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林业科学
中国林学会
林业科学

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。
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    问答式林业预训练语言模型ForestBERT

    谭晶维张怀清刘洋杨杰...
    99-110页
    查看更多>>摘要：[目的]针对林业文本利用率低、通用领域预训练语言模型对林业知识理解不足以及手动标注数据耗时费力等问题,基于大量林业文本,提出一种融合林业领域知识的预训练语言模型,并通过自动标注训练数据,高效实现林业抽取式问答,为林业决策管理提供智能化信息服务.[方法]首先,基于网络爬虫技术构建包含术语、法律法规和文献3个主题的林业语料库,使用该语料库对通用领域预训练语言模型BERT进行继续预训练,再通过掩码语言模型和下一句预测这2个任务进行自监督学习,使BERT能够有效地学习林业语义信息,得到具有林业文本通用特征的预训练语言模型ForestBERT.然后,对预训练语言模型mT5进行微调,实现样本的自动标注,通过人工校正后,构建包含3个主题共2 280个样本的林业抽取式问答数据集.基于该数据集对BERT、RoBERTa、MacBERT、PERT、ELECTRA、LERT 6个通用领域的中文预训练语言模型以及本研究构建的ForestBERT进行训练和验证,以明确ForestBERT的优势.为探究不同主题对模型性能的影响,分别基于林业术语、林业法律法规、林业文献3个主题数据集对所有模型进行微调.将ForestBERT与BERT在林业文献中的问答结果进行可视化比较,以更直观展现ForestBERT的优势.[结果]ForestBERT在林业领域的抽取式问答任务中整体表现优于其他6个对比模型,与基础模型BERT相比,精确匹配(EM)分数和F1分数分别提升1.6％和1.72％,在另外5个模型的平均性能上也均提升0.96％.在各个模型最优划分比例下,ForestBERT在EM上分别优于BERT和其他5个模型2.12％和1.2％,在F1上分别优于1.88％和1.26％.此外,ForestBERT在3个林业主题上也均表现优异,术语、法律法规、文献任务的评估分数分别比其他6个模型平均提升3.06％、1.73％、2.76％.在所有模型中,术语任务表现最佳,F1的平均值达到87.63％,表现较差的法律法规也达到82.32％.在文献抽取式问答任务中,ForestBERT相比BERT可提供更准确、全面的答案.[结论]采用继续预训练的方式增强通用领域预训练语言模型的林业专业知识,可有效提升模型在林业抽取式问答任务中的表现,为林业文本和其他领域的文本处理和应用提供一种新思路.

    林业文本BERT预训练语言模型特定领域预训练抽取式问答任务自然语言处理

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    模型假设对基于模型的森林蓄积量估算的影响

    齐元浩侯正阳刘太训徐晴...
    111-123页
    查看更多>>摘要：[目的]1)评估模型的线性和非线性形式、模型残差假设对推断不确定性的效应;2)比较2种总体均值的方差估计方法(自助法和解析法);3)评估多种因素对推断不确定性的效应,构建基于遥感模型的统计推断经验法则用于指导实践.[方法]应用基于模型的统计推断方法,以森林蓄积量估算为例,基于非洲稀树草原的薪材材积实测样地数据和Landsat8遥感辅助数据,使用二阶抽样从总体中选择160块样地形成样本,在不同模型假设下进行总体参数推断,量化分析参数模型假设对估计量不确定性的效应,并辅以置信椭圆等诊断方法确保分析的有效性.[结果]1)不同模型假设下的总体均值估计值(μ)mb为7.159～7.331 m3·hm-2,解析方差估计值(Var)((μ)mb)为0.147～0.221,抽样精度为93.59％～96.64％,总体均值的经验方差估计值(Var)((μ)boot)为0.143～0.237.模型假设会影响模型参数估计,进而影响推断精度(Var)((μ)mb).自助法是检验总体参数解析估计量无偏性的有效方法.2)基于设计的统计推断方法得出的总体均值估计值(μ)db为6.774m3·hm-2,其方差估计值(Var)((μ)db)为0.965,抽样精度为85.50％.既定条件下,相比基于设计的统计推断,基于模型的统计推断能够有效将推断精度提升77.10％～84.77％,对抽样精度的提升为9.46％～13.03％.[结论]基于模型的统计推断在小样本推断中具有更高的推断精度和抽样精度,有助于实现高精度、低样本量、短周期的森林资源调查目标,但建模过程中的不确定性会影响推断精度,其中残差变异性对推断不确定性的影响最大.忽略方差异性和空间自相关效应在同方差假设下进行总体参数推断,会低估(Var)((μ)mb),在考虑方差异性的同时应进一步检验空间自相关性并使用相应的权函数和自相关函数模拟残差变异性.

    森林资源遥感调查基于模型的统计推断回归模型方差估计

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    无人机松林图像早期松材线虫病害检测

    谢婉滢刘文萍王晗
    124-133页
    查看更多>>摘要：[目的]针对无人机松林图像中早期松材线虫病害特征不明显、尺度多变导致的目标漏检、误检问题,提出一种基于深度学习的早期松材线虫病害检测方法.[方法]首先,为达到在无人机机载端的模型部署需求,提出一种降低计算量和参数量的松材线虫病害检测方法;其次,为获取早期松材线虫病害更准确的特征,采用多种方式同时提取特征并融合以增强对有效特征的学习能力;然后,为进一步提高不同尺度特征的融合能力,添加注意力机制对齐相邻两级特征;最后,以辽宁抚顺大伙房试验林场无人机拍摄的早期松材线虫病害为研究对象,利用LablImg开源软件标注拍摄高度为100～240 m的图像,构建无人机早期松材线虫病害图像(EPI)数据集.[结果]在EPI数据集上的测试结果表明,本研究方法的平均精度(AP)最高达95.2％,相比YOLOv5s、YOLOX-s和YOLOv6s的AP分别提高3.1％、4％和0.9％;该模型体积仅12.8 M,分别是YOLOv5s、YOLOX-s和YOLOv6s模型体积的23.6％、17.8％和8.9％.[结论]本研究方法具有较高识别精度,同时模型体积较小,可为无人机在机载端识别早期松材线虫病害提供可能.

    无人机图像松材线虫病深度学习目标检测

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    寄生和捕食元宝枫种子瘿蚊的重要天敌——毛链金小蜂属一新种(膜翅目:金小蜂科)

    刘慧慧李恩杰曹亮明王小艺...
    134-140页
    查看更多>>摘要：[目的]元宝枫是我国珍贵经济林树种,其籽油中含有丰富的神经酸等物质,在预防和治疗人类神经系统疾病上具有重要价值.然而,近年来作者发现元宝枫种子受到一种元宝枫瘿蚊(Acumyia sp.)幼虫的严重侵害.为了无公害防治该害虫,本研究旨在调查并鉴定元宝枫瘿蚊的天敌.[方法]通过在北京和内蒙古的实地调查,发现了寄生和捕食元宝枫瘿蚊幼虫和蛹的一种小蜂.通过分类研究,确定其为小蜂总科金小蜂科毛链金小蜂属Systasis的一个新种——元宝枫瘿蚊毛链金小蜂Systasis aceri Yang,Liu et Cao sp.nov..本文详细描述了该寄生蜂的形态特征,并附有彩色形态特征图.同时,还记述了该小蜂的生物学,也和毛链金小蜂属我国的二个相近种进行了比较,提供了鉴别特征.[结果]该新种与中国的一种寄生刺槐叶瘿蚊的小蜂——叶瘿蚊毛链金小蜂Systasis obolodiplosis Yao et Yang相似,但可以通过以下特征进行区分:新种体呈金绿色,雌性体长3.4～3.6 mm,雄性1.8～2.4 mm(而后者体呈蓝色,带有紫色金属光泽;雌性体长2.1 mm,雄性1.3 mm);唇基略呈方形,宽为高的1.4倍(后者的唇基更宽,宽度是其高度的2.0倍);腹部较长,长为宽的2.7倍(后者的腹部较短,长为宽的1.8倍).Xiao&Huang修订了中国毛链金小蜂属的种类,并提供了 9个种的分类检索表.使用此检索表,新种最初被归为Systasis procerula Xiao et Huang.然而,本新种雌性在其他特征上存在差异:痣后脉长度是痣脉的1.4倍(后者的痣后脉短于痣脉);触角较短,梗节加鞭节的长度是头宽的1.15倍(后者是头宽的1.4倍);本种腹部更长,长为宽的2.7倍(后者腹部较短,长为宽的1.5倍).此外,还描述了新种的生物学特性.元宝枫瘿蚊毛链金小蜂对元宝枫瘿蚊幼虫和蛹具有较高的寄生率,达到34％.其1～2龄幼虫为寄生性,而3龄以后则转为捕食性,能将单个种子中的52～125头瘿蚊幼虫(或蛹)捕食殆尽.该小蜂一年发生2～3代,是元宝枫瘿蚊的主要天敌.[结论]本天敌的发现为无公害生物防治元宝枫瘿蚊提供了一种优秀天敌.这一发现对于保护元宝枫这一珍贵树种及其籽油资源具有重要意义,并为未来种实害虫提供了新的生物防治技术.

    元宝枫元宝枫瘿蚊元宝枫毛链金小蜂寄生性和捕食性天敌生物防治

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    压缩率对杨木重组木表面硬度的影响

    贺颖奇王鲁飞张亚梅余养伦...
    141-149页
    查看更多>>摘要：[目的]以速生人工林杨木为试验材料,利用定向重组技术制备高硬度重组木,揭示压缩率对杨木重组木表面硬度的影响规律,为杨木表面改性及其重组木制备工艺优化提供可靠的方法和科学依据.[方法]利用定向重组技术制备压缩率50％、55％和59％共3种杨木重组木,选取杨木、红榉和俄罗斯柞木为对照样,采用万能力学试验机测定3种木材和3种不同压缩率杨木重组木样品表面的金氏硬度;应用超景深三维显微镜(UDTM)、场发射扫描电镜(SEM)观察样品表面的宏观和微观形貌以及样品金氏硬度测试过程中破坏面的宏观和微观形貌;运用压汞法(MIP)测试样品孔隙率;使用激光共聚焦显微镜(LSCM)和透射电子显微镜(TEM)表征酚醛树脂在重组木中的分布情况.[结果]杨木重组木的金氏硬度随压缩率增大而增大,与杨木相比,压缩率59％杨木重组木的金氏硬度增加12.63倍,其硬度高于俄罗斯柞木和红榉.金氏硬度测试过程中的应力-应变曲线显示,压缩率越大,重组木的比例极限应力越大.场发射扫描电镜(SEM)和超景深三维显微镜(UDTM)观察可知,杨木原木的破坏面呈韧性断裂,制备的重组木随压缩率增大其破坏模式逐渐变为脆性断裂.压汞法(M1P)测试样品孔隙率可知,定向重组可显著降低杨木的孔隙率,压缩率越大,重组木的孔隙率越低.激光共聚焦显微镜(LSCM)和透射电子显微镜(TEM)观察可知,随压缩率增大,酚醛树脂沿胶层带分布的宽度和深度逐渐增加,且渗透到导管、木射线和纤维细胞的细胞腔中.通过纳米压痕测试重组木细胞壁力学性能,当重组木压缩率为55％、施胶量为15％时,其细胞壁硬度和弹性模量相较原木分别提高54.65％和20.14％.重组木表面硬度增大主要是因为杨木经定向重组后,其导管和木纤维细胞被压缩密实,孔隙率降低,单位体积内的细胞实质密度增加,细胞之间的结合面积增大,连接更紧密;同时,引入的酚醛树脂不仅将压缩的细胞结构固定,而且通过形成的胶钉可提高细胞之间的连接强度,浸入细胞壁的酚醛树脂还能够增强其硬度和弹性模量,从而赋予重组木表面较高的硬度.[结论]定向重组技术可有效解决速生人工林杨木木材材质软、表面硬度低的问题,且可通过控制压缩率调控重组木硬度,以满足不同应用场景对材料硬度的需求.

    速生杨木定向重组压缩率硬度重组木

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    吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性

    都亚敏李珠蒋佳荔殷方宇...
    150-158页
    查看更多>>摘要：[目的]探究吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性,阐释湿度循环对木材细胞壁及其吸着水分子的影响机制,为木材的实际使用和合理开发提供理论依据和数据参考.[方法]以杉木和马尾松木材为试验材料,采用动态水分吸附分析仪在3或5次吸湿解吸循环(0％-*95％→0％)过程中实时测定木材水分吸附数据,绘制水分吸着-解吸等温线,借助H-H模型对其吸湿平衡含水率进行非线性拟合分析.[结果]1)吸湿解吸循环前后,木材平衡含水率最大值呈降低趋势,其差值范围为0.21％～1.76％;初次循环过程木材吸湿平衡含水率低于后续循环过程,相对湿度40％～95％时尤为明显;2)随着吸湿解吸循环次数增加,木材单次循环所需时间减少,且降低幅度也明显变小;与块状试样相比,粉末状试样单次循环所需时间较少;3)初次循环过程木材吸湿滞后现象相比后续循环过程更明显,随着循环次数增加,吸湿滞后最大值减小,吸湿滞后率均值增大;4)H-H模型可用于分析吸湿解吸循环过程中木材水分等温吸附,其拟合度(R2)均高于0.996;随着循环次数增加,代表含有单位摩尔吸附位点的绝干木材质量(W)参数呈降低趋势,木材单分子层吸附水最大质量分数呈增大趋势,多分子层吸附水最大质量分数和吸附水总质量分数最大值均呈降低趋势.[结论]随着吸湿解吸循环次数增加,湿度循环对木材细胞壁的影响减弱:木材吸湿性能降低,其平衡含水率最大值呈降低趋势;单次循环所需时间减少;吸湿滞后现象减弱.

    杉木马尾松湿度循环水分吸附H-H模型

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    基于GC-MS-O技术的景观设计用马尾松木材气味化合物分析

    沈熙为曾彬葛梦婷王敬贤...
    159-169页
    查看更多>>摘要：[目的]鉴定马尾松木材气味化合物及气味特征并分析其来源和释放机制,为马尾松气味数据库的构建及其作为景观木材在景观设计中的科学利用提供指导.[方法]以不同含水率的马尾松心、边材为研究对象,利用气相色谱-质谱-嗅闻(GC-MS-O)技术分析马尾松木材气味化合物释放特性.[结果]马尾松木材常温状态下释放的气味化合物共25种,主要有α-蒎烯(浓松木香)、莰烯(薄荷香,刺激)、柠檬烯(柠檬香,清香)、长叶烯(清凉)和(+)-环苜蓿烯(清香)等.马尾松木材气味化合物主要组分为萜类、醇类、烃类和醛类等,萜类占气味化合物总量的90.99％～96.58％(质量浓度).马尾松木材气味化合物以薄荷樟脑、清香花香和木香为主,伴有果香和甜香,偶有较弱的杏仁和皮革混合香气味.随着含水率降低,马尾松木材气味化合物总质量浓度和气味强度呈先升后降趋势.边材气味化合物的种类、质量浓度和气味强度大于心材,含水率30％时,边材气味化合物的质量浓度和气味强度分别是心材的6.76和1.77倍.马尾松边材中含萜类、醇类、烃类和醛类等气味化合物,心材中仅萜类和烃类气味化合物稳定存在,偶有少量醇类化合物.单体气味化合物质量浓度与木材含水率相关,但相关性在心、边材中有所不同.单体气味化合物质量浓度与单体气味强度总体呈正相关,但相关系数因化合物种类、木材位置和木材含水率不同差异较大.[结论]薄荷樟脑、清香花香和木香是马尾松木材的主要气味,果香和甜香起气味修饰作用,整体上马尾松木材气味可带给人们舒缓、放松、愉快等心理感受.马尾松木材用作景观材料,对使用者的心理和身体健康均有积极作用,适宜用于大部分城市公园、儿童公园以及疗愈景观中.

    景观材料马尾松气味化合物气味特征环境健康气相色谱-质谱-嗅闻技术

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    基于广义Faustmann模型的营林管理决策方法学研究前沿及展望

    余智涵杨红强
    170-182页
    查看更多>>摘要：可持续营林及相关联的最优轮伐期决策是缓解全球气候变化的重要途径.经典Faustmann模型关于"所有参数在不同轮伐期内保持一致"的基本假设无法得到满足,有必要以广义Faustmann模型为基础探求多因素影响下的最优轮伐期决策问题.本研究围绕广义Faustmann模型,归纳总结其理论扩展及前沿应用,梳理可持续营林决策方法学中广义Faustmann模型的最新研究进展.研究发现:1)广义Faustmann模型已在碳汇效益、异龄林管理、自然风险和税收政策4个方向得到拓展,其中土地期望值及相应的利润最大化一阶条件能够帮助林地所有者制定合理的营林管理方案;2)利用广义Faustmann模型,能够将Pressler指示率中的数量增长率、质量增长率和价格增长率具体化,允许林地所有者在不知道未来价格的情况下,结合自身风险偏好使用事前决策的方法决定当年是否采伐林分;3)林分的土地价值和木材价值在广义Faustmann模型下能够被明确区别开来,从而在转让一片未成熟林分时,实现对林分的土地和木材准确估值,并在不同税收政策下确定其各自税率.广义Faustmann模型在未来最优轮伐期决策研究中的拓展方向还包括以下几个方面:1)将碳汇效益由地上生物量碳库扩展至完整林业碳库;2)将税收政策由国外政策扩展至中国特色林业税费体系;3)将模型假设由确定环境扩展至随机环境;4)将研究尺度由林分层面扩展至森林层面;5)将生态效益由碳汇效益扩展至森林生态系统服务.

    广义Faustmann模型最优轮伐期碳汇效益风险管理林业税收与估值Pressler指示率

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    饱水考古木材保存状况评估研究进展

    韩刘杨郭娟韩向娜席光兰...
    183-198页
    查看更多>>摘要：以古代沉船、出水木器和简牍等为代表的饱水木质文物是人类古代文明的一种载体,是研究古代历史、艺术、科技、经济的宝贵实物资料,准确认知饱水考古木材保存状况是实现饱水木质文物科学保护的重要前提和基础.受长期水埋环境影响,饱水考古木材的结构与性能均发生显著劣变,且样品获取、制备和测试分析等难度远大于健康木材,现有健康木材的科学研究理论和评估体系对其难以适用.本研究首先从解剖构造、化学结构、纤维素晶体结构和孔隙结构4方面介绍饱水考古木材的结构特征与分析方法;其次阐述饱水考古木材的物理性能、化学性能、力学性能与表征手段;然后进一步总结饱水考古木材保存状况的综合评估原则、方法和关键指标;最后围绕饱水考古木材研究的现状、需求和难点,提出未来应重点研究领域.建议开展以下3方面研究:1)提出饱水考古木材创新无损或微损研究方法,建立饱水木质文物评估技术和标准体系;2)提高饱水考古木材科学数据提取的便捷性和可靠性,完善饱水木质文物信息资源和共享体系建设;3)构建饱水考古木材结构与性能构效关系,完善适用于饱水木质文物的木材科学理论体系.通过新技术、新方法和新材料在饱水木质文物领域的应用,推动饱水考古木材保存状况评估研究,为木质文物的科学保护和长期保存提供理论基础和技术支撑.

    饱水木质文物饱水考古木材解剖构造化学性能物理性能木质文物保存

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