三峡库区几种耐水淹植物根系力学特征与土壤抗剪强度

摘要

为明确耐水淹植物根系的力学特征及其对土壤抗剪强度的增强效应,研究了10种耐水淹植物根系的根体积密度、不同径级的最大抗拉力,计算了各物种根系的平均抗剪强度、对土壤的抗剪强度理论增强值,并测量了根系对土壤的抗剪强度实际增强值.研究发现:①不同耐水淹物种根系的平均最大抗拉力和平均抗剪强度差异较大,它们的值分别在4.25～14.81 N及6.55～28.94 MPa之间,其中,甜根子草的平均最大抗拉力最大,达到了14.81 N,显著高于其他所有物种;狗牙根和香附子有较大的平均抗剪强度,分别为28.94和22.06 MPa,显著高于其他物种,而空心莲子草最低.②不同物种根系的最大抗拉力随根系径级的增加而增大,其关系均符合幂函数方程y=axb(P＜0.001);③不同物种根系的抗剪强度随径级的变化而变化,除卡开芦、牛鞭草和秋华柳外,其变化特征符合方程v=a+bx+cx2(P＜0.05);④不同物种的根系对土壤抗剪强度的增强值不一样,就理论值而言,香附子增加值最大,其值为1.16 MPa,显著高于其他物种,其次为荻和香根草等;从实际测量值来看,香附子对土壤抗剪强度增加值也最大,其值达到了27.52 MPa,显著高于其他物种,其次为荻和香根草等.结果表明,植物根系的最大抗拉力及抗剪强度与根系的径级关系密切;根系对土壤抗剪强度的增强值与根系的抗剪强度密切相关,实际应用Wu-Waldron模型还需考虑其他因素的影响;香附子具有较强的增强土壤抗剪能力,其次为荻和香根草等,空心莲子草和狗牙根的增强作用相对较弱.