太行山区林木根系单根固土生物力学及疲劳特性研究

为了揭示河北太行山区崇陵小流域林木根系固土能力,选取太行山区崇陵小流域内的20年生油松(Pinus tabulaeformis)和侧柏(Platycladus orientalis)人工林为研究对象,采用室内单根拉伸试验的方法,测定3、5、7mm 3个径阶下最大抗拉力平均值和平均抗拉强度,对根系疲劳前后固土的力学特性及根系疲劳过程进行研究。结果表明:1)疲劳前后油松和侧柏根系的最大抗拉力与根径呈正相关关系,回归曲线采用幂函数拟合;2)疲劳前后油松根系最大抗拉力平均值和平均抗拉强度均高于侧柏,疲劳后2种林木根系抗拉强度随根径的变化规律与疲劳前一致;3)疲劳后不同径阶油松和侧柏最大抗拉力和抗拉强度均有提升,疲劳后油松和侧柏根系3个径级(3、5、7mm)的极限抗拉力比疲劳前分别增加了69.2%、36.5%、37.7%和13.7%、12.9%、32.9%,疲劳后油松和侧柏根系的平均抗拉强度分别是疲劳前的1.50倍和1.19倍;4)林木根系滞回曲线表现出明显的周期循环特征,最初几个周期"滞回环"饱满且间隙明显,"滞回环"间距随着循环周期的增加越来越密集,几乎形成闭合曲线,逐渐趋于稳定。     

北川县4个树种根系抗拉特性研究

【目的】研究北川县几种常见造林树种(柳杉、厚朴、桤木和楠竹)的根系抗拉特性。【方法】通过野外调查和室内试验相结合的方法,研究了各树种单根的抗拉强度、最大抗拉力和应力-应变关系等抗拉特性。【结果】各树种单根的最大抗拉力随根径的增大而迅速增加,相同直径水平时单根最大抗拉力大小依次为柳杉厚朴桤木楠竹;不同林龄的柳杉单根的最大抗拉力大小依次为9a6a3a。【结论】4个树种单根的抗拉强度为柳杉桤木厚朴楠竹;不同林龄的柳杉单根的最大抗拉力随林龄增加而增加。     

磨盘山典型灌草根系抗拉力学特性及其影响因素研究

为研究西南典型红壤土石山区护坡植物根系固土力学机制,选取4种景观绿化护坡乡土植物(栽秧泡、星毛金锦香、狗尾草、灯芯草)根系开展单根抗拉实验,对比分析根系力学特性及其相关影响因素。结果表明:4种植物根系抗拉能力排序为栽秧泡星毛金锦香狗尾草灯芯草,随根径的增大抗拉力增大,抗拉强度减小。随着根径的增大星毛金锦香、狗尾草、灯芯草根系木质素含量、木纤比逐渐增大,纤维素含量减小,栽秧泡变化相反。4种植物根系抗拉能力与纤维素、木质素含量显著相关;星毛金锦香、狗尾草、灯芯草根系抗拉力与纤维素含量显著负相关,与木质素含量、木纤比显著正相关,抗拉强度与纤维素含量显著正相关,与木质素、木纤比显著负相关;栽秧泡根系抗拉特性与化学成分的关系与之相反。根系应力-应变曲线初始阶段为线性关系弹性特征较好,当荷载继续增大表现塑性材料特征;根系最大延伸率随根径的增大而减小,最大的为栽秧泡。4种植物单根力学特性均符合水土保持植物要求。     

华北土石山区白桦根系分布特征及力学性能研究

以华北土石山区常见乔木白桦根系为研究对象,采用全挖法,从根长、根径、土层深度等方面进行比较,利用Sketchup Pro 8软件建立根系的形态模型;并在实验室进行根系抗拉强度及根土复合体抗剪强度的试验。结果表明,白桦根系垂直分布范围集中在0～60 cm的土层中,对坡面浅层水土保持起着重要作用,用软件模拟出的根系形态较接近实际;根系抗拉力与直径成正比,抗拉强度随直径的增加而减小;白桦根系能明显增强土体的抗剪强度,且根系交叉方式不同,根土复合体的抗剪强度也不同。     

沙地柏根系抗拉力学特性研究

对河北省张家口市沙地柏(Sabina vulgaris Ant.)根系进行抗拉试验,结果表明,沙地柏单根抗拉力随着根系直径的增大呈幂函数形式增大,单根抗拉强度随着根系直径的增加呈近似幂函数的关系递减,且相关系数都较高,沙地柏根系直径较大的根对边坡土体的加固作用有限,而根系直径较小的根抗拉强度较大,对根系护坡起主要作用;沙地柏单根伸长率、截面收缩率随着根系直径的增大呈直线形式减小,且相关系数都较高,根系直径较小,根系伸长率较大,从侧面反映出随着根系直径的增加,韧性减小。沙地柏根系直径范围在1.00～6.00 mm,抗拉力在25.0～369.0 N,抗拉强度在13.00～17.00 MPa,伸长率在8.00%～12.00%,截面收缩率在8.00%～12.00%,平均抗拉力为170.7 N,平均抗拉强度为14.89 MPa,平均伸长率为10.76%,平均截面收缩率为9.82%。     

中亚热带常绿阔叶林中主要灌木根系力学特性

为研究中亚热带常绿阔叶林中优势灌木植物根系的固土护坡力学机制,在浙江南部的山体滑坡、泥石流易发区内选择3种主要的灌木(檵木、麂角杜鹃和香港黄檀)进行野外和室内力学试验。结果表明,须根相对丰富的植物能明显提高表层土壤的抗剪强度;根系抗拉力和抗剪力均与根径呈幂函数正相关关系;檵木和麂角杜鹃根系抗拉强度与根径呈幂函数负相关关系,而香港黄檀则无明显相关性;细根比粗根更有利于土壤加固和抗剪强度的提高。     

信南高速不同类型坡面下边坡植物根系抗拉特性

通过对信(阳)南(阳)高速公路不同坡位、坡向植物根系在不同生长阶段及主根与侧根处的根系力学特性的研究,对于了解根系固土机理及水土保持具有理论实践意义。采用相关分析和回归分析的方法,分析不同类型坡面下植物根系的抗拉特性。结果表明:在不同的生长阶段,多年生草本进入夏季抗拉力达到最大值,冬季呈明显递减趋势;灌木进入冬季则呈缓慢递增趋势;中、下坡植物抗拉力多大于上坡;阳坡植物根系的抗拉强度、根系直径均大于阴坡;阴坡植物根系抗拉力均大于阳坡,根系发育良好;草本植物的主根抗拉力均大于侧根;根系抗拉力和直径呈显著的正幂函数关系,根系抗拉强度和直径呈显著的负幂函数关系。研究结果对根系固土力学机制的研究提供了理论基础。     

采煤塌陷区先锋植物含侧根分支处根段抗拉力学特性

为了进一步完善植物根系固土力学机制，以神东矿区采煤塌陷区的先锋植物黑沙蒿为研究对象，采用TY8000伺服式强力机研究其含侧根分支处根段的抗拉力学特性。结果表明，随根径的增加，黑沙蒿含侧根分支处根段的抗拉力逐渐增加，抗拉强度逐渐下降；在轴向拉力反复加载下，试验根由弹性变形逐渐过渡到塑性变形，表现出明显的弹塑性特征；试验根的σ～ε曲线主要分为直线型、上凸型、多峰型、波动型4种，除σ～ε曲线外，其余3种σ～ε曲线基本均以上凸型逐渐达到第1个峰值；各径级代表性σ～ε曲线的极限弹性应力由4.62 MPa降至2.25 MPa，而极限弹性应变无变化规律。黑沙蒿含侧根分支处根段的抗拉力与根径呈幂函数正相关，抗拉强度与根径呈幂函数负相关；试验根在轴向拉力下表现出弹塑性特征；随应变的不断增加，试验根应力由快速增长过渡为缓慢增长；试验根的极限弹性应力与根径呈负相关，而极限弹性应变与根径无相关性。     

三峡库区几种耐水淹植物根系力学特征与土壤抗剪强度

为明确耐水淹植物根系的力学特征及其对土壤抗剪强度的增强效应,研究了10种耐水淹植物根系的根体积密度、不同径级的最大抗拉力,计算了各物种根系的平均抗剪强度、对土壤的抗剪强度理论增强值,并测量了根系对土壤的抗剪强度实际增强值。研究发现:1不同耐水淹物种根系的平均最大抗拉力和平均抗剪强度差异较大,它们的值分别在4.25~14.81 N及6.55~28.94 MPa之间,其中,甜根子草的平均最大抗拉力最大,达到了14.81 N,显著高于其他所有物种;狗牙根和香附子有较大的平均抗剪强度,分别为28.94和22.06 MPa,显著高于其他物种,而空心莲子草最低。2不同物种根系的最大抗拉力随根系径级的增加而增大,其关系均符合幂函数方程y=axb(P0.001);3不同物种根系的抗剪强度随径级的变化而变化,除卡开芦、牛鞭草和秋华柳外,其变化特征符合方程y=a+bx+cx2(P0.05);4不同物种的根系对土壤抗剪强度的增强值不一样,就理论值而言,香附子增加值最大,其值为1.16 MPa,显著高于其他物种,其次为荻和香根草等;从实际测量值来看,香附子对土壤抗剪强度增加值也最大,其值达到了27.52 MPa,显著高于其他物种,其次为荻和香根草等。结果表明,植物根系的最大抗拉力及抗剪强度与根系的径级关系密切;根系对土壤抗剪强度的增强值与根系的抗剪强度密切相关,实际应用Wu-Waldron模型还需考虑其他因素的影响;香附子具有较强的增强土壤抗剪能力,其次为荻和香根草等,空心莲子草和狗牙根的增强作用相对较弱。     

不同埋干深度对楸树根系生长特性的影响

[目的]研究4种埋干深度对1年生豫楸1号根系生长特性的影响。[方法]埋干深度设计4种处理(10、20、30和40 cm),各处理分别选3株平均木,采用全根挖掘法,调查其根系数量、长度、生物量及根系生物量的垂直分布特性。[结果]不同埋干深度间根系数量无显著差异,以细根数量最多,其次为中根和粗根。各处理间根系长度也无显著性差异,以粗根长度最大,其次为中根和细根。处理间的根系总生物量存在显著性差异,其随埋干深度增大递减;粗根、中根和细根生物量主要分布在嫁接痕下根桩0~40 cm范围。[结论]该研究为生产中楸树栽植时埋干深度的科学选择提供参考。     

辽南地区越橘根系分布特征

调查了7a生越橘在辽南地区棕壤条件下根系分布特征。结果表明:(1)5个越橘品种根幅为50～70cm,水平分布主要在0～50cm范围内;(2)根系生物量以高丛越橘、半高丛越橘较大,矮丛越橘较小;不同径级根系生物量占总生物量的比例以1～3mm的根系最大,其次为≤1mm的根系,≥3mm的根系所占比例较小;(3)康维尔、北村和斯卫克的根长密度较大,北陆和美登较小;不同径级根系根长密度占总根长密度的比例≤1mm根系最大,其次为1～3mm的根系,≥3mm的根系所占比例较小;(4)5个越橘品种根系生物量和根长密度垂直分布深度在30～40cm以内,主要分布在0～20cm土层中,其中康维尔和北村集中分布在0～10cm土层中,美登集中分布在10～20cm土层中,北陆和斯卫克在0～20cm土层内分布相对较为均匀。     

施肥对盆栽香樟幼苗细根生长的影响

以盆栽的1年生香樟实生苗为研究对象,采用指数施肥的方式,测定了细根平均直径、平均根长以及比根长3个指标.探讨施肥对香樟幼苗细根形态的影响,为香樟的速生丰产及培育过程中资源的高效利用提供理论依据.结果表明:1)氮磷钾对细根直径影响程度依次为氮＞磷＞钾,氮素显著提高了1～2级根的平均直径(p＜0.05).2)氮肥能促进了香樟1～2级根的平均根长的增加.适宜浓度的氮磷钾混合肥能显著促进1级细根伸长(p＞0.05).3)氮肥对1～2级根的比根长的增加有显著作用(p＜0.05)、施肥对3级以上细根的比根长无显著影响(p＞0.05).综合分析得出:处理9对香樟苗期根系形态指标影响最为显著,即施肥量为氮素4g·株-1、磷素4 g·株-1、钾素2g·株-1时,对香樟幼苗细根的生长发育有较好的促进作用.     

沙棘根系分布及根瘤研究

以中国沙棘、俄罗斯大果沙棘和蒙古大果沙棘的3个品种为试材，采用根窖法对沙棘的根系分布进行了研究，结果表明沙棘的根系主要分布于0～60cm的土层中。通过调查，发现中国沙棘“中阳”根瘤总数、中根瘤数最多；俄罗斯大果沙棘品种“金阳”的根瘤总体积、根瘤鲜重、根瘤干重、最大根瘤重、最大根瘤直径、根瘤总氮量最大；蒙古大果沙棘品种“秋阳”大根瘤数最多。     

幼龄期红枣吸收根系空间分布特征

【目的】研究新疆阿克苏地区幼龄期（3cm地径）红枣吸收根系空间分布特征,为干旱区高效节水灌溉提供理论依据。【方法】采用剖面挖掘和分层取样法,利用WinRHIZO Pr02010a根系分析系统分析漫灌条件下有效吸收根（根径〈2mm）的空间分布特征。【结果】在水平方向上,幼龄期红枣根长密度呈抛物线型分布,93．09％以上根系分布在距树干水平距离0-150cm处,分布密集区为0-50cm,最大值出现在0-25cm;在垂直方向上,幼龄期红枣根长密度呈指数型分布,94．07％以上的根系分布在土层深度0-50cm处,根系分布密集区为0-20cm,最大值卅现在10-20cm。【结论】距离树干水平距离0-150cm和垂直方向0-50cm的土层是幼龄期红枣根系分布较密集的区域,也是田间水肥管理的重要区域。     

小麦根系主要生态效应的研究

通过小麦根系对土壤水分、施肥深度和气温变化等生态效应的研究表明：小麦根系生长的适宜土壤相对含水量为７０％～８０％，低于６０％，明显受抑制，在小麦抽穗开花期，根系生理活性对土壤水分的反应最明显；气温变化通过植株生长，会引起根系迅速地反应出来。根系对秋、冬季和春季温度变化的反应有显著区别；土层施肥可使根系早期生长健壮，利于壮苗，深层施肥可促使下层根量增多。用￣（３２）Ｐ示踪试验证明，在一些分蘖死亡的情况下，其基部着生的根仍继续保持着生活能力，而且对整个植株同样起着根的应有作用。     

核桃-小麦复合系统中细根的分布及形态变异研究

【目的】研究核桃(Juglans regia)-小麦(Triticum aestivum)复合系统中细根的分布格局及形态变异,为种间关系研究及农林复合系统的合理设计提供依据。【方法】以核桃、小麦单作为对照,采用根钻法取样,用WinRHIZO根系分析系统对根系形态进行分析,比较核桃小麦复合系统与单作系统中植物细根的空间分布和形态差异。【结果】①复合系统中核桃细根根长的垂直分布重心深度为35.49 cm,比核桃单作（29.97 cm）下移了5.52 cm;水平径向的分布重心为距树干基部0.91 m,比核桃单作（0.99 m）向树干基部靠近了0.08 m。复合系统中小麦根长的分布重心深度为18.46 cm,比小麦单作（26.04 cm）上移了7.58 cm。②复合系统中核桃细根的平均根长密度为83.6 cm/dm³,比核桃单作（135.6 cm/dm³）降低了38%;复合系统中小麦根长密度为1.74 cm/cm³,比小麦单作（1.22 cm/cm³）增加了42%。③复合系统中核桃细根的平均比根长在0～30 cm土层为5 149.34 cm/g,大于核桃单作（3 624.68 cm/g）,而在30～100 cm土层为2 626.59 cm/g,小于核桃单作（3 906.9 cm/g）;复合系统中小麦比根长在0～50 cm土层为10 019.5 cm/g,小于小麦单作（11 811.7 cm/g）;在50～100 cm土层为14 328.9 cm/g,大于小麦单作（13 389.6 cm/g）。【结论】复合系统中0～30 cm土层及水平径向距树干基部1.5～2.0 m是根系竞争最剧烈的区域,为了适应复合系统的地下竞争,核桃和小麦在生长过程中对细根的空间分布及形态产生了可塑性反应。     

小麦根系发生规律的研究

1984～1987年对小麦不同品种、密度和施氮水平下根系发生规律进行观察.结果表明:主茎叶片出生与各叶节次生根开始发生存在(n-3)的同伸关系.各叶节发根力随节位提高而增强.芽鞘节、分蘖鞘节、主茎的1～4叶节和分蘖的1～2叶节一般发根1～2条,其余各叶节可发根2～6条,抱茎叶节最多可发根6～8条.不同密度和施氮量主要影响最上3个叶节的发根力.     

果树根系寿命与呼吸强度的相关性

本文测定了东北山樱桃、山桃、核桃、酸枣、平邑甜茶五个树种的根系寿命和根系呼吸强度 ,结果表明 :酸枣根的寿命最长 ,为 4 0d ,东北山樱桃和山桃的根寿命较短 ,分别是 12d和 10d ,前者是后两者的 3.3～ 4 .0倍。白色根的呼吸强度以东北山樱桃较大 (0 .311O2 ,μmol/ (g·min) ) ,酸枣较弱 (0 .12 6O2 ,μmol/ (g·min) ) ;白色根的呼吸强度大于木质根 ,但酸枣白色根呼吸强度小于木质根 ;根的寿命与呼吸强度呈负相关 ,相关系数为R2 =0 .82 4 9。     

泰宁雷公藤根系分布规律

对泰宁县3种雷公藤林分的雷公藤根系含水率和生物量进行研究。结果表明,3年生林分比5年生林分的根系含水率低;野生林分根系生物量远小于人工林林分,前者总根量仅达到430.019 kg.hm-2,而后两者则分别达到1073.070和1937.669 kg.hm-2;不同类型林分的根系生物量在各径级中分配的共同规律:粗根>中根>细根,根系生物量的垂直分布随着土壤深度的增加而逐渐下降,在0-10 cm的土层中,根生物量所占比例最大,达总量的40%以上,随后逐层减少;在30-40 cm的土层中,根量所占比例已经很小了,而>40 cm的土层,几乎没有根系,根量绝大部分集中在前3层(0-30 cm)。