毛乌素沙地梁地上小叶杨根系分布特征

为了解释小叶杨根系的适应性,采用根钻取样法对毛乌素沙地东北部梁地上不同坡位小叶杨人工林根系分布特征进行研究。结果表明：小叶杨根系大部分分布在0—40cm土层中,在0—20cm土层中达到峰值。细根（根径小于3mm）在不同坡位和距树干不同距离处垂直分布特征相似,粗根（根径大于3mm）的垂直分布特征差异比较明显,而且在距树干1．0和1．5m处的土层中,坡顶部位根系密度大于坡底部位。坡底部位细根和粗根的密度均随距树干距离的增加而减小,而坡顶部位细根与前者相似,粗根在1．0m处达到最大值。在坡底和坡顶坡位距树干任何距离上细根在深层土壤中所占比例大于粗根,但在距树干1．0m以外,粗根在坡顶部位的深层土壤中所占比例大于坡底部位,说明小叶杨根系对坡顶和坡底部位有很好的适应性。     

华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征

以京承高速公路（三期）边坡常见植物为研究对象,通过全挖法,调查研究华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征。结果表明：1）木本植物根系的总根长和总干质量远远大于草本植物;2）在不同土层,随着地下深度的加深,木本植物的根长和根干质量所占比例逐渐降低,而草本植物沙打旺和紫花苜蓿的则逐渐升高,草本植物高羊茅的根系集中分布在垂直坡面的地下10cm范围内;3）植物总根长的比较结果为胡枝子〉刺槐〉紫穗槐,高羊茅〉沙打旺〉紫花苜蓿;木本植物刺槐和紫穗槐以粗根的根长比例最大,胡枝子细根的根长比例最大,草本植物紫花苜蓿和沙打旺粗根的根长比例最大,高羊茅细根的根长比例最大;4）随着地下深度的加深,刺槐、紫穗槐、紫花苜蓿和沙打旺的主根与边坡夹角逐渐变小,最终贴着岩面顺势向下生长,遇到岩面后会改变其生长方向或扎入岩缝生长;5）高羊茅须根与边坡的夹角约为10°,基本为沿着坡面向下生长,胡枝子无明显主根,地下分布深度较浅,以茎干为中心向坡面四周延伸。     

半干旱地区3种植物根系的抗弯力特征

[目的]研究内蒙古中西部3种典型水土保持植物柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、紫花苜蓿(Medicago sativa)的根节点与相邻直根在不同直径下抗弯力和抗弯强度,为植物根系网络固土内在机理的研究提供科学依据。[方法]通过悬臂梁弯曲试验的方法,对3种植物的根节点与相邻直根进行抗弯试验。[结果]在测试根径1~5mm范围内,3种植物根节点和相邻直根的抗弯力与直径均呈幂函数正相关,3种植物根节点和相邻上级直根平均抗弯力的种间大小顺序一致,为柠条紫花苜蓿沙棘。在测试根径2~5mm范围内3种植物根节点的平均抗弯强度均小于各自相邻上级直根的平均抗弯强度,且种间大小顺序为柠条(21.87,24.33 MPa)紫花苜蓿(10.69,17.02 MPa)沙棘(4.81,4.95MPa)。[结论]3种植物中柠条根系抵抗弯曲变形的能力最大。沙棘根节点与其相邻直根抗弯强度差值最小,其各级根系间共同作用抵抗变形的能力最好,有利于根系网中各级根系间的固结,更加有助于根系网发挥其固持土体的作用。     

宁南山区不同坡位土壤微生物生物量和酶活性的分布特征

对宁夏固原黄土丘陵区天然草地不同坡位上土壤微生物量和酶活性进行研究,旨在了解坡位对土壤微生物量及酶活的影响,通过分析土壤微生物量及酶活性间的相关关系,进一步了解其内在联系.结果表明,在3个坡面地形部位(上坡位,中坡位和下坡位)上,土壤微生物量碳随着坡位的降低而减小;土壤微生物量氮在坡顶和坡底较高,坡中较低;微生物量磷在坡中部和坡底较高,坡顶较低.土壤酶活性基本不随坡位的变化而变化.显著性分析发现,微生物量碳和酶活性没有差异显著性,微生物量氮坡顶和坡底差异显著(P<0.05,n=3),微生物量磷坡顶较坡底和坡中差异显著(P<0.05,n=3).     

类芦绿化对边坡土壤肥力的影响

通过研究边坡位置、恢复年限和刈割对类芦(Neyraudia reynaudiana)绿化边坡土壤肥力的影响,结果表明:①边坡坡面、坡底种植槽和坡顶自然山地的土壤肥力有明显差异,坡底种植槽和坡顶自然山地土壤养分含量高,坡面养分含量较低;②随着恢复年限的增加,边坡土壤肥力改善明显,有机质含量显著增加,基本上达到了园林绿化种...     

排土场边坡根系分布及其对土壤抗冲性的影响

以海州露天矿排土场边坡为研究对象,采用改进的原状土水槽冲刷法,研究了排土场边坡根系分布及其对土壤抗冲性的影响。结果表明:排土场边坡根密度平均每为8.46个100 cm-2,根系长度随根系径级的增大而不断减小,根系生物量随根系径级总体上呈下降趋势,土壤中根系以根径0.5 mm须根为主;土壤抗冲指数与时间之间存在极显著的指数回归关系;土壤抗冲指数大部分位于0.06~0.12 min g-1之间,这部分所占坡面总面积的83.02%,沿坡长方向土壤抗冲指数表现出先减小后增大的趋势,并在3个坡位之间存在极显著差异;根系对土壤抗冲性能强化值范围在0.01~0.05 min g-1之间,强化百分率为16.67%~83.33%,表明在相同径流冲刷强度与相同冲刷时间条件下,根系对于增强土壤抗冲性能的效果明显。     

黔中典型岩溶石漠化地区土壤水分动态变化规律研究

土壤水分动态变化研究在岩溶石漠化地区生态恢复和重建过程中具有重要意义.根据坡位和季节的不同,通过24组样品分析了土壤水分空间分布特征及变异性.结果表明:表层土壤水分沿上坡向下具有不断减小的变化趋势,坡面土壤水分呈中等变异,不同坡位间的差异不大,坡顶和坡底土壤含水量较高,与坡地相比,坡底受外界条件的干扰相对较小;与坡位相比季节对岩溶土壤水的影响相对较大,在雨季来临时土壤水分的变异系数突然变大,随着雨季的延续变异系数逐渐变小,到雨季末期达到最小,其含水量在4-8月之间达到最大,其变化幅度总体与降雨量呈正比.     

沙地土壤pH值、养分含量对微地形变化的响应

[目的]针对浑善达克沙地土壤pH值、碳、氮、磷含量的微地形变异性进行研究,系统分析浑善达克沙地不同微地形条件下土壤营养物质含量的的变化规律,为浑善达克沙地环境建设和合理开发利用提供理论参考。[方法]以内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场境内的中国科学院内蒙古草原生态系统定位站长期围封的沙地样地为研究对象,测定坡位对土壤pH值、碳、氮、磷含量。[结果]不同坡位pH值平均值大小顺序为:阳坡坡底阴坡坡顶;有机碳含量平均值大小顺序为:坡底阴坡阳坡坡顶;全磷含量平均值大小顺序为:坡底阴坡坡顶阳坡;土壤含氮量阴坡和坡底显著高于坡顶和阳坡。[结论]不同微地形条件下各层土壤pH值、全碳和全磷含量的变异系数均表现为阳坡和坡顶高于阴坡和坡底;同一坡位不同土层营养物质含量变异系数大小关系没有规律可循,因坡位和土层不同而表现出不同的大小关系。     

西宁盆地黄土区荷载条件下植被护坡力学效应

为探讨西宁盆地黄土区边坡在荷载条件下植物根系对边坡稳定性的影响,该项研究以西宁盆地西山长岭沟流域为试验区,在自建边坡上种植草本植物垂穗披碱草(Elymus nutans)和灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii),通过在边坡坡顶施加载荷,边坡坡面布设位移计与土压力盒的方式,监测荷载条件下边坡坡面土体位移与土压力变化;在此基础上,对边坡植被根-土复合体开展剪切试验,分析荷载条件下边坡坡面不同位置处根-土复合体抗剪强度及其变化特征。试验结果表明:在坡顶荷载条件下,在边坡相同位置处的根-土复合体粘聚力c值均大于施加载荷前;3种植物边坡的根-土复合体粘聚力c值均大于相同条件的未种植素土边坡;在荷载条件下,组合植被边坡的坡面土体位移量显著小于单一植被边坡和素土边坡,组合植被边坡在竖直和水平方向的位移量与草本植被边坡相比减小1.60~1.77 mm,与灌木植被边坡相比减小3.78和4.11 mm,与素土边坡相比减小7.39和6.29 mm。研究结果对防治高寒半干旱地区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害,具有参考价值和指导意义。     

微地形对天津滨海吹填土土壤理化性质和植被状况的影响

通过对吹填土6%坡度8%的典型微地形的田间试验研究,分析了微地形坡面(坡底、坡腰、坡顶)对滨海吹填土土壤盐分、养分和植被生长状况的影响。结果表明,吹填1~2 a内,微地形条件形成的坡底湿润区有利于先锋植物碱蓬的着陆和生长,使得碱蓬盖度和生物量坡底湿润区坡腰半湿润区坡顶干旱区,而碱蓬在生长过程中对钠离子的选择性吸收,显著降低了坡底土壤的含盐量和ESP;碱蓬根系的疏土作用,使土壤通气性增强、微生物活动加剧,土壤有机质分解量大于归还量,导致坡底表层土壤有机质的含量远低于坡腰和坡顶;同时碱蓬生长对养分的吸收,导致坡底处速效磷和速效钾含量的快速下降。     

人工石质边坡构树根系抗剪特性研究

研究构树根系抗剪切特性,可为岩石边坡生态防护提供理论依据。采用室内单根抗剪切试验分析了上、下坡向,一级、二级、三级侧根的抗剪切强度和应力—应变曲线。结果表明:下坡向根系数量、根径大于上坡向,根系平均长度小于下坡向;根系的剪切力-应变曲线与其生长方位、根径、根系分级有相似的曲线形状;分级根系的剪切力为一级>二级,下坡向一级根系剪切力大于上坡向,但二级根系剪切力反而小,最大剪切力随根径增加而增大;根系的抗剪强度随着根径的增大而减小,呈线性关系;抗剪强度值随着根径的而增大;下坡向根系平均抗剪强度大于上坡向,各根系平均抗剪强度为一级>二级>三级,但上下坡向和各级根系间无显著差异。抗剪强度是影响边坡稳定的重要因素,它既可以加固土体,又能影响植物的锚固作用。     

石质陡边坡构树根系抗拉特性研究

通过对构树根系进行室内单根拉伸试验,从根系生长方位和根系分级角度,系统分析了上、下坡向,一、二、三级侧根的抗拉强度和应力-应变曲线。试验研究结果表明:根系的抗拉强度随着根径的增大而减小,有着很好的幂函数关系,并且随着根径的增大,它们的抗拉强度值越来越接近;根系的应力-应变曲线与其自身的生长方位、根径大小、根系分级存在一定的关系;上、下坡向根系的抗拉强度之间存在显著性差异,其中下坡向根系的抗拉强度大于上坡向根系的抗拉强度;一、二、三级根系的抗拉强度之间不存在显著性差异,三级侧根抗拉强度平均值最大、二级侧根次之、一级侧根最小。由此可见,细根或毛根抗拉强度大,对保持边坡稳定的贡献较大。不同生长方位和分级根系对护坡的贡献也不相同,其中下坡向根系的贡献要大于上坡向根系,随着根系级别的增加,根系对护坡的贡献率也在增加。     

耕作方式对东北黑土坡耕地土壤物理性状及根系垂直分布的影响

为了明确耕作方式对东北薄层黑土坡耕地土壤物理性状以及玉米根系垂直分布的影响,该研究以东北薄层黑土坡耕地土壤为研究对象,设置免耕和翻耕2种耕作方式,研究耕作方式对不同坡位土壤水稳性团聚体粒径分布与稳定性、土壤容重、土壤孔隙度、土壤贯入阻力以及玉米根系在垂直方向主要分布深度的影响,并进一步探究各指标间的相互关系。结果表明,与免耕相比,翻耕处理通过增加土壤1～2 mm粒级水稳性团聚体含量,降低0～20 cm土层土壤容重,改善0～20cm土层土壤孔隙度,降低10～20cm土层土壤贯入阻力,增加玉米根系在垂直方向主要分布深度;但同时翻耕处理条件下5mm粒级土壤团聚体含量平均减少59.1%,平均重量直径平均降低31.9%。翻耕处理下,坡位对土壤孔隙度、5 mm粒级水稳性团聚体含量以及平均重量直径的影响都呈现坡中位与坡下位优于坡上位。研究结果表明,对于东北薄层黑土坡耕地,在坡中位和坡下位采用翻耕有利于降低土壤紧实度,促进玉米根系下扎;在坡上位可采用免耕改善土壤结构及其稳定性。该研究可为促进黑土可持续发展提供理论依据与参考。     

河北坝上地区坡面尺度根系生物量空间变异

坝上草原的水土保持对于京津的生态环境有着重要的作用,而根系生物量随水平、海拔、深度等方向的空间变异对于水土保持有重要影响。采用根钻法实地采样,通过ArcGIS空间插值方法,构建完整坡面根系生物量各深层分布图,探究随不同凹凸坡形及其过渡带根系生物量分布特征的变化。通过SPSS指数回归分析,探究根系生物量随深度的变化。结果表明,水平方向上,根系生物量的极值多分布于区域的边缘,其中凸坡和凹坡极大值出现最多,中下坡根系生物量相对较多。深度方向上,根系生物量密度随深度呈指数函数变化的特征,其中含有钙积层的偏凸坡位置根系生物量随深度减少较快、含有沟壑的偏凹坡位置根系生物量减少较慢。因此,微地形是在坡面尺度上影响根系生物量空间分布的主导因素。     

黄土高原坡耕地小麦根系分布特征研究

小麦是黄土高原陕西区坡耕地上的主要农作物,为了研究小麦根系整个生长期内在坡耕地上随土层和坡度的分布规律,以陕西杨凌农耕地种植的小麦根系为研究对象,在小麦5个生长期,采用挖土块法调查研究了5个坡度的坡耕地上0—20 cm层内冬小麦根系的分布特征。结果表明:（1）小麦根系各生长期的根重密度、根长密度、根径与坡耕地土层深度和坡度变化都有一定的关系。（2）小麦的根重密度在0—5 cm层最大,随土层深度减小。根重密度随生长期逐渐增大,成熟期达到最大值。当坡度为10°时,生物量最大。（3）根长密度在0—5 cm的最大,随土层深度增加而减小;拔节期达到最大值,随后逐渐减小。根长密度随坡度增加而增加,当坡度为15°时达到最大值。（4）小麦平均根径随土层深度增加而逐渐减少,拔节期达到最大值,随生长期逐渐减小。当坡度为10°时,根系平均直径达到最大值。（5）SPSS处理结果显示根重密度、根长密度、根径与土层深度有线性相关的关系。各根系指标与坡度和生长期也有线性回归关系。     

坡向和坡位对小流域梯田土壤有机碳、氮变化的影响

坡向和坡位是影响土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）变化的两大重要地形因素。研究其对小流域梯田SOC和TN变化的影响,对预测黄土高原地区坡改梯条件下土壤碳汇变化具有重要意义。本文以黄土丘陵沟壑区高泉沟小流域为例,区分东、西两种坡向,再根据海拔区分上（2220～2326 m）、中（2130～2220 m）、下（1938～2130 m）三种坡位,共采集213个土壤样品,研究坡向、坡位对梯田耕层（0～20 cm）SOC和TN的影响。结果表明,西向坡SOC和TN含量分别比东向坡高22.8%和13.6%（p0.1）,东西向坡的中、下坡位SOC和TN含量均大于上坡位。在西向坡,SOC含量下坡位（8.78 g/kg）最高,中坡位（7.82 g/kg）次之,上坡位（7.46 g/kg）最低;与上坡位相比,中坡位和下坡位的TN含量提高了12.1%,24.2%。在东向坡,SOC含量中坡位（7.15 g/kg）最高,下坡位（6.28 g/kg）次之,上坡位（5.37 g/kg）最低;与上坡位相比,中坡位和下坡位的TN含量提高了37.3%,29.4%。坡向与坡位的交互作用对流域SOC的空间分布影响显著（p0.1）。坡向、坡位对土壤碳氮比值（C/N）也有显著影响（p0.1）。这一结果对准确估算流域梯田SOC和TN的变化提供了参考。     

Root tensile strength of terrace hedgerow plants in the karst trough valleys of SW China: Relation with root morphology and fiber content

Root tensile strength is commonly affected by root morphology and fiber content, which combinedly affect the effectiveness of terrace hedgerow on controlling soil erosion in sloping farmland. However, the relationships between these root characteristics are still elusive. This study aimed to compare the root tensile strength, root morphologies, and root fiber contents, and quantify their differences among different plant species. Complete root systems of three terrace hedgerow plant species, i.e., O. bodinieri, V. villosa, and D. lablab L. were sampled for detecting root morphologies and fiber contents at different slope positions on a representative hillslope in karst trough valley. Single root specimens were collected to measure root tensile properties for these three plant species. Results showed that most root morphological parameters were the highest in O. bodinieri, followed by D. lablab L. Three plant species presented the same dominant diameter class as < 1.0 mm, and root volumes as < 1.50 cm³. Cellulose with contents closing to 50% was the main fiber type, and increased significantly linearly with the increasing root diameter in both O. bodinieri and V. villosa. The highest tensile strength and Young's modulus were found in D. lablab L., while the best ultimate tensile force and ultimate elongation were displayed in O. bodinieri. Root diameter showed negative power relationships with tensile strength and Young's modulus, a positive power relationship with ultimate tensile force, and a positive linear relationship with ultimate elongation. Our results will deepen the understanding of the terrace hedgerow functions for controlling soil erosion worldwide.     

北方土石山区典型坡面优先流特征研究

以太行山区崇陵流域的典型坡面为研究对象,通过亮蓝(Blue-FCF)与KI染色示踪试验,利用图像处理软件技术,计算优先流形态特征参数,分析5个不同坡位的优先流形态特征变化规律。结果表明:(1)随着坡位升高,坡面土壤厚度、容重逐渐减小,而总孔隙度、渗透系数、饱和含水量逐渐增大,凋萎系数与田间持水量则呈现波动变化趋势;(2)随着坡位的升高,染色剂运移深度不断增加,基质流区域占比减小而优先流区域占比增大;各坡位染色面积比随深度缓慢下降,在40cm以下深度范围高坡位点的土壤水分与周围土体交互作用较低坡位点较弱;染色剂入渗体积随坡位升高而逐渐增大;(3)随着坡位的升高,优先流对实际水分运移的贡献增大,高坡位坡面水分以优先流为主要方式向下入渗;(4)土壤质地与容重是影响土石山区坡面不同坡位优先流差异的主要因素。     

防风固沙灌木花棒沙柳根系生物力学特性

为了揭示花棒和沙柳的根系生物力学特性,该文选取毛乌苏沙地5 a生人工种植花棒、沙柳的根系为研究对象,通过室内单根拉伸试验,得到沙柳(直径0.78~7.44 mm)的平均最大拉力、抗拉强度和杨氏模量分别比花棒(直径0.91~6.46 mm)高42.07%、44.52%和90.00%。花棒、沙柳单根根系的最大拉力随直径增大以幂函数增大,抗拉强度和杨氏模量随直径增大以幂函数减小。花棒与沙柳单根根系的平均抗拉强度能达到Ⅰ级钢筋(370MPa)的6.86%和9.91%,对土壤有一定的加筋作用。采用自制根系拉力测试系统进行野外原位整株根系垂直拉拔试验,得到花棒(地径17.65~42.68 mm)和沙柳(地径20.35~48.07 mm)的整株根系最大垂直拉拔力为(1.71±0.16)k N和(1.18±0.16)k N,花棒比沙柳高出44.92%。花棒整株根系的生物力学特性要优于沙柳,整体固沙能力更强。该研究可为根系固土作用理论研究和防风固沙树种的筛选提供参考。     

风荷载作用下三种乔木对边坡变形和稳定的影响

植被对边坡稳定影响机制是全世界性的课题，研究多集中于根系固土能力和边坡稳定性增益方面，针对植被边坡土体变形和稳定性对风荷载作用的响应机制并不清晰。为探讨风荷载作用下土体应力发展和稳定性影响规律，该研究基于前期调查选取缙云山3种典型乔木（杉木、润楠、大头茶），采用Geo-studio建立边坡数值模型，分析了各坡体模型在不同风速下的应力、位移和边坡稳定系数。结果表明：1）风荷载作用下，在根土盘位置出现了应力集中现象，迎风侧根土盘上部和下部表现为压力和张力，背风侧则相反；随风速和坡度增大，整体转动趋势加剧，总位移中坡位>上坡位>下坡位。2）当坡度较小时，边坡稳定系数随风速增大先轻微增大后迅速降低，坡度较大时，稳定系数随风速变化单调递减。45°陡坡在最大风速（30 m/s）下，大头茶、润楠和杉木的安全系数较无风时分别降低3.6%、27%、11.8%，大头茶边坡在风荷载下平均应力和总位移最小，稳定性受风荷载影响最小。3）林冠宽度、根盘直径对边坡稳定性影响的极差随风速增大而放大，冠高和根盘深度的极差变化不大，林冠宽度和根土盘直径参数为主要影响稳定性的主要因子。类似大头茶具有较大根土盘直...