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期刊信息/Journal information
林业工程学报
南京林业大学
林业工程学报

南京林业大学

施季森

双月刊

2096-1359

lkkf@vip.163.com

025-85427227

210037

江苏省南京市龙蟠路159号南京林业大学内

林业工程学报/Journal Journal of Forestry EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《林业科技开发》杂志是由南京林业大学与国家林业局科技司等联合主办的国家级林业技术期刊，是国家林业局重点扶持期刊，她以实用性强、信息量大的特点而深受广大林业科技工作者喜爱。该刊已被列入“中国科技核心期刊”和“中国林业核心期刊”等，并已被《中国科技期刊全文数据库》、《中国科技期刊电子版》、《中文科技期刊数据库》、《中国科学引文数据库年来源期刊》、《中国学术期刊综合评价数据库》等收录。本刊自2001年起，连续两次被评为江苏省一级期刊。
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    单宁酸增强水凝胶的制备及其性能

    吴启楠康希彤刘珍珍刘焕生...
    87-92页
    查看更多>>摘要：单宁酸(TA)作为一种典型的农林生物质多酚,具有抗菌、抗氧化、抗紫外、生物相容性好等优点.水凝胶是一种具有三维交联网络结构的湿软材料,但传统的水凝胶存在机械性能较差、不具备黏附性等问题,很大程度上限制了其应用.TA分子上的苯三酚和儿茶酚基团会以氢键、π-π相互作用、疏水相互作用等方式与聚合物形成物理交联,从而提升水凝胶的机械性能与黏附性.以甘氨酸(Gly)为原料合成聚合单体N-丙烯酰基-2-甘氨酸(ACG),引入TA作为物理交联剂,成功制备单宁酸增强聚甘氨酸水凝胶,并测试分析其力学、黏附、电导率以及应变传感性能.研究结果表明,TA的引入使水凝胶交联网络更加致密,其应力逐渐增大,韧性值、黏附能则是呈现先增大后减小的规律.当TA/ACG质量比为1∶100时,制备的单宁酸增强水凝胶综合性能最优,断裂拉伸应变达到162％,应力为196 kPa,韧性值为143 kJ/m3,电导率为1.48 mS/cm,对猪皮的黏附能达到17.68 kPa,且对不同基材具备黏附性能.因此,TA的引入有效增强了水凝胶网络,使其力学、黏附等性能均得到提升.将制备的单宁酸增强水凝胶组装成柔性电阻式传感器,该传感器对水凝胶的形变具有较好的灵敏度,实现了将手指、手肘等运动信号转变为稳定的电信号.本研究为开发绿色可持续、自黏附的生物基柔性电子传感器件提供了一种十分有前景的策略.

    单宁酸水凝胶制备方法机械性能黏附性能

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    生物炭对生物油浆热解特性的影响

    许贤兰吴延生严姗姗陈浩然...
    93-98页
    查看更多>>摘要：为研究生物炭对生物油浆热解特性的影响,制备了不同理化结构的生物炭.利用热重分析仪(TG)和热裂解-气相色谱-质谱联用(Py-GCMS)分别研究生物油浆体系中生物炭对生物油受热结焦的影响,以及生物炭吸附及催化作用对生物油热解的影响.试验结果表明,低升温速率下,生物油更易结焦;生物炭选择性吸附易结焦组分能够减少未被炭吸附的生物油的结焦,有利于提高反应器运行的稳定性.通过计算生物油和生物炭混合物在没有交互反应情况下的理论结焦率发现,700 ℃下CO2活化制备的生物炭与生物油混合物的理论计算值略高于实际值,表明生物炭能够对生物油起到催化裂解的作用.生物炭孔隙内部生物油的结焦受到生物炭吸附与催化双重作用影响.Py-GCMS结果显示,生物炭能够催化生物油中的组分向酚类物质转化,且经原位催化的生物油热解产物中酚类含量为65.13％,低于非原位催化的69.01％.这是由于其生成的挥发分在生物炭孔隙内转化为积碳,覆盖了生物炭上部分的活性位点,降低了生物炭的催化效果.总体而言,生物油浆中,生物炭能够催化裂解生物油中易结焦的芳香族化合物.

    生物炭生物油吸附生物油浆热解

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    复合溶剂液化制备乙酰丙酸乙酯的碳同位素分馏

    沈娟章程琴午紫阳蔡燕燕...
    99-104页
    查看更多>>摘要：利用单体稳定同位素分析(CSIA)技术研究C3、C4植物源原料液化生成乙酰丙酸乙酯(EL)过程中碳稳定同位素分馏特征.实验结果表明,在反应时间15 min内,C3、C4植物源原料液化生成EL的反应速率为木薯淀粉＞玉米淀粉,杨木纤维素(P-C)＞玉米秸秆纤维素(CS-C),杨木＞玉米秸秆,液化生成EL过程中碳同位素比值的分馏速率为C3植物源原料＞C4植物源原料,两者之间存在着直接的线性关系,液化反应速率较大时,δ13C值的变化速率也大.结合瑞利方程量化液化过程中EL的13C碳稳定同位素的富集程度,得到不同原料液化过程中富集因子大小为ε＞ε,εCS-C＞εP-C,ε＞ε,表明液化过程中碳同位素的富集程度与原料的δ13C值相关,液化程度越大,δ13C值变化程度越大,通过追踪反应过程中的碳稳定同位素分馏变化就可以反映其液化程度.此外,13C同位素富集在中间产物5-羟甲基糠醛(5-HMF)上,而在最终产物EL中相对较少;由于动力学同位素效应的存在,发生化学反应后,12C同位素在EL中逐渐富集,13C同位素富集在5-HMF中,说明在试验过程中5-HMF→EL的路径占优势.由此可知,CSIA可用于C3、C4植物源原料液化过程的研究.

    单体同位素分析乙酰丙酸乙酯液化碳同位素分馏

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    高强水稳定的木基生物塑料制备及性能

    刘子丰沈震宋光辉陈偲...
    105-111页
    查看更多>>摘要：石油基塑料制品滥用引发的"白色污染"严重危害自然环境和人类的身心健康,基于林木生物质资源的木基生物塑料因其具备生物可降解性和可持续发展性成为替代传统塑料的首选.利用天然轻木(Ochroma lago-pus)的三维多孔结构和定向排列的纤维素纤维,原位交联聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)后热压制备木基生物塑料,并探究不同PAE含量对木基生物塑料干强度和湿强度的影响.傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)试验结果表明,PAE的成功引入以及密实化处理使木基生物塑料多孔结构消失,材料内部呈现出紧密且定向排列的木质纤维,有利于提高木基生物塑料的机械强度及水稳定性.力学性能研究结果表明,PAE质量分数为10％的木基生物塑料有优异的干强度(289 MPa),是天然轻木的26倍;湿强度达到161 MPa,是天然轻木的15倍.研究表明,PAE与纤维素发生共交联反应形成的酯键对木基生物塑料的湿强度提高起到关键作用.生物降解试验结果表明,相比商业塑料,木基生物塑料具有良好的可降解能力,浅埋土壤5个月内可完全降解,对减少"白色污染"具有现实意义.本研究的木基衍生材料制备方式简单,具有优异机械性能、水稳定性和可降解性的木基生物塑料在替代石油基塑料方面具有潜在应用前景.

    天然轻木PAE木基生物塑料高强水稳定

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    基于YOLOv8的陕西黄土高原刺槐林枯立木识别

    张利高晓东张志博张旭...
    112-121页
    查看更多>>摘要：黄土高原在生态恢复的过程中由于不适宜造林加之极端干旱频发,导致人工刺槐林出现退化甚至死亡,从而产生枯立木.为准确识别陕西黄土高原刺槐林枯立木,进而分析其空间分布格局,本研究以典型人工林刺槐为对象,沿陕西黄土高原降水梯度设置6个样地,利用无人机获取刺槐林高分辨率RGB影像,结合多个深度学习目标检测模型识别刺槐林枯立木,通过对比与分析证明了 YOLOv8模型在检测效率以及检测精度方面的优越性.通过对刺槐林数据集训练与测试以及刺槐林RGB影像的拼接,从而分析刺槐林枯立木的分布格局,用枯立木指数(SDTI)反映刺槐林退化程度,同时分析了坡向对其影响.YOLOv8模型训练后平均帧率FPS达到了68.7帧/s,且其验证集平均精度均值(mAP)达到了 94.6％,F1得分为0.92,均好于其他模型.综合不同目标检测模型的各项主要评价指标及泛化能力,选择YOLOv8模型分析刺槐林枯立木分布格局,表明陕西黄土高原刺槐林SDTI随降水梯度递减呈递增趋势;不同坡向SDTI呈阳坡＞半阳坡＞半阴坡＞阴坡的变化规律.本研究可为黄土高原刺槐林退化程度评估及其合理的经营管理提供科学依据.

    黄土高原刺槐林深度学习无人机遥感枯立木指数(SDTI)YOLOv8

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    基于快速傅里叶增强深度网络的树皮种类识别

    肖恒玉朱洪前杨滨胡涛...
    122-129页
    查看更多>>摘要：快速且准确的树种识别为生态系统分析提供重要指导,但现有基于深度学习的方法无法满足林场实际作业需求,需要更简化、可部署的模型,为此笔者提出一种基于快速傅里叶增强深度神经网络的双分支网络.在第1个主干分支ResNet34中引入了门控通道注意力模块(GCT),以保证使用轻量模型且识别精度稳定;第2个分支利用快速傅里叶变换进行辅助监督,将树皮图像的灰度分布转换为频谱图分析图像纹理,通过辅助监督主干网络学习纹理差异性特征.本方法在3个树皮图像数据集上进行实验,其中,在23类树皮图像数据集中,准确率、预测精度和召回率3项评估指标分别达到了 91.01％,89.65％和88.60％.此外,本方法显著减少了模型参数量,与原模型ResNet34相比,减少了 33％的权重参数量.结果表明,该方法不仅提高了识别效率,降低了人力资源浪费,而且通过减少模型参数量,便于在各种终端设备上进行部署.

    树皮树种识别图像分类快速傅里叶变换傅里叶频谱注意力机制

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    基于增强特征提取的森林遥感图像行人小目标检测网络

    李春燕王超金星符利勇...
    130-139页
    查看更多>>摘要：林业作业人员常常由于复杂地貌而面对坠落、森林火灾等威胁,卷积神经网络结合无人机巡查的方法已经成为主流防范、搜救措施,但遥感图片中的行人小目标有特征少、定位精度要求高以及极易受背景信息干扰的特点.为了能够使森林遥感图片行人小目标检测的精度达到预期,在YOLOv4方法的基础上针对上述特点设计了增强特征提取的目标检测网络(EFEN),通过构建感受野增强模块(RFBA)并结合CBAM注意力机制,在充分利用遥感图片中的丰富上下文信息之余,对相关信息进行动态选择,增强特征的表示能力;基于高斯分布思想,将归一化Wasserstein距离与CIOU结合,提出了一种新的损失函数(GKCLOSS),降低了小目标检测任务中对位置偏差的敏感性;引入一种自适应分割训练检测策略,平衡正负样本,提高目标检测的准确性,进一步提高了检测精度.以河北省张家口市崇礼区采集的无人机行人图像为研究对象,实验表明,EFEN框架在小目标检测方面优于现有的深度学习网络,在与SSD、YOLOv5、YOLOv7等算法比较中平均查准率(mAP)均有所提升,在上述数据集上,mAP高达39.10％,证明了此方法对行人小目标数据的有效性.

    遥感图像行人小目标增强特征提取感受野增强模块GKCLOSS损失函数

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    引入卷积块注意力模块的Attention U-Net木材表面裂纹检测方法

    项晓扬王明涛多化琼
    140-146页
    查看更多>>摘要：木材缺陷会影响木材的使用价值和使用期限,其中木材表面裂纹是严重影响木材外观质量和机械强度的一种木材缺陷.对木材表面裂纹的检测可以尽快发现此类缺陷木材,或为后续处理提供依据.针对现有的人工检测和自动化检测木材表面裂纹效率低、成本高、漏检率高等问题,采用引入卷积块注意力模块(convolutional block attention module,CBAM)的Attention U-Net深度学习模型对木材表面裂纹图像进行语义分割,从而达到木材表面裂纹检测的目的.引入的CBAM模块包含通道注意力机制和空间注意力机制,分别用于捕捉通道间的依赖关系和像素级的空间关系,该模块被添加到Attention U-Net网络的编码阶段,以增加感兴趣区域的权重并抑制冗余信息.最后,通过消融试验验证了 Attention U-Net中加入CBAM对分割性能的提升.采用像素准确率(PA)、类别像素准确率(CPA)、召回率(Recall)、Dice系数、交并比(IoU)和平均交并比(MIoU)等语义分割评价指标评价各模型的优劣,并确定最佳模型及其参数.在自制木材表面数据集的裂纹分割中,使用AdamW优化器引入CBAM的Attention U-Net的PA、木材裂纹Recall、木材裂纹Dice系数、木材裂纹IoU、MIoU分别比使用SGD优化器的Attention U-Net原始模型提高了 0.11％,4.14％,2.96％,3.58％和1.84％.结果表明,使用AdamW优化器引入CBAM的Attention U-Net能够较好地分割背景和木材表面裂纹,区分节点、表面纹理和木材裂纹,并将节点和表面纹理分割为背景.

    图像处理语义分割木材表面裂纹检测深度学习U-Net模型注意力机制

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    松针油再生沥青流变性能与再生机理研究

    李海洋袁峻孙巍巍
    147-153页
    查看更多>>摘要：针对废植物油再生沥青存在抗老化性能和抗高温性能较差等问题,以松针油为基础油分复配增塑剂制备一种生物再生剂,并与废植物油再生剂进行了对比.通过沥青三大指标试验分析沥青老化及再生后的物理性能;基于动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)试验分别评价了再生沥青及其二次老化后高温和低温流变性能;并使用傅里叶变换红外光谱试验测定松针油再生剂及沥青官能团结构,分析松针油再生沥青的机理.结果表明:当老化沥青中掺加8％松针油及2％邻苯二甲酸二辛酯时,老化沥青三大指标基本得以恢复至基质沥青水平.相比废植物油再生沥青,松针油再生沥青显示出更好的高低温流变性能,且松针油再生沥青经二次老化后各项性能也都优于基质沥青老化后的性能.松针油具有和沥青相近的官能团,与沥青相融后可以补充老化沥青中缺失的轻质组分,从而改善再生沥青胶体结构,使其恢复良好性能.邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂主要作用是通过润滑沥青分子以降低其低温下运动阻力,从而改善沥青低温性能.松针油基再生剂不仅能够提升老化沥青流变性能,且保证再生沥青具有良好抗二次老化性能的耐久性.

    再生沥青松针油二次老化,流变性能傅里叶变换红外光谱

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    微生物分解硅酸盐矿物增黏对砂土强度的影响

    王杰邵光辉丁嘉
    154-161页
    查看更多>>摘要：砂土因其无黏聚力而易导致地震液化和渗流侵蚀等工程病害问题,微生物矿化与分解技术的发展为提高砂土黏聚力提供了新的可能.利用胶质芽孢杆菌能够分解硅酸盐矿物的特性,采取人工营养液激励加速含钾长石、黑云母等硅酸盐矿物砂土的生物风化,分析经微生物处理前后砂土的强度参数、黏粒含量、矿物组分和粒间微结构的变化规律.结果表明:胶质芽孢杆菌处理后的砂土中黏粒含量增加了 1.6％;黏聚力与处理时长呈线性正相关,120 d内有效黏聚力增加了 23 kPa,有效内摩擦角则有轻微的减小;砂土中的钾长石、黑云母等硅酸盐矿物均产生了不同程度的分解破坏,X射线衍射谱图显示,微生物处理120 d后砂土中出现了新的高岭石衍射峰,表明胶质芽孢杆菌分解了黑云母和钾长石等硅酸盐矿物,产生次生黏土矿物高岭石,使砂土中黏粒含量增加.微生物分解硅酸盐矿物产生黏土矿物和胞外聚合物是砂土黏聚力提升的主要原因.营养物激励下矿物分解菌对硅酸盐矿物的风化作用对于改善砂土抗液化和抗渗流性能具有潜在的价值.

    胶质芽孢杆菌抗液化硅酸盐矿物黏聚力黏粒含量

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