黄土高原典型灌草植物根系生物力学特性及其相互关系

苏雪萌; 周正朝; 刘俊娥; 曹玉莹; 刘均阳

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2025.04.007

水土保持学报 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (04) : 71 -80. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2025.04.007

黄土高原典型灌草植物根系生物力学特性及其相互关系

苏雪萌, 周正朝, 刘俊娥, 曹玉莹, 刘均阳

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摘要

[目的]为探究不同灌草植物根系生物力学特性的差异性及其相互关系。[方法]选取黄土高原地区6种常见的水土保持灌草植物，系统研究其根系形态、化学成分和抗拉力学特性及其相互关系。[结果] 1)6种灌草植物根系直径（D）主要以细根（<2 mm）为主，根长密度（RLD）、根表面积密度（RSAD）和根生物量密度（RMD）不同土层深度分布呈显著差异性（p<0.05）；白羊草的D、RLD、RSAD和RMD与其他5种植物存在显著差异性（p<0.05）。2)6种植物根系平均抗拉强度（T_r），白羊草根系平均T_r分别是苔草、铁杆蒿、茭蒿、柠条和狼牙刺的6.83、15.03、30.15、7.01、14.15倍；植物根系T_r随着D增加呈幂函数或指数函数递减趋势；6种植物根系纤维素、木质素、半纤维素和综纤维素的质量分数分别为13.43%～52.12%、5.87%～26.31%、1.01%～32.18%和17.60%～51.8%，不同植物根系各化学成分与各径级存在显著差异（p<0.05）。3)植物根系极限延伸率(ε_max)和T_r与半纤维素质量分数存在显著正相关（p<0.05），而且D与化学成分、ε_max和T_r呈显著负相关（p<0.05），其植物根系形态和化学成分对根系抗拉力学特性的总解释为62.91%。[结论]研究结果为黄土高原进一步生态修复的乡土物种选择和根系固土的内在机制提供科学依据与理论指导。