砒砂岩区不同灌木树种根系构型及其单根抗拉特性研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yichunyang
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治理砒砂岩水土流失的关键是生态修复,通过种植水土保持植物可以有效地抵抗砒砂岩区的复合型侵蚀。本文从植物的根系构型和单根抗拉力学两个方向研究植物的综合固土效果,为在砒砂岩区种植水土保持人工林提供建议和指导。通过资料查询和实地调研选取了6种耐旱灌木为研究对象,分别是沙棘(Hippophae rhamnoides.)、酸枣(Ziziphus jujuba Mill.)、连翘(Forsythia suspensa.)、文冠果(Forsythia suspensa Bunge.)、黄刺玫(Rosa xanthina Lindl.)和蒙古扁桃(Amygdalus mongolica(Maxim.)Ricker.),统计这6种灌木根系的形态特征、拓扑结构和分布范围,再做单根抗拉力学试验,对比不同灌木的单根力学特性。最后通过主成分分析法,将根系构型数据和单根抗拉力学试验数据降维进行综合分析,筛选出在砒砂岩地区固土效果较好的灌木植物。研究结果如下:(1)通过根系构型统计数据分析对比,6种灌木中沙棘的分布范围最大,连翘的分布范围最小,文冠果根系的垂直生长距离最大,且文冠果的根系分布最均匀,主要分布在主根45cm左右,土层深度59cm;总基根数较多的是文冠果、沙棘和黄刺玫,总基根数最少的为酸枣。在整根形态特征中根长、根体积和根表面最大的灌木是文冠果,细根占比最高的是黄刺玫达到83.67%,说明黄刺玫对于砒砂岩环境有较好的适应;酸枣的TI值最接近1,呈现鱼尾型分支结构,文冠果的TI值最接近0.5,呈现叉状分支结构,根系分支较多。(2)6种灌木的单根抗拉实验中根径与抗拉力均呈现明显正相关幂函数关系,不同树种之间抗拉力相差很大,抗拉力增幅由大到小排列为文冠果(2.34)>酸枣(1.98)>沙棘(1.84)>黄刺玫(1.72)>连翘(1.46)>蒙古扁桃(1.39);6种灌木抗拉强度的极大值均出现在根径小于1mm范围内,并随着根径的增加呈现先减弱后趋于稳定的趋势;6种植物的平均抗拉强度依次排列为文冠果(30.45Mpa)>黄刺玫(18.2Mpa)>连翘(17.03Mpa)>蒙古扁桃(16.62Mpa)>酸枣(16.34Mpa)>沙棘(15.35Mpa);除连翘和蒙古扁桃以外单根极限延展率和根径间没有明显变化趋势,文冠果的单根极限延展率随根径的增大而减小,沙棘、酸枣和黄刺玫单根极限延展率与根径呈现显著正相关。(3)通过主成分分析法构建综合评价模型,得出6种植物的综合保水固土效果依次排列为:文冠果>沙棘>蒙古扁桃>连翘>黄刺玫>酸枣,以上分析得出文冠果的固土效果最好,酸枣的固土效果最差。
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