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《内蒙古农业大学》 2017年
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5种植物根系力学特性及其对土壤水分的响应

左志严  
【摘要】:本文以柠条(Caragana Korshinkii.Kom.)、沙棘(Hippophae rhamnoides.Linn.)、羊柴(Hedysarum frutycosum.Turcz.)、紫花苜蓿(Meddicagosativa.L.)、沙打旺(Astragaalus adsurgens.Pall.)的根系为对象,通过室内单根轴向拉伸、悬臂梁弯曲试验、根土复合体抗剪试验以及根土界面摩阻试验,研究了五种植物根系力学特性及对土壤水分的响应,得出以下结果:(1)3种植物根系直径在0~6mm范围时,单根极限抗拉力和抗弯力随着直径的增加均以幂函数递增,极限抗拉强度和抗弯强度随直径的增大均以幂函数递减。当直径在3种植物代表根径级时,单根极限抗拉力大小顺序为:沙棘(61.09N)柠条(56.91N)紫花苜蓿(26.42N),单根极限抗拉强度大小顺序为:柠条(126.12MPa)沙棘(79.17MPa)紫花苜蓿(68.5lMPa);3种植物单根抗弯力大小顺序为:柠条(0.55N)紫花苜蓿(0.38N)沙棘(0.16N);三种植物单根抗弯强度大小顺序为:柠条(22.09MPa)紫花苜蓿(17.36MPa)沙棘(4.77MPa)。当土壤含水率在4.5%~24.5%之间时,随着土壤含水率的增加,极限抗拉强度和抗弯强度呈减小的趋势。(2)5种植物根土复合体及素土剪切关系均服从莫尔-库仑理论。在自然生境下5种植物根土复合体抗剪强度和粘聚力值分别均大于素土。5种植物根土复合体抗剪强度间相比较,沙打旺的值(20.84KPa)大于柠条(17.41KPa)、沙棘(17.60KPa)、紫花苜蓿(14.56KPa)和羊柴(16.23KPa)的值。5种植物根土复合体粘聚力间相比较,沙打旺的值(12.22kPa)大于柠条(11.63kPa)、羊柴(11.56kPa)、紫花苜蓿(11.05kPa)、沙棘(10.65kPa)的值。5种植物根土复合体以及与素土内摩擦角间均无显著性差异。在土壤含水率4.5%—24.5%之间时,随着土壤含水率的增加,5种植物根-土复合体抗剪强度及粘聚力均呈现先增大后减少的趋势,土壤含水率的增加对根-土复合体及素土内摩擦角均无影响。(3)在自然生境下,摩擦系数大小顺序为沙棘根-土界面(0.7707)羊柴(0.7629)沙打旺(0.7159)和柠条(0.7157)紫花苜蓿(0.6239)土-土界面0.5337。5种植物根-土界面摩擦系数比大小顺序为沙棘根-土界面(1.44)羊柴(1.43)沙打旺(1.34)和柠条(1.34)紫花苜蓿(1.17),且5种植物摩擦系数比均大于1。在土壤含水率4.5%—24.5%之间时,随着土壤含水率的增加5种植物根-土界面及土-土界面的内摩擦角总体呈减小趋势,5种植物根土界面摩擦系数呈下降趋势,而土-土界面摩擦系数呈现出先增大后减小的趋势。(4)当根径在Omm~6mm范围内,5种植物根-土界面抗阻拉力均值随着根径的增大而呈线性增大;根-土界面的拉拔抗剪强度均值则随着根径的增大呈幂函数减小。在代表根径级下,5种植物单根平均拉拔抗剪强度大小顺序为:沙棘(112.11KPa)紫花苜蓿(97.65KPa)沙打旺(95.50KPa)柠条(89.81KPa)羊柴(69.38KPa)。在土壤含水率4.5%—24.5%之间时,随着土壤含水率的增加,5种植物根-土界拉拔抗剪强度均呈现出先增大后减小的趋势。根-土界面的拉拔剪切强度均在含水率为10.86%时出现峰值。
【学位授予单位】:内蒙古农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q948

【参考文献】
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