西宁盆地黄土区2种灌木植物根–土界面微观结构特征及摩擦特性试验

摘要

以种植于西宁盆地自建试验区生长期为2 a的灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon Maxim.)为试验供试种,采用扫描电镜观察方法,分析了这2种灌木根表面、与根接触土体表面、未与根接触土体表面的微观结构特征及其对根–土界面摩擦特性的影响。在此基础上,通过单根拉拔试验定量评价2种灌木根–土界面静摩擦因数和单位面积摩擦阻力。扫描电镜观察试验结果表明,柠条锦鸡儿根表面粗糙程度相对高于霸王;与2种灌木根接触土体表面均表现出相对平整和致密的特征;未与根接触土体表面则表现出凹凸不平和粗糙多孔状的特征。灌木根生长过程中对与其接触的土体表面存在平整化作用,平整化后的与根接触土体表面粗糙度显著降低,故根–土界面摩擦特性主要取决于根表面粗糙程度。单根拉拔试验结果进一步表明,柠条锦鸡儿较霸王具有相对更为显著的根–土界面静摩擦因数(分别为0.74±0.03和0.56±0.04)和根–土界面单位面积摩擦阻力(分别为22.94±1.15 kPa和17.26±1.36 kPa)。研究结果为进一步探讨寒旱环境条件下西宁盆地黄土区植物根–土相互作用力学机制,以及科学、有效地防治研究区和与区内自然条件相类似的其他地区,水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有理论研究价值和实际指导意义。