农业灌溉作用下黄土边坡失稳引起耕地流失分析

为了明确在大面积农业灌溉作用下，水分入渗土壤进而渗入下部黄土体，改变临空耕地黄土边坡的稳定性状态，造成边坡失稳引起耕地流失的过程。在统计分析甘肃天水耕地流失面积、农田灌溉面积、地质灾害数量和由地质灾害造成耕地流失比例的基础上，在典型地层剖面上采集原状土壤和黄土试样，进行天然状态和灌溉作用下土体的物理力学性质和抗剪强度试验，采用理正岩土边坡稳定性分析系统，利用基于极限平衡条分法的瑞典法进行边坡稳定性定量分析。结果表明：在天然状态下，该边坡稳定性系数为1.074，处于基本稳定状态；而在灌溉作用下，随着水分入渗深度的增加，稳定性系数逐步降低，最后失稳。因农田灌溉仅使土壤层饱和，对该边坡稳定性影响不大；当灌溉水持续入渗使饱和层土体厚度大于2 m时，该边坡稳定性降低一个等级，处欠稳定状态；当饱和层厚度大于10 m时，该边坡失稳，发生滑坡，造成耕地流失。     

土壤水分对植物根系固土力学性能的影响综述

为了分析土壤水分对植物根系固土力学性能的影响机制,揭示根系固土力学机理和科学防治土壤流失提供基础理论研究思路,本文分析了土壤含水量对根系分布、根系抗拉特性、根系-土壤相互作用、根系-土壤复合体抗剪特性和根系固土力学模型的影响,探讨了根系固土力学性能对土壤含水量的响应机理研究现状及发展趋势。认为根系形态与根系固土效果紧密相关,目前缺乏土壤水分对根系形态及根系固土力学特性的定量研究;对根系抗拉强度和拔出强度的影响因素等关注较多,但对土壤水分变化是否影响根系强度、根土界面摩擦和根系破坏模式研究非常少;土壤水分在植物固持水土的水文效应中研究较多,但其对根系固土力学性能的影响规律尚需进一步研究;评价根系固土力学性能的模型没有考虑或充分考虑土壤水分变化对固土效果的影响,且模型中各影响因素的相对重要性关系尚不清楚。分析结果深化了对降水影响覆盖植被边坡稳定性机理的理解,为深入研究土壤水分与根系固土力学机制相互作用提供了理论基础。     

植物根系固土力学机制模型

由于在边坡加固、生态环境保护等方面具有很多优越性,植物固土护坡技术近年来广泛应用于固土护坡工程中。植物固土护坡的力学效应主要体现在植物的根系上,包括植物浅根将岩土体变成加筋复合材料的加筋作用,以及深根将浅层岩土体风化带锚固到深层稳定岩土上的锚固作用。为了揭示并评价植物固土护坡的力学效应,需要具有实际应用价值的根系固土力学机制模型。本研究在分析植物根系固土力学机理的基础上,探讨了3个植物根系固土力学机制模型：Wu氏模型、能量法模型和纤维束模型的应用条件、模型的优缺点、适用范围及其环境适应性等,并展望了植物根系固土力学模型发展的趋势和方向,从模型角度深化植物根系固土力学机制理论研究,为全面揭示植物护坡的力学机理提供理论基础,为水土保持工程植物措施提供科学依据和理论指导。     

Dynamic Influence of Sustained Small Rainfall Infiltration on Stability of Unsaturated Soil Slope

Taking the moisture content as main control parameter of shear strength of the soil, we analyze the variational properties of moisture content and shear strength with the change of rainfall time during the small sustained rainfall infiltration, and establish the relationships between total cohesion as well as effective angle of friction and the time of sustained small rainfall infiltration into an unsaturated slope. With the rainfall infiltration, the influence area of slope expands. Through the strength reduction method based on FLAC3D, the dynamic safety factor of slope in different time and the duration time before the failure of the slope are obtained. The results show that the slope critical sliding surface is yet unsaturated during a sustained small rainfall.     

北京松山自然保护区天然油松林土壤养分与坡位关系的研究

为了阐明坡位对天然油松林地土壤养分状况的影响,并为华北地区天然油松林地的抚育管理提供科学依据,以北京市松山自然保护区内的健康天然油松林地的土壤为研究对象,对样地内上、中、下3个坡位的土壤主要养分含量进行分析测定,探讨林地内土壤主要养分含量与坡位的关系。结果表明：（1）土壤养分主要在下坡位汇集,各坡位油松林土壤全氮含量和速效钾含量：上坡位>中坡位,而有效磷含量为：中坡位>上坡位。（2）各养分元素主要集中于土壤表层,基本随土层深度的加深而降低;土壤全氮和有效磷含量分别在下坡位和中坡位出现了随土层深度加深而先降低后升高的趋势;（3）土壤速效钾含量在0~20 cm土层深度表现为中坡位出现最低值,而在20~60 cm土层深度表现为中坡位出现最高值。     

麦棉两熟双高产条件下麦棉复合根系生长的时空动态分布

在麦棉两熟双高产条件下,以单作棉和单作麦为对照,利用根钻与DT-SCAN扫描相结合的方法研究麦棉复合根系群体生长的时空动态分布,结果表明,套作棉和单作棉的根长和根长密度、根表面积以及根系平均直径均随生育进程呈单峰曲线,套作棉40 cm以下各土层根系根长和根长密度、根表面积的衰退速率在盛花期后明显低于单作棉,根系     

围场地区紫花苜蓿土壤水分动态变化与根系分布状况研究

(中国农业大学水利与土木工程学院,北京 100083)     

Effect of Tillage System on Soil Strength and Bulk Density of Vertisols

Improving the soil environment for seedling emergence and plant growth is possible using a good tillage system. From March 1993 until June 1994, the effect of tillage system and plant residue incorporation practices on the bulk density and the soil strength of the surface layer of a vertisol (very fine, smectitic, thermic, chromic Haploxerert), on a less than 1 % slope, was investigated. The two tillage methods were moldboard (T1) and chisel (T2). The two plant residue incorporation dates were in August (R1) and in October (R2). Results indicated that R1 gave significantly higher bulk density than R2, while the different tillage treatments had no significant effect. Soil strength was significantly lower under T1 and R2 than under the other treatments.     

降雨条件下坡积土边坡暂态饱和区形成机理及分布规律

降雨是引起坡积土边坡失稳的最常见外部因素之一。雨水的入渗在引起土体抗剪强度参数降低的同时,还将导致土体重度的增加、基质吸力的降低,最终造成边坡的失稳。开展雨水在边坡内部的渗流过程研究已成为分析边坡在降雨条件下稳定性的前提。基于有限元数值模拟方法,进行了雨水在土体中渗流过程的模拟,着眼于降雨条件下边坡暂态饱和区的形成、分布及消散特征,描述了该过程中边坡内部含水率、基质吸力、水力梯度的变化规律。结果表明：暂态饱和区形成的主要原因是土体中向湿润锋下方渗出的雨水量小于降雨入渗补给量,从而使得土体中的含水率累积升高;暂态饱和区的形成与降雨强度、降雨时间具有十分密切的关系,暂态饱和区形成时间、雨水入渗深度、土体表面体积含水率大小分别与降雨强度存在函数关系;清晰描述了暂态饱和区形成发展消散地下水位升高的全过程,从该过程看,边坡排水措施的设计值得思考。     

豫谷1号和青狗尾草RIL群体根系变异和垂直分布

根系在谷子生长发育过程中起着极为重要的作用。本试验以豫谷1号和青狗尾草杂交衍生的RIL群体196个家系为材料, 采用根管土柱栽培实测根系性状的方法, 调查谷子根系性状的变异及在土壤中垂直空间的分布情况。结果表明, 谷子单株根系长度平均为(89.42±32.67) m, 单株根系总面积平均为(2.74±0.93) dm², 单株根系总体积平均为(30.94±13.93) mL, 单株根系根直径平均数为(0.52±0.06) mm, 单株根系平均干重为(0.98±0.45) g, 除根系直径外, 各根系性状在家系间均表现很高的变异系数; 单株根量垂直分布分析表明, 谷子根深可到2.4 m, 90%的根量分布在0~200 cm范围之内, 根量在土壤中整体分布呈“8”型架构; 根系性状和地上农艺性状的相关分析表明, 单株地上生物量和单株籽粒产量与地下根量呈极显著正相关, 是根系选择的间接指标。     

东北黑土区植被配置的土壤抗冲性研究

对东北黑土区不同植被配置下的土壤抗冲性及其影响因素进行研究,为水土保持植物选择和配置提供一定理论依据.采用野外采样与原状土冲刷试验相结合的方法.结果 表明:坡位对土壤抗冲性具有一定影响,胡枝子与紫穗槐在不同坡位上的土壤抗冲性不同,且在土层上层(0～10 cm)存在差异,下层(10～20 cm)的变化规律相近;不同植被配...     

Influence of Soft Soil Layer on Dynamic Characteristic of the Slope

The dynamic finite element method is used to analyzes the influence on dynamic characteristic of the slope by soft soil layer. The parameters which influencing the earthquake response of the slope, including the depth, the thickness, the obliquity of soft soil layer are analyzed. The influence of soft soil layer is obvious, which must be thought over in the analysis of slope stability. The thicker the soft soil layer is, the more obvious the filter and the amplitude effect is. The deeper the soft soil layer is, the more obvious the filter effect is. The filter effect of the obliquity of the soft soil layer to dynamic time history is not obvious.     

The effect of grass roots on shear strength variations with moisture content

This study investigated the relationship between vane shear strength and moisture content for root-free and root-permeated sandy clay loam and clay soils, with a view to determining the effect of root density on the relationship. The results indicate that for both root-free and root-permeated soils, shear strength increases exponentially with decreasing moisture content. As expected, increases in root density considerably increase the magnitude of shear strength at all moisture contents investigated. In all cases, roots increased the magnitude of the shear strength of the clay soils much more than the sandy clay loam soils. Relative to the root-free soils, the roots increased shear strength in both soils by at least 500%. In the clay soils a higher relative increase of up to 850% is achieved in samples with a root density of 1.80 g cm⁻³. Also, relative to root-free soils, root permeated soils were found to exhibit a higher rate of shear strength increase with soil drying. This, it is suggested, is because of the higher shading effect of the shoots of the root-permeated samples leading to a slower rate of soil drying than in the root-free samples.     

不同土壤水分条件下小麦根系生态生理效应的研究

1988～1990年的研究结果表明,土壤水分不足或过多,均抑制小麦根系的生长。干旱导致土壤表层根量减少,而深层根量所占比例增大。当土壤相对含水量低于60％时,单株次生根数明显减少;低于50％时,单株根量显著下降。根系活性随水分胁迫程度的加强而下降,其中以扬花期的下降幅度为最大。小麦单茎伤流量与土壤含水量呈极显著的正相关,而根冠比与土壤含水量则呈极显著的负相关。此外,研究还指出,40％的土壤相对含水量是小麦生育后期重度干旱的极限指标。     

土体抗剪强度指标变异水平对边坡稳定安全系数取值的影响

针对传统的边坡稳定极限平衡方法不能考虑土体抗剪强度指标变异性影响的问题,基于极限状态的概率分析原理,采用Monte-Carlo法对均质路堤边坡的稳定性开展了可靠度计算,讨论了稳定安全系数一定的条件下边坡失效概率随土体抗剪强度指标变异水平的变化规律,分析了安全系数与边坡可靠指标的对应关系及其随土体抗剪强度指标变异水平的变化特征。研究表明：边坡可靠度受土体抗剪强度指标变异性影响显著,呈现出随土体抗剪强度指标变异水平提高而急剧减小的趋势;为保证边坡具有相同的可靠性,安全系数的取值应与土体抗剪强度指标的变异性相适应,据此提出了基于可靠指标和土体抗剪强度指标变异水平的安全系数取值原则及其对应的三参数函数关系式。     

Shaking Table Test on Soil Slope Seismic Damage Failure Mechanism

The digital image displacement measurement technology and finite element data smooth were applied in the soil slope shaking table test. The displacement field and strain field were obtained from the whole vibration process. And the seismic failure mode and failure mechanism were discussed as well. The results show the deformation of soil slope increases gradually; there is shear failure from slope middle to toe and tension-shear failure at the top of slope; there forms deep arc-shaped slip surface when the slope model fails. The generalized curvature of displacement time-hisrory curve is used to judge whether the slope seismic failure is feasible.     

雨养条件下植物生长调节剂对冬小麦根系生长和产量形成的调控研究

为了探讨雨养模式下植物生长调节剂协同调控冬小麦根系生长和产量形成的机理,在华北平原雨养条件下,研究烯效唑和矮壮素复配剂以及清水对照对冬小麦产量形成、群体数量和根系生长的影响。结果表明:植物生长调节剂处理显著提高冬小麦穗数和籽粒产量,但是对小穗数和穗粒数没有显著影响。植物生长调节剂可以促进冬小麦冬前分蘖,明显提高生育前期群体数量。植物生长调节剂处理下,冬小麦分蘖期单株根系根长和根表面积显著降低,但是冬小麦单株根直径、根条数、根重和根冠比显著增加。植物生长调节剂处理主要影响冬小麦分蘖期0~30 cm土层的根长密度和0~50 cm土层的根重密度,而对深层土壤中的根长密度和根重密度影响较小。植物生长调节剂可以协同调控冬小麦根系生长和分蘖形成,从而有利于塑造合理群体结构和提高产量。     

覆盖生态木屑对‘染井吉野’樱花根系分布特征的影响

树木的根系分布是影响灌溉效果的重要因素,为实现园林树木的科学灌溉,对‘染井吉野’樱花的根系分布特征和覆盖生态木屑对根系分布特征的影响开展研究。采用根钻法对玉渊潭公园内大面积种植的‘染井吉野’樱花根系进行定点逐层取样,利用Win-RHIZO Pro根系分析系统分析根的总长度、直径小于1 mm的根的总长度、根的投影面积、根的表面积和根尖计数等指标。结果表明：‘染井吉野’樱花的吸收根水平方向可以伸展长达6 m,垂直方向上则主要集中在0~20 cm的土层内;铺设生态木屑对土壤表层樱花根系具有明显的促进作用,铺设不同厚度生态木屑对樱花根系分布特征影响不同,覆盖5~10 cm厚生态木屑后樱花根系总长度达到(782.98±401.29) cm,是不铺生态木屑的樱花根系总长度的10倍,是其他试验组的2倍以上。樱花属于浅根系树种,城市公园环境使‘染井吉野’樱花根系主要分布于土壤表层,但分布范围甚广,能够达到树干投影面积的2倍;铺设生态木屑促使樱花根系向土壤表层集中,铺设5~10 cm厚的生态木屑可以有效促进土壤表层樱花根系生长,但对土壤深度20 cm以下的樱花根系影响较小。     

浅层液体培养在生姜脱毒苗快繁体系中的应用

对浅层液体培养与固体培养在生姜脱毒苗继代、生根及移栽过程中进行了比较研究;结果表明浅层液体培养继代增殖系数、生根长度及株高均优于固体培养;根数、生根率在两种培养方式中没有明显差异;来源于浅层液体培养生根的生姜脱毒苗移栽成活率明显高于来源于固体培养基的脱毒苗;使用浅层液体培养节约化学药品成本66.7%以上,同时减少大量用工;据此认为,浅层液体培养更适合于脱毒生姜种苗的大量繁殖。     

安太堡露天煤矿区复垦地不同植被下草本植物群落生态关系研究

为揭示不同植被下草本植物群落与环境因子的关系,本研究采用双向指示种分析(TWlNSPAN)、除趋势对应分析(DCA)、丰富度指数(Pa)、多样性指数(H'、DS)和均匀度指数(JP)方法,对安太堡露天煤矿区排土场复垦地不同植被下草本植物群落进行了数量分类、排序及物种多样性研究。结果显示：（1）TWlNSPAN等级分类将其63 个样方划分为11 个草本植物群丛,分别位于该矿区复垦地不同植被类型下;（2）DCA第一轴反映了植被恢复年限的梯度变化,沿第一轴从左到右,11 个草本植物群丛的恢复年限逐渐缩短;DCA第二轴反映了排土场复垦地地形的梯度变化,沿第二轴从下到上,地形从平台→东北坡,11 个草本植物群丛的物种多样性降低;（3）随着植被恢复年限的增长,11 个草本植物群丛物种多样性从高到低的变化为：平台＞东北坡,乔木林下＞灌丛林下＞草地。研究表明,植被恢复年限、植物种类和地形是影响安太堡露天煤矿区复垦地不同植被下11个草本植物群丛结构和物种多样性的关键因子。