興安落葉松根系結(jié)構(gòu)及固土力學(xué)特性分析.pdf

1、本文通過野外調(diào)查和室內(nèi)分析對內(nèi)蒙古大興安嶺興安落葉松樹種的根系形態(tài)分布規(guī)律進(jìn)行研究，并運(yùn)用PROE軟件模擬興安落葉松根系結(jié)構(gòu)，采用軸向均勻拉伸方式分析興安落葉松根系抗拉力學(xué)特性，探討根徑、根長和拉伸速率等因素對興安落葉松根系抗拉強(qiáng)度的影響，并通過三軸壓縮試驗，評價根系不同布置方式對土壤抗剪切強(qiáng)度的增強(qiáng)作用，綜合分析了興安落葉松根系結(jié)構(gòu)及其固土力學(xué)性質(zhì)，為研究興安落葉松樹種林木固土提供理論數(shù)據(jù)。主要研究內(nèi)容包括：
　?、挪煌铸g興安

2、落葉松根系中直徑＞1cm根系總數(shù)及總長度均與林齡呈正相關(guān)關(guān)系，林齡越大，根系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越復(fù)雜。對興安落葉松根系形態(tài)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，主根和副主根數(shù)量最少，平均0.56條，心根和下垂根次之，斜生根和水平根數(shù)量最多，變幅最大，其中水平根大于7條的標(biāo)準(zhǔn)木占總樣本數(shù)85.71％。
　　⑵興安落葉松根系中斜生根基徑較水平根基徑小，斜生根和水平根基徑均與胸徑呈冪函數(shù)正相關(guān)關(guān)系。水平根和斜生根的直徑隨根長增加而減小，呈對數(shù)函數(shù)負(fù)相關(guān)關(guān)系。興安落葉松不同徑

3、級根長百分比和比根長均隨著根徑增大而減小，不同樣地比根長與林齡呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，幼齡林較中齡林和近成熟林根系中含有更多更細(xì)的根，而根系體積比與林齡呈正相關(guān)關(guān)系，二者呈相反趨勢，即同一樣地比根長越大，其根系體積比越小。
　?、桥d安落葉松單株根系生物量和根系質(zhì)量密度總體隨林齡增大而增大，其中杜香-興安落葉松近成熟林單株生物量最大，為48.87kg/株，而其根系質(zhì)量密度最小，為29.23×10-5g/cm-3。興安落葉松不同徑級根系干物質(zhì)總

4、和大小順序依次為2-5cm、5-10cm、＞10cm、1-2cm、＜1cm，其中25cm徑級干物質(zhì)為33.58kg。興安落葉松根系生物量與胸徑和年齡呈正相關(guān)指數(shù)函數(shù)關(guān)系，與根長為正相關(guān)冪函數(shù)關(guān)系。
　?、扰d安落葉松樹種根長隨土層深度呈減少趨勢，其中0～20cm土層中多為水平根，根系含量最大;20～40cm土層多為斜生根，根系含量次之;40～60cm土層中只含有少數(shù)下垂根和主根，研究中只有人工林和杜香-興安落葉松近成熟林根系在40-

5、60cm土層中有分布。興安落葉松根長密度、干物質(zhì)和根體積比均隨土層深度增加呈先增大后減少趨勢，并在10～20cm土層達(dá)最大值。興安落葉松樹種根系垂直分布模型中的水平根系削弱系數(shù)β均集中在0.86～0.93之間，低于全球平均水平0.966，為典型的水平根型樹種，而CI競爭指數(shù)整體水平較高，表明興安落葉松樹種水平根生長競爭力較其他形態(tài)根較大。
　?、蛇\(yùn)用Pro/Engineer5.0建立興安落葉松根系三維立體仿真模型操作簡單，能較真實

6、地描述興安落葉松根系結(jié)構(gòu)。
　　⑹興安落葉松根系抗拉特性受直徑和拉伸速率影響較大，其中最大抗拉力與直徑呈冪函數(shù)正相關(guān)關(guān)系，與拉伸速率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。興安落葉松根系抗拉強(qiáng)度與直徑呈冪函數(shù)負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與標(biāo)距和拉伸速率總體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，并隨著標(biāo)距和拉伸速率的增大，抗拉強(qiáng)度的范圍均有所減小。興安落葉松根系應(yīng)力-應(yīng)變曲線中最大抗拉強(qiáng)度、彈性模量和延伸率均與直徑和標(biāo)距呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與拉伸速率呈先減少后增加趨勢。疲勞循環(huán)拉伸可增加興安落葉松根系