近年来,随着对水土保持、土壤侵蚀防治的研究不断深入,灌木根系的抗拉、抗折特性成为风沙区灌木根系固土机制的研究关键和基础,为获得灌木根系的抗拉、抗折特性参数,可进行室内抗拉抗折试验和野外原位试验。在室内试验时,采集回的根系样本易失水进而导致所测得的力学特性参数不准确,且电子万能机的夹具对灌木根系有不适应性,会对根系造成不可逆的损伤,从而浪费大量的根系试验材料;为保证测量根系抗拉、抗折力学参数更加接近实际情况,研究人员通常在野外进行原位测试,但野外试验存在环境恶劣、推拉速度不均匀、试验操作复杂等问题。为满足灌木根系野外原位测试的使用要求,提供灌木防沙固土实地数据的支持,提出了一种适用于野外原位试验的灌木根系特性测试装置总体设计方案,通过理论分析、仿真模拟、设计制造和试验,研制了灌木根系原位抗拉抗折测试装置,并用柠条根系进行试验验证,主要研究内容、方法与结论如下:1、基于灌木根系抗拉抗折力学特性原位测量方式,以野外便携、低功耗等优势为核心,利用Solid Works软件完成了灌木根系原位抗拉抗折测试装置的结构设计,该装置主要由机架、专用夹具、传动机构和无线数据采集系统组成,利用电动拉杆带动专用卡具施加拉力、折力,并通过无线传输系统获得力与位移;2、基于夹具对根部的伤害以及对灌木根系的适应性研究分析,利用结构力学理论对测试装置的主要部件即专用夹具进行了静力学分析,并用Ansys Workbench软件对夹具部分进行了应力集中仿真模拟,完成了专用夹具的设计和研制。3、为检验灌木根系原位抗拉抗折测试装置的工作性能,进行了野外原位试验研究。试验测量了柠条不同直径直根的抗拉抗折力学特性,根据试验数据,分析了其根系的力学特性,得出了结论。试验结果表明:研制的原位测量装置可一次性完成灌木根系随取随测,实现了数据无线实时读取、采集、记录等功能,并得到力—位移的关系曲线。该装置满足野外原地测量使用的要求,保证了数据的真实性和准确性;同时,可在现场快速地测量大量根系特性,节省了时间和精力。