喀斯特坡地拉巴豆地埂篱根及根-土复合体力学特性
发布时间：2021-03-24 16:01
为探索地埂篱在喀斯特坡地水土保持中的价值,在重庆市酉阳县喀斯特顺层坡种植拉巴豆地埂篱,通过对根系灰度扫描、化学成分（木质素、纤维素、半纤维素）测定,单根抗拉试验和根-土复合体抗剪/冲试验,分析拉巴豆地埂篱根及根-土复合体的力学特性及影响因素。结果表明:（1）拉巴豆根系全根指标根长、根表面积、根体积、根重均表现为中坡>下坡>上坡,优势径级为0.0<d≤1.0 mm径级。全根根系纤维素的平均含量较木质素、半纤维素高,且与根系直径呈显著负相关。（2）根系平均极限抗拉力6.77 N、平均抗拉强度29.57 MPa。极限抗拉力与木质素含量呈对数函数正相关、与木质素/纤维素（木纤比）呈线性正相关,抗拉强度与纤维素含量、木纤比分别为对数函数正相关和负相关。（3）上坡位抗剪土样的根体积密度、根重密度和木纤比显著大于中、下坡;而抗冲土样的根体积密度、根重密度、纤维素和半纤维素含量则中坡较优,但不显著。（4）根系能有效提高土体抗剪性能,根-土复合体的内摩擦角与粘聚力均较对照裸地高,但仅上坡粘聚力存在显著性差异（较对照增大45.67%）。内摩擦角和抗冲指数均中坡、下坡较优,粘聚力最优值位于...
【文章来源】：生态学报. 2019,39(16)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
研究区位置图Fig．1Studyarealocationmap
http://www．ecologica．cn图2拉巴豆根系灰度扫描图Fig．2GrayscalescanofDolichoslablabL．A1、A2表示上坡随机根系;B1、B2表示中坡根系;C1、C2表示下坡根系图3不同径级根系化学成分含量与平均直径的关系Fig．3Ｒelationshipsbetweenrootchemicalcompositioncontentanddifferentdiameters坡比例因子较上、中坡低;抗拉强度与直径拟合方程显示中坡较上、下坡衰减率高0．80、1．67倍，比例因子相似。虽同为一种植物，但其根系力学特性由于环境影响造成根系化学成分含量或粗细根比例不一致，从而导致不同坡位根系拟合方程常量的差异。2．2．1单根极限抗拉力及影响因素拟合结果显示(图4)，极限抗拉力与直径正相关，同一直径的极限抗拉力中坡＞上坡＞下坡。将直径和对应根系极限抗拉力进行自然对数变换，以直径为协变量进行协方差分析，结果表明直径对极限抗拉力无显著16期唐菡等:喀斯特坡地拉巴豆地埂篱根及根-土复合体力学特性9116
http://www．ecologica．cn图5不同坡位土壤抗冲指数动态变化Fig．5DynamicchangesofAnti-scourabilityatdifferentslopeportions2．3．3复合体的抗冲指数及影响因素抗冲指数均值排序(表5):下坡＞中坡＞上坡，坡位之间的数值变幅在0．34—5．31之间。差异性检验表明，在抗冲指数动态变化过程中t=4min时各坡位之间有显著性差异。冲刷过程中各坡位复合体抗冲指数均呈波状变化(图5)，冲刷初期抗冲指数值最低，上、下坡抗冲指数峰值较中坡延迟4min，各坡位均呈先增后减再平缓波动上升趋势。冲刷初期由于表层土壤基本无根系且多浮土所以流失土量大;随着时间增加抗冲指数先增后减，这个过程主要是根系起到的缓冲作用;随后泥沙量渐渐变少，抗冲指数基本处于缓升趋势。整体来看，中、下坡复合体抗冲性能较优，上坡抗冲指数小其波动幅度也较小。抗冲指数受ＲSAD和纤维素影响(表6)，中、下坡抗冲指数与ＲSAD呈显著正相关、与纤维素呈显著或极显著负相关关系。纤维素和木质素含量与抗冲指标有相反的相关关系，如抗冲指数与纤维素含量呈负相关，却与木质素含量呈正相关。表6不同坡位根-土复合体抗剪强度指标和抗冲指标与根系形态指标、化学成分相关关系Table6Correlationanalysisbetweenshearstrengthparameters，anti-scourability，androotmorphologyparatemns，chemicalcompositionsatdifferentslopeportions指标Parameters根长密度Ｒootlengthdensity根表面积密度Ｒootsurfaceareadensity根体积密度Ｒootvolumedensity根重密度Ｒootweightdensity纤维素Cellulose木质素Lignin木纤比Woodfibe
【参考文献】：
期刊论文
[1]塔里木河流域河岸植被根系护坡的力学机制[J]. 宗全利,冯博,蔡杭兵,陈志康,王建新. 岩石力学与工程学报. 2018(05)
[2]喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段细根生物量、形态特征及其影响因素[J]. 苏樑,宋同清,杜虎,曾馥平,王华,彭晚霞,张芳,张家涌. 应用生态学报. 2018(03)
[3]5种草本植物根系理化特性及其相关性[J]. 叶超,郭忠录,蔡崇法,闫峰陵,马中浩. 草业科学. 2017(03)
[4]喀斯特坡地基岩起伏对土壤剖面水分格局的影响[J]. 贾金田,付智勇,陈洪松,王克林,周卫军. 应用生态学报. 2016(06)
[5]三峡库区陡坡根-土复合体抗冲性能[J]. 谌芸,何丙辉,练彩霞,刘志鹏,彭石磊. 生态学报. 2016(16)
[6]防风固沙灌木花棒沙柳根系生物力学特性[J]. 田佳,曹兵,及金楠,李才华,朱莉,马尼园. 农业工程学报. 2014(23)
[7]岩溶峰丛洼地水土漏失及防治研究[J]. 蒋忠诚,罗为群,邓艳,曹建华,覃星铭,李衍青,杨奇勇. 地球学报. 2014(05)
[8]绿竹根系分布及生物力学性质[J]. 李谦,周本智,安艳飞,徐升华. 应用生态学报. 2014(05)
[9]华北典型植被根系抗拉力学特性及其与主要化学成分关系[J]. 吕春娟,陈丽华. 农业工程学报. 2013(23)
[10]喀斯特地区小流域地下水土流失观测研究[J]. 李晋,熊康宁,王仙攀. 中国水土保持. 2012(06)
博士论文
[1]植物篱对紫色土水土特性的效应及作用机理[D]. 谌芸.西南大学 2012
[2]拉巴豆优良根瘤菌的筛选及接种效应研究[D]. 韩玉竹.西南大学 2012
硕士论文
[1]不同水分条件下黑麦草对喀斯特土壤深度的生长与生理响应[D]. 梁千慧.西南大学 2016
[2]南方红壤区常见草本根土复合体生物力学抗蚀机理研究[D]. 邓佳.华中农业大学 2015
[3]重庆市坡耕地典型生物埂固土保土机理与适宜性研究[D]. 汪三树.西南大学 2014
[4]三峡库区不同护坡草本植物根系的固土抗蚀效应研究[D]. 李建兴.西南大学 2013
本文编号：3097999
【文章来源】：生态学报. 2019,39(16)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
研究区位置图Fig．1Studyarealocationmap
http://www．ecologica．cn图2拉巴豆根系灰度扫描图Fig．2GrayscalescanofDolichoslablabL．A1、A2表示上坡随机根系;B1、B2表示中坡根系;C1、C2表示下坡根系图3不同径级根系化学成分含量与平均直径的关系Fig．3Ｒelationshipsbetweenrootchemicalcompositioncontentanddifferentdiameters坡比例因子较上、中坡低;抗拉强度与直径拟合方程显示中坡较上、下坡衰减率高0．80、1．67倍，比例因子相似。虽同为一种植物，但其根系力学特性由于环境影响造成根系化学成分含量或粗细根比例不一致，从而导致不同坡位根系拟合方程常量的差异。2．2．1单根极限抗拉力及影响因素拟合结果显示(图4)，极限抗拉力与直径正相关，同一直径的极限抗拉力中坡＞上坡＞下坡。将直径和对应根系极限抗拉力进行自然对数变换，以直径为协变量进行协方差分析，结果表明直径对极限抗拉力无显著16期唐菡等:喀斯特坡地拉巴豆地埂篱根及根-土复合体力学特性9116
http://www．ecologica．cn图5不同坡位土壤抗冲指数动态变化Fig．5DynamicchangesofAnti-scourabilityatdifferentslopeportions2．3．3复合体的抗冲指数及影响因素抗冲指数均值排序(表5):下坡＞中坡＞上坡，坡位之间的数值变幅在0．34—5．31之间。差异性检验表明，在抗冲指数动态变化过程中t=4min时各坡位之间有显著性差异。冲刷过程中各坡位复合体抗冲指数均呈波状变化(图5)，冲刷初期抗冲指数值最低，上、下坡抗冲指数峰值较中坡延迟4min，各坡位均呈先增后减再平缓波动上升趋势。冲刷初期由于表层土壤基本无根系且多浮土所以流失土量大;随着时间增加抗冲指数先增后减，这个过程主要是根系起到的缓冲作用;随后泥沙量渐渐变少，抗冲指数基本处于缓升趋势。整体来看，中、下坡复合体抗冲性能较优，上坡抗冲指数小其波动幅度也较小。抗冲指数受ＲSAD和纤维素影响(表6)，中、下坡抗冲指数与ＲSAD呈显著正相关、与纤维素呈显著或极显著负相关关系。纤维素和木质素含量与抗冲指标有相反的相关关系，如抗冲指数与纤维素含量呈负相关，却与木质素含量呈正相关。表6不同坡位根-土复合体抗剪强度指标和抗冲指标与根系形态指标、化学成分相关关系Table6Correlationanalysisbetweenshearstrengthparameters，anti-scourability，androotmorphologyparatemns，chemicalcompositionsatdifferentslopeportions指标Parameters根长密度Ｒootlengthdensity根表面积密度Ｒootsurfaceareadensity根体积密度Ｒootvolumedensity根重密度Ｒootweightdensity纤维素Cellulose木质素Lignin木纤比Woodfibe
【参考文献】：
期刊论文
[1]塔里木河流域河岸植被根系护坡的力学机制[J]. 宗全利,冯博,蔡杭兵,陈志康,王建新. 岩石力学与工程学报. 2018(05)
[2]喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段细根生物量、形态特征及其影响因素[J]. 苏樑,宋同清,杜虎,曾馥平,王华,彭晚霞,张芳,张家涌. 应用生态学报. 2018(03)
[3]5种草本植物根系理化特性及其相关性[J]. 叶超,郭忠录,蔡崇法,闫峰陵,马中浩. 草业科学. 2017(03)
[4]喀斯特坡地基岩起伏对土壤剖面水分格局的影响[J]. 贾金田,付智勇,陈洪松,王克林,周卫军. 应用生态学报. 2016(06)
[5]三峡库区陡坡根-土复合体抗冲性能[J]. 谌芸,何丙辉,练彩霞,刘志鹏,彭石磊. 生态学报. 2016(16)
[6]防风固沙灌木花棒沙柳根系生物力学特性[J]. 田佳,曹兵,及金楠,李才华,朱莉,马尼园. 农业工程学报. 2014(23)
[7]岩溶峰丛洼地水土漏失及防治研究[J]. 蒋忠诚,罗为群,邓艳,曹建华,覃星铭,李衍青,杨奇勇. 地球学报. 2014(05)
[8]绿竹根系分布及生物力学性质[J]. 李谦,周本智,安艳飞,徐升华. 应用生态学报. 2014(05)
[9]华北典型植被根系抗拉力学特性及其与主要化学成分关系[J]. 吕春娟,陈丽华. 农业工程学报. 2013(23)
[10]喀斯特地区小流域地下水土流失观测研究[J]. 李晋,熊康宁,王仙攀. 中国水土保持. 2012(06)
博士论文
[1]植物篱对紫色土水土特性的效应及作用机理[D]. 谌芸.西南大学 2012
[2]拉巴豆优良根瘤菌的筛选及接种效应研究[D]. 韩玉竹.西南大学 2012
硕士论文
[1]不同水分条件下黑麦草对喀斯特土壤深度的生长与生理响应[D]. 梁千慧.西南大学 2016
[2]南方红壤区常见草本根土复合体生物力学抗蚀机理研究[D]. 邓佳.华中农业大学 2015
[3]重庆市坡耕地典型生物埂固土保土机理与适宜性研究[D]. 汪三树.西南大学 2014
[4]三峡库区不同护坡草本植物根系的固土抗蚀效应研究[D]. 李建兴.西南大学 2013
本文编号：3097999
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