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林业科学
中国林学会
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中国林学会

沈国舫

月刊

1001-7488

linykx@forestry.ac.cn

010-62889820

100091

北京万寿山后中国林学会

林业科学/Journal Scientia Silvae SinicaeCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国林学会主办的、代表中国林业科技最高水平的学术刊物，创刊于1955年。主要刊登林业领域的最新科学研究成果，反映我国林业科技水平及进展，评述学术动向，开展学术讨论。内容包括森林培育、森林生态、林木遗传育种、森林保护、森林经理、野生动物保护与利用、园林植物与观赏园艺、经济林、水土保持与荒漠化治理、林业可持续发展、森林工程、木材科学与技术、林产化学加工工程、林业经济及林业宏观决策研究等方面，以学术论文、研究报告、综合述评为主，还有学术问题讨论、研究简报、科技动态、新书评介等栏目。从1999年起，开始刊登附中文摘要的英文论文。 从2009-01-01起，作者需登录投稿。
正式出版
收录年代

    面向未来的中国智慧林业:观测仪器体系的演进与发展趋势

    王智超马天天邵亚奎孙林豪...
    1-15页
    查看更多>>摘要：森林观测信息的生产是支持智慧林业工作开展的基础和先导.本文以森林观测仪器技术体系的构建历史、现状和未来为切入点,以基础性公共技术的发展脉络为支撑,深入分析森林观测仪器与森林观测需求的耦合程度.传统森林观测仪器体系在时效性和准确性上已经无法满足日益发展的林业调查的需要,观测仪器存在孤立性高、难以集成、操作繁琐、效率低等问题.这主要是由于当前针对森林观测研究偏重对成熟仪器使用和数据分析,观测仪器的研发偏重算法补偿和集成第三方元件,轻物理结构设计等因素造成.面对基本测量原理鲜有更新、森林观测标准制定滞后于新型技术发展等问题,本文从对观测仪器现在和未来的联合模式进行阐述,从逻辑架构到物理技术层面上分析森林观测仪器联合模式可能在未来出现的发展状况与应用前景.最后,基于当前基础性技术发展的趋势,对可能出现的几种新形态的森林观测仪器进行推测,并以此展望在近未来可能在中国实现的一种智能森林观测体系的雏形.

    智慧林业森林调查仪器虚拟化传感器

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    团队介绍

    15页
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    基于计算机模拟模型的林木冠层太阳短波辐射定量分析方法

    张宇张怀清安锋蒋玲...
    16-30页
    查看更多>>摘要：[目的]定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据.[方法]首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为例,结合设计的机器视觉算法,对林木激光点云进行枝叶分离和单叶分割,并用合适大小的椭圆形和圆柱体几何单元分别拟合每片叶片和骨架,开展林木真实模型重建;其次,运用计算机图形学方法,结合研究地点的经纬度和时刻,模拟太阳入射光线,并引入物理学的双向反射和透射分布函数及蒙特卡洛光线追踪算法,开展反射和透射光线与冠层内叶片的碰撞模拟;最后,根据仪器测量得到的不同树种叶片平均粗糙度和折射率,结合光线追踪算法,实现林木冠层内短波辐射分布计算和木林冠层光截获效率评估.[结果]利用本研究方法计算时空变换下不同树种(芒果、橡胶、紫薇、樱花)4株树冠及一片香樟树林的直射、反射和透射太阳辐射通量,其中直射辐射通量占比约86％、反射辐射通量占比约5％、透射辐射通量占比约9％.叶面积指数高的树冠会拦截更多直射和透射光线;在太阳高度角较小时刻(上午或下午),斜射的太阳光线反射后易与树冠中其他叶片发生二次求交,产生较多反射辐射通量.同时,由于林木的趋光性,中午树冠光线拦截率高于上午和下午10％左右.比对采用本研究方法计算的树冠辐射通量拦截比值和样地手持光电仪器实测结果,绝对误差小于6％.[结论]在测绘科学、计算机图形学及林学多学科视角融合下,本研究基于激光点云重建树木真实表观形态结构,并将蒙特卡洛光线追踪算法与物理学的双向反射和透射分布函数相融合,真实模拟光线在树冠中的传播过程,可准确获取林木冠层内太阳短波辐射分布与树冠辐射通量拦截值,对研究时空变换下林木太阳辐射吸收、光强与树冠形态结构的耦合关联及不同表型参数的林冠辐射传输模型均有重要启示意义.

    太阳短波辐射激光点云计算机模拟模型树木三维重建林木辐射传输

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    基于激光雷达数据的塔里木河下游胡杨种群空间分布格局和种内竞争关系

    艾萨迪拉·玉苏甫玉米提·哈力克巴比尔江·迪力夏提雷诚...
    31-39页
    查看更多>>摘要：[目的]分析胡杨种群在干旱区不同地下水埋深梯度下的空间分布格局及种内竞争强度变化,探究种群空间结构对干旱环境的响应特征.[方法]在塔里木河下游3个断面处离河道1 000m的范围内等距离布设15个50 m×50m天然胡杨林样地,利用地面激光雷达(TLS)获取树木三维结构数据,并通过聚集指数(R)、丛生指数(I)、点格局函数g(r)等空间分布指标以及竞争指数(CI),分析空间分布格局和种内竞争强度.[结果]1)R和 I指数表明,在下游不同地下水埋深梯度下,胡杨种群空间分布格局整体上呈聚集分布.2)各样地内在0～25m半径r距离获取的g(r)函数值分析表明,大部分样地胡杨在r＜5m距离内基本呈现聚集分布格局,在r＞5 m距离呈随机分布格局.随着地下水埋深增加,树木聚集分布的距离r会缩小.3)点格局函数g12(r)结果表明,不同龄级胡杨树分布格局存在差异,中龄树主要呈聚集分布,其他龄级树呈随机分布;中龄树与幼龄树、成熟树之间存在正关联性,表现出相互促进关系,而其他龄级树木之间未呈现显著关联性.4)平均CI指数随离河道距离增大呈递减趋势,单木CI随胸径增大逐渐递减.[结论]塔里木河下游胡杨种群在小尺度上呈聚集分布格局,随着尺度的增加主要呈现随机分布特征.随离河道距离增大和地下水位逐步降低,导致树木密度降低和种内平均竞争强度变弱,树木呈衰退趋势.

    胡杨地面激光雷达空间分布格局种内关联性竞争强度

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    基于GAN-DCNN的树叶识别

    徐竞怡张志闫飞张雯悦...
    40-51页
    查看更多>>摘要：[目的]利用深度学习进行树叶识别时需要大量训练样本,当样本量不足、图像风格单一会导致识别准确率不稳定.研究利用少量的样本进行树叶图像增殖和风格转换,可极大减轻数据采集的负担,为提升林业调查信息化、智能化提供有效的技术手段和理论支撑.[方法]采集6种树种的树叶图像建立数据集,引入light-weight GAN 对图像进行增殖和风格转换,扩充人工拍摄的树叶数据集,通过在该数据集与原数据集上分别应用AlexNet、GoogLeNet、ResNet34和ShuffleNetV2四种深度卷积神经网络进行训练,分析生成对抗网络的图像增殖技术在树叶识别中的作用.综合模型准确率和训练时间等性能指标选择最优模型,同时对模型的学习率进行调整.使用测试样本对参数优化后的模型进行验证,分析该方法在实践中的可行性和意义.[结果]基于生成对抗网络生成的样本具有高清晰度,高保真性,能够有效地辅助神经网络模型的训练工作,同时也丰富了样本类别,使之获得包含更多不同季节、形状、健康状况的树叶图像.与原始数据集相比,AlexNet、GoogLeNet、ResNet34和ShuffleNetV2四种网络在新数据集的训练上均表现出训练误差更小、验证精度更高的特点,其中学习率为0.01的ShuffleNetV2模型对该数据集的训练效果最好,训练时最高验证精度为99.7％.使用未参与训练的测试样本对该模型进行验证,模型对各树叶的识别效果较好,模型的总体识别准确率高达99.8％.与未使用GAN技术的普通深度卷积神经网络相比,本文提出的模型对树叶识别准确率明显提升.[结论]生成对抗网络可以有效地扩充图像数量,对图像进行风格转换,与深度卷积神经网络相结合,可以显著提高树叶识别准确率,适合应用于林业树叶识别领域.

    树叶识别生成对抗网络深度卷积神经网络

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    森林火灾蔓延模拟及应急路径规划优选

    陈卓刘海洋黄全义郑明章...
    52-61页
    查看更多>>摘要：[目的]利用云计算手段模拟林火蔓延过程,规划火灾应急路径,以促进救援力量快速、高效到达指定火灾地点,为布置林火阻隔措施预留充足时间.研究也为吉林省通化市东昌区的林火应急响应和预防规划提出建设性意见.[方法]以吉林省通化市东昌区为研究区域进行实地调研和模型推演.着眼于林火点单源和多源差异性,利用应急路径规划模型、Dijkstra算法模拟计算单源林火情况下最短救援路径,并纳入多源林火优先级理论,实现救援资源利用最大化.采用FARSITE模型对区域实例森林火灾进行蔓延速率模拟,获取林火发生后各阶段实时数据,综合考虑森林火点附近资源布局情况以及道路交通能力,进行救援路径的推算和防火道路的布局,以验证方法的可行性,并对森林火灾应急响应救援路径进行智能优选.[结果]在一般森林火灾发生时单个着火点的公式基础上,为2个及以上着火点引入优先级理论,再根据火情严重程度通过Dijkstra算法进行依次推演.此外,增加μ作为通行能力系数,以考虑路况、道路属性对救援通行时间的影响,得到新的路径公式.通过FARSITE模型,对2010年"5.3"一般森林火灾(20100503-220502-01)进行蔓延推演,在火源点起火5 h后,如果没有得到有效的人为干预,火情将演变为重大森林火灾,并蔓延到人居地区.由于风向影响,火源点东北侧的火情优先级高于北侧,若有条件同时进行救援,应急资源应按优先级倾斜.[结论]模拟结果表明,通过应急路径规划模型、Dijkstra算法和优先级理论,可以提高救援路径的获取速率,提前进行资源调配和人员安排,FARSITE模拟结合防火道路规划,联系火灾发生后各时间段的蔓延情况,能有效提升森林火灾决策效率,事半功倍地形成林火应急响应和预防规划方案.

    智慧林业应急预防规划森林火灾决策云计算FARSITEDijkstra

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    宝天曼8种阔叶树木材密度的解剖学决定因素及其与叶性状的协同与权衡

    杭宇杰陈志成王林牛保亮...
    62-70页
    查看更多>>摘要：[目的]探究影响木材密度的解剖学机制,揭示茎叶解剖和生理性状的协同与权衡关系,有助于阐明不同树种适应环境的生理生态机制.[方法]选择宝天曼天然林中常见的8种落叶阔叶树,测定木材密度、木质部导管及纤维等解剖性状、叶片压力-容积曲线参数等21个茎叶性状,探究决定木材密度的解剖学性状,分析茎叶性状的协同和权衡关系.[结果]1)8个树种的木材密度与组成木质部的导管、薄壁组织和纤维组织这3大组织的比例都不相关,更多受到纤维细胞性状的影响.2)对木材密度影响最大的木质部性状是纤维细胞腔占横截面的比例,其次是纤维细胞壁占纤维细胞的比例、纤维细胞壁厚与腔直径比、纤维细胞壁厚度等性状.3)木材密度与叶片单叶面积、失膨压时相对含水量和弹性模量呈负相关.4)失膨压时相对含水量与导管水力直径、最大导管直径、平均导管直径、纤维细胞腔面积、纤维细胞腔直径呈正相关;与导管密度、纤维细胞壁厚与腔直径比、纤维细胞壁占横截面比例呈负相关.[结论]木材密度主要由纤维细胞性状决定,而非导管和薄壁组织性状;高的叶片忍耐失水能力耦合于致密的茎纤维细胞和木材密度.

    木材密度功能性状木质部解剖纤维性状失膨压时相对含水量

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    西藏"一江两河"中部流域人工造林对土壤养分和肥力的影响

    罗红普布顿珠刘宏伟嘎玛群宗...
    71-78页
    查看更多>>摘要：[目的]研究西藏"一江两河"中部流域造林地和邻近未造林地土壤理化性质差异性及其变化趋势,旨在为西藏重点区域人工造林及其林分经营提供理论参考,提高对该区人工造林地土壤肥力的系统性认识.[方法]以人工林(造林地)及其对照地(和造林地邻近的具有相同初始条件的非林地)土壤为研究对象,采用配对样地法,于2016年7-11月对54对样地0～80 cm 土层分4层(0～20,20～40,40～60,60～80 cm)进行土壤调查取样,测定各土层土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、水解性氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、土壤密度(BD)、土壤质量含水量(MWC)、pH值、土壤粒径分布(PSD)等理化性质,通过两个关联样本检验方法、养分分级、主成分分析方法分析比较人工造林对土壤理化性质的影响.[结果]人工林较对照地0～80cm 土层剖面土壤 BD、TP 和 AP 分别显著降低了 6.0％、10.5％和 36.5％,MWC、TN 和 SOM 分别显著增加了 22.4％、28.6％和 16.8％,AP变幅最大,TN增幅最高,pH、AK、TK、AN和PSD变化不显著.未造林地氮、磷、钾、有机质养分等级属于"稍缺"或更差水平的样地占比均在63.1％以上,TN养分等级最差;人工林氮、磷、钾、有机质养分等级属于"稍缺"或更差水平的样地占比均在73％以上,AP养分等级最差,AP由"不缺水平"转为"缺"水平的样地比例最高.对照地土壤养分含量的分级排序为TP＞AK＞TK＞AP＞SOM＞AN＞TN("＞"左侧养分状况优于右侧,下同),人工林的排序为TP＞AK＞TK＞TN＞SOM＞AN＞AP.土壤肥力主要受有机质、全氮、土壤砂粒含量的综合影响,人工林和对照地差异不显著.[结论]"一江两河"中部流域作为西藏人工造林的重点区域,人工造林对土壤BD、MWC、TN、TP、AP、SOM影响显著,造林后人工林土壤密度、土壤质量含水量、有机质、氮素理化性质趋好,而磷素养分条件变差.人工林土壤最缺AP,土壤养分由未造林地的N限制最强烈转变为了人工林的P限制最强烈,土壤肥力的提升受AP限制,但无论造林与否,土壤养分均表现为普遍缺乏.西藏人工造林应加强土肥管理,注重土壤养分的整体提升,造林前可加强有机肥的使用,后期管护注重磷肥的使用,以提高造林成效、改善土壤肥力.

    人工造林土壤养分养分分级土壤肥力因子得分

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    宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林土壤湿度动态与影响因素

    韩新生许浩蔡进军董立国...
    79-90页
    查看更多>>摘要：[目的]以宁夏南部黄土丘陵区带状山杏人工林为例,揭示林带内与带间的不同深度处土壤湿度的时空变化及其关键环境影响因素,为半干旱区林草植被科学管理及雨水资源高效利用提供依据.[方法]2020-2022年,在宁夏彭阳县山杏人工林带内和带间各布设1套200 cm测深的智墒传感器,分层逐时监测土壤体积含水量和土壤温度变化,同时布设1台气象站连续监测近地面降水、气温、空气湿度等气象条件,采用相关分析探究土壤湿度对前1日土壤湿度、土壤温度和气象因子的响应规律.[结果]2020年和2021年为平水年,降水量分别为467.4和440.8 mm;2022年为枯水年,降水量为354.8 mm;土壤体积含水量平均值为平水年(2021年,17.0％)显著高于枯水年(2022年,14.3％).土壤体积含水量随土层加深呈近线性增加,其斜率表现为林带间高于林带内,平水年高于枯水年.在0～120 cm 土层的土壤体积含水量为林带内(15.3％)高于林带间(14.0％),但在120～200 cm 土层为林带间(17.6％)高于林带内(16.8％).在0～60 cm 土层的土壤体积含水量变异系数为林带间(42.9％)高于林带内(37.8％),但在60～200 cm 土层为林带内(23.2％)高于林带间(19.1％).土壤湿度变化的季节格局为:相对稳定期(3-4月)、耗损期(5-8月)、恢复期(9-11月)和衰退期(12月-次年2月),最大值多出现在4月,最小值出现在8月(平水年)和12月(枯水年);土壤湿度变化的垂直空间格局为:速变层(0～50 cm)、活跃层(50～90 cm)、次活跃层(90～170 cm)、相对稳定层(170～200 cm).相关分析发现,土壤湿度日变化相关性最强的环境因子为正相关的前1日土壤湿度和负相关的土壤温度,月变化相关性最强的环境因子为负相关的土壤温度.[结论]宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林林带内和林带间土壤湿度在季节和剖面上均表现出较大波动,枯水年比平水年波动的层次更深.综合分析发现前1日土壤湿度、土壤温度、气象因子均是影响枯水年和平水年日及月尺度各剖面层次土壤湿度变化的要素.其中,前1日土壤湿度和土壤温度为主要影响因子;在0～120cm 土层内的土壤湿度为林带内高于林带间.本研究结果对宁夏半干旱黄土区水平沟整地后退化植被科学恢复及土壤水分高效利用有很好的指导意义.

    山杏人工林土壤湿度土壤温度气象因子水平沟整地半干旱黄土区

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    华北土石山区油松生长季夜间液流分配特征

    胡蕾贾剑波闫文德王一帆...
    91-98页
    查看更多>>摘要：[目的]通过对油松生长季夜间液流特征和环境驱动因素的研究,揭示夜间液流组分拆分特征,探讨夜间液流的组分与气象因子之间的相关关系,以及茎干补水对气象因子的响应,为华北土石山区水资源和水源涵养林管理决策提供理论依据.[方法]以华北土石山区的油松作为研究对象,根据径阶大小选取18棵样树,在2014年生长季运用Granier热扩散探针技术(TDP)持续观测夜间液流,结合称重式蒸渗仪和自制微型蒸渗仪来计算蒸腾量,解析夜间液流的去向;并进行夜间液流与土壤含水量、大气温度、湿度及光合有效辐射等气象因子的相关分析,以确定主要驱动因素.[结果]在6-9月典型晴天,夜间液流速率都呈逐渐降低趋势,18:00-24:00的夜间液流速率高于00:00-05:00,夜间液流主要用于对白天失水过多的茎干进行补水,以至于在24:00时油松茎干储水量基本达到饱和,因此,00:00-05:00夜间液流速率趋于稳定;油松夜间液流用于茎干补水的比例(95.34％)显著高于用于夜间蒸腾量的比例(4.66％);油松夜间茎干补水量与饱和水汽压差呈极显著正相关(R2=0.793,P＜0.01),而对土壤含水量变化响应不敏感(R2=0.105,P＞0.05),表明夜间液流主要受饱和水汽压影响.[结论]华北土石山区的油松生长季夜间液流随着夜间时间的进行呈现逐渐降低的趋势;绝大部分的夜间液流用于夜间茎干补水,在气象因子中,饱和水汽压是驱动夜间茎干补水及夜间液流的重要因子(P＜0.01).

    夜间液流分配特征茎干补水夜间蒸腾华北土石山区

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