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。     

根长和加载速度对单根抗拉特性的影响

以准格尔煤田黑岱沟露天煤矿排土场生态恢复植被重建中3种4龄人工沙棘(Hippophae rhamnoides),柠条(Caragana microphylla)和紫花苜蓿(Medicago sativa)的根系为对象,进行室内拉伸试验,研究加载速度和根长对3种植物单根抗拉力学特性的影响。结果表明：紫花苜蓿的极限抗拉力和抗拉强度随着加载速度的增加而增加,沙棘单根则随着加载速度的增加,呈单峰型变化趋势,柠条随着加载速度的增加无明显变化规律。柠条和沙棘单根极限抗拉力和抗拉强度,随着根长的增加,呈递减的趋势,即单根长度越短,极限抗拉力和抗拉强度越大,紫花苜蓿单根极限抗拉力和抗拉强度随着根长的增加变化幅度不大,极限抗拉力变动幅度在33.3～38.85 N,极限抗拉强度变动幅度在27.19～31.73 MPa之间。     

紫色土区草篱根系对其根-土复合体抗剪和抗冲性能的影响

为探索草篱在紫色土坡地的水土保持价值及其根系固土的力学性能特征,在重庆市北碚区"西南大学紫色丘陵区坡耕地水土流失监测基地"种植了2种草篱(紫花苜蓿和拉巴豆),定量研究了草篱根系形态、纤维含量、抗拉特性以及根-土复合体的抗剪/冲性能,明确了根系对其根-土复合体抗剪/冲性能的影响及主要影响因素.结果表明:1)紫花苜蓿和拉巴豆根-土复合体中有超过90％的根系直径小于1.0 mm,紫花苜蓿根系的纤维含量较高,拉巴豆根系的根长密度、根表面积密度、根体积密度较优;2)同一径级下根系平均极限抗拉力和抗拉强度均表现为拉巴豆(19.76 N,32.70 MPa)>紫花苜蓿(14.32 N,26.66 MPa).极限抗拉力与根系直径呈幂函数正相关,抗拉强度与根系直径呈幂函数负相关;3)2种草篱根系均能显著提高根-土复合体的粘聚力和抗冲指数(P<0.05),尤其是拉巴豆.拉巴豆根-土复合体平均粘聚力达22.88 kPa,较对照提高了71.06％,最大抗冲指数达19.00 L·g-1,是对照的2.60倍;4)主成分分析表明根系通过根长密度、半纤维素含量以及极限抗拉力来影响根-土复合体的抗剪/冲性能,拉巴豆草篱根-土复合体抗剪/冲性能的综合得分均高于紫花苜蓿草篱.综上,紫色土坡地上拉巴豆草篱根-土复合体抗剪/冲性能显著优于紫花苜蓿草篱.     

油松、华北落叶松根系抗拉特性的影响因素

植物根系的抗拉特性是影响边坡稳定性最重要的因素。为探究根系的基本力学特性及影响因素,选取不同直径、保存时间的油松、华北落叶松根系在不同标距、拉伸速率下进行室内拉伸试验,并运用方差分析、协方差分析、多元回归分析等数学统计方法对其进行定量、定性分析。结果表明:油松、华北落叶松根系抗拉力与直径呈幂函数正相关关系,而抗拉强度与直径无明显关系;标距、拉伸速率均对根系抗拉力、抗拉强度有显著影响,并且与根系抗拉力、抗拉强度均呈负相关关系,不同标距下2个树种根系的抗拉力、抗拉强度均表现为50 mm100 mm150 mm200 mm,不同拉伸速率下2个树种根系的抗拉力、抗拉强度均表现为10 mm/min100 mm/min200 mm/min;在不同试验条件下,油松根系的力学性能均优于华北落叶松根系;各个影响因素对根系抗拉力、抗拉强度的回归模型表明,根系直径是影响根系抗拉力的最主要因素,而且标距对抗拉力、抗拉强度的影响大于拉伸速率,根系保存时间对抗拉力、抗拉强度没有显著影响。      

5种植物侧根分支处的抗拉力学特性研究

【目的】探讨3~4年生柠条(Caragana microphylla Lam.)、沙地柏(Sabina valgaris Ant.)、沙柳(Salix psammophila C.wang et Ch Y.Yang)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)和沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)侧根分支处的抗拉力学特性,为植物固土护坡提供理论基础。【方法】在鄂尔多斯准格尔旗境内和林格尔县境内采集5种植物根系,每种植物采3株标准株,对直径0.5~4mm的根系按0.5mm分级,采用织物强力机(加载速度为200mm/min)测定5种植物各径级根系的室内轴向抗拉力并计算抗拉强度,同时分析根型(鲱骨型、二分枝型)、生长时期(生长季初期(5月)、生长旺盛期(8月))、土壤含水量(0%,6.8%,18.8%,26.6%)对侧根分支处抗拉强度的影响。【结果】5种植物侧根分支处断裂比例均在60%以上,侧根分支处抗拉能力明显不及相邻的直段根;无论是鲱骨型还是二分枝型,5种植物侧根分支处的抗拉力均低于相邻直段根的抗拉力,柠条、沙柳、沙地柏、白沙蒿和沙棘直段根的抗拉力分别是相邻侧根分支处抗拉力的1.39倍、1.33倍、1.46倍、1.63倍和1.91倍;5种植物2种根型侧根分支处抗拉力和抗拉强度的种间差异相同,均表现为柠条沙柳沙地柏沙棘白沙蒿,根型对其影响不显著;生长旺盛期柠条、沙柳、沙地柏、白沙蒿、沙棘侧根分支处抗拉强度均值分别为30.57,18.19,9.52,8.54和5.34MPa,生长季初期分别为26.79,15.25,10.17,6.76和6.10 MPa,生长时期对5种植物侧根分支处抗拉强度的影响均在α=0.01水平下差异显著;5种植物侧根分支处的抗拉强度均随周边土壤含水量的增大而减小,土壤含水量对其影响显著。【结论】5种植物侧根分支处是根系抗拉的薄弱点,其抗拉力是正确评价植物根系抗拉力学特性的关键。     

收获后花生植株力学特性研究

花生植株力学特性对挖掘、去土、输送和放铺等环节有重要影响.为提高花生收获机的生产率,以3种辽西地区主栽花生品种为对象,应用万能材料试验机研究含水率对花生收获后植株力学特性的影响规律.试验结果表明:在相同的含水率下收获摘果时,柄果接点更易断裂;花生品种对秧柄接点及柄果接点的拉力均影响显著.     

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。     

植物协同微生物诱导碳酸钙沉淀对铜尾矿的固化效果

为探讨微生物诱导碳酸钙沉淀技术(microbially induced calcium carbonate precipitation, MICP)和植物技术对污染矿区的固化效果。利用纺锤型赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)、碱蓬(Suaeda salsa)、红砂(Reamuria songarica)开展干旱半干旱高风蚀区尾矿污染固化试验。通过植物根系拉力及根—土复合体抗剪强度表征污染矿区响应效果。结果表明:MICP处理后红砂、碱蓬2种植物根系抗拉力分别增加59.9%,19.7%,抗拉强度分别降低7.4%,22.5%。较MICP处理前,100 kPa下红砂、碱蓬复合体抗剪强度分别提高62.7%,45.9%;200 kPa下分别提高130%,122%;300 kPa下分别提高26.8%,30.6%。胶结后,红砂、碱蓬根系中的半纤维素、纤维素、木质素的含量显著增加(p＜0.05),红砂根系分别增加64%,74%,153%;碱蓬根系分别增加24%,46%,95%。综上,MICP协同植被为干旱半干旱高风蚀尾矿区污染修复提供高效途径,研究结果对实现矿区自然环境改善,加速矿区的生态修复具有重大意义。     

制作家蚕平面丝的小技巧

家蚕平面丝是书画、绢画丝纸的好材料，其韧性好、抗拉力强，富有光泽，墨落浓淡不变，仿古效果甚佳，还是生产高级丝棉被和丝棉衣料的最佳原料。经比较试验发现，用平面丝制作手工拉丝棉被比用普通蚕茧省工30％以上，且工艺简单易学。但制作家蚕平面丝要注意一些小技巧：     

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%。