要特征因子构成的XGBoost模型生物量反演得出,红树林生物量估测值范围为9.138~29.229 t/hm²,这与实地调查结果非常相近。XGBoost机器学习算法在红树林生物量反演中表现出较好的效果,该结果能为中国人工红树林碳储量的核算提供技术参考。

6种半干旱地区园林绿化植物综合适应性评价

周龙, 杨晓雪, 段晓晨

2024,(1): 73-81. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.010

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综合评价半干旱地区园林绿化植物的综合适应性,可以有效解决半干旱地区盲目选择园林绿化植物的问题。以典型半干旱地区大同市云州区园林绿化试验区移栽的6种候选园林绿化植物为研究对象,采取专家咨询法,选取园林绿化植物综合适应性评价指标,结合层次分析法和CRITIC客观赋权法确定评价指标权重,采用模糊综合评价法进行综合评价,计算各植物综合适应性得分,并通过试验区种植试验进行验证。结果表明:1)影响植物综合适应性的一级评价指标有3个:观赏特性、生长特性、生态适应性;对应的二级指标共有15个:观花、观果、彩叶、观型特性,树高、地径、冠幅生长量、繁殖能力,抗旱性、耐寒性、耐热性、抗病虫害性、抗盐碱性、抗涝性、抗风性能力。2)综合适应性得分:水栒子>蓝叶忍冬>卫矛>蒙古扁桃>岩生忍冬>金花忍冬,水栒子综合适应性得分最高,与试验区种植试验结果一致。水栒子对半干旱地区环境的综合适应性很强,可以作为半干旱地区园林绿化工程植物。

基于深度神经网络的杉木树高-胸径模型研建

王贵林, 谭伟, 陈波涛

2024,(1): 82-87. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.011

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利用深度神经网络(DNN)模型建立杉木的树高-胸径模型,寻求一种更加高效的杉木树高预测方法。以贵州省清镇市国有林场49块样地中杉木的胸径、树高数据为研究对象,分成不同比例的训练集和测试集,训练集占比分别为20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%;对应的测试集占比分别为80%,70%,60%,50%,40%,30%,20%。利用DNN构建树高-胸径模型,并将其与11个传统基础模型进行比较,通过R²、RMSE和MAE对比选出预测效果最好的模型,并根据最优模型添加林木胸径与优势木平均胸径比(DDH),以提高模型的预测精度。利用DNN模型建立的树高-胸径模型在训练集占比为20%的情况下,加入DDH因子后其预测精度R²达到0.89。利用DNN构建杉木树高-胸径模型对杉木树高进行预测,在使用较小数据量的前提下加入DDH因子能够提高对杉木树高的预测效果。

基于无人机倾斜摄影的广西桉树冠层碳储量计量模型构建

朱赞, 王勇军, 王建琦, 许玉兰, 丘鑫琪, 万喜

2024,(1): 88-94. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.012

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森林碳储量计量是在全球气候变暖背景下,实现“碳达峰”和“碳中和”目标的重要技术环节之一。目前常规的森林碳储量计量方法仍然主要采用传统的林业样地调查法,存在效率低、人力物力成本高,且对森林冠层数据的测定精度不高等问题。以无人机倾斜摄影测量技术在广西桉树冠层碳储量计量中的应用为研究对象,参考林业部门和各地的相关标准,采用实验对比和数理统计方法构建基于广西桉树冠层体积(V)推算其冠层碳储量(T)的计量模型。实验验证和回归分析方法测定该模型的拟合优度R²达到0.889 6。该模型可为广西桉树林碳储量的调查工作,以及其他树种的碳储量计量模型构建提供参考。

郑州市园林绿化树种的含碳率分析

丁琦珂, 豆浩, 张二山, 胡传伟, 何静

2024,(1): 95-101. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.013

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探究郑州市园林绿化乔木树种各器官的含碳率特征,为郑州市园林绿化中造林固碳树种的选择和政策制定提供依据。以悬铃木、杨树、白玉兰、银杏、紫叶李、日本晚樱、山楂、山桃、桂花、女贞、广玉兰、雪松、枇杷、石楠等14种园林绿化树种为研究对象,采用重铬酸钾-外加热法,分别测定每个树种的树干、树枝、树叶、树皮和树根5种器官的含碳率,并分析不同树种的含碳率特征。结果表明:1)14种树种之间各器官碳含量的变化幅度为25.88%~59.15%。2)对于同一树种(以悬铃木为例),各器官之间的变异系数为7.41%~9.36%,相同器官之间的变异系数为0.16%~2.54%。3)对于不同树种,相同器官之间的变异系数为 10.44%~19.30%,各器官之间的变异系数为4.73%~22.54%;各器官平均含碳率整体表现为树干>树枝>树皮>树叶>树根,树干的含碳率明显高于其他器官。

云南松半同胞家系表型变异与早期选择

李仲牧, 车凤仙, 高成杰, 李瑾, 王璐, 崔凯

2024,(1): 102-110. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.014

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云南松(Pinus yunnanensis)是我国西南地区特有的乡土树种,分布于青藏高原东南缘,其遗传退化问题严重。为加速育种进程和拓宽云南松的遗传资源,基于对营养生长性状(树高、地径、长冠径、短冠径、枝下高、当年生主枝长、当年生侧枝数)和生殖生长性状(球果数量)的系统分析,对95个云南松半同胞家系开展早期评价与选择。结果表明:1)云南松在各家系间营养生长性状存在显著差异,表明其具有丰富的遗传变异和选择潜力;2)表型性状的表型变异系数和遗传力分别为21.60%~86.07%和0.75~0.78,表明云南松各性状变异较大,且受遗传控制较强;3)表型性状之间具有较强的相关性,通过对营养生长性状的聚类分析,将95个家系分为3类;4)通过对云南松营养生长性状进行隶属函数分析,筛选出10个优良家系,其树高的遗传增益和实际增益最高为19.63%和25.17%,地径的为12.39%和15.89%。云南松半同胞家系之间存在丰富的表型变异,基于营养生长性状筛选出10个优良家系,该结果可为云南松良种选育提供理论基础。

施氮与pH处理对尾巨桉-降香黄檀间作体系幼苗生长的影响

吴昊, 邓家珍, 何雅琴, 林铭业, 叶绍明

2024,(1): 111-124. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.015

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探讨豆科树种降香黄檀与桉树间作体系下根瘤与幼苗生长生理对不同施氮处理与pH环境的响应,为探索高效生物固氮的桉树人工林可持续经营模式提供科学依据。采用盆栽可控实验模拟尾巨桉-降香黄檀间作体系;采用双因素完全随机区组设计,氮素及pH分别设置N1,N2,N3,N4及pH4.5,pH5.5,pH7.5,pH9.5各4个浓度梯度处理。结果表明:1)在N2与N3施氮处理下,降香黄檀的结瘤能力被显著抑制(P<0.05),而N1处理幼苗根系结瘤能力与对照组(CK)无显著差异,且均在pH7.5处理下根系结瘤能力最强;2)尾巨桉的生物量与光合指标随施氮量的增加而提高。除pH9.5处理外,降香黄檀的生物量与光合指标随施氮量的增加呈现出先增加后减少的趋势;3)施氮后降香黄檀与尾巨桉的叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、硝酸还原酶(NR)含量均有提高,而丙二醛(MDA)含量表现相反趋势;4)除N3处理外,降香黄檀与尾巨桉幼苗在pH5.5处理下的生物量均大于pH4.5和pH9.5处理下的;5)冗余分析的结果表明,间作体系下,降香黄檀的结瘤能力会受到降香黄檀生理状况与尾巨桉生物量的限制。综上,适量氮添加与土壤pH处理调节有益于降香黄檀与尾巨桉幼苗在该体系中的共同发育。

福州城市绿地冬季鸟类多样性分析

顾灵桢, 闫淑君, 吕蔚, 程敏, 胡文静

2024,(1): 125-133. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.016

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福州位于东亚-澳大利西亚候鸟迁徙的通道上,探究福州城市绿地冬季鸟类的种类、数量、群落结构、多样性的特点及差异,可以为福州冬季鸟类多样性保护提供依据。2021—2023年1月、2月,采用样线法、样点法对福州市7个城市绿地冬季的鸟类多样性进行调查。通过Shannon-Wiener多样性指数(H')、Pielou均匀度指数(J)、Simpson优势度指数(λ)和Sϕrensen相似性系数(C_S)分别计算鸟类群落的α多样性和β多样性;并采用BAS法对β多样性进行分解。结果表明:1)记录到鸟类有18目54科197种,其中,国家一、二级重点保护野生动物分别有3,25种;古北界90种,东洋界72种,广布种38种;留鸟87种,夏候鸟10种,冬候鸟91种,旅鸟6种,迷鸟3种。2)Shannon-Wiener多样性指数(H')最高的城市绿地为福州国家森林公园(H'=3.928),最低的为乌山历史风貌区(H'=2.914);Pielou均匀度指数(J)最高的城市绿地为福州国家森林公园(J=0.871),最低的为闽江河口湿地国家公园(J=0.709);Simpson优势度指数(λ)最高的城市绿地为乌山历史风貌区(λ=0.088),最低的为福州国家森林公园(λ=0.026)。3)各城市绿地间β多样性周转组分(β_sim=0.278)高于嵌套组分(β_sne=0.242)。福州冬季水鸟种类丰富、数量较多,邻近水体的城市绿地的鸟类多样性高于远离水体的城市绿地。7个城市绿地具有整体保护价值,保护不分优先级。

青冈栎次生林林分形高模型构建

吴莎, 边更战, 易烜, 吕勇

2024,(1): 134-142. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.017

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探索林分形高模型的构建与评价方法,可为湖南省青冈栎林分蓄积量的精准测定提供理论依据。以芦头林场和青羊湖林场的青冈栎次生林为研究对象,基于35个样地的1 055株单木实测数据,建立青冈栎次生林一元、二元林分形高模型。由孔兹干曲线推导出青冈栎树高曲线以计算林分条件平均高,基于林分形高与林分平均胸径、林分条件平均高的一元、二元相关关系,选取6个一元模型和8个二元模型,以决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)、解释方差(EA)、平均绝对误差(MAE)和模型预估精度(P₁)作为评价指标。经过评估和比较,选定一元林分形高模型为f(D)=2.870 7×D⁰^.^{261 8}、f(H)=2.022 4+0.339 5×H和二元林分形高模型为f(D,H)=0.590 6×exp(-0.008 3×D)×H、f(D,H)=(0.710 2-0.070 1×logD)H和f(D,H)=2.479 9×(D²×H)⁰^.^{109 2}。通过留一交叉验证和配对T检验对模型进行检验,结果显示一元、二元林分形高模型均具有较高的精度和较强的适用性,进一步验证了以林分平均胸径和林分条件平均高构建林分形高模型的方法合理可行,可为其它类型的林分形高模型构建和林分形高表的编制提供示范和参考。

不同郁闭度橡胶林对套种土沉香幼树生长特性的影响

张方兰, 吴少忠, 徐建辉, 沙林华, 黎肇家, 方发之

2024,(1): 143-150. doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.01.018

摘要 ( 135 )

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为探究并筛选出较适宜土沉香套种的橡胶林分,在3种不同郁闭度(0~0.1,0.2~0.3,0.7~0.8)橡胶林进行土沉香幼树套种种植。测定土沉香幼树在试验地林下形态指标、总生物量干质量、生理生化指标,采用主成分分析土沉香幼树各指标对不同郁闭度橡胶林的响应信息,通过比较筛选出适宜土沉香幼树生长的橡胶林。结果显示:1)郁闭度为0.2~0.3的橡胶林,土沉香幼树形态指标增长量最高,总生物量干质量最大,叶绿素总量、可溶性蛋白含量、过氧化氢酶活性显著高于其他2种郁闭度的橡胶林;丙二醛含量较低,可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性与另2种郁闭度的橡胶林无显著差异。2)郁闭度为0.7~0.8的橡胶林,土沉香幼树生长最差,总生物量干质量最低。3)郁闭度为0~0.1的橡胶林,土沉香幼树生长适中。4)主成分分析表明,套种于橡胶林郁闭度为0.2~0.3的土沉香幼树各指标综合得分最高,其3 a生橡胶林较适宜土沉香幼树混交套种种植。

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