磨盤山典型灌草根系抗拉力學(xué)特性及其影響因素研究

薛 楊 趙洋毅，2 王克勤，2 段 旭，2 杜玉雪

( 1. 西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與水土保持學(xué)院，云南 昆明，650224；

2. 國(guó)家林業(yè)和草原局云南玉溪森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，云南 昆明，650224)

我國(guó)是世界上水土流失最嚴(yán)重的國(guó)家之一，水土流失在坡體穩(wěn)定性較差的土石山區(qū)尤為嚴(yán)重，傳統(tǒng)的防護(hù)工程在初期對(duì)邊坡水土保持作用顯著，但隨時(shí)間推移，工程老化，護(hù)坡效果減弱，嚴(yán)重的還會(huì)造成安全隱患。隨著植物護(hù)坡理念的興起，植物護(hù)坡技術(shù)愈來愈受到青睞，植物根系可有效提高土體穩(wěn)定性已被證實(shí)[1-2]。

植物根系主要通過深粗根的錨固作用和淺細(xì)根的加筋作用提高土體穩(wěn)定性，其中以小于1 mm的細(xì)根作用更為顯著[3]。根系抗拉強(qiáng)度大是水土保持植物的一個(gè)重要特性，通過對(duì)根系抗拉強(qiáng)度的研究發(fā)現(xiàn)，抗拉強(qiáng)度隨根徑以冪函數(shù)或指數(shù)函數(shù)形式變化[4-7]，根徑越小，抗拉強(qiáng)度越大，這種變化規(guī)律歸因于根系化學(xué)成分的差異，主要的化學(xué)成分包括木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等[8]。葉超等[9]和Genet等[10]研究發(fā)現(xiàn)單位根系干質(zhì)量的纖維素含量與根徑呈反比，但在呂春娟等[11]的木本植物研究中根系纖維素含量與根徑呈正比，所以籠統(tǒng)的用木本或某種類植物的根系纖維素分布規(guī)律來解釋根系的力學(xué)特性并不科學(xué)。目前對(duì)植物根系主要化學(xué)成分含量、根徑以及根系力學(xué)特性之間相互作用機(jī)制的研究，集中于喬灌木植物[12-16]，對(duì)含有大量細(xì)根，固坡效果更顯著的草本植物研究較少，所以擴(kuò)大不同屬種植物根系的研究具有重要意義。

云南地貌復(fù)雜，氣溫和降水的地域分異明顯，氣候帶多樣，溫帶、熱帶和亞熱帶氣候均有分布，植物生長(zhǎng)受氣候環(huán)境因子的影響較為顯著[17-18]，為更好地滿足建設(shè)和植物護(hù)坡的需求，需培育或篩選出更多的護(hù)坡植物以適應(yīng)多元化氣候。鑒于此，本研究以西南紅壤人工土質(zhì)邊坡作為切入點(diǎn)，選取自然更新的鄉(xiāng)土灌草植物，測(cè)定不同根徑的纖維素、木質(zhì)素、半纖維素含量，探究不同化學(xué)成分對(duì)根系力學(xué)特性的作用和貢獻(xiàn)，以期揭示根系力學(xué)特性變化的內(nèi)在因素，為區(qū)域水土保持及護(hù)坡植物的配置提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)在云南省玉溪市新平縣磨盤山國(guó)家森林公園內(nèi)，地處北緯 23°46′18″～23°54′34″，東經(jīng) 101°16′06″～101°16′12″，該地區(qū)為亞熱帶高原性氣候，海拔1260～2614 m，氣候垂直變化明顯，干濕分明、雨熱同季，最高氣溫達(dá)33.0 ℃，最低氣溫只有-2.2 ℃，年平均氣溫15.5～23.7 ℃。6—8月降雨集中，年平均降雨1000～1100 mm。磨盤山土壤以第三紀(jì)古紅土發(fā)育的山地紅壤和玄武巖紅壤為主，土壤偏酸性，質(zhì)地緊實(shí)，以中厚土壤層為主，局部為薄土層，土層厚度1 m左右。

2 材料與方法

2.1 根系材料采集

供試植物取自磨盤山國(guó)家森林公園內(nèi)公路開挖產(chǎn)生的人工土質(zhì)邊坡上，選取栽秧泡（Rubus pectinellus）、星毛金錦香（Osbeckia sikkimensis）、狗尾草（Setaria palmifolia），燈芯草（Juncus effuses）4種植物為研究對(duì)象，其中栽秧泡和狗尾草為水土保持植物[19]，狗尾草對(duì)紫莖澤蘭（Eupatorium adenophora）生長(zhǎng)還具有抑制作用[20]，而燈芯草、星毛金錦香在西南地區(qū)分布廣泛，是具有較好護(hù)坡能力的園林觀賞性植物[21]。

對(duì)4種植物樣品的采集，分別于2017年6月和8月進(jìn)行2次，植株生長(zhǎng)邊坡坡度13°～18°，海拔1450～1980 m。根系采集采用完全挖掘法，選擇長(zhǎng)勢(shì)相近的植株，按根系生長(zhǎng)方向盡量避免對(duì)根系的機(jī)械損傷逐層挖掘，每種植物采集6～9株，完成后用毛刷清理根系表面泥土帶回實(shí)驗(yàn)室，剪下根段裝入自封袋置于4 ℃冰箱中保存盡快進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.2 根系抗拉力學(xué)特性測(cè)定

選取完整無破損、粗細(xì)均勻、根長(zhǎng)10～15 cm的根段，用游標(biāo)卡尺測(cè)量根系上中下3處的直徑（精度0.01 mm），取平均值記為該根段的根徑。使用WZL-300紙張拉力儀進(jìn)行根系抗拉力測(cè)定，拉伸速率設(shè)定為10 mm/min，在測(cè)試過程中控制終端可以連續(xù)測(cè)量拉力、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)參數(shù)并記錄拉伸過程。需要注意的是在固定根段時(shí)，為避免夾具破壞根段或在實(shí)驗(yàn)過程中根段發(fā)生打滑等現(xiàn)象，在夾具內(nèi)側(cè)粘有防滑膠墊并用棉花纏繞根段兩端。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，只有當(dāng)根段的斷裂點(diǎn)在2個(gè)夾具的中間段時(shí)數(shù)據(jù)才有效，在夾具附近發(fā)生的斷裂均視為無效實(shí)驗(yàn)，4種植物各徑級(jí)測(cè)試成功的根樣數(shù)共計(jì)328根，成功率為61.6%。根系力學(xué)指標(biāo)計(jì)算方法見式（1）～（5）。彈性材料在單向應(yīng)力狀態(tài)下，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系符合虎克定律[22]，具體方程見式（5）。

式中：P為抗拉強(qiáng)度（MPa），F(xiàn)max為最大拉力（N），D為根系平均直徑（mm），為第i級(jí)直徑根的極限抗拉強(qiáng)度（MPa），Pi為第i級(jí)直徑根的數(shù)量，a為第i級(jí)直徑根的平均橫截面面積（ mm2），σ為 應(yīng) 力 （ MPa），F(xiàn)為 抗 拉 力（N），A為根段的橫截面積（mm2），ε為根系縱向線應(yīng)變即延伸率，ΔL為根系形變伸長(zhǎng)量（cm），L為根段初始長(zhǎng)度（cm），E為彈性模量。

2.3 根系主要化學(xué)成分含量測(cè)定

由于本研究中草本根系直徑均小于1.5 mm，灌木大于1.5 mm根徑的粗根含量很少，所以根系直徑按照 0～0.5、0.5～1、1～1.5、＞1.5 mm 歸類裝袋，于75 ℃下烘干至恒質(zhì)量，后研磨過200目篩，應(yīng)用范式纖維素洗滌法，測(cè)定根系纖維素、半纖維和木質(zhì)素含量[23-25]。

2.4 分析方法

采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，利用Excel 2010進(jìn)行制圖，運(yùn)用回歸分析、Pearson相關(guān)性分析、LSD法進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 根系的力學(xué)特性分析

根系抗拉實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)為在順根系纖維的軸向上施加一個(gè)外力作用，當(dāng)荷載加大，根系發(fā)生斷裂或連根拔起。4種供試植物抗拉試驗(yàn)成功的總根數(shù)為339根，其中栽秧泡90根、星毛金錦香91根、狗尾草78根、燈芯草80根，供試灌木根徑范圍為0.32～3.21 mm，草本根徑范圍為0.21～1.44 mm。

根系抗拉力與根徑關(guān)系見圖1。由圖1可知，4種植物平均抗拉力由大到小依次為星毛金錦香＞栽秧泡＞狗尾草＞燈芯草。4種植物變化趨勢(shì)基本相同，根系最大抗拉力隨根徑的增大呈冪函數(shù)趨勢(shì)增大，遞增幅度栽秧泡＞星毛金錦香＞狗尾草＞燈芯草。

圖1 根系抗拉力隨根徑變化Fig. 1 Relationship between root tensile force and diameter

根系抗拉強(qiáng)度與根徑的關(guān)系見圖2。由圖2可知，在根徑小于1.0 mm的植物根系中，其抗拉強(qiáng)度由大到小依次為栽秧泡＞星毛金錦香＞狗尾草＞燈芯草，所選4種植物根系抗拉強(qiáng)度均隨根徑的增大以負(fù)冪次函數(shù)形式下降。而根徑小于1.0 mm的細(xì)根具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度，且含量較多對(duì)黏結(jié)土粒提高土體黏聚力的作用明顯，固土效果突出，所以認(rèn)為栽秧泡的根系特性對(duì)提高淺層坡體根-土復(fù)合體強(qiáng)度更好，但具體的固土效果還要結(jié)合根系整體構(gòu)型綜合考慮。

3.2 根系主要化學(xué)成分分析

根系的主要化學(xué)成分為木質(zhì)素、纖維素和半纖維素，本次所選4種植物根系中，主要化學(xué)成分質(zhì)量之和約占根系質(zhì)量的60%，平均含量由大到小依次為纖維素＞木質(zhì)素＞半纖維素。

圖2 根系抗拉強(qiáng)度隨根徑變化Fig. 2 Relationship between root tensile strength and diameter

1）木質(zhì)素含量分布。由表1可知，4種植物根系木質(zhì)素含量在17.22%～20.78%。在根徑小于1 mm的根系中，栽秧泡根系木質(zhì)素含量顯著大于其他3種植物，而在根徑大于1 mm的根系中，星毛金錦香根系纖維素含量更多。在同種植物中，星毛金錦香、狗尾草、燈芯草根系不同根徑間木質(zhì)素含量均存在顯著差異（P＜0.05），且均隨根徑的增大而增大，栽秧泡木質(zhì)素含量隨根徑的增大而減小。

2）纖維素含量分布。由表2可知，4種植物根系纖維素含量在21.53%～28.79%。在相同根徑下，栽秧泡與星毛金錦香根系纖維素含量存在顯著差異（P＜0.05），而狗尾草與燈芯草根系纖維素含量無顯著差異。在同種植物不同根徑間纖維素含量均存在顯著差異（P＜0.05），同時(shí)，隨著根徑的增大，星毛金錦香、狗尾草、燈芯草根系纖維素含量隨之減小，而栽秧泡根系纖維素含量增大。

3）半纖維素含量分布。由表3可知，4種植物根系纖維素含量在13.19%～17.77%。在相同根徑下，栽秧泡、星毛金錦香根系半纖維素含量差異不顯著，狗尾草、燈芯草存在顯著差異（P＜0.05）。除狗尾草外，同種植物不同徑級(jí)間半纖維素含量差異不顯著。說明半纖維素含量變化與根徑間無明顯規(guī)律。

4）木纖比特征。木質(zhì)素和纖維素含量是根系化學(xué)成分中最豐富的2種有機(jī)物，木質(zhì)素充補(bǔ)在纖維素縫隙中增強(qiáng)植物抗壓和機(jī)械強(qiáng)度作用，二者的比值稱為木纖比，可反映木質(zhì)素和纖維素變化的綜合特征。由表4可知，所選4種植物木纖比均小于1，其中狗尾草最大栽秧泡最小。同種植物根系不同根徑間木纖比存在顯著差異（P＜0.05）。狗尾草、燈芯草、星毛金錦香根系的木纖比均隨根徑的增大而增大，栽秧泡根系的隨根徑的增大而減小。

綜上可知，隨著根徑增大，除了栽秧泡外，其他3種植物根系的木質(zhì)素含量、木纖比均隨之增大，纖維素含量均隨之減??；而隨根徑的增大，栽秧泡根系纖維素含量隨之增大，木質(zhì)素含量和木纖比隨之減小。半纖維素?zé)o明顯規(guī)律。

3.3 根系力學(xué)特性與化學(xué)成分的關(guān)系

4種植物根系力學(xué)特性與主要化學(xué)成分含量的相關(guān)性分析結(jié)果見表5。由表5可知，4種植物的力學(xué)特性與半纖維素?zé)o顯著相關(guān)性，而與木質(zhì)素、纖維素含量顯著相關(guān)（P＜0.05）。除栽秧泡外的3種植物根系抗拉力與木質(zhì)素含量、木纖比呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與纖維素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），栽秧泡則反之。除栽秧泡外的3種植物根系抗拉強(qiáng)度與木質(zhì)素含量、木纖比呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與纖維素含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），栽秧泡反之。

表4 4種植物各徑級(jí)木纖比及差異性Table 4 The wood fiber ratio of each diameter grade and difference of 4 plants

表5 4種植物根系力學(xué)特性與主要化學(xué)成分含量的相關(guān)性分析Table 5 The correlation coefficient between the mechanical characteristics and content of main chemical components of the four plants root

3.4 根系應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

3.4.1 根系應(yīng)力-應(yīng)變曲線

通過對(duì)根系拉伸過程中的應(yīng)力與應(yīng)變變化來分析根系抗拉特性。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)受拉斷裂面通常參差不齊，且橫截面積與原始狀態(tài)變化較小，所以實(shí)驗(yàn)采用Lagrange的定義，取斷裂橫截面積為根段初始截面積[5]。通過測(cè)量所選植物不同根徑數(shù)量占比：細(xì)根69.10%、中根28.45%、粗根5.22%，本實(shí)驗(yàn)選取最有代表性的細(xì)根0.5 mm和中根1.2 mm 2個(gè)根徑級(jí)，每徑級(jí)各取30個(gè)根段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根系應(yīng)力-應(yīng)變曲線見圖3。

圖3 4種植物根系的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig. 3 Root stress-strain curve of four kinds of plants

由圖3a可知，2種根徑下栽秧泡根系的應(yīng)力-應(yīng)變特征曲線均為對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，受力前期，在應(yīng)力小于20 MPa時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變呈線性關(guān)系，根系的彈性特征最明顯；由圖3b可知，2種根徑下星毛金錦香根系的應(yīng)力-應(yīng)變特征曲線符合對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，與栽秧泡變化趨勢(shì)相似；由圖3c可知，2種根徑下狗尾草根系的應(yīng)力-應(yīng)變特征曲線，曲線彎曲度小，二次函數(shù)線性特征明顯，說明狗尾草根系是所選植物中最像彈性材料的植物；由圖3d可知，2種根徑下燈芯草根系的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線均與冪函數(shù)擬合度較高，但燈芯草的彈性材料特征最不明顯，在受力初期應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系基本無線性特征。

由圖3可知，1.2 mm根徑的最大應(yīng)力總小于0.5 mm根徑的，表明最大應(yīng)力隨根徑的增大而減小，即在應(yīng)變相同的情況下，根徑越大所受應(yīng)力越小。植物根系在受到軸向拉力前期，伸長(zhǎng)量和單位面積荷載力均按照一定值成比例增加，應(yīng)力-應(yīng)變呈線性遞增關(guān)系這與彈性材料特性一致，當(dāng)荷載力繼續(xù)加大，超過彈性極限時(shí)，線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的斜率逐漸減小，直線開始向水平方向彎曲，即應(yīng)力隨應(yīng)變的增加幅度逐漸減小，這與塑性材料特征一致。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在根系最后的斷裂點(diǎn)應(yīng)力最大，其數(shù)值與該根徑最大抗拉強(qiáng)度相等。在實(shí)驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)，即使同種植物相同根徑其實(shí)驗(yàn)所得應(yīng)力-應(yīng)變曲線也有所差別，這可能是根系結(jié)構(gòu)差異所造成的。

3.4.2 根系極限延伸率

植物根系的極限延伸率是反映根系抵抗土體滑坡的一個(gè)重要指標(biāo)。因?yàn)樵谕馏w出現(xiàn)裂縫要發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)，較大的極限延伸率有利于將根系所受的拉力向土體深層傳遞，同時(shí)對(duì)土體滑移產(chǎn)生的破壞力起到緩沖作用，這些都有利于提高根系固土能力。

由圖4可知，4種植物根系的最大延伸率呈現(xiàn)相同變化趨勢(shì)，均隨根徑的增大而減小，其平均延伸率由大到小依次為星毛金錦香18%＞栽秧泡16%＞狗尾草和燈芯草13%。

圖4 4種植物根系的極限延伸率與根徑關(guān)系Fig. 4 Relationship between critical strain and diameter of 4 species plants roots

將根系化學(xué)成分和根系極限延伸率放在一起比較時(shí)發(fā)現(xiàn)，狗尾草、燈芯草和星毛金錦香的根系極限延伸率隨纖維素的增加而增大，隨木質(zhì)素的增加而減小，而栽秧泡根系極限延伸率與化學(xué)成分的關(guān)系與其他3種植物相反。

4 結(jié)論與討論

4.1 討論

4.1.1 根系力學(xué)特性與根徑關(guān)系

本次抗拉實(shí)驗(yàn)草本植物所測(cè)試根系直徑范圍在0.21～1.44 mm，灌木根系在0.32～3.20 mm?？估瓘?qiáng)度范圍為14.01～53.24 MPa，抗拉強(qiáng)度的變幅較小與大多數(shù)學(xué)者研究結(jié)果一致[26-28]，但具體大小有差別，可能原因是根系材料復(fù)雜本身具有非均勻性和各向異性的特質(zhì)，不同樹種之間根系材料可能存在較大差異，且受試根系直徑不同也會(huì)影響到抗拉力大小，從而根系力學(xué)性質(zhì)的大小差異較大。4種植物根系的抗拉力均隨直徑的增大而增大，抗拉強(qiáng)度隨直徑的增大而減小，且都表現(xiàn)為冪函數(shù)關(guān)系，說明木本植物的抗拉規(guī)律對(duì)草本植物同樣適用[10，27]。

4.1.2 根系主要化學(xué)成分含量分布關(guān)系

4種植物根系中木質(zhì)素、纖維素、半纖維素質(zhì)量之和約占根系質(zhì)量的60%左右，與紫花苜蓿（Medicago sativa）和馬唐（Digitaria sanguinalis）、油松（Pinus tabuliformis）、元寶楓（Acer truncatum）、櫟樹（Quercusspp.）[15，26-27]等喬木植物根系中主要化學(xué)成分含量接近。

狗尾草、燈芯草和星毛金錦香根系木質(zhì)素含量、木纖比與根徑呈正比，纖維素與根徑呈反比，而栽秧泡木質(zhì)素含量、木纖比與根徑呈反比，纖維素與根徑呈正比。栽秧泡化學(xué)成分隨根徑的變化與其他3種植物不同，造成這種現(xiàn)象的可能原因是根系增粗的過程實(shí)際就是向外生長(zhǎng)形成韌皮部，向內(nèi)生長(zhǎng)形成木質(zhì)部的過程，而纖維素、半纖維素含量更高的木質(zhì)部生長(zhǎng)速度比木質(zhì)素含量高的韌皮部生長(zhǎng)速度更快，所以隨著根系的增粗具有根皮的根系其纖維素含量增加幅度大于木質(zhì)素的[29]，即表現(xiàn)為隨著根徑的增大纖維素含量的增大，木質(zhì)素含量相對(duì)減少，觀察發(fā)現(xiàn)栽秧泡就具有較厚的根皮結(jié)構(gòu)；同時(shí)具有根皮的實(shí)驗(yàn)灌木根系木質(zhì)素、纖維素含量會(huì)高于沒有根皮的實(shí)驗(yàn)草本根系。

4.1.3 根系主要化學(xué)成分對(duì)抗拉特性的影響

4種植物根系的力學(xué)特性與木質(zhì)素、纖維素呈極顯著相關(guān)，與半纖維素?zé)o顯著相關(guān)性，這與楊樹（Populusspp.）、海岸松（Pinus pinaster）、冷杉（Abies fabri）、紫花苜蓿和馬唐等木本植物研究結(jié)果相似[8，10，14，26]。但木質(zhì)素與纖維素對(duì)不同植物的影響方式不同，狗尾草、燈芯草、星毛金錦香的根系抗拉強(qiáng)度與纖維素呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與木質(zhì)素呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與Genet等[10]、趙麗兵等[26]和Hales等[27]學(xué)者研究結(jié)果一致，但栽秧泡根系的化學(xué)成分對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響與其他3種植物不同，栽秧泡根系的抗拉強(qiáng)度與木纖維素含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與纖維素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與呂春娟等[11]研究的喬木根系結(jié)果一致，其原因本質(zhì)是栽秧泡根系化學(xué)成分隨根徑的變化規(guī)律與狗尾草、燈芯草、星毛金錦香的變化規(guī)律相反。

4.1.4 根系應(yīng)力-應(yīng)變特征

不同植物種類的根系內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、空間排列存在差異，所以在抗拉過程中根系的應(yīng)力-應(yīng)變曲線會(huì)有所不同[30]。灌木應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線呈對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，草本呈冪函數(shù)關(guān)系，在拉伸前期4種植物均表現(xiàn)出彈性材料特征，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)變?yōu)樗苄圆牧?，這與朱海麗等[31]研究的灌木根系規(guī)律相似，即在一定拉力范圍內(nèi)根系彈性特征較好，拉力持續(xù)增加，當(dāng)超過彈性范圍時(shí)根系彈性特征變差轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄蕴卣?。此外，根系最大延伸率隨根徑的增大而減小，實(shí)驗(yàn)灌木根系最大延伸率大于草本根系最大延伸率，可能原因?yàn)楣嗄靖低庥幸粚痈ぐQ為韌皮部，組成韌皮部的韌皮纖維具有很強(qiáng)的彈性，可以增強(qiáng)根系的延伸能力[29]，栽秧泡的韌皮部較厚，星毛金錦香根系的根皮中有粘膠液狀物質(zhì)，使得韌皮部與木質(zhì)部緊密粘連在一起增加了根系柔韌性，而草本植物基本無根皮組織。所選4種植物根系均表現(xiàn)出較好的抗變形能力，其根系彈性和延伸率對(duì)抵抗土體發(fā)生位移時(shí)的剪切力有很好的效果。

4.2 結(jié)論

本研究選取4種自然更新的鄉(xiāng)土灌草植物，進(jìn)行根系單根抗拉實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析根系力學(xué)特性及其相關(guān)影響因素，得出以下結(jié)論：

1）所選植物根系隨著根徑的增大，抗拉力以冪函數(shù)增大、抗拉強(qiáng)度以負(fù)冪次函數(shù)減小，根系抗拉能力由強(qiáng)到弱依次為栽秧泡＞星毛金錦香＞狗尾草＞燈芯草。

2）隨著根徑的增大星毛金錦香、狗尾草、燈芯草根系木質(zhì)素含量、木纖比逐漸增大，纖維素含量減小，栽秧泡根系規(guī)律變化與之相反。半纖維素變化規(guī)律不明顯。

3）根系抗拉能力受根系化學(xué)成分影響，狗尾草、燈芯草、星毛金錦香抗拉力隨木質(zhì)素、木纖比的增大而增大，隨纖維素的增大而減小，而它們的抗強(qiáng)度隨木質(zhì)素、木纖比的增大而減小，隨纖維素的增大而增大，栽秧泡根系抗拉特性與根系化學(xué)成分的關(guān)系與其他3種植物相反。

4）4種植物根系彈性較好，根系最大應(yīng)力隨根徑的增大而減小，均能一定程度的減緩?fù)馏w位移的下滑力。