华北典型乔木根系抗拉及土壤抗剪性能研究

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1、华北典型乔木根系抗拉及土壤抗剪性能研究根土复合体的抗剪性能是植物固土护坡研究的基础,根系抗拉性能是根土复合体抗剪性能的决定性因素。为了进一步更深入全面地探讨根系抗拉性能以及根土复合体抗剪性能的力学机制,本文以中国北方土石山区最常用做固土护坡和水土保持树种的白桦(BetulaplatyphyllaSuk.)、蒙古栎(QuercusmongolicaFisch.exLedeb)、油松(PinustabuliformisCarriere)和落叶松(Larixgmelinii(Rupr.)Kuzen.)的根系为研究对象,探讨根系含水量、根长、

2、根径和拉伸速率对根系抗拉性能的影响,并且研究了不同根径下的根系化学组成和其抗拉性能的关系,此外还研究了分层土壤的理化性质、抗剪性能及根系分布之间的相互作用。主要研究成果如下：(1)根系含水量对其抗拉性能影响显著,根系在一定范围内失水可增加其抗拉强度,但失水过多则根的延伸能力会降低,使抗拉强度锐减。(2)总体上,拉伸速率对单根抗拉强度的影响不显著,但拉伸速率增大会使根径和根长对抗拉强度的影响减小,即滑坡速率增大会减小根型对坡体抗剪性能的作用。在1Omm/mirfi伸速率下,标距和抗拉强度呈线性负相关，但其相关程度并不强。(3)根径与抗拉

3、力间呈显著的幂函数正相关关系,而根径对抗拉强度的影响并不稳定(呈负相关或影响不显著)。(4)对于白桦和蒙古栎根系,随着根径的增大,纤维素和半纤维素的百分含量显著减小,木质素百分含量和木纤比显著增大；抗拉力随着纤维素和半纤维素的百分含量的增大而减小,随着木质素百分含量以及木纤比的增大而增大；抗拉强度与纤维素和半纤维素的百分含量呈正相关关系,与木质素百分含量和木纤比呈负相关关系。油松和落叶松根系的直径与化学组成及抗拉力与化学组成的响应机制与白桦和蒙古栎相反,而抗拉强度受四个化学性质指标的影响不大。(4)不同树种间的化学组成和抗拉性能均有显

4、著差异。纤维素百分含量和抗拉强度的大小顺序均为：白桦>蒙古栎>落叶松>油松,其中阔叶树种的纤维素百分含量和抗拉强度均较大程度大于针叶树种。四个树种根系的抗拉力及白桦和蒙古栎根系的抗拉强度可以通过其与纤维素百分含量的线性关系得到很好的解释。(6)对于落叶松林地土壤,土层加深,根系干物质减小,容重增大,通气性和透水性减弱,土壤有机质、全氮和全磷含量降低；落叶松林地土层抗剪强度大小为：20-40cm>0-20cm>40-60cm,裸地则是土层越深,抗剪性能越好；落叶松林地每一层土壤的理化性质和抗剪性能都优于裸地

5、。不同土层的土壤理化性质与根系的生长及分布互相作用,并影响土壤抗剪性