Comparisons of the Root Mechanical Properties of three Native Mexican Tree Species for Soil Bioengineering Practices

Sánchez Castillo, Laura Margarita y Kubota, Tetsuya y Cantú Silva, Israel y Yáñez Díaz, María Inés y Hasnawir, . y Pequeño Ledezma, Miguel Ángel (2017) Comparisons of the Root Mechanical Properties of three Native Mexican Tree Species for Soil Bioengineering Practices. Botanical sciences, 95 (2). pp. 259-269. ISSN 2007-4476

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Resumen

Abstract Background: Urbanized slope areas in Sierra Madre Oriental are prone to sediment related disasters mainly caused by heavy rainfall episodes during hurricane season, knowledge on the factors on soil-roots dynamics are required to mitigate or lessen those disasters. Questions and hypothesis: The mechanical properties of roots of native species vary according species. The mechanical properties of the roots are influenced by the morphology of root: diameter. Species studied: Quercus rysophylla, Pinus pseudostrobus and Acacia berlandieri. Study site and dates: Sierra Madre Oriental, Chipinque Ecological Park in Monterrey, Nuevo Leon. From middle of December 2014. Methods: Selection of species was made base on widespread distribution and predominance in degraded areas. Samples were taken at field and tensile tests to calculate maximum force to root breakage were conducted using a laboratory dispositive, calculations of tensile strength and modulus of elasticity were calculated using formulas. The corresponding relations between root diameter and mechanical properties were established. Results: Results confirmed that bigger diameters require bigger forces to break. In other hand, results confirmed the negative relationship between diameter and tensile strength and diameter and modulus of elasticity. Pointing out that roots of bigger diameter have less tensile strength and elasticity. The order of importance of the species studied according its mechanical properties was found like: Acacia berlandieri > Quercus rysophylla > Pinus pseudostrobus. Conclusions: The results of this study begin the data contribution of the mechanical properties of native species of Sierra Madre Oriental in order to use it in the application of soil bioengineering practices on urbanized slopes prone to disasters. Keywords: Root mechanical properties, native forest species, soil bioengineering, landslides, Sierra Madre Oriental Comparaciones de las Propiedades Mecánicas de las Raíces de tres Especies Nativas Mexicanas para Practicas de Bioingeniería de Suelos Resumen Antecedentes: Las pendientes urbanizadas en Sierra Madre Oriental son propensas a los desastres relacionados con sedimentos causados generalmente por lluvias intensas durante la temporada de huracanes, conocimiento en los factores de la dinámica suelo-raíces son indispensables para mitigar y aminorar esos desastres. Preguntas e hipótesis: Las propiedades mecánicas de las raíces de especies nativas forestales varían de acuerdo a la especie. Las propiedades mecánicas de las raíces son influenciadas por la morfología de la raíz: diámetro. Especies estudiadas: Quercus rysophylla, Pinus pseudostrobus y Acacia berlandieri. Área de estudio y fechas: Sierra Madre Oriental, Parque Ecológico Chipinque, Monterrey, Nuevo León. Desde mediados de diciembre de 2014. Métodos: La selección de especies fue hecha en base a la distribución extensa y predominancia de las especies en áreas degradadas. Las muestras fueron tomadas en campo y las pruebas de tensión para calcular la fuerza máxima requerida para el quiebre de la raíz fueron conducidos usando un dispositivo en el laboratorio. La fuerza de tensión y módulo de elasticidad fueron calculados usando formulas. Las relaciones correspondientes entre el diámetro de la raíz y las propiedades mecánicas fueron establecidas. Resultados: Los resultados obtenidos confirman que las raíces con diámetros mayores requieren de una fuerza mayor para romperse. Por otro lado, los resultados confirmaron la relación negativa entre el diámetro y la fuerza de tensión y el diámetro y el módulo de elasticidad. Esto señala que las raíces con diámetros mayores poseen menor fuerza de tensión y elasticidad. El orden de importancia de las especies estudiadas de acuerdo a sus propiedades mecánicas fue encontrado como: Acacia berlandieri > Quercus rysophylla > Pinus pseudostrobus. Conclusiones: Los resultados de este estudio comienzan la contribución de datos de las propiedades mecánicas de las especies nativas de Sierra Madre Oriental para poder usarse en la aplicación de prácticas de Bioingeniería de suelos en laderas urbanas propensas a desastres. Palabras clave: Propiedades mecánicas de la raíz, especies de bosque nativo, bioingeniería de suelo, deslizamientos de tierra, Sierra Madre Oriental.

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