本文以内蒙古自治区中南部半干旱黄土丘陵区和林格尔县境内人工种植的4年生水土保持先锋植物种-柠条(Caragana korshinskii)的根系为研究对象,采用土力学与材料力学的理论和方法,以野外天然生境下原位试验和室内模拟实验相结合,通过对柠条直根拉伸、抗折试验,根-土复合体直剪试验及根-土界面摩阻试验等,研究根系固土力学特性,分析直根拉伸、抗折力学强度指标、根-土复合体抗剪强度及其强度指标、根-土界面摩阻特性及其影响因素等,揭示柠条根系固土材料力学特性。得出以下结果:(1)柠条标准株根系的形态数量分布特征分析确定柠条代表根径级为0-0.5mm,0.5-1mm,1-1.5mm。(2)在测试根径0-2mm范围内,瞬时极限抗拉力(23.79N±14.74a)>极限抗折力(23.52N±17.10a),极限抗拉强度(36.02Mpa±21.16a)>极限抗折强度(21.17Mpa±11.36b),柠条根系易受折力破坏。(3)进行加载-卸载-再加载的疲劳50循环拉伸后,柠条直根极限抗拉力75%梯度(56.03N±40.71a)>35%梯度(43.56N±30.49b)>55%梯度(41.52N±26.86b)>平行对照组(19.12N±16.36c),极限抗拉强度 75%梯度(88.65Mpa±65.57a)>55%梯度(60.67Mpa±37.97b)>35%梯度(55.16Mpa±30.5c)>平行对照(25.69Mpa±18.14d),疲劳后根系抗拉力和抗拉强度明显增高;受拉受损愈伤三个月后柠条根系具有一定修复能力。(4)在12.5kPa(根系集中分布土层0.8m左右)垂直载荷下,柠条根-土复合体抗剪强度、粘聚力随土壤含水率、布根数量、根径的增大呈现先增加后降低的趋势,粘聚力对于根-土复合体的抗剪强度提高有明显影响。(5)自然条件下,柠条根-土界面的抗剪强度及其指标、摩擦系数均大于土-土界面,根系具有固土抗裂作用;在测试径级1-4mm范围内,柠条直根抗阻拉力随根径的增加而增大,拉拔抗剪强度随根径的增加而减小。