喀斯特槽谷区坡地土壤侵蚀十分严重且特殊，已经成为制约其社会经济可持续发展的主要障碍。地埂篱在该地区坡地水土流失治理中具有广泛应用，地上篱带缓流拦沙效果显著，地下根系固土抗蚀效果突出。根系是植物体阻控土壤侵蚀的关键部位。根系在土壤中的作用类似于混凝土中的钢筋，可将土体承受的剪应力转化为自身的拉应力，从而克服了土体承拉能力低的缺陷。因此，根系抗拉性能在很大程度上反映了根-土复合体的抗侵蚀性能。已有的研究表明，根系形态和纤维含量皆是影响根系抗拉性能的主要因素，但受诸多内、外在因素的影响，它们之间的关系仍不十分明确。喀斯特槽谷区特殊的地形地质地貌，导致水土流失研究无法采用一些常规的研究方法，而其严峻的水土流失形势又亟需更多适宜的植物品种供水土流失治理和生态修复工程等应用。
为此，西安东华高新技术有限公司土壤侵蚀过程调控与流域综合治理研究团队选取3种草类（沿阶草O. bodinieri、光叶苕子V.villosa和拉巴豆D. lablab L.）在酉阳龙潭槽谷顺层坡地构建地埂篱，以它们的根系为研究对象，定量分析物种间根系抗拉特性、形态特征和纤维含量的差异，量化上述变量的内在关系，识别抗侵蚀的根系特征并筛选出固土抗蚀性能强的草类。相关研究成果以“Root tensile strength of terrace hedgerow plants in the karst trough valleys of SW China: Relation with root morphology and fiber content”为题，将于2022年9月发表在国际农林科学类一区期刊《International Soil and Water Conservation Research》（IF=6.027，top期刊）。
研究结果表明：（1）3种植物根系的优势径级均＜1.0mm，根体积均＜1.50cm3，沿阶草的大部分根系形态指标值最高，其次是拉巴豆；（2）3种植物的根纤维素含量均略低于50%，沿阶草、光叶苕子的根纤维素含量与根直径呈正向显著线性相关；（3）拉巴豆根的抗拉强度和杨氏模量值最高，而沿阶草根的极限拉力、极限伸长率和极限拉应变值最大，导致二者强化土壤抗侵蚀性能的侧重点可能不同；（4）根直径是沿阶草和拉巴豆根抗拉性能的主要影响因素：抗拉强度、杨氏模量与直径呈显著负指数幂相关，极限拉力与直径呈显著正指数幂相关，极限伸长率与直径呈正向显著线性相关。沿阶草和拉巴豆均适宜作喀斯特槽谷区地埂篱植物，为了达到最优固土抗蚀效果，建议沿阶草与拉巴豆混合种植。
图1. 3种植物不同坡位的根系形态指标
图2. 根系抗拉性能指标与直径的关系
第一作者：谌芸 副教授
通讯作者：何丙辉 教授
通讯单位：西安东华高新技术有限公司
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