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

作     者：吕春娟 陈丽华 L Chunjuan;Chen Lihua

作者机构：北京林业大学水土保持学院教育部水土保持与荒漠化防治重点实验室北京100083 山西农业大学资源环境学院太谷030801 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2013年第29卷第23期

页      面：69-78页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金(30872067) 教育部博士点基金(20090014110002)资助项目 

主　　题：树 生物力学 加固 乔木根系 化学成分 土体加固 

摘      要：为了解植被根系化学成分对根系力学性能的影响,该研究对华北地区常见的2种针叶树油松（Pinus tabulaeformis Carr.）和华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）以及3种阔叶树白桦（Betula platyphylla Suk.）、蒙古栎（Quercus mongolicus *** Ledeb）和榆树（Ulmus pumila Linn.）5种树直径为0.75~7.65mm,共473根系进行了单根抗拉试验,并将拉伸后的根系按7个直径级归类后测定其纤维素含量、木质素含量、半纤维素含量及综纤维素含量。结果表明,5种树根系抗拉力范围为8~954 N,抗拉强度范围为6~53 MPa。不同树种间抗拉力、抗拉强度差异显著,从大到小依次为榆树〉白桦〉蒙古栎〉油松〉华北落叶松。抗拉力随直径增大以幂函数增大;抗拉强度随直径减小以幂函数和逆函数减小。根系的极限延伸率范围为6.95%~15.50%,不同树种间差异显著。5种树7个径级根系纤维素质量分数范围为20.09%~37.67%,木质素质量分数范围为18.03%~41.67%,半纤维素质量分数范围为1.29%~14.90%,综纤维素质量分数范围为26.20%~52.09%,木质素与纤维素质量分数比值（简称木纤比）为0.53~1.81。根系抗拉力与纤维素含量、半纤维含量、综纤维素含量正相关,与木质素含量、木纤比负相关;根系抗拉强度与纤维素含量、半纤维含量、综纤维素含量负相关,与木质素含量、木纤比正相关。但对于不同的树种,显著影响抗拉力、抗拉强度的化学成分不同。因此,根系中某一化学成分含量的变化并不能完全解释根系力学性能与直径的尺寸效应,或许根系其他内在因素如显微结构等也有着重要的贡献。