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树木根系固土力学机制研究综述 总被引：7，自引：0，他引：7
近30 a来,由于科学技术的发展和生态环境建设的需要,根系固坡力学机制研究成为学科交叉的新领域。鉴于此,概述了近30 a来固土力学机制的研究进展及今后研究方向。综观根系固坡的研究历程,研究集中在林木根系抗拉、锚固、根系-土壤复合体提高抗剪强度等方面。今后应加强对根系纤维素、半纤维素的定量分析,探讨不同植物根系弹性、抗拉力及应力-应变关系的差异,加强水土保持树种搭配的理论研究,从不同力学特性的根系相搭配的角度来研究根系固土护坡的功效。在边坡的稳定方面,应用有限单元方法研究根土复合体边坡的应力场、位移场的变化及边坡的稳定性情况,并用有限元的方法解决实际生产中的边坡造林中树种选择、造林密度等问题。 相似文献
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黄土高原植物根系增强土体抗剪强度的模型与试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
为研究黄土高原植物根系固土力学机制,通过Wu & Waldron(WWM)模型和Fiber Bundle(FBM)模型, 确定了黄土高原地区主要造林树种油松、刺槐、荆条和丁香4种植物根系对土体抗剪强度的增强作用,并用原位直剪试验对其进行了验证。应用ABAQUS有限元软件构建造林边坡稳定性分析模型,通过数值模拟的方法从边坡尺度上量化4种不同植物根系固土作用。结果表明:通过原位直剪试验的验证,发现评价植物根系对土体抗剪强度增强作用的WWM、FBM模型均存在一定的误差,因而建议进一步完善该理论模型。同时,基于原位直剪试验测定的根系对土体抗剪强度的增强作用,进行边坡稳定性分析,发现4种植物造林边坡稳定性均高于裸坡,边坡安全系数平均提高4.38%,最大等效塑性应变平均减小50.08%,最大水平位移平均减小40.83%,最大竖向位移平均减小14.84%;4种植物措施中,荆条造林措施对浅表层土体的固土效果最佳。研究结论为评价造林边坡的稳定性,揭示根系固土的力学机理提供理论基础和科学依据。 相似文献
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针对公路边坡开挖可能导致生态破坏和边坡失稳等问题，分别从理论上分析植物根系生态护坡的力学机理和从试验上研究根系的抗拉锚固能力.理论研究表明，根系提高土的抗剪强度主要是通过根-土接触面的摩擦力把土中的剪应力转换成根的拉应力来实现的；根系在生长时分泌了大量高分子聚合物，将其表面附近的土颗粒聚集起来，从而抵抗边坡土体受水流等因素的侵蚀.刺槐幼株根系的抗拉强度试验研究表明：侧根抗拉强度最大值大于主根的抗拉强度最大值，其最大值可达91.41 MPa；与HPB235钢材强度设计值210 MPa相比，该株刺槐根系的抗拉强度可达到其1/4～1/2. 相似文献
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油松根系直径对根鄄土界面摩擦性能的影响 总被引：5，自引：0，他引：5
植物根系与土壤界面的摩擦特性对于斜坡的稳定性是一个重要因素。为研究林木根系直径变化对植物根系
固土性能的影响,通过对油松单根施加拔出载荷进行室内直接拉拔实验,分析了油松根系直径变化对根-土界面摩
擦性能的影响。实验表明,根系鄄土壤最大摩擦力与根系直径存在明显的线性正相关关系,通过建立单根简化模型
对根土间的摩擦情况进行分析,证明与实验结论一致;同时,实验与模型分析得出根土摩擦力与根系的埋置深度也
存在线性正相关关系;另外,对影响根系初始拔出载荷的因子进行分析,表明其大小也与根系直径和根系埋置深度
呈正相关关系。研究了根系直径生长变化对根-土复合体稳定性的影响机理,对建立边坡稳定模型具有重要参考
价值。 相似文献
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[目的]研究草本植物根系对边坡浅层土体抗剪强度的影响规律。[方法]以阜新海州露天煤矿为工程依托,采用理论分析方法,建立了草本植物根系与土相互作用的力学模型,深化了草本植物根系固土改性的力学认识;采用直剪试验,选用马唐草与狗尾草为研究对象,研究了不同含根率与不同含水率共同作用下根-土复合体的抗剪强度及其相关参数的变化规律。[结果]根-土复合体的最佳抗剪强度与最优含根率相对应;2种草本植物根-土复合体抗剪强度随正压力的增加而增大,随含水率的增加而降低,在未达到含根率之前,随含根率增加而增大;根-土复合体黏聚力与抗剪强度变化规律相似,根系提高土体的抗剪强度主要体现在土体黏聚力的增加。[结论]该研究可为浅层边坡的固土稳定提供参考。 相似文献
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根系是植物固土的基本单元,根系力学性能研究是植物根系固土研究的基础。植物护坡工程中,植物根系通过发挥抗剪和抗拉作用提高边坡稳定性。根系抗拉能力是增强边坡稳定性最重要的因素之一,根系抗拉力学性能研究具有重要意义。在分析国内外多种植物根系抗拉力学性能研究的基础上,总结了这些植物根系抗拉力学特性的研究现状,分析比较了植物根系抗拉力学性能研究试验的方法和多种影响因素与植物根系抗拉性能的关系,得出如下结论:①目前尚未形成标准的根系抗拉试验,根系抗拉性能试验研究的方法和设备有待科学规范;②根系直径与抗拉力和抗拉强度关系研究已经形成共识,即根系直径越大,抗拉力越大,抗拉强度越小;③根系抗拉强度随根系采伐时间的推移而降低;④根系长度、含水量、加载速率、根系内部化学成分和微观结构等对抗拉力和抗拉强度的影响研究较少,尚未形成统一结论,还需要加强研究。最后,探讨了植物根系抗拉力学性能研究存在的问题和趋势,认为夹具的改进、根系形态解剖结构研究、根系疲劳破坏研究应成为今后研究的重点。 相似文献
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林木根系固土作用数值分析 总被引：7，自引：3，他引：7
林木根系的固土作用是通过影响土体的应力、应变(位移)状态来实现的.该文将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触单元所联系起来的有机体,采用Duncan-ChangE-μ模型和非线性界面单元模型对根系固坡问题进行了应力应变分析,以油松为对象,模拟了油松根系与黄土相互作用的应力场,探索了有限元数值分析方法在根系固土机理研究领域的应用.研究结果表明,根系能使坡面表层的应力传递到土层深层,并弱化一定深度土层土体的应力,尤其是根底边缘附近的浅层土体应力减小的幅度较大,表明根系固土的影响范围局限于土体浅层.采用有限元法计算坡面在无林与有林两种条件下的边坡安全系数分别为1·821和1·984,有油松根系存在的边坡其安全系数比天然边坡计算的安全系数提高了10%,说明根系具有一定的固土作用. 相似文献
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生态护坡是指用活的植物覆盖坡面,使用有生命的植物与非生命的材料有机结合的方式代替纯工程防护的方式,而形成的一种保护生态环境的新技术。生态护坡不仅可涵养水源,防止水土流失,加固边坡,提高边坡表面抗冲蚀能力,而且是一种最经济的防护形式。国外早在20世纪20年代就开始了关于生态护坡的研究,有许多成功经验可以借鉴。国内研究从20世纪90年代随着高等级公路建设开始而全面展开,已取得部分成果。总体上看国内研究多集中于水土保持学方面的研究,而对坡面植物根系的工程力学作用以及植被防护与工程防护相结合的防护研究开展较少,在理论研究上远落后于工程实践。在植被护坡的植物选择上多采用进口草坪植物,本地物种应用较少。我国是竹类植物种类最多、利用最早的国家,竹类植物主要生长于山地及坡地地带,其根系发达,固土能力强,加固边坡表层的功能强大。探讨竹类植物在生态护坡中应用的可行性意义重大。 相似文献
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《福建农林大学学报(自然科学版)》2019,(4)
采用野外定位实测和室内分析相结合的方法,基于结构方程模型研究了西南典型红壤土石山区4种公路边坡护坡植物根系特征及其对同空间内土壤水分的影响.结果表明:灌木植物根系属V type垂直构型,草本植物为散生须根属M type团网构型,4种植物根系呈浅层化分布,代表根径均为细根,草本植物根系长度、干质量、表面积均大于灌木植物,且分布趋势均随土层加深而减少;根系分布与同空间内土壤水分显著正相关(P<0.01),根系表面积和根系干重等特性对土壤含水率呈极显著的正相关影响,结构方程路径总系数达0.99,根系结构由粗根含量决定,且对土壤含水率存在系数-0.39的显著负相关,对根系特性和根系延伸范围存在总系数-1.50和-1.54的极显著负影响.草本植物对较浅或贫瘠的土壤边坡的适应性更好,其保持土壤水分的作用更好,而土层较深边坡建议选择灌草搭配的方式来达到保水固土的目的. 相似文献
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介绍了南友高速公路边坡生态恢复的目的、植物品种选择、建设方案与效果,总结出运用木豆、山毛豆与猪屎豆混播的方法,对南友高速公路边坡进行生态恢复能达到较好的效果,混播的植物不但能迅速起到固土护坡的作用,同时大大降低养护成本。 相似文献
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毛状根的研究进展及应用 总被引：2，自引：0，他引：2
作为一种天然遗传工程菌株,发根农杆菌可侵染160多种植物,使植物产生特殊的形态学变化并诱导植物产生大量的毛状根。由于毛状根可稳产高产的生成大量有重要价值的植物次生代谢物质,近几十年来毛状根系统的研究受到越来越多的关注。简要阐述了发根农杆菌诱导毛状根生成的机理,着重介绍了毛状根培育的研究进展及在生产植物次级代谢产物方面的应用。 相似文献
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根据土壤的基本特性、土力学的基本理论和复合材料力学的基本方法,分析了土壤-根系复合体的力学特性.运用Whitney-Riley模型,推导出土壤-根系复合体根系生长方向的弹性模量EL、垂直于根系生长方向的弹性模量ET和根系生长平面的剪切模量GLT等工程常数的理论计算公式,为进一步研究土壤-根系复合体工程特性提供了一种方法,具有一定的参考价值. 相似文献
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种植密度对冬小麦根系的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
刘殿英 《山东农业大学学报(自然科学版)》1987,(3)
在大田和盆栽条件下,研究了种植密度对冬小麦根系的影响。单株次生根随密度增加而减少,且因生育期进展其影响更为显著;群体(?)生根量生育前期与密度呈正相关,生育后期处理间差异不显著。根干重的变化趋势与次生根相同。根系的垂直分布,密植处理拔节前发展较快;而稀播在生育后期发展迅速,(?)深层根比较发达。稀播小麦的根系活力强于密植的。单株次生根数、根重均与单株穗粒数、粒重呈正相关关系。所以,适当稀播可以培育壮根,增强根系活力,充分发挥土壤、特别是深层土壤的作用。 相似文献
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对研制的以稻壳为主要成分的水稻壮秧剂进行了田间应用试验，结果表明，应用该壮秧剂的床土的pH、秧苗叶龄、株高、根数、根系活力，根系干质量，充实质、植株呼吸强度、干物质含量等各项指标都优于对照处理。 相似文献
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影响粳稻品种吸氮能力的根系性状 总被引：4，自引：0，他引：4
【目的】研究不同吸氮量类型粳稻品种根系性状的演变趋势与差异,明确吸氮量大的粳稻品种根系性状的特征,为粳稻品种根系性状的遗传改良提供参考依据。【方法】2008—2009年,在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的94个常规粳稻品种为供试材料,测定根系形态、根系活性、植株各器官干物重和含氮量、产量构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按吸氮量的大小从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 等6类,研究各类品种根系等性状的差异,分析影响氮素高效吸收的主要根系性状。【结果】供试品种间吸氮量的差异很大,吸氮量最大品种为最小品种的2.94倍（2008年）和2.59倍（2009年）;吸氮量大的品种平均产量极显著高于吸氮量小的品种;生育期、吸氮强度均是影响吸氮量的重要因素,吸氮强度对吸氮量的影响大于生育期对吸氮量的影响;不同吸氮量类型粳稻品种间单株根干重、单株不定根总长、单株总吸收面积、单株活跃吸收面积差异显著,单株根数、单株根系活力的差异因年而异。吸氮量大的品种单株不定根数、单株根干重、单株不定根总长、单株根系总吸收面积、单株根系活跃吸收面积优于吸氮量小的品种;改良根干重、冠根比、单株不定根总长、单条不定根重等性状能显著提高水稻的吸氮量。【结论】供试粳稻品种间吸氮量的差异很大。吸氮强度大是粳稻品种吸氮量大的重要因素。吸氮量大的品种单株根数、单株根干重、单株不定根总长、单株总吸收面积、单株活跃吸收面积、单株根系活力优于吸氮量小的品种,根干重、冠根比、单株不定根总长、单条不定根重是影响粳稻品种吸氮能力的主要根系性状。 相似文献
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茶树根系跨膜主动吸收氟的表观特征 总被引：1，自引：0，他引：1
为研究茶树根系跨膜主动吸收氟的过程,采用溶液培养法分析了茶树吸收氟的动力学特性,探究了温度、代谢抑制剂和氯离子等因素对茶树根系主动吸收氟的影响。结果表明,浓度吸收试验可用Michaelis-Menten动力学模型拟合,获得动力学参数Vmax=13.9μg·h~(-1)·g~(-1)(根干重,DW),Km=0.59 mmol·L~(-1)。与在25℃培养条件下相比,低温处理(4℃)明显抑制了茶树对氟的吸收,抑制率达到49.75%。代谢抑制剂2,4-Dinitrophenol(2,4-DNP)、叠氮钠(NaN_3)和正钒酸钠(Na_3VO_4)均抑制了茶树根系对氟的吸收过程,而且随着代谢抑制剂处理浓度的增加,茶树根系氟含量和累积量也随之不断减少。在2,4-DNP、叠氮钠和正钒酸钠浓度分别为2、0.2mmol·L~(-1)和0.6 mmol·L~(-1)条件下,茶树根系氟含量分别比对照减少了16.1%、39.1%和20.6%。当营养液中氟和氯浓度均为5 mmol·L~(-1)时,氯离子显著抑制了茶树对氟的吸收,抑制率达到73.1%,存在拮抗作用。从表观上分析,茶树根系对氟的吸收是一个与跨质膜电化学势梯度、代谢能量和载体蛋白有关的主动运输过程。 相似文献
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吊兰水培根诱导技术研究 总被引：2，自引：0，他引：2
[目的]研究组合植物激素对水培吊兰的影响,为吊兰水培提供一定的技术指导。[方法]以生长状况一致的土培吊兰为试验材料,经不同生长激素及不同浓度组合处理,用3种不同的基质固定水培,观察水培吊兰根系生长状况。[结果]经1.0×10-7μg/L 6-BA+3.9×10-6g/L萘乙酸组合驯化液处理,陶粒基质固定的水培吊兰在新根数目、根系长度、根系直径、根活力等生理指标上均优于其他处理。[结论]研究植物激素对植物水生根系生长的影响,对于提高植物水培成活率、扩大水培植物种类有重要意义。 相似文献