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林业科学 2025年第2期61卷 204-218页

作者：郭娟焦立超何拓马灵玉姜笑梅殷亚方中国林业科学研究院木材工业研究所、中国林业科学研究院木材标本馆、国家林业和草原局木材标本资源库北京100091

木材解剖学是研究木材(次生木质部)中各类细胞形态特征、排列、比量、结构和功能的一门科学。在木材解剖学框架内,开展木材构造特征定量化研究,实现木材解剖信息的定量提取、挖掘、整合与应用,科学构建木材构造特征与树种生理功能、气... 详细信息

木材解剖学是研究木材(次生木质部)中各类细胞形态特征、排列、比量、结构和功能的一门科学。在木材解剖学框架内,开展木材构造特征定量化研究,实现木材解剖信息的定量提取、挖掘、整合与应用,科学构建木材构造特征与树种生理功能、气候环境、木材性质和加工工艺等之间的相互关系,可进一步推动木材学、林学、植物学、古生物学、古气候学、考古学和物候学等学科的发展。当前,在系统科学的时代背景下,梳理木材定量解剖研究的发展脉络,厘清木材构造特征的结构性和整体性,从系统论视角探讨木材定量解剖研究的涌现性质,有利于促进木材解剖学的跨学科交叉融合,开创木材解剖学发展新格局。本研究首先介绍木材解剖学的重要发展阶段,针对木材构造特征的共性和多样性,从样品制备、信息采集和数据分析等方面总结木材定量解剖研究的主要方法,然后分别从木材构造特征与树木系统进化、木材构造特征与气候环境变化、木材构造特征与木材性质及加工利用关系3方面归纳近10年来木材定量解剖研究取得的最新进展,最后针对当前存在的问题与不足,提出未来发展展望:1)木材定量解剖研究方法的持续性革新迭代,推动木材定量解剖高通量测试与分析平台的研发,为木材解剖学的广泛应用提供基础;2)木材信息资源及其共享体系的全球化构建完善,增强木材定量解剖数据的可靠性和共享性,为发展基于数据驱动的木材科学研究新范式提供重要基础;3)木材定量解剖研究体系的多学科交叉融合,从底层逻辑和层级架构视角比较木材解剖学与植物解剖学、生态学、木材加工利用等领域的关联与异同,促进多学科融合创新发展。通过进一步开展木材定量解剖研究,加强木材解剖学的跨学科交叉融合,从木材解剖学角度推动基于数据驱动的木材科学研究新范式的构建与发展,能够为林木培育、森林经营、树木分类、森林碳汇、气候变化、木材生产及可持续利用等研究提供理论基础和科学依据。

关键词：次生木质部木材解剖学定量解剖构造特征高通量测试

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木材分子考古研究进展

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林业科学 2024年第2期60卷 118-127页

作者：焦立超陆杨郭雨殷亚方中国林业科学研究院木材工业研究所、中国林业科学研究院木材标本馆、国家林业和草原局木材标本资源库CITES全球野生动植物鉴定实验室北京100091

木材考古学研究是推动木质文物自然和历史信息挖掘、保护和修复的重要基础。近年来,随着古DNA捕获和测序技术的快速发展,从木质遗存中可获取古DNA信息,在木材解剖学基础上,创新开展以古DNA为核心的木材分子考古研究已成为木材考古学的... 详细信息

木材考古学研究是推动木质文物自然和历史信息挖掘、保护和修复的重要基础。近年来,随着古DNA捕获和测序技术的快速发展,从木质遗存中可获取古DNA信息,在木材解剖学基础上,创新开展以古DNA为核心的木材分子考古研究已成为木材考古学的前沿热点。本文首先对木材分子考古研究进行概述,从古DNA的保存和降解、获取以及数据处理和序列分析3方面归纳木材古DNA的研究进展,并指出古DNA因高度降解、含量极低和化学损伤特征导致其难于提取和信息解译的难题。然后总结木材分子考古在解读先民认知与利用森林资源方式、复原历史时期地域性森林植被类型和物种多样性以及重建古代树木应对气候和生境变化的微进化反应等方面的主要应用。最后提出该研究领域未来应优先开展的工作:1)建立考古木材标本库及其DNA信息数据库;2)研究不同时空维度下木材古DNA损伤及变化规律;3)构建稳定高效的木材古DNA提取及序列信息解译技术体系。通过进一步加强木材分子考古等多学科交叉研究,推动新理论、新方法、新技术在木材学和考古学领域的应用,为木质文物的用材树种识别、保护利用以及重建历史时期森林植被、环境气候与人类活动的耦合关系提供重要科学依据。

关键词：木质遗存古DNA 树种 DNA提取 DNA损伤分子考古

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桃花心木木材定量解剖特征变异性及其识别

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林业科学 2024年第5期60卷 169-176页

作者：刘守佳何拓陆杨焦立超郭娟 Alex CWiedenhoeft 殷亚方中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 中国林业科学研究院木材标本馆北京100091 国家林业和草原局木材标本资源库北京100091 国家林业和草原局野生动物保护监测中心北京100714 美国林产品实验室木材解剖研究中心麦迪逊WI 53706

[目的]基于定量解剖方法探究桃花心木属3种树种木材的构造特征,揭示其不同构造特征的种间和种内变异规律,为木材“种”水平的准确识别提供科学依据。[方法]针对大叶桃花心木、桃花心木和矮叶桃花心木木材标本显微切片,通过光学显微镜采... 详细信息

[目的]基于定量解剖方法探究桃花心木属3种树种木材的构造特征,揭示其不同构造特征的种间和种内变异规律,为木材“种”水平的准确识别提供科学依据。[方法]针对大叶桃花心木、桃花心木和矮叶桃花心木木材标本显微切片,通过光学显微镜采集其横、径、弦三切面微观构造图像,利用图像分析软件分别测量导管分子长度、管孔弦向直径、管孔频率、木纤维长度、木射线宽度、木射线高度和木射线频率7个定量解剖特征,分析其不同构造特征的种间和种内变异规律;采用随机森林算法对木材树种进行识别,比较木材不同定量解剖特征对识别准确率的贡献度。[结果]3种桃花心木木材显微切片图像中管孔、轴向薄壁组织和木射线等构造特征相似,通过人工方式难以区分;除木射线宽度外,其他6组定量解剖特征在种间均存在显著差异;随机森林算法对桃花心木的识别准确率达86.67%,7个定量解剖特征对木材识别结果的贡献度存在差异,其中导管分子长度的平均准确率降低度值(3.956)和平均基尼指数降低度值(6.311)最大,管孔弦向直径次之,木射线宽度的平均准确率降低度值(0.797)和平均基尼指数降低度值(2.175)最小,表明导管分子长度的贡献度最大,木射线宽度的贡献度最小。[结论]采用木材定量解剖方法,揭示3种桃花心木构造特征的种间和种内变异规律以及在木材识别中起关键作用的定量解剖特征,可为实现木材“种”水平的准确识别提供科学依据。

关键词：桃花心木定量解剖变异规律随机森林木材识别

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树木木质部含碳率变化规律研究进展

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世界林业研究 2024年第3期37卷 60-66页

作者：魏裕沛郭娟殷亚方中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业和草原局木材标本资源库北京100091

树木木质部含碳率是指树木木质部生物量中碳质量所占的比例,是森林碳储量科学评估的重要组成部分。近年来,越来越多的研究已不断量化树木木质部含碳率在森林生物群落、分类群(针叶材与阔叶材)、树种、器官、组织类型乃至生长轮水平的差... 详细信息

树木木质部含碳率是指树木木质部生物量中碳质量所占的比例,是森林碳储量科学评估的重要组成部分。近年来,越来越多的研究已不断量化树木木质部含碳率在森林生物群落、分类群(针叶材与阔叶材)、树种、器官、组织类型乃至生长轮水平的差异,但在全球范围内广泛采用的木质部含碳率简化值(50%)可能使森林碳储量的准确评估产生一定程度的偏差。文中综述树木木质部含碳率变化规律的主要研究进展,展望木质部含碳率在测量评估体系、多尺度研究以及数据库构建方面的发展方向,以期实现树木木质部含碳率在森林碳储量评估中更科学、更具时空与分类学特征的应用。

关键词：树木木质部生长轮含碳率含碳率测定含碳率数据库碳储量

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古建筑木结构用材树种的DNA分子鉴定方法研究

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木材科学与技术 2023年第3期37卷 12-18页

作者：陆杨焦立超陈勇平殷亚方中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 中国林业科学研究院木材标本馆北京100091 国家林业和草原局木材标本资源库北京100091

古建筑木结构是自然生态与人类文明的重要载体。开展古建筑木构件树种鉴定研究,是古建筑木结构维修和保护的重要基础,同时也能加深了解古代先民掌握与利用木材资源的方式,进一步提高我们对古代人类文明的理解和认知。本研究以我国明十... 详细信息

古建筑木结构是自然生态与人类文明的重要载体。开展古建筑木构件树种鉴定研究,是古建筑木结构维修和保护的重要基础,同时也能加深了解古代先民掌握与利用木材资源的方式,进一步提高我们对古代人类文明的理解和认知。本研究以我国明十三陵和太庙古建筑的“楠木”构件为研究对象,通过构建包括古DNA提取、液相杂交捕获及数据分析在内的木材古DNA分子鉴定方法,实现了从古建筑木构件样品中获得高质量质体DNA基因组,覆盖度达到99.04%~99.94%,平均测序深度为17~110×;所获取DNA片段平均长度为90~138 bp,片段末端发生碱基替换,符合古DNA的典型特征;木构件样品树种鉴定为楠木(Phoebe zhennan)和细叶楠(***)。本研究构建的古DNA分子鉴定方法将为古建筑木结构用材树种精准鉴定提供科技支撑。

关键词：古建筑木结构古DNA 杂交捕获木材解剖

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机器学习方法在木材树种识别领域的应用

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世界林业研究 2023年第5期36卷 70-75页

作者：刘守佳汪嘉君陆杨郑昌焦立超郭娟殷亚方何拓中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业和草原局木材标本资源库北京100091 国家林业和草原局野生动物保护监测中心北京100714 国家文物局考古研究中心北京100013

随着全球林产品贸易量的剧增和木材非法贸易活动的加剧,珍稀濒危树种保护成为国际社会关注的焦点。发展科学准确的木材识别方法是保护全球森林资源、促进林产品国际贸易健康发展的重要途径。近年来,随着木材科学领域与计算机技术的不断... 详细信息

随着全球林产品贸易量的剧增和木材非法贸易活动的加剧,珍稀濒危树种保护成为国际社会关注的焦点。发展科学准确的木材识别方法是保护全球森林资源、促进林产品国际贸易健康发展的重要途径。近年来,随着木材科学领域与计算机技术的不断交叉融合,机器学习方法被引入木材树种识别研究领域,促进了木材识别新技术的发展,突破了传统方法无法实现木材“种”水平精确快速识别的技术瓶颈,逐渐成为木材树种识别方向的研究热点。文中综述近年来机器学习方法在定量解剖、计算机视觉、化学指纹图谱、DNA条形码等木材树种识别研究中的应用,并讨论现存的问题及发展方向,以期为木材树种识别研究提供参考。

关键词：机器学习木材识别定量解剖计算机视觉化学指纹图谱 DNA条形码

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基于稳定同位素和矿质元素方法的檀香木材产地溯源

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林业工程学报 2024年第5期9卷 44-52页

作者：林传阳焦立超陈家宝殷亚方中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 中国林业科学研究院木材标本馆北京100091 国家林业和草原局木材标本资源库北京100091 CITES全球野生动植物鉴定实验室(木材与木制品) 北京100091

为明确树木心边材稳定同位素和矿质元素对木材产地溯源准确性的影响,以檀香(Santalum album)在我国主要栽培地区海南东方、广东湛江及广东肇庆的檀香木材样品作为研究对象,采用稳定同位素比质谱仪(EA-IRMS)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-... 详细信息

为明确树木心边材稳定同位素和矿质元素对木材产地溯源准确性的影响,以檀香(Santalum album)在我国主要栽培地区海南东方、广东湛江及广东肇庆的檀香木材样品作为研究对象,采用稳定同位素比质谱仪(EA-IRMS)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分别测定心材和边材位置的5种稳定同位素(δ^(13)C、δ^(2)H、δ^(18)O、δ^(15)N、δ^(34)S)比值和38种矿质元素含量,并通过化学计量学法进行产地判别。结果表明:檀香边材和心材组织间的3种稳定同位素比值和25种矿质元素含量均存在极显著或显著差异性;采用同一径向位置的檀香样品集进行产地判别准确率优于木材(不区分心边材)样品集,说明在实际应用中应充分考虑取样部位以获得最优的产地判别效率。正交校正的偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)显示,采用矿质元素方法进行檀香木产地判别准确率为86.54%~100.00%,显著优于稳定同位素方法(51.32%~60.00%);而基于稳定同位素比值和矿质元素含量结合的方法则没有明显提高产地判别准确率(88.46%~100.00%)。2种稳定同位素(δ^(2)H和δ^(15)N)及14种矿质元素(Sb、Mo、Cr、Pd、V、Cs、Rb、Sn、As、Ni、Co、Pb、Cd、Fe)是对我国3个主产区檀香木材产地判别的关键指标。本研究采用基于稳定同位素和矿质元素方法进行木材产地判定分析,为溯源木材产地、应对木材非法采伐、保护森林树种多样性提供了技术支撑。

关键词：檀香偏最小二乘判别稳定同位素矿质元素产地溯源

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饱水考古木材保存状况评估研究进展

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林业科学 2024年第9期60卷 183-198页

作者：韩刘杨郭娟韩向娜席光兰田兴玲李仁陈家宝殷亚方北京科技大学科技史与文化遗产研究院北京100083 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业和草原局木材标本资源库北京100091 国家文物局考古研究中心北京100013 中国文化遗产研究院北京100029

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... 详细信息

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。

关键词：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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中国膜翅目2020年新分类单元

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生物多样性 2021年第8期29卷 1026-1034页

作者：曹焕喜牛泽清唐璞李涛朱朝东中国科学院动物研究所国家动物标本资源库北京100101 中国科学院动物研究所动物进化与系统学重点实验室北京100101 浙江大学农业与生物技术学院杭州310058 国家林业和草原局森林和草原病虫害防治总站沈阳110034

本文对中国膜翅目昆虫2020年发表的新分类单元进行了梳理和总结。结合数据库检索和统计表格征集,基于采自中国的膜翅目昆虫标本记录,全世界膜翅目学者于2020年共发表涉及中国膜翅目分类单元的期刊论文104篇、出版1本图书专著,分类单元... 详细信息

本文对中国膜翅目昆虫2020年发表的新分类单元进行了梳理和总结。结合数据库检索和统计表格征集,基于采自中国的膜翅目昆虫标本记录,全世界膜翅目学者于2020年共发表涉及中国膜翅目分类单元的期刊论文104篇、出版1本图书专著,分类单元新增及变动条目共469条:4个新属(其中1个绝灭属),1个新亚属,321个新种(其中10个绝灭种),8个新组合,22个新异名,1个中国新记录亚科,18个中国新记录属,93个中国新记录种,1个替代名。绝灭类群有11条,涉及3总科3科5属;现生膜翅目有458条,涵盖11总科29科170属,其中6科40属不涉及新种。发表现生膜翅目新种的9总科23科130属:广腰亚目(Symphyta)叶蜂总科(Tenthredinoidea)23个新种;细腰亚目(Apocrita)针尾部(Aculeata)3个总科(蜜蜂总科(Apoidea)29个新种、青蜂总科(Chrysidoidea)2个新种、胡蜂总科(Vespoidea)20个新种);细腰亚目寄生部(Parasitica)5个总科(小蜂总科(Chalcidoidea)23个新种、瘿蜂总科(Cynipoidea)12个新种、姬蜂总科(Ichneumonoidea)206个新种、广腹细蜂总科(Platygastroidea)4个新种、钩腹蜂总科(Trigonalyoidea)2个新种)。2020年发表的所有中国膜翅目新种中,姬蜂总科新种数量最多,约占全年发表新种总数的2/3。云南、浙江、西藏、福建和辽宁等5个省级行政区为2020年中国膜翅目新种分布最多的省份,超过全年发表新种总数的1/2。基于以上结果,本文对膜翅目分类学现状和发展前景进行了讨论。

关键词：细腰亚目广腰亚目分类学报告新分类单元分布

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国家标准GB/T 18513-2022《中国主要进口木材名称》解读

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木材科学与技术 2023年第4期37卷 72-79页

作者：焦立超何拓陆杨孙书冬姜笑梅郭娟付跃进殷亚方中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 中国林业科学研究院木材标本馆北京100091 国家林业和草原局木材标本资源库北京100091 北京市产品质量监督检验研究院北京101300 国家家具及室内环境质量检验检测中心北京100176 国家人造板与木竹制品质量检验检测中心北京100091

最新修订版国家标准GB/T18513—2022《中国主要进口木材名称》已于2022年12月30日发布,并于2023年7月1日正式实施。简述标准修订过程和主要原则,重点解读新版标准的主要内容变化,包括范围、木材名称等,为使用者正确理解和贯彻执行标准... 详细信息

最新修订版国家标准GB/T18513—2022《中国主要进口木材名称》已于2022年12月30日发布,并于2023年7月1日正式实施。简述标准修订过程和主要原则,重点解读新版标准的主要内容变化,包括范围、木材名称等,为使用者正确理解和贯彻执行标准提供指导和参考。

关键词：进口木材木材名称国家标准科属种

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