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第30卷 第23期 农 业 工 程 学 报 Vo1．30 No．23 192 2014年 12月 TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering Dec．2014 防风固沙灌木花棒沙柳根系生物力学特性 田 佳 ，曹 兵 ，及金楠2，李才华 ，朱 莉 ，马尼园 (1．宁夏大学农学院，银川 750021；2．北京林业大学水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室，北京 100083) 摘 要：为了揭示花棒和沙柳的根系生物力学特性，该文选取毛乌苏沙地 5a生人工种植花棒、沙柳的根系为研 究对象，通过室内单根拉伸试验，得到沙柳 (直径0．78～7．44ram)的平均最大拉力、抗拉强度和杨氏模量分别比 花棒 (直径0．91～6．46mm)高42．07％、44．52％~D90．00％。花棒、沙柳单根根系的最大拉力随直径增大以幂函数 增大，抗拉强度和杨氏模量随直径增大以幂函数减小。花棒与沙柳单根根系的平均抗拉强度能达到 I级钢筋 (370 MPa)的6．86％和9．91％，对土壤有一定的加筋作用。采用 自制根系拉力测试系统进行野外原位整株根系垂直拉拔 试验，得到花棒 (地径 17．65~42．68ram)和沙柳 (地径20．35~48．07mm)的整株根系最大垂直拉拔力为 (1．71~0．16) kN和 (1．18士0．16)kN，花棒比沙柳高出44．92％。花棒整株根系的生物力学特性要优于沙柳，整体固沙能力更强。 该研究可为根系固土作用理论研究和防风固沙树种的筛选提供参考。 关键词：生物力学；抗拉强度；土壤；根系固土；垂直拉拔力；花棒；沙柳 doi：10．39698．issn．1002—6819．2014．23．024 中图分类号：S157．2 文献标志码：A 文章编号：1002—6819(2014)一23—0192—07 田 佳，曹 兵，及金楠，等．防风固沙灌木花棒沙柳根系生物力学特性 [J]．农业工程学报，2014，30(23)：192—198． TianJia，CaoBing，JiJinnan，eta1．BiomechanicalcharacteristicsofrootsystemsofHedysarum scoparium andSalx／ psammophila[J]．TransactionsofhteChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014， 30(23)：192—198．(inChinesewihtEnglishabstract) 指数函数关系 7【】，具有较大抗拉强度的根系将有助 0 引 言 于提高灌木对沙丘的固沙能力，对单根的生物力学 花棒 (Hedysarum scoparium)和沙柳 (Sal~c 性能研究是根系固土研究的基础，也是评价不同植 psammophila)是毛乌素沙地流动沙丘边缘和半流动 物固土能力的重要指标。但是仅从单根的生物力学 沙丘上分布广泛的固沙灌木，在以往的研究中，植 特性并不说明整株植物的固土能力，必须通过整株 被覆盖对地表粗糙度和近地表风速的影响往往是 根系在垂直拉拔过程中表现出的生物力学特性，间 固沙研究的核心，而对花棒和沙柳根系固沙的生物 接反映不同形态根系的固土能力。对于根系的生物 力学特性研究还较少 4]。植物根系加固土壤的力学 力学特性研究，多集中于单根抗拉、抗剪能力上， 原理研究始于 19世纪8O年代L5J，土壤被认为是一 而对整株树木进行研究的成果较少。因此研究不同 种可以承受压力，不可以承受拉力的材料，但是土 根系形态的整株根系垂直拉拔特性对全面了解植 壤中的根系可以承受一定的拉力，当根土复合体受 物根系固土能力具有重要意义[10-12]。 到剪切力时根土发生错动，根系通过根土界面的
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