基于SketchUp的林木根系形态模拟研究

以造林常见树种油松和落叶松的根系为研究对象,采用全挖原位记录,从根长、土层深度等方面进行分析,提出一种进行林木根系模拟的新方法——用SketchUp构建根系静态模型。结合记录表格还原出根系的立体模型。它将为进一步开展基于林木根系生长动态构型的研究及基于MRI、XCT等现代影像技术的植物根系三维构型的原位观测和定量分析技术研究提供依据。     

华北土石山区四种常见乔木根系的形态研究

以华北土石山区四种常见乔木的根系为研究对象,采用全挖法,从根长、根径、土层深度和生物量等方面进行比较,并计算了四个树种随土壤深度变化的累积根系长度百分比,利用Sketchup Pro 8软件建立了各根系的形态模型。结果表明:四个树种根系长度差别较大,总长度大小顺序依次为白桦>落叶松>蒙古栎>油松;不同树种不同径级根的差别较大;各树种根系垂直分布范围集中在0～60cm的土层中,在60cm以下的土层中分布很少。研究中四个树种拟合的β值都在0.960-0.970之间,根系垂直分布方式都显示出深根型根系轮廓。用软件模拟出的根系形态较接近实际。     

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。     

油松根系固土的基本力学特性

植被根系的力学性质对于斜坡的稳定性是一个重要因素。为确定油松根系的基本力学特性,对油松不同标距不同直径根段进行拉力试验。结果表明：所有根系随直径级的增大,抗拉力以幂函数显著增大,抗拉强度却以幂函数减小,对于直径D≤1mm的根系,抗拉强度显著增加。标距对抗拉力影响不显著,对抗拉强度影响显著。油松的应力应变曲线为单峰曲线,具有弹塑性材料特征。首次初步将油松根系的应力应变曲线简化为3个阶段：线性弹性段、非线性弹性段和塑性段。在理论推导和数据分析的基础上,建立了油松根系的三阶抛物线本构模型。这些研究探明了油松作为水土保持先锋树种固土的力学机理,对护坡植物的选择和优化组合具有重要的参考价值。     

华北土石山区典型天然次生林生态系统健康评价研究

为客观评价我国华北土石山区天然次生林的健康状况,利用现有资料结合定性分析,确定适合本研究区域的森林生态系统健康评价指标3大类共12个,运用SPSS 19.0统计软件,采用定性与定量相结合的方法对指标进行筛选,确定森林健康评价指标体系,包括结构性指标、功能性指标和抗干扰性指标3大类6个指标,通过层次分析法计算指标权重,并应用评价模型对北沟林场天然次生林100个小班进行森林健康评价。结果表明:北沟林场天然次生林100个小班大部分处于健康状况,面积为29600 m²,占样地总面积的74.0%。因此,还需加大这一地区的森林经营,使森林结构更加具有稳定性、抗干扰性和活力,使其达到健康森林群落的理想结构。     

北沟林场天然次生林植物群落结构及物种多样性研究

为了对森林群落结构及其物种多样性进行深入研究,掌握其发展变化规律,以便为有效开展生物多样性保护提供可靠依据,以河北省围场县北沟林场天然次生林为研究对象,从Raunkiaer生活型、多样性指数等方面对森林群落结构及物种多样性进行了研究.结果表明:(1)该区天然次生林物种丰富,共计117种植物,隶属58个科99个属;(2)高位芽植物在天然次生林植物群落中优势明显,其次为地下芽植物,其余生活型植物不占优势;(3)群落内部层片结构复杂,优势层片为大高位芽层片和中高位芽层片;(4)各群落的丰富度指数顺序为:草本层＞灌木层＞乔木层;多样性指数在各层之间呈现多样化趋势;而均匀度指数在各层物种之间差异显著,均匀度指数排序为:草本层＞灌木层＞乔木层.     

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。     

植物根系固坡力学机理研究进展

近20年来,植物固坡在国内外越来越受欢迎。为进一步阐明植被根系对不稳定斜坡加固的力学机理,纵观多年来根系固土的研究成果,基于根系的锚固、加筋理论,从根系形态建成、抗拉、抗剪、采伐后根系强度变化及根系中主要成分木质素、纤维素的含量等方面进行综述。与素土相比,根土复合体的力学性能有了很大的提高,但其内在机理尚不太清楚,需要进一步的研究,并对存在的问题进行探讨,以便为根系的理论研究和植被护坡实践提供参考。     

接坝山区植被恢复对沟头土壤可蚀性的影响

以农地为对照,研究不同人工植被恢复类型沟头的土壤团聚体及土壤可蚀性变化。通过干筛法和湿筛法测定土壤团聚体组成,计算平均重量直径(M_W),测定有机碳含量及土壤机械组成,计算土壤可蚀性因子(K)。结果表明,与农地相比,草木樨、沙棘、柠条和落叶松的M_W分别是农地的2.15,3.60,3.11,2.91倍,而K分别降低了37.96%,13.92%,7.1%和6.52%。土壤可蚀性因子K与M_W呈不显著的负相关关系。研究表明,草木樨是减少山地沟头土壤侵蚀的最优植被类型。     

4种常见乔木单根拉伸的应力应变曲线分析

选取华北地区河北省北沟林场4种常见乔木油松、白桦、落叶松、蒙古栎进行拉伸试验,分析了直径、根长和拉伸速率对其应力应变曲线的影响。试验结果表明,乔木单根的应力应变曲线整体都为单峰曲线,没有出现明显的径缩现象,4种乔木的应力应变曲线都表现出弹塑性材料特征。相同加载条件,同一直径径级水平下,白桦和蒙古栎的抗拉力学性能比较接近,均具有较大的弹性模量、抗拉强度和较小的极限延伸率;油松和落叶松的力学性能接近,具有较小的弹性模量及抗拉强度和较大的极限延伸率。随着直径的增加,乔木根的弹性模量、极限延伸率和抗拉强度均降低。随着根长的增加,落叶松的弹性模量表现为下降的趋势,而其余3种乔木的弹性模量均表现出上升的趋势。极限延伸率、抗拉强度均与根长成负相关。速率的增加使得根系更容易被拉断破坏,白桦和落叶松的弹性模量、抗拉强度均与拉伸速率成负相关,极限延伸率与拉伸速率成正相关。