林木根系固土力學機制

序
前言
第1章 研究現狀與發展趨勢
1.1 根系的研究歷史
1.2 根系固土
1.2.1 研究概述
1.2.2 根系抗拉
1.2.3 根系錨固作用
1.2.4 根系一土壤復合體抗剪強度
1.3 存在的主要問題與發展趨勢
第2章 林木根系固土的力學基礎
2.1 加筋理論
2.1.1 根土復合體的強度特性及破壞模式
2.1.2 根土復合體的根土相互作用理論
2.2 錨固理論
2.3 根系固土研究模型
2.3.1 須根理論模型（W氏模型）
2.3.2 垂直根系木本植物根-土相互作用力學模型
2.3.3 水平根系根一土相互作用力學模型
第3章 實驗材料與研究方法
3.1 研究地區概況
3.1.1 土壤狀況
3.1.2 氣象與水文
3.1.3 植被
3.1.4 土壤侵蝕
3.2 研究樹種的選擇
3.3 研究方法
3.3.1 林木根系形態分布
3.3.2 樹木根系拉伸試驗
3.3.3 根系與土的接觸面特性試驗
3.3.4 根土復合體的抗剪切試驗
第4章 林木根系形態分布
4.1 林木根系形態和根型
4.2 林木根系形態特征
4.2.1 各種形態根系的數量特征
4.2.2 水平根和垂直根基部直徑與胸徑關系
4.2.3 水平根和主根不同長度部位直徑變化規律
4.2.4 單株根系生物量及相對生長模型
4.3 林木根系形態模型
4.3.1 模型描述
4.3.2 方法評價
4.3.3 模型擬合
第5章 林木單根抗拉強度
5.1 根系受拉應力一應變關系分析
5.2 林木根系本構模型
5.2.1 雙曲線模型
5.2.2 二階拋物線模型
5.2.3 三階拋物線模型
5.3 影響根系抗拉特性的主要因素
5.3.1 根系外在形態特性
5.3.2 根徑
5.3.3 根長
第6章 根土復合體的抗剪強度
6.1 根系與土壤接觸面特性
6.1.1 不同因素對根土接觸面摩阻特性的影響
6.1.2 根土接觸面應力一應變關系
6.2 根土復合體抗剪強度特性分析
6.2.1 根系對土體抗剪強度的影響
6.2.2 根土復合體的抗剪強度分析
6.2.3 根土復合體抗剪強度的多因素方差分析
6.3 根土復合體強度特性分析
6.3.1 根系對應力一應變關系的影響
6.3.2 根土復合體極限主應力差分析
6.3.3 根系固土效果評價
第7章 林木荷載下土體應力分布研究
7.1 計算理論
7.1.1 計算模型
7.1.2 基本假定
7.1.3 計算參數的確定
7.2 林木荷載下土體應力分布
7.2.1 單株林木荷載
7.2.2 不同造林方式
7.2.3 不同林齡
第8章 林木根系固土的有限元數值模擬
主要參考文獻

森林作為陸地生態系統的主體，在物質生產、維系生態系統的有序結構及環境保護中的作用日益被人們所認識和重視，因此，森林與土壤相互作用研究自20世紀90年代以來成為國際關注的焦點之一。隨著研究的深入，人們越來越重視作為森林生態系統的重要組成部分——林木根系的研究。根系作為植物主要器官之一，在其生長發育和生理活動中，發揮著支撐地上部分、吸收土壤水分和養分、儲存物質和能量等功能。但由于植物根系紛繁復雜，處于不易觀察的地下，工作難度很大，且經常需要采用破壞性的采樣方法等原因，限制了人們對植物根系的深入系統研究。目前，對林木根系的研究主要集中在根系的形態和數量，改善土壤物理、生物化學特性的有效性研究方面，其中包括根系調查的手段、設備、統計模型等方法研究，根系形態的分類與動態模擬研究，根系生物量研究，根系與周邊土壤環境（像土壤溫度、碳分配、土壤微生物等）的相互作用研究，而從力學角度進行林木根系固土作用的研究目前還很少;

林木根系的一個很主要的生態功能就是固持土體。它包括增強土壤抗沖能力，防止層狀面蝕，穩定斜坡，防止重力侵蝕和防止河岸、庫岸的沖淘等作用。灌木的毛根密度大且集中在土體上部，通過與土壤盤結緊密，大大增強了土壤的抗沖性，對于防止表層侵蝕具有重要意義；喬木根系發達、樹與樹之間的根系縱橫交錯，粗壯根系網絡構成了地下堅固的“鋼筋”網，具有很大的固土固坡作用。從機制上搞清林木根系固土作用的特征和本質，特別是從工程力學的角度進行研究，這無疑具有很大的理論意義和實用意義。

該書作者對于所寫內容進行了認真、細致、深入地研究，通過大量的野外觀測和室內試驗，系統研究了黃土高原地區主要造林樹種刺槐、油松的根系形態分布規律，構建了這兩個樹種的根系形態分布模型；通過根系拉伸試驗，研究了根系應力應變關系，建立了根系的本構模型；通過根系與黃土接觸面直剪試驗，揭示了影響根土接觸面摩阻特性的因素，確定了根土接觸面單元的本構模型；綜合分析了含根方式、根徑、圍壓、土壤含水量和土壤干密度對根土復合體應力應變關系的影響；運用有限元等數學方法，模擬了根土復合體的應力場、位移場，分析了造林密度、樹種、邊坡形態和降雨等對邊坡穩定性的影響。可以預測，該書的內容和結果對于黃土高原的土壤侵蝕防治、邊坡治理和造林優化設計具有非常重要的意義。

該書是作者進行林木根系固土作用研究所獲成果的系統歸納和總結，資料翔實、觀點明確、針對性強，具有很高的學術水平，是一部理論與實踐緊密結合的科技論著，它的出版能對我國水土流失的防治和生態、環境的建設提供很好的幫助。另外，需要強調的是作者的研究態度和作風無疑是非常嚴謹和踏實的，這也是非常難能可貴的，並因此使該書具有可信的參考價值。