Response of shear resistance of <italic style="font-style: italic">Hippophae rhamnoides</italic> root-soil complex to stubble rejuvenation

Lu Yahui; Gerile; Zhihui; Tian Jinlan

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.028

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Response of shear resistance of Hippophae rhamnoides root-soil complex to stubble rejuvenation

Experimental Researches

- Response of shear resistance of Hippophae rhamnoides root-soil complex to stubble rejuvenation
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 5, Pages: 63-71(2025)
- 作者机构：
  
  内蒙古农业大学沙漠治理学院，内蒙古呼和浩特 010018
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.028
  CLC： S157.1;Q947.6
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.05.028.
- Received：10 March 2025，
  
  Revised：2025-06-29，
  
  Published：10 October 2025
- 稿件说明：
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卢亚慧, 格日乐, 志辉，等.沙棘根土复合体抗剪特性对平茬复壮的响应[J].水土保持通报,2025,45(5):63-71.

Lu Yahui, Gerile , Zhihui , et al. Response of shear resistance of Hippophae rhamnoides root-soil complex to stubble rejuvenation [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(5):63-71.
卢亚慧, 格日乐, 志辉，等.沙棘根土复合体抗剪特性对平茬复壮的响应[J].水土保持通报,2025,45(5):63-71. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.028. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.05.028..

Lu Yahui, Gerile , Zhihui , et al. Response of shear resistance of Hippophae rhamnoides root-soil complex to stubble rejuvenation [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(5):63-71. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.028. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.05.028..

摘要

目的

探究内蒙古砒砂岩区沙棘根土复合体抗剪特性对平茬复壮的响应，为该区固土保水和沙棘人工林可持续管理的生物力学策略优化提供理论指导。

方法

以内蒙古砒砂岩区8年生衰退型沙棘人工林为研究对象，对比平茬复壮1个生长季后与未平茬对照的根系分布特征及根土复合体抗剪特性。

结果

沙棘标准株根系0~1.5 mm径级的根数、根长、根表面积、根干重较未平茬分别提升9.29%，0.03%，8.35%和8.60%，表明平茬促进了细根的生长。在根系集中分布的土层中，根土复合体抗剪强度、残余抗剪强度分别增长了4.08%和28.80%，黏聚力和残余黏聚力与未平茬相比，平茬后分别增长了8.25%和50.64%，内摩擦角和残余内摩擦角分别增长了18%和25.57%；且平茬与未平茬沙棘根土复合体的抗剪特性、残余抗剪特性均优于素土，即含根土体的抗剪能力优于无根系土壤。

结论

平茬促进了细根的生长，细根旺盛的生命活动增强了根与土壤的相互作用，根土黏结性能改善。通过细根的网络胶结缠绕等，提高了平茬后沙棘根土复合体的抗剪强度，促进了土体的稳定性及抗侵蚀能力。

Abstract

Objective

The response of the shear resistance characteristics of

Hippophae rhamnoides

root-soil complexes to stubble rejuvenation was examined in the Pisha sandstone area of Inner Mongolia. The aim was to obtain data for providing theoretical guidance for optimizing the biomechanical strategies used for conserving soil and water and sustainably managing

H. rhamnoides

plantations in this region.

Methods

The 8-year-old declining

H. rhamnoides

plantations in the Pisha sandstone area of Inner Mongolia were selected as research objects. The root distribution and shear characteristics of root-soil complexes were compared between a stubble rejuvenation group （after one growing season） and a control group.

Results

The number， length， surface area and dry weight of the roots with a 0—1.5 mm diameter in the root system of

H. rhamnoides

were 9.29%， 0.03%， 8.35%， and 8.60% larger， respectively， in the rejuvenation group than in the control group， indicating that stubble rejuvenation promoted the growth of fine roots. The shear and residual shear strengths of the root-soil complexes， the cohesion and residual cohesion， and the internal and residual internal friction angles were 4.08% and 28.80%， 8.25% and 50.64%， and 18.00% and 25.57% larger， respectively， in the stubble group than in the control group in the soil layer where the roots were concentrated. The shear and residual shear resistances of the root-soil complexes in the stubble and control

H. rhamnoides

were higher than those of plain soil； that is， the shear resistance of root-containing soil was higher than that of root-free soil.

Conclusion

Stubble rejuvenation promoted the growth of fine roots. The activities of fine roots increased the number of interactions between roots and soil， and the root-soil bonding strengthened. The shear strength of the

Hippophae rhamnoides

root-soil complex after stubble rejuvenation increased through the cementation of the fine root network and the entanglement of fine roots， which increased the stability and erosion resistance of the soil.

关键词

Keywords

references

兰建，冯伟风，蒋林葳，等 . 砒砂岩区人工林的研究现状［J］. 河南建材， 2017 （ 5 ）： 75 - 77 .

Lan Jian ， Feng Weifeng ， Jiang Linwei ， et al . Research status of artificial forests in the Pisha sandston area ［J］. Henan Building Materials ， 2017 （ 5 ）： 75 - 77 .

聂晖，李翀，张金池，等 . 保水剂添加对刺槐根土力学特性的影响［J］. 安徽农业大学学报， 2022 ， 49 （ 5 ）： 707 - 715 .

Nie Hui ， Li Chong ， Zhang Jinchi ， et al . Effects of water retaining agent on root soil mechanical properties of Robinia pseudoacacia ［J］. Journal of Anhui Agricultural University ， 2022 ， 49 （ 5 ）： 707 - 715 .

Masi E B ， Segoni S ， Tofani V . Root reinforcement in slope stability models： A review ［J］. Geosciences ， 2021 ， 11 （ 5 ）： 212 .

De Baets S ， Poesen J ， Knapen A ， et al . Root characteristics of representative Mediterranean plant species and their erosion-reducing potential during concentrated runoff ［J］. Plant and Soil ， 2007 ， 294 （ 1 ）： 169 - 183 .

阮仕航 . 不同护坡草种根系分布特征及根土复合体力学性质研究［D］. 贵州贵阳：贵州大学， 2023 .

Ruan Shihang . Study on root distribution characteristics and mechanical properties of root-soil composites of different slope-protecting grass species ［D］. Guiyang， Guizhou ： Guizhou University ， 2023 .

蒋静，张超波，张雪彪，等 . 土壤水分对植物根系固土力学性能的影响综述［J］. 中国农学通报， 2015 ， 31 （ 11 ）： 253 - 261 .

Jiang Jing ， Zhang Chaobo ， Zhang Xuebiao ， et al . Review on the effects of soil moisture on mechanical properties of soil reinforcement by plant roots ［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin ， 2015 ， 31 （ 11 ）： 253 - 261 .

Schwarz M ， Lehmann P ， Or D . Quantifying lateral root reinforcement in steep slopes-from a bundle of roots to tree stands ［J］. Earth Surface Processes and Landforms ， 2010 ， 35 （ 3 ）： 354 - 367 .

Rossi R ， Picuno P ， Fagnano M ， et al . Soil reinforcement potential of cultivated cardoon （ Cynara cardunculus L.）： First data of root tensile strength and density ［J］. Catena ， 2022 ， 211 ： 106016 .

Dumlao M R ， Ramananarivo S ， Goyal V ， et al . The role of root development of Avena fatua in conferring soil strength ［J］. American Journal of Botany ， 2015 ， 102 （ 7 ）： 1050 - 1060 .

Wang Jianfang ， Yang Yanfen ， Wang Bing ， et al . Soil detachment caused by flowing water erosion in six typical herbaceous plant root systems on the Loess Plateau， China ［J］. Biosystems Engineering ， 2022 ， 217 ： 56 - 67 .

郭月峰，卜繁靖，祁伟，等 . 内蒙古砒砂岩区沙棘生理特征对平茬的响应［J］. 扬州大学学报（农业与生命科学版）， 2021 ， 42 （ 2 ）： 129 - 134 .

Guo Yuefeng ， Bu Fanjing ， Qi Wei ， et al . Response of the physiological characteristics of Hippophae rhamnoides in the arsenic sandstone area of Inner Mongolia to stumping ［J］. Journal of Yangzhou University （Agricultural and Life Science Edition）， 2021 ， 42 （ 2 ）： 129 - 134 .

刘晓宇，郭月峰，姚云峰，等 . 砒砂岩区不同留茬高度及坡向下沙棘根系分形特征［J］. 生态环境学报， 2021 ， 30 （ 1 ）： 100 - 107 .

Liu Xiaoyu ， Guo Yuefeng ， Yao Yunfeng ， et al . Fractal features of Hippophae rhamnoides roots under different stubble height and slopes in soft sandstone area ［J］. Ecology and Environmental Sciences ， 2021 ， 30 （ 1 ）： 100 - 107 .

吴秀花，魏春光，特木钦，等 . 固沙灌木平茬现状及平茬控制钻蛀性害虫探讨［J］. 中国森林病虫， 2015 ， 34 （ 6 ）： 38 - 43 .

Wu Xiuhua ， Wei Chunguang ， Te Muqin ， et al . Status quo of stumping of sand-fixing shrubs and discussion on trunk borer control by stumping ［J］. Forest Pest and Disease ， 2015 ， 34 （ 6 ）： 38 - 43 .

刘璐 . 平茬对砒砂岩区沙棘叶根功能性状及土壤理化性质的影响［D］. 内蒙古自治区呼和浩特：内蒙古农业大学， 2023 .

Liu Lu . Effects of stumping on leaf and root functional traits and soil physicochemical properties of Hippophae rhamnoides in feldspathic sandstone area ［D］. Hohhot， Inner Mongolia ： Inner Mongolia Agricultural University ， 2023 .

刘思禹，姚云峰，郭月峰，等 . 不同坡位对柠条锦鸡儿根系特性及游离氨基酸含量的影响［J］. 中国农业科技导报， 2017 ， 19 （ 6 ）： 111 - 116 .

Liu Siyu ， Yao Yunfeng ， Guo Yuefeng ， et al . Effects of different slope position on Caragana korshinskii kom root characteristics and free amino acid content ［J］. Journal of Agricultural Science and Technology ， 2017 ， 19 （ 6 ）： 111 - 116 .

Guo Yuefeng ， Qi Wei . Correlations between roots of Caragana korshinskii and soil moisture after stumping ［J］. Ekoloji ， 2018 ， 27 ： 9 - 20 .

南京水利科学研究院，《土工试验规程》［S］SL237-1999，南京：辽宁民族出版社， 1999 .

Nanjing Hydraulic Research Institute . Geotechnical Test Procedures ： SL237-1999 ［S］. Shenyang ： Liaoning Nationalities Publishing House ， 1999 .

马红燕，格日乐，赵杏花，等 . 2种水土保持灌木的根系数量特征研究［J］. 水土保持通报， 2013 ， 33 （ 2 ）： 165 - 168 .

Ma Hongyan ， Ge Rile ， Zhao Xinghua ， et al . Quantity characteristics of root system of two shrubs for soil and water conservation in waste dump ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation ， 2013 ， 33 （ 2 ）： 165 - 168 .

张金池，康立新，卢义山，等 . 苏北海堤林带树木根系固土功能研究［J］. 水土保持学报， 1994 ， 8 （ 2 ）： 43 - 47 .

Zhang Jinchi ， Kang Lixin ， Lu Yishan ， et al . A study on the root system conserving soil action of tree belton the seawall in northern Jiangsu Province ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 1994 ， 8 （ 2 ）： 43 - 47 .

Baker D H . Enhancement of slope stability by vegetation ［J］. Ground Engineering ， 1986 ， 19 （ 3 ）： 11 .

Jin Huifang ， Shi Dongmei ， Zeng Xiaoying ， et al . Mechanisms of root-soil reinforcement in bio-embankments of sloping farmland in the purple hilly area， China ［J］. Journal of Mountain Science ， 2019 ， 16 （ 10 ）： 2285 - 2298 .

于文涛 . 平茬措施对柠条生理特征及土壤理化性质的影响［D］. 陕西杨凌：西北农林科技大学， 2016 .

Yu Wentao . Effect of pruning measure on physiology character and soil physicochemical properties Caragana korshinskii ［D］. Yangling， Shaanxi ： Northwest A & F University ， 2016 .

温健 . 平茬措施对柠条锦鸡儿细根生长及生理特征的影响［D］. 内蒙古自治区呼和浩特：内蒙古农业大学， 2018 .

Wen Jian . Study on the growth and physiological characteristics of fine root of Caragana korshinskii Kom . by flat stubble measures ［D］. Hohhot， Inner Mongolia ： Inner Mongolia Agricultural University ， 2018 .

王鑫 . 砒砂岩区不同平茬模式对沙棘生长和生理特征的影响研究［D］. 内蒙古自治区呼和浩特：内蒙古农业大学， 2022 .

Wang Xin . Research on the effects of different flat crop patterns on the growth and physiological characteristics of Hippophae rhamnoides in the feldspathic sandstone area ［D］. Hohhot， Inner Mongolia ： Inner Mongolia Agricultural University ， 2022 .

Zhao Wei ， Chen Shiping ， Lin Guanghui . Compensatory growth responses to clipping defoliation in Leymus chinensis （Poaceae） under nutrient addition and water deficiency conditions ［J］. Plant Ecology ， 2008 ， 196 （ 1 ）： 85 - 99 .

杨柳，李思琪，付庆新，等 . 文冠果生长及光合特性对平茬高度的响应［J］. 经济林研究， 2025 ， 43 （ 2 ）： 43 - 51 .

Yang Liu ， Li Siqi ， Fu Qingxin ， et al . Response of growth and photosynthetic characteristics of Xanthoceras sorbifolium to plain stubble height ［J］. Non-wood Forest Research ， 2025 ， 43 （ 2 ）： 43 - 51 .

张志强，郭月峰，祁伟，等 . 不同平茬模式对柠条细根构型及土壤养分的影响［J］. 华中农业大学学报， 2024 ， 43 （ 6 ）： 210 - 218 .

Zhang Zhiqiang ， Guo Yuefeng ， Qi Wei ， et al . Effects of stumping modes on configuration of fine root and nutrients in soil of Caragana korshinskii ［J］. Journal of Huazhong Agricultural University ， 2024 ， 43 （ 6 ）： 210 - 218 .

郭月峰，祁伟，姚云峰，等 . 内蒙古砒砂岩区沙棘细根生长特征对平茬的响应［J］. 中国农业科技导报， 2020 ， 22 （ 12 ）： 155 - 162 .

Guo Yuefeng ， Qi Wei ， Yao Yunfeng ， et al . Response of the root characteristics of Hippophae rhamnoides to stumping in sandstone area of Inner Mongolia ［J］. Journal of Agricultural Science and Technology ， 2020 ， 22 （ 12 ）： 155 - 162 .

Bengough A G ， Croser C ， Pritchard J . A biophysical analysis of root growth under mechanical stress ［M］∥ Plant Roots-From Cells to Systems . Dordrecht ： Springer Netherlands ， 1997 ： 107 - 116 .

郭维俊，黄高宝，王芬娥，等 . 土壤—植物根系复合体本构关系的理论研究［J］. 中国农业大学学报， 2006 ， 11 （ 2 ）： 35 - 38 .

Guo Weijun ， Huang Gaobao ， Wang Fene ， et al . Study on constitutive relation of soil-root composite ［J］. Journal of China Agricultural University ， 2006 ， 11 （ 2 ）： 35 - 38 .

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Response of shear resistance of Hippophae rhamnoides root-soil complex to stubble rejuvenation

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