植物根系拉拔受力机理研究是认识根系固土力学机制的重要基础。本研究以生长期为3-4个月的紫花苜蓿和生长期为7-8个月的沙棘为研究对象,通过开展根系形态调查、室内拉伸试验和拉拔试验来研究黄土区灌草植物固土护坡过程中根系拉拔受力与破坏机理,主要研究成果如下:(1)紫花苜蓿属于直根型植物,主根明显且粗长,侧根数多且细短。沙棘主根明显,并存在三级侧根,分形维数为1.39±0.05。其根系直径主要分布在0-1.50 mm范围内,侧根数量较多且可向四处延展,侧根分叉角度大于60°的占总量的62.84%,对根系周围土体能起到较强牵引作用。(2)在拉伸过程中,紫花苜蓿与沙棘根系表现为弹塑性材料,应力-应变曲线为单峰曲线形式,没有出现明显的屈服段。最大抗拉力随根系直径的增大而呈正幂函数关系,抗拉强度和弹性模量随根系直径的增大而呈负幂函数关系。(3)拔出破坏时根系抗拔力与位移关系曲线(简称L-S曲线)分为三段:弹性变形段、根-土连接破坏段和根系脱离段;拔断破坏的L-S曲线分为两种情况,第一种因为根系荷载达到极限抗拉时导致根系被拉断;第二种因为位移达到根系极限变形时导致根系破坏。(4)根系直径对根系破坏模式影响明显。直径较小的根系容易发生拉断破坏,直径较大的根系容易发生拔出破坏,并且紫花苜蓿的拉断与拔出临界根径范围为0.30-0.40 mm,沙棘的临界根径为0.86 mm。(5)根系直径与最大抗拔力呈正幂函数关系,与最大抗拔强度呈负幂函数关系,与根-土摩擦系数和拉拔能量呈正相关关系。此外,拔出破坏中最大抗拔力对应的根系位移随根系直径的增大而呈幂函数降低,并且拔出破坏的拉拔能量大于拉断破坏。(6)随着根系埋深的增大,最大抗拔力不断增大且两者呈线性关系,拉拔能量逐渐增大且两者呈指数函数关系。随着根系埋置角度的增大,最大抗拔力与根-土摩擦系数呈先增后减的趋势,当埋置角度为60°时达到峰值。拉拔能量随埋置角度的增加呈先增后减的趋势,当埋置角度为45°时达到峰值。(7)最大抗拔力与根-土摩擦系数随土壤含水量的增大呈先增后减的趋势,达到最大抗拔力与根-土摩擦系数的峰值时,紫花苜蓿的含水量为9.89%,沙棘的含水量为8.03%。最大抗拔力和根-土摩擦系数随土壤密度的增大呈正幂函数关系,拉断率和拉拔能量随土壤密度的增大而增大。(8)紫花苜蓿根系的根-土摩擦系数、抗拉强度、弹性模量都大于沙棘根系,紫花苜蓿在本研究条件下显示出更好的固土力学性能。(9)根系形态特征和土体因素是影响根系抗拔力学特性的主导因素;根系的抗拔和抗拉力学性能对根系固土性能的影响较大,而根系形态对其影响次之。