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2017年 第53卷 第11期 刊出日期:2017-11-25
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林业科学. 2017, 53(11):  0-0. 
摘要 ( 63 )   PDF (3277KB) ( 266 )  
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论文与研究报告
回归崖柏苗木存活和生长对海拔梯度的响应
简尊吉, 马凡强, 郭泉水, 裴顺祥, 秦爱丽, 肖文发, 赵志禄
林业科学. 2017, 53(11):  1-11.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171101
摘要 ( 230 )   HTML   PDF (975KB) ( 447 )  
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[目的]研究回归崖柏苗木存活和生长对海拔梯度的响应,为崖柏回归区域选择及引种栽培提供科学依据。[方法]在重庆市雪宝山自然保护区及周边区域海拔178(白鹤),1 360(营盘)和2 250 m(车场坝)处布设试验地。采用1.5年生崖柏实生容器苗作为供试苗木。在各试验地架设1台气温和土温自动监测仪,并逐月调查苗木存活率、苗高和地径。苗木生长结束后,随机抽取部分植株,测定表型生长性状及地上和地下部分鲜、干质量;同时,采集土样,测定土壤理化性质。在此基础上,对崖柏苗木存活和生长与环境因子进行灰色关联分析。[结果]在研究区域内,海拔每升高100 m,空气和土壤年均温分别下降0.6和0.5℃,≥ 10℃年积温分别减少205.3和171.7℃;随海拔升高,土壤密度、pH值、速效磷含量降低,其他土壤指标(毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量、田间持水量、最大持水量、有机质含量、全氮含量、速效氮含量和速效钾含量)增加;中海拔(营盘试验地)苗木存活率最高(100%),低海拔(白鹤试验地)次之(94%),高海拔(车场坝试验地)最低(36%);苗木出现死亡的时间为3-4月,高海拔试验地苗木死亡高峰期为5-8月,低海拔试验地为7-9月份;除最长一级侧枝长和一级侧根数表现为中海拔 > 低海拔 > 高海拔外,其他表型生长指标和苗木鲜、干质量均表现为低海拔 > 中海拔 > 高海拔,且不同试验地间差异显著(P < 0.05);回归崖柏苗木存活和生长受多种环境因子影响,关联度较大的是空气和土壤温度,其次是土壤pH值,再次为土壤密度,其他土壤理化指标的关联度较小。[结论]海拔梯度造成的温度、水分和土壤肥力异质性对回归崖柏苗木的存活和生长有极大影响;过低的气温和土温以及土壤长期积水对高海拔区域回归崖柏苗木的存活和生长起到了制约作用;中、低海拔的环境条件可以满足回归崖柏苗木存活和生长的基本需求;崖柏回归不宜在海拔2 200 m左右的高海拔区域进行,中、低海拔区域可以作为崖柏回归的首选区域。
局域生态过程对吉林蛟河阔叶红松林群落相似度的影响
谭凌照, 范春雨, 张春雨, 赵秀海
林业科学. 2017, 53(11):  12-19.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171102
摘要 ( 98 )   HTML   PDF (1087KB) ( 347 )  
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[目的]研究局域生态过程对群落构建的相对作用,对解释和预测植被对干扰的响应,理解群落多样性变化具有重要意义,为研究群落物种共存机制以及生物多样性保护提供理论支撑。[方法]以吉林蛟河阔叶红松林3块大样地为研究对象,对样地中所有胸径≥ 1 cm的木本植物进行挂牌标记和长期监测,并根据地形将样地划分为不同生境类型。通过零模型构建生境间和生境内随机分布群落,分别计算实际群落和随机群落的相似度,比较实际群落相似度和随机群落相似度的差异,分析生境异质性和生境内空间隔离对群落结构的影响。具体验证以下4个假设:1)生境间随机群落相似度与实际群落相似度是否具有显著差异;2)生境内随机群落相似度与实际群落相似度是否具有显著差异;3)生境间随机群落相似度与生境内随机群落相似度是否具有显著差异;4)生境间随机群落相似度与生境内随机群落相似度的差值表示生境异质性的作用大小,生境内随机群落相似度与实际群落相似度的差值表示生境内空间隔离作用的大小,二者是否具有显著差异。[结果]实际群落的相似度与生境间随机群落相似度具有极显著差异,表明生境异质性和生境内空间隔离共同对群落构建具有极显著作用;实际群落的相似度与生境内随机群落相似度具有极显著差异,表明生境内空间隔离单独作用极显著;生境间随机群落相似度与生境内随机群落相似度具有极显著差异,表明生境异质性单独作用极显著;生境间随机群落相似度与生境内随机群落相似度的差值和生境内随机群落相似度与实际群落相似度的差值具有极显著差异,且前者小于后者,表明生境内空间隔离对群落构建的作用极显著高于生境异质性。[结论]在吉林蛟河阔叶红松林群落构建过程中,生境异质性作用和生境内空间隔离共同影响群落结构,分别对群落构建具有显著作用,且群落构建过程中扩散限制作用显著大于生境异质性作用。研究结果对维持和保护东北地区温带森林生物多样性具有重要意义,未来应结合大尺度过程做进一步分析。
元谋干热河谷旱季植被覆盖度的时空异质性
欧朝蓉, 朱清科, 孙永玉
林业科学. 2017, 53(11):  20-28.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171103
摘要 ( 158 )   HTML   PDF (1238KB) ( 345 )  
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[目的]探究2008-2016年元谋干热河谷植被覆盖的时空异质性,分析植被覆盖度变化的原因,为区域植被生态保护提供基础数据和理论依据。[方法]以2008,2010,2012,2014和2016年5期Landsat遥感影像为数据源,以ENVI为技术平台,采用像元二分法获取研究区5个时期的研究区植被覆盖度数据,确定植被覆盖度等级和分类标准,利用地理空间分析法研究不同年份植被覆盖度特征,分析各高程带植被覆盖度的构成状况;在ArcGIS支持下提取各年份不同等级植被覆盖度的面积,通过GIS叠置分析获取2008和2016年的植被覆盖度转移矩阵;以与研究区等面积的空间格网对不同年份的植被覆盖度进行空间采样,以多元统计法计算格网点植被覆盖度标准差和回归斜率研究植被覆盖度的时间演变特征。[结果]研究区植被覆盖度以龙川江河谷及金沙江河谷为界表现出东高西低、南高北低,且自河谷坝区向中高山呈现中低-低-中-中高的整体空间格局;5个时段植被覆盖度分别为0.562,0.586,0.494,0.578和0.566;中高山区Ⅰ和Ⅱ级植被覆盖度的区域面积分别占研究区Ⅰ和Ⅱ级植被覆盖度总面积的60%和50%以上,坝周低山区和中低山区Ⅲ和Ⅳ级植被覆盖度的区域面积分别占研究区Ⅲ和Ⅳ级植被覆盖度总面积的70%~80%;河谷区坝区的Ⅴ级植被覆盖度的区域面积占研究区Ⅴ级植被覆盖率总面积的60%以上;8年来不同等级植被覆盖度的转移面积占区域总面积的61.03%,Ⅰ级植被覆盖度中有95.19 km2向Ⅱ级植被覆盖度转移;年际间植被覆盖度标准差(SD)为0~0.541,植被覆盖度增加的区域面积和减少的区域面积之比为10:9,呈显著性减少和显著性增长的区域面积分别占研究区面积的9.132%和6.794%。[结论]干热河谷植被覆盖度空间地带差异明显;植被覆盖度偏低,植被覆盖度等级间转换较为频繁;植被覆盖度年际间变化幅度不大,植被覆盖度呈增长的区域面积略大于减少区域面积,但呈显著性减少的区域面积大于呈显著性增长的区域面积;东部和南部的中高山地带植被覆盖度的结构恶化。应继续强化退耕还林还草、强化天然林保护等措施的力度,降低中高山和中低山的人为干扰强度,在河谷坝区和坝周低山积极开展人工植被恢复工作,促进区域植被生态的可持续发展。
5种沙地灌木对干旱胁迫的生理生态响应
罗青红, 宁虎森, 何苗, 吉小敏, 雷春英
林业科学. 2017, 53(11):  29-42.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171104
摘要 ( 138 )   HTML   PDF (1148KB) ( 374 )  
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[目的]探讨沙地灌木对干旱胁迫的动态生理生态适应性及抗旱能力,为沙区选种育种以加快植被恢复提供理论支持。[方法]以柠条、沙地桑(鲁桑×蒙桑)、沙木蓼、红皮沙拐枣和北沙柳为研究对象,设置4个控水梯度[T1(CK,12 000 m3·hm-2)、T2(9 600 m3·hm-2)、T3(7 200 m3·hm-2)和T4(4 800 m3·hm-2)]和3个控水时期:控水前期(7月)、控水中期(8月)和控水后期(9月),定期测定供试植物的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、茎水势、叶绿素、脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性及可溶性蛋白含量。[结果]1)除控水中期的沙木蓼和控水后期北沙柳的叶绿素相对含量外,各树种的光合指标和水势均随干旱程度的加剧逐渐下降;2)Pn随控水时间逐渐降低,Ci表现为逐渐升高;柠条、沙地桑和沙木蓼的TrGs在控水前期至控水中期升高,控水后期又显著降低,其余树种呈逐渐降低的趋势;各树种水势在控水前期处于-0.093~-0.23 MPa,在控水中后期分别下降了1.44 MPa和1.22 MPa;红皮沙拐枣的叶绿素含量显著低于其他树种,北沙柳的叶绿素相对含量在中后期仅为前期的47%;3)控水后期,各树种的SOD和POD活性差异较大,最大值分别为最小值的10倍和323倍。在轻度干旱胁迫下,各树种的Pro含量、可溶性糖含量、SOD活性、POD活性及可溶性蛋白积累量快速升高,而随胁迫程度的加剧(中度和重度),其积累量又逐渐降低;胁迫程度由轻度到重度,除沙地桑的MDA含量逐渐降低外,其余物种的MDA含量均逐渐上升,其中红皮沙拐枣的MDA含量增幅最大,比对照上升了3.47倍;4)Pro含量、可溶性糖含量以及Ci与第1主成分呈极强的相关性,各树种的主成分得分大小顺序为:柠条 > 沙木蓼 > 沙地桑 > 红皮沙拐枣 > 北沙柳,各树种T4水平因子得分均为负值。[结论]在干旱胁迫下,各树种通过增加渗透调节物质含量及抗氧化酶活性来提高自身适应性,但严重干旱导致各树种光合、蒸腾等生理活动降低。柠条、沙木蓼、沙地桑的抗旱能力较强,红皮沙拐枣及北沙柳的抗旱能力较差,Pro含量、可溶性糖含量以及Ci能较好地指示5种沙地灌木的抗旱能力。
不同采收成熟度和堆沤方式对香榧种子堆沤后熟品质的影响
叶珊, 王为宇, 周敏樱, 何煜明, 庄志城, 喻卫武, 吴家胜, 宋丽丽
林业科学. 2017, 53(11):  43-51.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171105
摘要 ( 146 )   HTML   PDF (1289KB) ( 305 )  
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[目的]通过比较不同采收成熟度和堆沤方式处理下香榧种子在堆沤后熟过程中品质的差异,探讨香榧种子堆沤后熟品质对采收成熟度和堆沤方式的响应。[方法]以香榧种子为材料,测定不同采收成熟度(青果,裂果)和堆沤方式(一次堆沤,二次堆沤)处理下香榧种子后熟过程中的含油率、脂肪酸组成、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、淀粉含量、种仁与种衣间距等指标。[结果]与青果比较,香榧裂果时采摘,可溶性糖和淀粉含量明显下降,可溶性蛋白和含油率则显著升高,尤其是含油率增加了5.6%。油酸和金松酸变化不显著,亚油酸含量、不饱和/饱和脂肪酸的比值和种仁与种衣的间距均呈现明显增加(P<0.05)。不同堆沤方式对香榧后熟过程中营养品质的影响显著,在香榧的后熟进程中,2种堆沤方式处理下可溶性糖和淀粉含量均呈现不断下降趋势,含油率和可溶性蛋白含量则不断上升,一次堆沤(14天)和二次堆沤(21天)结束时,种仁淀粉含量分别为8.87和9.03 mg·g-1;可溶性蛋白含量分别为23.05和22.79 mg·g-1;可溶性糖含量分别为18.25和17.85 mg·g-1;含油率分别为55.16%和54.90%,均无显著差异(P>0.05)。香榧种子在堆沤后熟过程中,饱和脂肪酸下降,不饱和脂肪酸含量上升,随着后熟时间的延长,油酸含量出现下降,亚油酸则呈现明显上升,2种堆沤方式对后熟结束时不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸含量的比值无显著影响(P>0.05);种仁与种衣间距均呈现不断增大趋势,一次堆沤处理下种仁与种衣间距增大速率更快,在14天间距达到峰值477 μm,完成了香榧后熟脱涩,比二次堆沤提前了7天。[结论]香榧在假种皮开裂(裂果)时采摘可明显提高种仁的可溶性蛋白含量和含油率,增加香榧种子中不饱和脂肪酸尤其是亚油酸的含量,有助于香榧炒制过程中的脱衣,从而提高香榧产品品质。对裂果采摘的种子进行一次堆沤,来替代传统二次堆沤,既能在时间上加快香榧后熟进程,又能达到传统二次堆沤一样的效果,保证香榧产品的优良品质。
云贵川主产区核桃中重金属污染水平及其风险评估
李世亮, 倪张林, 莫润宏, 屈明华, 汤富彬, 刘毅华
林业科学. 2017, 53(11):  52-59.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171106
摘要 ( 133 )   HTML   PDF (1132KB) ( 385 )  
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[目的]研究云南、贵州和四川主产区核桃的重金属污染状况,评价食用核桃摄入重金属的人体健康风险,为云贵川核桃绿色食品生产和健康消费提供科学依据。[方法]在云贵川核桃主产区采集204批次核桃样品,采用石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)和原子荧光光谱法(AFS)对样品中Pb、Cd和As进行测定,应用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法进行核桃重金属污染水平评价,并结合中国居民核桃的消费量和体质量信息,采用美国环保局(USEPA)的健康风险模型对核桃中As、Pb和Cd的膳食风险和致癌风险进行评估。[结果]云贵川核桃样品中重金属As、Pb和Cd的检出范围分别为ND~0.064 mg·kg-1,ND~0.095 mg·kg-1,ND~0.017 mg·kg-1,3种重金属的平均含量均低于标准LY/T1777-2008《森林食品质量安全通则》的限量值(ML,0.2、0.2、0.1 mg·kg-1),说明3个省份核桃中As、Pb和Cd的污染状况总体较轻。研究区域核桃样品中重金属的单因子污染指数总体Pb > As > Cd,而云南省核桃样品中As的单因子污染指数最高,四川省Pb的单因子污染指数最高,分别达到0.15和0.17。内梅罗综合污染指数表明,3个省份核桃样品重金属污染排序为四川省 > 云南省 > 贵州省,但其综合污染指数都小于0.15,远小于警戒值1。[结论]云贵川主产区核桃样品中Pb和As是主要的重金属污染物,对人体健康的风险Pb > As > Cd;儿童因摄食核桃导致的重金属潜在健康风险约是成人健康风险的25倍;但无论儿童还是成人,重金属的膳食风险和致癌风险值均低于风险阈值,风险尚在可接受水平内。
巨桉EgrZFP6基因在非生物逆境胁迫响应中的功能
王晓荣, 程龙军, 徐凤华, 倪晓祥, 陆军
林业科学. 2017, 53(11):  60-68.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171107
摘要 ( 111 )   HTML   PDF (1884KB) ( 449 )  
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[目的]通过对巨桉非生物逆境响应相关基因EgrZFP6(Eucgr.A01232)蛋白结构和基因功能的初步研究,探讨该基因在巨桉非生物逆境响应中所发挥的作用,为桉树抗逆育种提供理论基础。[方法]首先利用CDD在线软件分析EgrZFP6编码蛋白序列的结构域,并利用NCBI中的Blast软件搜索与EgrZFP6蛋白序列相似程度较高的其他物种中ZFP蛋白,用Clustalx进行多序列比对,联合分析、比较它们的结构域。然后,构建EgrZFP6∷sGFP融合载体,采用基因枪轰击洋葱表皮方法对EgrZFP6蛋白表达进行亚细胞定位;同时,构建35S∷EgrZFP6超表达载体,采用花序侵染法进行拟南芥遗传转化;对获得的超表达拟南芥转基因纯合株系,分析其正常条件、低温、干旱和高盐等非生物逆境处理下的表型变化;利用酵母双杂交法筛选到与EgrZFP6互作蛋白EgrERF4(Eucgr.F01164),并对低温、干旱和高盐等非生物胁迫下巨桉植株中EgrERF4的表达情况用实时荧光定量RT-PCR方法进行分析。[结果]巨桉EgrZFP6编码蛋白为1个典型C2H2型锌指结构蛋白,有2个包含QALGGH序列的植物特有锌指结构域,1个乙烯响应元件结合因子相关双性抑制子EAR基序和1个L-box基序;亚细胞定位结果表明EgrZFP6表达蛋白定位在细胞核中;与野生型对照相比,EgrZFP6超表达的拟南芥转化植株中,主根伸长生长受到一定抑制,对低温敏感性增强,PEG(1 g·L-1以上)处理能促进侧根增加和伸长,植株根伸长对高盐抑制作用的耐受性有一定程度提高。乙烯响应相关转录因子基因EgrERF4编码蛋白能够与EgrZFP6编码蛋白互作;正常巨桉植株不同低温(-8,-4,0,4℃)2 h处理下,除-8℃外,EgrERF4表达均呈现被诱导趋势;4℃低温不同时间(0.5,2,6,12,24,48 h)处理下,基因也被诱导表达;干旱条件下,随处理时间延长,基因表达被严重抑制,而高盐(200 mmol·L-1)胁迫则能促进EgrERF4表达。[结论]EgrZFP6转录因子可能通过与EgrERF4互作参与巨桉低温、高盐和干旱胁迫响应。在低温胁迫下发挥负调控作用;而在干旱和高盐逆境条件下能通过改变植株根构型,一定程度上提高对逆境的适应能力。
毛白杨PtoWOX11/12a对杨树扦插苗生长发育的影响
李真, 王留强, 卢孟柱
林业科学. 2017, 53(11):  69-76.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171108
摘要 ( 116 )   HTML   PDF (1564KB) ( 456 )  
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[目的]WOX转录因子家族是一类植物特有的转录因子家族,在植物胚胎建成、干细胞分裂和分化的维持以及器官的形成过程中发挥重要调控作用。本研究分析毛白杨PtoWOX11/12a基因对转基因84K杨叶形、茎等生长发育的影响,分析毛白杨不定根诱导过程中及过表达和抑制表达PtoWOX11/12a转基因84K杨中PtoWOX11/12a基因、生长素合成基因YUCCA1YUCCA8的表达模式,为深入研究WOX基因对植物生长发育的调控机制提供参考。[方法]对在温室生长1~3个月的过表达和抑制表达PtoWOX11/12a转基因以及非转基因84K杨(对照)的叶形、株高和地径进行比较;通过组织切片对转基因和非转基因84K杨的第5、9和13节间的解剖学特征进行分析,并对各节间的形成层和木质部宽度进行比较;利用实时荧光定量PCR(qPCR)技术,分析PtoWOX11/12a、生长素合成基因YUCCA1YUCCA8在毛白杨不定根产生过程中及在过表达和抑制表达PtoWOX11/12a转基因84K杨中的表达模式。[结果]在叶形上,过表达PtoWOX11/12a转基因84K杨叶片长度与非转基因84K杨(对照)没有显著差异,但是宽度显著大于对照;抑制表达PtoWOX11/12a转基因84K杨的叶长和叶宽都明显小于对照,且叶边缘呈现锯齿状缺刻。在植株的株高和地径方面,过表达和抑制表达PtoWOX11/12a转基因84K杨的株高和地径都明显低于对照,且存在显著差异;茎解剖分析发现,过表达PtoWOX11/12a转基因84K杨木质部宽度小于对照,形成层细胞层数多,而抑制表达PtoWOX11/12a转基因84K杨木质部宽度同样小于对照,但与过表达植株相比,木质部宽度相对变大,形成层细胞层数变少。qPCR结果显示PtoWOX11/12a基因在毛白杨不定根产生过程中被诱导并持续表达,而生长素合成基因YUCCA1YUCCA8在诱导培养3天后表达量才迅速增加,但在过表达PtoWOX11/12a转基因植株中表达量升高,在抑制表达植株中表达量降低。[结论]PtoWOX11/12a基因的过表达或者抑制表达都影响了转基因84K杨叶的发育、茎的高生长和径向生长(次生木质部发育);PtoWOX11/12a基因在杨树不定根形成和生长过程中发挥作用涉及到生长素合成基因YUCCA1YUCCA8的参与。在生根过程中,PtoWOX11/12a基因和生长素合成基因YUCCA1YUCCA8在表达时间上存在时间间隔。高水平的PtoWOX11/12a抑制了生长素合成相关基因的表达,导致过表达PtoWOX11/12a转基因84K杨由于更容易形成分生组织,促进了根原基的形成,产生比较多的不定根。在不定根生长过程中,YUCCA1YUCCA8基因上调表达,可促进生长素合成和根部分生组织细胞的分裂;在茎中,二者上调表达促使过表达PtoWOX11/12a转基因84K杨形成层活动的增强,继而影响木质部的分化,木质部变窄。
山核桃花粉母细胞减数分裂及核型
徐川梅, 黄坚钦, 王正加, 夏国华, 张启香, 黄有军, 张守攻
林业科学. 2017, 53(11):  77-84.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171109
摘要 ( 111 )   HTML   PDF (1317KB) ( 423 )  
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[目的]研究山核桃花粉母细胞减数分裂过程中染色体行为变化及其染色体核型特征,进而确定山核桃染色体数目及倍性水平,探索山核桃无融合生殖现象与其倍性水平的关系,丰富山核桃生殖生物学等相关研究内容,同时也为山核桃杂交育种及系统分类等研究提供一些细胞学资料。[方法]1)以山核桃雄花序为研究材料,采用DAPI荧光染色技术对山核桃花粉母细胞减数分裂过程进行研究。2)以山核桃根尖为材料,采用核型分析技术分析山核桃染色体核型。[结果]1)山核桃花粉母细胞减数分裂分2次进行。第1次为减数分裂,所形成的子细胞染色体数目减半,分为前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ和末期Ⅰ4个阶段,其中前期Ⅰ最为复杂,分为细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期5个时期,所经历时间最长,占整个分裂周期的70%;第2次为有丝分裂,形成的子细胞染色体数目不再减半,同样分为前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ和末期Ⅱ4个阶段,历时较短。2)在减数分裂同步性方面,同一小花的不同花药间及同一花序轴的不同小花间表现较为一致。3)山核桃大多数花粉母细胞减数分裂中染色体行为正常,配成16个二价体,有一定比例的异常花粉母细胞出现,主要表现为中期Ⅰ出现落后染色体,异常率为8.86%,中期Ⅱ表现为不对称分裂,异常率为15.79%。4)山核桃核型公式为2n=32=20m+12sm,染色体相对长度变化范围为4.006(±0.449)~9.559(±1.175),臂比大于2的染色体比例为25.000%,最长染色体与最短染色体之比为2.417±0.456,核型不对称系数为62.875,核型分类属于2B。[结论]1)山核桃虽然存在无融合生殖现象,但是其花粉母细胞减数分裂仍遵循大多数被子植物减数分裂规律,在整个减数分裂进程中,前期Ⅰ所需时间最长。2)山核桃花粉母细胞减数分裂同步性程度较高,不利于山核桃散粉期的延长。3)山核桃花粉母细胞减数分裂异常情况主要出现在中期Ⅰ及中期Ⅱ 2个阶段。4)山核桃核型属于比较对称的类型,其染色体数目为2n=32,减数分裂配对成16个二价体,在倍性水平上属于二倍体。
森林地上生物量的多基线InSAR层析估测方法
李兰, 陈尔学, 李增元, 任冲, 赵磊, 谷鑫志
林业科学. 2017, 53(11):  85-93.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171110
摘要 ( 112 )   HTML   PDF (2331KB) ( 411 )  
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[目的]发展一种森林地上生物量(AGB)的多基线干涉合成孔径雷达(InSAR)层析估测方法,解决热带雨林森林AGB遥感估测常规方法的信号"饱和"问题,为区域及全球森林生物量估测和碳储量研究提供关键技术支撑。[方法]以法属圭亚那巴拉库(Paracou)热带雨林为研究对象,以TropiSAR 2009 P-波段多基线机载SAR数据和85块样地调查数据为主要数据源。首先,根据HH极化层析相对反射率的三维分布信息提取林下地表高度,对HV极化多基线InSAR数据进行地形相位去除;然后,对HV极化多基线InSAR数据进行三维成像,并对其进行地理编码,得到地理坐标空间层析相对反射率的三维分布信息;最后,利用样地调查数据,分析不同高度处层析相对反射率与森林AGB的相关性,进而建立以层析相对反射率为输入特征的森林AGB估测模型,同时采用留一交叉验证法(LOOCV)对其估测模型进行精度评价。[结果]20 m以下各高度处层析相对反射率与森林AGB呈不同程度的负相关关系,以5 m高度处层析相对反射率与森林AGB的负相关性最强(相关系数达到-0.58);20 m以上各高度处层析相对反射率与森林AGB呈不同程度的正相关关系,以25 m高度处层析相对反射率与森林AGB的正相关性最强(相关系数达到0.63)。采用5 m高度处层析相对反射率构建模型的估测精度为88.44%,均方根误差为49.85 t·hm-2(相对均方根误差为13.56%);采用25 m高度处层析相对反射率构建模型的估测精度为88.82%,均方根误差为47.30 t·hm-2(相对均方根误差为12.87%);同时采用5 m和25 m高度处层析相对反射率联合构建模型的估测结果最优,估测精度为89.17%,均方根误差为46.45 t·hm-2(相对均方根误差为12.63%)。[结论]通过多基线InSAR层析技术得到的层析相对反射率信息有效解决了热带雨林森林AGB遥感估测常规方法的信号"饱和"问题。采用5 m和25 m高度处层析相对反射率可反演得到高精度的森林AGB,表明多基线InSAR层析技术得到的特定高度处层析相对反射率对热带雨林森林AGB具有良好的指示作用;同时利用5 m和25 m高度处层析相对反射率进行联合估测可进一步提高森林AGB的估测精度,说明充分利用不同层次的森林垂直结构信息可进一步提高复杂森林空间结构条件下的森林AGB估测精度。
林隙主被动遥感协同自动识别
毛学刚, 侯吉宇, 范文义
林业科学. 2017, 53(11):  94-103.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171111
摘要 ( 109 )   HTML   PDF (2769KB) ( 341 )  
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[目的]研究林隙主被动遥感协同自动识别方法,为进一步量化林隙特征提供技术支持。[方法]以真彩色航空正射影像(0.2 m)和机载LiDAR(3.7点·m-2)为主被动遥感数据源,选取东北典型天然次生林——帽儿山实验林场东林施业区为研究区进行面向对象林隙识别。在面向对象分类过程中,通过对比3种分割方案(航空影像分割、LiDAR数据分割、航空影像&LiDAR协同分割)、10种尺度(10~100,步长为10)确定最优分割方案及尺度参数。在最优分割结果基础上应用航空影像的光谱特征、LiDAR数据提取的高度特征及共同特征,应用支持向量机分类器(SVM)进行林隙识别。[结果]3种分割方案的最优尺度均为20;所有尺度均是基于LiDAR数据分割ED3modified(0.52±0.11)低于基于航空影像分割(0.58±0.07)与航空影像&LiDAR协同数据分割(0.58±0.07)。在LiDAR数据最优尺度(20)下,采用光谱和高度共同特征的主被动识别与单独采用光谱特征的主动识别及单独使用高度特征的被动识别相比,分类精度分别提高36.71%和8.17%。[结论]3种分割方案中,基于LiDAR数据分割结果最好;使用主被动遥感协同自动识别进行林隙分类时精度最高(OA=87.73%,Kappa=0.81)。
抚育间伐对黄龙山辽东栎林木形质的影响
于世川, 张文辉, 尤健健, 邓磊, 黄财智, 邢忠利, 樊蓉蓉, 何婷
林业科学. 2017, 53(11):  104-113.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171112
摘要 ( 85 )   HTML   PDF (1080KB) ( 289 )  
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[目的]研究抚育间伐对黄龙山辽东栎林木形质的影响,为林木形质评价体系、黄土高原辽东栎抚育间伐提供理论依据。[方法]在黄土高原黄龙山林区辽东栎林设置抚育间伐试验样地,开展重度(保留郁闭度0.6)、中度(保留郁闭度0.7)和轻度(保留郁闭度0.8)间伐,同时设置对照样地(郁闭度0.9)。为了保持郁闭度不变,每隔3年进行1次抚育间伐。以生长情况(树高平均生长量、胸径年均生长量、冠径比、健康状况)、干形情况(高径比、尖削度、通直度、分杈情况)和侧枝情况(自然整枝能力、侧枝数、枝粗指数、侧枝平均基径)作为辽东栎林木形质评价指标,运用层次分析法构建辽东栎林木形质评价体系,对3种抚育间伐强度(重度、中度、轻度间伐)与对照下辽东栎林木形质进行综合评价。[结果]干形情况对辽东栎林木形质的影响最大,贡献率占0.653;生长情况对其影响次之,贡献率占0.285;侧枝情况对其影响较小,贡献率仅占0.062;12个评价指标在辽东栎林木形质评价中的权重大小依次为:通直度(0.344 6) > 分杈情况(0.227 1) > 健康状况(0.190 7) > 胸径年均生长量(0.051 3) > 高径比(0.046 3) > 自然整枝能力(0.037 7) > 尖削度(0.035 2) > 树高平均生长量(0.031 6) > 侧枝平均基径(0.012 6) > 冠径比(0.011 4) > 枝粗指数(0.008 9) > 侧枝数(0.003 0);综合评价得分依次为:中度间伐(92.892) > 轻度间伐(83.314) > 重度间伐(79.644) > 对照(74.376),林木形质得分随间伐强度增加先增加后减少,中度间伐得分最高,林木形质最好。[结论]抚育间伐可改善辽东栎林木形质,评价指标树高平均生长量、健康状况随间伐强度增加而增加,高径比随间伐强度增加而减少;与对照相比,中度、重度间伐对冠径比、侧枝数、侧枝平均基径影响显著,间伐对通直度、分杈情况有显著影响;中度间伐(保留郁闭度0.7)对改善辽东栎林木形质的作用最大,轻度间伐(保留郁闭度0.8)次之,重度间伐(保留郁闭度0.6)最小,可为黄土高原辽东栎抚育间伐技术提供依据。利用层次分析法构建辽东栎林木形质评价体系,可为其他树种形质评价提供借鉴。
寄生吐伦球坚蚧(半翅目:蚧科)的蚧盾金小蜂属一新种(膜翅目:金小蜂科)
杨忠岐, 克热曼·赛米, 曹亮明, 岳朝阳
林业科学. 2017, 53(11):  114-119.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171113
摘要 ( 106 )   HTML   PDF (1571KB) ( 358 )  
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[目的]开展吐伦球坚蚧生物防治技术研究,调查该害虫的寄生性天敌昆虫。[方法]采集NFDA1 NFDA2树带有吐伦球坚蚧若虫、成虫的枝条,带回室内,置于试管中饲养,以获得天敌。[结果]调查发现一种寄生该害虫的金小蜂新种——吐伦球坚蚧蚧盾金小蜂Eunotus turanicusi Yang et Kereman,详细描述该寄生蜂新种的形态特征,提供清晰的形态特征彩色照片;并记述其生物学、分布等基础信息;列出区分新种与相近种——强壮蚧盾金小蜂E. strenus Xiao et Huang的检索表。[结论]本研究为生物防治吐伦球坚蚧这种危害多种果树的重大害虫找到了一种新天敌,在生物防治上具有重要价值。
基于机器视觉的蛾类三维姿态中前翅间夹角计算方法
张睿珂, 陈梅香, 李明, 杨信廷, 温俊宝
林业科学. 2017, 53(11):  120-130.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171114
摘要 ( 88 )   HTML   PDF (1537KB) ( 251 )  
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[目的]在农林业害虫自动识别分类过程中,目标蛾类三维姿态的准确获取可以优化识别过程,提高识别效率。通过对复杂的蛾类害虫三维姿态进行量化,准确获取虫体三维姿态的信息数据,可克服二维姿态识别的信息缺失问题,提高算法的鲁棒性,为蛾类虫体的自动识别奠定基础。[方法]以棉铃虫为例,提出一种基于机器视觉原理的蛾类虫体前翅间夹角计算方法,以确定虫体的三维姿态,即:通过角点检测原理提取蛾类虫体前翅的标记特征点,获取标记特征点的空间坐标,进而计算虫体前翅间夹角角度。[结果]此方法能够快速、便捷、准确地获取棉铃虫成虫虫体前翅间夹角,且相对误差0.10%~3.96%;该计算方法与激光测量进行偏差分析,均方根误差为1.421 6;配对T检验无显著性差异,表明本文提出的方法可行。[结论]以棉铃虫为例提出一种基于机器视觉的标记特征点虫体前翅间夹角计算方法,平均用时仅14.6 s,少于激光测量法的1 min,在计算效率上也有所提高,为多姿态蛾类害虫的自动监测、快速识别提供重要的技术手段。
油用凤丹牡丹不同种植时间根际细菌群落多样性变化
郭丽丽, 尹伟伦, 郭大龙, 侯小改
林业科学. 2017, 53(11):  131-141.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171115
摘要 ( 187 )   HTML   PDF (2027KB) ( 460 )  
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[目的]土壤微生物在林业生态系统中具有重要的功能,解析油用凤丹牡丹长期人工种植后根际土壤中细菌群落结构多样性变化情况,为揭示油用凤丹牡丹长期连作后根际病害抑制性土壤形成的机制奠定基础。[方法]试验采集种植2、4、5、10和32年生凤丹牡丹的根际土壤,应用IlluminaMiSeq高通量测序技术,分析土壤细菌16S rRNA基因V3+V4区域的丰富度和多样性指数,研究连作对凤丹牡丹根际细菌群落结构及多样性的影响。[结果]源于不同种植时间(年限)的15个根际土壤样本共获得2 366个涵盖24门、79纲、113目、117科、103属的OTUs。凤丹牡丹根际土壤中心优势菌群为:变形菌门(34%)、酸杆菌门(14%)、浮霉菌门(14%)和放线菌门(10%)等。纲层次上的优势菌群为:变形菌门的δ-变形菌纲(26%)、α-变形杆菌纲(25%)、β-变形菌纲(15%)和γ-变形菌纲(15%);酸杆菌门的酸杆菌纲(44%)和Solibacteres(14%);浮霉菌门的浮霉菌纲(27%)和Planctomycetia(60%);放线菌门的放线菌纲(25%)、酸微菌纲(18%)、嗜热油菌纲(17%)、MB-A2-108(15%)、红杆菌纲(10%)。[结论]不同种植年限凤丹牡丹土壤中细菌优势菌群组成结构变化较小,但菌群多样性呈下降趋势;不同种植年限的土壤具有特异性、高丰度和低丰度细菌种属。随种植年限延长,酸杆菌门等细菌群落逐年积累,绿菌门和纤维杆菌门等特异性菌群出现,放线菌门、变形菌门、浮霉菌门等菌群丰度逐年降低,疣微菌门等菌群消失的现象可能是造成多年连续单一种植凤丹牡丹土壤细菌选择性抑制生长以及土壤病害发生、土壤退化的重要原因之一。凤丹牡丹根际微生物对维持根际土壤微环境具有重要的生态学意义。
干旱荒漠草原马胃蝇蛆病疫源地感染源分布——以卡拉麦里山有蹄类自然保护区为例
黄河清, 初红军, 曹杰, 布兰, 胡德夫, 张东, 李凯
林业科学. 2017, 53(11):  142-149.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171116
摘要 ( 118 )   HTML   PDF (2165KB) ( 269 )  
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[目的]调查及分析对马胃蝇化蛹场所具有指示作用的宿主粪便空间分布,以期掌握马胃蝇在该地区不同宿主间交叉感染主要场所及特征。[方法]采用样带法和样方法调查野放区域普氏野马利用率较高的WP1、WP2、WP3和WP4 4个水源地周边及驴道环境马科动物粪便的位置及数量。样带自水源地向外,依照驴道设置,长度为1.5 km;样方在以WP1水源为中心半径200 m范围的圆形区域内设置;数据采用Mann-Whitney U法对水源地粪便密度进行分析,LSD(最小显著差异)法对不同季节水源地马科动物粪便分布进行多重比较,分层聚类的方法对4个水源地驴道马科动物粪便分布规律进行聚类分析。[结果]1)由水源地向外,马科动物粪便数量总体呈减少趋势,该变化在距离水源地300 m范围内下降明显;4个水源地驴道粪便拟合最佳模型(x为距水源地距离,y为粪便数量)均为倒数型(WP1:y=3.873+59.000/xR2=70%;WP2:y=3.940+16.342/xR2=64%;WP3:y=5.248+12.841/xR2=55%;WP4:y=-0.481+44.869/xR2=69%);2)野马利用率最高的WP1水源地3条驴道马科动物粪便分布趋势均不受月份变化的影响(P>0.05),但其粪便数量在8月份均显著增加(P<0.05);5-8月,WP1水源地驴道在距水源点200 m范围内的马科动物粪便数量所占比例随旱季的到来有所增加;3)对于不同类型的水源地,驴道马科动物粪便在数量及分布趋势上具有不同的表现,相对而言,粪便多且集中地分布于永久性自然水源周边,人工改造水源地粪便数量少但自水源地驴道向外分布较为均匀。[结论]干旱荒漠草原水资源紧缺导致马胃蝇在宿主体外形成较为集中的蛹期发育平台,该平台由于扼守水源地通道,客观上会营造马科动物群体近距离接触马胃蝇的条件,成为卡拉麦里地区马胃蝇传播的最主要场所。本研究可揭示干旱荒漠草原马胃蝇蛆病的流行与当地的环境条件、马科动物自身习性间的关联性,对进一步开展普氏野马马胃蝇生物学、流行病研究及其防控工作具有重要指导作用。
柔性薄木/纳米碳材料复合电极的微观结构与电导性能
吕少一, 傅峰, 郭丽敏, 陈志林, 常焕君
林业科学. 2017, 53(11):  150-156.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171117
摘要 ( 107 )   HTML   PDF (2485KB) ( 296 )  
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[目的]基于木材天然的多孔性、亲水性以及优良机械性能,将薄木切片作为柔性的支撑材料和载体材料与2种纳米碳材料有机结合,制备一种新型柔性薄木/纳米碳材料复合电极,并对其微观结构与电导性能进行研究,为木材功能化和高附加值化提供一种新的研究方向。[方法]利用物理切片方式得到完整性和柔韧性良好的薄木切片,再将纳米碳材料氧化还原石墨烯(RGO)、羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT)逐层沉积到薄木表面,借助冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、四探针电阻率测试仪和电化学工作站等手段研究薄木/纳米碳材料复合电极的微观形貌、化学结构、电导性和电化学性能,重点探索纳米碳材料与薄木切片的附着机制和界面结合机制。[结果]RGO通过非共价π-π堆积在薄木表面形成褶皱状纳米薄膜结构,CMWCNT则呈不规则颗粒状形貌;横切面薄木/纳米碳材料复合电极呈多孔结构,而径、弦切面则为沟壑状结构。薄木沉积纳米碳材料前后表面化学元素无变化,依然为C(284 eV)、O(532 eV)峰,但C/O比例从1.84增加到5.51(RGO)和3.65(CMWCNT)。随着纳米碳材料沉积次数增加,薄木/RGO和薄木/CMWCNT复合电极的附着量和导电率均随之增大,而且在同一沉积次数下,前者的附着量和导电率略大于后者;当沉积次数达到19次时,RGO附着量可达0.68 mg·cm-2,相应的导电率为0.63 S·cm-1;CMWCNT附着量略低于RGO,为0.45 mg·cm-2,相应的导电率为0.50 S·cm-1;导电率与附着量具有良好的线性拟合性。2种柔性薄木/纳米碳材料复合电极在不同弯曲程度下电流基本保持平稳,表明弯曲应力对其电导性能影响很小。[结论]2种纳米碳材料在薄木表面逐层沉积形成纳米层,且与薄木有较强的附着力(氢键作用)。经过纳米碳材料沉积后,薄木表面化学元素C/O比例显著提高,附着量和导电率也随纳米碳材料沉积次数增加而增大。2种薄木/纳米碳材料复合电极柔性良好,且具有良好的弯曲电导稳定性,可作为柔性电极材料在柔性储能器件和柔性可穿戴设备等方面发挥潜在的应用价值。
日本落叶松规格材齿板节点承载性能
王滋, 王丽, 武国芳, 任海青, 赵荣军
林业科学. 2017, 53(11):  157-163.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171118
摘要 ( 86 )   HTML   PDF (1624KB) ( 275 )  
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[目的]研究国产规格材与国产齿板连接节点的拉伸及抗剪承载性能,为国产建筑材料的开发利用提供参考。[方法]以采自辽宁清原大孤家林场的日本落叶松规格材及市购国产齿板为试验材料,设计制作4种工况下的板齿极限强度试件及10种工况下的齿板抗剪强度试件,通过拉伸和剪切试验,研究不同工况下日本落叶松齿板连接节点的板齿极限强度和齿板抗剪强度,并与进口齿板和进口SPF规格材进行对比。[结果]日本落叶松与国产齿板连接节点的板齿极限强度在AA、AE、EA和EE 4种工况下分别为3.50、2.53、2.61和2.37 N·mm-2,通过比较日本落叶松与国产齿板、进口齿板2组结果,除EA工况下进口M20齿板强度略低外,在AA、AE和EE 3种工况下分别高于国产齿板10.57%、21.34%和9.28%,对比进口M20齿板与日本落叶松、进口SPF 2组结果,在AA、AE、EA和EE 4种工况下与日本落叶松的组合分别高于与进口SPF的组合36.27%、50.49%、30.00%及40.00%;齿板抗剪强度在θ=0°、θ=90°、θ=30° T、θ=60° T、θ=120° T、θ=150° T、θ=30° C、θ=60° C、θ=120° C和θ=150° C 10种工况下分别为132.39、122.73、135.66、199.13、92.26、172.76、99.81、89.52、79.10和85.68 N·mm-1,除剪-拉复合受力情况下θ=120°时国产齿板和日本落叶松组合的齿板受剪极限强度较小外,其他工况均大于进口齿板与进口SPF的节点组合。[结论]板齿极限强度试验在4种工况下的破坏方式均为齿拔出破坏,齿板抗剪强度试验主要破坏方式为木材接缝处开裂、齿板端部齿拔出和齿板在木材接缝处翘曲等;荷载方向对齿板连接节点承载力影响较大;国产齿板和国产日本落叶松的齿板连接性能较好,且优于常见进口齿板和进口SPF的节点组合,可进一步研究国产齿板和国产日本落叶松制成轻型木桁架的承载性能,为完善我国木结构建筑体系提供科学依据。
软硬涂层刀具材料与木质复合材料的摩擦特性
郭晓磊, 何继龙, 庆振华, 卫宏, 曹平祥
林业科学. 2017, 53(11):  164-169.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171119
摘要 ( 99 )   HTML   PDF (1522KB) ( 397 )  
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[目的]分析软硬涂层刀具材料与木质复合材料的摩擦特性,为涂层硬质合金木工刀具的磨损及切削性能研究提供实践指导。[方法]测试TiN硬涂层硬质合金、MoS2软涂层硬质合金和未涂层硬质合金与木质复合材料的摩擦系数及磨损前后的粗糙度变化,研究涂层刀具材料与木质复合材料的摩擦特性。[结果]MoS2软涂层硬质合金与中密度纤维板(MDF)、刨花板(PB)和木粉/PE复合材料(WFPEC)的摩擦系数明显低于未涂层硬质合金和TiN硬涂层硬质合金,且TiN硬涂层硬质合金低于未涂层硬质合金;PB与未涂层硬质合金、TiN硬涂层硬质合金和MoS2软涂层硬质合金的摩擦系数明显低于MDF和WFPEC,且WFPEC低于MDF;未涂层硬质合金、TiN硬涂层硬质合金和MoS2软涂层硬质合金与MDF和PB的摩擦试验中,随着载荷增加,摩擦系数逐渐增大,而与WFPEC的摩擦试验中,随着载荷增加,摩擦系数没有明显变化趋势;与MDF磨损试验前后,未涂层硬质合金磨损表面粗糙度变化率最大,MoS2软涂层硬质合金表面粗糙度变化率其次,TiN硬涂层硬质合金表面粗糙度变化率最小。[结论]TiN硬涂层材料和MoS2软涂层材料可有效降低与木质复合材料的摩擦系数,且MoS2软涂层硬质合金摩擦系数低于TiN硬涂层硬质合金,而TiN硬涂层硬质合金耐磨性能优于MoS2软涂层硬质合金。
研究简报
基于连续断裂过程的根系黏聚力Wu氏模型修正系数的确定
及金楠, 田佳, 瞿文斌
林业科学. 2017, 53(11):  170-178.  doi:10.11707/j.1001-7488.20171120
摘要 ( 76 )   HTML   PDF (2150KB) ( 346 )  
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[目的]研究根系黏聚力Wu氏模型的修正系数,可提高Wu氏模型的精确度,进而提高造林边坡稳定性评价的准确性。[方法]针对Wu氏模型对根系黏聚力的高估问题,以刺槐和侧柏根系为研究对象,应用复合材料学的连续破坏理论,阐述根系的渐进失效过程,提出基于连续断裂过程的根系黏聚力Wu氏模型修正系数,即断裂修正系数,并研究不同算法间修正系数的差异性以及修正系数与根截面积比之间的关系。[结果]根系断裂修正系数随算法(P<0.001)、树种(P<0.001)和土层深度(P<0.001)的变化而有显著差异;位移控制式算法引入的修正系数显著高于由拉力控制式算法引入的修正系数(P<0.001);断裂修正系数随深度的增加而增加,表层30 cm内的修正系数显著低于深层根系(P<0.001);根截面积比与断裂修正系数的负相关性存在阈值,当根截面积比小于阈值时(刺槐0.14,侧柏0.11),断裂修正系数随着根截面积比的增加而减少;当根截面积比大于阈值时,断裂修正系数的根截面积比效应不显著。[结论]根系断裂修正系数随算法和树种不同而变化,随土壤深度增加而增大,且在根截面积比阈值范围内(刺槐0.14,侧柏0.11)与根截面积比呈负相关关系。研究结论能为评价造林边坡的稳定性、揭示植物护坡的力学机理提供理论基础,并为水土保持工程植物措施的选择提供科学依据。