崩岗侵蚀劣地草本植物根系抗拉特性与微观性质的关系

作     者：李思诗 

作者单位：福建农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄炎和;蒋芳市

授予年度：2018年

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] 

主      题：崩岗 草本根系 抗拉力学特性 化学成分 根系微观结构 

摘      要：植被恢复是崩岗侵蚀治理的重要手段,植物根系抗拉力学特性是根系固土研究的基础,而抗拉特性与根系微观性质有关。为探究植物根系抗拉特性与微观性质的关系,本文以长汀县崩岗区种植的狗牙根(Cynodon dactylon)、宽叶雀稗(Paspalum wettsteinii)、香根草(Vetiveria zizanioides)、巨菌草(Pennisetum sp.)4种草本植物为研究对象,通过根系拉伸试验、主要化学成分含量和显微结构测定试验,得到了根系抗拉力学特性与根系化学成分、微观结构的关系。主要结论如下:(1)直径、标距、生长期是影响4种草本根系抗拉力学特性的重要因素,而拉伸速率对4种草本根系抗拉特性的影响均不显著。根系的最大抗拉力与直径之间均呈幂函数正相关关系;抗拉强度与直径之间均呈幂函数负相关关系。不同标距条件下,4种草本根系的最大抗拉力和抗拉强度大小都表现为:30 mm标距水平50 mm标距水平100 mm标距水平。当生长期为5个月和9个月时,4种草本植物根系平均抗拉力、抗拉强度都表现为:生长期9个月的值生长期5个月的值。两个生长期内,4种草本根系抗拉性能大小顺序相同,平均抗拉力大小依次为:巨菌草宽叶雀稗香根草狗牙根;平均抗拉强度大小依次为:巨菌草香根草宽叶雀稗狗牙根。(2)相同生长期内,随着径级增大,根系木质素含量均有所增加,纤维素含量均有减少。随着生长期增加,4种草本根系半纤维素和综纤维素含量表现为增加的趋势;香根草纤维素平均含量减少,其他3草种均有增加;狗牙根和巨菌草木质素平均含量略有减少,宽叶雀稗和香根草略有增加;木纤比除香根草略有增加,其他3草种均基本不变。狗牙根、宽叶雀稗、香根草、巨菌草4种禾本科草本植物根系的最大抗拉力(F)受木质素(L)含量的影响最大,二者的函数关系为:F=2.73L-24.21(R2=0.63,P0.01,n=24);抗拉强度(P)受纤维素(C)含量的影响最大,二者的函数关系为:P=2.82C-60.73(R2=0.43,P0.01,n=24)。(3)生长期为5个月和9个月的4种草本根系横切面,由外到内均包括表皮、皮层和中柱三个基本部分,7个微观结构(表皮、皮层、中柱鞘、木质部、韧皮部、髓、中柱)的组织比量均为皮层面积百分比最大,中柱面积百分比次之。狗牙根、宽叶雀稗、香根草、巨菌草4种禾本科草本植物根系的抗拉力学特性主要受表皮、中柱鞘、中柱面积百分比的影响,且与中柱鞘、中柱面积百分比呈正相关关系,与表皮面积百分比呈负相关关系。根系抗拉力(F)与表皮(Ep)、中柱鞘(Pe)、中柱(Va)面积百分比间函数关系为:F=-2.75Ep+13.44 Pe+0.46Va—24.87(R2=0.99,P0.05,n=24);抗拉强度(P)与三者间函数关系为:P=-3.36Ep+16.00 Pe+0.86 Va-25.01(R2=0.99,P0.05,n=24)。