柠条根系根土复合体抗剪特性对根密度的响应

植物根系是植物在土壤中吸收水分和溶解于水中矿物质的重要器官,土壤各项性质与植物从土壤中的资源吸收均受到根系的直接影响。植物根系力学特性在一定程度上表征其加固土壤的能力。以内蒙古干旱半干旱区典型乡土灌木柠条为研究对象,通过测量根系形态分布的数量指标(根数量、长度、表面积等)探究了其分布特征,在此基础上,对根土复合体和素土进行了直剪试验,并研究了根土复合体的抗剪强度及其强度指标在含根量梯度下的变化规律。结果表明:柠条根系直径0~1.5 mm的累计根数、根长、根表面积百分比分别占其总根的74.24%、75.06%和44.22%。直剪试验结果显示,在12.5 kPa对应的根系集中分布的浅土层根土复合体较素土的抗剪强度增长了137%。根土复合体的黏聚力为11.63 kPa,素土的黏聚力8.35 kPa。而内摩擦角为素土34.98°>根土复合体的34.18°。12.5 kPa对应的浅土层根土复合体抗剪强度在含根量4根时的值11.63 kPa>含根量6根时的值8.84 kPa>含根量2根时的值7.55 kPa>含根量10根时的值6.12 kPa。柠条根系以细根分布为主,且分根能力较强,直径变化较明显,这也是其应对干旱贫瘠环境的适应策略,其根系具有有效提高土壤抗剪强度的作用,其中黏聚力发挥了重要作用。根土复合体抗剪强度随着含根量的增加呈现出单峰型的变化趋势,并且存在最佳含根量值。