植物根系基本力学性质

丛书序

前言

第1章 根系抗拉基本力学性质研究现状

1.1 根系抗拉力学特性

1.1.1 根系拉伸断裂形态

1.1.2 根系抗拉强度及破坏极限荷载

1.1.3 根系抗拉变形特性

1.1.4 影响根系抗拉特性的主要因素

1.2 根系主要化学成分与抗拉力学特性间的关系

1.2.1 根系纤维素含量与抗拉特性

1.2.2 根系木质素含量与抗拉特性

1.2.3 根系半纤维素含量与抗拉特性

1.3 根显微结构的研究现状

1.3.1 根的显微结构

1.3.2 根的显微结构与力学特性间的关系

1.4 研究展望

第2章 根系力学性质分析相关理论

2.1 强度理论

2.1.1 材料破坏的两种形式

2.1.2 四个常用的古典强度理论

2.1.3 莫尔强度理论

2.2 本构关系模型

2.2.1 线弹性类本构模型

2.2.2 非线弹性类本构模型

2.2.3 弹塑性类本构模型

第3章 试验材料与研究方法

3.1 研究区域概况

3.1.1 气候

3.1.2 地形地貌

3.1.3 土壤

3.1.4 植被概况

3.2 研究树种的选择

3.2.1 选择依据

3.2.2 研究树种的生物学及生态学特性

3.3 研究方法

3.3.1 野外取样

3.3.2 根系拉伸试验

3.3.3 根系主要化学成分分析

3.3.4 根系显微结构观察实验

第4章 根系形态

4.1 根系形态研究方法

4.1.1 根系形态调查方法

4.1.2 林木根系累积模型

4.1.3 统计方法

4.2 不同树种形态分析

4.2.1 根长一根径关系

4.2.2 根长一土层深度关系

4.2.3 根系生物量一根径关系

4.2.4 根系垂直分布根型

4.3 各树种根的形态模型

4.3.1 根系形态模拟步骤

4.3.2 根系形态模拟效果

4.4 小结

第5章 林木根系抗拉特性

5.1 林木根系最大抗拉力分析

5.1.1 不同树种抗拉力的比较

5.1.2 根系抗拉力与直径的关系

5.1.3 根系抗拉力与标距的关系

5.1.4 根系抗拉力与加载速率的关系

5.1.5 根系抗拉力影响因素分析

5.2 林木根系抗拉强度的分析比较

5.2.1 不同树种抗拉强度的比较

5.2.2 根系抗拉强度与直径的关系

5.2.3 根系抗拉强度与标距的关系

5.2.4 根系抗拉强度与加载速率的关系

5.2.5 根系抗拉强度影响因素分析

5.3 林木根系弹性模量

5.3.1 不同树种根系弹性模量比较

5.3.2 根系弹性模量与直径的关系

5.3.3 根系弹性模量与加载速率的关系

5.3.4 根系弹性模量影响因素分析

5.4 林木根系延伸率与残余应变

5.4.1 不同树种根系延伸率比较

5.4.2 不同直径根系的残余应变比较

5.4.3 不同标距根系残余应变比较

5.5 林木根系应力一应变关系

5.5.1 不同树种根系应力一应变关系比较

5.5.2 根系应力一应变关系与直径的关系

5.5.3 根系应力一应变关系与标距的关系

5.5.4 根系应力一应变关系与加载速率的关系

5.6 小结

5.6.1 根系外在形态特性

5.6.2 直径与根系抗拉特性

5.6.3 标距与根系抗拉特性

5.6.4 加载速率与根系抗拉特性

第6章 数据处理与分析方法

6.1 数据预处理

6.1.1 观测数据预处理的常用方法简介

6.1.2 小波降噪

6.1.3 移动平均平滑法

6.1.4 实例分析

6.2 数据挖掘

6.2.1 正态性检验

6.2.2 相关性分析

6.2.3 聚类

6.2.4 非参数检验

6.3 单根抗拉的力学模型

6.3.1 固定控制变量情况下，抗拉强度的回归模型

6.3.2 引入控制变量时，抗拉强度的综合模型

6.4 小结

第7章 根系主要成分与抗拉特性

7.1 根系抗拉力学特性

7.1.1 根系抗拉力学分布特征

7.1.2 同一树种不同根型的力学特性比较

7.1.3 不同树种同一根型的力学特性比较

7.2 根系主要化学成分与抗拉力学特性关系

7.2.1 根系纤维素含量与抗拉特性的关系

7.2.2 根系木质素含量与抗拉特性的关系

7.2.3 半纤维素含量与抗拉特性的关系

7.2.4 综纤维素含量与抗拉特性的关系

7.2.5 L／C与抗拉特性的关系

7.3 根系主要化学成分与极限拉伸应变的关系

7.3.1 5种树种根系拉伸应变分布特征

7.3.2 根系主要成分与应变的关系

7.4 根系显微结构与抗拉特性

7.4.1 材料选择及其相关参数测定

7.4.2 植物根系的显微构造特征

7.4.3 植物根系显微结构与单根抗拉特性的关系

7.5 小结

7.5.1 不同树种根系化学成分分布特征

7.5.2 根系化学成分与抗拉力、抗拉强度的关系

7.5.3 根系化学成分对极限拉伸应变

7.5.4 根系纤维结构与抗拉特性

主要参考文献

林木根系的力学性质是根系固土研究的基础，也是近年来多学科交叉研究的热点问题，受到广泛关注。《林木根系基本力学性质》基于弹塑性力学、水土保持学、数学、化学等原理和方法，采用野外试验与室内实验相结合、试验测定与理论分析相结合的技术路线，通过调查分析油松、华北落叶松、白桦、蒙古栎和榆树的根系形态，构建了这五个树种根系形态的分布模型；通过对林木根系的拉伸实验，揭示了根系的最大抗拉力、抗拉强度、弹性模量等抗拉特性与根系直径、标距和加载速度等方面的联系；运用数学统计方法，对数据进行预处理，分析数据的潜在意义，归纳出林木单根抗拉力学特性的综合模型；通过对纤维素、木质素和半纤维素含量的测定，揭示根系抗拉特性的内因，建立根系主要化学成分与抗拉特性间的关系。

　　《林木根系基本力学性质》可作为科研院所林学、水土保持等相关专业研究生的参考教材，也可作为从事林业、水土保持、生态、环境等方面研究的专业技术人员、科研人员和相关专业本科生的参考书。