林木根系與土壤摩擦錨固性能研究

《林木根系與土壤摩擦錨固性能研究》是依託北京林業大學，由冀曉東擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：林木根系與土壤摩擦錨固性能研究
• 依託單位：北京林業大學
• 項目負責人：冀曉東
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

我國是世界上水土流失最嚴重的國家之一，嚴重的水土流失導致生態環境惡化，危及國土和國家生態安全。植被是防治水土流失最積極、有效的因素，特別是植物根系固持表層土壤、防止淺層滑坡的作用更是不可忽視。植物根系與土壤的摩擦錨固作用是林木根系固持土體、保持林木穩定的很重要的因素。本項目以材料力學、界面力學和樹木學、土力學等理論知識為基礎，採用直接拔出試驗的方法，對我國林木樹種根系與土壤的摩擦錨固性能展開研究，可以直接、準確地量測林木根系在外荷載的作用下，根系與土壤接觸界面上產生的摩擦作用，並可以監測根系在整個試驗過程中的變形和位移。建立根系與土壤界面摩擦錨固本構模型，利用試驗和理論研究成果對含林坡地在災害荷載作用下的穩定性能進行分析。上述研究工作的開展將對相關領域深入研究不同植物的防止土壤侵蝕的作用機理和阻止滑坡的作用機理具有理論和實用價值。

結題摘要

本課題試驗共設計了5個樹種（油松、華北落葉松、白樺、榆樹和蒙古櫟），超出項目任務書3種樹種的研究工作量，研究了樹種不同、根系直徑不同、埋置深度不同、載入速度不同、土壤含水率不同和土壤乾密度不同等條件下15組（315個）根系與土壤摩擦錨固性能及55組直徑不同、分叉角度不同的群根-土壤摩擦錨固性能試驗，得到了不同試驗條件下根系的破壞形態、摩擦錨固荷載-根系滑移試驗曲線。分析了根系直徑、埋置深度、載入速度、土壤物理特性等因素對根系-土壤摩擦錨固性能的影響，基於試驗及理論分析建立了根系-土壤摩擦錨固本構模型。為深入研究林木根系固土固坡特性和準確模擬含林坡地穩定性能提供試驗和理論支持。在該課題研究過程中設計測定林木根系-土壤摩擦錨固力學特性試驗裝置一套，並申請國家發明專利一項，本課題研究表明，該試驗裝置能夠直接、準確地測定在外荷載作用下根系-土壤界面力學特性，為系統研究植被根系-土壤的界面作用，準備理解根系-土壤的作用機理提供了一個研究平台。 該課題研究過程中，取得了豐碩的科研成果，申請國家發明專利1項，發表學術論文12篇，其中EI或ISTP檢索3篇，出版專著1部，培養研究生2名。該課題的研究順利結束了，但該方向的研究對於研究者來說是新的開始，在改課題的研究過程中，研究者們獲得了很多啟發，並得到了很多在該方向研究的新思路，該課題研究的順利開展將使本課題組的研究者在該方向研究走向國內國際行列奠定堅實的基礎。