沙棘根系固土力学特性对其平茬复壮的响应

为考察平茬措施对根系力学特性的影响,以内蒙古干旱半干旱地区水土保持先锋灌木沙棘(Hip-pophaerhamnoides)根系为研究对象,使用TY-8000拉力机,进行单根极限拉伸试验和根土界面拉拔摩阻试验,并分析平茬对沙棘根系固土力学特性的影响。试验结果显示,在测试根径为0~5mm时,平茬和未平茬条件下,沙棘单根极限抗拉力、抗阻拉力均与直径呈幂函数正相关;单根极限抗拉强度、根-土界面拉拔抗剪强度均与直径呈幂函数负相关。在代表根径级0.5~1.5mm,沙棘平茬较未平茬平均单根极限抗拉力值提高31%;平均单根极限抗拉强度提高37%;平均拉拔抗剪强度提高30%。研究结果表明,直径对沙棘根系抗拉强度和抗剪强度均有影响,且沙棘经平茬处理后,抗拉特性和抗剪特性均有所提高。

平茬对柠条根-土复合体抗剪特性的影响研究

平茬是灌木人工林培育中常用的手段,灌木多通过平茬达到复壮目的。以内蒙古砒砂岩区典型水土保持功能灌木柠条根-土复合体为研究对象,进行剪切试验研究,分析平茬复壮对柠条根-土复合体抗剪特性的影响,阐明柠条人工灌木林平茬复壮机制,确定最佳平茬方案,进而为柠条人工灌木林管理提供科学依据。结果表明,在12.5 kPa、25 kPa的条件下,2 a生柠条根-土复合体的抗剪强度分别为31.43%和11.02%,而未平茬柠条根-土复合体的抗剪强度分别为24.01%和7.35%,根系的存在明显提高了浅层土体的抗剪强度;平茬和未平茬柠条根-土复合体粘聚力相对于素土的增长率分别为37.24%和52.23%,平茬和未平茬柠条根-土复合体内摩擦角相对于素土的增长率分别为10.11%和4.78%。表明在12.5 kPa和25 kPa下平茬后的效果优于未平茬,其中摩擦力发挥了重要的作用。

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。

内蒙古中西部3种乡土灌草根系固土力学特性

为揭示植物根系持续固土力学机理,本文以内蒙古中西部3种乡土植物灌木沙棘(Hippophae rhamnoides)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)和草本紫花苜蓿(Medicago sativa)的单根为对象,选择相同立地、同龄的3年生人工植株,通过野外原位试验,对其正常生长单根在不离体条件下施加70%极限折力扰动,将受折受损的单根进行标记后回埋,待愈伤自修复3个月和5个月后分别挖出,与未受扰动的单根抗折力、抗折强度进行比较。结果表明:在测试径级0.5~3.0 mm范围内,3种植物在愈伤3个月、愈伤5个月、8月份平行对照及10月份平行对照等4种条件下,直径越大单根抗折力越大,且二者相关性极强;直径越大则单根抗折强度越小,二者相关性较低。种间相比较,柠条锦鸡儿单根抗折力和抗折强度优于紫花苜蓿和沙棘,而沙棘和紫花苜蓿的大小顺序在有些愈伤时间和径级下表现不一致,总体呈现紫花苜蓿<沙棘<柠条锦鸡儿的结果。3种植物单根抗折力和抗折强度在4种条件下总体呈现愈伤3个月<愈伤5个月<8月份平行对照<10月份平行对照的结果。综上表明,根系作为一种生物材料,具有愈伤自修复能力,即使损伤力使根系发生塑性形变,经过一段时间根系能愈伤自修复,继续生长且抗折力学特性得到恢复,并且随着愈伤时间越长,恢复效果越好。