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TSIT-PatchTST模型:一种净生态系统交换量(NEE)缺失值插补方法
1
作者 齐建东 石成城 吴鹏 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第2期105-118,共14页
【目的】净生态系统交换量(NEE)是评估陆地生态系统在全球碳循环中作用的重要指标,NEE原始观测数据缺失值的插补精度会直接影响生态系统关键参数的可靠性和精确性。为提高不同植被NEE在长时间连续性数据缺失情景下的插补精度,提出一种... 【目的】净生态系统交换量(NEE)是评估陆地生态系统在全球碳循环中作用的重要指标,NEE原始观测数据缺失值的插补精度会直接影响生态系统关键参数的可靠性和精确性。为提高不同植被NEE在长时间连续性数据缺失情景下的插补精度,提出一种融合时间序列表征向量的TSIT-PatchTST深度学习模型。【方法】以全球长期通量观测网络站点的碳通量因子数据为研究对象,通过构造短缺失(1 d)、中缺失(7 d)、长缺失(30 d)3种随机连续数据缺失场景,评估边际分布采样法(MDS)、PatchTST模型、TS2Vec-PatchTST模型和TSIT-PatchTST模型在8种不同植被类型下NEE的插补结果。【结果】在短缺失场景下,4种插补方法都表现出最优的性能。随着连续缺失天数的增多,MDS的插补精度逐渐下降,该方法在长缺失场景下已不能对NEE进行有效插补,而其他3种深度学习模型能够有效地插补NEE缺失数据。综合3种缺失场景,TSIT-PatchTST模型表现出最优的插补性能,尤其在长缺失场景下该模型具有较高的插补精度。长缺失场景下,TSIT-PatchTST模型对31个站点插补结果的平均均方误差(MSE)为0.942μmol/(m2·s),平均绝对误差(MAE)为0.628μmol/(m2·s),平均R2为0.457。与PatchTST模型的插补结果相比,TSIT-PatchTST模型平均MSE下降了53.3%,平均MAE下降了39.7%,平均R2相持平。【结论】综合8种植被类型和3种缺失场景的应用结果,得出TSITPatchTST模型的插补效果最佳,并具有适应性。TSIT-PatchTST模型可应用于时间序列数据缺失场景以提高数据插补精度。 展开更多
关键词 深度学习 模型开发 数据插补 TSIT-PatchTST模型 碳循环 植被类型 净生态系统交换量(NEE)
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百合与花韭花朵开放过程的解剖观察
2
作者 逯久幸 朱晓仪 +5 位作者 王珂珺 刘梦 许朵朵 赵理想 李永华 刘红利 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期107-115,共9页
【目的】花的开放过程伴随着各种花器官,特别是花瓣的协调运动,然而花瓣运动和花朵开放的机制尚不清楚。本研究通过对百合和花韭花朵开放的物理过程和表皮细胞解剖观察,探讨两者花瓣开放运动机理与解剖结构的异同。【方法】以东方百合... 【目的】花的开放过程伴随着各种花器官,特别是花瓣的协调运动,然而花瓣运动和花朵开放的机制尚不清楚。本研究通过对百合和花韭花朵开放的物理过程和表皮细胞解剖观察,探讨两者花瓣开放运动机理与解剖结构的异同。【方法】以东方百合“西伯利亚”和花韭“玫红”为试验材料,结合解剖学和生理学方法,测量不同开放时期的花瓣长度,统计细胞数量,并观察细胞的形态变化,分析影响花朵开放的影响因素。【结果】百合花朵开放过程分为5个时期(S1~S5),S1—S5期花瓣长度逐渐增长且细胞形态发生明显变化。S1—S2期细胞数量明显增长且内表皮细胞数量增长显著大于外表皮,但S2—S5期细胞数量增长不明显。花韭花朵开放过程分为3个过程(T1~T3),T1—T3期花瓣长度和细胞形态均无明显变化,在T1和T3时期,内表皮细胞数量大于外表皮细胞数量,但T2期则相反。【结论】百合内外表皮细胞数量在S2期存在明显差异,促使百合花瓣突然绽放,S3、S4和S53个时期内外表皮细胞数量差异较小,可能是由于细胞的膨胀生长导致花瓣进一步开放,直到花朵枯萎凋谢;花韭在T2时期外表皮细胞数量明显大于内表皮,在T3时期内表皮细胞数量明显大于外表皮,推测花瓣两侧细胞数量不对称增长是导致花韭在T2期花朵开放T3期闭合的原因。 展开更多
关键词 百合 花韭 开花过程 解剖观察 花瓣运动
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不同构型集成竹格栅夹芯板抗弯性能
3
作者 王智丰 周李承 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第1期147-155,共9页
【目的】针对集成竹利用效率不高,使用形式较为单一的问题,探索其轻质、高效特性的先进结构形式,这对推动竹材在工程领域的应用方面具有重要意义。本研究旨在探究不同构型格栅芯体对集成竹格栅夹芯板弯曲性能的影响,选出不同格栅构型中... 【目的】针对集成竹利用效率不高,使用形式较为单一的问题,探索其轻质、高效特性的先进结构形式,这对推动竹材在工程领域的应用方面具有重要意义。本研究旨在探究不同构型格栅芯体对集成竹格栅夹芯板弯曲性能的影响,选出不同格栅构型中抗弯性能最优的结构,为其在实际工程的应用提供理论依据。【方法】以集成竹为原材料,通过嵌锁法分别设计加工3种具有不同构型(三角形格栅、方形格栅和Kagome形格栅)的集成竹格栅夹芯板。对不同格栅芯体的集成竹格栅夹芯板进行四点弯曲试验,探讨夹芯板结构的受弯性能,分析夹芯板结构在受弯荷载下的破坏机理、跨中挠度、抗弯刚度和极限承载力的变化规律,并对3种不同芯体集成竹格栅夹芯板结构的比强度和比刚度进行对比。同时,采用有限元方法建立集成竹格栅夹芯板四点弯曲试验模型,并进行数值模拟分析。【结果】3种不同构型格栅芯体的集成竹格栅夹芯板结构在受弯加载过程中均表现为剪切破坏。三角形集成竹格栅夹芯板的承载能力最好,三角形和Kagome形格栅极限承载力分别为38.7和27.5 kN,较极限承载力22.5 kN的方形格栅增加了71.9%和22.2%;同时三角形集成竹格栅夹芯板的比强度为133.5 kN·m/kg,较方形(94.6 kN·m/kg)和Kagome形(96.7 kN·m/kg)分别提高了41.2%和38.1%。有限元模型的模拟结果与试验结果较一致,能有效预测集成竹格栅夹芯板的弯曲性能。【结论】3种格栅构型中三角形集成竹夹芯板弯曲性能最优,能够更好地发挥集成竹轻质高强的性能优势。研究结果可为竹材在工程领域的应用提供一种高效的结构形式及理论依据。 展开更多
关键词 结构板材 有限元法 失效模式 弯曲强度 集成竹夹芯板 格栅构型
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木材微观结构分析方法与特征参数
4
作者 漆楚生 詹志斌 戴璐 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期7-18,共12页
木材是一种多尺度、高度各向异性的天然高分子材料,其由纤维素、半纤维素和木质素等成分构成复杂的三维网络结构。这些结构是决定木材微观与宏观物理力学性能的关键因素,木材的微观结构和主要特征参数对于理解木材性质、木材改性以及加... 木材是一种多尺度、高度各向异性的天然高分子材料,其由纤维素、半纤维素和木质素等成分构成复杂的三维网络结构。这些结构是决定木材微观与宏观物理力学性能的关键因素,木材的微观结构和主要特征参数对于理解木材性质、木材改性以及加工利用具有重要意义。本文综合分析了木材微观结构的分析方法,并归纳总结了其主要特征参数。在分析方法方面,显微观察、X射线照相及衍射分析、计算机断层扫描等技术被广泛应用,结合数据采集以及二维和三维成像方法,可以重建木材的微观结构模型,进而测量微观结构的特征参数。重建的结构模型能够更清晰地揭示木材的微观形貌特征。木材的微观特征参数主要包括细胞结构特征参数、孔隙率和纤维素微纤丝参数等。目前微观结构的观测研究多集中在微米尺度,而对于纳米尺度以及更小分子尺度结构的分析,主要依赖于理论模拟。因此,能够直接观察和表征这些更小尺度结构的分析方法有待进一步研发。 展开更多
关键词 木材 微观结构 特征参数 显微分析 MICRO-CT
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杜仲产业化进程中的瓶颈问题及其解决对策
5
作者 康向阳 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期1-6,共6页
杜仲是我国特有的多用途经济林树种,其叶、皮等富含杜仲胶和多种药用活性成分,开发潜力巨大。本文综合分析了我国近60年来杜仲产业研究和开发历史,指出生产原料成本或提取成本居高不下,一直是以杜仲胶为核心的杜仲产业未能实现实质性突... 杜仲是我国特有的多用途经济林树种,其叶、皮等富含杜仲胶和多种药用活性成分,开发潜力巨大。本文综合分析了我国近60年来杜仲产业研究和开发历史,指出生产原料成本或提取成本居高不下,一直是以杜仲胶为核心的杜仲产业未能实现实质性突破的重要瓶颈问题。尤其是在当今传统农民群体逐渐消失的时代大背景下,劳动密集型的叶用或果用乔木林经营模式因人力资源和成本的限制,难以保证杜仲产业的大规模、低成本原料生产。选用高产且高胶、高药型的杜仲三倍体新品种,采取叶林栽培、机械化采收的原料生产模式,缩短原料生产周期,降低种植、管理和采收成本,并通过杜仲全株分部位加工利用模式,以均摊原料成本、提高经济效益等,是推动杜仲产业发展的必然选择。此时,限制杜仲产业化发展的瓶颈已经转变为对资本和技术的整合能力等方面。建议发挥政府和产业联盟的组织优势,有效整合不同的资本、技术、人才、市场等资源,实现共创、共担、共享,推动杜仲资源培育和开发利用的第一产业与第二产业联动、融合以及可持续发展。 展开更多
关键词 杜仲 产业化进程 瓶颈问题 资源整合
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林火干扰对林分结构及植被更新影响研究进展 被引量：1
6
作者 郑鑫 刘晏铭 +5 位作者 司莉青 舒立福 陈锋 王千雪 王烁 张吉利 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第1期156-162,共7页
林火是森林生态系统中重要的干扰因素。严重的森林火灾会破坏林分结构,影响生态系统的稳定性,但适度火干扰可以促进植被更新,改变群落的演替动态,并提高物种多样性。本文综述了林火干扰对林分结构和植被更新的影响研究进展,特别是林火... 林火是森林生态系统中重要的干扰因素。严重的森林火灾会破坏林分结构,影响生态系统的稳定性,但适度火干扰可以促进植被更新,改变群落的演替动态,并提高物种多样性。本文综述了林火干扰对林分结构和植被更新的影响研究进展,特别是林火干扰对树木存活、林分结构及植被更新的影响。研究表明,林火引起的树木死亡是影响林分结构和树种组成的关键因素;林火干扰后植被群落的变化主要取决于火烧强度,轻度火干扰对乔木层影响较小,而重度火干扰则可能导致生态系统逆向演替。目前,国内外研究主要关注不同林型、火强度、火烈度、季节以及不同过火类型等因素对林分结构和植被更新的影响,尚缺乏林火干扰对树木生长和植被更新机制的长期连续研究。未来研究应重点关注以下几个方面:基于固定样地连续监测,研究不同林火干扰条件下林分结构和植被更新演替的长期动态;完善采样数据集,结合生物物理及生理过程建模,构建更完整的预测体系,以准确预测火后不同树种组成的林分树木生长状况;深入探讨林火与其他扰动因子的交互作用机制,分析其对林分结构的协同影响。研究结果将有助于深入理解林火干扰对林分结构和植被更新的影响,推动该领域的发展。 展开更多
关键词 林火干扰 树木死亡 林分结构 火后更新
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基于转录组的ABA介导的旱柳枝条失水响应
7
作者 胡耀芳 李奥 +5 位作者 殷佳慧 王元成 邹竣竹 巨关升 刘俊祥 孙振元 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期19-27,共9页
【目的】ABA是植物干旱胁迫响应过程中的关键激素。本研究旨在发掘旱柳ABA介导的干旱胁迫响应关键功能基因和相关通路,以期通过分子设计育种,选育优良抗旱品种。【方法】本研究以旱柳离体枝条为材料,通过转录组测序方法探究ABA合成抑制... 【目的】ABA是植物干旱胁迫响应过程中的关键激素。本研究旨在发掘旱柳ABA介导的干旱胁迫响应关键功能基因和相关通路,以期通过分子设计育种,选育优良抗旱品种。【方法】本研究以旱柳离体枝条为材料,通过转录组测序方法探究ABA合成抑制剂钨酸钠溶液浸泡后旱柳失水至不同水势枝条木质部转录组的差异响应。【结果】(1)去离子水浸泡旱柳未失水枝条与失水至P_(50)水势枝条的显著差异基因共5672个,钨酸钠溶液浸泡与去离子水浸泡旱柳失水至P_(50)水势枝条的显著差异基因共5033个。(2)植物激素信号转导、类胡萝卜素生物合成、淀粉与蔗糖代谢途径是钨酸钠浸泡后旱柳枝条失水响应的关键通路。(3)去离子水浸泡旱柳失水至P_(50)水势枝条较未失水枝条,在植物激素信号转导通路中,PP2C家族基因(P2C03、P2C51),ABA受体的调控成分基因(PYL8),ABA响应元件结合蛋白基因(AI5L5)的表达量显著上调;类胡萝卜素生物合成通路中,类胡萝卜素异构酶基因(CRTSO)、脱落酸醛氧化酶基因3(ALDO3)表达量显著上调;淀粉与蔗糖代谢通路中,糖基水解酶家族基因(INVA、E133)、类α-淀粉酶3基因(AMY3)、海藻糖磷酸酶基因(TPS5)、蔗糖磷酸合酶1基因(SPSA1)等表达量显著上调,而淀粉合成酶基因(SSY1)表达量显著下调。钨酸钠溶液浸泡后,INVA、E133、AMY3、TPS5、SPSA1和SSY1呈相反表达趋势。【结论】本研究挖掘了旱柳干旱胁迫相关通路及重要功能基因,为后续揭示旱柳干旱胁迫响应机制提供研究基础。 展开更多
关键词 旱柳 水势 转录组 ABA 淀粉水解 干旱响应 差异表达基因
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千年桐物种特异PGK3-TPS10-CYP726基因簇挖掘及其进化和表达特征
8
作者 王银行 高暝 +3 位作者 赵耘霄 汪阳东 李伟 陈益存 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第2期1-9,共9页
【目的】基于全基因组挖掘高质量物种特异基因簇,为深入分析物种性状和遗传改良提供新的思路。【方法】通过基因组、转录组、蛋白数据联合分析,利用生物信息手段进行高质量基因簇预测与筛选,对目标基因簇进行基因组共线性、基因组结构... 【目的】基于全基因组挖掘高质量物种特异基因簇,为深入分析物种性状和遗传改良提供新的思路。【方法】通过基因组、转录组、蛋白数据联合分析,利用生物信息手段进行高质量基因簇预测与筛选,对目标基因簇进行基因组共线性、基因组结构、系统进化和转录表达分析。【结果】(1)预测了千年桐高可信度PGK3-TPS10-CYP726基因簇,该基因簇中共包括13个酶编码基因,具体包括:3-磷酸甘油醛脱氢酶3(GAPCP3)、CHD4细胞色素P45071D(CYP71D55)、细胞色素P450726A(CYP726A)、萜类合酶10(TPS10)、磷酸甘油酸激酶3(PGK3)等。(2)PGK3-TPS10-CYP726基因簇具有良好的共表达和共通路特征,在千年桐基因组中展示了良好的独特性和完整性。(3)PGK3-TPS10-CYP726基因簇有约一半基因在双子叶植物中存在较高的保守性,但在单子叶植物中存在基因缺失的现象;PGK3基因一直保留于单双子叶植物和苔藓植物中,其序列在进化过程中高度保守;推测PGK3-TPS10-CYP726基因簇起源于早期基部类群,并在千年桐物种分化后形成。(4)千年桐物种特异PGK3-TPS10-CYP726基因簇在根部特异高表达,在枯萎病病原菌侵染后的早、中期的千年桐根木质部呈现持续显著高表达。【结论】首次鉴定了千年桐物种特异基因簇PGK3-TPS10-CYP726,并分析了其进化起源和表达特征,为解析千年桐抗枯萎病等特有性状提供了新的视角。 展开更多
关键词 千年桐 基因簇 物种特异 进化起源 细胞色素P450 磷酸甘油酸激酶3 抗枯萎病
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芍药切花内参基因筛选及乙烯生物合成关键基因表达分析
9
作者 戴睿 段帅帅 +5 位作者 肖士奎 卫志鹏 吕淑芳 史国安 吴疆 范丙友 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第1期106-115,共10页
【目的】筛选芍药切花开放至衰老过程中和盛开期不同组织中稳定表达的最适内参基因,深入解析ACS和ACO基因在乙烯介导的芍药切花开放至衰老过程中的功能。【方法】(1)以芍药‘桃花飞雪’为材料,基于qRT-PCR技术分析13个候选内参基因在芍... 【目的】筛选芍药切花开放至衰老过程中和盛开期不同组织中稳定表达的最适内参基因,深入解析ACS和ACO基因在乙烯介导的芍药切花开放至衰老过程中的功能。【方法】(1)以芍药‘桃花飞雪’为材料,基于qRT-PCR技术分析13个候选内参基因在芍药切花开放至衰老不同时期及盛开期不同组织中表达水平的变化,应用geNorm、NormFinder、BestKeeper等软件和ΔCt法对其表达稳定性进行了评价;通过在线RefFinder网站分析获得候选内参基因表达稳定性的综合排名。(2)利用筛选出的双内参基因,对乙烯生物合成关键基因ACS和ACO在芍药切花开放至衰老不同时期及盛开期不同组织中的表达水平进行定量分析。【结果】(1)在芍药切花开放至衰老的不同时期,geNorm分析表明GAPDH和RAN3表达稳定性最好;NormFinder分析显示RAN3表达最稳定;BestKeeper分析表明18S rRNA表达稳定性最好;RefFinder综合分析表明RAN3和GAPDH为最适内参基因。(2)在盛开期芍药切花花器官不同组织中,geNorm分析表明ARF和PP2A表达稳定性最好;NormFinder分析显示UBQ表达最稳定;BestKeeper分析表明GAPDH表达稳定性最好;RefFinder综合分析表明UBQ和ARF为最适内参基因。(3)在芍药切花开放至衰老过程中,ACS基因表达量显著低于ACO基因表达量,是调控乙烯合成的开关;ACO主要在切花开放前期(瓶插0~12 h)发挥作用;ACS表达量在绽口期和衰败期(瓶插6 h和144 h)均发挥重要作用,并在盛开期对乙烯合成起到限制作用;(4)在芍药切花盛开期不同组织中,ACS基因表达量显著低于ACO,ACS和ACO基因的表达存在组织差异性,且均在茎和花萼中表达较高。【结论】本研究筛选出芍药切花开放至衰老不同时期(RAN3和GAPDH)以及盛开期不同组织中(UBQ和ARF)qPCR定量表达分析的双内参基因组合;乙烯生物合成关键基因ACO主要在芍药切花开放过程发挥作用,ACS基因在芍药切花开放和衰老过程均发挥重要的作用。研究结果将为切花寿命的改良提供参考。 展开更多
关键词 芍药 内参基因 表达稳定性 开花 衰老 乙烯生物合成
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马尾松人工林混交改造下根系-菌丝-微生物互作对土壤磷转化的调控机制
10
作者 贺明霞 黄雪蔓 +6 位作者 尤业明 王博 童慧 杨欣然 明安刚 招礼军 栾军伟 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期83-94,共12页
【目的】揭示复层异龄混交改造对马尾松人工林土壤磷组分转化的调控机制,为缓解针叶纯林连栽导致的土壤磷素限制及生态功能衰退提供理论支撑。【方法】以马尾松纯林及其与红锥、格木构建的异龄混交林为研究对象,通过1.45 mm(根系+菌丝)... 【目的】揭示复层异龄混交改造对马尾松人工林土壤磷组分转化的调控机制,为缓解针叶纯林连栽导致的土壤磷素限制及生态功能衰退提供理论支撑。【方法】以马尾松纯林及其与红锥、格木构建的异龄混交林为研究对象,通过1.45 mm(根系+菌丝)、53μm(仅菌丝)孔径根际限制装置,解析根系-菌丝-微生物互作对磷循环的影响。【结果】(1)引入红锥和格木混交改造使马尾松人工林土壤总活性磷含量分别提升了41.34%、44.42%,使总中等活性磷含量分别提升了36.84%、40.26%。(2)较马尾松纯林,红锥-马尾松、格木-马尾松混交林中微生物生物量磷总含量分别显著增加91.21%、79.52%,酸性磷酸酶总活性分别显著增加86.25%、103.46%;土壤全氮、微生物生物量磷、亮氨酸氨基肽酶是调控土壤磷组分转化的主要环境因子。(3)仅增加菌丝参与后,马尾松纯林、红锥-马尾松混交林、格木-马尾松混交林3种林分土壤中磷素活化系数显著升高了24.37%、20.24%、20.69%。(4)与仅增加菌丝参与相比,根系输入导致纯林中总活性磷和总中等活性磷含量分别下降35.55%、30.25%,导致红锥和格木混交林中活性无机磷含量分别下降28.14%和34.59%。【结论】马尾松混交林土壤磷组分的循环和转化受土壤微生物、酶活性和土壤氮素共同影响,根系对土壤中磷的转化起主要作用,根系和菌丝的相互作用能使其土壤中的微生物群落互作关系变得更加复杂,影响土壤磷的转化和有效性。 展开更多
关键词 马尾松人工林 土壤磷组分 土壤酶活性 根际 菌根真菌
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基于非线性混合效应模型的东北红松树高-胸径关系
11
作者 李欣宇 叶尔江·拜克吐尔汉 +3 位作者 王娟 张新娜 张春雨 赵秀海 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期38-48,共11页
【目的】构建红松非线性混合效应树高-胸径模型,并对比分析不同抽样方法和不同抽样数量对模型预测精度的影响,为研究红松的生长发育规律提供理论依据。【方法】基于吉林省蛟河地区与黑龙江省凉水地区两块样地合计4 441组红松数据,将数... 【目的】构建红松非线性混合效应树高-胸径模型,并对比分析不同抽样方法和不同抽样数量对模型预测精度的影响,为研究红松的生长发育规律提供理论依据。【方法】基于吉林省蛟河地区与黑龙江省凉水地区两块样地合计4 441组红松数据,将数据随机分为建模数据(80%)和检验数据(20%)。对常见的15个树高-胸径模型进行拟合,筛选效果最佳的模型作为基础模型,并将胸高断面积、优势木平均高和林分平均胸径加入基础模型,构建最优广义模型。同时,引入样方水平的随机效应,分别构建基础混合效应模型和广义混合效应模型,并评价两个固定效应模型与两个混合效应模型的拟合能力和预测精度。使用检验数据验证模型预测精度,采用固定效应模型的平均水平预测(FPA)、混合模型的总体平均响应预测(MPA)和主体响应预测(MPS)3种预测类型进行比较。此外,对混合模型在随机抽取、抽胸径最大、抽胸径最小和抽取平均木(胸径接近平均值的样本)4种抽样方案下的预测精度和样本数量关系进行分析。【结果】(1)Prodan模型为最优基础模型(R2、RMSE、MAE分别为0.841、3.335 m、2.492 m),加入林分平均胸径、优势木平均高和胸高断面积的广义模型预测精度更高(R2、RMSE、MAE分别为0.914、2.449 m、1.816 m)。引入样方随机效应后,模型的精度显著提升(基础混合效应模型R2、RMSE、MAE分别为0.961、1.652 m、1.231 m,广义混合效应模型R2、RMSE、MAE分别为0.958、1.719 m、1.288 m)。(2)通过检验数据验证模型精度,结果表明模型预测精度均表现为MPA>FPA>MPS,广义模型预测精度总体优于基础模型。(3)4种抽样方案中,抽取平均木的抽样方法表现最佳,当抽取8株时,预测能力最优;在实际应用中,考虑人工成本与经济成本,抽取5株平均木测量树高以估计随机参数的方法亦合理可行。【结论】将林分因子和样方效应引入基础模型能够显著提高红松树高-胸径模型的精度,采用抽取平均木的抽样方法预测精度更高。本研究探讨了非线性混合效应模型下红松树高与胸径的关系,为精准预测东北主要建群种红松树高值以及后续实地调查与经营管理提供理论基础与实践参考。 展开更多
关键词 红松 树高-胸径模型 广义模型 非线性混合效应模型 抽样设计
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基于多源数据多特征组合的白洋淀生态修复工程前后湿地变化
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作者 郑晓玲 于一雷 +3 位作者 吕翠翠 李文彦 姜纪沂 王仕琴 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第2期152-162,共11页
【目的】白洋淀湿地是华北平原最大的淡水湿地生态系统,对改善和调节雄安新区乃至整个京津冀的气候和生态环境具有重要作用。探究白洋淀湿地生态修复前后下垫面的变化特征,旨在为后续的生态修复工程提供理论参考。【方法】本研究通过选... 【目的】白洋淀湿地是华北平原最大的淡水湿地生态系统,对改善和调节雄安新区乃至整个京津冀的气候和生态环境具有重要作用。探究白洋淀湿地生态修复前后下垫面的变化特征,旨在为后续的生态修复工程提供理论参考。【方法】本研究通过选取生态修复前后(2017年和2022年)的Sentinel-1 SAR影像和Sentinel-2多光谱影像,提取光谱指数特征、SAR指数特征和纹理特征,结合随机森林方法,对白洋淀湿地进行分类;从下垫面类型、面积和景观格局指数变化,分析生态修复前后白洋淀湿地的变化情况。【结果】(1)同时使用光谱指数特征、SAR指数特征和纹理特征3种特征进行分类的总体精度最高,光谱指数特征、SAR指数特征和纹理特征的重要性贡献率分别为40.713%、27.269%和32.018%。(2)2017—2022年,耕地面积明显减少,湿地面积显著增加,湿地面积的增长主要来自耕地的转换。(3)生态修复后,2022年林地和水体的破碎化程度均有减小的趋势,水体、挺水植物和林地的聚集度和连通性都有不同程度的提升,其中最明显的为林地。【结论】生态修复之前白洋淀湿地景观趋于破碎化,生态修复后白洋淀湿地的水体、挺水植物以及林地各自的连通性和聚集度明显提升。淀区内的退耕还淀、生态清淤和生态补水等工程增加了白洋淀湿地面积,提升了白洋淀水体的连通性。 展开更多
关键词 白洋淀湿地 生态修复 湿地分类 特征组合 景观指数 随机森林
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城市公园树木安全风险评估-以北京动物园为例
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作者 国健 乔红雍 +5 位作者 袁涛 王树标 牟宁宁 贾建飞 席帆 夏炜 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期128-138,共11页
【目的】城市公园绿地内种植大量树木,其安全隐患常被忽视。准确掌握树木健康状况,进行树木安全风险评估,旨在为树木安全管理提供依据。【方法】以北京动物园内胸径10 cm以上乔木为研究对象,通过目测和简易工具调查树体健康状况,运用层... 【目的】城市公园绿地内种植大量树木,其安全隐患常被忽视。准确掌握树木健康状况,进行树木安全风险评估,旨在为树木安全管理提供依据。【方法】以北京动物园内胸径10 cm以上乔木为研究对象,通过目测和简易工具调查树体健康状况,运用层次分析法评估树木安全风险等级,采用因子分析法分析北京动物园内树木安全风险潜在影响因子。通过PiCUS-3弹性波树木断层诊断仪检测树干中空状况。【结果】(1)北京动物园内胸径10 cm以上乔木有6361株,包括103株极高风险树、229株高风险树、363株中风险树和5666株低风险树。风险等级极高和高的树种为毛白杨、槐树、刺槐、泡桐和绦柳,具有树干破损、树干异常音、严重偏冠、有病虫害、树基松动等总体特征。(2)树干(树干>0.3 m部分)破损、树干基部(树干≤0.3 m部分)破损、根系异常是北京动物园排名前3的树木安全风险潜在影响因子。(3)PiCUS-3弹性波树木断层诊断仪与简易工具对绦柳树干中空状况的检测差异性极大,而对毛白杨、泡桐等树种检测未见明显差异。【结论】城市动物园中,树种、树龄和树体体量等内在因素以及树木立地条件、异常天气、游人或动物破坏等外部因素共同决定树木健康状况。树木健康状况和栽植位置综合决定树木安全风险等级的高低。弹性波树木断层诊断仪有助于提高评估准确度,调查评估时可针对性地使用。本文首次在城市动物园开展树木安全风险评估,对城市公园树木安全风险管理、建立树木安全监测机制有参考和借鉴意义。 展开更多
关键词 动物园 树木安全 风险评估 树木监测 城市林业
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白细胞激肽及其受体对美国白蛾取食和生长发育的影响
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作者 莫建洲 唐颖 +2 位作者 李昊峰 曹传旺 孙丽丽 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期95-106,共12页
【目的】探究神经肽LK及其受体对美国白蛾生长发育的影响。【方法】构建美国白蛾基因LK/LKR dsRNA合成的体外原核表达系统,并饲喂美国白蛾幼虫表达dsRNA的菌液,统计其取食量、体重和发育历期。对美国白蛾4龄幼虫注射LK1和LK2短肽,检测7... 【目的】探究神经肽LK及其受体对美国白蛾生长发育的影响。【方法】构建美国白蛾基因LK/LKR dsRNA合成的体外原核表达系统,并饲喂美国白蛾幼虫表达dsRNA的菌液,统计其取食量、体重和发育历期。对美国白蛾4龄幼虫注射LK1和LK2短肽,检测72 h后中肠和脂肪体组织中消化酶活性及海藻糖、糖原和葡萄糖含量,并用RT-qPCR技术检测相关基因的相对表达量。【结果】细菌介导的原核表达系统可有效沉默LK和LKR基因,影响美国白蛾4龄幼虫48 h内取食量,但不显著(P> 0.05),并导致体重累计增长率显著提高(P <0.05)(除L4440-HcLKR处理组幼虫外),发育历期延迟。注射LKs短肽的美国白蛾4龄幼虫取食量和体重累计增长率显著降低,24 h粪便含水量显著升高,但幼虫体内含水量无显著变化;进一步研究显示72 h中肠的α-淀粉酶以及脂肪体中的脂肪酶、α-淀粉酶、胰蛋白酶活性显著增强;中肠的糖原含量显著减少,而脂肪体中的糖原、海藻糖含量显著升高,葡萄糖含量显著降低;中肠和脂肪体中的脂肪酶基因LIP(除脂肪体的LK1组)和α-淀粉酶基因(amy-1和amy-2)表达量显著升高;中肠海藻糖酶基因(Tre1和Tre2)与海藻糖转运蛋白基因Tret1表达量显著升高;脂肪体Tre1(除LK2组)和Tre2基因表达量显著下降,Tret1基因(LK2组)表达量显著升高。【结论】本研究明确了白细胞激肽参与调节美国白蛾取食、能量代谢和生长发育过程,为研发绿色杀虫剂防控美国白蛾提供理论依据。 展开更多
关键词 Leucokinin RNAI 美国白蛾 消化酶 神经肽
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基于无人机激光雷达点云数据估算红树林覆盖度
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作者 王鑫淼 赵峰 +3 位作者 刘华 凌成星 刘霞 曾浩威 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第2期143-151,共9页
【目的】利用无人机激光雷达数据,快速、准确地获取红树林覆盖度信息,为更好地评估红树林生态修复成效提供重要参考。【方法】以广东省湛江市太平镇岭头岛为研究区,利用40块样地无人机激光雷达数据和单木检尺数据,以决定系数(R_(2))、... 【目的】利用无人机激光雷达数据,快速、准确地获取红树林覆盖度信息,为更好地评估红树林生态修复成效提供重要参考。【方法】以广东省湛江市太平镇岭头岛为研究区,利用40块样地无人机激光雷达数据和单木检尺数据,以决定系数(R_(2))、均方根误差(RMSE)和估算精度(E_(A))为评价指标,比较第一回波比例模型(FRRM)、全部回波比例模型(ARRM)、脉冲回波强度比例模型(PRIRM)和冠层高度模型(CHM)4种模型估算红树林覆盖度的精度。分析样地红树林覆盖度、激光点云密度和高度特征变量与覆盖度估算误差的关系,选取精度最高的模型估算研究区红树林覆盖度,并进行空间制图。【结果】(1)FRRM模型估算的红树林覆盖度精度最高(R_(2)=0.970 1,RMSE=0.032 5,E_(A)=93.01%),估算误差最小,平均低估1.04%;其次为ARRM模型(R2=0.977 4,RMSE=0.033 6,E_(A)=92.58%)和CHM模型(R2=0.945 0,RMSE=0.044 0,EA=90.54%);PRIRM模型(R2=0.950 9,RMSE=0.061 0,EA=88.17%)估算精度最低。(2)PRIRM模型的结果普遍高估,且估算误差与覆盖度和高度特征变量均呈显著负相关;FRRM、ARRM和CHM模型的估算误差与覆盖度无明显相关性。(3)激光雷达采样敏感性分析表明,3 m栅格大小最适合作为研究区覆盖度制图的单元。【结论】4种模型估算红树林覆盖度的精度均较高,其中FRRM模型的估算精度最高,结果可靠,可为岭头岛红树林的科学管护和生态修复提供支持。 展开更多
关键词 无人机激光雷达 点云 首次回波 红树林 覆盖度
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钻孔诱导的棋楠沉香品质与特征化学成分
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作者 满德强 余玉珠 +1 位作者 符韵林 李英健 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第1期135-146,共12页
【目的】本研究旨在获得棋楠沉香钻孔结香适用距离,并探索其结香质量,为棋楠沉香的优质高效生产以及应用提供指导。【方法】采用不同距离钻孔诱导棋楠木结香,即4 cm(FW)、8 cm(EW)和16 cm(SW)。处理12个月后分析棋楠所结沉香的醇溶性提... 【目的】本研究旨在获得棋楠沉香钻孔结香适用距离,并探索其结香质量,为棋楠沉香的优质高效生产以及应用提供指导。【方法】采用不同距离钻孔诱导棋楠木结香,即4 cm(FW)、8 cm(EW)和16 cm(SW)。处理12个月后分析棋楠所结沉香的醇溶性提取物含量(质量分数)、精油含量(质量分数)以及显色反应。通过气相色谱–质谱联用仪(GC-MS)分析沉香中的挥发性特征化学成分,即倍半萜类和2-(2-苯乙基)色酮(PECs),并进一步通过高效液相色谱–质谱联用仪(HPLC-MS)分析沉香中非挥发性的PECs。【结果】(1)FW、EW和SW处理的沉香醇溶性提取物含量分别为(42.01±1.86)%、(46.60±0.73)%和(42.54±2.15)%,精油含量分别为(37.47±1.45)%、(40.47±0.91)%和(37.33±1.14)%。(2)棋楠沉香样品的显色反应表现为紫色、樱桃红和紫红色,其理化显色反应均符合《中华人民共和国药典》要求。(3)共鉴定出40种挥发性特征化学成分,其中FW、EW、SW处理下倍半萜与PECs的数量之和分别为36、38和38种,相对含量之和分别达86.63%、91.89%和79.10%。(4)共鉴定出62种非挥发性PECs,其中双环氧2-(2-苯乙基)色酮(DEPECs)、单环氧2-(2-苯乙基)色酮(EPECs)、四氢2-(2-苯乙基)色酮(THPECs)和flidersia类型2-(2-苯乙基)色酮(FTPECs)分别有5、6、3和48种,并详细解析了这4种色酮类型的裂解规律,通过代谢组学分析,成功地将来自不同钻孔距离(EW、FW的处理组合(E-FW组)与SW组)的样品进行了有效区分。【结论】钻孔诱导处理在棋楠结香的诱导中展现出高效性,尤其是EW处理对棋楠树种的适组用性更为突出,这一创新方法不仅显著提升了结香效率,还大幅缩短了所需时间,从而实现了沉香产量和质量的双重提升,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 棋楠 沉香 钻孔 化学成分 气相色谱 高效液相色谱 质谱
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异戊二烯共聚改性木质素补强橡胶复合材料
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作者 侯世航 任顺强 +2 位作者 王司晨 张继川 樊永明 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期162-170,共9页
【目的】木质素是一种中等极性的天然高分子材料,与橡胶基体相容性较差,难以直接作为橡胶工业的补强填料。为降低木质素的极性并改善其与非极性橡胶的相容性,本研究开发了一种新型共聚改性木质素材料。【方法】采用丙烯酰氯对木质素进... 【目的】木质素是一种中等极性的天然高分子材料,与橡胶基体相容性较差,难以直接作为橡胶工业的补强填料。为降低木质素的极性并改善其与非极性橡胶的相容性,本研究开发了一种新型共聚改性木质素材料。【方法】采用丙烯酰氯对木质素进行酰化改性,并通过自由基共聚反应,将酰化木质素与异戊二烯进行共聚合,在木质素大分子中引入长链烷烃侧基,制备异戊二烯/酰化木质素共聚材料(ALI)。然后,对改性木质素的结构变化进行表征,并分析ALI在橡胶基体中的分散特性以及天然橡胶复合材料的力学性能。【结果】改性木质素材料的羟基含量降低,接触角从66.13°提高到80.16°,这表明其分子极性降低且与橡胶基体的相容性增强。当ALI的添加量为5 g时,复合材料的拉伸强度达到20.61 MPa,与炭黑填充样品相近;断裂伸长率为581.20%,较炭黑填充样品提高了42.40%。这表明改性木质素材料在填料-橡胶网络中分散良好,且橡胶基体得到了有效补强。【结论】本研究成功开发的异戊二烯/酰化木质素共聚材料显著改善了木质素与橡胶基体的相容性,使天然橡胶复合材料表现出优异的强度和韧性,实现了对天然橡胶复合材料的有效补强。 展开更多
关键词 木质素 异戊二烯 共聚 天然橡胶 补强 聚合物基复合材料
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帽儿山天然硬阔叶林发育阶段划分及林分结构特征
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作者 张凌峰 刘兆刚 董灵波 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第2期10-22,共13页
【目的】分析帽儿山硬阔叶林发育阶段及林分结构特征,明确不同阶段的林分指标变化,为天然次生林的生长预测及多功能可持续经营提供科学依据。【方法】以黑龙江省帽儿山实验林场的天然硬阔叶林为研究对象,利用TWINSPAN双向指示种分类法... 【目的】分析帽儿山硬阔叶林发育阶段及林分结构特征,明确不同阶段的林分指标变化,为天然次生林的生长预测及多功能可持续经营提供科学依据。【方法】以黑龙江省帽儿山实验林场的天然硬阔叶林为研究对象,利用TWINSPAN双向指示种分类法、种间联结-聚类分析法和判别分析法对硬阔叶林发育阶段进行划分;从年龄结构、直径结构和物种多样性等方面选取林分指标,分析不同发育阶段的林分结构特征;通过熵权法-AHP法,结合林木稳定性、目的树种多样性指数、Simpson多样性指数等11个参数,构建阶段划分综合指数。【结果】帽儿山天然硬阔叶林的生长发育过程可划分为建群阶段、竞争生长阶段和近自然林阶段。在不同发育阶段,年龄结构呈增长型,直径结构总体呈反“J”型,物种组成丰富且保持相对稳定。基于划分的3个发育阶段,结合选取的11个参数,划分了综合指数划分发育阶段的范围。【结论】TWINSPAN双向指示种分类法能有效划分帽儿山天然硬阔叶林的发育阶段,并揭示不同阶段的年龄结构、直径结构和物种多样性特征,为该研究区域制定针对性的经营措施提供了参考依据。 展开更多
关键词 发育阶段划分 TWINSPAN 种间联结 判别分析 林分结构特征
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森林土壤有机质预测模型阈值优化——以广东省为例
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作者 詹思颖 刘鹏举 +2 位作者 李海奎 张聪 刘琪 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第2期32-39,共8页
【目的】探究优化的地理相似性模型在省级尺度上森林土壤有机质预测研究中的适用性。【方法】以广东省土壤肥力监测系统的1 175个样点数据为基础,选择土壤因子、林分因子、气候因子作为环境协变量,改进个体样点代表性的数字土壤制图(iP... 【目的】探究优化的地理相似性模型在省级尺度上森林土壤有机质预测研究中的适用性。【方法】以广东省土壤肥力监测系统的1 175个样点数据为基础,选择土壤因子、林分因子、气候因子作为环境协变量,改进个体样点代表性的数字土壤制图(iPSM)方法。选用决定系数、平均绝对误差和均方根误差3个指标评价该改进方法在省级尺度森林土壤有机质预测研究中的适用性,并与随机森林预测模型的结果进行比较。【结果】(1)优化后的iPSM方法的预测精度优于随机森林预测模型,模型的决定系数可达0.741 9;(2)土壤因子中土壤全氮含量和速效钾含量是广东省森林土壤有机质预测模型中影响最大的环境协变量。【结论】优化后的iPSM方法在广东省森林土壤有机质预测研究中相较于iPSM方法精度有一定提高,在省级尺度上有较好的适用性。 展开更多
关键词 土壤有机质 数字土壤制图 环境变量 地理相似性 模型优化
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亚热带马尾松林阔叶化改造对林分结构的影响
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作者 周雨飞 罗超 +2 位作者 李生 陈子熙 邵慰忠 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第1期11-21,共11页
【目的】分析马尾松纯林改造对林分结构的影响,旨在明确最适宜的改造方式,为马尾松林结构的优化和稳定性提供参考。【方法】以建德市马尾松次生林轻度间伐无补植(LTNP)、中度间伐无补植(MTNP)、重度间伐无补植(HTNP)、中度间伐补阔(MTP... 【目的】分析马尾松纯林改造对林分结构的影响,旨在明确最适宜的改造方式,为马尾松林结构的优化和稳定性提供参考。【方法】以建德市马尾松次生林轻度间伐无补植(LTNP)、中度间伐无补植(MTNP)、重度间伐无补植(HTNP)、中度间伐补阔(MTP)、重度间伐补阔(HTP)、皆伐补阔(CCP)后的林分为对象,探究间伐和补植两类措施对林分空间和非空间结构的影响,并对不同改造模式的林分结构进行综合评价。【结果】(1)间伐和补阔改变了林分内树种组成。随着间伐强度的增加,树种多样性呈先增后降的趋势,林分胸径结构由“单峰”向“多峰”结构转变。林分中小径阶林木占比提高,在同等间伐强度下,补阔林分内大径阶林木占比高于无补植林分。(2)CCP的角尺度显著低于其他改造林分,LTNP的混交度显著低于其他改造林分。随着间伐强度增加,开敞度逐渐增加,林层指数先增加后降低,大小比数和竞争指数逐渐减小,且在重度间伐强度下,补阔林分的大小比数和竞争指数均低于未补植林分。(3)不同改造模式的林分结构综合评价值排序为MTP>HTNP>CCP>HTP>MTNP>LTNP。【结论】马尾松中度间伐补阔(浙江樟、浙江楠)后,整体林分结构得到显著优化,对促进马尾松纯林向针阔混交和阔叶混交林演替具有重要作用。本研究为马尾松林的可持续经营提供理论参考。 展开更多
关键词 马尾松 间伐强度 阔叶树补植 林分结构 单位圆法
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