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泥石流源区典型草本植物根系抗拉试验 总被引：5，自引：0，他引：5
植被对于泥石流源区的生态修复和物源稳定具有重要意义,其中植物根系的抗拉力学特性是影响植物护坡的主要因素之一。为了探究泥石流源区植物根系的抗拉特性,以都江堰市锅圈岩泥石流源区为研究区,在野外调查的基础上,通过重要值计算确定了源区典型草本植物并进行抗拉强度试验。研究表明,锅圈岩泥石流源区主要分布有寒芒、节节草等对恶劣环境适应性强的乡土植物,它们的根系平均分布深度在30 cm以内;根系抗拉力与根径呈幂函数正相关关系,抗拉力随根径的增大而增大。当根径0.50 mm时,抗拉强度与根径也表现出幂函数关系;当根径0.50 mm时,部分植物根系的抗拉强度值波动较大。不同植物根系的平均抗拉强度从大到小依次为铁杆蒿(106.24 MPa)、节节草(非节点处,30.79 MPa)、草地早熟禾(28.69 MPa)、小飞蓬(20.20 MPa)、多头苦荬(18.77 MPa)、寒芒(老根,14.87 MPa)、节节草(节点处,12.67 MPa)、寒芒(新根,8.29 MPa)。泥石流源区草本植物的根系抗拉力学特性良好,对稳固浅层土体和泥石流物源有积极作用。 相似文献
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丛生竹根系抗拉力学特性 总被引：2，自引：0，他引：2
竹林是具有水土保持功能的一种重要植被,其地下根系力学性能好坏是影响竹林固土力学作用的重要因素。为了了解丛生竹林地下根系的抗拉力学特性,利用自制的植物根系抗拉力学特性野外便携实验系统,对料慈竹、绿竹、龙竹、香竹4种丛生竹根系进行了现场拉伸实验,测量这4种丛生竹不同直径根系的抗拉力、应变,并通过计算得到抗拉强度和弹性模量。结果表明,4种丛生竹根系最大抗拉力与根直径的关系呈幂函数正相关增长,抗拉强度与根直径的关系呈幂函数负相关增长。根系平均抗拉力分别为料慈竹(59.47 N)、香竹(58.65 N)、龙竹(43.51 N)、绿竹(40.80 N),平均抗拉强度依次为龙竹(30.24 MPa)、料慈竹(23.14 MPa)、绿竹(22.83 MPa)、香竹(18.14 MPa),平均极限应变较为接近,在14%～18%之间,平均弹性模量值为龙竹(169.86 MPa)、料慈竹(166.37MPa)、绿竹(158.36 MPa)、香竹(135.56 MPa),最高峰值达到350 MPa。4种丛生竹相比,龙竹根系的综合抗拉力学性能最好,其次是料慈竹和绿竹,最后是香竹。与常见造林树种油松、落叶松、白桦相比,丛生竹根系具有较好的抗拉力学性能。 相似文献
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胡杨（Populus euphratica）具有异形叶性,在维持干旱荒漠区生态平衡中发挥着不可代替的作用。研究枝、叶形态和生物量间的关系,探讨胡杨资源分配的策略具有重要意义。通过测定不同径阶胡杨雌雄株当年生枝、叶形态性状及生物量,研究在不同发育阶段和不同冠层高度下胡杨雌雄株枝、叶间的生长关系。结果表明：随径阶的增加,雌雄株叶片数呈减小趋势,枝条粗、叶柄长、叶柄粗、叶面积、叶片数、枝干重和每枝叶干重呈增加趋势;不同径阶胡杨雌雄株枝、叶形态间存在异速生长关系,随着径阶的变化,雄株枝叶形态转变较快,而雌株枝叶间的生物量转化效率更高;不同冠层高度胡杨雌雄株枝、叶形态间存在异速生长关系,随着冠层高度的变化,雌株枝叶形态转变较快,而雄株生物量转化效率更高。胡杨在高的冠层和成熟的发育阶段可能通过更短更粗的当年生枝条高效地为具有较大叶柄长、叶柄粗、叶面积的叶片提供水分和矿物质元素。 相似文献
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本项研究选取适宜于西宁盆地及其周边地区生长的2种优势草本植物垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb)和细茎冰草(Agropyron trachycaulum (Linn.) Gaertn.)作为供试种,通过室内种植培育方式,采用浓度梯度分别为50mmol/L、100mmol/L、150mmol/L、200mmol/L的Na2SO4溶液对2种植物进行盐胁迫处理。在盐胁迫试验处理后的第15d、30d和45d时,分别测定2种植物单根抗拉力和单根抗拉强度。试验结果表明：相同盐胁迫浓度时,2种植物单根抗拉力随生长期增长呈逐渐增大,单根抗拉强度随生长期增加表现为逐渐降低的变化规律;相同生长期时,2种植物单根抗拉力随着胁迫液浓度由0mmol/L增加至200mmol/L时表现为逐渐减小趋势,单根抗拉强度则随着胁迫液浓度增加呈逐渐增大的变化规律;进一步研究表明,在相同胁迫浓度和相同生长期条件下,细茎冰草单根抗拉力和单根抗拉强度分别较垂穗披碱草高0.008N~0.025N和9.646MPa~72.807MPa;2种草本植物单根抗拉力与根径之间呈指数函数关系;2种草本单根抗拉强度分别随根径的增加而逐渐减小,且均与根径呈幂函数关系。本该研究成果对于进一步探讨寒旱环境盐胁迫条件下,草本植物根系力学强度特征及其变化规律具有重要理论研究价值,同时对于有效防治研究区水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有实际指导意义。 相似文献
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选取适宜于西宁盆地及其周边地区生长的2种优势草本植物垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)和细茎冰草(Agropyron trachycaulum(Linn.) Gaertn.)作为试验供试种,通过室内种植培育方式,采用浓度梯度分别为50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L的Na_2SO_4溶液对2种植物进行盐胁迫处理。在盐胁迫试验处理后的第15 d、30 d和45 d,分别测定2种植物单根抗拉力和单根抗拉强度。结果表明:相同盐胁迫浓度时,2种植物单根抗拉力随生长期增长而逐渐增大,单根抗拉强度随生长期增加而逐渐降低;相同生长期,2种植物单根抗拉力随着胁迫液浓度由0 mmol/L增加至200 mmol/L时,表现为逐渐减小趋势;进一步研究表明,在相同胁迫浓度和相同生长期条件下,细茎冰草单根抗拉力和单根抗拉强度分别较垂穗披碱草高0.008～0.025 N和9.646～72.807 MPa;2种草本植物单根抗拉力与根径之间呈指数函数关系;2种草本单根抗拉强度分别随根径的增加而逐渐减小,且均与根径呈幂函数关系。研究成果对于进一步探讨寒旱环境盐胁迫条件下,草本植物根系力学强度特征及其变化规律具有重要理论价值,同时对于有效防治研究区水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有实际指导意义。 相似文献
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油蒿不同部位水分关系研究 总被引：4，自引：1，他引：3
应用植物PV技术研究油蒿（Artemisia ordosica Krasch）不同部位（营养枝、生殖枝、1年生枝、2年生枝、3年生枝、根系）的持水性能及其在SPAC系统的水分运移中的作用。结果表明：油蒿不同部位具有相似的水分生理特点,但各参数差异比较明显。随着木质化程度的增加,枝条（除生殖枝）饱和时最大渗透势（Ψ100π）、初始质壁分离时的渗透势（Ψ0）、相对水分亏缺（D0RW）、相对渗透水分亏缺（D0ROW）、束缚水含量（Vb）、细胞组织最大弹性模量（εmax）及ΔΨ（Ψ100π－Ψ0）逐渐增大,而自由水含量（Vf）则逐渐减小。生殖枝的Ψ100π、Ψ0、D0RW、D0ROW则大于其他枝条,根系的Ψ100π、Ψ0、D0RW、D0ROW、Vb、εmax均大于枝条,而Vf和ΔΨ小于枝条。随木质化程度增加,枝条的总水容（C）逐渐减小。C表现出两段性,在膨压消失前,枝条的水容（C1）变化不大,而在膨压消失后枝条水容（C2）随木质化程度增加而减小;总体来看,生殖枝的水容大于其他枝条,而根系水容最大。在水分胁迫条件下,木质化程度低的枝条,其较小的束缚水含量（Vb）及弹性模量（εmax）和较大的水容（C）不利于其保持体内水分以及较高的水势和膨压;而木质化程度高的枝条,其较高的束缚水含量及坚硬厚实的细胞壁则有利于其保持体内水分;根系较大的Vf和C,表明其容易失水的特性,有利于SPAC系统水分传输。 相似文献
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为探究黑河中游荒漠绿洲过渡带典型灌丛植物防风固沙效应,通过野外调查观测,定量分析了固沙植物梭梭(Haloxylonam modendron)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)对风沙流流量及风沙流结构的影响规律,并应用空气动力学原理分析了影响机制。结果表明:固沙植物防风效果表现为梭梭>沙拐枣>泡泡刺,且在迎风面和背风面差异显著,梭梭与其他灌丛植物相比防风效果更加显著,风速降幅可达到62.9%,有效防护距离最大;梭梭、泡泡刺、沙拐枣的阻沙效率分别为60.7%、51.0%、46.3%,且各灌丛植物在相同风速下输沙率随高度呈阶梯式递减;灌丛植物输沙率与风速符合指数函数或多项式函数关系,风速超过7.0 m·s-1时输沙率增加速度最为剧烈。梭梭的阻风效果优于泡泡刺和沙拐枣,但其近地表防风蚀效果一般,泡泡刺因为低矮密集的植株结构表现出较好的防风蚀性,但有效防护距离最小,且在高度较大时防风效果较差。 相似文献
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植物枝条失去50%水分传导时对应的水势(ψ50),称为枝的水分传导脆弱性。该指标是反映植物干旱适应能力的关键指标,也决定着植物沿降水梯度的分布。乔木和灌木枝水分传导脆弱性沿降水量递增的变化是否一致,有待揭示。基于已发表的文献,筛选出236种乔木、137种灌木,建立ψ50与分布地年均降水量及分布地干旱指数关系,来确认两大类植物的ψ50沿降水递增的变化的异同。结果表明:乔木和灌木的ψ50均随降水梯度、干旱指数的增加而增加,一元线性回归方程显著;ψ50与降水梯度、干旱指数回归方程的回归系数在乔木和灌木间差异不显著,但同一降水量下,乔木比灌木具有较低的ψ50值。我们认为灌木和乔木枝水分传导脆弱性对降水量和干旱指数递增具有相似的适应性。 相似文献
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浅层滑坡多发区典型植被恢复树种根系对土壤抗剪强度影响 总被引：4，自引：0，他引：4
为揭示坡面植被根系对土壤抗剪强度的影响及其固坡效应的差异性,选取白龙江流域浅层滑坡多发区两种典型修复树种刺槐(Robinia pseudoacacia)和毛白杨(Populus tomentosa)为研究对象,通过剖面网格法计算不同树种根系的根截面积比(RAR),采用万能试验机分析不同根系径级单根抗拉特征,并运用RWM模型计算两种乔木根系对土壤抗剪强度的增加值。结果表明,两种乔木根系的RAR值,刺槐(0.18%)和杨树(0.51%)均大于发挥固坡效应的阈值(0.1%)。两种乔木的单根抗拉力(TF)随着直径的增加而增大,分布规律表现出明显的幂函数特征,TF_(R.pseudoacacia)(363.6 N)TFP.tomentosa(419.95 N);刺槐根系的抗拉强度(TS)与根系直径正相关,杨树根系与直径呈负相关关系,且TSR.pseudoacacia(25.38 MPa)TSP.tomentosa(27.62 MPa)。RWM模型计算得到根系对土壤抗剪强度的增加值为刺槐(21.93 Kpa)杨树(67.61 Kpa)。在研究区,两种乔木植物根系均能有效增加土壤抗剪强度,杨树根系的固坡效应优于刺槐,研究结果可为浅层滑坡多发区植被根系固土模型的应用和生物工程减灾效果的评价提供一定理论依据。 相似文献
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沙柳(Salix psammophila)丛生枝生物量最优分配与异速生长 总被引：2，自引：0，他引：2
《中国沙漠》2016,(2)
茎叶生物量分配的权衡关系是植物生活史研究的重要内容。以毛乌素沙地南缘的优势灌木沙柳(Salix psammophila)为对象,用生物量分配份数的方法分析了沙柳丛生枝尺度上茎、小枝、叶生物量分配与个体大小的依赖关系,并用标准主轴回归(SMA)检验茎、小枝、叶生物量的异速生长关系。结果表明:(1)随着沙柳丛生枝的增大,茎、小枝、叶各构件生物量积累明显,基径比枝长能更好地反映生物量随个体大小的变化规律;丛生枝茎、小枝、叶和总生物量随基径变化的幂函数分别为y=0.1861x2.2950、y=0.0194x2.9794、y=0.0875x2.1421和y=0.1863x2.5454。(2)随着沙柳丛生枝个体的增大,总资源中分配到茎和叶的份数下降,分配到枝的份数增加;基径能更好地解释茎和小枝生物量分配份数的变化,枝长能更好地反映叶生物量分配份数的变化。(3)沙柳丛生枝茎、小枝、叶生物量相互间均存在显著的异速生长关系,异速指数αT-S、αL-S和αL-T分别为1.557、1.087和0.6916,随个体大小的变化,小枝生物量的变化速度最快,叶生物量的变化次之,茎生物量的变化速度最慢。最优分配理论和异速生长分配理论能互为补充,较好地解释沙柳丛生枝构件的生物量权衡关系。 相似文献
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为了进一步丰富青藏高原东北部地区植被护坡工程植物选择,推动区内植被护坡工程实用性和观赏性兼顾发展。该项研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,以青海省大通县朔北藏族乡至东峡镇之间区域为研究区,在野外植物分布特征和生长特征调查的基础上,结合单根拉伸试验和重塑根-土复合体三轴压缩试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。试验结果表明：马蔺主要分布在研究区内洪积扇、坡积裙和河漫滩等地貌单元,立地条件包括上述地貌单元内的林下坡地、田间、道旁、湿地、荒地等;通过选取两处试验区开展调查可知,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为75.22±11.40 cm、106.09±25.62 cm和1.51±0.55 株/m2;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm;马蔺根径为0.20～0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为7.94±2.91 N,46.30± 11.06 MPa和54.17%±17.08%,随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低关系,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系;马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,且对土体黏聚力的增强作用较为显著。该项研究成果对于选用观赏地被植物马蔺进行研究区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有理论研究价值和实际指导意义。 相似文献
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A parameterisation for the threshold shear velocity to initiate deflation of dry and wet sediment 总被引：1，自引：0，他引：1
A new parameterisation for the threshold shear velocity to initiate deflation of dry and wet particles is presented. It is based on the balance of moments acting on particles at the instant of particle motion. The model hence includes a term for the aerodynamic forces, including the drag force, the lift force and the aerodynamic-moment force, and a term for the interparticle forces. The effect of gravitation is incorporated in both terms. Rather than using an implicit function for the effect of the aerodynamic forces as reported earlier in literature, a constant aerodynamic coefficient was introduced. From consideration of the van der Waals force between two particles, it was further shown that the effect of the interparticle cohesion force between two dry particles on the deflation threshold should be inversely proportional to the particle diameter squared. The interparticle force was further extended to include wet bonding forces. The latter were considered as the sum of capillary forces and adhesive forces. A model that expresses the capillary force as a function of particle diameter squared and the inverse of capillary potential was deduced from consideration of the well-known model of Fisher and the Young–Laplace equation. The adhesive force was assumed to be equal to tensile strength, and a function which is proportional to particle diameter squared and the inverse of the potential due to adhesive forces was derived. By combining the capillary-force model and the adhesive force model, the interparticle force due to wet bonding was simplified and written as a function of particle diameter squared and the inverse of matric potential. The latter was loglinearly related to the gravimetric moisture content, a relationship that is valid in the low-moisture content range that is important in the light of deflation of sediment by wind. By introducing a correction to force the relationship to converge to zero moisture content at oven dryness, the matric potential–moisture content relationship contained only one unknown model parameter, viz. moisture content at −1.5 MPa. Working out the model led to a rather simple parameterisation containing only three coefficients. Two parameters were incorporated in the term that applies to dry sediment and were determined by using experimental data as reported by Iversen and White [Sedimentology 29 (1982) 111]. The third parameter for the wet-sediment part of the model was determined from wind-tunnel experiments on prewetted sand and sandy loam aggregates. The model was validated using data from wind-tunnel experiments on the same but dry sediment, and on data obtained from simulations with the model of Chepil [Soil Sci. Soc. Am. Proc. 20 (1956) 288]. The experiments showed that soil aggregates should be treated as individual particles with a density equal to their bulk density. Furthermore, it was shown that the surface had to dry to a moisture content of about 75% of the moisture content at −1.5 MPa before deflation became sustained. The threshold shear velocities simulated with our model were found to be in good agreement with own observations and with simulations using Chepil's model. 相似文献
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对前期制备出的原位AlN/AZ91镁基复合材料进行轧制及热处理工艺研究,利用X-ray衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)等对不同轧制及热处理工艺条件下镁基复合材料轧制板材的微观组织进行表征,并对复合材料进行室温拉伸力学性能测试和分析。结果表明:通过优化轧制及热处理工艺,显著改善了原位AlN/AZ91复合材料的微观组织,成功制备出抗拉强度358MPa,屈服强度333MPa,延伸率5.4%的原位AlN/AZ91镁基复合材料轧制板材。 相似文献
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沙漠腹地乔木状沙拐枣对灌水量的生理生态响应 总被引：5，自引：3，他引：2
对不同灌水量条件下塔克拉玛干沙漠腹地乔木状沙拐枣（Calligonum arborescens Litv）的水分生理、生长和土壤水分进行了动态测定与分析。结果表明:①在35、24.5 kg·株-1·次-1和14 kg·株-1·次-1的灌水量下,土壤水分活跃层分别为:0～200、0～160 cm和0～100 cm。根系区土壤水分为3%～4%条件下,沙拐枣能正常生长,低于2.5%就会受到水分胁迫。②早晨和午后,沙拐枣的水势随着灌溉后时间的增加而降低,前期降幅较大。随着灌水量的减小,其水势降低较快,在14 kg·株-1·次-1处理下,灌溉3 d后早晨水势和午后水势分别达到-1.3 MPa和-2.19 MPa。③随着灌水量的减少沙拐枣的日耗水量急剧减小,液流速率也快速降低,灌溉后第15天,在24.5 kg·株-1·次-1和14 kg·株-1·次-1的灌水量下沙拐枣液流速率都为双峰型曲线,第25天3个处理都呈双峰型曲线。④不同灌水量下,沙拐枣的基径、新枝长度以及新枝直径的年增长量都随着灌水量的减少而减小,方差分析表明灌水量对新枝长度的影响非常显著(P=0.05)。 相似文献
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To investigate the mechanical properties of ice-saturated frozen soil, a series of triaxial tests under various confining pressures（0.5 to 9.0 MPa） on ice-saturated frozen loess with ice content of 23.7% were carried out at a temperature-6 °C, and at 1.25 mm/min of loading rate. The triaxial tests include two loading modes, one with monotonic loading（i.e., triaxial compression）, and another with static cycle loading. The test results under triaxial compression show that the strength and deformation behaviors of ice-saturated frozen loess are affected by confining pressure. According to the test results of triaxial loading-unloading cycle test, the elastic modulus evolution with the number of cycles under different confining pressures are analyzed. 相似文献
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C4植物以其较高的水分利用效率而表现出较强利用荒漠环境有限降水的能力,但对其气孔行为和气体交换对降水响应的理解并不深入。本研究选择荒漠区沙丘上6~7年生的梭梭(Haloxylon ammodendron),利用自制的降水拦截设施,将每次降水事件后样地中接受的降水量分别减少和增加10%、20%和30%,形成包括对照在内的7个降水梯度,研究梭梭气孔导度(Gs)与净光合速率(Pn)对典型降水事件的响应。结果表明:6~12mm的降水对土壤水分的补给集中在50cm土壤深度范围内。降水量每增加10%,Gs和Pn分别增加9.17%和4.17%;Gs和Pn在降水前后呈现先增加后降低的单峰型趋势,峰值出现在降水后第1天,两者与土壤水分含量(SVWC)、空气相对湿度(RH)以及水汽压差(VPD)显著相关。降水后梭梭黎明前叶水势在-2.08~-2.74 MPa时叶片气体交换主要受气孔因素影响,而当叶水势降至-3.16MPa以下时主要受非气孔因素控制。 相似文献
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Root tensile strength relationships and their slope stability implications of three shrub species in the Northern Apennines (Italy) 总被引：12，自引：1，他引：12
The role of root strength is important in stabilising steep hillslopes which are seasonally affected by storm-induced shallow landslides. In the Italian Apennines, steep (25–40°) slopes underlain by mudstone are generally stable if they are covered by shrubs whose roots anchor into the soil mantle. To quantify the mechanical reinforcement of roots to soil, the root tensile breaking force and the root tensile strength of three autochthonous shrub species commonly growing on stiff clay soils of the Northern Italian Apennines, Rosa canina (L.), Inula viscosa (L.) and Spartium junceum (L.), were measured by means of field and laboratory tests. For each test approximately 150 root specimens were used. The tensile force increases with increasing root diameter following a second-order polynomial regression curve. The tensile strength decreases with increasing root diameter following a power law curve. The field in situ tensile force required to break a root is always smaller than that obtained from laboratory tests for the same root diameter, although their difference becomes negligible if the root diameter is smaller than 5 mm. The influence of root tensile strength on soil shear strength was verified based on the infinite slope stability model. The root reinforcement was calculated using the number and mean diameter of roots. The factor of safety was calculated for three different soil thickness values (0.1, 0.3, and 0.6 m) and topographic slopes between 10° and 45°. The factor of safety for the combination of 0.6 m soil thickness, slopes smaller than 30°, and vegetation of I. viscosa (L.) or S. junceum (L.) is always larger than 1. If a slope is steeper, the factor of safety may be smaller than 1 for I. viscosa (L.), although it is still larger than 1 for S. junceum (L.). In the stiff clayey areas of the Northern Italian Apennines, I. viscosa (L.) mainly colonizes fan/cone/taluses and stabilises these zones up to a topographic gradient < 30° for a soil 0.6 m thick. S. junceum (L.) colonizes not only fan/cone/taluses but also headwalls and cliffs and, for a 0.6 m thick soil, it stabilises these areas up to 45°. The effectiveness of this reinforcement, however, depends strongly on the frequency of soil and seasonal grass vegetation removal due to shallow landsliding before the entrance of the shrub species. 相似文献