2025年, 第41卷, 第3期 
刊出日期:2025-05-15
  
  • 全选
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    森林资源建设与保护
  • 张佳薇, 姜天, 杨春梅, 刘强, 韩哲, 刘泽盛, 李明宝
    2025, 41(3): 439-450. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.001
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    森林地表枯叶含水率是森林火灾发生的重要因素,其精准检测对森林火灾的预防尤为重要。近红外光谱技术可以根据光谱数据直接反演水分含量,从而实现枯叶含水率的快速检测,但不同可燃物光谱光照强度数据的特征波段不尽相同,需要对不同树种的枯叶分别建立检测模型以匹配不同的光照强度与含水率反演关系,而对不同林分的光谱光照强度数据进行采集与标注也需要较高的时间成本,限制了光谱法的实际应用。为此,提出基于双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)的森林地表枯叶含水率检测迁移学习方法,将训练好的模型参数迁移到新的模型中,避免重新训练模型,从而提高模型的学习效率、减小训练模型所需的数据量。结果表明,与经典反演方法长短期记忆网络(LSTM)相比,Bi-LSTM具有更好的检测性能,蒙古栎和落叶松的平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别减小了0.62%和0.87%,均方误差(mean square error,MSE)分别减小了0.28%和0.70%。且基于Bi-LSTM改进的迁移学习方法,大大降低了对标记近红外光谱数据的依赖。当目标域样本数为300个时,源域样本数为1 000个时,检测模型的MAE、MSE、决定系数(coefficient of determi nation,R 2)分别为3.27%、1.10%、0.918。MAE和MSE比没有源域训练的检测模型分别缩小了2.36%和1.02%,R 2提升了0.114。对比迁移前后说明迁移学习为降低光谱枯叶含水率建模时间成本、提高光谱检测实用性提供新的手段。

  • 张雨晨, 董希斌, 张甜, 郭奔, 张佳旺, 滕弛, 宋梓恺
    2025, 41(3): 451-461. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.002
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    林分空间结构优化是实现森林可持续经营的关键问题,传统优化方法在处理复杂空间关系和大规模数据时往往效率较低。为此,提出一种基于图注意力网络(graph attention network,GAT)的林分空间结构优化方法,通过熵权-物元分析法构建综合空间结构评价体系,并以黑龙江省伊春市北部新青林业局汤林林场的林分数据为基础,建立图神经网络模型(graph neural networks,GNN),对林分空间结构进行多目标优化分析。试验结果表明,在25%采伐强度下,林分综合空间结构指数由4.336提升至7.256,GAT模型在捕捉复杂空间关系、优化多目标任务中表现优越。研究结果为林分空间结构优化及森林经营管理提供新的智能化手段,有助于增强森林生态系统的健康与稳定性。

  • 曹萌萌, 朱利霞, 赵欣, 王桂端, 肖梦杰, 王嘉嘉
    2025, 41(3): 462-470. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.003
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    植物残体是森林土壤碳库的重要来源,林地土壤碳通量的改变与土壤碳库及碳循环密切相关,然而目前关于土壤有机碳稳定性的研究多集中于农田土壤,为明确外源碳输入对林地土壤有机碳稳定性的影响,采用室内恒温培养试验,以凋落物种类(樱花(YH)、悬铃木(WT)、杨树(YS))、添加量(0、2%、4%、6%)、粒径大小(2 mm(D)、0.25 mm(X))为变量,设置18个不同处理和两组对照,分析不同因素及其交互作用条件下土壤CO2释放规律、土壤有机碳质量分数以及矿化强度的变化。结果显示,不同凋落物对土壤总CO2释放量和释放速率影响显著,樱花和杨树更易促进土壤总有机碳矿化,其中,YHX6(樱花、粒径2 mm、添加量6%)处理土壤总CO2释放速率最高,YHD6(樱花、粒径2 mm、添加量6%)处理总CO2累积释放量达CK1的4.37倍,6%添加量土壤潜在矿化碳矿化潜力(C p)相较于CK1显著增加。土壤总有机碳累积矿化量随时间的动态变化可以用一级动力学方程拟合,拟合结果表明,外源碳输入加速了土壤碳周转。小粒径、6%添加量、YH类型的凋落物对土壤总有机碳周转的促进最为显著。WTX2(悬铃木、粒径0.25 mm、添加量2%)对总有机碳矿化强度的降低最为显著,仅为1.67%,小粒径处理对土壤矿化强度降低效果显著优于大粒径处理。由此,在区域土壤有机碳管理中,可以施用小粒径、低添加量的悬铃木叶以增加土壤有机碳稳定性,促进碳在土壤中的固持。

  • 陈满菊, 曾凡锁, 詹亚光, 马荟, 张晨晨, 刘烨, 辛颖
    2025, 41(3): 471-485. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.004
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    水曲柳是中国东北珍贵硬阔树种,具有很高的经济价值和生态价值。针对水曲柳资源匮乏、抗逆良种结构性缺乏的现状,在全球气候变化背景下选育耐寒优良的水曲柳变得尤为重要。以黑龙江省小兴安岭地区水曲柳子代测定林为研究对象,运用树轮年代学和木材解剖学方法,对比研究52个水曲柳家系(共计1~77号家系)径向生长差异,明确水曲柳径向生长和木质部解剖特征与主要气候因子之间的关系,探究不同水曲柳家系径向生长对低温事件的响应。结果表明,小兴安岭地区不同水曲柳家系年径向生长量存在显著差异,其中,56、46、38号家系的径向生长量较大,分别为4.07、3.82、3.71 mm。水曲柳径向生长受到生长季温度与降水的制约。径向生长与前一年10月温度显著负相关,与1~4月份温度正相关,与3~4月降水负相关。温度是影响小兴安岭水曲柳家系木质部解剖特征最主要的气候因子。在低温胁迫下,不同水曲柳家系木质部特征年轮宽度(ring width,RW)、平均导管面积(mean vessel area,MVA)、总导管面积(total vessel area,TVA)和理论导水率(theoretical hydraulic conductivity,Kh)相比于非低温年份分别下降了25.5%、38.2%、21.8%和55.1%,导管密度(vessel density,VD)上升64.1%。不同水曲柳家系径向生长对低温事件的响应存在差异,其中,39、70、36号家系抵抗力好,均大于1;57、17、70号家系的恢复力好,均大于1.63;小兴安岭地区70号水曲柳家系生长优良且耐寒能力强,可作为优良水曲柳家系进行定向培育。

  • 邵帅, 刘滨辉, 魏思雨, 付玉
    2025, 41(3): 486-494. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.005
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    明确不同地埂植物带间距的坡耕地土壤持水能力和土壤结构的空间分布特征,为东北黑土区地埂植物带及坡耕地水土保持措施的优化提供科学依据。选取修筑地埂植物带的坡耕地(地埂1为埂带间距为12.5 m;地埂2为埂带间距为19.5 m)为研究对象,以坡耕地为对照,采用空间均匀布点取样法获取表层(0~15 cm)土壤的基本物理性质指标,量化不同地埂植物带间距的坡耕地土壤持水能力和土壤结构的空间分布特征差异。结果表明,在坡耕地修筑地埂后,土壤的总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量、田间持水量和毛管持水量均显著增加,且在整个坡面上分布相对均匀。此外,地埂1土壤的总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量、田间持水量、毛管持水量是地埂2的0.96~1.11、1.21~1.31、1.03~1.25、1.22~1.78、1.33~1.52倍。地埂样地机械稳定团聚体质量分数、平均重量直径、水稳性团聚体质量分数、几何平均直径在所有4个田面都有显著性提高,是无措施坡耕地的1.01~1.15、0.94~1.61、1~1.17、1.05~1.55倍,表明修筑地埂后的坡耕地较无措施的对照样地能够有效改善土壤结构。地埂1土壤机械稳定团聚体质量分数、平均重量直径、水稳性团聚体质量分数、几何平均直径是地埂2的1.08~1.14、0.95~1.28、1.07~1.15、1.14~1.40倍。修筑地埂可以改善土壤持水能力和土壤结构特征,较小的地埂间距改善作用更为显著。

  • 张喜亭, 佘丹琦, 王凯, 杨艳波, 田盼立, 王文杰
    2025, 41(3): 495-504. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.006
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    落叶松林是我国东北林区最为重要的林型之一,对维持东北地区森林生态系统的稳定具有重要作用。以东北森林带落叶松林固定样地木本植物为研究对象,通过野外样方调查、多样性及空间结构指标计算,并结合方差分解分析和冗余分析,探究落叶松林树种多样特征及影响因素。结果表明,东北地区落叶松林树种丰富度均值为10.75,Simpson指数为0.72,Shannon-Wiener指数为1.69,Pielou均匀度指数为0.76。林分树种混交度均值为0.57,林分处于中度混交状态;角尺度为0.54,林分为聚集分布;胸径大小比数为0.51,林分生长为中庸状态。林分空间结构特征和地理气候共同解释35.9%的树种多样性变化,其次是空间结构特征,解释率为29.2%。简单效应分析显示混交度Mi 、纬度(Latitude)、年均温(MAT)和年降水(MAP)等空间结构和地理气候指标是树种多样性变化的主要影响因子。研究结果将为东北地区落叶松林经营策略的制定提供理论依据和数据支撑。

  • 陈丹, 李晶, 霍江润, 马天跃, 闫星光, 李雨霏
    2025, 41(3): 505-516. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.007
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    优势树种识别是林业资源调查的重要组成部分,提高优势树种识别精度对开展森林资源调查和相关研究具有重要现实意义。采用GEE(Google Earth Engine)云平台获取霍东矿区2023年1~12月哨兵2号(Sentinel-2)时间序列影像,基于连续变化检测分类算法(continuous change detection and classification,CCDC)算法及归一化退化指数(normalized difference fraction index,NDFI)构建树种的年内生长轨迹特征,提出一种结合树种“轨迹特征+光谱特征+纹理特征”的长时序遥感影像的优势树种分层识别方法,通过设置对照组“光谱特征+纹理特征”,运用分层分类和随机森林分类算法对霍东矿区油松、辽东栎、白桦、华北落叶松、侧柏、山杨、其他杨树7种优势树种进行识别。结果表明,1)通过NDFI指数可以很好地将落叶林和常绿林区分开来;2)基于“轨迹特征+光谱特征+纹理特征”的优势树种识别效果较好,总体精度可达79.6%,Kappa系数为0.742,比对照组的总体精度高出7.3%。

  • 王雨洁, 王欢, 余景蕾, 刘沁松, 胥晓
    2025, 41(3): 517-525. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.008
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    珍稀濒危植物与其伴生树种在长期进化过程中形成了稳定的伴生关系,但这种伴生关系是否与凋落物产生的化感作用有关还鲜为人知。以我国特有的珍稀濒危植物珙桐(Davidia involucrata)和其伴生树种灯台树(Cornus controversa)作为研究对象,研究自然质量浓度下二者不同类型的凋落物水提液(凋落枝、凋落叶、凋落枝叶混合)对彼此幼苗的化感效应。结果发现,1)灯台树的凋落枝水提液显著促进珙桐幼苗的基径和根长的增长,提高叶片中叶绿素a和叶绿素b、单位面积叶绿素含量(面密度,下同),以及N、P元素的质量分数,而凋落叶、凋落枝叶混合的水提液的促进作用未达显著水平。2)珙桐的凋落枝水提液显著促进灯台树幼苗的基径增长,提高叶片中叶绿素a和叶绿素b、单位面积叶绿素含量,而凋落叶、凋落枝叶混合的水提液则显著降低叶片叶绿素a和叶绿素b、单位面积叶绿素含量,以及N质量分数。3)化感作用效应指数表明,灯台树不同凋落物对珙桐幼苗有化感促进作用,强度由大到小表现为凋落枝、凋落枝叶混合、凋落叶;珙桐不同凋落物对灯台树化感作用各不相同,具体表现为凋落枝促进,凋落叶和枝叶混合抑制,且后者的抑制作用更强。研究结果表明珙桐和灯台树不同类型的凋落物水提液对彼此幼苗生长产生的化感效应不同,且2种枝凋落物水提液能对幼苗产生最大的化感促进作用。

  • 董薇, 苏丽辉, 林一萍, 彭儒胜, 刘桂丰, 宁广亮, 李慧玉
    2025, 41(3): 526-537. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.009
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    通过对引种的哈萨克斯坦桦树开展多点区域试验,分析其适应性,筛选出优良家系,为引种桦树家系的选择和应用提供理论依据。以定植在黑龙江省大庆市、黑龙江省尚志市及辽宁省锦州市11年生23个哈萨克斯坦桦树家系及2个帽儿山种源的中国白桦家系为研究对象,分析其树高、胸径、材积和通直度等性状的遗传变异规律,采用R语言ASReml4.0软件包,拟合具有异质方差的混合线性模型,通过最佳线性无偏预测法(best linear unbiased prediction,BLUP)获得不同试验地点各家系的育种值,并结合GGE(Genotype main effects and genotype×environment interaction)双标图对各参试点和家系进行综合评价及选择。在以地点为固定效应的混合效应模型中,发现地点间环境影响显著,生长性状在不同地点间及同一试验地点内家系间均达到显著差异(P<0.05,方差分量估计值与其标准误差的比值(Z ratio)大于1.5);大庆试验点中17号家系的保存率和育种值最高,具有较好的耐盐性;基于BLUP法的GGE双标图显示,引种桦树3号家系速生性最优,9号家系稳定性最强。基于各家系稳定性及速生性综合排序,按照30%入选率,并结合各家系材积遗传增益,选出20号、9号、7号、24号共4个优良家系。

  • 刘明洋, 杨洪, 樊松乐, 郭冰冰, 代龙军, WITTAYA Prommee, 王立丰
    2025, 41(3): 538-545. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.010
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    分析乙烯利(ETH)、乙烯利抑制剂1-甲基环丙烯(1-MCP)和半胱氨酸(CYS)对橡胶树胶乳产量和主要品质指标的影响,并计算剂量阈值。采用优化的正交试验设计分析三因素(ETH,1-MCP,CYS),四水平(3种试剂各4个含量),共14个处理,用于涂施橡胶割面橡胶树割面,分别测定橡胶树胶乳产量、干胶含量(干含)、分子量、塑性初值、塑性保持率和门尼黏度等关键指标,并分析指标之间的相关性。结果表明,14个处理橡胶树后产量、干含等均存在显著差异。相关分析表明数均分子量与重均分子量、门尼黏度正相关,相关系数分别为0.71和0.83,与多分散性负相关,相关系数为-0.91。塑性初值与门尼黏度正相关,相关系数为0.73。多分散性与门尼黏度负相关,相关系数为-0.89。分别建立以干含等指标为核心的回归方程,计算出的乙烯利的最高体积分数是0.15%,1-MCP的最高体积分数是1.08%,CYS的质量浓度是0.41 g/L。优化的正交试验方法可有效地计算排胶调节剂的阈值,为后续试验提供理论和实践指导。

  • 木材科学与工程
  • 李奇澳, 罗武生, 江枫, 文韬, 喻胜飞
    2025, 41(3): 546-554. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.011
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    胶合板生产消耗大量能源,为提高经济效益,助力“碳达峰”“碳中和”目标,须提高能源效率,降低能耗。以胶合板生产过程中5股换热物流为研究对象,采用夹点技术对现有生产工况下的换热网络进行分析并提出优化改进方案。应用化工流程系统模拟软件Aspen plus建立胶合板生产流程中的换热网络,计算各侧线流股流量和物性数据,划分温度区间,确定最小传热温差并计算出夹点温度。传统夹点法确定最小传热温差 ( T m i n)为9 ℃,引入碳排放考虑因素后最小传热温差 ( T m i n)调整为7 ℃,平均夹点温度为116.5 ℃,利用夹点温度作为分析诊断换热网络中的跨越夹点物流现象,从而精确定位换热网络的瓶颈位置,调整不合理配置的冷热流股换热器,达到优化整个换热网络的目的。优化后系统冷、热公用工程用量各减少862 465.0 kW和202 642.0 kW,显著降低了装置能耗。

  • 张晔, 崔立东
    2025, 41(3): 555-564. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.012
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    由于石油基塑料资源的供应日益减少,生物质资源的开发受到研究人员的广泛关注,对环保型抗菌包装材料的研究日益成为一种新兴趋势。来源于生物质的纳米纤维素(cellulos nano-cellulose,CNC)尤其引起关注,纳米纤维素近些年在包装材料、医疗和过滤介质等领域广泛研究应用,是一种良好的基材、改性剂和添加剂。聚乳酸(polylactic acid,PLA)是一种环保可再生型聚合物,可广泛应用到食品包装领域替代石油基塑料。但其高脆性和较差的抗菌性限制了PLA在包装领域的应用。为此,采用溶液浇铸法和静电纺丝法制备具有抗菌效果的F-PLA/香芹酚(CRV)20%/纳米纤维素(CNC)-氧化锌(ZnO)3%复合膜和PLA/CRV 20%/CNC-ZnO 3%复合膜,研究CRV和CNC–ZnO杂化物的添加对复合膜性能的影响;同时将2种复合膜应用于草莓保鲜试验当中,探讨其对草莓的保鲜效果。选用溶剂浇铸法制备的PLA/CRV20%/CNC–ZnO3%复合膜及静电纺丝法制备的F-PLA/CRV20%/CNC–ZnO3%复合膜在相同环境下对草莓进行保鲜,并通过感官评定、失重率等测试对草莓的保鲜效果进行评价,对比分析不同工艺方法制备的包装膜对草莓保鲜效果的影响。结果表明,浇铸膜和纺丝膜均对草莓保鲜效果较好,F-PLA/CRV20%/CNC–ZnO3%纺丝膜对草莓的保鲜效果优于PLA/CRV20%/CNC–ZnO3%浇铸膜,并在环境温度为25℃下成功延长草莓的货架期至10 d。此研究对拓展PLA复合膜在抗菌食品包装的应用具有一定指导作用。

  • 马成林, 高续瑞, 张琳, 康文超
    2025, 41(3): 565-577. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.013
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    新质生产力背景下,区块链以其透明性、可追溯性等特点为传统产业带来了转型升级的新机遇,也为木材供应链的碳减排合作开辟了新路径。为此,构建中俄木材供应链的演化博弈模型,研究区块链平台下四方主体——俄罗斯木材供应商、中国木材加工制造商、木制品分销零售商以及政府在碳减排合作机制中的运行演化规律。结果表明,供应链成员的初始策略概率、消费者低碳偏好度以及制造商碳减排量增加,均能有效激励木材供应链上的主体成员积极参与碳减排合作机制,同时,政府奖惩机制也会影响博弈系统的最终稳定结果,对搭便车行为的惩罚力度越大,越有利于博弈系统达到理想状态,而过度补贴则会削弱系统达到最优均衡的可能性。研究成果为中俄木材供应链碳减排合作提供理论启发与参考。

  • 森工技术与装备
  • 陈鹏宇, 刘薇, 王稳升, 许冬男, 常少聪, 孙壮志
    2025, 41(3): 578-584. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.014
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    为解决传统辐射制冷器件受限于150 W/m2的理论冷却功率极限以及受高湿度条件下辐射表面低温冷凝水与本体水对辐射功率抑制的问题,基于单向液体传输的非对称功能结构设计提出一种辐射制冷与蒸发冷却串联集成的被动冷却木材(REW)。通过亚氯酸钠溶液对木材进行脱木质素处理,以提高其亲水性;然后将具备高反射率和红外发射性能的疏水性二氧化硅/环氧树脂溶液涂覆在亲水木材的顶部,形成疏水性辐射冷却层,而底部的亲水木材则作为蒸发冷却层。凭借单向水输运的非对称润湿设计,低温冷凝水可自发穿过辐射制冷层传输至蒸发冷却层用于蒸发冷却,而蒸发冷却层中的本体水却无法透过辐射冷却层抑制辐射。因此,基于辐射-蒸发冷却的串联集成,REW在日间的最大冷却功率达到214 W/m2。即使在80%高湿度条件下,REW的冷却功率也到达172 W/m2,较单一辐射制冷提高2.8倍以上。通过建筑模型演示REW在建筑节能冷却中的应用潜力,为拓展被动冷却的实际应用提供普适性优化策略,并为木质资源功能化利用提供新的见解。

  • 王建超, 李玮, 遆海龙, 廖洪森, 柏迦南, 李健龙
    2025, 41(3): 585-594. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.015
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    随着自动化生产线的普及,茶饼的压制过程对产品质量的影响变得尤为重要。然而自动化生产线生产的普洱小茶饼在质量把控上往往不及人工制作的茶饼,因此针对自动化生产线生产后的茶饼外观质量检测成为亟待解决的问题。为此,提出一种基于机器视觉的普洱茶饼自动化质量检测算法。该算法综合应用大津法(otsumatlab,Otsu)阈值分割、Canny边缘检测等多种图像处理技术,并引入多种算法优化策略,以提升检测的精度和效率。该算法能够自动完成茶饼外观质量的检测与评估,并将结果实时与可编程控制器(programmable logic controller,PLC)进行数据传输。试验结果表明,该算法能准确识别茶饼的外观缺陷,平均计算准确率达95.75%,显示出较高的鲁棒性和可靠性,适用于自动化生产线中的质量控制,具备广泛的应用前景,尤其是在茶叶生产行业的智能化改造中,具有重要的参考价值。

  • 任长清, 武子棋, 闫杰, 丁星尘, 杨春梅
    2025, 41(3): 595-602. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.016
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    在定制化被动式木窗加工过程中,减少边框材下料过程中的原料浪费是降低成本的关键。为此,将该问题建模为一维下料问题,针对传统遗传算法中个体编码方式在迭代过程中容易导致切割模式被破坏和探索效率低下的问题,提出一种新的个体编码方式,以保护进化过程中切割模式的完整性。同时,设计启发式策略和修正策略,用于个体修正和种群进化。仿真试验表明,在不同算例下,除末根外的原料平均利用率均可达到99%,且末根余料长度相较其他算法也有所提高。在2组企业的实际生产数据中,与企业现有软件相比,该算法不仅达到了理论下界,还在除末根外的平均利用率上分别达到99.49%和99.66%,优于企业软件的计算结果。该算法有助于降低成本,能为工程实践提供可靠的解决方案。

  • 孙枭雄, 刘大洋, 朱良宽
    2025, 41(3): 603-613. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.017
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    可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)是衡量水果内部质量的重要指标,为此,提出一种基于高光谱图谱融合的无损检测方法,用于预测蓝莓的SSC。采用3种典型的波长降维算法,包括蒙特卡罗无信息变量消除(monte carlo uninformative variable elimination,MC-UVE)、竞争性自适应重加权采样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)和连续投影算法(successive projections algorithm,SPA),用于筛选有效波长。此外,提出一种结合局部二值模式(local binary patterns,LBP)和灰度共生矩阵(gray level co-occurrence matrix,GLCM)提取图像特征的策略。基于光谱特征、图像特征和融合特征,分别建立偏最小二乘(partial least squares,PLS)、反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)和支持向量机(support vector machine,SVM)模型进行SSC预测。研究结果表明,利用CARS算法提取的光谱特征融合LBP+GLCM算法提取的图像特征建立的BPNN模型,具有最佳的预测精度。该模型的决定系数(R 2)为0.926 1,均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)为0.364 1。该研究表明高光谱图谱融合技术在无损预测蓝莓SSC中具有较大应用潜力。

  • 道路与交通
  • 刘伊迪, 孙明刚, 王立峰, 李双欣, 李旭森, 凌民海, 杨英姿
    2025, 41(3): 614-628. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.018
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    混凝土微波养护技术可以显著提高混凝土早期强度,但微波养护制度没有统一的设计标准,导致养护后材料性能呈现较大差异。为探究微波养护制度的影响,采用响应面法系统分析微波养护参数对水泥砂浆抗压强度的影响规律。建立关键微波养护参数与材料性能之间的关系模型,确定加热温度控制在40 ℃以下、加热功率为1 000 W、加热时间为 30 min为最佳微波养护制度。通过运用X射线衍射(XRD)、压汞法(MIP)以及扫描电子显微镜(SEM)等测试方法,分析微波养护对水泥材料化学成分及微观结构的影响,揭示合理的微波养护制度能够促进砂浆的水化程度并形成更加致密的结构。通过计算机模拟对微波养护过程中的温度变化进行分析,发现微波养护温度具有热点效应。进一步得出微波养护温度是影响砂浆强度最关键的影响因素。

  • 张帅伟, 李顺群, 陈立航, 闫心怡, 张丙坤, 杨长松, 冯洪川
    2025, 41(3): 629-635. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.019
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    为预测和控制冻结法施工中围岩的冻胀行为,依据弹塑性体在具有膨胀趋势时可蓄积变形能的理论,分析具有膨胀趋势受约束的冻土具有该类变形能,并在约束不足或解除时表现为冻胀应力和冻胀应变。为此,在弹性变形能理论基础上,提出冻胀潜势的概念及其表述。该概念以冻胀应力和冻胀应变函数为参数,表征围岩因冻结而蓄积在土体中的变形能。并在此基础上,对某地铁沿线的粉质黏土进行系列冻胀试验。经计算得到了不同温度时的冻胀应力、冻胀应变,当冻结温度为-10 ℃时,冻胀应力、冻胀应变和冻胀率分别为0.338 MPa、0.446%、3.13%,计算结果与工程实际需求基本吻合。冻胀潜势可用来描述岩土体的整体冻胀行为,也对丰富和发展冻土理论和冻结法技术提供新的思路和途径。

  • 李时林, 何如, 徐昊, 孙仁祥, 刘喜
    2025, 41(3): 636-645. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.020
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    爆破掘进下隧道初期支护的动力响应特征将影响施工安全和进度。为研究不同因素下隧道初期支护爆破动力响应特性,结合林场隧道爆破工程,采用现场监测、数值模拟相结合的方法,分析龄期、进尺长度及起爆时间间隔影响下隧道初期支护的振速和应力分布规律,并引入Morris筛选法对各因素影响程度进行分析。结果表明,不同进尺长度、龄期、起爆时间间隔下,隧道初期支护峰值振速均呈现VyVzVxVxVyVz 分别代表x轴、y轴、z轴方向的峰值振速)规律,所受拉应力均远大于剪应力;1~3 d龄期内初期支护的振速及应力变化剧烈,7 d后逐渐趋于平缓,衰减速率x轴最大、z轴次之、y轴最小;随进尺长度的增加,质点振速增长率呈现y轴最大,x轴与z轴次之;起爆时间间隔为5 ms时,应力波相互抵消,振速呈现下降趋势;3种因素对结构爆破动力响应特征的影响程度由大到小为进尺长度、龄期、起爆时间间隔。研究结果可为类似隧道爆破工程提供参考。

  • 林峻岑, 张航, 李国玉, 苏安双, 高凯, 曹亚鹏, 陈敦, 王旭, 王淼
    2025, 41(3): 646-656. doi: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.021
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    由基础病害造成的多年冻土区结构或构件失效将对林区生态安全构成一定威胁,为此通过对东北多年冻土区京漠线及中俄原油管道沿线附近林区的杆塔基础进行实地调查,分析总结其主要病害特征及现有防治措施并提出改进建议。调查结果表明,出现冻拔病害的输电线铁塔基础占18.1%,包括均匀冻拔(8.5%)和不均匀冻拔(9.6%),而出现融沉病害的基础仅占3.7%;混凝土基础表面出现裂缝(2.7%)、剥落(2.7%)、裂纹(4.3%)、侵蚀(5.9%)、倾斜(3.7%)和压裂(0.5%)等病害;基础不均匀冻拔与倾斜对铁塔安全影响较大;混凝土保护帽冻害严重,主要表现为裂缝(15.4%)、剥落(8.5%)、裂纹(15.4%)和侵蚀(58%);冻拔和冻裂也是造成线杆倾斜和断裂倒塌的主要原因。针对以上基础病害问题,建议对冻土区域内的工程结构进行长期跟踪监测并完善改进现有处置措施。调查结果可为多年冻土区基础设施的设计、建造及病害防治策略提供重要的参考和借鉴,以期减弱工程对自然林区生态环境的影响。