旋转摩擦焊接技术作为一种无需化学胶黏剂的连接方法，逐渐成为木（竹）材加工的重要研究方向。为此，系统梳理焊接过程的反应机理及影响焊接强度的关键因素，分析旋转摩擦焊接技术在工程木制品中的适用性，分析表明，该技术不仅能有效提升接头的力学性能，还具有降低碳排放及提高材料的可回收性等优点，在层板销接木、胶合木梁等工程木制品中展现出良好的应用潜力；竹材因木质素质量分数较高，在该技术中也具有潜在优势，但仍面临硅质质量分数高、工艺窗口窄等工业化挑战。对目前木材旋转摩擦焊接应用中存在的问题，如现有设备不适应工业化生产、工艺参数优化不全面等进行分析，提出需推进旋转摩擦焊接设备的专业化与自动化水平、系统优化焊接性能与控制参数、深化竹材焊接技术的研究与工业化应用等建议。

树冠火是破坏性极强的森林火灾，但其在多冠层结构中的蔓延机制尚不明确。为此，以高火险的红松人工林为研究对象，在室内静风环境下，通过开展可控的双层冠树冠火点烧试验，揭示水平间距与冠层密度对双冠层树冠火蔓延行为与燃烧强度的耦合调控机制，以期为精细化火灾模型和防控策略提供理论依据。试验以2个冠层的密度与冠层间的水平间距为核心变量，均设置3个梯度。使用热电偶阵列和热流计同步测量冠层内部的温度场、热流密度及火焰前锋到达时间。所有工况均进行有效重复，并设置地表火蔓延与绝热对照组。研究结果表明，1）辐射传热是冠层间（无火焰直接接触）能量传递的主导机制，其热流占比稳定在40%~46%；2）系统存在明确的控制机制转换，火蔓延过程随间距减小出现从燃料控制向传热控制的机制转换；3）第二个冠层的引燃存在一个明确的温度阈值（250 ℃），且其前缘温度可作为有效的实时预测指标；4）第一个冠层的热流密度对系统整体火行为具有非线性强化作用，存在最佳配比与明确的过载临界值，超过临界值后减弱；5）在第一个冠层影响下，未引燃的第二个冠层二次点燃后温度有50%的频率显著超越自然蔓延的强度上限（最高超出105.63 ℃），实现燃烧性能提升。这表明树冠火受多因子影响的复杂性，任何旨在精准预测的模型都必须考虑冠层结构相互作用的非线性机制。

为揭示2种典型兴安落叶松林型不同生活型植物吸收根形态、生物量与根长密度的变异特征，在大兴安岭呼中区宏伟林场选择塔头-兴安落叶松林和草类-兴安落叶松林，通过土柱法测定有机质层和矿质土层兴安落叶松（Larix gmelinii）、林下灌木及草本吸收根形态、生物量及根长密度，并分析兴安落叶松根系特征与土壤因子的关系。结果表明，土层、林型及生活型均显著影响吸收根特征（P < 0.05）。2种林型中有机质层3种生活型植物（兴安落叶松、灌木及草本）吸收根直径均显著低于矿质土层，而比根长则呈现相反的趋势。在不同林型间，3种生活型植物吸收根形态在有机质层中存在显著差异，在塔头-兴安落叶松林中，兴安落叶松吸收根比根长显著高于草类-兴安落叶松林，根组织密度则显著低于草类-兴安落叶松林。对于林下植被而言，草类-兴安落叶松林中灌木吸收根直径显著高于塔头-兴安落叶松林。根生物量和根长密度上，在2种林型中所有生活型均表现为有机质层显著高于矿质土层，草类-兴安落叶松林显著高于塔头-兴安落叶松林；在生物量和根长密度占比上，2种林型均表现为灌木吸收根生物量最高。相关性分析显示，土壤因子对兴安落叶松吸收根的影响存在土层差异，其中，有机质层中土壤含水量和全磷是主要的影响因子，而矿质土层则是全碳、全氮、全磷质量分数和碳氮比。综上，兴安落叶松及林下草本、灌木的吸收根特征在不同林型和土层中存在差异性，土壤因子对落叶松吸收根的影响在土层间也存在差异，研究结果增进了对该地区物种间共存与多样性维持机制的理解。

为探究科尔沁沙地防风固沙林主要造林树种人工林对林下土壤化学和生物学性质的差异化影响，以章古台地区19年生的樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）、油松（Pinus tabuliformis）和小钻杨（Populus xiaozhuanica）人工林为研究对象，分析林下土壤化学和生物学指标间的差异及其相关关系。结果表明，在0~20 cm土层，小钻杨人工林的土壤镁离子质量摩尔浓度显著高于樟子松人工林43.88%，钠离子质量摩尔浓度分别是樟子松人工林和油松人工林4.40倍和2.87倍，差异显著（P<0.05），碳磷比（C∶P）显著高于樟子松人工林23.39%。β-葡萄糖苷酶活性分别显著高于樟子松人工林78.17%和油松人工林89.02%，乙酰氨基葡萄糖苷酶活性是樟子松人工林的2.16倍，差异显著（P<0.05），细菌生物量显著高于樟子松人工林42.30%，革兰氏阴性菌生物量分别显著高于樟子松人工林69.55%和油松人工林61.47%。该层次的樟子松人工林土壤纤维素水解酶活性和过氧化物酶活性分别是小钻杨人工林的2.00倍和1.58倍，差异显著（P<0.05）。在20~60 cm土层，小钻杨人工林土壤有机碳储量和矿质结合有机碳储量分别显著高于樟子松人工林53.47%~54.97%和59.08%~62.55%，而樟子松在60~100 cm土层土壤颗粒有机碳储量是小钻杨人工林的2.55倍，差异显著（P<0.05）。通过深入探究不同林分类型对土壤化学、生物学性质的差异化影响机制，揭示沙地土壤C∶P是解释土壤微生物群落功能的关键因子；小钻杨人工林能够显著提升表层土壤肥力，樟子松人工林在深层土壤的长期碳封存中更具优势，可根据不同的生态修复目标合理配置不同的树种。

为探寻资源型城市转型对森林生态系统质量时空演变特征及驱动机制，基于长时序陆地卫星无缝数据集、中分辨率成像光谱仪产品构建生态质量指数（ecosystem quality index，EQI）、Mann-Kendall检验趋势分析法及Hurst指数分析2000—2025年鹤岗市森林EQI的时空变化及未来演化趋势，利用地理探测器模型定量分析自然环境及人为活动对EQI空间分异的驱动作用。结果表明，在空间分布上，EQI呈现显著的“西北高、东南低”分布格局，西北部小兴安岭林区生态质量优良，东南部平原及城镇建设区受人为干扰强烈，质量相对较低；在EQI的变化趋势上，全市 64.9% 的区域呈改善趋势，主要分布于西北部森林覆盖区及中部生态修复区，并且未来将有52.71%的区域持续改善，而 34.49% 的退化区域主要集中在城镇扩张边缘；驱动机制分析表明，潜在蒸散发（potential evapotranspiration，PET）是解释EQI空间分异的主导因子（解释力q=0.548），其次为降水（q=0.429），人类足迹（human footprint product，HFP）是贡献度最高的人为因子（q=0.295）。各因子间交互作用表现为双因子增强与非线性增强，其中PET与PM_2.5的交互作用解释力最强（q=0.622）。研究结果可为东北老工业基地资源型城市生态修复与可持续发展提供科学依据和决策支持。

为探究不同配比复合基质对五味子种子出苗及生长的影响机制，筛选适用于工厂化育苗的技术方案，以泥炭、珍珠岩和树皮粉为材料，设置5组珍珠岩‑树皮粉不同体积配比的复合基质（T1—T5），T1（树皮粉100%）、T2（珍珠岩10%+树皮粉90%）、T3（珍珠岩20%+树皮粉80%）、T4（40%珍珠岩+60%树皮粉）、T5（珍珠岩50%+树皮粉50%），并以100%泥炭为对照（CK）。播种50 d后，测定各基质的物理性质（孔隙度、容重等），检测五味子种子出苗情况，评估幼苗的株高、基径、根系形态等生长指标。通过相关性分析揭示基质物理性质与幼苗质量之间的内在关系，利用综合评价因子分析筛选出最优基质配比。结果表明，不同基质的物理性质差异显著，复合基质的通气孔隙和大小孔隙比显著高于对照（P<0.05），容重和持水孔隙显著低于对照（P<0.05）。其中，T5基质的通气孔隙（19.13%）和大小孔隙比（0.48）最大。在萌发阶段，T3处理的出苗率最高（55.6%）；在生长阶段，T4处理的幼苗株高、基径、根长和根直径等各项指标均显著优于所有对照组（P<0.05）。相关性分析显示，通气孔隙与出苗率呈显著正相关（P<0.05），持水孔隙与根系生长呈显著正相关（P<0.05）。T4处理在保证高出苗率的同时，能最大化促进五味子幼苗的整体生长潜力，展现出节约用种、提高植株质量的显著优势，为五味子工厂化育苗提供了可行的技术路径。

为探究广西不同类型森林地表死可燃物含水率的差异特征，揭示关键环境影响因子，以广西4种典型森林类型（马尾松林、杉木林、桉树林、阔叶林）为研究对象，在重点防火期内采集并测定地表死可燃物绝对含水率，运用多重比较分析不同林型及不同类型死可燃物含水率差异，采用冗余分析（redundancy analysis， RDA）探讨地形因子和林分因子对死可燃物含水率的影响。结果表明，不同森林类型地表死可燃物绝对含水率存在显著差异，总体由大到小表现为阔叶林、杉木林、马尾松林、桉树林。同一林分内，粗大死可燃物与腐殖质的含水率显著高于细小死可燃物。海拔是影响地表死可燃物含水率最主要的地形因子，其次为坡向。林分密度和郁闭度是影响杉木、马尾松和桉树地表死可燃物最主要的林分因子，阔叶林受多个林分因子的共同影响，效应相对分散。在重点防火期内，应针对含水率较低的林型加强火险监测，结合地形和林分特征制定差异化的可燃物管理措施。

以刺五加苷B（eleutheroside B）等5种单体活性成分和总糖等3类活性物质总量，以及药典规定的总灰分和甲醇浸出物质量分数等10个指标，通过单指标评价与层次分析-熵权法评价相结合的方法，对黑龙江、吉林、辽宁、河北和山西5个刺五加（Eleutherococcus senticosus）自然分布地的野生刺五加资源进行综合评价。结果显示，27个刺五加样品在各评价指标上都表现出了较大的变化，其中，异嗪皮啶在黑龙江2份样品间质量分数相差700倍以上，刺五加苷B质量分数在吉林和黑龙江的2份样品间相差16倍以上，而综合评价的分值在黑龙江和河北2份样品间相差也接近6倍。各省平均水平显示，河北样品绝大部分指标都低于其他4省，其中甲醇浸出物、刺五加苷B、刺五加苷E、绿原酸质量分数等重要指标都比黑龙江低40%以上。山西样品虽然在甲醇浸出物、绿原酸、总糖质量分数以及综合评价得分上占有优势，但是总灰分和刺五加苷B的质量分数却不符合药典规定。层次分析-熵权法评价中，黑龙江和山西样品在综合评价得分上为较优水平，其中黑龙江样品的评价得分比吉林样品高14%以上。进一步对刺五加各评价指标与环境因子进行相关分析，结果发现年均温度、年均降水量和年日照时数分别与总灰分、总皂苷和异嗪皮啶质量分数存在显著正相关（P＜0.05）。因此，综合考虑单项指标、药典标准以及综合评价得分情况，黑龙江为优质刺五加原料产地和种源地，这与此地区具有较低温度和较高降水量等生长条件有关。

为量化樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）人工林碳储量与木材产量之间的权衡关系，通过模拟与优化方法探索协同提升碳储量和木材产量的最佳经营策略，推动樟子松人工林的可持续经营。基于樟子松林分生长模型模拟不同立地条件下现实样地的木材产量及活立木碳库、木产品碳库和死有机质碳库的动态，利用多属性效用函数构建兼顾木材产量和碳储量的多目标方程及相应的单目标方程，并组合差分进化算法求解满足不同经营目标下的最优采伐方案。结果显示，在多目标经营中随着立地质量的提高（从14~18 m增加到21~26 m），主伐及间伐时间整体推后，年均木材产量和平均总碳储量及净现值分别平均增长46.2%、48.7%、54.7%，将木产品碳库和死有机质碳库纳入碳储量核算，平均总碳储量比仅考虑活立木碳库时增加36.2%~44.2%；相较于仅考虑木材产量的单目标经营，多目标经营的轮伐期延长7~10 a，年均木材产量降低1.6%~2.1%，平均总碳储量增长15.9%~29.5%。研究表明，采用多碳库碳储量核算方法能够更全面地反映人工林的真实固碳潜力，基于碳储量与木材产量的权衡分析，确定兼顾碳汇与木材生产的折中经营策略，在保证稳定木材产出的同时有效提升林分的固碳能力，也为樟子松人工林多目标经营提供科学依据。

探究不同施肥处理组合对红松球果和种实形态以及营养成分的影响，筛选出适宜红松林的最佳施肥方案，为红松果林的科学施肥提供理论依据和实践指导。以52年生红松人工林为研究对象，采用双因素裂区设计，设置叶面施肥（氨基酸水溶肥）3个体积分数水平（0%、0.1%、0.2%），分别为不喷施（F1）、低体积分数（F2）与高体积分数（F3），土壤施肥（尿素，N 46%）4个梯度水平（0、50、100、150 kg N/hm²），分别为不施肥（S1）、低施肥量（S2）、中施肥量（S3）和高施肥量（S4），共计12个处理，研究不同施肥处理组合对红松球果产量、种子形态和产量、种仁的可溶性糖、可溶性蛋白、油脂质量分数及磷钾质量分数的影响，并结合相关性分析、主成分分析及经济效益分析，对施肥效果进行综合评价。结果表明，叶面施肥处理可显著提高红松球果干质量、单株球果产量与种子产量、种仁可溶性蛋白质量分数。随着叶面施肥体积分数升高，球果干质量、单株球果产量与种子产量、种仁可溶性蛋白质量分数显著升高，F3S2处理的效果最佳，分别比对照增加31.5%、3.45 kg、0.92 kg、47.75%；单独土壤施肥对种仁油脂合成无显著促进作用，低体积分数叶面施肥（F2）单独施用（F2S1处理）或与低量土壤施肥（S2）配施（F2S2处理），均可显著提高油脂质量分数9.1%~9.6%。主成分分析表明，F3S2处理的红松种实品质综合评分最高。对不同施肥处理下红松的种子净收益进行分析发现，F3S2处理的净收益最高，种子净收益为35 693.62元/hm²，F3S1处理的种子净收益排名第二，为30 175.67元/hm²。叶面与土壤协同施肥会进一步提高红松球果产量并促进营养物质积累，若要同时增加经济收益和种实品质，建议采用高体积分数（0.2%）叶面施肥与低施肥量（50 kg N/hm²）土壤施肥组合，如果考虑到施肥便利与成本因素，可单独采用高体积分数（0.2%）叶面施肥处理。

为应对当前日益严峻的电磁污染问题，选取泡桐、椴木和桉木3种密度差异显著的常见阔叶材，通过高温碳化工艺制备木基碳材料，系统对比3种木基碳材料的理化性质与电磁屏蔽性能之间的关系。结果表明，经碳化处理后，木材仍保留天然的骨架结构与多孔特征；碳化过程使原本绝缘的木材获得导电性能，所得木基碳材料的电导率达到3.08~3.53 S/cm；3种木基碳材料的总屏蔽效能均达到20 dB以上，达到商业应用的基本要求。3种木材因微观结构与密度的差异，展现出不同的电磁屏蔽性能优势。其中密度最低的泡桐基碳以吸收损耗为主导，适用于绿色屏蔽应用；密度中等的椴木基碳则在吸收与反射之间取得平衡，表现出相对均衡的屏蔽性能；而密度最高的桉木基碳屏蔽效能最高，但反射损耗较强。研究结果揭示密度差异如何通过影响碳化后导电网络的连续性与孔隙结构，进而实现电导损耗与多重反射损耗的协同作用机制，为高性能木基碳电磁屏蔽复合材料的开发提供试验依据和理论参考。

为提升林业装备钢制构件在高湿、泥水冲刷与温差循环工况下腐蚀减薄、坑蚀及边界突变缺陷的三维定量评估精度，提出改进的离散化磁偶极子正演模型与两阶段反演的量化框架。正演引入二阶响应驱动自适应网格细化与面元三点求积，提高坑缘与突变带建模并控制节点；反演第1阶段采用主成分分析（principal component analysis，PCA）降维约束搜索空间，通过牛顿-拉夫逊优化算法优化径向基函数（radial basis function，RBF）超参数得到稳健反演初值，反演第2阶段利用协方差矩阵自适应进化策略在低维空间耦合正演模型进行精修。仿真结果表明，正演精度接近有限元模型且耗时显著降低，反演在多形貌下重建更稳定。该方法可嵌入智慧林业状态感知与预测性维护，为林业装备风险评估、检修优先级排序与安全管控提供量化依据。

准确识别木椅腿并定位抓取位置是实现机器人高效上料作业的关键，然而现有的基于实例分割图像处理算法难以兼具精度与速度，且模型参数量庞大，不利于工业场景实际部署，在复杂场景下还容易出现漏检和误检情况。针对上述问题，提出一种基于改进的YOLOv11n-seg模型，通过引入轻量化模块并结合新的损失函数，使其兼具精度与效率，优化部署性能。具体改进方法为，首先引入RepViT作为骨干网络，增强特征提取能力并降低计算复杂度；其次在颈部网络中使用轻量化动态上采样器DySample，提升特征融合效率；最后使用Shape-IoU替换传统CIoU Loss损失函数，优化检测框的回归精度。消融试验和对比试验结果表明，改进后的YOLOv11n-seg算法较原算法相比在推理速度和分割精度上均有提升，其中，模型整体参数量下降11.31%，浮点运算量下降9.62%，分割平均精度均值mAP0.5：0.95增长4.61个百分点，验证了改进算法的有效性，为实现下一步机器人精准定位并抓取木椅腿提供技术支持。

针对森林监测系统的自供电难题，提出一种基于树木摇摆的发电装置，利用树木的摆动驱动能量收集器，通过电磁感应原理将机械能转化为电能。首先完成能量收集器的结构设计，分析发电装置的工作原理；其次建立树木振动微分方程，并推导树木的摆角变化与受风力矩以及树木自身参数之间的数学模型。基于树木受迫振动下能量收集器中电磁车的动力学方程，分析电磁车的位移响应。采用Ansys Maxwell软件对电磁车进行仿真，分析单侧线圈的感应电动势变化规律。动力学模型和电磁仿真结果表明，电磁车的位移响应呈现“拍振”变化规律，最大值为219.38 mm，线圈绕组产生的最大感应电动势为3.7 V，平均感应电动势为1.19 V。研究证实，基于树木摇摆的发电装置能够进行有效发电，可为森林监测的自供电系统提供思路和解决方案。

针对油茶树枝条自动化修剪的视觉感知问题，尤其在室外自然环境中，枝条易受风扰、枝叶遮挡等环境因素影响，设计开发一种基于改进YOLOv8n的视觉伺服修剪平台。平台分为视觉检测系统和机械臂修剪系统。在视觉检测系统中，分别引入高效上卷积模块（efficient up-convolution block，EUCB）与多层感知器（multilayer perceptron，MLP）模块，设计EM-YOLO（EUCB and MLP-you only look once）模型，对特征融合模块与上采样模块进行改进，提升模型在复杂情况下对形态多变目标枝的识别能力；设计一种基于预测框底部中心点的定位策略，运用图像二值化与骨架提取技术来预测修剪姿态；基于标准D-H法建立机械臂运动学模型；通过图像误差建立视觉伺服控制策略，对目标枝实现动态逼近与姿态自校正。试验结果与原YOLOv8n相比，EM-YOLO对油茶目标枝的精确率、召回率、mAP0.5分别提高0.5%、7.1%、3.5%，研究采集的不同光照下目标枝样本检测性能保持稳定。室内自动化修剪试验中，平台实现了对油茶树目标枝的检测与修剪，识别成功率为81.29%，漏检率为14.03%，在1~2 m作业范围内空间定位误差小于1 cm，平台总体修剪成功率为80.9%，能够有效实现对油茶树目标枝自动化剪枝作业，为油茶树的智能化、规范化管理提供技术参考。

针对现有含水率预测模型在时间和跨树种预测条件下预测精度下降的问题，提出一种基于增量学习的长短期记忆网络（long short-term memory，LSTM）预测方法。以黑龙江省哈尔滨市东北林业大学实验林场的蒙古栎、胡桃楸和白桦3种典型林分为研究对象，基于2024年秋季高火险期采集20 min间隔的气象与含水率数据构建时序数据集，并从时间和林分类型2个维度对模型外推性能进行验证。结果表明，与传统LSTM模型相比，该方法在时间外推和跨树种预测条件下预测精度分别提高46.54%和47.47%，平均绝对误差（mean absolute error，MAE）分别为3.61%和3.97%。同时，补充设置的随机森林（random forest，RF）基线模型对比结果进一步支持了上述结论。该方法能够提高模型对环境变化的适应能力及跨林分预测能力。

林区地形复杂、基站部署受限，巡检无人机普遍存在"续航焦虑"，且野外高湿、多尘、散热条件差的环境严重制约无线充电系统的稳定运行。为此，开展面向林区巡检无人机的无线充电系统核心部件参数多目标优化研究。首先，建立基于串联-串联补偿拓扑的系统等效电路，揭示系统核心部件磁耦合机构参数与传输效率、温升特性的内在关联。其次，提出冠豪猪算法（crested porcupine optimizer，CPO）-非支配遗传算法Ⅱ（non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ，NSGA-Ⅱ）混合优化算法（CPO-NSGA-Ⅱ），在NSGA-Ⅱ框架下引入CPO的动态防御搜索机制，提升算法的收敛精度和全局寻优能力。以提升系统林区适应性为核心，建立兼顾传输能力、轻量化和热可靠性的多目标优化模型，通过电-磁-热多物理场联合仿真获取训练数据，驱动Pareto最优解集搜索。最终研制的试验样机在林区实际工况下测试显示，系统传输效率达89.6%，连续充电1 h后最高温度为56.9 ℃，用线量较优化前减少18.2%，有效解决林区无人机无线充电系统"重、热、低效"的工程难题。

针对生态园林树木高位修剪机械化程度低、人工登高作业安全风险高等问题，设计一种仿生爬树机器人。该机器人借鉴灵长类动物交替攀爬行为和电工脚扣抱杆自锁原理，提出“双卡环夹持—螺旋丝杠伸缩—链锯修枝”的总体方案，以实现树干夹持、蠕动式攀爬和侧枝修剪作业。采用三维计算机辅助设计软件UG（unigraphics NX）建立机器人三维模型，利用机械系统自动动力学分析软件（automatic dynamic analysis of mechanical systems，ADAMS）对攀爬过程中的位移、卡环接触力和驱动电机输出响应进行动力学仿真，并基于ANSYS协同仿真工作台（ANSYS workbench）对抱树卡环、丝杠及连接部位进行有限元可靠性分析；同时搭建可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）与上位机相结合的分层控制系统，搭载压力反馈模块，实现卡环夹紧状态检测和攀爬动作协调控制。仿真与分析结果显示，机器人可按预定步态完成连续蠕动式爬升，单个攀爬周期爬升距离约150 mm，攀爬过程中未出现明显整体下滑；稳定阶段抱树卡环与树干之间的接触力约960 N，可满足竖直攀爬和驻停自锁要求。有限元分析中，抱树卡环最大应力约46 MPa，低于Q235钢屈服强度235 MPa，安全系数为5.08，关键承载结构未出现明显过量变形。控制系统能够协调3台步进电机完成卡环开合与丝杠伸缩动作，并保证攀爬与返回过程中至少一组卡环保持夹紧状态。该机器人结构方案可行，能够按照预定步态完成蠕动式攀爬动作，关键部件强度满足要求，可为生态园林树木修剪装备的小型化与自动化设计提供参考。